LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA "HUKUM HOOKE"
A.
Judul Kegiatan
"Praktikum Hukum
Hooke"
B.
Latar Belakang
Dalam kehidupan kita
sering menggunakan hukum-hukum fisika untuk membantu kita dalam melakukan
banyak hal. Salah satu hukum yang sering dipakai yaitu hukum hooke, yaitu hukum
yang digunakan untuk mencari besar konstanta pada pegas dengan memperhitungkan
pengaruh dari gaya yang diberikan pada benda dan massa benda itu sendiri.
Untuk membuktikan
hukum hooke tersebut, kami telah melakukan
praktikum fisika tentang hukum hooke dan telah merumuskan hasil praktikum tersebut ke dalam laporan ini.
C.
Tujuan Kegiatan
1. Mempelajari Hukum Hooke
2. Menentukan konstanta pegas
D.
Landasan Teori
Pegas merupakan
salah satu contoh benda elastis. Elastis atau elastsisitas adalah kemampuan
sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan
pada benda tersebut dihilangkan. Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda
yang elastis, maka bentuk benda tersebut berubah. Untuk pegas dan karet, yang
dimaksudkan dengan perubahan bentuk adalah pertambahan panjang. Perlu diketahui
bahwa gaya yang diberikan juga memiliki batas-batas tertentu. Sebuah karet bisa
putus jika gaya tarik yang diberikan sangat besar, melawati batas elastisitasnya.
Demikian juga
sebuah pegas tidak akan kembali ke bentuk semula jika diregangkan dengan gaya
yang sangat besar. Jadi benda-benda elastis tersebut memiliki batas
elastisitas. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut
tidak diberikan gaya. Tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya
tarik dengan luas penampang benda. Regangan didefinisikan sebagai hasil bagi
antara pertambahan panjang benda ketika diberi gaya dengan panjang awal benda.
Getaran
(oscillation) merupakan salah satu bentuk gerak benda yang cukup banyak
dijumpai gejalanya. Dalam getaran, sebuah benda melakukan gerak bolak - balik
menurut lintasan tertentu melalui titik setimbangnya. Waktu yang diperlukan
untuk melakukan satu gerakan bolak - balik dinamakan periode (dilambangkan
dengan T, satuannya sekon (s). Simpangan maksimum getaran dinamakan amplitudo.
Hukum Hooke
menjelaskan tentang batas elastisitas. “Elastisitas benda hanya berlaku sampai
suatu batas yaitu batas elastisitas.” Grafik tegangan terhadap regangan untuk
menjelaskan hukum Hooke: Titik O ke titik B adalah masa deformasi elastis,
yaitu perubahan bentuk yang dapat kembali ke bentuk semula. Titik A adalah
batas hukum Hooke yang grafiknya merupakan garis lurus. Titik B adalah batas
elastis, dan grafik selanjutnya merupakan masa deformasi plastis, yaitu
perubahan bentuk yang tidak dapat kembali ke bentuk semula. Titik C adalah
titik tekuk (yield point), dimana hanya dibutuhkan gaya yang kecil untuk
memperbesar pertambahan panjang. Titik D adalah tegangan maksimum (ultimate
stress), dimana benda benar-benar mengalami perubahan bentuk secara permanen.
Titik E adalah titik patah, dimana benda akan patah/putus bila gaya yang
diberikan sampai ke titik tersebut.
Gaya
elastisitas/pegas adalah gaya yang mengembalikan pegas agar kembali ke bentuk
semula setelah meregang/menekan. Gaya pegas berlawanan arah dengan gaya berat
dan pertambahan panjang, dapat dirumuskan, tetapan pegas dapat ditentukan
melalui penjelasan dan persamaan berikut:
Hukum Hooke
untuk pegas yang bergerak secara vertical. Hukum Hooke adalah
hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena
sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Besarnya gaya Hooke ini secara
proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas dari posisi
normalnya,
Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas dan
pertambahan panjang (X), didaerah yang ada dalam batas kelentingan pegas.F = k.Δx Atau : F = k (tetap) xk adalah suatu tetapan
perbandingan yang disebut tetapan pegas yang nilainyaberbeda untuk pegas yang
berbeda.Tetapan pegas adalah gaya per satuan tambahan panjang. Satuannya dalam
SI adalah N/m.
Persamaan gerak
getaran dapat diturunkan dari dua buah hukum gerak, yaitu Hukum II Newton dan
Hukum Hooke. Jika gaya pegas adalah satu - satunya gaya luar yang bekerja pada
benda, maka pada benda berlaku Hukum II Newton Atau Persamaan diatas merupakan
persamaan gerak getaran selaras (simple harmonic motion). Dalam getaran selaras,
benda berosilasi di antara dua posisi dalam waktu (periode) tertentu dengan
asumsi tanpa kehilangan tenaga mekaniknya. Dengan kata lain, simpangan maksimum
(amplitudo) getaran tetap. Dapat ditulis menjadi Persamaan diatas disebut
persamaan diferensial, karena mengandung suku yang berupa diferensial.
