PENENTUAN PERCEPATAN GRAVITASI BUMI DAN
PENENTUAN PERCEPATAN GRAVITASI BUMI DAN PENENTUAN
KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE
GERAK OSILASI PADA PEGAS
A. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Gravitasi adalah fenomena yang sudah tidak asing lagi di telinga
kita, dimana gravitasi diartikan sebagai fenomena yang menyebabkan
benda tertarik dan bergerak menuju pusat bumi. Sedangkan gaya tarik
bumi terhadap suatu benda di sebut gaya gravitasi atau bisa juga gaya
berat yang menimbulkan percepatan yang di kenal dengan percepatan
gravitasi bumi sebagai akibat dari fenomena gravitasi.
Percepatan gravitasi bumi yang di sepakati dan di tetapkan secara
internasional adalah sekitar 9,8 m/s2. Namun, kebanyakan orang tidak
mengetahui bagaimana cara mendaptkan nilai tersebut. Nilai percepatan
gravitasi 9,8 m/s2 sudah cukup sering kita gunakan khususnya di
lingkungan fisika, namun sebagian dari kita tidak mengetahui asal-usul
nilai tersebut . Padahal, sebenarnya terdapat beberapa metode atau cara
yang bisa kita gunakan untuk penentuan nilai percepatan gravitasi,
diantaranya dengan metode gerak osilasi pada pegas.
Gerak osilasi merupakan gerak bolak-balik benda melalui titik
kesetimbangan tertentu dengan banyaknya getaran dalam setiap sekon
selalu konstan. Dimana titik kesetimbangan yang di maksud adalah posisi
dimana benda yang di gantung pada pegas dalam keadaan diam ketika
tidak ada gaya yang bekerja padanya. Gerak osilasi pada pegas dapat di
gunakan untuk mengetahui percepatan gravitasi bumi dan konstanta pegas
tersebut.
Berdasarkan pemaparan diatas, maka dilakukan percobaan
penentuan percepatan gravitasi bumi dan penentuan konstanta pegas
dengan metode gerak osilasi pada pegas dengan tujuan untuk menentukan
percepatan gravisati bumi dan penetuan konstanta pegas dengan metode
gerak osilasi pada pegas, Menyelidiki pengaruh pegas tunggal satu, pegas
tunggal dua, pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara seri dan
pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara paralel, serta menyelidiki
pengaruh massa beban terhadap besarnya nilai konstanta pegas.
2. Tujuan Praktikum
Adapun
tujuan dari praktikum tentang penentuan percepatan
gravitasi bumi dan penentuan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi
pada pegas adalah sebagai berikut.
a. Untuk menentukan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak
osilasi pada pegas.
b. Untuk menentukan besarnya nilai konstanta pegas dengan metode
gerak osilasi pada pegas.
c. Untuk menyelidiki pengaruh pegas tunggal satu, pegas tunggal dua,
pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara seri dan pegas tunggal
satu dan dua yang disusun secara paralel.
d. Untuk menyelidiki pengaruh massa beban terhadap besarnya nilai
konstanta pegas.
B. KAJIAN TEORI
Jika dua pegas atau lebih dengan konstanta pegas
k1
dan
k2
di
susun secara paralel atau susunan dua pegas seri tetapi terpisah massa pegapegas tersebut dapat di gantikan dengan sebuah pegas yang memiliki
konstanta berikut.
k tot =k 1 +k 2 …………………………………………………............(4.2)
Dan jika dua pegas atau lebih dengan konstanta k 1 dan k 2 disusun secara
seri, maka pegas-pegas itu dapat dig anti dengan sebuah pegas yang memiliki
konstanta berikut.
1 1 1
= +
k tot k 1 k 2
.....................................................................................(4.3)
(Zemansky,1999).
Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut di
dihilangkan, maka benda akan kembali ke bentuk semula. Berarti benda itu
adalah benda elastic. Namun pada umumnya benda bila dikenai gaya tidak
dapat kembali ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang.
Benda seperti ini di sebut benda pelastis. Contoh benda elastis adalah karet
dan pegas. Bila pegas di tarik melebihi batasan elastisnya maka benda tidak
akan elastis lagi. Modulus elastis adalah perbandingan antara tegangan dan
regangan. Modulus ini dapat disebut dengan modulus young. Terdapat gambar
dua pegas atau lebih dirangakai seri dan paralel.
Gambar 4.1. Susunan seri dua pegas
Gambar 4.2. Susunan paralel dua pegas
(Muchlis,2010).
Pegas merupakan benda yang bersifat elastis, artinya pegas dapat
kembali kebentuk semula selama pegas mendapat sejumlah gaya yang masih
berada dalam
batas elastisitasnya. Namun jika gayanya melebihi batas
elastisitasnya, maka sifat keelastisitasan dari pegas bisa hilang atau bahkan
patah dan putus.
