LAPORAN PRAK TIKUM PERCEPATAN GRAVITASI (1)
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
PERCEPATAN GRAVITASI BUMI
LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2013
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu yang dipelajari dalam ilmu fisika adalah tentang percepatan
gravitasi. Percepatan gravitasi didefinisikan sebagai percepatan yang disebabkan
oleh gaya gravitasi. Gaya gravitasi merupakan gaya konservatif dan dapat pula
dinyatakan sebagai sebagai gaya fundamental. Sebuah gaya gaya konservatif, jika
usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada sebuah benda yang bergerak antara
dua titik sama untuk semua lintasan yang dilaluinya.
Menentukan percepatan gravitasi bumi, dalam hal ini dilakukan didalam
Laboratorium Fisika Dasar, dapat ditentukan dengan menggunakan bendul
matematis. Bandul beserta 1 set alat perlengkapan diatur dengan panjang tali awal
sebesar 80 cm. Ujung bandul diletakkan tepat ditengah. Beri simpangan kecil pada
bandul sebesar 50 dan lalu dilepaskan. Ayunan yang terjadi harus mempunai
lintasan bidang dan tidak berputar. Waktu dicatat setelah terjadi 5 getaran, dan
diulangi sebanyak 5 kali untuk mendapatkan data yang bervariasi, dapat dilakukan
dengan menggunakan panjang tali yang berbeda.
Pada percobaan percepatan gravitasi bumi, tidak lepas dari getaran. Getaran
ini jika dikaitkan didalam kehidupan sehari-hari, contohnya adalah permainan
ditaman kanak-kanak, yaitu ayunan. Dalam percobaan ini, kita dapat menghitung
periodenya. Periode yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan
suatu getaran lengkap, selain itu kita dapat menghitung berapa besar percepatan
gravitasi bumi disuatu tempat.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam praktikum percepatan gravitasi bumi yaitu:
1. Bagaimana perbandingan g antara bandul matematis dengan badul fisis
tanpa silinder?
2. Bagaimana perbandingan g antara bandul fisis tanpa silinder dengan
bandul fisis dengan silinder?
3. Apakah percepatan gravitasi di setiap tempat sama?
1.3 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dalam praktikum percepatan gravitasi bumi, yaitu:
1. Mampu membandingkan g antara bandul matematis dengan bandul fisis
tanpa silinder.
2. Mampu membandingkan g antara bandul fisis anpa silinder dengan
bandul fisis dengan silinder.
3. Mampu menjelaskan penyebab erbedaan percepatan gravitasi disuatu
tempat.
1.4 Manfaat Percobaan
Adapun manfaat dalam praktiku percepatan gravitasi bumi, yaitu:
Berdasarkan praktikumtentang percepatan gravitasi bumi, kita dapat
mengetahui berbagai perbandingan diantara bandul metematis, bandul fisis tanpa
silinder, dan bandl fisis dengan silinder. Selain itu, kita dapat mengetahui bahwa
buah yang jatuh dari pohon itu dipengaruhi oleh gaya gravitasi.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Peristiwa buah jatuh dari pohon merupakan akibat dari adanya
gaya gravitasi. Gaya gravitasi ini adalh gaya yang menyebabkan adanya
percepatan gravitasi. Menentukan sebuah percepatan gravitasi suatu tempat
dapat dilakukan dengan menggunakan bandul matematis. Bandul matematis
merupakan benda ideal yang terdiri dari sebah titik massa yang digantungkan
pada tali ringan yang tidak dapat mulur. Jika bandul ditarik kesamping dari
posisi seimbangnya dan dilepaskan, maka bandul akan berayun dalam bidang
vertikal karena pengaruh gravitasi. Geraknya merupakan gerak osilasi dan
periodik (Halliday, 1997).
Periode bandul matematis dapat dituliskan, sebagai berikut:
l
T =2 π g
√
.
.
.
.
.
(2.2)
(2.1)
Sehingga:
T
l
2π = g
√
T 2 l
=
2π
g
( )
g=
l . 4 π2
.
