ANALISIS BANDUL FISIS
Oleh: Mahasiswa Jurusan Fisika
Abstrak
Telah dilakukan eksperimen Analisis Bandul Fisis yang dilaksanakan pada hari Sabtu, tanggal 20 November 2010 pukul 15.30 sampai dengan 18.00 WIB di Laboratorium
Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Bandung. Tujuan dari
percobaan ini adalah untuk mengamati ayunan fisis, menentukan momen inersia batang logam
aluminium, dan percepatan gravitasi bumi. Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa Koefisien inersia
batang Aluminium adalah 0,175 Dan momen inersia batang aluminium adalah 4,2 ± 0,1 kg.m2. sedangkan percepatan gravitasi bumi sebesar
10,5 ± 2,1 m/s2.
Kata kunci : Bandul
Fisis, ayunan fisis, momen inersia dan percepatan gravitasi.
Abstract
Have been conducted the experiment
for analysis pendulum physis executed on Saturday, date of 13 November 2010
beating 14.30 up to 18.00 WIB in Laboratory of Physics, Faculty Of Science and
Technology, University Of Bandung. Intention of this attempt
is to know phisys osilation, determination inertia moment of metal (aluminium),
and acceleration of world gravitation. From this experiment getting that
coefficient inertia plate Aluminium 0,175, and moment inertia plate Aluminium is
4,2 ± 0,1 kg.m2, for acceleration
of world gravitation is 10,5 ± 2,1 m/s2.
Keywords
: Pendulum physis, Inertia moment, and acceleration of gravitation.
I. PENDAHULUAN.
1.1 Tujuan
- Mengamati ayunan fisis
- Menentukan momen inersia batang aluminium
- Menentukan percepatan gravitasi bumi
1.2
Dasar Teori
Bandul fisis adalah bandul yang berosilasi secara
bebas pada suatu sumbu tertentu dari suatu benda rigid (kaku) sembarang. Pada
bandul fisis, bentuk , ukuran dan massa benda tidak bisa diabaikan. Jika sebuah
benda digantungkan pada poros O, kemudian diberi simpangan Ó¨ dan dilepaskan, maka
benda itu akan berosilasi karena adanya torka pulih sebesar
degan mg
adalah gaya berat, hsinθ adalah lengan, dan h itu sendiri merupakan jarak antara
porors ke pusat massa PM
Dengan I adalah suatu momen inersia benda rigid dihitung terhadap titik poros.
Jika benda itu diberi simpangan kecil θ
maka sin θ ≈ θ sehingga persamaan gerak berubah menjadi:
Dengan
melakukan eksperimen bandul fisis ada
tiga hal yang diperoleh yaitu:
1.
1. Dapat mennetukan momen
inersia benda
2.
2. Dapat mempelajari dalil
sumbu sejajar untuk momen inersia
3.
3. Dapat menentukan momen
inersia dipusat massa
Menurut dalil sumbu sejajar:
I = IPM + mh2 = mk2
Dengan IPM adalah momen
inersia terhadap pusat massa, IPM = 1/12 ml2 untuk batang
homogeny dan k adalah jari jari girasi
terhadap titik pusat massa. Eksperimen dibagi
menjadi 2 cara menentukan momen inersia pusat massa yaitu bandul fisis tanpa
beban dan dengan menggunakan beban.
Bandul fisis tanpa beban
Dalam eksperimen ini
batang berlubang diayunkan (terdapat 17 lubang) untuk berbagai posisi poros.
Batang pada suatu poros jika diberi simpangan akan berisolasi dengan periode
sebesar
Solusi dari persamaan
kuadrat ini memiliki dua nilai h yaitu h = h1 dan h = h2 yang
artinya periode osilasi untuk kedua nilai h bernilai sama.
