FungsiAlat Ukur Gaya. 1. Dinamometer sebagai Alat Pengukur Gaya. Ketika kita memberikan gaya tarikan atau dorongan, belum tentu kita tahu berapa besar gaya yang kita keluarkan.

ABSTRAK Percobaan ayunan sederhana merupakan percobaan dengan menggunakan prinsip getaran dan gelombang. Materi ini termasuk dalam kurikulum peserta didik sekolah menengah pertama. Percobaan ayunan sederhana memiliki tujuan untuk menentukan besar gaya gravitasi dan massa bumi. Dalam ayunan sederhana ini menggunakan sudut simpangan sebesar 50. Besar gaya gravitasi yang diperoleh dari pecobaan ini sebesar 9,65 0,05 m/s2 dengan kesalahan relative dan ketelitian sebesar 0,05% dan 99,95%. Besar massa bumi yang diperoleh sebesar 5,93 x 10 24 kg kesesatan sebesar 0,5% dan ketepatan sebesar 99,5%. ABSTRACT Swing mathematical experiment is an experiment using the principle of vibrations and waves. This material is included in the curriculum of secondary school learners. Swing mathematical experiment has the objective to determine the gravity and mass of the earth. In this simple swing using the angle deviation of obtained from this experiment of ± m / s2 with relative error and accuracy of and A large mass of earth obtained at x 10 24 kg astray by and accuracy of PENDAHULUAN Bila suatu benda bergerak bolak balik terhadap suatu titik tertentu, maka benda tersebut dinamakan bergetar, atau benda tersebut bergetar. Dalam ilmu fisika dasar, terdapat beberapa kasus bergetar, diantaranya adalah gerak harmonic sederhana. Gerak Harmonik Sederhana GHS adalah gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getraran benda dalam setiap detik selalu konstan. Gerak Harmonik Sederhana terjadi karena gaya pemulih restoring force. Dinamakan gaya pemulih karena gaya ini selalu melawan perubahan posisi benda agar kembali ke titik setimbang. Karena itulah terjadi gerak harmonik. Pengertian sederhana adalah bahwa kita menganggap tidak ada gaya disipatif, misalnya gaya gesek dengan udara, atau gaya gesesk antara komponen sistem pegas dengan beban, atau pegas dengan setatipnya. Ishaq, 2007. Jika sebuah bandul diberi simpangan di sekitar titik setimbangnya dengan sudut ayunan ϴ dalam hal ini sudut ϴ kecil, maka akan terjadi gerak harmonis, yang timbul karena adanya gaya pemulihan sebesar F = m-g-sinϴ yang arahnya selalu berlawanan dengan arah ayunan bandul. Ayunan sederhana disebut juga bandul sederhana. Sebuah benda diikat tali kemudian disimpangkan ke titik A kemudian dilepaskan. Benda tersebut dapat bergerak bolak-balik pada lintasan yang sama. Jika sudut simpanganya kecil maka akan terjadi gerak harmonis getaran sederhana. Getaran ini dikenal dengan ayunan sederhana atau bandul sederhana.Damari, 2008. Nilai g berbeda untuk tempat berbeda untuk setiap tempat di permukaan bumi dan pada permukaan planet yang berbeda. Sebaliknya, huruf besar G berhubungan dengan gaya gravitasi antara dua benda akibat massa dan jarak di antara keduanya. G disebut konstanta universal sebab mempunyai nilai yang sama untuk untuk setiap dua benda, tidak peduli, dimaapun letaknya dalam ruang angkasa. Gaya gravitasi selalu bekerja sepanjang garis yang menghubungkan dua buah prtikel, dan membentuk pasangan aksi reaksi. Walaupun massa kedua partikel berbeda, kedua gaya interaksinya sama besar. Young, 2002 Perhitungan untuk mengkur massa bumi menggunakan konsep hukum newton tentang gravitasi yang menyatakan bahwa “ gaya tarik antar dua benda sebanding dengan massa masing masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda. Untuk menentukan nilai konstanta gravitasi G kita harus mengukur gaya antara dua benda yang diketahui massanya m1 dan m2 dengan jarak r yang diketahui. Gaya ini dapat diukur dengan neraca torsi, yang digunakan oleh Sir Henry Cavendish pada tahun 1798 untuk menentukan G. setelah mengkalibrasi neraca Cavendish, dapat diketahui gaya gravitasi dan menentukan G sebesar 6,6725985 x 10-11 Dengan tiga angka signifikan, maka G=6,6785 x 10-11 Young, 2002 gravitasi Bumi merupakan sifat bumi dimana benda benda ditarik ke arah pusat bumi. Gaya tarik bumi terhadap benda-benda ini dinamakan dengan gaya gravitasi Bumi. PEMBAHASAN Percobaan ayunan matematis digunakan untuk menentukan besar gaya gravitasi bumi dan massa bumi. Besar