LAPORAN
PRAKTIKUM GELOMBANG DAN OPTIK
“Mengukur
Percepatan Gravitasi Bumi”
Oleh:
Kelompok 9/Pendidikan IPA 2013 A
1.
Nur Aidatul Mala (13030654001)
2. Selsa Fabiola Besari (13030654018)
3. Lusi Maria Handayani (13030654020)
4. Dwiky Adiwahyu (13030654030)
5. Yosefin Margaretta (13030654036)
S1 PRODI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2015
ABSTRAK
Telah dilakukan percobaan dengan judul “Mengukur Percepatan Gravitasi Bumi”
pada hari Kamis, 22 Oktober 2015 di Laboratorium IPA, Prodi IPA FMIPA Unesa.
Percobaan ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh massa benda dan panjang
tali terhadap nilai konstanta pegas dan untuk menganalisis pengaruh massa benda
terhadap percepatan gravitasi bumi. Metode yang digunakan adalah menggunakan
pegas, stopwatch, mistar, statif dan beban, lalu menentukan percepatan
gravitasi bumi dengan menggunakan ayunan sederhana dari alat dan bahan
tersebut. Kemudian memanipulasi panjang tali berturut-turut yaitu 20 cm, 25 cm,
30 cm, 35 cm, dan 40 cm. Kami mengulang tiga kali pada setiap panjang tali,
dari percobaan tersebut memperoleh hasil percepatan gravitasi bumi (g) berturut
turut 9,73 m/s2; 9,73 m/s2; 9,73 m/s2; 9,86 m/s2; 9,86 m/s2; 9,86 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,33 m/s2; 9,33 m/s2; 9,33 m/s2; 9,92 m/s2; 9,92 m/s2; dan 9,92 m/s2. Pada percobaan kedua
dengan memanipulasi massa benda berturut-turut yaitu 100 gr, 150 gr, 200 gr,
250 gr, dan 300 gr. Kami mengulang tiga kali pada setiap massa bedan, dari
percobaan tersebut memperoleh hasil percepatan gravitasi bumi (g)
berturut-turut yaitu 9,47 m/s2; 9,47 m/s2; 9,47 m/s2; 9,47 m/s2; 9,47 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; dan 9,77 m/s2. Dari hasil percepatan
gravitasi bumi yang kami peroleh dari percobaan kurang sesuai dengan teori,
namun nilai percepatan gravitasi (g) hampir mendekati nilai percepatan
gravitasi rata-rata yakni 9,8 m/s2 dan perbedaan nilai percepatan
gravitasi bumi (g) yang kami peroleh dari percobaan dengan nilai percepatan
gravitasi bumi rata-rata tidak terlalu signifikan. Untuk taraf ketidakpastian
dan taraf ketelitian pada percobaan pertama diperoleh sebesar 1,3 % dan 98,7 %
. Sedangkan pada percobaan kedua taraf ketidakpastian
dan taraf ketelitiannya diperoleh sebesar 1,64 % dan 98,36 %.
Kata kunci : Gravitasi
bumi,
BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Gravitasi merupakan gaya tarik-menarik yang terjadi
antara semua partikel yang memiliki massa di alam semesta serta sifat
percepatan pada bumi yang menghasilkan benda jatuh secara bebas. Percepatan
gravitasi bumi pada
setiap tempat tidak selalu sama. Misalnya di daerah equator
percepatan gravitasi sekitar 9,78 m/s2, sedangkan di daerah kutub sekitar
9,83 m/s2. Ada tiga faktor
yang mempengaruhi percepatan
gravitasi, antara lain : (1) bumi kita tidak benar-benar bulat,
percepatan gravitasi bergantung pada jaraknya dari pusat bumi; (2) percepatan
gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan bumi; (3) kepadatan massa
bumi yang berbeda-beda. Semakin kecil/dekat jarak benda ke pusat gravitasi,
maka semakin besar percepatan gravitasinya. Dan sebaliknya, semakin besar/jauh
jarak benda ke pusat gravitasi, maka semakin kecil percepatan gravitasinya.
Oleh karena itu, untuk membuktikan percepatan gravitasi bumi, digunakan
percobaan bandul sederhana.
Bandul sederhana adalah sebuah benda kecil, yang biasanya
berupa bola pejal, yang digantung pada seutas tali/benang yang
ringan, kuat, dan memiliki
massa. Dalam percobaan bandul sederhana ini, bola pejal yang diayunkan di
sekitar titik keseimbangan mengalami getaran/osilasi. Diantara gerakan osilasi
ada satu jenis yang khusus, yang disebut gerakan harmonis. Kedua jenis bandul
dapat berayun dalam bidang vertikal karena adanya pengaruh percepatan
gravitasi. Sehingga dengan memanfaatkan kedua jenis gerak harmonis tersebut
dapat dihitung percepatan gravitasi pada suatu tempat.
B.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, diperoleh rumusan masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimanakah
pengaruh panjang tali terhadap percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan dengan
ayunan?
2. Bagamanakah pengaruh massa
beban terhadap percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan dengan ayunan?
C.
Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini
adalah:
1. Mengetahui pengaruh
panjang tali terhadap percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan dengan ayunan.
2. Mengetahui pengaruh massa
beban terhadap percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan dengan ayunan.