Dari persamaan kuadrat
ditunjukan bahwa h1 + h2 = l dan h1h2
= k2 jika titik O’ berjarak h2 = k2/h1
dari pusat massa maka akan memiliki periode osilasi yang sama untuk titik poros
O yang berjarak h1 sehingga jarak OO’ merupakan panjang ekuivalen
bandul matematis (l). momen inersia
bandul dipusat massa dapat dicari IPM = mk2 dan
percepatan gravitasi juga dapat dicari
Bandul fisis dengan beban
Pada dasarnya
eksperimen bandul fisis dengan beban ini sama persis dengan eksperimen tanpa
beban dengan periode osilasi
II. METODE
2.1.Waktu & Tempat
Hari/ tanggal : Sabtu, 20 November 2010
Waktu : 14.30 – 18.00 WIB
Tempat : Laboratorium Fisika Fak. Sains dan Teknologi Kampus Bandung
2.2.Alat & Bahan
1. Statif
2.
Poros
3.
Beban silinder
4.
Batang berlubang
5.
Pen
6.
Mistar
7.
Stopwatch
2.3.Cara Kerja
Percobaan ke-1 (Bandul
Fisis Tanpa Beban)
Mengatur
peralatan bandul fisis agar stabil atau kokoh, letak statif tidak dipindahkan agar tidak
terjadi osilasi tambahan. menimbang
massa batang dan panjang jarak lubang dari salah satu ujung batang. Lubang
terluar dipasangkan dari batang pada as poros. Poros dihubungkan dengan batang
dengan memutar bautnya dan memasukan pen kelubang drat poros. Kemudian batang
direntangkan dengan sudut simpangan tertentu dan batang dilepaskan agar
berisolasi kemudian mencatat waktu untuk beberapa kali osilasi. Percobaan
diulangi dengan lubang yang lainnya.
Percobaan ke-2 (Bandul
Fisis Dengan Beban)
Menimbang massa dari batang dan massa tambahan. Beban tambahan dipasang
dilubang terjauh, lalu menentukan titik pusat massa sistem. Lubang terluar
dipasangkan dari batang pada as poros dan mengukur jarak as poros ke titik
pusat massa. Kemudian batang direntangkan dengan sudut simpangan tertentu dan
batang dilepaskan agar berisolasi lalu mencatat waktu untuk beberapa kali
osilasi. Percobaan diulangi dengan lubang yang lainnya.
III. HASIL
DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Percobaan
Percobaan ke-1 (Bandul Fisis Tanpa Beban)
Massa batang = 65 gram, Panjang batang = 50 cm,
|
PERC. KE
|
Lubang
|
Jumlah osilasi
|
Waktu
(t)
|
Periode (T)
|
Jarak d
(m)
|
|
1
|
A
|
10
|
11,61
|
1,160
|
0,025
|
|
2
|
B
|
5
|
5,70
|
1,140
|
0,050
|
|
3
|
C
|
6
|
6,45
|
1,075
|
0,075
|
|
4
|
D
|
5
|
5,36
|
1,072
|
0,100
|
|
5
|
E
|
5
|
5,52
|
1,104
|
0,125
|
|
6
|
F
|
5
|
5,79
|
1,158
|
0,150
|
|
7
|
G
|
3
|
3,73
|
1,243
|
0,175
|
|
8
|
H
|
3
|
3,03
|
1,010
|
0,200
|
|
9
|
I
|
3
|
4,18
|
1,393
|
0,225
|
|
10
|
J
|
0
|
0,00
|
0,000
|
0,250
|
|
11
|
K
|
2
|
3,54
|
1,770
|
0,275
|
|
12
|
L
|
2
|
3,32
|
1,660
|
0,300
|
|
13
|
M
|
3
|
3,77
|
1,257
|
0,325
|
|
14
|
N
|
3
|
3,57
|
1,190
|
0,350
|
|
15
|
O
|
5
|
3,69
|
0,738
|
0,375
|
|
16
|
P
|
5
|
5,57
|
1,114
|
0,400
|
|
17
|
Q
|
5
|
5,72
|
1,144
|
0,425
|
|
18
|
R
|
5
|
5,65
|
1,130
|
0,450
|
|
19
|
S
|
10
|
11,97
|
1,197
|
0,475
|
Percobaan ke-2 (Bandul Fisis dengan beban)
Massa batang = 65 gram, Panjang batang = 50 cm, massa beban tambahan = 20 gram, Xpm = 0,326
|
Lubang
|
h (m)
(Xpm - lubang)
|
Periode (T)
