1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang berasal dari diri sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat dan energi yang kita gunakan setiap hari, sampai pada suatu hal yang ada diluar diri kita seperti yang ada dilingkungan sekitar kita.

Untuk mencapai suatu tujuan tertentu di dalam fisika, kita biasanya melakukan pengamatan yang disertai dengan pengukuran. Pengamatan suatu gejala secara umum tidak lengkap apabila tidak disertai data kuantitatif yang didapat dari hasil pengamatan. Lord Kelvin, seorang ahli fisika berkata, apabila kita dapat mengukur yang sedang kita bicarakan dan menyatakannya dengan angka-angka, berarti kita mengetahui apa yang sedang kita bicarakan.

Dalam jenjang perguruan tinggi, seorang mahasiswa diharapkan tidak hanya mengikuti perkuliahan dengan baik. Namun lebih dari itu, juga dituntuk untuk mendalami dan menguasai disiplin ilmu yang dipelajarinya sehingga nantinya akan menghasilkan sarjana-sarjana yang berkualitas dan mampu mengaplikasikan pengetahuannya pada kehidupan nyata dan bermanfaat untuk dirinya maupun bagi masyarakat yang ada di lingkungannya.

Rumusan Masalah

Bagaiman memahami azas kerja ayunan matematis dan getaran selaras Bagaimana memahami dan menentukan besar percepatan gravitasi di tempat percobaan dilakukan.

Tujuan

Agar dapat memahami azas kerja ayunan matematis dan getaran selaras.Agar dapat memahami dan menentukan besar percepatan gravitasi di tempat percobaan dilakukan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Landasan Teori

Di samping Newton orang-orang lain telah menyatakan bahwa gaya seperti ini memang ada, tetapi Newton mampu membuktikan bahwa gaya yang berubah secara terbalik dengan kuadrat jarak terpisah akan menghasilkan orbit eliptis yang diamati oleh Kepler. Hukum gravitasi Newton mempostulatkan bahwa tiap benda mengatakan gaya tarik pada tiap benda lain yang sebanding dengan massa kedua benda itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara mereka. Hokum grapitasi Newton dapat dituls sebagai persamaan vector sederhana. Ambillah m1 dan m2 sebagai dua masal titik yang di pisahkan oleh jarak r12 ,yaitu magnitudo vector r12 yang mengarah dari massa m1 dan m2. Gaya F12 yang diberikan oleh massa m1 dan m2 n konstanta gravitasi universal. Dari hukum ketiga Newton, gaya F21 yang dikerjakan oleh m1 dan m2 adalah negative dari F12. Artinya, F21 adalah sama besarnya dengan F12 tetapi arahnya berlawanan. Besarnya gaya gravitasi yang dikerjakan oleh sebuah partikel bermassa m1 pada partikel lain bermassa m2 yang jauhnya rdiberikan oleh

F12=

Newton menerbitkan, teori gravitasinya pada 1686, tetapi belum sampai seabad kemudian suatu penentuan eksperiman yang teliti tentang G dibuat oleh Cavendish.

Kita dapat nilai G yang diketahui untuk menghitung gaya tarik gravitasi antara dua benda biasa. (Tipler.1998: h. 344 - 345).

Newton menemukan pada abad ke-17 bahwa ada interaksi yang menyebabkan sebuah apel jatuh dari pohonnya dan menahan planet pada orbitnya mengelilingi matahari. Ini adalah awal dari Mekanika Benda Angkasa yang mempelajari tentang dinamika objek di ruang angkasa. Gravitasi bekerja dengan cara mendasar yang sama antara bumi dan badan anda, antara matahari dan sebuah planet, dan juga antara sebuah planet dengan salah satu satelitnya. Kita akan menerapkan hukum gravitasi pada fenomena seperti perubahan berat akibat ketinggian, orbit dari satelit mengelilingi bumi, dan orbit planet mengelilingi matahari. Newton mempublikasikan Hukum gravitasi (law of gravitation) pada tahun 1687. Hukum itu berbunyi sebagai berikut:

Setiap partikel dari bahan di alam semesta menarik setiap partikel lain dengan gaya yang berbanding lurus dengan hasil kali massa partikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak diantara parikel tersebut.