D.
Hipotesis
Hipotesis dari percobaan kali ini adalah sebagai
berikut:
1. Semakin panjang
tali yang digunakan, maka periode yang diperoleh akan semakin kecil dan
percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan semakin kecil pula.
2. Semakin banyak
massa beban yang ditambahkan, maka percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan
akan relatif sama.
BAB II
KAJIAN TEORI
Getaran
adalah gerak bolak balik yang melalui titik kesetimbangan. Beberapa parameter
yang membedakan satu getaran dengan getaran lain adalah amplitudo, periode, dan
frekuensi. Salah satu contoh getaran adalah ayunan. Dari hasil penyelidikan dan
analisis model matematis getaran ayunan, untuk amplitudo yang relative kecil,
ternyata periode ayunan tidak dipengaruhi oleh amplitudo dan massa beban.
Periode ayunan dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi di tempat
itu.Berdasarkan kenyataan tersebut, berarti percepatan gravitasi di tempat itu dapat
dicari dengan bantuan ayunan.
A.
Getaran Harmonis Sederhana
|
Gambar 2.1. Osilasi pada bandul sederhana
|
Contoh dari gerak osilasi
adalah gerak osilasi pada bandul, dimana gerak bandul merupakan gerak harmonis sederhana
yang memiliki amplitudo kecil. Bandul sederhana atau ayunan matematis merupakan
sebuah partikel yang bermassa m yang tergantung pada suatu titik tetap dari seutas
tali yang massanya diabaikan dan tali ini tidak dapat bertambah panjang. Pada gambar
2.1 merupakan bandul sederhana yang terdiri dari tali dengan panjang L dan beban
bermassa m, gaya yang bekerja pada beban adalah beratnya mg dan tegangan T pada
tali. Tegangan tali T disebabkan oleh komponen berat Fn= mg cos
, sedangkan komponen
mg sin
bekerja
untuk melawan simpangan, mg sin
inilah yang dinamakan gaya pemulih (FT), gaya pemulih
adalah gaya yang bekerja pada gerak harmonik yang selalu mengarah pada titik keseimbangan
dan besarnya sebanding dengan simpangannya. Jika bandul tersebut berayun secara
kontinu pada titik tetap (0) dengan gerakan melewati titik kesetimbangan C
sampai berbalik ke B’ (B dan B’ simetris satu sama lain) dengan sudut simpangan
relatif
kecil, maka terjadi ayunan harmonis sederhana. Untuk sudut yang lebih kecil
, perbedaan antara
(dalam radian) dan sin
lebih
kecil dari 1 persen. Berarti, sampai pendekatan
yang sangat baik untuk sudut kecil,
Dengan menggunakan
, kita
dapatkan
Dengan demikian, untuk simpangan
yang kecil, gerak tersebut pada intinya merupakan harmonis sederhana, karena persamaan
ini sesuai dengan hukum Hooke, yaitu F = -kx, dimana konstanta gaya efektif adalah
. Periode bandul sederhana dapat dicari dengan
menggunakan persamaan
Hasil tersebut menunjukkan
bahwa periode tidak bergantung pada massa bola bandul, namun dipengaruhi oleh panjang
tali. Semakin besar panjang tali yang digunakan maka perioda akan semakin besar.
Hukum-hukum (ayunan) Galilei tahun 1596, yaitu:
1. Tempo ayunan tidak bergantung dari
besarnya amplitudo (jarak ayunan), asalkan amplitudo tersebut tidak terlalu besar.
2. Tempo ayunan tidak bergantung dari beratnya
bandulan ayunan
3. Tempo ayunan adalah sebanding lurus dengan
akar dari panjangnya bandulan (L)
4.
Tempo
ayunan adalah berbanding terbalik dengan akar dari percepatan yang disebabkan oleh
gaya berat.
B.
Percapatan Gravitasi
Hukum Newton tentang gravitasi bumi dapat diungkapkan sebagai berikut: Setiap partikel materi di jagat raya melakukan
tarikan terhadap setiap partikel lainnya dengan suatu gaya yang berbanding langsung
dengan hasil kali massa partikel-partikel itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak yang memisahkan.
Gaya-gaya gravitasi yang bekerja pada
partikel itu membentuk sepasang aksi-reaksi. Walaupun massa partikel-partikel itu
berbeda, gaya yang sama besarnya bekerja pada masing-masing partikel itu dan garis
kerja keduanya terletak di sepanjang garis yang menghubungkan partikel-partikel
itu.
Hukum Gravitasi Newton ialah hukum untuk
dua partikel. Faktanya bahwa gaya gravitasi yang dilakukan pada atau oleh suatu
bola homogen sama seperti seandainya seluruh massa bola itu terkonsentrasi pada
titik pusatnya dengan kuat medan energy gravitasinya:
Seperti halnya gaya gravitasi,
percepatan gravitasi juga merupakan sebuah vektor. Perbedaannya adalah gaya gravitasi
bekerja pada suatu benda akibat benda-benda lainnya, sedangkan percepatan gravitasi
bekerja pada suatu titik akibat medan gravitasi yang dihasilkan oleh benda-benda
yang lainnya. Percepatan gravitasi di permukaan Bumi secara
rata-rata dikatakan ekivalen dengan 1 g yang didefinisikan bernilai 9,8m/s2.
