JURNAL GERAK OSILASI DAN JATUH BEBAS

GERAK OSILASI DAN JATUH BEBAS

ABSTRAK

Tujuan dari percobaan “Gerak Osilasi dan Jatuh Bebas” adalah untuk mempelajari gerak jatuh bebas dan menghitung besar percepatan gravitasi bumi. Metode percobaan yang dilakukan yaitu merangkai alat-alat yang terdiri dari holding magnet, receptor pad, button switch, digital counter, dan mistar. Selanjutnya menggantungkan bola baja pada holding magnet yang disesuaikan pada ketinggian yang telah ditentukan.kemudian menekan tombol button switch sehingga bola terlepas (jatuh bebas) pada holding magnet menujureceptor pad dan waktu akan dicatat olehdigital counter dalam satuan milisekon. Kemudian menekan tombol reset pada digital counter dan mengulangi langkah di atas untuk ketinggian yang berbeda. Percobaan ini memanipulasi ketinggian dan massa bola baja. Ketinggian ini dimanipulasi sebanyak lima kali, yaitu : 50cm, 60cm,70cm, 80cm, dan 90 cm. Percobaan ini diulang lima kali tiap ketinggian sehingga didapatkan data yang spesifik. Dari data yang diperoleh menunjukkan semakin tinggi kedudukan benda maka semakin lama waktu yang dibutuhkan. Hal ini menunjukkan percepatan benda konstan. Namun dari hasil perhitungan, data yang diperoleh tidak sesuai dengan teori yaitu besarnya gravitasi bumi 9,8 m/s2. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu adanya pengaruh gesekan udara dan kurang telitinya dalam membaca hasil pada digital counter.

 

 

PENDAHULUAN

  1. LATAR BELAKANG

Gerak dengan percepatan hampir konstan yang sering dijumpai Menunjukkan bahwa setiap benda yang dilepas dari suatu ketinggian atau dilempat ke atas akan jatuh ke bumi karena adanya suatu gaya tarik  bumi ( gravitasi bumi).

Gerak jatuh bebas adalah gerak jatuh benda pada arah vertikal dari ketinggian h tertentu tanpa kecepatan awal (v0 = 0), jadi gerak benda hanya dipengaruhi oleh gravitasi bumi g. Galileo menyatakan “apabila tidak ada udara atau hambatan lainnya semua benda akan jatuh dengan percepatan sama”.

 

  1. RUMUSAN MASALAH
  2. Apakah ada pengaruh antara jarak yang ditempuh benda terhadap waktu benda yang jatuh ?
  3. Apakah massa suatu benda mempengaruhi laju jatuhnya benda ?
  4. Gaya apa yang mempengaruhi pada percobaan gerak jatuh bebas?

 

  1. TUJUAN
  2. Mempelajari gerak jatuh bebas
  3. Menghitung besar percepatan grafitasi bumi (g) melalui percobaan gerak jatuh bebas

 

DASAR TEORI

Kinematika adalah ilmu yang mempelajari gerak tanpa memperdulikan penyebab timbulnya gerak. Terdapat dua jenis gerak lurus, yaitu GLB (gerak lurus beraturan) dan GLBB (gerak lurus berubah beraturan). GLB didefinisikan sebagai gerak suatu benda dengan kecepatan tetap (a=0), sedangkan GLBB sebagai gerak suatu benda dengan percepatan tetap. GLBB dan GLB dapat diselidiki dengan menggunakan tick timer.

Suatu benda yang dijatuhkan dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal (v 0=0) massa benda tersebut mengalami gerak jatuh bebas dan gerak ini dipengaruhi oleh gerak gravitasi bumi. Jatuh bebas termasuk GLBB, sehingga memiliki kecepatan tetap. Bila tidak ada gesekan udara, semua benda yang jatuh pada tempat yang sama di bumi akan mengalami percepatan yang sama, tidak bergantung pada ukuran, berat, dan susunan benda.

h=   gt2 ……….(1)

Keterangan :

h=ketinggian benda(m)

g=kecepatan gravitasi(m/s2)

t=waktu(sekon)

gerak jatuh bebas/GJB adalah salah satu bentuk gerak lurus dalam satu dimensi yang hanya dipengaruhi oleh adanya gaya gravitasi. Variasi dari gerak ini adalah gerak jatuh dipercepat dan gerak peluru. Secara umum gerak yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi memiliki bentuk :

y= y0 + v0.t + 1/2gt2……….(2)