Gambar 4.3 Sistem pegas
Gambar 4.3.a merupakan pegas tanpa beban. Gambar 4.3.b
menunjukkan bahwa pada keadaan setimbang, pegas tidak mengerjakan gaya
pada benda. Apabila benda di simpangkan sejauh y dari kedudukan y
setimbangnya seperti gambar 4.3.c, pegas akan mengerjakan gaya sebesar –ky
atau dapat di tuliskan.
F=−ky ...................................................................................... (4.1)
Dimana F : gaya (N)
K : Konstanta Pegas (N/m)
y : Pertambahan panjang (m)
Tanda (-) negatif menunjukkan bahwa arah gaya pegas berlawanan
dengan arah simpangan (Yulianto,2013).
C. METODE PRAKTIKUM
1. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang di gunakan pada praktikum ini dapat
dilihat pada tabel 4.1 berikut.
Tabel 4.1. Alat dan bahan percobaan penentuan percepatan gravitasi bumi
dan penentuan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi
pada pegas
NO.
Alat dan Bahan
1
1 set statif
2
3
4
5
6
Jepit penahan
Stopwatch
Penggaris
Pegas
Beban
Kegunaan
Sebagai penyangga atau tempat menggantungkan
pegas
Untuk menjepit batang statif
Untuk menghitung waktu osilasi pegas
Sebagai alat mengukur panjang pegas
Sebagai objek pengamatan
Sebagai objek pengamatan dan pemberat
2. Prosedur Kerja
Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut.
a. Penentuan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak osilasi
pegas
1) Menyediakan semua perlatan dan bahan yang akan di gunakan.
2) Menyusun alat-alat seperti pada gambar berikut.
Gambar 4.4 Susunan Pralatan dan Bahan pada Sistem Pegas
3) Menggantungkan pegas pada statif yang telah disedikan.
4) Mengukur panjang pegas setelah diberi beban ( y 0 ) .
5) Menggantungkan sebuah beban dengan massa 0,05 kg pada pegas.
Kemudian mengamati pertambahan panjangnya ( ∆ y ) .
6) Mengukur panjang pegas setelah diberi beban.
7) Mengukur pertambahan panjang pegas setelah diberi beban.
8) Melepaskan beban yang berada di telapak tangan sehingga beban
tersebut akan berputar bersamaan dengan menekan stopwatch.
9) Menghitung jumlah waktu yang diperlukan dengan 10 kali getaran.
10) Melakukan langkah (5) sampai (9) untuk mesing-masing beban 0,1
kg dan 0,15 kg.
b. Penentuan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi pada pegas
1) eksperimen pegas tunggal 1
a) menggantungkan pegas tunggal satu pada statif yang tersedia.
b) menggantungkan
beban ( m=¿ 0,05 kg) pada pegas,
kemudian melepaskan bersamaan dengan menekan tombol
stopwatch.
c) mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya.
d) melakukan langkah (c) sampai (d) untuk beban 0,1 kg dan 0,15
kg.
e) menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran unutk masin1.
2) Eksperimen Pegas Tunggal Dua.
a) Menggantungkan pegas tunggal dua pada statif yang tersedia.
b) Menggantungkan beban (m = 0,05 kg) pada pegas, kemudian
melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch.
c) Mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya.
d) Melakukan langkah (c) sampai (d) unutk beban 0,1 kg dan 0,15
kg.
e) Menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran unutk masing-masing beban.
3) Eksperimen Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Secara Seri
a) menggantungkan pegas tunggal satu dan dua yang disusun
secara seri pada statif yang tersedia.
b) menggantungkan beban (0,05 kg) pada pegas, kemudian
melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch.
c) mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya
d) melakukan langkah (c) sampai (d) untuk beban 0,1 kg dan 0,15
kg.
e) menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran unutk masing-masing beban.
4) Ekperimen Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Secara Paralel
a) menggantungkan pegas tunggal satu dan dua yang di susun
secara paralel pada statif yang tersedia.
b) menggantungkan beban (m = 0,05 kg) pada pegas, kemudian
melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch.
c) mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya.
d) melakukan langkah (c) sampai (d) untuk beban 0,1 kg dan 0,15
kg
e) menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran untuk masing-masing beban.
D. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
1. Hasil Pengamatan
a. Data Pengamatan
1) Penentuan Percepatan Gravitasi Bumi dengan Metode Gerak
Osilasi pada Pegas
Data pengamatan penentuan percepatan gravitasi bumi
dengan metode gerak osilasi pada pegas dapat dilihat pada tabel 4.2
berikut.