Kenyataannya, nilai gravitasi (g) sedikit berubah dari satu titik ke
titik lain di permukaan Bumi, dari kira-kira 9,78 m/s2 sampai 9,82
m/s2. Beberapa faktor yang mempengaruhi hal tersebut antara lain:
1. Bumi kita tidak
benar-benar bulat, percepatan gravitasi bergantung pada jaraknya dari pusat Bumi
(planet). Percepatan gravitasi
tergantung dari jaraknya terhadap permukaan Bumi. Semakin tinggi sebuah benda dari
permukaan Bumi, semakin kecil percepatan gravitasi.
2. Percepatan gravitasi
bergantung pada planet tempat benda berada, di mana setiap planet, satelit atau
benda angkasa lainnya memiliki gravitasi yang berbeda. Nilai g
dapat diukur dengan berbagai metoda. Bentuk-bentuk paling sederhana misalnya
dengan menggunakan pegas atau bandul yang diketahui konstanta-konstantanya.
Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai percepatan gravitasi
di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain. Dalam bidang fisika Bumi dikenal pula
metoda gravitasi yaitu suatu metoda
pengukuran perbedaan percepatan gravitasi suatu tempat untuk memperkirakan kandungan
tanah yang berada di bawah titik pengukuran. Dengan cara ini dapat diduga
(bersama-sama dengan pemanfaatan metoda fisika Bumi lainnya) struktur dan juga unsur-unsur
pembentuk lapisan tanah yang tersusun ata selemen yang memiliki rapat massa
yang berbeda-beda.
Padapersamaan
menyatakan
bahwa periode ayunan bandul sederhana hanya bergantung pada panjang tali dan
percepatan gravitasi bumi di suatu tempat dan tidak bergantung pada massa badul
dan sudut simpangannya. Dengan suatu pendekatan bahwa sudut simpangan relative kecil
terhadap panjang tali, maka dengan mengubah bentuk persamaan di atas didapat suatu
persamaan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi bumi melalui pengukuran periode
ayunan (T) berdasarkanv ariasi L yaitu
Dimana g adalah percepatan
gravitasi dengan satuan m/s2, T adalah periode dalam satuan s, dan L
adalah panjang tali dalams atuan m.
Dari persamaan tersebut
terlihat jelas bahwa besarnya percepatan gravitasihanya dipengaruhi oleh panjang
tali (L) dan periode (T), dimana L dan T memiliki suatu hubungan yaitu apabila
L yang digunakan semakin panjang, maka waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu
kali putaran (T) akan lama. Begitu juga sebaliknya, apabila L yang digunakan dalam
pratikum semakin pendek, maka waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali
putaran (T) akan lebih singkat.
Perubahan massa
bandul tidak mempengaruhi percepatan gravitasi bumi, karena dari persamaan di
atas, dapat diketahui bahwa tidak ada keterkaitan atau hubungan antara percepatan
gravitasi bumi dengan massa beban yang digunakan saat praktikum. Sehingga dapat
diketahui bahwa berapa pun massa beban yang digunakan tidak akan berpengaruh terhadap
hasil percepatan gravitasi yang akan diperoleh.
Perubahan sudut
simpangan bandul juga tidak mempengaruhi percepatan gravitasi bumi, hal ini juga
dapat dibuktikan dengan persamaan di atas bahwa tidak ada keterkaitan atau hubungan
antara percepatan gravitasi bumi dengan besarnya sudut simpangan.
BAB
III
METODE
PERCOBAAN
A.
Jenis Penelitian
Jenis penelitian pada
praktikum “Mengukur Percepatan Gravitasi Bumi” yaitu dilakukan dengan metode
eksperimen karena menggunakan variabel-variabel percobaan.
B.
Waktu dan Tempat
Praktikum
“Mengukur
Percepatan Gravitasi Bumi” dilakukan pada hari Kamis tanggal 22 November 2015
di Laboratorium IPA, Prodi Pendidikan IPA, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Surabaya pukul 13.00 – 16.00 WIB.
C.
Alat dan
Bahan
1. Beban
logam 1 set
2. Benang 1 roll
3. Statif
dan klem 1 set
4. Stopwatch 1 buah
5. Busur 1 buah
6. Penggaris 1 buah
D.
Variabel
Percobaan
1. Variabel
Manipulasi : panjang tali dan massa
beban
Definisi Operasional : panjang tali masing-masing yang digunakan
yaitu 20 cm, 25
cm, 30
cm, 35 cm dan 40 cm. Massa beban yang digunakan
sebesar
100 gram, 150 gram, 200 gram, 250 gram dan 300
gram.
2. Variabel
Kontrol : sudut tali dan banyak
getaran
Definisi Operasional : sudut tali yang digunakan sebesar 10˚ dan
banyaknya getaran
yang
digunakan yaitu 10 kali.
3. Variabel
Respon : periode (T) dan
percepatan gravitasi bumi (g)
Definisi Operasional : percepatan gravitasi bumi adalah percepatan
yang ditimbulkan
oleh gaya
gravitasi.
E.
Rancangan
Percobaan
Gambar 3.1
F.
Langkah
Percobaan
1.
