AYUNAN BANDUL SEDERHANA

A.          Tujuan :Menentukan nilai percepatan gravitasi melalui percobaan bandul sederhana.

B.          Landasan Teori :

Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu ayunan, T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi mengikuti rumus:

Di mana adalah panjang tali dan adalah percepatan gravitasi.Periode berayun menjadi lebih panjang ketika amplitodo θ0 (lebar ayunan) bertambah.Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama (tetap). Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam interval waktu tetap. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :

         Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.

         Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.Beberapa Contoh Gerak Harmonik:

         Gerak harmonik pada bandul: Sebuah bandul adalah massa (m) yang digantungkan pada salah satu ujung tali dengan panjang l dan membuat simpangan dengan sudut kecil. Gaya yang menyebabkan bandul ke posisi kesetimbangan dinamakan gaya pemulih yaitu dan panjang busur adalah Kesetimbangan gayanya. Bila amplitudo getaran tidak kecil namun tidak harmonik sederhana sehingga periode mengalami ketergantungan pada amplitudo dan dinyatakan dalam amplitudo sudut.

         Gerak harmonik padapegas: Sistem pegas adalah sebuah pegas dengan konstanta pegas (k) dan diberi massa pada ujungnya dan diberi simpangan sehingga membentuk gerak harmonik. Gaya yang berpengaruh pada sistem pegas adalah gaya Hooke.

         Gerak Harmonik TeredamSecara umum gerak osilasi sebenarnya teredam. Energi mekanik terdisipasi (berkurang) karena adanya gaya gesek. Maka jika dibiarkan, osilasi akan berhenti, yang artinya GHS-nya teredam. Gaya gesekan biasanya dinyatakan sebagai arah berlawanan dan b adalah konstanta menyatakan besarnya redaman. dimana = amplitudo dan = frekuensi angular pada GHS teredam.

Gerak harmonik pada bandul

    Bandul sederhana terdiri atas benda bermassa m yang diikat dengan seutas tali ringan yang panjangnya l (massa tali

diabaikan). Jika bandul berayun, tali akan membentuk sudut sebesar α terhadap arah vertical. Jika sudut α terlalu kecil, gerak bandul tersebut akan memenuhi persamaan gerak harmonic sederhana seperti gerak massa pada pegas.

C. Alat dan Bahan1. Neraca ohaus2. Penyangga statif3. Busur4. Tali rafia5. Stopwatch6. Beban (kelereng)7. Kain pembungkus8. Tali kenur9. Penggaris

D. Langkah kerjaPercobaan 1: simpangan tetap, panjang tali berubah-ubah1. Timbang masa beban tersebut menggunakan neraca ohaus2. Bungkus beban dengan kain.3 .Gantungkan beban di ujung tali yang telah terpasang di penyangga statif

4. Siapkan stopwatch, kemudian tarik bandul dengan sudut 150

terhadap posisi vertikal, lepaskan bandul, bersamaan dengan ini hidupkan stopwatch. Biarkan ayunan bandul sampai 10 ayunan

bolak balik setelah ayunan Bolak balik. Setelah ayunan ke sepuluh matikan stopwatch, dan catat waktu tersebut.5. Catat waktu yang di butuhkan setiap 10 ayunan bolak bali tersebut.6. Lakukan langkah di atas sampai 3 kali.7. Ulangi langkah 3-6 dengan panjang tali 40 cm dan 30 cm.

8. Dari data waktu ayunan tersebut maka dapat di tentukan periode dan frekuensi ayunan sehingga dengan menggunakan rumus yang tersedia akan di peroleh percepatan gravitasi bumi.

Percobaan 2: Panjang tali tetap, simpangan berubah-ubah.

1. Timbang masa beban tersebut menggunakan neraca ohaus2. Bungkus beban dengan kain.

3 .Gantungkan beban di ujung tali yang telah terpasang di penyangga statif, dengan panjang tali 40 cm.

4. Siapkan stopwatch, kemudian tarik bandul dengan sudut 2000

terhadap posisi vertikal, lepaskan bandul, bersamaan dengan ini hidupkan stopwatch. Biarkan ayunan bandul sampai 10 ayunan bolak balik setelah ayunan Bolak balik. Setelah ayunan ke sepuluh matikan stopwatch, dan catat waktu tersebut.5. Catat waktu yang di butuhkan setiap 10 ayunan bolak bali tersebut.6. Lakukan langkah di atas sampai 3 kali.7. Ulangi langkah 3-6 dengan panjang tali 1500 dan 1000.

8. Dari data waktu ayunan tersebut maka dapat di tentukan periode dan frekuensi ayunan sehingga dengan menggunakan rumus yang tersedia akan di peroleh percepatan gravitasi bumi.

E. Hasil dan Pembahasan1.      Hasil pengukuran:

Percobaan 1: simpangan tetap, panjang tali berubah-ubah1.      Sudut tali sewaktu di ayun = 150

2.      Banyaknya ayunan bandul (n) = 10 ayunan3.      Massa beban = 0.000634 kg

Panjang Tali (L)

Waktu (t)

sekon

Perioda(T) T=t/n

T2

(sekon)2

50 cm14.58 1.458 2.125 9.27914.17 1.417 2.007 9.82513.86 1.386 1.920 10.270

40 cm13.09 1.309 1.713 9.20912.82 1.282 1.643 9.60112.60 1.260 1.587 9.94

30 cm10.66 1.066 1.136 10.41512.73 1.273 1.620 7.30512.82 1.282 1.643 7.201

Percepatan gravitasi (g) rata-rata 9.227

Percobaan 2: Panjang tali tetap, simpangan berubah-ubah.

Sudut / simpang

an

Waktu (t)

sekon

Perioda(T) T=t/n

T2

(sekon)2

200

13.09 1.309 1.713 9.2091.99 1.399 1.957 8.06013.86 1.386 1.920 8.216

150

13.09 1.309 1.713 9.20912.82 1.282 1.643 9.60112.60 1.260 1.587 9.94

100

13.54 1.354 1.833 8.60613.63 1.363 1.857 8.49313.54 1.354 1.833 8.606

Percepatan gravitasi (g) rata-rata 8.882

2.      Pembahasan

F. KesimpulanDari percobaan yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa periode di pengaruhi oleh panjang tali dan tidak di pengaruhi massa benda. Pada panjang tali yang sama semakin banyak ayunan waktu yang di perlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Gerakan harmonis juga akan membentuk waktu yang tetap dengan gerakan bolak balik karena di lakukan di dalam ruangan gerakan harmonis akan udah untuk diamatiselain itu, gerakannya pun akan konstan.

G. Kritik dan Saran

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Gerak_harmonik_sederhana http://www.dquark-albani.co.cc/2010/03/osilasi-sistem-

osilasi-harmonis-

suatu.html

http://www.gurumuda.com/pendulum-sederhana-bandul Ruwanto, Bambang. 2007. Fisika 2 SMA/MA kelas XI.

Jakarta : Yudhistira