GETARAN DAN GELOMBANG

 

LAPORAN PRAKTIKUM

GETARAN DAN GELOMBANG

 

 

Rizqi Shaleh Syawaludin

C1401211018

ST09.2

 

Dosen Penanggung Jawab Praktikum

Drs. Sidikrubadi Pramudito, M. Si

 

 

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

IPB UNIVERSITY

2021

Tujuan

            Praktikum getaran dan gelombang bertujuan menentukan konstanta pegas secara  statik dan dinamik, menentukan percepatan gravitasi menggunakan bandul matematis, serta menentukan kecepatan gelombang tali.

Teori Singkat

            Getaran adalah gerakan osilasi yang terjadi secara bolak-balik di sekitar kesetimbangan (Rokhman 2016). Getaran terjadi karena adanya gaya eksitasi. Dalam fisika getaran dibedakan menjadi dua jenis, yaitu getaran mekanik dan getaran non mekanik. Getara mekanik dapat didefinisikan sebagai gerak osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik seimbang (Sadiana 2016). Contoh dari getaran mekanik seperti, getaran senar gitar pada saat dipetik, getaran bandul sederhana, getaran atom pada pada zat pada, dan sebagainya. Sedangkan gerakan non mekanik melibatkan perubahan pada besaran-besaran fisika. Contoh getaran non mekanik di antaranya adalah medan listrik dan medan magnet. Gelombang merupakan rambatan energi getaran yang merambat melalui medium atau tanpa melalui medium (Haliday 2010). Gelombang terdiri dari banyak jenis berdasarkan medium perambatannya, amplitudo geombangnya, hingga arah rambatan dan arah getar dari gelombang. Berdasarkan medium perambatannya gelombang terbagi menjadi dua, yaitu gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanik. Berdasarkan arah rambatan dan arah getar gelombang terbagi menjadi dua, yaitu gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Berdasarkan ampliudo gelombang terbagi menjadi dua, yaitu gelombang berjalan dan gelombag stasioner.

            Hukum Hooke menyatakan gaya pegas berbanding lurus dengan simpangan yang diberikan, namun berlawanan arah dengan simpangan itu, dan karena itu disebut gayap emulih (restoring force) (Gunawidjaja et al. 2019). Semakin besar gaya yang bekerja pada pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas. Perbandingan antara besar gaya terhadap pertambahan panjang pegas bernilai koonstan. Hukum Hooke berlaku ketika gaya tidak melampaui batas elastisitas. Pegas merupakan salah satu benda yang mengalami gerak osilasi. Gerak osilasi pegas adalah gerak bolak-balik yang menuju titik kesetimbangan pegas. Terdapat gaya yang timbul untuk mengembalikan bentuk pegas setelah pegas diregangkan atau ditekan agar kembali seperti bentuk awalnya. Gaya tersebut disebut gaya pemulih atau gaya pegas yang sama seperti pada hukum Hooke. Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak balik secara teratur melalui titik kesetimbangan dengan banyak getaran dalam setiap sekon selalu sama atau konstan (Wahid et al. 2020). Salah satu contoh dari gerak harmonik yang ada dalam kehidupan sehari-hari adalah getaran senar gitar, ayunan, shock pegas motor, dan lainnya.

            Getaran adalah gerak osilasi berulang secara tertentu atau dapat juga sangat tidak tertentu (Yana et al. 2019). Jika gerak tersebut berulang dalam selang waktu yang sama, maka gerak tersebut disebut gerak periodik. Dalam mempelajari getaran, terdapat dua besaran penting yang harus dipahami dengan baik, yaitu periode dan frekuensi. Periode (T) suatu gerak harmonik adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu getaran penuh. Frekuensi gerak (Hz) adalah banyaknya getaran tiap satuan waktu. Sehingga dapat diketahui bahwa frekuensi adalah kebalikan dari periode. Amplitudo merupakan simpangan maksimum atau simpangan terjauh yang diukur dari titik kesetimbangan ketika benda melakukan getaran.

Data

 

Pengolahan Data

 

 

      

       

Pembahasan

            Berdasarkan data yang telah diolah telah membuktikan teori bahwa semakin besar gaya yang bekerja pada pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas. Dalam menentukan konstanta pegas terdapat dua cara yaitu secara dinamik dan statik. Penentuan konstanta pegas secara static dikaitkan dengan hukum hooke, dari rumus hukum hooke dapat dikatakan bahwa semakin besar gaya yang diberikan pada pegas maka panjangnya akan semakin besar. Penentuan konstanta pegas secara dinamis yang merupakan variasi massa beban (m) dan mengukur perioda getaran, sedangkan dengan menggunakan Microsoft Excel dengan menggunakan formula (=LINEST) didapatkan nilai konstanta pegas beserta ketidakpastiannya. Dari grafik juga terlihat bahwa gaya pegas yang meningkat diikuti dengan periode atau simpangan yang meningkat. Dengan adanya grafik  tersebut konstanta pegas k dapat ditentukan sebagai kemiringan kurva antara 4𝜋^2𝑚 terhadap 𝑇^2 atau konstanta pegas 𝑘 dapat ditentukan sebagai kemiringan kurva antara mg terhadap x.