Pengaruh
panjang tali terhadap percepatan gravitasi bumi
1.
Menyiapkan alat dan
bahan yang akan digunakan.
2.
Meletakkan statif pada
tempat yang stabil.
3.
Mengikatkan tali ke
beban.
4.
Melilitkan ujung tali
lainnya pada klem yang diapit oleh statif.
5.
Mengukur panjang tali
sepanjang 20 cm dengan menggunakan penggaris.
6.
Mengayunkan beban 50
gram yang telah diikat sepanjang 20 cm dengan
simpangan
maksimal sebesar 10°.
7.
Mengamati ayunan
bandul hingga bergerak harmonis dan menyiapkan
stopwatch.
8.
Menghitung waktu
sampai 10 getaran menggunakan stopwatch.
9.
Mencatat waktu yang diperlukan
untuk 10 getaran sebesar t detik.
10.
Mengulangi percobaan
dengan panjang tali yang berbeda yaitu 25 cm; 30 cm;
35 cm; 40
cm.
11.
Mencatat hasil
percobaan pada tabel hasil pengamatan.
2. Pengaruh massa beban
terhadap percepatan gravitasi bumi
1.
Menyiapkan alat dan
bahan yang akan digunakan.
2.
Meletakkan statif pada
tempat yang stabil.
3.
Mengikatkan tali ke
beban.
4.
Melilitkan ujung tali
lainnya pada klem yang diapit oleh statif.
5.
Mengukur panjang tali
sepanjang 30 cm dengan menggunakan penggaris.
6.
Mengayunkan beban 100
gram yang telah diikat sepanjang 30 cm dengan
simpangan
maksimal sebesar 10°.
7.
Mengamati ayunan
bandul hingga bergerak harmonis dan menyiapkan
stopwatch.
8.
Menghitung waktu
sampai 10 getaran menggunakan stopwatch.
9.
Mencatat waktu yang
diperlukan untuk 10 getaran sebesar t detik.
10.
Mengulangi percobaan
dengan massa beban yang berbeda yaitu 150 gram; 200 gram; 250 gram; 300 gram.
11.
Mencatat hasil
percobaan pada tabel hasil pengamatan
G.
Alur Percobaan
Kegiatan 1:
Pengaruh panjang tali
terhadap percepatan gravitasi
|
Statif
|
|
Diletakkan pada tempat yang stabil
|
|
Tali
|
|
·
Diukur
panjangnya 20 cm dengan mistar
·
Diikatkan
ke beban lalu diikatkan pada klem yang diapit statif
|
|
Beban 50 gram yang diikat dengan tali
|
|
·
Diukur sudutnya
sebesar 10o
·
Diayunkan
|
|
Beban 50 gram yang diikat dengan
tali
|
|
·
Diamati
ayunannya
·
Dihitung
waktu ayunan sampai 10 kali dengan stopwatch
·
Dicatat
pada table hasil pengamatan
·
Diulangi
sebanyak 3 kali dengan panjang tali yang sama
·
Diulangi
dengan panjang tali yang berbeda
|
|
Hasil
|
Kegiatan 2:
|
Statif
|
|
Diletakkan pada tempat yang stabil
|
|
Tali
|
|
·
Diukur
panjangnya 30 cm dengan mistar
·
Diikatkan
ke beban lalu diikatkan pada klem yang diapit statif
|
|
Beban 50 gram yang diikat dengan
tali
|
|
·
Diukur sudutnya
sebesar 10o
·
Diayunkan
|
|
Beban 100 gram yang diikat dengan
tali
|
|
·
Diamati
ayunannya
·
Dihitung
waktu ayunan sampai 10 kali dengan stopwatch
·
Dicatat
pada table hasil pengamatan
·
Diulangi
sebanyak 3 kali dengan panjang tali yang sama
·
Diulangi
dengan massa beban yang berbeda
|
|
Hasil
|
Pengaruh massa beban
terhadap percepatan gravitasi
BAB
IV
DATA
DAN ANALISIS
A.
Data
Dari percobaan yang telah kami
lakukan, maka diperoleh data hasil percobaan sebagai berikut :
Tabel
1. Pengaruh panjang tali terhadap percepatan gravitasi bumi
|
Perc. Ke-
|
Panjang tali
(l ± 0,1) cm
|
Massa beban
(m ± 1) gram
|
Jumlah getaran
|
Waktu
(t ± 0,2) s
|
Periode T
(s)
|
g
(m / s2)
|
|
1
|
20,0
|
50
|
10
|
9,0
|
0,90
|
9,73
|
|
9,0
|
0,90
|
9,73
|
||||
|
9,0
|
0,90
|
9,73
|
||||
|
2
|
25,0
|
50
|
10
|
10,0
|
1,00
|
9,86
|
|
10,0
|
1,00
|
9,86
|
||||
|
10,0
|
1,00
|
9,86
|
||||
|
3
|
30,0
|
50
|
10
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
4
|
35,0
|
50
|
10
|
11,8
|
1,88
|
9,93
|
|
11,8
|
1,88
|
9,93
|
||||
|
11,8
|
1,88
|
9,93
|
||||
|
5
|
40,0
|
50
|
10
|
12,6
|
1,26
|
9,92
|
|
12,6
|
1,26
|
9,92
|
||||
|
12,6
|
1,26
|
9,92
|
Tabel
2. Pengaruh massa beban terhadap percepatan gravitasi bumi
|
Perc. Ke-
|
Massa beban
(m ± 1) gram
|
Panjang tali
(l ± 0,1) cm
|
Jumlah getaran
|
Waktu
(t ± 0,2) s
|
Periode T
(s)
|
g
(m / s2)
|
|
1
|
100
|
30
|
10
|
11,20
|
1,12
|
9,47
|
|
11,20
|
1,12
|
9,47
|
||||
|
11,20
|
1,12
|
9,47
|
||||
|
2
|
150
|
30
|
10
|
11,00
|
1,10
|
9,77
|
|
11,00
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
11,00
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
3
|
200
|
30
|
10
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
4
|
250
|
30
|
10
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
5
|
300
|
30
|
10
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
||||
|
11,0
|
1,10
|
9,77
|
B.