Penyelesaian dari Persamaan tersebut dapat berbentuk Gambar simpangan getaran
selaras sederhana. Fungsi x periodik dan berulang pada simpangan yang sama
dengan keanikan sebesar 2 Periode getaran T adalah waktu yang diperlukan benda
untuk menjalani gerakan satu putaran (cycle). Ini berarti nilai x pada saat t
sama dengan nilai x pada saat t + T.
Berdasarkan kenyataan ini dapat diketahui bahwa:
Kebalikan dari
periode dinamakan f. Frekuensi menyatakan jumlah getaran per satuan waktu.
Satuannya adalah hertz (Hz) Dengan demikian, frekuensi sudutnya adalah
Persamaan gerak getaran di atas dapat juga dinyatakan dalam cosinus, yaitu
Suatu getaran memiliki persamaan simpangan unik yang bentuk denitifnya
ditentukan oleh posisi awal dan kecepatan awal (keduanya sering disebut sebagai syarat awal). Karakteristik Rangkaian
Pegas Pada dasarnya rangkaian pegas ada dua, yaitu rangakaian seri dan paralel.
Jika sebuah sistem tersusun atas rangkaian seri dan paralel, rangkaian itu
disebut rangakaian kompleks.
Dalam bahasan
ini akan dijelaskan nilai konstanta pegas (k) sistem untuk pegas-pegas yang
tersusun secara seri dan paralel. Pada rangkaian seri, gaya yang bekerja pada
setiap pegas sama tetapi pertambahan panjang setiap pegas berbeda. Sedangkan
pada rangkaina paralel, gaya yang bekerja pada setiap pegas berbeda tetapi
pertambahan panjang setiap pegas adalah sama.
Contoh rangkaian seri dan paralel dari tiga pegas dapat dilihat
dari percobaan berikut : Rangkaian Seri Rangkaian Paralel Untuk rangkaian pegas
secara seri berlaku kaitan, yitu perubahan panjang total pegas merupakan
penjumlahan perubahan panjang masing-masing pegas. Sehingga, dapat dirumuskan :
Δxtotal
= Δx1 + Δx2 + Δx3
Dengan menerapkan hukum Hooke F = k Δx dan gaya
pada setiap pegas sama dengan gaya total yang bekerja ( ), diperoleh nilai
konstanta pegas untuk rangkaian pegas secara seri adalah Jika ada n pegas yang
tersusun secara seri, nilai konstanta pegas totalnya adalah Jika hanya ada dua
pegas yang disusun secara seri, nilai konstanta pegas totalnya adalah Sedangkan
dengan rangkaian pegas secara paralel berlaku kaitan gaya total yang bekerja
pada pegas sama dengan jumlah dari gaya-gaya yang bekerja pada masing-masing
pegas, yaitu dengan menerapkan hukum Hooke F = k Δx dan
pertambahan panjang pada masing-masing pegas sama dengan pertambahan panjang
total(Δxtotal=Δx1=Δx2= Δx3), diperoleh nilai konstanta pegas untuk
rangkaian pegas secara seri adalah Jika ada n pegas yang tersusun secara
paralel, nilai konstanta pegas totalnya adalah Benda yang melakukan gerak lurus
berubah beraturan, mempunyai percepatan yang tetap, Ini berarti pada benda
senantiasa bekerja gaya yang tetap baik arahnya maupun besarnya. Bila gayanya
selalu berubah-ubah, percepatannyapun berubah-ubah pula.
E.
Alat Dan Bahan
1. Pegas
2. Mistar
3. Statif dan Penjepitnya
4. Stopwatch atau jam
5. Beban
F.
Langkah Kerja
1. Mengukur masa beban yang akan digunakan.
2. Mengukur panjang pegas sebelum diberi beban
3. Mengukur panjang pegas setelah diberi beban.
4. Mengalikan masa beban dengan besar gaya gravitasi.
5. Mencari
nilai kontanta dengan cara membagi nilai gaya yang bekerja pada pegas dengan
masa beban pada pegas tersebut.
G.
