Bab 5 Bandul Sederhana.docx

BAB V BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA 5.1. Tujuan 1. Menentukan periode bandul T. 2. Menjelaskan karakter fisis bandul sederhana berdasarkan hubungan periode bandul T dan panjang bandul, dan hubungannya dengan massa bandul. 3. Menentukan frekuensi resonansi bandul sederhana.

5.2. Teori dasar 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. Bandul Sederhana adalah benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa, yangdigantungkan pada tali ringan yang tidak dapat mulur. Jika bandul ditarik ke samping dari posisiseimbangnya dan dilepaskan, maka bandul akan berayun dalam bidang vertikal karena pengaruhgaya gravitasi. Geraknya merupakan gerupakan gerak osilasi dan periodik. Kita ingin menentukanberapa periode gerak bandul ini. Bandul sederhana adalah merupakan suatu benda kecil,biasanya berupa benda berbentuk bola pejal,di gantumg pada seutas tali yang massanya dapat diabaikan dibandingkan dengan massa bola dan panjang bandul lebih besar di bandingkan jari-jari bola.ujung tali di gantung pada suatu gantunan tetap.

T=2π√ Ket: T : Perioda (s) l : panjang bandul (m)

74

l g

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

g : percepatan gravitasi(m/𝑠 2 )

panjang bandul adalah jarak dari titik gantung tetap ketitik pusat massa bola pejal. Untuk bola pejal titil pusat massa bola ada di titik tengah bola. Resonansi adalah suatu kondisi osilasi atau getaran suatu sistem ketika merespon gaya penggerak bolak-balik yang mempengaruhinya dengan amplitudo maksimum. Resonansi adalah suatu kondisi atau getaran suatu sistem ketika menanggapi gaya penggerak bolak balik yang mempengaruhi dengan amplitude maksimum. Amplitudo jarak/simpangan terjauh dari titik kesetimbangan dalam gelombang, satuannya meter. Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu detik atau banyaknya gelombang/getaran listrik yang dihasilkan tiap detik. Frekuensi dilambangkan dalam huruf f. Periode adalah lamanya waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran sempurna suatu gelombang listrik. Periode dilambangkan dengan huruf T. Hubungan antara frekuensi dan periode adalah berbanding terbalik, berarti semakin besar frekuensinya periodenya akan semakin kecil. Rumus frekuensi:

F=

n t

ket: f: frekuensi n: banyak getaran t: waktu melakukan getaran

Rumus periode: 1

T=f

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

75

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

Ket: T: periode f: frekuensi

Bandul sederhana hampir mengalami Gerak Harmonik Sederhana jika sudut ayunannya tidak terlalu besar. Ciri utama gerak harmonik sederhana adalah bahwa sistem tersebut berosilasi pada satu frekuensi tunggal

yang

konstan.

Hal

tersebut

yang

membuatnya

disebut

harmonik”sederhana”. Periode suatu gerak harmonik adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu lintasan lengkap dari geraknya, yaitu satu getaran penuh atau satu putaran. Percepatan dalam gerak harmonik sederhana ditentukan melalui hukum hooke, dan segera dipindahkan dan dilepaskan gaya pemulih mengendalikan sistem tersebut.

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

76

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

5.1 Metodologi praktikum 5.1.1. Skema Proses Siapkan alat dan bahan terlebih dahulu

Siapkan talinilon

Siapkan bola bandul

Hitung waktu dan periode

Catat hasil praktikum

analisis

kesimpulan

Gambar 5.1 Skema Proses Bandul

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

77

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

Siapkan alat dan bahan terlebih dahulu

Siapkan talinilon

Siapkan bola bandul

Pegang talinilon dan goyangkan

Catat hasil praktikum

analisis

kesimpulan

Gambar 5.2 Skema Proses resonansi Bandul

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

78

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

5.1.1. Penjelasan Skema Proses 1. alat dan bahan disiapkan 2. potong talinilon sepanjang yang telah ditentukan. 3. Ikat ujung tali ke bola bandul dan ujung tali lainnya ke bosshead 4. Beri simpangan sejauh 3cm. 5. Setelah di beri simpangan lepas bola bandul. 6. Hitung waktu yang ditempuh dalam 20 ayunan. 7. Hitung periode. 8. Ikuti dari langkah ke-3 dan ganti bola bandul yang 35 gram dan 70 gram

Resonansi 1. Pegang ujung tali dengan tali. 2. Ikat bandul dengan ujung tali lainnya. 3. Goyangkan tangan dengan simpangan 3cm. 4. Catat waktu dalam 20ayunan. 5. Hitung periode dan frekuensinya.