Analisis
Data
Pada percobaan untuk mengukur
percepatan gravitasi bumi dengan ayunan ini dilakukan dengan 2 percobaan, yang
pertama menggunakan panjang tali yang dibuat berbeda dan massa beban yang
dibuat sama, sedangkan yang kedua dengan menggunakan massa beban yang dibuat
berbeda dan panjang tali yang dibuat sama,
masing-masing percobaan dilakukan sebanyak 5 kali dengan pengulangan 3
kali di setiap percobaannya.
Berdasarkan percobaan pertama yakni dengan
menggunakan panjang tali yang dimanipulasi dan massa beban yang dikontrol, pada
percobaan pertama panjang tali yang digunakan sebesar 20,0 cm, massa beban
sebesar 50 gram, jumlah getaran sebanyak 10 getaran dan pengulangan sebanyak 3
kali, maka diperoleh waktu getaran (t) berturut-turut sebesar 9,0 s; 9,0 s; dan
9,0 s, periode (T) berturut-turut sebesar 0,90 s; 0,90 s; dan 0,90 s, serta
percepatan gravitasi (g) berturut-turut sebesar 9,73 m/s2; 9,73 m/s2;
dan 9,73 m/s2.
Kemudian untuk percobaan kedua
dengan panjang tali yang digunakan sebesar 25,0 cm, massa beban sebesar 50
gram, jumlah getaran sebanyak 10 getaran dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka
diperoleh waktu getaran (t) berturut-turut sebesar 10,0 s; 10,0 s; dan 10 s,
periode (T) berturut-turut sebesar 1,00 s; 1,00 s; dan 1,00 s, serta percepatan
gravitasi (g) berturut-turut sebesar 9,86 m/s2; 9,86 m/s2;
dan 9,86 m/s2.
Untuk percobaan ketiga dengan
panjang tali yang digunakan sebesar 30,0 cm, massa beban sebesar 50 gram, jumlah
getaran sebanyak 10 getaran dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka diperoleh
waktu getaran (t) berturut-turut sebesar 11,0 s; 11,0 s; dan 11,0 s, periode
(T) berturut-turut sebesar 1,10 s; 1,10 s; dan 1,10 s, serta percepatan
gravitasi (g) berturut-turut sebesar 9,77 m/s2; 9,77 m/s2;
dan 9,77 m/s2.
Untuk percobaan keempat dengan
panjang tali yang digunakan sebesar 35,0 cm, massa beban sebesar 50 gram,
jumlah getaran sebanyak 10 getaran dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka
diperoleh waktu getaran (t) berturut-turut sebesar 11,8 s; 11,8 s; dan 11,8 s,
periode (T) berturut-turut sebesar 1,88 s; 1,88 s; dan 1,88 s, serta percepatan
gravitasi (g) berturut-turut sebesar 9,93 m/s2; 9,93 m/s2;
dan 9,93 m/s2.
Untuk percobaan kelima dengan
panjang tali yang digunakan sebesar 40,0 cm, massa beban sebesar 50 gram,
jumlah getaran sebanyak 10 getaran dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka
diperoleh waktu getaran (t) berturut-turut sebesar 12,6 s; 12,6 s; dan 12,6 s,
periode (T) berturut-turut sebesar 1,26 s; 1,26 s; dan 1,26 s, serta percepatan
gravitasi (g) berturut-turut sebesar 9,92 m/s2; 9,92 m/s2;
dan 9,92 m/s2.
Pada percobaan berikutnya dengan
menggunakan massa beban yang dibuat berbeda dan panjang tali yang dibuat sama,
pada percobaan pertama massa beban digunakan sebesar 100 gram, panjang tali
sebesar 30 cm, jumlah getaran sebanyak 10 getaran, dan pengulangan sebanyak 3
kali, maka diperoleh waktu getaran (t) berturut-turut sebesar 11,20 s; 11,20 s;
dan 11,20 s, periode (T) berturut-turut sebesar 1,12 s; 1,12 s; dan 1,12 s,
serta percepatan gravitasi (g) berturut-turut sebesar 9,47 m/s2;
9,47 m/s2; dan 9,47 m/s2.
