Laporan Praktikum Osilasi Teredam
www.hajarfisika.com
I. Latar Belakang
Banyak hal berkaitan dengan getaran yang gampang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Getaran merupakan gerak bolak-balik yang melewati titik seimbang. Adanya gangguan dari luar menyebaban terjadinya perubahan posisi dari titik seimbangnya. Sehingga untuk mengembalikkan ke bentuk setimbang lagi dibutuhkan peredam getaran. Contoh benda yang mengalami getaran yaitu adalah pegas pada kendaraan atau disebut shock breaker. Dalam suatu pegas dimana hasil perbandingan massa benda yang mempengaruhi panjang pegas. Selain konstanta, pegas juga ration redaman yang sanggup dimanfaatkan untuk mempercepatn pegas kembali ke titik seimbang(Zemansky,1986).
Oleh lantaran itu dilakukanlah percobaan ini untuk memilih besaran-besaran fisis pada osilasi teredam.
II. Tujuan Percobaan
Dapat memilih besaran-besaran fisis frekuensi, perioda osilasi, kecepatan, dan koefisien redaman pada sistem osilasi teredam
III. Dasar Teori
Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik atau osilasi. Karena gerak ini terjadi secara teratur maka disebut sebagai gerak harmonik atau osilasi harmonik. Apabila suatu partikel melaksanakan gerak periodik pada lintasan yang sama maka gerak tersebut disebut gerak osilasi atau getaran. Bentuk yang sederhana dari gerak periodik yaitu benda yang berosilasi pada ujung pegas yang biasa disebut gerak serasi sederhana. Gerak serasi sederhana yaitu gerak bolak-balik yang terjadi disekitar titik kesetimbangan. Gerak bolak-balik dikarenakan adanya gaya pemulih dari suatu benda yang arahnya menuju titik seimbang yang besarnya sebanding dengan simpangan. Gaya pemulih arahnya selalu berlawanan dengan arah simpangan(Tippler,1998).
Pada kondisi nyata, gaya pemulih semakin usang semakin melemah lantaran adanya gaya gesek yang juga mendisipasikan energi. Gaya gesek akan menjadikan amplitudo setiap osilasi secara perlahan menurun terhadap waktu. Sehingga osilasi akan terhenti total. Getaran semacam ini disebut getaran harmonik teredam(Abdullah,2010).
Dalam kehidupan sehari-hari, gerak bolak-balik benda yang bergetar terjadi tidak sempurna sama lantaran dampak gaya. Gesekkan ketika bermain gitar, senar gitar tersebut akan berhenti bergetar apabila petikannya dihentikan. Demikian juga bandul yang berhenti berayun kalau tidak digerakkan secara berulang. Hal ini disebabkan lantaran adanya gaya gesekkan. Gaya gesekkan mengakibatkan benda benda tersebut berhenti berosilasi. Walaupun tidak sanggup menghindari gesekkan tetapi sanggup memindahkan imbas redaman dengan menambahkan energi ke dalam sistem yang berosilasi untuk mengisi kembali energi yang hilang akhir gesekkan(Serway,2004).
Dalam gerak harmonik terdapat beberapa besaran fisika yang dimiliki benda diantaranya, yaitu amplitudo merupakan pengukuran skala yang non negatif dari benda osilasi satu gelombang atau sebagai jarak terjauh dari titik keseimbangan dengan satuannya meter. Periode yaitu proses keadaan waktu untuk satu ayunan dalam proses beberapa ayunan dengan rumus T = 1/f. Frekuensi yaitu banyaknya getaran yang dilakukan selama satu detik dengan rumus f = n/t dan satuannya Hz. Kecepatan sudut yaitu besaran vektor yang menyatakan frekuensi sudut suatu benda dengan sumbu putarnya ω = 2πf dengan satuannya radian/detik(Holman,2006).
Pada awalnya sesudah getaran harmonik sederhana dimana total energi yang dihasilkan konstan dan perubahan simpangan berupa kurva sinusoidal dan untuk waktu tak hingga. Namun, pada kenyataannya terdapat energi yang terbuang akhir kendala atau kekentalan. Karena adanya energi yang hilang dalam geraknya, berarti bahwa adanya gaya lain yang aktif, yang sebanding dengan kecepatannya. Adanya gaya pergeseran pada sistem, sehingga mengakibatkan persamaan Hukum Newton II sebagai berikut :
∑F = m.a ..........(1)
dengan gaya gesek dan gaya pemulih osilasi dinyatakan serta disubstitusi dengan Hukum Newton II sebagai berikut :
dimana R yaitu gaya gesek (N), β yaitu koefisien teredam, v yaitu kecepatan gelombang (m/s), x merupakan simpangan (m), dan t yaitu waktu (s), FP yaitu gaya pemulih (N)(Arya,2000).
