PENENTUAN KONSTANTA PEGAS DENGAN CARA STATIS DAN DINAMIS

Present by:Dina Mila S (113224028)Dewi Wijayanti (113224213)Doni Kurniawan (113224206)Nur Mufida (113224024)

ABSTRAKPercobaan yang telah kami lakukan mengenai penentuan konstanta pegas

dengan menggunakan cara statis dan dinamis mempunyai tujuan membuktikan nilai dari konstanta pegas dengan cara statis dan dinamis serta mengerti dengan jelas dari konsep getaran selaras pada pegas sehingga dengan mudah dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Pada percobaan kali ini kami dapat menentukan variabel-variabel dari cara statis yaitu variabel manipulasinya adalah massa,variabel kontrolnya adalah panjang pegas mula-mula dan variabel responnya adalah panjang simpangan. Dari cara dinamis variabel manipulasinya adalah massa ,variabel kontrolnya adalah jumlah getaran besar simpangan yang diberikan ,dan variabel responnya adalah periode(T)selama 10 kali getaran. Metode yang digunakan pada pegas serta menetukan tetapan pegas dengan cara statis yaitu menggantungkan beban dan pegas pada statif lalu ukur pertambahan panjang dengan menggunakan mistar dengan mengukur panjang mula-mula pegasnya terlebih dahulu. Sedangkan untuk cara dinamis dengan cara menggantungkan beban pada ujung pegas kemudian digantungakan pada statif,lalu ukur pertambahan panjang pegas tersebut sebagai panjang mula-mula setelah itu pegas diberi simpangan sepanjang 5 cm sehingga terjadi getaran selaras dengan waktu 10 kali getaran, ukur menggunakan stopwacth. Dari percobaan yang kita lakukan,kita memperoleh nilai ketetapan pegas dengan cara statis dan dinamis Dari percobaan ini diperoleh tetapan pegas secara statis =(18,5±1,84) N/m dengan ketidakpastian prosen = 9,95% dan taraf ketelitian = 90,05%. Sedangkan tetapan pegas secara dinamis = (11,27±1,17) N/m dengan ketidakpastian prosen = 10,38% dan taraf ketelitian = 89,62%. Tetapi dalam percobaan kali ini kita masih mendapat beberapa data yang kurang tetap. Hal ini dikarenakan kurang telitinya pengamat dalam membaca alat ukur waktu (stopwacth),ke-elastisitas pegas yang tidak maksimal,dan bengkok sehingga penambahan panjang simpangan sulit diukur.

I. PENDAHULUANPegas yang mengalami pertambahan

panjang jika di berikan beban. Dan gerakan yang diberikan apabila sebuah pegas diberi sebuah beban dan di beri simpangan di sebut gerak harmonis. Gerak ini dipengaruhi oleh gaya yang berasal dari pegas. Dan gaya tersebut di pengaruhi oleh beberapa faktoryaitu faktor dari besarnya jarak simpangan yang biberikan pada pegas dan oleh

faktor tetapan pegas itu sendiri. Faktor nilai tetapan pegas itu juga mempengaruhi periode yang dia alami oleh pegas tersebut sehingga juga dapat mempengaruhi frekuensi dari pegas tersebut. Untuk menentukan nilai dari tetapan pegas tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu cara statis dan cara dinamis. Kedua cara tersebut digunakan dalam praktikum ini. Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu untuk

menentukan nilai tetapan pegas (k) dengan cara statis dan dinamis. Memahami konsep getran selaras pada pegas. Dan rumusan masalah dalam percobaan ini “Berapa nilai dari tetapan pegas (k) yang diperoleh dengan cara statis dan dinamis”,”apa hubungan antara massa (m) dengan panjang pegas (x) dan hubungan massa (m) dengan Periode (T)

II. DASAR TEORIApabila suatu pegas ditarik atau

ditekan dalam batas liniernya denga gaya luar (F), maka pada pegas akan muncul gaya (F’) sebagai reaksi terhadap gaya luar F dan besarnya berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas, serta arahnya berlawanan dengan gaya luar F. Gaya F’ ini disebut gaya elastik. Ketika gaya luar F di perkecil atau dibuat rol, gaya elaastik disebut juga dengan gaya pemulih.