Pada percobaan kedua massa beban
digunakan sebesar 150 gram, panjang tali sebesar 30 cm, jumlah getaran sebanyak
10 getaran, dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka diperoleh waktu getaran (t)
berturut-turut sebesar 11,00 s; 11,00 s; dan 11,00 s, periode (T)
berturut-turut sebesar 1,10 s; 1,10 s; dan 1,10 s, serta percepatan gravitasi
(g) berturut-turut sebesar 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; dan 9,77
m/s2.
Pada percobaan ketiga massa beban
digunakan sebesar 200 gram, panjang tali sebesar 30 cm, jumlah getaran sebanyak
10 getaran, dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka diperoleh waktu getaran (t)
berturut-turut sebesar 11,00 s; 11,00 s; dan 11,00 s, periode (T) berturut-turut
sebesar 1,10 s; 1,10 s; dan 1,10 s, serta percepatan gravitasi (g)
berturut-turut sebesar 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; dan 9,77 m/s2.
Pada percobaan keempat massa beban
digunakan sebesar 250 gram, panjang tali sebesar 30 cm, jumlah getaran sebanyak
10 getaran, dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka diperoleh waktu getaran (t)
berturut-turut sebesar 11,00 s; 11,00 s; dan 11,00 s, periode (T)
berturut-turut sebesar 1,10 s; 1,10 s; dan 1,10 s, serta percepatan gravitasi
(g) berturut-turut sebesar 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; dan 9,77
m/s2.
Pada percobaan kelima massa beban
digunakan sebesar 300 gram, panjang tali sebesar 30 cm, jumlah getaran sebanyak
10 getaran, dan pengulangan sebanyak 3 kali, maka diperoleh waktu getaran (t)
berturut-turut sebesar 11,00 s; 11,00 s; dan 11,00 s, periode (T)
berturut-turut sebesar 1,10 s; 1,10 s; dan 1,10 s, serta percepatan gravitasi
(g) berturut-turut sebesar 9,77 m/s2; 9,77 m/s2; dan 9,77
m/s2.
BAB V
PEMBAHASAN DAN DISKUSI
A.
Pembahasan
1.
Pengaruh panjang tali terhadap percepatan
gravitasi bumi
Berdasarkan percobaan dengan massa beban yang
sama dengan memanipulasi panjang tali yaitu 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm.
hasil yang kami peroleh belum sesuai
dengan hipotesis yang kami tentukan dimana “semakin panjang tali yang di gunakan maka
periode yang di peroleh akan semakin kecil” sedangkan menurut teori yaitu
“periode sebanding dengan nilai
percepatan gravitasi, dan percepatan gravitasi dengan ayunan bandul tidak
bergantung pada massa beban, tetapi hanya bergantung pada panjang tali, dimana
nilai percepatan gravitasi berbanding terbalik dengan panjang tali” dimana dapat diketahui bahwa hasil yang kami
peroleh yaitu semakin panjang tali periodenya semakin besar dapat terlihat pada
percobaan pertama dengan panjang tali sebesar 20 cm dengan periode 0,90 m/s2
dan percobaan kelima dengan panjang tali sebesar 40 cm dengan periode 1,26 m/s2
seharusnya semakin panjang tali maka periode yang dihasilkan semakin
kecil.
Untuk nilai percepatan gravitasi yang kami
peroleh belum sesuai dengan teori yaitu “percepatan gravitasi dengan ayunan bandul
tidak bergantung pada massa beban, tetapi hanya bergantung pada panjang tali, dimana
nilai percepatan gravitasi berbanding terbalik dengan panjang tali” dimana hasil yang kami peroleh yaitu semakin
panjang tali nilai percepatan gravitasinya semakin besar terlihat pada
percobaan pertama dengan panjang tali 20 cm d peroleh nilai percepatan gravitasi
sebesar 9,73 m/s2 dan pada percobaan ke 5 dengan panjang tali 40 cm
diperoleh nilai percepatan gravitasi sebesar 9,92 m/s2. Adanya
perbedaan hasil dengan teori tersebut disebabkan oleh beberapa faktor
diantaranya yaitu kurang telitinya praktikan dalam menggunakan stopwatch
sehingga diperoleh waktu dan periode yang kurang teliti yang mempengaruhi
besarnya percepatan gravitasi, serta kurang telitinya praktikan dalam mengukur
panjang tali sehingga juga bisa mempengaruhi besar percepatan gravitasi bumi.
Dan untuk taraf ketidakpastian
sebesar 1,3 % dan untuk taraf ketelitiannya di peroleh 98,7 % . Untuk nilai percepatan gravitasinya menurut
teori yaitu “percepatan gravitasi bumi besarnya 9,789 m/s2 pada
permukaan laut di khatulistiwa dan 9,832 m/s2 pada permukaan laut di
kutub utara, percepatan rata-rata gravitasi bumi ditetapkan dengan nilai 9,8
m/s2 atau untuk mempermudah perhitungan menjadi 10 m/s2. Hasil
yang kami peroleh sesuai dengan teori
2.