Keterangan :

t=waktu(sekon)

y=posisi pada saat t (m)

y0=posisi awal(m/s)

v0=kecepatan awal (m/s)

g=percepatan gravitasi(m/s2)

Akan tetapi khusus untuk GJB diperlukan syarat tambahan yaitu

V0 = 0

Sehingga rumusan diatas menjadi

y= y0 + 1/2gt2

Aapabila gerak jatuh bebas adalah gerak yang hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dapat dikemukakan gerak jatuh yang mirip akan tetapi tidak hanya oleh gravitasi, misalnya gerak oleh gaya listrik.

 

METODE PERCOBAAN

  1. RANCANGAN PERCOBAAN

 

Gambar rangkaian percobaan

 

  1. ALAT DAN BAHAN
  2. Bola baja 2 buah
  3. Digital counter 1 buah
  4. Receptor pad 1 buah
  5. Holding magnet 1 buah
  6. Button switch 1 buah
  7. Kabel kontak 1 buah
  8. Mistar 2m 2 buah

 

  1. VARIABEL

Variabel control=digital counter, receptor pad, holding magnet, button switch, kabel kontak, mistar

Variabel manipulasi = massa bola baja, ketinggian.

Variabel respon = waktu

 

  1. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

Merangkai semua peralatan, kemudian menekan tombol power lalu mereset ulang digital counter pada kedudukan nol. Selanjutnya menggantungkan bola baja pada holding magnet bermassa 6,8 gram, kemudian meletakkan pelat kontak pada jarak 1m terhadap letak bola. Setelah itu mengatur jarak bola ke reseptor pad (h). Untuk menghitung waktu dengan hitungan milisekon dan mengatur (mereset) digital counter ke posisi nol. Setelah itu memasang pelat kontak sedemikian rupa hingga bola jatuh setelah arus magnet berhenti dan akan jatuh tepat di atas receptor pad. Setelah semua siap kemudian menekan button switch. Setelah itu mencatat waktu jatuh (t) pada digital counter dan direset kembali ke posisi nol. Kegiatan ini diulangi lima kali dengan ketinggian yang sama. Selanjutnya mengubah/mengatur ketinggian benda (h) lima kali ( missal pada jarak 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, dan 90 cm), dan pada masing-masing ketinggian prosedur di atas diulang sebanyak lima kali. Selanjutnya mengganti bola baja bermasa 2,1 gram, kemudian melakukan pengubahan ketinggian (h) pada jarak (50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, dan 90 cm) dan pada masing-masing ketinggian prosedur di atas diulang sebanyak lima kali.

 

 

DATA DAN ANALISIS

  1. Data
B.     (m±0,1)gr (h±0,1)cm Percb t (ms)
6,8 50,0 1 343
2 353
3 347
4 346
5 345
60,0 1 370
2 370
3 371
4 372
5 371
70,0 1 397
2 397
3 397
4 397
5 397
80,0 1 422
2 423
3 424
4 421
5 421
90,0 1 445
2 445
3 444
4 445
5 444

 

 

(m± 0,1)gr (h± 0,1)cm percb t (ms)
2,1 50,0 1 347
2 352
3 348
4 345
5 349
60,0 1 373
2 380
3 383
4 384
5 374
70,0 1 424
2 398
3 401
4 402
5 511
80,0 1 424
2 422
3 423
4 423
5 422
90,0 1 448
2 449
3 449
4 446
5 453

 

  1. Analisis

dari data hasil percobaan yang telah dilakukan, diperoleh rata-rata waktu, percepatan gravitasi dan ketelitian untuk bola baja dengan massa 6,8 gr, sebagai berikut:

–          Massa 6,8 gr :

 

h = 50 cm = 0,5 m            g rata-rata ± ∆g (8,2 ±  0,2) m/s2, taraf ketelitian 97,57%

h = 60 cm = 0,6 m            g rata-rata ± ∆g ( 8,72 ± 0,045) m/s2 ; 94,84%

h = 70 cm = 0,7 m            g rata-rata ± ∆g ( 8,9 ± 0) m/s2; taraf ketelitian 100%

h = 80 cm = 0,8 m             g rata-rata ± ∆g (8,96 ± 0,07) m/s2 ; taraf ketelitian 99,992%

h = 90 cm = 0,9 m            g rata-rata ± ∆g (9,11 ± 0,002) m/s2 ; taraf ketelitian 97,81%