Fg = (hukum gravitasi)

Dimana Fg adalah besar gaya gravitasi pada salah satu partikel, m1 dan m2 adalah massanya, r adaalah jarak antara keduanya, dan konstanta fisika dasar yang disebut konstanta gravitasi (gravitational constant). Nilai numerik untuk G tergantung pada sistem satuan yang digunakan. Gaya gravitasi selalu bekerja sepanjang garis yang menghubungkan dua buah partikel, dan membentuk pasngan aksi-reaksi. Walaupun massa kedua partikel berbeda, kedua gaya mempunyai gaya interaksinya mempunyai besar yang sama.

Kita telah menyatakan hukum gravitasi dalam bentuk interaksi antara dua partikel. Hal ini menjadikan interaksi gravitasi dari setiap dua benda yang mempunyai distribusi massa bola simetris ( seperti bola pejal atau kulit bola ) adalah sama seperti jika kita kumpulkann semua massa pada pusatnya, kita menganggap bumi sebagai bola simetris dengan massa mB, gaya yang dikeluarkannya pada sebuah partikel atau benda bola simetris dengan massa m, dengan jarak r di antara kedua pusatnya adalah

Fg =

yang memberikan informasi bahwa benda terletak di luar bumi. Sebuah gaya dengan besar yang sama bekerja pada bumi oleh benda (Young & Freedom, 2002: h. 355-356).

Sebelum tahun 1686, sudah banyak data tekumpul tentang gerakan bulan dan planet-planet pada orbitnya yang mendekati bentuk lingkaran, tetapi belum ada suatu penjelasan pada saaat itu yang mampu menjelaskan mengapa benda-benda angkasa itu bergerak seperti itu. Pada tahun 1686 inilah Sir Isaac Newton memberikan kunci untuk menguak rahasia itu, yaitu dengan menyatakan hukum tentang gravitasi.

Pada saat itu juga, Newton sedang berfikir tentang persoalan gya tarik yang tampaknya tidak berhubungan dengan gaya yang bekerja pada Bulan. Dia mengamati bahwa suatu benda yang dilepaaskan dari ketinggian tertentu di atas permukaan Bumi selalu akan jatuh bebas ke permukaan Bumi (tanah). Hal ini tentu saja disebabkan pada benda itu bekerja sebuah gaya tarik, yang disebutnya gaya gravitasi. Jika pada suatu benda bekerja gaya, maka gaya itu pasti disebabkan oleh benda lainnya.

Berdasarkan ide gravitasi Bumi inilah Newton dengan bantuan dan dorongan sahabatnya, Robert Hooke (1635-1703), menyusun gravitasi umumnya yang sangat terkenal. Dalam pekerjaannya, Newton membandingkan antara besar gravitasi Bumi yang menarik benda-benda pada permukaan Bumi. Newton melangkah lebih lanjut dalam menganalisis gravitasi. Dia meneliti data-data yang telah dikumpulkan tentang orbit planet-planet mengitari matahari. Dari kumpulan data ini dia mendapatkan bahwa gaya gravitasi yang dikerjakan Matahari pada planet tetap pada orbitnya mengitari Matahari ternyata juga berkurang secara kuadrat terbalik terhadap jarak planet-planet itu dari matahari. Oleh karena itu kesebandingan kuadrat terbalik ini, maka Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasi Matahari pada planetlah yang menjaga planet-planet tersebut tetap pada orbitnya mengitari Matahari. Newton mengajukan hukum gravitasi umum Newton, yang berbunyi sebagai berikut; Gaya gravitasi antara dua benda merupakan gaya tarik menarik yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya (Marthen Kanginan, 2007: h. 64-65).

