LKM GO 01

MENGUKUR PERCEPATAN GRAVITASI BUMI

KELOMPOK 7

1. Novi Nurfiyanti (13030654002)

2. Widya Dwi Ningtyas (13030654010)

3. Yuniar Dwi Setyaning (13030654022)

4. Risyalatul Fariska (13030654033)

PRODI PENDIDIKAN IPA A 2013

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

A. Judul Percobaan

Mengukur percepatan gravitasi bumi

B. Tujuan Percobaan

Menentukan besar percepatan gravitasi bumi dengan ayunan

C. Kajian Teori

Getaran merupakan gerak bolak-balik suatu partikel secara periodik melalui suatu

titik keseimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan kompleks. Gerak harmonik

sederhana adalah gerak bolak-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu

dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak harmonik

dapat dinyatakan dengan grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus atau

kosinus. Contoh lain sistem yang melakukan getaran harmonik, antara lain, dawai pada

alat musik, gelombang radio, arus listrik AC, dan denyut jantung. Galileo di duga telah

mempergunakan denyut jantungnya untuk pengukuran waktu dalam pengamatan gerak.

Gerak osilasi yang sering dijumpai adalah gerak ayunan. Jika simpangan osilasi

tidak terlalu besar, maka gerak yang terjadi dalam gerak harmonik sederhana. Jika

ayunan ditarik ke samping dari posisi setimbang dan kemudian dilepaskan, maka massa

akan berayun dalam bidang vertikal ke bawah dengan pengaruh gravitasi.

Gambar 1. Gaya-gaya yang bekerja pada ayunan sederhana

Sumber: http://blog.ub.ac.id/rioriliapcontrol/124/

Pada gambar di atas ditunjukkan sebuah ayunan dengan panjang l, dengan sebuah

partikel bermassa m, yang membuat sudut θ terhadap arah vertikal. Gaya yang bekerja

pada partikel adalah gaya berat dan gaya tarik dalam tali. Memilih suatu sistem

koordinat dengan satu sumbu menyinggung lingkaran gerak (tangensial) dan sumbu lain

pada arah radial. Kemudian menguraikan gaya berat mg atas komponen-komponen pada

arah radial, yaitu mg cos θ, dan arah tangensial, yaitu mg sin θ.

Komponen radial dari gaya-gaya yang bekerja memberikan percepatan sentripetal

yang diperlukan agar benda bergerak pada busur lingkaran. Komponen tangensial adalah

gaya pembalik pada benda m yang cenderung mengembalikan massa keposisi setimbang.

Jadi gaya pembalik adalah :

Perhatikan bahwa gaya pembalik di sini tidak sebanding dengan θ akan tetapi

sebanding dengan sin θ. Akibatnya gerak yang dihasilkan bukanlah gerak harmonik

sederhana. Akan tetapi, jika sudut θ adalah kecil maka sin θ ≈ θ (radial). Simpangan

sepanjang busur lintasan sebagai berikut.

x=lθ ,

dan untuk sudut yang kecil busur lintasan dapat dianggap sebagai garis lurus. Jadi

diperoleh

Jadi, untuk simpangan yang kecil, gaya pembalik adalah sebanding dengan

simpangan, dan mempunyai arah berlawanan. Tetapan mg/l menggantikan tetapan k pada

F=-kx. Periode ayunan jika amplitudo kecil sebagai berikut:

Cara sederhana mengukur g adalah dengan menggunakan bandul matematis

sederhana. Bandul ini terdiri dari beban yang diikatkan pada ujung benang (tali ringan)

dan ujung lainnya digantungkan pada penyangga tetap. Beban dapat berayun dengan

bebas. Ketika disimpangkan, bandul bergerak bolak-balik dengan periode bandul

memenuhi rumus :

Periode juga dapat didefinisikan sebagai getaran tiap detik dengan rumus

Ketika titik massa bandul berada pada satu garis lurus dan seimbang maka posisi

tersebut dinamakan titik kesetimbangan. Sebuah ayunan memiliki panjang tali ( ), beban

bermassa ( ), dan membuat sudut terhadap arah vertikal. Gaya angkat yang

proporsional yang dapat mengganti gaya-gaya yang ada sehingga ada konstanta yaitu

Hubungan antara frekuensi dengan periode

Persamaan periode pada bandul

dengan

Sehingga didapatkan persamaan gravitasi sebagai berikut :

Keterangan :