5.1. Alat dan bahan

5.1.1. Alat 1. Dasar statif

: 1 buah

2. Batang statif

: 1 buah

3. Bosshead bulat

: 1 buah

4. Bosshead universal : 1 buah 5. Pasak penumpu

: 1 buah

6. Stopwatch

: 1 buah

7. Penggaris

: 1 buah

5.4.2. Bahan 1. Bola bandul 35gram : 1 buah 2. Bola bandul 70gram : 1 buah LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

79

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

3. Talinilon 20cm

: 1 buah

4. Talinilon 40cm

: 1 buah

5. Talinilon 60cm

: 1 buah

KELOMPOK 3

5.5. Pengumpulan dan pengolahan data

5.5.1. Pengumpulan Data Y (simpangan) = 3cm Tabel 5.1 Hubungan antara T dan I, m dibuat tetap

Massa bola

35 gram

bandul Panjang

0,20

0,40

0,60

18,76

25,63

31,27

Perioda T (s)

0,938

1,28

1,56

T2

0,879844

1,6384

2,4336

l T=2π√ g

0,8884424024

1,256637061

1,545663586

bandul(m) Waktu untuk 20 ayunan t (s)

Tabel 5.2 Hubungan antara T dan m, I dibuat tetap

Panjang bandul (m) Massa bola bandul

0,60 35gram

70gram

31,10

31,40

Periode T (s)

1,55

1,57

T2

2,4025

2,4649

l T=2π√ g

1,545663586

1,545663586

Waktu untuk 20 ayunan t (s)

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

80

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

Massa bandul : 35gram n : 20 ayunan

Tabel 5.3 Hasil Pengamatan Resonansi Bandul Sederhana

Panjang

Perioda T0

Perioda

bandul (m)

(s)

T1 (s)

O,5

1,3835

0,25

0,9915

𝑓0 (Hz)

𝑓1 (Hz)

1,5635

0,722

0,639

0,976

1,008

1,024

5.5.2. Pengolahan data a. Pada Tabel 5.1 Diketahui massa bandul 35gram

1. Panjang bandul 0,20m = 20cm t = 18,76s t

T= n =

18,76 20

= 0,936s

T 2 = 0,9362 = 0,879844𝑠 2 l

0,20

T = 2π√g = 2π√9,81 = 2π√0,020 =2π. 0,1414 =0,8884424024

2. Panjang bandul 0,40 = 40cm t = 25,63s t

25,63

n

20

T= =

= 1,28s

T2 = 1,282 = 1,6384𝑠 2 LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

81

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

l

KELOMPOK 3

0,40

T = 2π√g = 2π√9,81 = 2𝜋√0,040 =2π .0,2 =1,256637061 3. Panjang bandul 0,60 = 60cm t = 31,27s t

T= n =

31,27 20

= 1,56s

T2 = 1,562 = 2,4436s2 l

0,60

T = 2π√g = 2π√9,81 = 2π√0,061 =2π .0,246 =1,545663586 b. Pada Tabel 5.2 Panjang bandul 0,60m = 60cm 1. Massa bandul 35gram

t= 31.10s t

T= n =

31.10 20

= 1,55s

T2 = 1,552 = 2,4025s2 l

0,60

T = 2π√g = 2π√ 9,81 = 2π. 0,246 =1,545663586

2. Massa bandul 70gram t = 31,40s t

T= n =

31,40 20

= 1,57s

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

82

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

T2 = 1,572 = 2,4649s2 l

0,60

T = 2π√g = 2π√ 9,81 = 2π. 0,246 = 1,545663586 c. Pada Tabel 5.3 Massa : 35gram n : 20 ayunan 1. Panjang bandul 0,5m t