Pengaruh massa beban terhadap percepatan gravitasi
bumi
Pada percobaan yang kedua dengan massa beban
yang di manipulasi yaitu 100 gr, 150 gr, 200 gr, 250 gr, dan 300 gr. hasil yang
kami peroleh sudah sesuai dengan
hipotesis yang kami tentukan dimana “semakin banyak massa beban yang digunakan
maka percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan akan relatif sama” sedangkan menurut teori yaitu “periode sebanding dengan nilai percepatan gravitasi, dan percepatan
gravitasi dengan ayunan bandul tidak bergantung pada massa beban” dimana
dapat diketahui periode yang kami peroleh yaitu relatif sama yaitu sebesar 1,10
s, namun hanya pada percobaan pertama hasil yang kami peroleh berbeda dengan
yang lainnya yaitu 1,12 s. Ketidaksamaan tersebut karena kurang telitinya
praktikan dalam menggunakan stopwatch sehingga diperoleh waktu dan periode yang
kurang teliti yang mempengaruhi besarnya percepatan gravitasi. Dan untuk taraf ketidakpastian
sebesar 1,64 % dan untuk taraf ketelitiannya diperoleh 98,36 %.
Untuk nilai percepatan gravitasi menurut teori
“percepatan
gravitasi bumi besarnya 9,789 m/s2 pada permukaan laut di
khatulistiwa dan 9,832 m/s2 pada permukaan laut di kutub utara,
percepatan rata-rata gravitasi bumi ditetapkan dengan nilai 9,8 m/s2
atau untuk mempermudah perhitungan menjadi 10 m/s2”. Hasil yang kami peroleh kurang sesuai dengan teori yaitu 9,47 m/s2 dan
9,77 m/s2 karena seharusnya
percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan relatif sama, namun perbedaan
tersebut tidak terlalu signfikan, karena nilai percepatan gravitasi yang kami
peroleh mendekati 9,8 m/s2.
B. Jawaban Pertanyaan Diskusi
1.
Apakah hasil pengukuran Anda akan
berbeda jika kegiatan ini dilakukan di Puncak Jaya? Di Bulan? Jelaskan mengapa?
Jawab
:
Kegiatan
tersebut akan memperoleh hasil yang berbeda karena medan gravitasi dipermukaan
bumi berbeda-beda. Gaya gravitasi antara dua benda diperoleh dengan cara mengalikan
massa-massanya, membagi degan kuadrat jarak antara kedua pusat benda, dan
kemudian mengalikan hasil ini dengan G. hal inilah yag menyebabkan hasil
pengukuran berbeda. Tiga faktor yang mempengaruhi hal tersebut berbeda. Pertama
bumi kita tidak benar-benar bulat, percepatan gravitasi bergantung pada
jaraknya dari pusat bumi. Kedua, percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya
terhadap permukaan bumi. Ketiga, kepadatan massa bumi yang berbeda-beda.
2. Seorang
“ahli sumur” menentukan letak sumber mata air dengan bantuan tuongkat berbentuk
Y. tiap tangan memgang ujung Y (kanan kiri)tongkat secara longgar, dan ahli
sumur mulai berjalan perlahan-lahan. Sumber air (mata air dangkal) di dapat
ketika unung panjangnya menunjuk ke bawah pada lokasi tertentu. Apakah cara ini
masuk akal?
Jawab:
Cara
yang dilakukan ahli sumur masuk akal karena ketika ujung panjang dari tongkat
berbentuk Y dimasukkan secara perlahan kedalam tanah maka aka nada tekan pada
tongkat tersebut. Dengan adanya gravitasi bumi dimana pada prinsipnya benda
akan selalu jatuh ke bawah sehingga tongkat dapat masuk kedalam dan menyebabkan
sumber air dapat keluar dari dalam tanah.
BAB
VI
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan
hasil percobaan diperoleh kesimpulan yaitu percepatan gravitasi bumi dapat
dihitung dengan menggunakan metode ayunan bandul dengan menentukan nilai
periodenya. Panjang tali berbanding terbalik dengan besar percepatan gravitasi,
jadi semakin panjang tali yang digunakan pada ayunan maka periode yang
diperoleh akan semakin kecil dan percepatan gravitasi bumi yang dihasilkan
semakin kecil pula. Besarnya massa beban tidak berpengaruh pada nilai percepatan
gravitasi, meskipun massa beban yang digunakan berubah-ubah maka percepatan
gravitasi bumi yang dihasilkan akan relatif sama yaitu tidak jauh dari ketapan
percepatan gravitasi bumi g = 9,8 m/s 2.
B. Saran
Pada
saat melakukan percobaan, sebaiknya praktikan lebih fokus dan teliti terutama
menggunakan alat ukur dalam hal ini mistar dan stopwatch sehingga data percepatan
gravitasi bumi yang diperoleh valid dan sesuai dengan teori.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas
C. 2001. Fisika Jilid Satu Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga
Ishaq, Mohamad. 2007. Fisika Dasar Edisi 2. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Pujani, Ni Made dan rapi. 2006. Petunjuk praktikum Fis lab II. Singaraja: Universitas Pendidikan Ganesha.
TIM Dosen Gelombang dan Optik. 2015. Modul Praktikum Gelombang dan Optik: Untuk Mahasiswa Program S1
Pendidikan IPA. Surabaya: S1 Prodi Pendidikan IPA Unesa.