Pada tahun 1876, Robert Hooke Mengusulkan hukum tentang pertambahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda sehingga di peroleh :

F = k.x........(1)Dengan F : Gaya yang diberikan

(N), x :pertambahan panjang (m), k: Konstanta pegas (N/m). Dimana k konstan dan merupakan ukurean kekakuan suatu pegas tertentu. Pegas itu sendiri memberi gaya reaksi F’

F’ = -k.x.......(2)Tanda menunjukkan bahwa gaya

pemulih berlawanan arah terhadap arah simpangan.

Apabila sebuah pegas yang digantung diberikan beban m pada salah satu ujungnya di beri simpangan kebawah sejauh –ydari titik setimbangnya, maka bersama dengan saat benda di lepaskan bekerja sebuah

gaya F’ vertikal keatas bertanda positif dan benda melewatititik keseim-banganhingga mencapai titik tertinggi +Y, pada saat itu benda berhenti (v = 0 m/s) pada posisi ini pula pada benda benda bekerja gaya pemulih F’vertikal kebawah menuju titik keseimbangan. Untuk kedua kalinya, benda menuju titik terendah lagidan kecepatan benda minimum (v = 0 m/s). Demikian sterusnya sehingga pegas mengalami getaran selaras

Gambar 1.aSehingga di peroleh hubungan :

F = F’kx = -kx..............(3)

maka k = F/x ............. (4)

pada getaran selaras jika pada t = 0smaka simpangan maksimum = A dan memenuhi persamaan

x = A cos ωt............(4)dengan A = amplitudo (m), x =

simpangan, ω kecepatan sudut (rad/s), dan t = waktu(s), turunan kedua terhadap waktu dari persamaan di atas menghasilkan persamaan :

d2 xdt2

=−ω2 A cosωt=−ω2t .......(5)

Berdasarkan hukum II Newton : F = m.a, maka F = m.d2x/dt2

F = -mω2x ......(6)Persamaan (1) di subtitusikanke persamaan (6)kx = mω2xω2 = k/m ....... (7)

III. METODE PERCOBAANA. Rancangan Pecobaan

B. Alat dan Bahan Pegas berbentu Spiral 1 buah Beban 1 set Statif dengan klem 1 buah Mistar (Penggaris) 1 buah Stopwach 1buah

C. Variabel-variabela. Cara Statis

Variabel manipulasi : massaVariabel Respon :panjang sim-

panganVariabel Kontrol : panjang pegas

mula-mulab. Cara DinamisVariabel manipulasi : massaVariabel Respon : Periode (T)

selama 10 ge-taran

Variabel Kontrol : Besar sim-pangan yang diberikan

D. Langkah Percobaan1. Cara Statis

Mengukur panjang pegas mula-mula dan menimbang beban yang akan digunakan. Menggan-tungkan pegas pada statif dengan klem, kemudian menambahkan beban seperti pada gambar (b). Sehingga dapat di ukur perubahan panjang dari pegas itu. Percobaan ini dilakukan dengan 12 beban yang berbeda.

2. Cara DinamisMenggantungkan pegas pada statifdengan klem. Memberikan beban pada pegas it, kemudian memberikan usikan pada pegas, sehingga terjadi getaran selaras

pada pegas, selanjutnya mengukur waktu getar untuk 10 kali getaran. Percobaan ini diklakukan sebanyak 3 kali pengulangan pada 12 bedan.

IV. DATA DAN ANALISISA. Data

Cara Statis

Percobaan ke

Massa beban

(m±0,01)gr

Panjang Simpangan (x±0,1) cm

1 50,00 15,02 60,00 15,73 70,00 16,84 80,00 17,35 90,00 18,46 100,00 19,47 110,00 20,48 120,00 21,59 130,00 22,010 140,00 23,911 150,00 25,012 160,00 26,4

Cara Dinamis

Percobaan ke

Massa beban

(m±0,01)gr

Waktu 10

Getaran (t±0,1)

Periode(T)