Periode T0 = n =

27,67 20

=1,3835s

n

20

t

27,67

Frekuensi F0 = =

= 0,722Hz

Waktu yang di peroleh = 31,27 t

Periode Tr = n =

31,27 20

n

= 1,5635s

20

Frekuensi Fr = t = 31,27 = 0,639Hz

2. Panjang bandul 0,25m n : 20 t

Periode T0 = n =

19,83 20

n

=0,9915s

20

Frekuensi F0 = t = 19,83 = 1,008Hz Waktu yang di peroleh =19,52 t

Periode Tr = n = n

19,52 20

=0,976s

20

Frekuensi Fr = t = 19,52 = 1,024Hz

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

83

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

perbandingan T & L 3 2.5 2 1.5

Column1

1 0.5 0 0.2

0.4

0.6

Grafik 5.2 perbandingan T & L

Perbandingan T & m 1.575 1.57 1.565 1.56 Series 1

1.555 1.55 1.545 1.54 35

70

Grafik 5.3 perbandingan T & m

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

84

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

5.6. Analisa dan Pembahasan

Setelah melakukan praktikum tentang bandul sederhana ada beberapa hal yang dapat di analisa. Kami melakukan tiga kali percobaan pada tabel 5.1 yaitu hubungan T dan l. Hasil yang kami dapat yaitu waktunya 18,76 sekon pada saat panjang bandul 0,20m lalu percobaan kedua kami mendapat hasil waktu 26,63 sekon pada panjang 0,40m lalu percobaan ketiga kami mendapat hasil waktu 31,27 sekon dengan panjang bandul 0,60m dapat dilihat dari hasil waktu yang kami dapat disetiap percobaan, waktu akan semakin lama setiap bertambahnya panjang bandul. Beban bandul tidak berpengaruh karena dalam percobaan ini beban bandul yang kami gunakan teteap yaitu 35gram. Untuk periode kami mendapatkan hasil 0,938sekon pada panjang bandul 0,20m lalu 1,28s pada panjang 0,40m dan 1,56s pada panjang 0,60s sama seperti waktu, periode bandul pun semakin besar saat panjang bandul bertambah. Kami mendapatkan periode menggunakan rumus waktu di bagi jumlah getara yang sebelumnya telah kami dapat. Pada grafik pertama yaitu perbandingan antara T2 dan l kami mendapatkan garis yang miring keatas karena ketika beban tetap dan panjang bandul semakin panjang maka waktu yang diperlukan semakin lama. Pada grafik kedua yaitu perbandingan antara T2 dan m kami melakukan 2 percobaan dengan panjang bandul tetap dan mass bola bandul yang diubah. Percobaan pertama kami mendapat waktu sebesar 31,10s dengan massa bandul 35gram. Dan pada saat massa bandul diganti menjadi 70gram waktu yang didapat berubah menjadu 31.,40s. Lalu periode pada grafik kedua kami dapat sebesar 1,55s pada saat massa 35gram dan 1,57s pada massa bandul 70gram. Untuk panjang bandul tetap masih 0,60m atau 60cm. Grafiknya menghasilkan garis miring keatas juga seperti grafik sebelumnya karena pada saat praktikum

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

85

BANDUL SEDERHANA DAN RESONANSI BANDUL SEDERHANA

KELOMPOK 3

kami dapatkan saat beban bandul diganti lebih berat waktu yang ditempuh untuk 20 ayunan juga semakin lama.

5.1. Kesimpulan 1. Untuk menentukan periode menggunakan rumus

t n

sebelumnya kami

sudah mendapatkan waktunya dan n= 20. 2. Dari praktikum dan beberapa percobaan

dapat disimpulkan bahwa

semakin panjang bandul periodenyapun semakin besar begitupula dengan massa, ketika massa bandul semakin berat maka periode yang dihasilkan semakin besar. n

3. Untuk menentukan frekuensi resonansi didapat dari rumus t . n sudah diketahui 20 dan t kita dapatkan menggunakan stopwatch.

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

86