Menunjukkan karakteristik gerak osilasi teredam.
itu pasir dibiarkan keluar dari botol. Sensor gaya mencatat gaya saat itu terhadap waktu. Pencatatan hasil dimulai tepat saat botol dilepaskan dan
berhenti saat botol sudah tidak berosilasi lagi dan atau saat semua pasir sudah keluar dari botol.
Grafik gaya fungsi waktu yang didapat kemudian digunakan untuk menentukan posisi setimbang wadah. Posisi setimbang wadah berupa garis
linear dengan persamaan yang menyatakan variabel massa wadah, sesuai dengan persamaan 15. Dengan demikian, dari garis linear posisi
setimbang wadah didapatkan nilai debit massa r, massa awal m maupun
nilai amplitudo awal pada posisi setimbang A .
Data hasil pencatatan dan garis linear grafik gaya terhadap waktu untuk nilai debit massa 6,1 grs ditunjukkan pada gambar 4.2, sedangkan
grafik gaya terhadap waktu untuk berbagai nilai debit massa lainnya dapat dilihat pada lampiran I.
Gambar 4.2 Grafik hubungan gaya total benda yang massanya berkurang secara kontinyu terhadap waktu. Garis linear hitam menunjukkan posisi setimbang wadah.
Dari garis linear posisi setimbang pegas didapatkan nilai A= 17,43±0,5706 dan B= 0,05601±0,007538. Nilai A menyatakan
berat wadah m g dan B menyatakan rg, sehingga diperoleh nilai massa
awal wadah m yaitu 1,78 kg dan nilai debit massa sebesar 0,0061 kg atau
6,1 grs. Nilai amplitudo awal A didapatkan dengan melalui persamaan
16 yaitu 0,35 m. Nilai frekuensi sudut mula-mula
diperoleh dengan menggunakan persamaan 5 sebesar 5.32 s. Nilai-nilai tersebut di atas,
akan digunakan untuk perhitungan nilai koefisien redaman. Untuk menjamin keakuratan, eksperimen dilakukan sebanyak tiga kali untuk tiap
diameter corong. Langkah plot grafik gaya terhadap waktu dan perhitungan yang sama dilakukan untuk tiap eksperimen.
Hubungan diameter corong dan debit massa pasir yang diperoleh dari grafik gaya terhadap waktu ditunjukkan di dalam tabel 4.1 berikut :
4.1. Nilai debit massa untuk berbagai diameter corong wadah D mm
r gr s
-1
0,07±0,01 4
0,9±0,1 8
6,1±0,3 10
11,7±0,6 14
27,2±0,1
Dari tabel 4.1 dapat dilihat bahwa penggunaan diameter corong yang berbeda, menghasilkan debit massa yang berbeda-beda pula. Semakin
besar diameter corong yang digunakan, semakin besar nilai debit massanya. Diameter corong 0 mm menghasilkan nilai debit massa 0,07
grs, dianggap sebagai benda dengan massa tetap karena nilai debitnya tersebut sangatlah kecil.
Data-data gaya terhadap waktu kemudian disalin ke lembar kerja untuk dihitung nilai perpindahan tiap waktu xt menggunakan persamaan
16. Setelah itu dibuat grafik rasio perpindahan dan amplitudo awal xtA
terhadap waktu. Grafik xtA terhadap waktu untuk debit massa
6,1 grs ditunjukkan pada gambar 4.3, sedangkan grafik untuk xtA terhadap waktu untuk berbagai nilai debit massa lainnya dapat dilihat pada
lampiran II.
Gambar 4.3 Grafik hubungan rasio perpindahan dan amplitudo awal terhadap waktu untuk debit massa 6,1 grs
Dari gambar 4.3 dapat dilihat bahwa amplitudo osilasi benda menurun terhadap waktu dan memilliki kemiripan dengan gambar 2.1
pada kajian pustaka yang telah dibahas sebelumnya. Dengan demikian, gerak dikatakan teredam. Untuk melihat pengaruh debit massa yang hilang
terhadap gerak osilasi teredam, disajikan grafik rasio perpindahan tiap waktu dan amplitudo awal xtA
fungsi waktu untuk berbagai nilai debit massa seperti pada gambar 4.4 berikut :
Gambar 4.4 Grafik hubungan rasio perpindahan dan amplitudo awal terhadap waktu untuk berbagai nilai debit massa
a r = 0,07 grs
b r = 0,9 grs
c r = 6,1 grs
d r = 11,7 grs
e r = 27,2grs
Gerak osilasi pegas-benda pada gambar 4.4a untuk nilai debit massa 0,07 grs atau dianggap massanya tetap, menunjukkan amplitudo
perlahan-lahan berkurang hingga di suatu waktu berhenti berosilasi. Hal ini disebabkan oleh hilangnya gaya-gaya penyebab osilasi benda gaya
berat dan gaya pemulih akibat gesekan udara atau redaman. Amplitudo gerak osilasi terlihat menurun secara eksponensial.
Untuk nilai debit massa 0,9 grs, gambar 4.4b menunjukkan amplitudo menurun secara eksponensial di detik pertama hingga detik ke-
100. Di detik berikut, amplitudo perlahan menurun secara linear. Penurunan amplitudo secara eksponensial terjadi dalam waktu yang lebih
singkat dibanding dengan nilai debit massa 0,07 grs. Hal yang sama terjadi pada nilai debit massa 6,18 grs. Amplitudo osilasi menurun secara
eksponensial di detik pertama sampai detik ke-50, selanjutnya amplitudo perlahan menurun secara linear.
Pada debit massa 11,7 grs dan debit massa 27,2 grs yang ditunjukkan pada gambar 4.4d dan gambar 4.4e, terlihat amplitudo
seluruhnya tidak lagi menurun secara eksponensial. Penurunan amplitudo terlihat semakin mendekati linear. Jelas terlihat bahwa pengurangan massa
mempengaruhi gerak osilasi teredam benda. Berdasarkan penjabaran mengenai penurunan amplitudo untuk
berbagai debit massa di atas, karakteristik gerak osilasi teredam yang teramati yaitu gerak osilasi dengan amplitudo menurun secara
eksponensial untuk benda dengan massa yang tetap dan gerak osilasi
dengan amplitudo menurun yang mendekati linear untuk benda dengan massa yang berkurang dengan laju yang konstan.