gravitasi bumi diperoleh dari peroide ayunan. Percobaan ini menggunakan bandul yang dihubungkan dengan tali yang massanya diabaikan. Simpangan yang digunakan antara 50 dan 100 karena besar sudut yang mendekati nol dapat diabaikan dalam perhitungan sehingga sin θ = θ. Simpangan busur s = l θ atau θ=s/l , maka persamaan menjadi a= gs/l . Percobaan ayunan matematis ini menggunakan variasi panjang tali, dengan variasi panjang tali sebesar 1 m; 0,8 m; 0,6 m dan 0,4m. Massa yang digunakan sebagai beban sebesar 50 gram. Besar waktu yang diperlukan untuk 10 kali ayunan pada percobaan dengan menggunakan panjang tali 1 meter adalah 20,49 s; panjang tali 0,8 meter sebesar 18,07 s; panjang tali 0,6 meter sebesar 15,80 s; dan panjang tali 0,4 meter sebesar 13,02 s. Dari besar waktu yang diperoleh besar periode dengan rumus banyak ayunan dibagi dengan waktu. Analisis data menggunakan ralat pengamatan, sehingga diperoleh besar nilai g adalah m/s2 dengan kesalahan relative sebesar 0,05% dan ketelitian sebesar 99,95% kesesatan sebesar 1,63% dan ketepatan sebesar 98,37% dari nilai gravitasi teori sebesar 9,8 m/s2. Nilai gravitasi yang dipatkan digunakan untuk menentukan massa bumi dengan menggunakan metode Cavendish yang mendapatkan besar massa bumi sebesar 5,96 x 1024 kg, sedangkan dalam percobaan ini diperoleh nilai massa bumi sebesar 5,93 x 10 24 kg. Dari hasil tersebut kesesatan dari percobaan ayunan sederhana ini sebesar 0,5% dan ketepatan sebesar 99,5%. Hasil yang belum sama dengan nilai teori disebabkan karena keadaan tempat percobaan yang masih dipengaruhi oleh angin dan kurang tepat dari praktikan dalam mengukur sudut karena peralatan yang digunakan kurang memadai busur yang kecil. PENUTUP Percobaan ini menunjukan bahwa besar gaya gravitasi bumi dapat diketahui dan diukur melalui ayunan sederhana yang dapat diperoleh besar periode. Melalui hubungan sederhana dari teori Cavendish pula dapat ditentukan besar massa bumi. Percobaan ayunan sederhana yang sederhana dapat diterapkan dalam pembelajaran getaran dan gelombang bagi siswa, walaupun dengan kondisi laboratorium sekolah yang sangat terbatas sarana dan praarananya, karena percobaan ini dilakukan dengan peralatan yang sederhana dan mudah di dapat, meskippun percobaan dalam bentuk sederhana, percobaan ayunan sederhana menggunakan analisis data yang kompleks karena dari ayunan sederhana dapat ditentukan besarnya gaya gravitasi bumi dan mengukur massa bumi. Saran yang diberikan kepada praktikan sebaiknya praktikan melakukan percobaan di tempat yang tertutup dan mendapat sedikit pengaruh angin, karena angin dapat mengganggu percobaan karena ayunannya akan berubah sehingga sangat mempengaruhi data yang diperoleh nantinya. DAFTAR PUSTAKA Young, Hugh D. 2002. Fisika Universitas. Jakarta Erlangga Ishaq, Mohamad Fisika Dasar Edisi 2, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2007 Jurnal Syahrul, dkk. 2013. Pengukur PercepatanGravitasi Menggunakan Gerak Harmonik Sederhana Metode Bandul. Volume 2,

TEORI Bandul sederhana adalah salah satu bentuk gerka harmonik sederhana. Gerak harmonik sederhana adalah benda bergerak bolak-balik disekitar titik keseimbangannya. Bandul matematis atau ayunan matematis setidaknya menjelaskan bagaimana suatu titik benda digantungkan pada suatu titik tetap dengan tali. Jika ayunan menyimpang sebesar sudut terhadap garis vertical maka gaya yang mengembalikan F = - m . g . sin θ Untuk θ dalam radial yaitu θ kecil maka sin θ = θ = s/l, dimana s = busur lintasan bola dan l = panjang tali , sehingga F = −mgs/l Kalau tidak ada gaya gesekan dan gaya puntiran maka persamaan gaya adalah Ini adalah persamaan differensial getaran selaras dengan periode adalah Beban yang diikat pada ujung tali ringan yang massanya dapat diabaikan disebut bandul. 