Hasil Pengamatan
|
No
|
Massa (gr)
|
x
|
|
1.
|
100 gr
|
26 cm
|
|
2.
|
150 gr
|
28 cm
|
|
3.
|
200 gr
|
29 cm
|
|
4.
|
220 gr
|
30 cm
|
|
5.
|
250 gr
|
31 cm
|
Ketika pegas ditarik sekitar 10 cm dan sampai getaran 20 getaran dengan
massa yang berbeda-beda, maka diperoleh hasil sebagai berikut :
|
No
|
Massa (gr)
|
Waktu (s)
|
Getaran
|
|
1.
|
100 gr
|
8s
|
20 getaran
|
|
2.
|
150 gr
|
10s
|
20 getaran
|
|
3.
|
200 gr
|
12s
|
20 getaran
|
|
4.
|
220 gr
|
12s
|
20 getaran
|
|
5.
|
250 gr
|
13s
|
20 getaran
|
JJika x0 = 15 cm dan g= 10 maka
diperoleh data sebagai berikut :
|
No
|
Massa (kg)
|
Δ X = x-x0 (cm)
|
F= m.g (N)
|
K = F/ Δ
X (N/m)
|
|
1.
|
0,1 kg
|
0,11 m
|
1 N
|
9,090 N/m
|
|
2.
|
0,15 kg
|
0,13 m
|
1,5 N
|
11,538 N/m
|
|
3.
|
0,2 kg
|
0,14 m
|
2 N
|
14,285 N/m
|
|
4.
|
0,22 kg
|
0,15 m
|
2,2 N
|
14,666 N/m
|
|
5.
|
0,25 kg
|
0,16 m
|
2,5 N
|
15,625 N/m
|
H.
Pembahasan
Hukum Hooke
Berdasarkan data hasil pengamatan dengan massa beban yang berbeda maka dapat diperoleh data pada percobaan hukum Hooke. Percobaan pertama dengan massa beban seberat 100 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,11 m, percobaan kedua dengan massa 150 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,13 m, percobaan ketiga dengan massa 200 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,14 m, percobaan keempat dengan massa 220 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,15 m, dan pada percobaan terakhir yaitu percobaan yang kelima dengan massa 250 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,16 m. Pertambahan panjang pegas tergantung pada beban yang diberikan, semakin besar beban yang diberikan semakin besar pula pertambahan panjang pegas.
Menurut hukum Hooke bila sebuah pegas ditarik oleh pasangan gaya F maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya yang mempengaruhi pegas tersebut. Dimana F : gaya yang bekerja pada pegas (N) dan Δx : pertambahan panjang pegas (m). Dari pernyataan tersebut Hooke membuat suatu hukum tentang gaya pegas yang dapat dinyatakan seperti berikut. Besarnya gaya yang diberikan pada pegas, sebanding dengan tetapan pegas (k) dan sebanding dengan perubahan panjang (Δx). Sehingga diperoleh persamaan dari hukum Hooke tersebut.
F= ∆x
F=k ∆x
Gerak Harmonik sederhana
Berdasarkan data hasil pengamatan pada percobaan gerak harmonik sederhana dengan menggunakan massa beban yang berbeda-beda. Pada percobaan ini ditarik beban ke bawah sekitar 10 cm kemudian dilepaskan dan pada saat bersamaan jalankan stopwatch dan matikan stopwatch setelah beban bergerak ke atas ke bawah lagi secara berulang sebanyak 5 kali dan dicatat waktu yang terukur. Sehingga diperoleh data pada percobaan gerak harmonik ini. Pada percobaan pertama diberikan beban seberat 100 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 8 s, percobaan kedua diberikan beban seberat 150 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 10 s, percobaan ketiga diberikan beban seberat 200 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 12 s, percobaan keempat diberikan beban seberat 220 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 12s, dan pada percobaan kelima diberikan beban seberat 250 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 13 s. Data-data ini jelas terdapat hasil yang berbeda akibatnya beban yang di berikan tidaklah sama ataupun berbeda. Variasi beban ini sangat berpengaruh pada kecepatan pegas menarik beban yang diberikan, ini terlihat pada kecepatan waktu yang diperoleh. Semakin besar beban yang diberikan, semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan pegas untuk mencapai lima kali ke atas ke bawah.
Gerak harmonik sederhana adalah gerak bola-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak harmonik sederhana dapat kita dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya getaran benda pada pegas dan getaran benda pada ayunan sederhana. Gerak pada pegas terdapat dua macam, yaitu gerak pada pegas yang dipasang secara horizontal dan gerak pada pegas yang digantung secara vertikal.
Berdasarkan data hasil pengamatan dengan massa beban yang berbeda maka dapat diperoleh data pada percobaan hukum Hooke. Percobaan pertama dengan massa beban seberat 100 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,11 m, percobaan kedua dengan massa 150 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,13 m, percobaan ketiga dengan massa 200 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,14 m, percobaan keempat dengan massa 220 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,15 m, dan pada percobaan terakhir yaitu percobaan yang kelima dengan massa 250 gr pertambahan panjang pegasnya diperoleh 0,16 m. Pertambahan panjang pegas tergantung pada beban yang diberikan, semakin besar beban yang diberikan semakin besar pula pertambahan panjang pegas.