: percepatan gravitasi (m/s2)

l : panjang tali (m)

T : periode (sekon)

D. Rancangan Percobaan

Gambar 2. Rancangan Percobaan Ayunan Tali

E. Alat dan Bahan

No Nama Spesifikasi Jumlah

1 Beban logam

Standar pengait,

50 gram dan

beban tambahan

1 set

2 BenangHalus namun

cukup kuat1 roll

3 Statif dan klem Standar 1 set

4. Stopwatch Standar 1

F. Variabel dan Definisi Operasional

Percobaan I

1. Variabel manipulasi : massa beban

Definisi operasional : massa yang digunakan yaitu 5 gram, 10 gram, 25 gram, 50

gram, 100 gram

2. Variabel kontrol : panjang tali, jenis tali, banyak getaran, (sudut simpangan) θ

Definisi operasional : panjang tali yang digunakan yaitu 50 cm, jumlah getaran 10,

sudut simpangan yang digunakan yaitu 30o

3. Variabel respon : waktu dan percepatan gravitasi

Definisi operasional : waktunya diukur dengan menggunakan stopwatch sedangkan

percepatan gravitasi dihitung dengan menggunakan rumus

Percobaan II

1. Variabel manipulasi : panjang tali

Definisi operasional : panjang tali yang digunakan adalah 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25

cm, 30 cm

2. Variabel kontrol : massa beban, jenis tali, banyak getaran, (sudut simpangan) θ

Definisi operasional : massa beban yang digunakan 100 gram, jumlah getaran 10,

sudut simpangan yang digunakan yaitu 30o

3. Variabel respon : waktu dan percepatan gravitasi

Definisi operasional : waktunya diukur dengan menggunakan stopwatch sedangkan

percepatan gravitasi dihitung dengan menggunakan rumus

G. Langkah Percobaan

Percobaan I

1. Menyusun alat-alat percobaan sesuai dengan rancangan percobaan.

2. Mengukur panjang tali sepanjang 50 cm.

3. Menggantungkan tali pada statif, kemudian menggantungkan beban pada ujung-ujung

tali.

4. Mengayunkan tali dengan sudut simpangan 30o dan menghitung jumlah getaran

sebanyak 10 bersamaan dengan menyalakan stopwatch.

5. Menghentikan stopwatch ketika jumlah getaran sudah mencapai 10 getaran.

6. Mengulangi langkah 1-5 dengan massa yang berbeda-beda.

Percobaan II

1. Menyusun alat-alat percobaan sesuai dengan rancangan percobaan.

2. Menggantungkan tali pada statif, kemudian menggantungkan beban 100 gram pada

ujung-ujung tali.

3. Mengayunkan tali dengan sudut simpangan 30o dan menghitung jumlah getaran

sebanyak 10 bersamaan dengan menyalakan stopwatch.

4. Menghentikan stopwatch ketika jumlah getaran sudah mencapai 10 getaran.

5. Mengulangi langkah 1-5 dengan panjang tali yang berbeda-beda.

H. Alur Kerja

I. Percobaan I

Alat-alat percobaan

disusun sesuai rancangan percobaan

Tali

Getaran

dihitung hingga 10 getarandicatat waktunyadihitung percepatan gravitasinyadiulangi dengan massa beban yang

berbeda 

periode

- diukur panjangnya 50 cm- digantungkan pada statif dan ujungnya

diberi beban- disilangkan sejauh 30o

- diayunkan dan menyalakan stopwatch

Percobaan II

J. Tabel Pengamatan

Perc

ke.

Panjang Tali

(1±0,1) cm

Massa Beban

(m±1) gr

Jumlah

getaran

Waktu

(t±0,02) s

Periode

(T) (s) g (m/s2)

1.

2.

3.

4.

5.

K. DaftarPustaka

Giancoli, D. C. 2004. Physics, Principles with Application. New Jersey : Prentice- Hall.

Alat-alat percobaan

disusun sesuai rancangan percobaan

Tali

Getaran

dihitung hingga 10 getarandicatat waktunyadihitung percepatan gravitasinyadiulangi dengan panjang tali yang

berbeda 

periode

- diukur panjangnya - digantungkan pada statif dan ujungnya

diberi beban 100 gram- disilangkan sejauh 30o

- diayunkan dan menyalakan stopwatch

Tippler, Paul. 2004. Physics For Scientists and Engineers:Mechanics, Oscillations and

Waves, Thermodynamics (5thed.ed). W.H. Freeman