Tabel 4.2 Data PengamatanPenentuan Percepatan Gravitasi Bumi
dengan Metode Gerak Osilasi pada Pegas.
Massa
benda
(kg)
0,05
0,1
0, 15
Jarak
(m)
0,07
0, 115
0,163
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
10
Waktu (s)
t1
3,84
6,64
8,22
t2
3,96
6,43
8,05
t3
3,07
6,06
7,08
Catatan : X0 = 0,063 m
2) Penentuan Konstanta Pegas dengan Metode Gerak Osilasi pada
Pegas
a) Pegas Tunggal Satu
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode osilasi pada pegas tunggal satu dapat dilihat pada tabel
4.3 berikut.
Tabel 4.3
Massa
benda
(kg)
0,05
0,1
0, 15
Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Osilasi pada Pegas Tunggal Satu.
Jarak
(m)
0,07
0, 115
0,163
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
10
Waktu (s)
t1
3,84
6,64
8,22
t2
3,96
6,43
8,05
t3
3,07
6,06
7,08
Catatan : X0 = 0,063 m
b) Pegas Tunggal Dua
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode osilasi pada pegas tunggal dua dapat dilihat pada tabel
4.4 berikut.
Tabel 4.4
Massa
benda
(kg)
0,05
0,1
0, 15
Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Osilasi pada Pegas Tunggal Dua.
Jarak
(m)
0,075
0, 121
0,17
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
10
Waktu (s)
t1
3,98
7,31
8,26
t2
4,27
7,33
8, 13
t3
3,09
7,29
8,25
Catatan : X0 = 0,063 m
c) Pegas Tunggal Satu Seri dengan Tunggal Dua
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode gerak osilasi pada pegas tunggal satu seri dengan
tunggal dua dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut.
Tabel 4.5. Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Gerak Osilasi pada Pegas Tunggal
Satu Seri dengan Tunggal Dua.
Massa
benda
(kg)
0,05
0,165
Jumlah
getaran
(kali)
10
t1
7,78
t2
7,51
0, 1263
10
9,71
9,67
Jarak
(m)
0,1
Waktu (s)
t3
7,06
10,0
3
Catatan : X0 = 0,126 m
d) Pegas Tunggal Satu Paralel dengan Tunggal Dua
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode gerak osilasi pada pegas tunggal satu paralel dengan
tunggal dua dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut.
Tabel 4.6. Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Gerak Osilasi pada Pegas Tunggal
Satu Paralel dengan Tunggal Dua.
Massa
benda
(kg)
0,1
0,15
Jarak
(m)
0,071
0, 093
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
Catatan : X0 = 0,063 m
b. Analisi Data
1) Penentuan Percepatan Gravitasi Bumi
a) Pegas Tunggal Satu
1. Menentukan periode
T=
¿
t
n
3,833
10
¿ 0,383 s
Waktu (s)
t1
4,20
5,48
t2
4,05
5,62
t3
4,04
5,07
2. Menentukan nilai konstanta pegas
K=
4 π2 m
T2
4.(3,14)2 .0,05
¿
(0,383)2
¿ 13,419 N /m
3. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ y
= 13,419.0,007
= 0,093 N
4. Menentukan nilai percepatan gravitasi bumi
g=
4 π2 ∆ x
T2
4.(3,14)2 .0,007
¿
(0,383)2
=1,878 m/s2
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.7 berikut.
Tabel 4.7. Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Satu.
M (kg)
0,05
0,1
0,15
Jarak
bend
(m)
0,07
0,115
0,163
n
(kali)
T (s)
t́ (s)
K
(N/m)
F(N)
10
10
10
0,383
0,655
0,802
3,833
0,556
8,023
13,419
9,173
8,189
0,093
0,477
0,018
b) Pegas Tunggal Dua
5. Menentukan periode
T=
¿
t
n
4,02
10
= 0,402 s
6. Menentukan nilai konstanta pegas
K=
4 π2 m
T2
4.(3,14)2 .0,05
¿
(0,402)2
= 12,202 N/m
7. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ x .
= 12,202 . 0,012
= 0,146 N
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.8 berikut.
Tabel 4.8. Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Dua.
M(kg)
y(m)
0,05
0,1
0,15
0,165
0,263
0,361
n
(kali)
10
10
10
T (s)
t́ (s)
K (N/m)
F (N)
0,402
0,731
0,824
4,02
7,31
8,246
12,301
7,380
8,698
0,146
0,428
1,930
c) Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Seri
1. Menentukan periode
T=
¿
t
n
7,63
10
¿ 0,763 s
2. Menentukan nilai konstanta pegas
2
K=
4π m
2
T
2
¿
4.(3,14) 0,05
(0,763)2
¿ 3,387 N/m
3. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ y
¿ 3,387 . 0,039
¿ 0,132 N
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.9 berikut.