1 50,003,2 0,323,2 0,323,2 0,32

2 60,003,5 0,353,5 0,353,4 0,34

3 70,005,0 0,504,8 0,484,7 0,47

4 80,00 5,5 0,55

5,6 0,565,5 0,55

5 90,006,1 0,616,0 0,605,9 0,59

6 100,006,5 0,656,2 0,626,0 0,60

7 110,006,8 0,686,8 0,686,7 0,67

8 120,007,4 0,747,1 0,717,2 0,72

9 130,007,6 0,767,6 0,767,8 0,78

10 140,008,0 0,808,2 0,828,1 0,81

11 150,008,2 0,828,2 0,828,3 0,83

12 160,008,5 0,858,5 0,858,6 0,86

B. Perhitungan &GrafikCara Statis

(m±0,01) gram

(k) N/m d d2

50 33,33 14,83 219,9360 27,27 8,77 76,9170 21,21 2,71 7,3480 21,05 2,55 6,5090 18,37 0,13 0,02100 16,95 1,55 2,40110 15,94 2,56 6,55120 15,00 3,5 12,25130 13,98 4,52 20,43140 13,46 5,04 25,40150 13,04 5,46 29,81160 12,40 6,10 37,21∑ 222 444,75

 

Cara Dinamis

(m±0,01) gram

(k) N/m d d2

50 19,7 8,43 71,0660 19,7 8,43 71,0670 11,99 0,72 0,5180 10,5 0,77 0,5990 9,85 1,42 2,01100 10,5 0.9 0,81110 9,63 1,64 2,68120 9,09 2,18 4,75

130 8,68 2,59 6,70140 8,23 3,04 9,24150 8,7 2,57 6,60160 8,8 2,47 6,10∑ 11,27 187,11

Cara Statis dan Cara Dinamis

40 50 60 70 80 90 1001101201301401501601708

101214161820222426283032

Statis Dinamis

C. AnalisisBesar beban mempengaruhi besarnya simpangan padapada pegasDari data diatas dapat disimpulkan bahwa besar koefisien pegas statis dan dinamis di pengaruhi oleh besar massa beban yang di gantungkan pada pada pegas semakin besar massa beban maka koefisiennya semakin kecil

V. DISKUSIDari percobaan yang telah kami lakukan,kami berhasil melakukan percobaan sesuai prosedur walaupun kami mengalami beberapa kendala antara lain saat pegas diberi beban di bawah 50 gram dan di usik (diberi simpangan) pegas tidak mengalami getaran selaras. Selai itu kami juga mengalamikesalahan ketika memberikan simpangan sehingga di dapat tetapan pegas statis dan Dinamis yang kurang maksimal. Hal ini dialami karena faktor-faktor diantaranya pegas yang sudah ada regangan, stopwach tidak bekerja

maksimalserta gangguan angin yang menyebabkan pegas bergoyang.

VI. SIMPULAN DAN SARANA. SIMPULANBerdasarkan analisis dan pembahasan di atas dapat di simpulkan bahwa :1. Hub antara massa dengan panjang

pegas yaitusemakin besar massa yang di berikan maka pertambahan panjang pegas semakin besar

2. Hubungan massa dengan periode yaitu semakin besar massa maka periode juga juga semakin bertambah

3. Di peroleh tetapan pegas secara statis =(18,5±1,84) N/m dengan ketidakpastian prosen = 9,95% dan taraf ketelitian = 90,05%. Sedangkan tetapan pegas secara dinamis = (11,27±1,17) N/m dengan ketidakpastian prosen = 10,38% dan taraf ketelitian = 89,62%.

B. SARAN1. pegas yang digunakan sebaiknya

dalam keadan baik(tidak bengkok) karena bisa mempengaruhi hasil dari percobaan.

2. Alat ukur sebaiknya di cek terlebih dahulu terutama stopwach agar tidak tersendat saat praktikum pakailah stopwach digital (HP)

3. Pada saat pegas di beri usikan (bergerak) karena terkena gerakan/ usikan dari anggota kelompok sebaiknya pegas di diamkan terlebihdahulu sampai pegas diam

VII.DAFTAR PUSTAKAFisika./giancoli,douglas c.2001.Fisika jilid 1 edisi 5 Jakarta:Erlangga

Tim fisika dasar.panduan praktikum fisika dasar 1 revisi 1.2011.Surabaya: unipress Unesa