Makalah bandul fisis
Download as DOCX, PDF11 likes38,308 views
Bandul fisis adalah benda tegar yang dapat berayun di bidang vertikal terhadap sumbu. Bandul fisis memiliki bentuk yang lebih kompleks dibanding bandul matematis. Perioda osilasi bandul tidak bergantung pada amplitudo. Dengan mengukur perioda osilasi bandul untuk berbagai posisi poros, dapat ditentukan percepatan gravitasi dan momen inersia bandul.
Makalah bandul fisis
- 1. Dosen Pembimbing : Sudirman, M.Si Dr.Sardianto MS, M.Pd, M.Si Disusun oleh : Mukhsinah (06091011008) Meidahrianti (060910110011 Prodi Pendididan Fisika Jurusan MIPA Universitas Sriwijaya 1 Disusun oleh :
- 2. KATA PENGANTAR PujidansyukurpenulisucapkankepadaTuhan Yang MahaEsa, atasberkatrahmatdankebaikan- NyasehinggapenulisdapatmenyusundanmenyelesaikanLaporanPraktikum yang berjudul“ BandulFisis ”. LaporaninidisusundalamrangkamemenuhitugasmatakuliahLaboratoriumFisikaSeko lah II. Dalamlaporaniniberisihasilpraktikum “BandulFisis ”besertaLembarKerjaSiswa (LKS) danrubrikpenilaiannyajikapraktikuminidilakukanolehsiswa. Penulisbanyakmengucapkanterimakasihkepadasemuapihak yang telahmembantuterutamakepadaDosenPengasuh Mata KuliahLaboratoriumFisikaSekolah II , Sudirman, M.SidanDr.Sardianto MS, M.Pd, M.Si yang telahmemberikanarahansertabimbingankepadapenulisdalammenyelesaikanlaporan ini. Ucapanterimakasihjugapenulissampaikankepadakeduaorangtua, teman- temandankepadasemuapihak yang telahbanyakmembantubaik moral maupunmateril. Penulismenyadariakankekurangan yang terdapatlaporanini. Olehkarenaitu, kritikdan saran yang bersifatmembangundarisemuapihaksangatpenulisharapkandansemogalaporaninida patmemberikansumbanganpemikiran yang bermanfaat. Inderalaya, Mei 2012 TIM PENULIS 2
- 3. DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................................................................i DAFTAR ISI............................................................................................................................................................ii I PENDAHULUAN...............................................................................................................................................1 1.1 LatarBelakang ......................................................................................................................................1 1.2 Permasalahan ..................................................................................................................................... 2 1.3 Tujuan.................................................................................................................................................... 2 II BANDUL FISIS .................................................................................................................................................3 III PENUTUP .........................................................................................................................................................6 Kesimpulan ...........................................................................................................................................10 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................................................6 DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................................................................... LKS .................................................................................................................................................................... Rubrik Penilaian .......................................................................................................................................... 3
- 4. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakansetiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, salah satu contohnya adalah permainan ditaman kanak- kanak, yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana dari ayunan tersebut kita dapat menghitung perioda yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat menghitung berapa besar gravitasi bumi di suatu tempat. Pada percobaan ini, ayunan yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa dengan bebannya adalah bandul fisis. Pada dasarnya percobaan dengan bandul ini tadak terlepas dari getaran, dimana pengertian getaran itu sendiri adalah gerak bolak balik secara periodia melalui titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat kompleks. Getaran yang dibahas tentang bandul adalah getaran harmonik sederhana yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan tersebut. Umumya suatu benda yang dapat bergetar bekerja serentetan impuls berkala yang frekuensinya sama dengan salah satu frekuensi alam getaran benda itu, maka timbullah getaran yang amplitudonya relatif besar. Fenomena ini dinamakan resonansi, dan dikatakan benda itu resonan dengan impuls yang bekerja padanya. Contoh umum resonansi mekanis adalah kalau kita mendorong sebuah ayunan. Ayunan ialah bandul yang mempunyai hanya satu frekuensi alam yang bergantung pada panjangnya. 4