Tabel 4.9. Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Satu dan Dua secara Seri.
M (kg)
y (m)
0,05
0,1
0,15
0,165
0,263
0,361
n
(kali)
10
10
10
T (s)
t́ (s)
K (N/m)
F (N)
0,763
0,989
0, 115
7,63
9,89
11,466
3,367
4,039
4,499
0,132
0,552
1,067
d) Menentukan Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Paralel
1. Menentukan periode
T=
¿
t
n
4,366
10
¿ 0,436 s
2. Menentukan nilai konstanta pegas
2
K=
4π m
2
T
2
¿
4.(3,14) 0,1
(0,436)2
¿ 20,683 N/m
3. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ y
¿ 20,683 .0,008
¿ 0,165 N
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.10 berikut.
Tabel 4.10 Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Satu dan Dua secara Paralel.
M (kg)
y (m)
0,1
0,15
0,071
0,093
N
(kali)
10
10
T (s)
t́ (s)
0,436
0,56
4,166
3,6
K
(N/m)
20,683
18,864
F (N)
0,165
0,563
2. Pembahasan
Berdasarkan hukum hooke, apabila sebuah pegas dikenai gaya
maka pegas akan mengalami pertambahan panjang. Pertambahan panjang
tersebut berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut.
Bila pegas terus menerus kita tarik maka pada suatu saat bila tarikan kita
hilangkan ternyata tidak kembali kebentuk semula hal ini disebabkan.
Pegas telah kehilangan sifat elastisitasnya. Bahkan bila pegas itu terus
menerus kita tarik, maka pegas tersebut akan putus. Dengan demikian
dapat dikatakan bahwa benda elastisitas mempunyai batas elastisitas.
Pada percobaan ini kami mengamati tentang percepatan gravitasi
bumi dengan metode gerak osilasi pada pegas dan penentuan konstanta
pegas dengan metode gerak osilasi pada pegas. Pertrama kita menentukan
nilai percepatan gravitasi bumi dengan massa 0,05 kg sebesar 1,8787 m/s2.
Untuk beban 0,1 kg sebesar 4,7704 m/s 2 dan pada beban 0,15 kg sebesar
6,1264 m/s2. Dari data tersebut bahwa nilai yang didapatkan masih jauh
dari nilai percepatan gravitasi bumi yang sebenarnya. Hal ini terjadi karena
tidak akuratnya pengukuran waktu dalam 10 kali osilasi
Kemudian pada penentuan konstanta pegas dengan metode gerak
osilasi pada pegas yang dimuai dari pegas tunggal satu dengan massa
beban berturut-turut sebesar 0,05 kg, 0,1 kg, dan 0,15 kg. diperoleh nilai
konstanta pegas secara berturut sebesar 13, 1419 N/m, 9,173 N/m, dan
9,189 N/m. pada pegas tunggal dua dengan massa yang sama diperoleh
nilai konstanta pegas secara berturut-turut sebesar 12,2021 N/m, 7,3804
N/m dan 8,6986 N/m. dari data tersebut menunjukan bahwa setiap jenis
pegas memiliki konstanta yang berbeda-beda hal ini dipengaruhi oleh
massa dari masing-masing pegas.
Pengukuran konstanta pegas dilakukan dengan merangkai pegas
paralel dan seri. Pada pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara seri
dengan massa beban masing-masing 0,05 kg, 0,1 kg dan 0,15 kg. diperolah
nilai konstanta pegas secara berturut-turut sebesar 3,3871 N/m, 4,0293
N/m, dan 4,492 N/m. sedangkan pada pegas tunggal satu dan dua yang
disusun secara paralel dengan massa beban 0,1 kg dan 0,15 kg diperoleh
nilai konstanta pegas secaa berturut-turut sebesar 20,683 N/m dan 18,864
N/m. dari data tersebut dapat dikatakan bahwa pada rangkaian paralel nilai
konstanta lebih besar dibandingkan dengan konstanta pada rangkaian seri.
Berdasarkan grafik yang ada dapat dilihat bagaimana hubungan
antara pertambahan panjang pegas dengan massa beban pada pegas
tunggal satu, pegas tunggal dua, pegas tunggal satu dan dua disusun secara
seri dan pegas tunggal satu dan dua disusun secara paralel dapat
disimpulkan bahwa semakin
panjang juga semakin besar.
besar massa beban maka pertambahan
KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE
GERAK OSILASI PADA PEGAS
A. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Gravitasi adalah fenomena yang sudah tidak asing lagi di telinga
kita, dimana gravitasi diartikan sebagai fenomena yang menyebabkan
benda tertarik dan bergerak menuju pusat bumi. Sedangkan gaya tarik
bumi terhadap suatu benda di sebut gaya gravitasi atau bisa juga gaya
berat yang menimbulkan percepatan yang di kenal dengan percepatan
gravitasi bumi sebagai akibat dari fenomena gravitasi.