 

Massa 2,1 gr :

2h

 

h = 50 cm = 0,5 m            g rata-rata ± ∆g (8,235 ± 0,165) m/s2 ; taraf ketelitian 98,00%

h = 60 cm = 0,6 m            g rata-rata ± ∆g (8,37 ± 0,47) m/s2 ; taraf ketelitian 94,39%

h = 70 cm = 0,7 m            g rata-rata ± ∆g (8,55 ± 0,14)m/s2 ; taraf ketelitian 98,40%

h = 80 cm = 0,8 m            g rata-rata ± ∆g (8,96 ± 0,07) m/s2 ; taraf ketelitian 92,19%

h = 90 cm = 0,9 m            g rata-rata ± ∆g ( 9,11 ± 0,025) m/s2; taraf ketelitian 97,26%

 

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan di peroleh bahwa jarak suatu benda di pengaruhi oleh waktu  yang jatuh, karena semakin tinggi benda yang akan di jatuhkan maka semakin banyak pula waktu s benda yang jatuh. Massa, susunan dan volume suatu benda tidak mempengaruhi laju jatuhnya benda, karena pada rumus GJB yaitu g=2h/ t2 , sudah jelas bahwa yang mempengaruhi gerak jatuhnya benda itu hanya ketinggian dan waktu yang dibutuhkan. Dan gaya yang mempengaruhi gerak jatuh bebas adalah gaya gravitasi bumi

 

Saran:

Alat yang digunakan kurang bagus karena jika disenggol sedikit akan bermasalah dan harus disetel ulang, selain itu ruangan lab sudah bagus, dan saya berterimakasih kepada asisten karena sudah melakukan tugasnya dengan baik.

Screenshoot:

1

2

Artikel Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak yang dijatuhkan tanpa kecepatan awal. Jika gaya hambatan udara diabaikan, maka gaya yang bekerja pada benda tersebut hanyalah gaya gravitasi (gaya berat benda). Benda tersebut akan mengalami gerak jatuh bebas dengan percepatan ke bawah sama dengan percepatan gravitasi.

 

Gerak Jatuh Bebas

 

Gerak jatuh bebas adalah gerak jatuh yang hanya dipengaruhi oleh gaya tarik bumi dan bebas dari hambatan gaya-gaya lain. Gerak jatuh bebas termasuk GLBB dipercepat dengan kecepatan awal Vo = nol dan percepatan sebesar percepatan gravitasi (g).

mew1

Aplikasi nyata dari gerak lurus berubah beraturan dengan percepatan a positif (gerak lurus dipercepat dengan percepatan a tetap) ini adalah suatu benda yang dijatuhkan dari ketinggian h meter dengan kecepatan awal nol atau tanpa kecepatan awal. Percepatan yang dialami oleh benda tersebut adalah percepatan gravitasi bumi g (m/s2). Lintasan gerak benda ini berupa garis lurus. Gerak benda semacam ini yang disebut gerak jatuh bebas.

Gerak jatuh bebas didefinisikan sebagai gerak suatu benda yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu di atas tanah tanpa kecepatan awal dan dalam geraknya hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi.

Suatu benda dilepaskan dari ketinggian h meter di atas permukaan tanah tanpa kecepatan awal. Kecepatan pada saat t dapat dihitung dari persamaan berikut :

vt = v0 + at

 

Karena v0 = 0 dan percepatan gravitasi a = g, maka kecepatan benda pada saat t adalah :

vt = 0 + gt = gt

dengan :

vt =kecepatanpada waktu t (m/s),
v0 = kecepatan awal (t = 0) (m/s),
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2),
t = waktu (s).

Ketinggian yang dicapai oleh benda h adalah analog dengan persamaan dengan st adalah h, dan vo = 0,

mew2

Waktu yang diperlukan oleh benda untuk mencapai tanah dari ketinggian h dengan persamaan

mew3

Kecepatan benda pada saat t dapat diperoleh dengan memasukkan persamaan t dari persamaan berikut.

mew4

dengan:

vt = kecepatan pada waktu t (m/s),
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2),
h = ketinggian benda (m).

Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas

Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian h = 20 m di atas permukaan tanah tanpa kecepatan awal. Gerak benda hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi (gaya tarik-menarik bumi) sehingga benda bergerak dengan percepatan sama dengan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Berapa kecepatan benda saat mencapai tanah dalam m/s?

Penyelesaian:

Kecepatan benda v dapat dihitung menggunakan persamaan gerak jatuh bebas diatas yaitu:

vt = v0 + at = gt = 10 (m/s2) x t(s).

Waktu yang diperlukan t dapat dicari dengan menggunakan persamaan

mew5

dengan :

h = 20 m,
g = 10 m/s2.

Waktu yang diperlukan :

mew6

Kecepatan benda saat mencapai tanah : v = gt = 10 m/s2 x 2(s) = 20 m/s.

Screenshoot artikel:

gjb1

gjb2

link Download PDF : Artikel Gerak Jatuh Bebas

 

Artikel SUPERPOSISI GERAK HARMONIK

SUPERPOSISI GERAK HARMONIK

Gerak harmonik atau osilasi adalah gerak sebuah benda bolak-balik melalui lintasan yang sama. Sebagai contoh, gerak bandul, gerak benda yang dihubungkan dengan pegas, dawai, atom dalam kisi zat padat, dan lain-lain. Tetapi pada umumnya dalam gerak osilasi, panjang lintasannya selalu berkurang akibat adanya redaman atau gesekan. Dalam kondisi demikian dikatakan gerak osilasi teredam.

 

Gerak Harmonik Pada Pegas

lol1

Gerak harmonik yang dialami sebuah benda di atas meja horizontal tanpa gesekan. Arah gaya pegas F selalu melawan arah perubahan posisi.

Persamaan gerak benda bermassa m dengan pegas yang mempunyai konstanta pegas k pada gambar di atas menurut hukum Newton adalah :

lol2

SUPERPOSISI DUA GELOMBANG

Superposisi Gelombang- Apabila dua gelombang atau lebih merambat pada medium yang sama. Maka, gelombang-gelombang tersebut akan datang di suatu titik pada saat yang sama sehingga terjadilah superposisi gelombang. Artinya, simpangan gelombang-gelombang tersebut di tiap titik dapat dijumlahkan sehingga akan menghasilkan sebuah gelombang baru.

lol3

Gambar 4 : Superposisi dua gelombang y1 dan y2 yang memiliki amplitudo berbeda.

Misalkan, simpangan getaran di suatu titik disebabkan oleh gelombang satu dan dua, yaitu y1 dan y2. Kedua gelombang mempunyai amplitudo A dan frekuensi sudut yaitu ω yang sama dan merambat dari titik yang sama dengan arah sama pula.Persamaan superposisi dua gelombang tersebut dapat diturunkan persamaannya sebagai berikut.

y1 = A sinωt; y2 = Asin (ωt + Δθ)

Kedua gelombang di atas memiliki perbedaan sudut fase sebesar Δθ.

Persamaan simpangan gelombang hasil superposisi kedua gelombang tersebut adalah

y = y1 + y2 = A sinωt; y2 + Asin (ωt + Δθ)

Dengan menggunakan aturan sinus, yaitu:

lol4

Karena cosinus merupakan fungsi genap, artinya cosθ = cos(-θ) sehingga persamaan dapat ditulis sebagai berikut.

lol5

Karena nilai beda fasenya (Δθ) adalah tetap, persamaan getaran hasil superposisi dua gelombang dapat ditulis menjadi:

lol6

dan

lol7

disebut amplitudo gelombang hasil superposisi.

Perpaduan dua buah gelombang atau superposisi terjadi pula ketika gelombang datang dan gelombang pada sebuah tali yang bergetar secara terus-menerus dijumlahkan. Kedua gelombang yang memiliki amplitudo dan frekuensi sama serta berlawanan arah tersebut akan menghasilkan sebuah superposisi gelombang yang disebut gelombang stasioner atau gelombang diam.

 

Daftar Pustaka:

Iradath, 2013 contoh artikel superposisi gerak harmonic,  http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_modul/14001-13-643614567689.doc

 

Screenshoot:

 screenshot 1

 

 

Untitled4