Akan ada gaya luar yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan kuantitas gerak suatu benda berubah.pernyataan inilah yang menjadi dasar Hukum Kedua Newton.

Berbagai macam pengamatan menunjukkan bahwauntuk menghasilkan perubahan kecepatan yang sama, pada benda yang berbeda dibutuhkan besar pengaruh luar yang berbeda pula. Sebaliknya dengan besar pengaruh luar yang sama, perubahan kecepatan pada benda-benda ternyata berbeda-beda, jadi ada suatu kuantitas intristik (diri) pada benda yang menentuka ukuran seberapa besar sebuah pengaruh luar dapat mengubah kondisi gerak benda tersebut. Kuantitas ini sebanding dengan jumlah dan jenis zat. Kuantitas intrinsik pada benda ini kemudian disebut dengan massa inersia, disimbulkan dengan m. Massa inersia (atau sering disebut sebagai massa). Makin besar massanya makin sulit untuk mengahasilkan perubahan kondisi gerak pada benda tersebut.Hukum Kedua Newton menyatakan hubungan antara gaya dan perubahan keadaan gerak secara kuantitatif. Newton menybutkan bahwa: kecepatan perubahan kuantitas gerak suatu partikel sama dengan gaya yang bekerja pada partikel tersebut.

Dengan bahasa kita sekarang kuntitas gerak yang dimaksudkan oleh Newton diartikan sebagai momentum p yang didefinisikan sebagai: p = mv dengan m adalah massa partikel dan v adalah kecepatannya. Dalam mekanika klasik pada umumnya massa partikel adalah tetap. Hukum Kedua Newton dituliskan sbb:

F = = = m

F = m.a

Dari Hukum Kedua Newton dapat disimpulkan bahwa gaya sebesar 1 newton dapat menyebabkan percepatan sebesar 1m/s2 pada benda bermassa 2 kilogram.

Berdasarkan Hukum Kedua Newton dapat dijelaskan hubungan antara massa dengan berat. Konsep berat dan massa seringkali dicampuradukkan dalam percakapan sehari-hari. Misalnya, seorang menyatakan berat badannya 60 kg. (Bahtiar.2010: 121-123).

Pada bandul matematis, berat tali diabaikan dan panjang tali jauh lebih besar dari pada ukuran geometris dari bandul. Pada posisi setimbang, bandul berada pada titik A. Sedangkan pada titik B adalah kedudukan pada sudut di simpangan maksimum (). Kalau titik B adalah kedudukan dari simpangan maksimum, maka gerakan bandul dari B ke A lalu ke B dan kemudian kembali ke A dan lalu ke B lagi dinamakan satu ayunan. Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu ayunan ini disebut periode (T). Seperti pada gambar di bawah ini:

f =

komponen w menurut garis singgung pada lintasan bandul

P=

gaya tegang tali

N=

komponen normal dari W=mg

l=

panjang tali

=

sudut simpangan

Gambar : bandul matematis, berat tali diabaikan dan panjang tali dan panjang tali yang memiliki ukuran lebih besar.

Dengan mengambil sudut cukup kecil sehingga BB= busur BAB, maka dapat dibuktikan bahwa

g

l

T

p

2

=

Dengan mengetahui panjang tali dan periode, maka percepatan gravitasi bumi dapat dihitung, (Anonim, 2004 :88-95).

BAB III

METODOLOGI

Pelaksanaan

Hari/tanggal : Senin, 11 November 2013

Waktu pelaksanaan: 11.00 12.30 WITA

Tempat pelaksanaan : Laboratorium IPA Biologi IAIN Mataram

Alat dan fungsi

Alat ayunan matematika

Sebagai beban agar bandul bisa diayunkan

Stopwatch

Untuk menghitung ayunan bandul tiap 10 kali osilasinya.

Mistar

Untuk mengukur panjang tali

Statip

Sebagai tempat bergantungnya bandul

Benang penggantung

Untuk menggantung alat ayunan matematika

Bahan dan fungsi

Buku catatan

Sebagai tempat menulis hasil pengamatan

pulpen

untuk menulis apa yang diamati.