Percepatan gravitasi bumi yang di sepakati dan di tetapkan secara
internasional adalah sekitar 9,8 m/s2. Namun, kebanyakan orang tidak
mengetahui bagaimana cara mendaptkan nilai tersebut. Nilai percepatan
gravitasi 9,8 m/s2 sudah cukup sering kita gunakan khususnya di
lingkungan fisika, namun sebagian dari kita tidak mengetahui asal-usul
nilai tersebut . Padahal, sebenarnya terdapat beberapa metode atau cara
yang bisa kita gunakan untuk penentuan nilai percepatan gravitasi,
diantaranya dengan metode gerak osilasi pada pegas.
Gerak osilasi merupakan gerak bolak-balik benda melalui titik
kesetimbangan tertentu dengan banyaknya getaran dalam setiap sekon
selalu konstan. Dimana titik kesetimbangan yang di maksud adalah posisi
dimana benda yang di gantung pada pegas dalam keadaan diam ketika
tidak ada gaya yang bekerja padanya. Gerak osilasi pada pegas dapat di
gunakan untuk mengetahui percepatan gravitasi bumi dan konstanta pegas
tersebut.
Berdasarkan pemaparan diatas, maka dilakukan percobaan
penentuan percepatan gravitasi bumi dan penentuan konstanta pegas
dengan metode gerak osilasi pada pegas dengan tujuan untuk menentukan
percepatan gravisati bumi dan penetuan konstanta pegas dengan metode
gerak osilasi pada pegas, Menyelidiki pengaruh pegas tunggal satu, pegas
tunggal dua, pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara seri dan
pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara paralel, serta menyelidiki
pengaruh massa beban terhadap besarnya nilai konstanta pegas.
2. Tujuan Praktikum
Adapun
tujuan dari praktikum tentang penentuan percepatan
gravitasi bumi dan penentuan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi
pada pegas adalah sebagai berikut.
a. Untuk menentukan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak
osilasi pada pegas.
b. Untuk menentukan besarnya nilai konstanta pegas dengan metode
gerak osilasi pada pegas.
c. Untuk menyelidiki pengaruh pegas tunggal satu, pegas tunggal dua,
pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara seri dan pegas tunggal
satu dan dua yang disusun secara paralel.
d. Untuk menyelidiki pengaruh massa beban terhadap besarnya nilai
konstanta pegas.
B. KAJIAN TEORI
Jika dua pegas atau lebih dengan konstanta pegas
k1
dan
k2
di
susun secara paralel atau susunan dua pegas seri tetapi terpisah massa pegapegas tersebut dapat di gantikan dengan sebuah pegas yang memiliki
konstanta berikut.
k tot =k 1 +k 2 …………………………………………………............(4.2)
Dan jika dua pegas atau lebih dengan konstanta k 1 dan k 2 disusun secara
seri, maka pegas-pegas itu dapat dig anti dengan sebuah pegas yang memiliki
konstanta berikut.
1 1 1
= +
k tot k 1 k 2
.....................................................................................(4.3)
(Zemansky,1999).
Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut di
dihilangkan, maka benda akan kembali ke bentuk semula. Berarti benda itu
adalah benda elastic. Namun pada umumnya benda bila dikenai gaya tidak
dapat kembali ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang.
Benda seperti ini di sebut benda pelastis. Contoh benda elastis adalah karet
dan pegas. Bila pegas di tarik melebihi batasan elastisnya maka benda tidak
akan elastis lagi. Modulus elastis adalah perbandingan antara tegangan dan
regangan. Modulus ini dapat disebut dengan modulus young. Terdapat gambar
dua pegas atau lebih dirangakai seri dan paralel.
Gambar 4.1. Susunan seri dua pegas
Gambar 4.2. Susunan paralel dua pegas
(Muchlis,2010).
Pegas merupakan benda yang bersifat elastis, artinya pegas dapat
kembali kebentuk semula selama pegas mendapat sejumlah gaya yang masih
berada dalam
batas elastisitasnya. Namun jika gayanya melebihi batas
elastisitasnya, maka sifat keelastisitasan dari pegas bisa hilang atau bahkan
patah dan putus.
Gambar 4.3 Sistem pegas
Gambar 4.3.a merupakan pegas tanpa beban. Gambar 4.3.b
menunjukkan bahwa pada keadaan setimbang, pegas tidak mengerjakan gaya
pada benda. Apabila benda di simpangkan sejauh y dari kedudukan y
setimbangnya seperti gambar 4.3.c, pegas akan mengerjakan gaya sebesar –ky
atau dapat di tuliskan.