Apabila redaman cukup besar maka osilasi yang dialami benda tidak lagi ibarat gerak harmonik sederhana. Dalam hal ini osilasi yang dialami benda termasuk osilasi teredam memiliki tiga jenis redaman. Getaran kurang teredam, benda yang mengalami redaman ini biasanya melaksanakan beberapa osilasi sebelum berhenti. Benda masih melaksanakan beberapa getaran sebelum terhenti lantaran redaman yang dialaminya tidak terlalu besar. Contoh getaran kurang teredam yaitu sebuah bola yang digantungkan pada ujung pegas. Adanya kendala udara mengakibatkan bola dan pegas mengalami redaman sampai berhenti berosilasi (benda eksklusif kembali ke posisi seimbangnya). Benda eksklusif berhenti berosilasi lantaran redaman yang dialaminya cukup besar. Contoh getaran teredam kritis yaitu sebuah bola yang digantungkan pada ujung pegas. Bola dimasukkan ke dalam wadah yang berisi air. Adanya kendala berupa air mengakibatkan bola dan pegas mengalami redaman yang cukup besar. Getaran lebih teredam sama halnya dengan getaran teredam kritis yang membedakan yaitu pada getaran teredam kritis benda datang lebih cepat diposisi seimbangnya sedangkan pada getaran lebih teredam benda usang sekali datang diposisi setimbangya (Giancoli, 2001).
IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan Bahan
a. Ayunan teredam (1 set), berfungsi mengoperasikan simpangan
b. Stopwatch (1 buah), berfungsi sebagai alat penghitung waktu ketika osilasi
4.2 Gambar Rangkaian Alat
4.3 Langkah Kerja
4.4 Metode Grafik
V. Data dan Analisa
5.2 Analisa Data
Percobaan kali ini yaitu wacana osilasi teredam. Prinsip kerjanya yaitu benda disimpangkan dari titik kesetimbangannya, kemudian dalam gerakan kembali ke titik kesetimbangannya akhir gaya pemulih, gerak osilasi nya terganggu akhir gaya redam atau gaya gesek udara sehingga usang kelamaan gerakannya akan berhenti. Kemudian amplitudo dan waktu yang dibutuhkan untuk melaksanakan 2 kali getaran diukur sehingga besaran-besaran fisis mirip frekuensi (f), perioda osilasi (T), kecepatan sudut (ω), dan koefisien redaman (b) sanggup ditentukan melalui persamaan.
Osilasi teredam pada percobaan ini termasuk dalam jenis osilasi kurang teredam (under damped) lantaran benda masih melaksanakan beberapa getaran sebelum berhenti sehingga redaman yang dialaminya tidak terlalu besar. Oleh alasannya itu untuk mengetahui kekerabatan antar variabelnya maka dibentuk grafik dengan amplitudo (A) sebagai variabel terikat dan waktu (t) sebagai variabel bebasnya. Adapun persamaan differensial yang dipakai untuk mencari koefisien redaman yaitu :
sehingga persamana fungsi yang dipakai yaitu y = a.ebx pada origin yang mana sama dengan persamaan dari A(t) = A0 . e-βt. Hal tersebut mengakibatkan grafik yang diperoleh yaitu eksponensial negatif lantaran ada faktor eksponen yang memiliki kemiringan negatif pada persamaan grafiknya.