Menurut hukum Hooke bila sebuah pegas ditarik oleh pasangan gaya F maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya yang mempengaruhi pegas tersebut. Dimana F : gaya yang bekerja pada pegas (N) dan Δx : pertambahan panjang pegas (m). Dari pernyataan tersebut Hooke membuat suatu hukum tentang gaya pegas yang dapat dinyatakan seperti berikut. Besarnya gaya yang diberikan pada pegas, sebanding dengan tetapan pegas (k) dan sebanding dengan perubahan panjang (Δx). Sehingga diperoleh persamaan dari hukum Hooke tersebut.
F= ∆x
F=k ∆x
Gerak Harmonik sederhana
Berdasarkan data hasil pengamatan pada percobaan gerak harmonik sederhana dengan menggunakan massa beban yang berbeda-beda. Pada percobaan ini ditarik beban ke bawah sekitar 10 cm kemudian dilepaskan dan pada saat bersamaan jalankan stopwatch dan matikan stopwatch setelah beban bergerak ke atas ke bawah lagi secara berulang sebanyak 5 kali dan dicatat waktu yang terukur. Sehingga diperoleh data pada percobaan gerak harmonik ini. Pada percobaan pertama diberikan beban seberat 100 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 8 s, percobaan kedua diberikan beban seberat 150 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 10 s, percobaan ketiga diberikan beban seberat 200 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 12 s, percobaan keempat diberikan beban seberat 220 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 12s, dan pada percobaan kelima diberikan beban seberat 250 gram ditarik sekitar 10 cm kemudian dilepaskan sampai 20 getaran diperoleh waktu 13 s. Data-data ini jelas terdapat hasil yang berbeda akibatnya beban yang di berikan tidaklah sama ataupun berbeda. Variasi beban ini sangat berpengaruh pada kecepatan pegas menarik beban yang diberikan, ini terlihat pada kecepatan waktu yang diperoleh. Semakin besar beban yang diberikan, semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan pegas untuk mencapai lima kali ke atas ke bawah.
Gerak harmonik sederhana adalah gerak bola-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak harmonik sederhana dapat kita dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya getaran benda pada pegas dan getaran benda pada ayunan sederhana. Gerak pada pegas terdapat dua macam, yaitu gerak pada pegas yang dipasang secara horizontal dan gerak pada pegas yang digantung secara vertikal.
I.
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari hasil praktikum mengenai
Hukum Hooke ini adalah sebagai berikut :
1. Semakin berat massa beban yang digantung
pada pegas, maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk menarik beban ke
bawah.
2. Besarnya konstanta dipengaruhi oleh
massa, gaya, dan gravitasi. Dan dapat terjadi
kesalahan atau ketidakakuratan data karena pengaruh keseimbangan pegas,
kesalahan dalam penghitungan massa maupun gaya.
3. Renggang tidaknya suatu pegas dipengaruhi
oleh massa beban yang digantungkan.
4. Besarnya gaya yang diberikan berbanding
lurus dengan pertambahan panjang pegas (Δx) yaitu panjang akhir – panjang awal.
5. Konstanta pada masing-masing percobaan
berbeda-beda karena perbedaan bahan yang digunakan atau tingkat keregangan
pegas.
6. Hasil Pengukuran konstanta pegas dengan menggunakan pegas yang
sama memiliki nilai yang hampir sama.
7. Menurut hukum Hooke bila sebuah pegas ditarik oleh pasangan gaya F
maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya yang
mempengaruhi pegas tersebut.
8. Pertambahan panjang pegas tergantung pada beban yang diberikan, semakin besar beban yang diberikan semakin besar pula pertambahan panjang pegas.
8. Pertambahan panjang pegas tergantung pada beban yang diberikan, semakin besar beban yang diberikan semakin besar pula pertambahan panjang pegas.
9. Data-data
pada percobaan gerak harmonis sedehana terdapat hasil yang berbeda akibatnya
beban beban yang di berikan tidak sama (berbeda).
10. Semakin besar beban yang diberikan, semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan pegas untuk mencapai lima kali ke atas ke bawah
10. Semakin besar beban yang diberikan, semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan pegas untuk mencapai lima kali ke atas ke bawah
J.
Daftar Pustaka
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika (terjemahan). Jakarta : Penerbit
Erlangga.
Tim Penyusun. 2013. Penuntun Praktikum Eksperimen Fisika 1. Kupang
: Lab. Fisika FST – UNC.
Seran D, G. dkk. 2007. Fisika SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Grasindo.
0 komentar:
Posting Komentar