F=−ky ...................................................................................... (4.1)
Dimana F : gaya (N)
K : Konstanta Pegas (N/m)
y : Pertambahan panjang (m)
Tanda (-) negatif menunjukkan bahwa arah gaya pegas berlawanan
dengan arah simpangan (Yulianto,2013).
C. METODE PRAKTIKUM
1. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang di gunakan pada praktikum ini dapat
dilihat pada tabel 4.1 berikut.
Tabel 4.1. Alat dan bahan percobaan penentuan percepatan gravitasi bumi
dan penentuan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi
pada pegas
NO.
Alat dan Bahan
1
1 set statif
2
3
4
5
6
Jepit penahan
Stopwatch
Penggaris
Pegas
Beban
Kegunaan
Sebagai penyangga atau tempat menggantungkan
pegas
Untuk menjepit batang statif
Untuk menghitung waktu osilasi pegas
Sebagai alat mengukur panjang pegas
Sebagai objek pengamatan
Sebagai objek pengamatan dan pemberat
2. Prosedur Kerja
Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut.
a. Penentuan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak osilasi
pegas
1) Menyediakan semua perlatan dan bahan yang akan di gunakan.
2) Menyusun alat-alat seperti pada gambar berikut.
Gambar 4.4 Susunan Pralatan dan Bahan pada Sistem Pegas
3) Menggantungkan pegas pada statif yang telah disedikan.
4) Mengukur panjang pegas setelah diberi beban ( y 0 ) .
5) Menggantungkan sebuah beban dengan massa 0,05 kg pada pegas.
Kemudian mengamati pertambahan panjangnya ( ∆ y ) .
6) Mengukur panjang pegas setelah diberi beban.
7) Mengukur pertambahan panjang pegas setelah diberi beban.
8) Melepaskan beban yang berada di telapak tangan sehingga beban
tersebut akan berputar bersamaan dengan menekan stopwatch.
9) Menghitung jumlah waktu yang diperlukan dengan 10 kali getaran.
10) Melakukan langkah (5) sampai (9) untuk mesing-masing beban 0,1
kg dan 0,15 kg.
b. Penentuan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi pada pegas
1) eksperimen pegas tunggal 1
a) menggantungkan pegas tunggal satu pada statif yang tersedia.
b) menggantungkan
beban ( m=¿ 0,05 kg) pada pegas,
kemudian melepaskan bersamaan dengan menekan tombol
stopwatch.
c) mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya.
d) melakukan langkah (c) sampai (d) untuk beban 0,1 kg dan 0,15
kg.
e) menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran unutk masin1.
2) Eksperimen Pegas Tunggal Dua.
a) Menggantungkan pegas tunggal dua pada statif yang tersedia.
b) Menggantungkan beban (m = 0,05 kg) pada pegas, kemudian
melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch.
c) Mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya.
d) Melakukan langkah (c) sampai (d) unutk beban 0,1 kg dan 0,15
kg.
e) Menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran unutk masing-masing beban.
3) Eksperimen Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Secara Seri
a) menggantungkan pegas tunggal satu dan dua yang disusun
secara seri pada statif yang tersedia.
b) menggantungkan beban (0,05 kg) pada pegas, kemudian
melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch.
c) mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya
d) melakukan langkah (c) sampai (d) untuk beban 0,1 kg dan 0,15
kg.
e) menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran unutk masing-masing beban.
4) Ekperimen Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Secara Paralel
a) menggantungkan pegas tunggal satu dan dua yang di susun
secara paralel pada statif yang tersedia.
b) menggantungkan beban (m = 0,05 kg) pada pegas, kemudian
melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch.
c) mengukur waktu untuk 10 kali getaran menggunakan
stopwatch sebanyak 3 pengukuran, setelah pegas tersebut
berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya.
d) melakukan langkah (c) sampai (d) untuk beban 0,1 kg dan 0,15
kg
e) menetukan rata-rata waktu ( t́ ) yang diperlukan untuk 10
kali getaran untuk masing-masing beban.
D. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
1. Hasil Pengamatan
a. Data Pengamatan
1) Penentuan Percepatan Gravitasi Bumi dengan Metode Gerak
Osilasi pada Pegas
Data pengamatan penentuan percepatan gravitasi bumi
dengan metode gerak osilasi pada pegas dapat dilihat pada tabel 4.2
berikut.
Tabel 4.2 Data PengamatanPenentuan Percepatan Gravitasi Bumi
dengan Metode Gerak Osilasi pada Pegas.
