LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERCEPATAN GRAVITASI

LAPORAN

PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Percobaan : M1

PERCEPATAN GRAVITASI

Pelaksanaan Praktikum

Hari : Rabu                       Tanggal : 1 November 2017                 Jam ke : 5-6

(Logo Unair)

Oleh :

Renza Anggieta Maharani Muslim (081711333082)

Kelompok 4 :

1.      Shekina Glory                         (081711333080)

2.      Fadhila Rizkia Nur Hidayati   (081711333081)

3.      Sofian Iramanda                     (081711333083)

Dosen Pembimbing     : Franky Chandra Satriya A. S.T, M.T

Asisten Pembimbing    : Andri Wahyudianto

LABORATORIUM FISIKA DASAR

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2017

A.           TUJUAN

Menentukan percepatan gravitasi bumi (g) dengan bandul borda.

B.            DASAR TEORI

Gravitasi merupakan percepatan secara vertikal satuannya bisa m/s². Gravitasi merupakan gaya interaksi antara benda - benda yang memiliki massa tertentu. Gaya gravitasi ini juga yang mempertahankan interaksi antara benda - benda di bumi dan gerak planet - planet dalam sistem tata surya. Secara sederhana hukum Gravitasi Newton menyatakan bahwa terdapat gaya tarik menarik antara dua benda yang besarnya sebanding dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan jarak antara kedua benda tersebut .

 Penelitian mengenai gaya gravitasi sudah dilakukan sejak dulu, yaitu Ptolemy tahun 100 M dengan teori geosentris yaitu planet - planet mengelilingi bumi. Kemudian Copernicus dengan teori heliocentris yaitu planet - planet dan bumi mengelilingi matahari dalam "De revolutionibus orbium coelestium" (1543) . Teori ini didukung dari analisis Tycho Brahe dan asistennya Johannes Kepler dalam karya "Astronomia Nova (1609)" yang dikenal dengan hukum Kepler yaitu orbit planet berbentuk ellips. Pada tahun 1680 Isac Newton dalam makalahnya yang berjudul "De motu corpo-rum in gyrum" atau gerak planet dalam orbitnya yaitu menjelaskan mengenai planet dan hukum gravitasi.

Pengukuran nilai konstanta gravitasi G pertama kali dilakukan oleh Henry Cevendish dan dijelaskan secara lengkap percobaannya dalam Philosophical Transactions (1798). Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan neraca torsi yaitu dua bola yang sama (m) dihubungan oleh batang ringan dan ditengahnya diikatkan tali penggantung dan dilengkapi oleh cermin (Sarojo, 2002).

Kemudian massa (m) didekatkan oleh masa lain m' sehingga terjadi gaya tarik menarik dan menyebabkan puntiran pada torsi dan mengubah kedudukan cermin. Sudut puntiran pada torsi berhubungan dengan skala gaya tarik menarik antara massa tersebut dan memberikan nilai konstanta gravitasi sebesar G = 6.67x 10-11 Nm2/kg2 .

 Nilai percepatan gravitasi bumi atau g bervariasai secara lokal di permukaan bumi karena adanya ketidakteraturan dan batu - batuan memiliki massa jenis yang berbeda - beda. Bumi tidak bulat sempurna, dibagian kutub nilai R lebih kecil dibandingkan dibagian katulistiwa sehingga g di kutub lebih besar dibandingkan di katulistiwa. Variasi nilai g atau dikenal dengan anormali gravitasi , sangatlah kecil yaitu orde 1 bagian per 106 - 107 nilai g . Tetapi dapat diukur dengan menggunakan alat yaitu Gravitymeter sebuah alat untuk mengukur dalam orde 1 bagian per 108 (Giancolli, 1997). Ahli geofisika menggunakan metode gravitasi untuk menentukan struktur kerak bumi dan pada eksplorasi mineral   

Beban yang diikat pada ujung tali ringan yang massanya dapat diabaikan disebut bandul. Bandul Matematis adalah salah satu matematis yang bergerak mengikuti gerak harmonik sederhana. bandul matematis merupakan benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa yang digantungkan pada tali ringan yang tidak bermassa. jika bandul disimpangkan dengan sudut θ dari posisi setimbangnya lalu dilepaskan maka bandul akan berayun pada bidang vertikal karena pengaruh dari gaya grafitasinya.

Prinsip Ayunan yaitu Jika sebuah benda yang digantungkan pada seutas tali, diberikan simpangan, lalu dilepaskan, maka benda itu akan berauyn kekanan dan ke kiri. Berarti ketika benda berada disebelah kiri akan dipercepat kekanan, dan ketika benda sudah ada disebelah kanan akan diperlambat dan berhenti, lalu dipercepat kekiri dan seterusnya. Dari gerakan ini dilihat bahwa benda mengalami percepatan selama gerakan nya. Menurut hukum Newton (F = m.a) percepan hanya timbul ketika ada gaya. Arah percepatan dan arah gaya selalu sama.

Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya maka benda akan diam di titik kesetimbangan B. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali lagi ke A. Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana.

Pada contoh di atas, benda mulai bergerak dari titik A lalu ke titik B, titik C dan kembali lagi ke B dan A. Urutannya adalah A-B-C-B-A. Seandainya benda dilepaskan dari titik C maka urutan gerakannya adalah C-B-A-B-C.

Jika beban ditarik kesatu sisi, kemudian dilepaskanmaka beban akan terayun melalui titik keseimbangan menuju ke sisi yang lain. Bila amplitudo ayunan kecil, maka bandul sederhana itu akan melakukan getaran harmonik. Bandul dengan massa m digantung pada seutas tali yang panjangnya l.

Percepatan Gravitasi bumi dapat diukur secara langsung. Pengukurannya dapat melalui eksperimen ddengan memanfaatkan perumusan suatu konsep atau hukum fisika. Banyak persamaan-persamaan yang dapat digunakan untuk mengukur percepatan gravitasi, salah satu diantaranya adalah ayunan sederhana.

Periode bandul sederhana tidak bergantung pada massa dan simpangan bandul, melaikan hanya bergantung pada panjang dan percepatan gravitasi. Benda diikat dengan benang sepanjang L, digantungkan pada statif kemudian diayunkan.

Osilasi adalah jika suatu partikel dalam gerak periodik bergerak bolak balik melalui lintasan yang sama, dimana suatu periodik adalah setiap gerak yang berulang-ulang dalam selang waktu yang sama. Banyak benda yang berisolasi yang bergerak  bolak-baliknya tidak tepat sama karena gaya gesekan melepaskan tenaga geraknya. Bandul matematis bergerak mengikuti gerak harmonic. Bandul sederhana (matematis) adalah benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa, yang digantung pada tali ringan yang tidak dapat muju. Jika bandul ditarik keseamping dari posisi seimbangnya (David, 1985 : 12)

Setiap benda mengadakan gaya tarik kepada benda lain yang sebanding dengan massa kedua benda itu berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak antar keduanya. Bumi, sebagaimana planet lain, memiliki gaya tarik terhadap benda yang berada di dekatnya. Gaya ini bergantung pada besar percepatan gravitasi bumi dan massa benda tersebut.

Bandul borda merupakan salah satu peranti percobaan untuk mengukur percepatan gravitasi bumi. Jika hambatan udara dan titik gantung diabaikan, persamaan gerak rotasi akibat adanya gravitasi bumi terhadap benda tegar di sekitar sumbu horizontal O yang ditunjukkan dalam gambar I adalah:

  (1)

Dengan 𝜃 sudut antara vertikal dengan garis hubung OG. Jika 𝜃 < 5°, maka dengan menggunakan deret Taylor, nilai sin 𝜃 ≈ 𝜃, sehingga:

       (2)

Persamaan tersebut merupakan persamaan umum gelombang yang dapat dituliskan sebagai :

        (3)

Sehingga periode T gerak harmonik:

T =2        (4)

Atau

       (4)

Jika I momen kelembaman disekitar O, I panjang kawat ayunan Volta, dan ɣ jejari kawat bola besi, dimanaℎ = 𝑙 + 𝛾, maka : 

       (5)

Atau

   (6)

Dengan mengukur T, l, dan 𝛾, maka g dapat dihitung.

C.           ALAT DAN BAHAN

Bandul borda yang terdiri dari:

1.             Bola logam           5.         Sekrup-C2

2.             Kawat                   6.         Alas A

3.             Mata pisau            7.         Dataran 

4.             Sekrup-C1                        8.         Tempat tapak-U

D.        PROSEDUR KERJA

1.             Mengati piranti alat, dan hati – hati jangan sampai memegang bandul bola dengan mengangkatnya ke atas, Karena kawat penggantung akan mengendor dan menggoyahkan posisi mata pisau yang ada di atas yang sudah diatur sehingga jatuh ke lantai dan pecah.

2.             Mendorong bola bandul dengan ujung jari telunjuk sehingga kawatnya menyimpang membentuk sudut 5^o dengan vertical, lalu lepaskan jari telunjuk sehingga bandul berayun.

3.             Mencatat waktu setiap 10 ayunan secara ber-urutan sebanyak 190 ayunan ke dalam tabel yang sudah disediakan.