Cara kerja

Memasang alat seperti pada gambar buku petunjuk praktikumMenentukan panjang tali penggantung 100 cm yang diukur dari pusat bola sampai dengan kedudukan penjepit tali.Menyimpangkan bola sesuai dengan drajat yang sudah ditentukan dari titik kesetimbangan kemudian melepaskan.Mencatat waktu yang diperlukan untuk sepuluh kali osilasi.Mengulangi lankah no. 3 dan 4 masing-masing sebanyak dua kali.Mengulangi percobaab no.2 sampai dengan no.5 dengan panjang tali yang berbeda-beda yaitu 90, 80, 70 & 60 cm.

BAB IV

PEMBAHASAN

Data Hasil Pengamatan

Hasil gambar perbandingan

Statip

stopwatch

Mistar

Tabel hasil pengamatan

Hubungan antara I dan T

No

Panjang tali (l) (m)

Waktu (t) (10 x osilasi) (s)

Periode (T) (t/10)(s)

T2 (s2)

G (m/s2)

1

1

19,9

1,99

3,96

9,94

19,9

1,99

3,96

9,94

2

0,9

19

1,9

3,61

9,82

19

1,9

3,61

10,54

3

0.8

17,8

1,78

3,16

9,97

18

1,8

3,24

9,72

4

0,7

16,7

1,67

2,78

9,92

17

1,7

2,89

9,54

5

0.6

15,7

1,57

2,46

9,60

15,8

1,58

2,49

9,49

B. Analisa Prosedur

Pada dasarnya prinsip kerja dari bandul adalah bergerak melewati titik kesetimbangan. Dalam bandul matematis satu kali bolak balik melalui titik kesetimbangan disebut dengan 1 kali. Panjang tali mempengaruhi cepat atau lambatnya bandul mengalami satu kali osilasi. Dari praktikum yang telah kami lakukan, kami bisa mengamati bahwa semakin panjang tali yang digunakan maka waktu yang dibutuhkan lebih banyak dan sebaliknya jika tali yang di gunakan pendek maka waktu yang dibutuhkan semakin sedikit dalam 10 kali osilasi. Dari praktikum ini kita dapat memahami azas kerja ayunan matematis dan getaran selaras. Juga dapat memahami serta menentukan besarnya percepatan gravitasi di tempat percobaan dilakukan.

Dengan melakukan percobaan 5 kali percobaan menggunakan panjang tali yang berbeda-beda dari 100 sampai dengan 60cm. Dalam setiap satu kali pengamatan jangka waktu dalam setiap osilasinya berbeda beda dikarenakan ketelitian yang berbeda-beda dalam setiap pengerjaannya.

C. Analisa Hasil

Waktu kedua

Diket: t= 19,9 s

= 1 m

T2 = 3,96 s

Waktu pertama

Diket: t= 19,9 s

= 1 m

T2 = 3,96 s

a. Percobaan pertama

Waktu pertama

Diket: t= 19s

= 0,9 m

T2 = 3,61 s

Waktu kedua

Diket: t= 19s

= 0,9 m

T2 = 3,61 s

b. Percobaan kedua

c. Percobaan ketiga

Waktu pertama

Diket: t= 17,8 s

= 0,8 m

T2 = 3,17 s

1

Waktu pertama

Diket: t= 17,8 s

= 0,8 m

T2 = 3,17 s

1

d. Percobaan keempat

Waktu pertama

Diket: t= 16,7 s

= 0,7 m

T2 = 2,79 s

1

Waktu kedua

Diket: t= 17 s

= 0,7 m

T2 = 2,89 s

1

e. Percobaan kelima

Waktu pertama

Diket: t= 15,7 s

= 0,6 m

T2 = 2,46 s

1

Waktu kedua

Diket: t= 15,8 s

= 0,6 m

T2 = 2,49 s

1

Evaluasi

Soal:

Apa yang Anda ketahui dengan percepatan gravitasi?Buatlah grafik hubungan antara T versus l. Jelaskan dari grafik yang telah didapatkan?Jelaskan besarnya nilai percepatan gravitasi yang diperoleh berdasarkan masing-masing panjang tali penggantung?