Massa
benda
(kg)
0,05
0,1
0, 15
Jarak
(m)
0,07
0, 115
0,163
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
10
Waktu (s)
t1
3,84
6,64
8,22
t2
3,96
6,43
8,05
t3
3,07
6,06
7,08
Catatan : X0 = 0,063 m
2) Penentuan Konstanta Pegas dengan Metode Gerak Osilasi pada
Pegas
a) Pegas Tunggal Satu
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode osilasi pada pegas tunggal satu dapat dilihat pada tabel
4.3 berikut.
Tabel 4.3
Massa
benda
(kg)
0,05
0,1
0, 15
Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Osilasi pada Pegas Tunggal Satu.
Jarak
(m)
0,07
0, 115
0,163
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
10
Waktu (s)
t1
3,84
6,64
8,22
t2
3,96
6,43
8,05
t3
3,07
6,06
7,08
Catatan : X0 = 0,063 m
b) Pegas Tunggal Dua
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode osilasi pada pegas tunggal dua dapat dilihat pada tabel
4.4 berikut.
Tabel 4.4
Massa
benda
(kg)
0,05
0,1
0, 15
Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Osilasi pada Pegas Tunggal Dua.
Jarak
(m)
0,075
0, 121
0,17
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
10
Waktu (s)
t1
3,98
7,31
8,26
t2
4,27
7,33
8, 13
t3
3,09
7,29
8,25
Catatan : X0 = 0,063 m
c) Pegas Tunggal Satu Seri dengan Tunggal Dua
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode gerak osilasi pada pegas tunggal satu seri dengan
tunggal dua dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut.
Tabel 4.5. Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Gerak Osilasi pada Pegas Tunggal
Satu Seri dengan Tunggal Dua.
Massa
benda
(kg)
0,05
0,165
Jumlah
getaran
(kali)
10
t1
7,78
t2
7,51
0, 1263
10
9,71
9,67
Jarak
(m)
0,1
Waktu (s)
t3
7,06
10,0
3
Catatan : X0 = 0,126 m
d) Pegas Tunggal Satu Paralel dengan Tunggal Dua
Data pengamatan penentuan konstanta pegas dengan
metode gerak osilasi pada pegas tunggal satu paralel dengan
tunggal dua dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut.
Tabel 4.6. Data Pengamatan Penentuan Konstanta Pegas
dengan Metode Gerak Osilasi pada Pegas Tunggal
Satu Paralel dengan Tunggal Dua.
Massa
benda
(kg)
0,1
0,15
Jarak
(m)
0,071
0, 093
Jumlah
getaran
(kali)
10
10
Catatan : X0 = 0,063 m
b. Analisi Data
1) Penentuan Percepatan Gravitasi Bumi
a) Pegas Tunggal Satu
1. Menentukan periode
T=
¿
t
n
3,833
10
¿ 0,383 s
Waktu (s)
t1
4,20
5,48
t2
4,05
5,62
t3
4,04
5,07
2. Menentukan nilai konstanta pegas
K=
4 π2 m
T2
4.(3,14)2 .0,05
¿
(0,383)2
¿ 13,419 N /m
3. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ y
= 13,419.0,007
= 0,093 N
4. Menentukan nilai percepatan gravitasi bumi
g=
4 π2 ∆ x
T2
4.(3,14)2 .0,007
¿
(0,383)2
=1,878 m/s2
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.7 berikut.
Tabel 4.7. Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Satu.
M (kg)
0,05
0,1
0,15
Jarak
bend
(m)
0,07
0,115
0,163
n
(kali)
T (s)
t́ (s)
K
(N/m)
F(N)
10
10
10
0,383
0,655
0,802
3,833
0,556
8,023
13,419
9,173
8,189
0,093
0,477
0,018
b) Pegas Tunggal Dua
5. Menentukan periode
T=
¿
t
n
4,02
10
= 0,402 s
6. Menentukan nilai konstanta pegas
K=
4 π2 m
T2
4.(3,14)2 .0,05
¿
(0,402)2
= 12,202 N/m
7. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ x .
= 12,202 . 0,012
= 0,146 N
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.8 berikut.
Tabel 4.8. Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Dua.
M(kg)
y(m)
0,05
0,1
0,15
0,165
0,263
0,361
n
(kali)
10
10
10
T (s)
t́ (s)
K (N/m)
F (N)
0,402
0,731
0,824
4,02
7,31
8,246
12,301
7,380
8,698
0,146
0,428
1,930
c) Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Seri
1. Menentukan periode
T=
¿
t
n
7,63
10
¿ 0,763 s
2. Menentukan nilai konstanta pegas
2
K=
4π m
2
T
2
¿
4.(3,14) 0,05
(0,763)2
¿ 3,387 N/m
3. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ y
¿ 3,387 . 0,039
¿ 0,132 N
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.9 berikut.