T2
Dari persamaan diatas, percpatan gravitasi bumi (g) dipengaruhi oleh
panjang tali dan periode getarannya (Giancoli, 2001).
Sebuah benda tegar yang digantung dari suatu titik yang bukan merupakan
pusat
massanya
akan
berisolasi
ketika
disimpangkan
dari
kesetimbangannya. Sistem seperti ini disebut bandul fisis.
Persamaannya yaitu:
I
T =2 π m gd
√
T 2
I
=
2π
m gd
( )
.
.
.
(2.3)
posisi
g=
I . 4π2
md T 2
.
.
.
(2.4)
Persamaan (2.4) dapat digunakan untuk mengukur momen inersia bangun
datar. Pusat massa dapat ditentukan dengan menggantungkan benda pada dua
titik yang berbeda. Maka, untuk mencari momen inersia terhadap beberapa
titik, kita menggantung benda ada titik untuk mengukur periode osilasi.
Momen inersia diperoleh dari:
I=
m g d T2
4 π2
.
.
.
(2.5)
(Tipler, 1991).
Periode getaran massa gabungan (batang dan silinder pejal) diperoleh
seperti persamaan (2.4). sedangkan momen inersianya diperoleh dengan
menggunakn teorema sumbu sejajar.
I gab =I 1+ I 2
.
.
.
(2.6)
Sehingga:
I gab =I ' 1+ M K 2 + I 2
.
.
.
(2.7)
Dengan:
I gab = momen inersia gabungan
I 1 = I ' 1+ M K 2
I ' 1 = momen inersia silinder pejal yang diputar pada sumbunya
M =¿ massa silinder pejal
K = jarak dari pusat silinder pejal sampai kepusat ayunan
I 2 = momen inersia batang yang diputar pada jarak OP.
Hukum Gravitasi Universal
Hukum gravitasi universal adalah sebuah hukum yang sederhana.
Konstanta G harus dicari dari eksperimen. Sekali G telah tertentu untuk sepasang
benda, maka dapat menggunakan nilai tersebut dalam hukum gravitasi untuk
menentukan gaya-gaya gravitasi diantara sembarangpasangan benda yang lain.
Untuk menentukan nilai G, diperlukan gaya tarikan diantara dua massa yang
diketahui. Nilai G yang diterima saat ini adalah:
G = 6,6720 x 10-11 N.m2/kg2.
(Halliday, 1997).
Gaya yang dikerjakn oleh bumi pada sembarang massa m yang berada
pada jarak r dari pusat bumi berarah menuju bumi dan dan besarnya diberikan
dengan massa m1 sama dengan massa bumi ME dan m2 diganti m.
GMEm
F=
.
.
.
(2.8)
r2
(Tipler, 1991).
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum percepatan
gravitasi bumi, yaitu:
a. Bandul matematis dengan perlengkapannya 1 set, sebagai objek yang
digunakan untuk menentukan percepatan gravitasi.
b. Bandul fisis dengan perlengkapannya 1 set, sebagai objek yang
digunakan untuk menentukan percepatan gravitasi.
c. Beban, sebagai benda yang digunakan untuk menentukan ( g ).
d. Stopwatch, sebagai engukur waktu.
e. Mistar, digunakan unuk mengukur panjang sebuah benda.
3.2 Desain Percobaan
Adapun desain percobaan dalam praktikum percepatan gravitasi yaitu:
α
L
Gambar 3.2.1 Bandul Matematis
(Sumber: Petunjuk Praktikum Fisika Dasar , 2013)
L
d
θ
Gambar 3.2.2 Bandul Fisis tanpa Silinder Pejal
(Sumber : Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, 2013)
O
P
θ
Gambar 3.2.3 Bandul Fisis dengan Silinder Pejal
( Sumber : Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, 2013)
3.3 Langkah Kerja
Adapun langkah kerja dalam praktikum percepatan gravitasi, yaitu:
3.3.1 Menentukan percepatan gravitasi bumi (g) dengan menggunakan bandul
matematis.