|
g
(m/s2)
|
(m/s2)
|
I
(kgm2)
|
Ipm
(kgm2)
|
|
A
|
0,301
|
1,29
|
7,2
|
1.4
|
5,9 x 10-3
|
0,1 x 10-3
|
|
B
|
0,276
|
1,24
|
5,0 x
10-3
|
0,1 x
10-3
|
||
|
C
|
0,251
|
1,23
|
11,7
|
2.2
|
7,3 x 10-3
|
3,2 x 10-3
|
|
D
|
0,226
|
1,22
|
6,5 x
10-3
|
3,2 x
10-3
|
||
|
E
|
0,201
|
1,20
|
9,8
|
1.4
|
4,6 x 10-3
|
2,0 x 10-3
|
|
F
|
0,176
|
1,19
|
4,0 x
10-3
|
2,0 x
10-3
|
||
|
G
|
0,151
|
1,18
|
9,2
|
2.8
|
3,5 x 10-3
|
2,0 x 10-3
|
|
H
|
0,126
|
1,20
|
2,7 x
10-3
|
1,7 x
10-3
|
||
|
I
|
0,101
|
1,25
|
13,6
|
3.4
|
3,5 x 10-3
|
2,8 x 10-3
|
|
J
|
0,076
|
1,39
|
3,3 x
10-3
|
3,0 x
10-3
|
||
|
K
|
0,051
|
1,71
|
11,6
|
1.4
|
2,8 x 10-3
|
2,7 x 10-3
|
|
L
|
0,026
|
1,80
|
1,6 x 10-3
|
1,6 x
10-3
|
3.1 Pembahasan
Sebuah benda tegar yang
digantung dari suatu titik yang bukan merupakan pusat masanya akan berosilasi
ketika disimpangkan dari posisi kesetimbangannya. Sistem seperti ini disebut
bandul fisis. Pada bangun datar, pusat massa dapat
ditentukan dengan menggantung benda pada dua titik yang berbeda. Maka, untuk
mencari momen inersia terhadap beberapa titik, kita menggantung benda pada
titik itu dan mengukur periode osilasinya.
Dalam percobaan ini teramati adanya gerak osilasi dari
suatu batang ketika kita memberikan simpangan pada batang tersebut. Osilasi ini
dipengaruhi oleh jarak (d) batang terhadap porosnya. Semakin dekat poros dengan
pusat massa batang penggaris maka semakin kecil jarak osilasinya. Pada saat poros
tepat di titik pusat massanya maka benda tidak berosilasi sama sekali.
Adanya penambahan beban diujung batang penggaris
menyebabkan pusat masasa batang berubah, sehingga osilasinya juga berbeda
dengan batang tanpa beban. Dengan sudut simpangan dan poros yang sama ternyata
periode osilasi dengan beban tambahan pada batang lebih besar dari pada batang
tanpa beban.
Dari hasil pengolahan data menggunakan MS-Excell (metode grafik), diperoleh bahwa
Koefisien inersia batang Logam adalah 0,175 sedangkan menurut literature adalah
0,08. Perbedaan ini disebabkan karena tidak samanya data pengambilan periode
osilasi. Dari percobaan pertama juga didapatkan percepatan gravitasi bumi
sebesar 12,05 ± 2,2 m/s2. Sedangkan berdasarkan hasil pengolahan
data pada percobaan kedua (bandul dengan beban), diperoleh bahwa percepatan
gravitasi bumi sebesar 10,5 ± 2,1 m/s2 dan I pusat massanya sebesar
IV. KESIMPULAN
Dari eksperimen yang
telah dilakukan, teramati adanya pengaruh
tambahan beban pada
ujung batang bandul fisis terhadap osilasi. Penambahan beban tersebut menyebabkan berubahnya pusat
massa batang. Dari percobaan diperoleh bahwa momen inersia batang Aluminium adalah
4,2 ± 0,1 kg.m2. sedangkan percepatan
gravitasi bumi sebesar 10,5 ± 2,1 m/s2.
DAFTAR PUSTAKA
Serway, R. “Physic for scientist &
Engineerings With Modern Physic”, James Madison University Harisson Burg,
Viriginia, 1989.
Resnick & Haliday, “
Fisika Jilid I ” Erlangga (Terjemahan).
Tipler, P. ”Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid I” Erlangga (Terjemahan).
0 comment:
Post a Comment