Tabel 4.9. Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Satu dan Dua secara Seri.
M (kg)
y (m)
0,05
0,1
0,15
0,165
0,263
0,361
n
(kali)
10
10
10
T (s)
t́ (s)
K (N/m)
F (N)
0,763
0,989
0, 115
7,63
9,89
11,466
3,367
4,039
4,499
0,132
0,552
1,067
d) Menentukan Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Paralel
1. Menentukan periode
T=
¿
t
n
4,366
10
¿ 0,436 s
2. Menentukan nilai konstanta pegas
2
K=
4π m
2
T
2
¿
4.(3,14) 0,1
(0,436)2
¿ 20,683 N/m
3. Menentukan gaya pada pegas
F=K . ∆ y
¿ 20,683 .0,008
¿ 0,165 N
Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat
pada tabel 4.10 berikut.
Tabel 4.10 Hasil Analisis Penentuan Periode, Nilai Konstanta,
Gaya, dan Percepatan Gravitasi Bumi pada Pegas
Tunggal Satu dan Dua secara Paralel.
M (kg)
y (m)
0,1
0,15
0,071
0,093
N
(kali)
10
10
T (s)
t́ (s)
0,436
0,56
4,166
3,6
K
(N/m)
20,683
18,864
F (N)
0,165
0,563
2. Pembahasan
Berdasarkan hukum hooke, apabila sebuah pegas dikenai gaya
maka pegas akan mengalami pertambahan panjang. Pertambahan panjang
tersebut berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut.
Bila pegas terus menerus kita tarik maka pada suatu saat bila tarikan kita
hilangkan ternyata tidak kembali kebentuk semula hal ini disebabkan.
Pegas telah kehilangan sifat elastisitasnya. Bahkan bila pegas itu terus
menerus kita tarik, maka pegas tersebut akan putus. Dengan demikian
dapat dikatakan bahwa benda elastisitas mempunyai batas elastisitas.
Pada percobaan ini kami mengamati tentang percepatan gravitasi
bumi dengan metode gerak osilasi pada pegas dan penentuan konstanta
pegas dengan metode gerak osilasi pada pegas. Pertrama kita menentukan
nilai percepatan gravitasi bumi dengan massa 0,05 kg sebesar 1,8787 m/s2.
Untuk beban 0,1 kg sebesar 4,7704 m/s 2 dan pada beban 0,15 kg sebesar
6,1264 m/s2. Dari data tersebut bahwa nilai yang didapatkan masih jauh
dari nilai percepatan gravitasi bumi yang sebenarnya. Hal ini terjadi karena
tidak akuratnya pengukuran waktu dalam 10 kali osilasi
Kemudian pada penentuan konstanta pegas dengan metode gerak
osilasi pada pegas yang dimuai dari pegas tunggal satu dengan massa
beban berturut-turut sebesar 0,05 kg, 0,1 kg, dan 0,15 kg. diperoleh nilai
konstanta pegas secara berturut sebesar 13, 1419 N/m, 9,173 N/m, dan
9,189 N/m. pada pegas tunggal dua dengan massa yang sama diperoleh
nilai konstanta pegas secara berturut-turut sebesar 12,2021 N/m, 7,3804
N/m dan 8,6986 N/m. dari data tersebut menunjukan bahwa setiap jenis
pegas memiliki konstanta yang berbeda-beda hal ini dipengaruhi oleh
massa dari masing-masing pegas.
Pengukuran konstanta pegas dilakukan dengan merangkai pegas
paralel dan seri. Pada pegas tunggal satu dan dua yang disusun secara seri
dengan massa beban masing-masing 0,05 kg, 0,1 kg dan 0,15 kg. diperolah
nilai konstanta pegas secara berturut-turut sebesar 3,3871 N/m, 4,0293
N/m, dan 4,492 N/m. sedangkan pada pegas tunggal satu dan dua yang
disusun secara paralel dengan massa beban 0,1 kg dan 0,15 kg diperoleh
nilai konstanta pegas secaa berturut-turut sebesar 20,683 N/m dan 18,864
N/m. dari data tersebut dapat dikatakan bahwa pada rangkaian paralel nilai
konstanta lebih besar dibandingkan dengan konstanta pada rangkaian seri.
Berdasarkan grafik yang ada dapat dilihat bagaimana hubungan
antara pertambahan panjang pegas dengan massa beban pada pegas
tunggal satu, pegas tunggal dua, pegas tunggal satu dan dua disusun secara
seri dan pegas tunggal satu dan dua disusun secara paralel dapat
disimpulkan bahwa semakin
panjang juga semakin besar.
besar massa beban maka pertambahan