            Pada data percobaan 7.3 mengenai bandul matematis, panjang tali memengaruhi perioda karena hubungan panjanag tali dengan perioda bandul berbanding lurus, semakin panjang tali maka perioda bandul akan semakin besar dan semakin pendek tali yang digunakan maka nilai periode akan semakin kecil. Pada data percobaan 7.4 mengenai gelombang tali yang berkaitan dengan perhitungan penentuan kecepatan gelombang tali. Dengan menggunakan rumus yang pertama didapatkan nilai kecepatan gelombang, sedangkan dengan menggunakan rumus yang kedua didapatkan nilai kecepatan gelombang. Resonansi terjadi karena adanya sumber gelombang yang mempunyai  frekuensi yang sama dengan frekuensi alamiah suatu benda. Terdapat beberapa perbedaan  antara nilai yang didapatkan pada perhitungan manual dengan formula (=LINEST) yang  diperoleh dari Microsoft Excel. Perbedaan nilai tersebut karena pada fungsi linest itu  tersendiri menghitung statistik untuk sebuah garis dengan menggunakan metode “kuadrat terkecil”, sehingga dengan hasil hitungan manual yang hanya menggunakan rata-rata lalu dimasukkan ke dalam rumus akan berbeda hasilnya.

            Berdasarkan persamaan hukum Hooke, menunjukkan bahwa massa beban yang diberikan pada pegas berbanding lurus dengan simpangannya. Hal ini terbukti dalam percobaan bahwa semakin berat keping beban diberikan, maka simpangan yang dihasilkan semakin besar. Sedangkan nilai konstanta pegas akan berbanding lurus dengan hasil kali massa dengan percepatan gravitasi, dan berbanding terbalik dengan simpangannya. Berdasarkan data percobaan yang dihasilkan, semakin kecil simpangan maka nilai konstanta pegas semakin besar, maka hal ini juga terbukti. Kecepatan gelombang yang dihitung dengan menggunakan persamaan kedua cenderung mempunyai nilai yang lebih besar jika dibandingkan dengan kecepatan gelombang yang dihitung dengan persamaan pertama. Persamaan pertama lebih terfokus pada tegangan tali (F) dan massa tali (u), dengan diketahuinya data tersebut maka nilai kecepatan gelombang dapat ditemukan. Namun Untuk gelombang sinusoidal hubungan antara kecepatan (𝑣) gelombang, panjang gelombang (𝜆), dan frekuensi (𝑓 ) adalah jika frekuensi dan panjang  gelombang diketahui, maka kecepatan gelombang dapat ditentukan. Hasil kedua hitungan menunjukan angka yang hampir sama besarnya.

 

Simpulan

            Penentuan pengukuran konstanta pegas secara statik ditemukan dengan menggunakan cara menggunakan formula (=LINEST) kolom gaya (F) dan kolom simpangan (m) pada Microsoft excel kemudian nilai tersebut dimasukan ke dalam suatu  persamaan untuk mencari konstanta pegas. Penentuan pengukuran konstanta pegas  dengan cara dinamik mempunyai cara yang mirip seperti statik, perbedaannya hanya pada  persamaan yang digunakan untuk mencari konstantanya. Penentuan pengukuran percepatan gravitasi bandul matematis menggunakan aplikasi Microsoft excel dengan menggunakan formula (=LINEST) didapatkan nilai konstanta dinamik beserta ketidakpastiannya. Cara kedua adalah dengan menggunakan rumus. Penentuan kecepatan gelombang tali menggunakan dua persamaan.

 

Daftar Pustaka

David H, Robert R, Jearl W. 2010. Fisika Dasar. 7th ed. Jakarta: Erlangga.

Gunawidjaja NP, Suryantari R. 2019. Pengembangan metode eksperimen fisika berbasis komputer                  pada topik kinematika gerak pegas. Jurnal Penelitian Pembelajaran Fisika. 10(2):119-126.      doi:         10.26877/jp2f.v10i2.3978.

Rokhman T. 2016. Analisis getaran pada footrest sepeda motor tipe matic dan non-matic.  Jurnal Ilmiah    Teknik Mesin. [diakses 2021 Sep 07]; 4(2):31-40.     https://media.neliti.com/media/publications/98347-ID-none.pdf.

Sadiana R. 2016. Analisis respon sistem getaran pada mesin torak. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin.                           [diakses 2021 Sep 09]; 4(2):41-46. https://media.neliti.com/media/publications/98382-ID-                       none.pdf.

Wahid AM, Tiara E, Riantin RI, Hamdan MA. 2020. Penggunaan metode analisis citra untuk                           menganalisa gerak harmonik sederhana pada pegas dan bandul. Jurnal Pendidikan Fisika dan             Fisika Terapan. [diakses pada 2021 Sep 09]; 1(2):6-12. https://jurnal.ar-                            raniry.ac.id/index.php/jurnalphi/article/download/6398/pdf.

Yana UA, Antasari L, Kurniawan RB. 2019. Analisis pemahaman konsep gelombang mekanik                        melalui aplikasi online quizizz. Jurnal Pendidikan Sains Indonesia. 7(2):143-152. doi:                           10.24815/jpsi.v7i2.14284.