Data yang didapat dari praktikum yaitu amplitudo (A) dan waktu (t) untuk tiap 2 kali ayunan atau getaran, sanggup dilihat pada tabel percobaan 1, 2, dan 3. Besarnya amplitudo semakin kecil seiring bertambahnya waktu osilasi. Dari data yang diperoleh didapatkan nilai frekuensinya (f) yaitu pada ketika amplitudo bernilai 2.10-2 m, 3.10-2 m, dan 4.10-2 m secara berurutan yaitu 0,90 Hz, 0,92 Hz, dan 0,93 Hz. Dari data ini sanggup dianalisa bahwa semakin besar amplitudonya maka semakin besar juga frekuensi yang dihasilkan. Selanjutnya diperoleh nilai periode (T) atau usang waktu yang dibutuhkan untuk 2 kali getaran yaitu sebesar 1,11 s, 1,09 s, dan 1,08 s yang berurutan dari amplitudo paling kecil. Dari data ini didapatkan bahwa semakin besar amplitudo maka periodenya semakin kecil, dan juga dihitung nilai dari kecepatan sudut (ω) yaitu secara berurutan dari amplitudo yang paling kecil yaitu sebesar 5,65 rad/s, 5,78 rad/s, dan 5,84 rad/s. Hal ini sanggup diketahui bahwa semakin besar amplitudonya maka kecepatan sudut nya (ω) semakin besar juga dan semakin besar waktunya berisolasi sampai berhenti maka frekuensi sudutnya akan semakin mengecil. Hal ini ditunjukkan dari lamanya gerakan jarum dalam menempuh 1 getaran.
Gambar grafik 1 diatas yaitu grafik kekerabatan amplitudo (A) terhadap waktu (t) pada simpangan 2 cm, sanggup dilihat bahwa semakin kecil amplitudonya maka semakin besar waktunya. Melalui persamaan 1 sanggup ditentukan nilai dari koefisien redam (b) melalui perhitungan yaitu sebesar b = 0,16 m + 6,25 k dengan m yaitu massa dari jarum dan k yaitu konstanta pegas pada jarum.
Gambar grafik 2 diatas yaitu grafik kekerabatan amplitudo (A) terhadap waktu (t) pada simpangan 3 cm, didapatkan nilai koefisien redaman (b) akhir gaya kendala yaitu sebesar b = 0,095 m + 10,52 k.
Gambar grafik 3 diatas yaitu grafik kekerabatan amplitudo (A) terhadap waktu (t) pada simpangan 4 cm, didapatkan nilai koefisien redaman (b) sebagai penentu redaman yaitu sebesar b = 0,082 m + 12,19 k.
Dapat dilihat bahwa pada nilai b masih terdapat nilai massa (m) dan konstanta pegas (k) yang belum diketahui. Hal ini disebabkan oleh sulitnya untuk memisahkan jarum yang dipakai untuk osilasi dari set rangkaian sehingga massanya tidak sanggup diukur atau ditimbang, massa ini dipakai juga untuk menghitung konstanta pegas (k). Dari hasil percobaan terdapat beberapa kesalahan yang mengakibatkan hasil yang didapatkan kurang akurat, yaitu lantaran beberapa faktor kesalahan yang terjadi mirip kurang telitinya dalam membaca skala amplitudo (paralaks), kurang sempurna pada ketika menekan stopwatch, kesalahan dalam proses perhitungan, dan jarum pada osilasi teredam yang kesetimbangannya tidak berada pada titik nol.
VI. Kesimpulan
Nilai fisis pada percobaan ini :
a. A0 = 2.10-2 m
VII. Daftar Pustaka
Abdullah, M.2010. Fisika Dasar 1. Jakarta : Erlangga.a. A0 = 2.10-2 m
f = 0,90 Hz
T = 1,11 s
ω = 5,65 rad/s
b = 0,16 m + 6,25 k
b. A0 = 3.10-2 m
f = 0,92 Hz
T = 1,09 s
ω = 5,78 rad/s
b = 0,095 m + 10,25 k
c. A0 = 4.10-2 m
f = 0,93 Hz
T = 1,08 s
ω = 5,84 rad/s
b = 0,082 m + 12,19 k
VII. Daftar Pustaka
Arya, T.2000. Fisika Mekanika. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, Douglas.2001. Fisika Untuk Ilmu Pengetahuan dan Teknik Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Holman.2006. Penerapan Ilmu Fisika. Jakarta : Tiga Serangkai.
Serway, A dan Jewett, W.2004. Fisika Untuk Ilmu Pengetahuan dan Teknik Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Sutrisno.1997. Fisika Dasar Mekanika. Bandung : ITB.
Tippler, A.1998. Fisika Untuk Ilmu Pengetahuan dan Teknik Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Zemansky, Sears.1986. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta : Bina Cipta.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Osilasi Teredam"
Posting Komentar