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. Ayunan mempunyai simpangan anguler θ dari kedudukan seimbang. Gaya pemulih adalah komponen gaya tegak lurus tali. F = - m g sin θ F = m a maka, m a = - m g sin θ a = - g sin θ Untuk getaran selaras θ kecil sekali sehingga sin θ = θ. Simpangan busur s = l θ atau θ=s/l , maka persamaan menjadi a= gs/l . Dengan persamaan periode getaran harmonik. Dimana l = panjang tali meter g= percepatan gravitasi ms-2 T= periode bandul sederhana s Dari rumus di atas diketahui bahwa periode bandul sederhana tidak bergantung pada massa dan simpangan bandul, melaikan hanya bergantung pada panjang dan percepatan gravitasi, yaitu Gerak osilasi yang sering dijumpai adalah gerak ayunan. Jika simpangan osilasi tidak terlalu besar, maka gerak yang terjadi dalam gerak harmonik sederhana. Ayunan sederhana adalah suatu sistem yang terdiri dari sebuah massa dan tak dapat mulur. Jika ayunan ditarik kesamping dari posisi setimbang, dan kemudian dilepasskan, maka massa m akan berayun dalam bidang vertikal kebawah pengaruh gravitasi. Gerak ini adalah gerak osilasi dan periodik. Kita ingin menentukan periode ayunan. Pada gambar di bawah ini, ditunjukkan sebuah ayunan dengan panjang 1, dengan sebuah partikel bermassa m, yang membuat sudut θ terhadap arah vertical. Gaya yang bekerja pada partikel adalah gaya berat dan gaya tarik dalam tali. Kita pilih suatu sistem koordinat dengan satu sumbu menyinggung lingkaran gerak tangensial dan sumbu lain pada arah radial. Kemudian kita uraikan gaya berat mg atas komponenkomponen pada arah radial, yaitu mg cos θ, dan arah tangensial, yaitu mg sin θ. Komponen radial dari gaya-gaya yang bekerja memberikan percepatan sentripetal yang diperlukan agar benda bergerak pada busur tangensial adalah gaya pembalik pada benda m yang cenderung mengembalikan massa keposisi setimbang. Jadi gaya pembalik adalah F = −mg sinθ Perhatikan bahwa gaya pembalik di sini tidak sebanding dengan θ akan tetapi sebanding dengan sin θ. Akibatnya gerak yang dihasilkan bukanlah gerak harmonic sederhana. Akan tetapi, jika sudut θ adalah kecil maka sin θ ≈ θ radial. Simpangan sepanjang busur lintasan adalah x=lθ , dan untuk sudut yang kecil busur lintasan dapat dianggap sebagai garis lurus. Jadi kita peroleh Jadi untuk simpangan yang kecil, gaya pembalik adalah sebanding dengan simpangan, dan mempunyai arah berlawanan. Ini bukan laian adalah persyaratan gerak harmonic sederhana. Tetapan mg/l menggantikan tetapan k pada F=-kx. Perioda ayunan jika amplitude kecil adalah Gaya pemulih muncul sebagai konsekuensi gravitasi terhadap bola bermassa M dalam bentuk gaya gravitasi Mg yang saling meniadakan dengan gaya Mdv/dt yang berkaitan dengan kelembaman. Adapun frekuensi ayunan tidak bergantung kepada massa M. LEMBAR PERCOBAAN A. Judul Percobaan “Getaran Pada Ayunan Sederhana” B. Tujuan Penrcobaan Memahami pengaruh panjang tali, massa beban dan besar sudut pada hasil pengukuran Menentukan percepatan gravitasi dengan metode ayunan fisis C. Alat dan Bahan Beban 50 gram 1 buah Beban 100 gram 2 buah Statif lengkap Penggaris Benang Stopwatch Alat tulis D. Langkah Kerja 1. Rangkailah alat seperti gambar diatas ini, kemudian katlah ujung beban dengan tali yang berukuran panjang 20 cm, sedangkan ujung tali yang lain diikatkan pada klem statif. 2. Simpangkan beban pada jarak 5 cm dari titik setimbang, kemudian siapkanlah stopwatch. Lepaskanlah beban yang disimpangkan tersebut, dan bersamaan itu nyalakan stopwatch. Kemudian catatlah waktu yang ditunjukkan oleh stopwatch saat benda sudahbergetar 10 kali. 3. Lakukan kegiatan seperti nomor 2 tetapi benda disimpangkan sejauh 10 cm dan bergetar sebanyak 10 kali. 4. Lakukanlah kegiatan 1 dan 2 tetapi dengan mengganti beban menjadi 100 gram, kemudian benda disimpangkan sejauh 5 cm dan catatlah waktu yang diperlukan untuk bergetar 10 kali getaran. 5. Lakukanlah kegiatan 1 dan 2 tetapi dengan mengganti panjang tali menjadi 40 cm, kemudian benda disimpangkan sejauh 5 cm dan catatlah waktu yang ditunjukkan oleh stopwatch saat benda sudah bergetar 10 kali. E. Hasil Percobaan No. Panjang Tali Massa Benda Simpangan t T T2 G 1 20 cm 50 g 5 cm 10 s 1 1 788,768 2 20 cm 50 g 10 cm 10 s 1 1 788,768 3 20 cm 100 g 5 cm 10 s 1 1 788,768 4 40 cm 50 g 5 cm 12 s 1,2 1,44 D. Kesimpulan Percobaan Pada panjang tali yang sama, semakin banyak ayunan, maka waktu yang diperlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Sedangkan jika panjang tali berbeda maka waktu yang diperlukan untuk melakukan sejumlah ayunan yang sama akan memerlukan waktu yang berbeda pula, dengan ketentuan semakin panjang tali maka akan semakin lama waktu yang diperlukan.

gaya gravitasi pada ayunan sederhana bekerja dengan arah