1. Alat seperti pada gambar 3.2.1 diatur dengan panjang tali 80 cm.
2. Ujung bandul diatur agar tepat berada ditengah.
3. Simpangan kecil diberikan pada bandul (sudut θ
FISIKA DASAR
PERCEPATAN GRAVITASI BUMI
LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2013
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu yang dipelajari dalam ilmu fisika adalah tentang percepatan
gravitasi. Percepatan gravitasi didefinisikan sebagai percepatan yang disebabkan
oleh gaya gravitasi. Gaya gravitasi merupakan gaya konservatif dan dapat pula
dinyatakan sebagai sebagai gaya fundamental. Sebuah gaya gaya konservatif, jika
usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada sebuah benda yang bergerak antara
dua titik sama untuk semua lintasan yang dilaluinya.
Menentukan percepatan gravitasi bumi, dalam hal ini dilakukan didalam
Laboratorium Fisika Dasar, dapat ditentukan dengan menggunakan bendul
matematis. Bandul beserta 1 set alat perlengkapan diatur dengan panjang tali awal
sebesar 80 cm. Ujung bandul diletakkan tepat ditengah. Beri simpangan kecil pada
bandul sebesar 50 dan lalu dilepaskan. Ayunan yang terjadi harus mempunai
lintasan bidang dan tidak berputar. Waktu dicatat setelah terjadi 5 getaran, dan
diulangi sebanyak 5 kali untuk mendapatkan data yang bervariasi, dapat dilakukan
dengan menggunakan panjang tali yang berbeda.
Pada percobaan percepatan gravitasi bumi, tidak lepas dari getaran. Getaran
ini jika dikaitkan didalam kehidupan sehari-hari, contohnya adalah permainan
ditaman kanak-kanak, yaitu ayunan. Dalam percobaan ini, kita dapat menghitung
periodenya. Periode yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan
suatu getaran lengkap, selain itu kita dapat menghitung berapa besar percepatan
gravitasi bumi disuatu tempat.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam praktikum percepatan gravitasi bumi yaitu:
1. Bagaimana perbandingan g antara bandul matematis dengan badul fisis
tanpa silinder?
2. Bagaimana perbandingan g antara bandul fisis tanpa silinder dengan
bandul fisis dengan silinder?
3. Apakah percepatan gravitasi di setiap tempat sama?
1.3 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dalam praktikum percepatan gravitasi bumi, yaitu:
1. Mampu membandingkan g antara bandul matematis dengan bandul fisis
tanpa silinder.
2. Mampu membandingkan g antara bandul fisis anpa silinder dengan
bandul fisis dengan silinder.
3. Mampu menjelaskan penyebab erbedaan percepatan gravitasi disuatu
tempat.
1.4 Manfaat Percobaan
Adapun manfaat dalam praktiku percepatan gravitasi bumi, yaitu:
Berdasarkan praktikumtentang percepatan gravitasi bumi, kita dapat
mengetahui berbagai perbandingan diantara bandul metematis, bandul fisis tanpa
silinder, dan bandl fisis dengan silinder. Selain itu, kita dapat mengetahui bahwa
buah yang jatuh dari pohon itu dipengaruhi oleh gaya gravitasi.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Peristiwa buah jatuh dari pohon merupakan akibat dari adanya
gaya gravitasi. Gaya gravitasi ini adalh gaya yang menyebabkan adanya
percepatan gravitasi. Menentukan sebuah percepatan gravitasi suatu tempat
dapat dilakukan dengan menggunakan bandul matematis. Bandul matematis
merupakan benda ideal yang terdiri dari sebah titik massa yang digantungkan
pada tali ringan yang tidak dapat mulur. Jika bandul ditarik kesamping dari
posisi seimbangnya dan dilepaskan, maka bandul akan berayun dalam bidang
vertikal karena pengaruh gravitasi. Geraknya merupakan gerak osilasi dan
periodik (Halliday, 1997).
Periode bandul matematis dapat dituliskan, sebagai berikut:
l
T =2 π g
√
.
.
.
.
.
(2.2)
(2.1)
Sehingga:
T
l
2π = g
√
T 2 l
=
2π
g
( )
g=
l . 4 π2
.
T2
Dari persamaan diatas, percpatan gravitasi bumi (g) dipengaruhi oleh
panjang tali dan periode getarannya (Giancoli, 2001).