Jawaban:

Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami oleh benda karena beratnya sendiri, dimana Berat benda adalah gaya tarik bumi pada benda tersebut.

Dengan rumus percepatan :

Gambar perbandingan antara T dan

Nilai T berbanding lurus dengan nilai l . semakin besar nilai yang digunakan maka semakin besar T yang dihasilkan dan nilai ralat ukurnya semakin besar pula.

Besarnya nilai percepatan gravitasi yang diperoleh berdasarkan masing-masing panjang tali penggantung sebanyak 2 kali percobaan sebagai berikut :Ketika panjang tali 1 m maka dapat diperoleh percepatan gravitasi 9,8 begitu juga pada percobaan kedua karena waktu yang di butuhkan sama dalam 10 ayunan.Ketika panjang tali 0,9 m maka dapat diperoleh percepatan gravitasi 9,77 begitu juga pada percobaan kedua karena waktu yang di butuhkan sama dalam 10 ayunan.Ketika panjang tali 0,8 m maka dapat diperoleh percepatan gravitasi 10,8 , sedangkan pada percobaan kedua percepatan gravitasinya 10,2 karena waktu yang dibutuhkan dalam 10 ayunan berbeda.Ketika panjang tali 0,7 m maka dapat diperoleh percepatan gravitasi 10,7 begitu juga pada percobaan kedua karena waktu yang di butuhkan sama dalam 10 ayunan.Ketika panjang tali 0,6 m maka dapat diperoleh percepatan gravitasi 10,4 , sedangkan pada percobaan kedua percepatan gravitasinya 9,8 karena waktu yang dibutuhkan dalam 10 ayunan berbeda.

PENUTUP

KESIMPULAN

Didalam praktikum ini kita melakukan 5x percobaan menggunakan panjang tali yang berbeda yaitu: 1m, 0,9m, 0,8m, 0,7m, 0,6m. Setiap satu kali percobaan dilakukan satu kali pengulangan. Setiap pengamatan yang kami lakukan membutuhkan waktu yang berbeda-beda sehingga menghasilkan gaya grafitasi yang berbeda-beda pula.

Dengan adanya praktikum fisika dasar tentang bandul matematis ini kita dapat mengetahui pengertian dari gaya gravitasi, berat dari sebuah benda, dan percepatan gravitasi. juga dapat mengetahui Sir Isaac Newton lah yang berperan sebagai orang pertama yang mengemukakan pendapat tentang hukum Newton. Sir Isaac merupakan seorang ilmuwan yang terlahir pada saat Galileo Galilei meninggal dunia.

SARAN

Terimakasih kami ucapkan kepada kakak co.ass yang telah meluangkan waktunya untuk kami walaupun dengan beban perkuliahan yang lebih berat dari yang kami jalani saat sekarang ini. Mungkin sebaiknya co.ass memberitahukan kepada kami ketika waktunya sedang luang atau santai sejenak agar ketika kami datang kepada kakak co.ass dalam rangka memeriksa laporan kami tidak terbentur dengan kesibukan yang sedang dihadapi.

Semoga kritik dan saran ini bisa bersifat membangun, kurang lebihnya kami selaku bimbingan mohon maaf lahir dan batin.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2004. Bandul Matematis. Jakarta: kurnia putih

Bahtiar. 2010, Fisika Dasar 1. Mataram: Kurnia Kalam Semesta

Marthen Kanginan . 2007, Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga

Paul A. Tipler. 1998, Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga

Young dan Freedom. 2002. Fisika Universitas Edisi ke-10 jilid . Jakarta: Erlangga