- 5. Jika pada ayunan tadi secara berkala (periodik) dilakukan dorongan yang frekuensinya sama dengan frekuensi ayunan, maka geraknya dapat dibuat besar sekali. Jika frekuensi dorongan tidak sama dengan frekuensi alam ayunan, atau bila dorongan dilakukan dalam selang-selang waktu yang tidak teratur maka ayunan itu tidak dapat disebut melakukan getaran. 1.2 Permasalahan Dari latar belakang tentang percoban bandul yang telah diuraikan diatas, timbul suatu masalah, yaitu bagai mana mencari nilai percepatan gravitasi bimi di suatu tempat dengan menggunakan bandul dan apakah nilai tersebut sesuai dengan nilai konstanta percepatan gravitasi bumi (g = 9.8 m/s2) atau tidak. 1.3 Tujuan Percobaan Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengamati perioda osilasi bandul dan kemudian menentukan besar percepatan gravitasi bumi di suatu tempat, dengan menggunakan bandul fisis. 5
- 6. BANDUL FISIS Semua benda tegar yang digantungkan sehingga benda dapat berayun dalam bidang vertikal terhadap sumbu yang melalui benda tersebut, dinamakan bandul fisis. Bandul fisis merupakan perluasan dari bandul sederhana, yang hanya terdiri dari tali tak bermassa yang digantungi sebuah partikel tunggal. Pada kenyataannya semua benda yang berayun adalah bandul fisis.Bandul fisis sebenarnya memiliki bentuk yang lebih kompleks, yaitu sebagai benda tegar. Bandul fisis merupakan keadaan lebih umum dari bandul matematis. Ayunan bandulbukan lagi tali yang massanya diabaikan dengan pusat massa yang terkonsentrasisejauh L, tetapi getaran selaras yang terjadi pada sejumlah massa yang pusatmassanya diketahui dengan pusat rotasi yang ditentukan. Prinsipnya mirip gerakbandul matematis, hanya persamaan yang diturunkan lebih umum, dan perbedaan lainnya bandul fisis tidak bisa mengabaikan bentuk, ukuran, dan massa benda seperti bandul matematis. Bila bandul ditarik kesamping dari posisi seimbangnya kemudian dilepas,maka bandul akan berayun karena pengaruh gravitasi atau bandul bergetar dengan ragam getaran selaras. Gaya pemulih yang bekerja pada m: F = -mg sin 0. Karena gaya pemulihnya sebanding dengan sin 0 bukan dengan simpangannya, gerak yang terjadi bukan gerakharmonik sederhana. Perioda yang mengalami gerak selaras sederhana, termasuk bandul, tidak bergantung pada amplitudo. Galileo dikatakan sebagai yang pertama mencatat kenyataan ini, sementara ia melihat ayunan lampu dalam katedalan di pissa. Penemuan ini mengarah pada bandul jam yang pertama mirip dengan lonceng. Bandul juga berguna dalam bidang geologi dan sering kali diperlukan untuk mengukur percepatan gravitasi pada lapis tertentu dengan sangat teliti. 6
- 7. Jika sebuah benda digantungkan pada suatu poros O, kemudian diberi simpangan θ dan dilepaskan, maka benda itu akan berosilasi karena adanya torka pulih sebesar –mghsinθ(lihat gambar 1) dengan : mg : gaya berat, hsinθ : lengan h : jarak antara poros ke pusat massa PM Jika redaman diabaikan, maka persamaan gerak dari sistem bandul fisis ini adalah: (1) Dengan I adalah momen inersia benda dihitung terhadap titik poros. Jika benda itu diberi simpangan kecil maka , sehingga persamaan menjadi : (2) Solusi dari persamaan ini adalah dengan atau perioda solusi sebesar : (3) Dengan melakukan eksperimen bandul fisis , ada 3 hal yang diperoleh yaitu : Dapat menentukan momen inersia benda Dapat mempelajari dalil sumbu sejajar untuk momen inersia 7
- 8. Dapat menentukan momen inersia di pusat massa Menurut dalil sumbu sejajar ,momen inersia benda adalah : (4) Dengan Ipm : momen inersia terhadap pusat massa untuk batang homogen k : jari- jari girasi terhadap titik pusat massa. Dalam eksperimen ini akan dilakukan percobaan untuk berbagai posisi poros. Batang pada satu poros jika diberi simpangan akan berosilasi dengan perioda sebesar dapat dicari dari persamaan (3) dan (4) Jika perioda bandul fisis ekivalen dengan perioda bandul matematis maka panjang ekivalen bandul fisis adalah . Persamaan ini dapat diganti menjadi persamaan kuadrat, yaitu : Solusi dari persamaan kuadrat ditunjukkkan memiliki 2 nilai yang artinya periode osilasi untuk kedua nilai h bernilai sama. Dari persamaan kuadrat ditunjukkan bahwa . Jika titik O’ berjarak dari pusat massa, maka akan memiliki perioda osilasi yang sama untuk titik poros O yang berjarak h1, sehingga jarak OO’ merupakan panjang ekivalen bandu matematis (l). Momen inersia bandul di titik pusat massa dapat dicari, dan percepatan gravitasi juga dapat dicari 8