LAMPIRAN
·
Lampiran Foto
|
Bahan
yang di butuhkan (statif,stopwatch,penggaris
,busur,beban,silet,benang)
|
Pengukuran
Panjang Tali
|
Peletakan beban pada
benang woll
|
|
Menghitung
besar sudut
Simpangan
(200)
|
Menyimpangkan
beban dan menghitung berapa lama beban melakukan 10 gelombaang.
|
Lampiran
foto manipulasi panjang 35 cm dan hasilnya
11,8
|
|
Lampiran foto
manipulasi panjang 30 cm hasil 14 detik
|
Lampiran foto
manipulasi panjang 30 cm hasil
13,8 detik
|
Lampiran foto
manipulasi panjang 30 cm hasil
13 detik
|
|
Lampiran foto
manipulasi massa hasil
12,8 detik
|
|
|
·
Lampiran
Perhitungan
· Manipulasi Panjang Tali
a)
Manipulasi Panjang tali 20 cm
g =
4 π2 (l/T2)
= 4 . 3,142 . (20/0,802)
= 39,44 . 24,69
= 973,77
= 9,73 m/s2
b)
Manipulasi Panjang tali 25 cm
g =
4 π2 (l/T2)
= 4 . 3,142 . (25/1,02)
= 39,44 . 25
= 986,000
= 9,86 m/s2
c) Manipulasi
Panjang tali 30 cm
g = 4 π2 (l/T2)
= 4 . 3,142 . (30/1,212)
= 39,44 . 24,79
= 977,71
= 9,77 m/s2
d) Manipulasi
Panjang tali 35 cm
g = 4 π2 (l/T2)
= 4 . 3,142 . (35/1,922)
= 39,44 . 23,68
= 933,933
= 9,33
m/s2
e) Manipulasi
Panjang tali 40 cm
g = 4 π2 (l/T2)
= 4 . 3,142 . (40/1,262)
= 39,44 . (40/1,59)
= 39,44 . 25,15
= 992, 20
= 9,92 m/s2
· Manipulasi Massa Beban
a. Manipulasi
Massa 100 g
g = 4 π2
(l/T2)
= 4 . 3,142 . (30/1,122)
= 39,44 . (30/1,25)
= 39,44 . 24
= 946,56
= 9,47
m/s2
b. Manipulasi
Massa 150 g
g = 4 π2
(l/T2)
= 4 . 3,142 . (30/1,122)
= 39,44 . (30/1,25)
= 39,44 . 24
= 946,56
= 9,47
m/s2
c. Manipulasi
Massa 200 g
g = 4 π2
(l/T2)
= 4 . 3,142 . (30/1,102)
= 39,44 . (30/1,21)
= 39,44 .
24,79
= 977,85
= 9,77
m/s2
d. Manipulasi
Massa 250 g
g = 4 π2
(l/T2)
= 4 . 3,142 . (30/1,102)
= 39,44 . (30/1,21)
= 39,44 .
24,79
= 977,85
= 9,77
m/s2
e. Manipulasi
Massa 300 g
g = 4 π2
(l/T2)
= 4 . 3,142 . (30/1,102)
= 39,44 . (30/1,21)
= 39,44 .
24,79
= 977,85
=9,77m/s2
·
Menghitung
Ketelitian
1.
Manipulasi
Panjang Tali
|
Percobaan
|
g (m/s2)
|
d
|
d2
|
|
1
|
9,73
|
0,01
|
0,0001
|
|
1
|
9,73
|
0,01
|
0,0001
|
|
1
|
9,73
|
0,01
|
0,0001
|
|
2
|
9,86
|
0,14
|
0,0196
|
|
2
|
9,86
|
0,14
|
0,0196
|
|
2
|
9,86
|
0,14
|
0,0196
|
|
3
|
9,77
|
0,05
|
0,0025
|
|
3
|
9,77
|
0,05
|
0,0025
|
|
3
|
9,77
|
0,05
|
0,0025
|
|
4
|
9,93
|
0,21
|
0,0441
|
|
4
|
9,93
|
0,21
|
0,0441
|
|
4
|
9,93
|
0,21
|
0,0441
|
|
5
|
9,92
|
0,20
|
0,0400
|
|
5
|
9,92
|
0,20
|
0,0400
|
|
5
|
9,92
|
0,20
|
0,0400
|
|
|
|
|
0,2643
|
Mean g = £ g / n
= 176,22 / 15
= 9,72
SO2 = £ d2 /n-1
= 0,2643 / 14
= 0,019
SO
= 0,13
ü Ketidakpastian
= 0,13 / 9,73 x 100 % = 1,3 %
ü Taraf
Ketelitian = 100 % - 1,3 % = 98,7 %
2.
Manipulasi
Massa Beban
|
Percobaan
|
g (m/s2)
|
d
|
d2
|
|
1
|
9,47
|
0,24
|
0,0576
|
|
1
|
9,47
|
0,24
|
0,0576
|
|
1
|
9,47
|
0,24
|
0,0576
|
|
2
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
2
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
2
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
3
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
3
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
3
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
4
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
4
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
4
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
5
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
5
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
5
|
9,77
|
0,07
|
0,0049
|
|
|
|
|
0,2316
|
Mean g = £ g / n
= 145,65 / 15
= 9,71
SO2 = £ d2 /n-1
= 0,2316 / 14
= 0,0165
SO
= 0,16
ü Ketidakpastian
= 0,16 / 9,71 x 100 % = 1,64 %
ü Taraf
Ketelitian = 100 % - 1,64 % = 98,36 %