Sebuah benda tegar yang digantung dari suatu titik yang bukan merupakan
pusat
massanya
akan
berisolasi
ketika
disimpangkan
dari
kesetimbangannya. Sistem seperti ini disebut bandul fisis.
Persamaannya yaitu:
I
T =2 π m gd
√
T 2
I
=
2π
m gd
( )
.
.
.
(2.3)
posisi
g=
I . 4π2
md T 2
.
.
.
(2.4)
Persamaan (2.4) dapat digunakan untuk mengukur momen inersia bangun
datar. Pusat massa dapat ditentukan dengan menggantungkan benda pada dua
titik yang berbeda. Maka, untuk mencari momen inersia terhadap beberapa
titik, kita menggantung benda ada titik untuk mengukur periode osilasi.
Momen inersia diperoleh dari:
I=
m g d T2
4 π2
.
.
.
(2.5)
(Tipler, 1991).
Periode getaran massa gabungan (batang dan silinder pejal) diperoleh
seperti persamaan (2.4). sedangkan momen inersianya diperoleh dengan
menggunakn teorema sumbu sejajar.
I gab =I 1+ I 2
.
.
.
(2.6)
Sehingga:
I gab =I ' 1+ M K 2 + I 2
.
.
.
(2.7)
Dengan:
I gab = momen inersia gabungan
I 1 = I ' 1+ M K 2
I ' 1 = momen inersia silinder pejal yang diputar pada sumbunya
M =¿ massa silinder pejal
K = jarak dari pusat silinder pejal sampai kepusat ayunan
I 2 = momen inersia batang yang diputar pada jarak OP.
Hukum Gravitasi Universal
Hukum gravitasi universal adalah sebuah hukum yang sederhana.
Konstanta G harus dicari dari eksperimen. Sekali G telah tertentu untuk sepasang
benda, maka dapat menggunakan nilai tersebut dalam hukum gravitasi untuk
menentukan gaya-gaya gravitasi diantara sembarangpasangan benda yang lain.
Untuk menentukan nilai G, diperlukan gaya tarikan diantara dua massa yang
diketahui. Nilai G yang diterima saat ini adalah:
G = 6,6720 x 10-11 N.m2/kg2.
(Halliday, 1997).
Gaya yang dikerjakn oleh bumi pada sembarang massa m yang berada
pada jarak r dari pusat bumi berarah menuju bumi dan dan besarnya diberikan
dengan massa m1 sama dengan massa bumi ME dan m2 diganti m.
GMEm
F=
.
.
.
(2.8)
r2
(Tipler, 1991).
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum percepatan
gravitasi bumi, yaitu:
a. Bandul matematis dengan perlengkapannya 1 set, sebagai objek yang
digunakan untuk menentukan percepatan gravitasi.
b. Bandul fisis dengan perlengkapannya 1 set, sebagai objek yang
digunakan untuk menentukan percepatan gravitasi.
c. Beban, sebagai benda yang digunakan untuk menentukan ( g ).
d. Stopwatch, sebagai engukur waktu.
e. Mistar, digunakan unuk mengukur panjang sebuah benda.
3.2 Desain Percobaan
Adapun desain percobaan dalam praktikum percepatan gravitasi yaitu:
α
L
Gambar 3.2.1 Bandul Matematis
(Sumber: Petunjuk Praktikum Fisika Dasar , 2013)
L
d
θ
Gambar 3.2.2 Bandul Fisis tanpa Silinder Pejal
(Sumber : Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, 2013)
O
P
θ
Gambar 3.2.3 Bandul Fisis dengan Silinder Pejal
( Sumber : Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, 2013)
3.3 Langkah Kerja
Adapun langkah kerja dalam praktikum percepatan gravitasi, yaitu:
3.3.1 Menentukan percepatan gravitasi bumi (g) dengan menggunakan bandul
matematis.
1. Alat seperti pada gambar 3.2.1 diatur dengan panjang tali 80 cm.
2. Ujung bandul diatur agar tepat berada ditengah.
3. Simpangan kecil diberikan pada bandul (sudut θ