PHYSICS: PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 (TETAPAN PEGAS-G2) LABORATURIUM FISIKA DASAR ITS

PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 (TETAPAN PEGAS-G2) LABORATURIUM FISIKA DASAR ITS

Selasa, 19 Januari 2016 | by Unknown

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM AKHIR FISIKA DASAR 1
TETAPAN PEGAS-G2

Nama :
ST. AISYAH (11 15 100 021)

SUKMA MAULANA (11 15 100 025)

SYLVIA JUNIAR S.          (11 15 100 026)
ELYSA NENSY I.             (11 15 100 027)
FAHRUR HUSAIN           (11 15 100 032)
ZULFA AHSAN UTAMA    (11 15 100 033)
WINDAR JOSHUA P.      (11 15 100 037)
CATHARINA RISTI I.    (11 15 100 038)
SITI TUTUT SURYANI (11 15 100 079)

Asisten Lab :
TRI OKTAFIANA (11 12 100 068)

Abstrak

Telah dilakukan percobaan tetapan pegas yang bertujuan untuk mengetahui bagaimana cara menentukan besar tetapan pegas dan untuk menentukan besar tetapan pegas dari beberapa pegas yang digunakan dengan cara statis dan cara dinamis. Percobaan ini dilakukan dengan empat jenis pegas yang diberi nama pegas A, B, C, dan D. Prinsip dari percobaan ini adalah hukum Hooke, hukum I Newton dan hukum II Newton. Pada hukum hooke diterapkan pada percobaan tetapan pegas baik dengan cara statis maupun dinamis karena setiap benda yang diberikan gaya pasti akan memberikan gaya yang berlawanan dengan gaya yang telah diberikan atau disebut juga gaya pemulih. Hukum I Newton diterapkan pada percobaan tetapan pegas dengan cara statis. Sedangkan pada hukum II Newton diterapkan pada percobaan tetapan pegas dengan cara dinamis. Dari percobaan tetapan pegas didapatkan kesimpulan bahwa untuk menentukan besar tetapan pegas digunakan cara statis dan dinamis, serta nilai tetapan pegas pada pegas A adalah 11,01N/m. Pada pegas B adalah 6,97 N/m. Pada pegas C adalah7,01 N/m dan pada pegas D adalah 11,43 N/m.

Kata kunci : Hukum Hooke, hukum I Newton, hukum II Newton, tetapan pegas.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip-prinsip fisika sering diterapkan dalam berbagai aktivitas. Salah satu contoh dari prinsip fisika yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari adalah prinsip Hukum Hooke yang diterapkan dalam penggunaan pegas. Pegas merupakan benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanik. Pegas biasanya terbuat dari baja. Kegunaan pegas sangat banyak diantaranya melunakkan tumbukan dengan memanfaatkan sifat elastisitasan bahannya, menyerap dan menyimpan energy dalam waktu yang singkat. Pegas sering ditemukan ditempat tidur atau yang biasa kita sebut dengan springbed dan sistem suspense mobil atau motor. Pada springbed pegas berfungsi untuk membuat kita nyaman ketika kita duduk atau tidur diatasnya. Sedangkan sistem suspense pada kendaraan mempunyai fungsi untuk menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan pada badan kendaraan secara langsung. pegas memiliki batas keelastisan. Apabila terdapat gaya yang menyebabkan pegas tersebut tertarik melampaui batas elastinya, maka akan menyebabkan fungsi pegas tidak optimal lagi.

Setiap pegas memiliki nilai konstanta yang berbeda – beda tergantung gaya yang diberikan dan pertambahan panjang yang terjadi pada pegas tersebut. Maka penting bagi kita untuk mengetahui nilai tetapan dari suatu pegas yang menggambarkan kekakuan dari suatu pegas. Oleh karena itu, praktikum tetapan pegas ini dilakukan agar kita dapat memanfaatkan suatu pegas dengan tepat.

1.2 Permasalahan

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan, yakni bagaimana cara menentukan besar tetapan pegas dan berapa besar tetapan pegas yang digunakan.

1.3 Tujuan

Berdasarkan perumusan permasalahan di atas, maka tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui bagaimana cara menentukan besar tetapan pegas dan untuk menentukan besar tetapan pegas dari beberapa pegas yang digunakan

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Hukum Hooke untuk Pegas

Hubungan linier antara gaya dengan pertambahan panjang menurut Hooke tidak hanya perlaku pada benda padat saja melainkan juga berlaku pada pegas. Hubungan ini dapat dituliskan sebagai berikut :

F=k . x....................... …... (2.1)

Disini F ialah gaya yang menyebabkan pegas bertambah panjang sebesar x. Konstanta perbandingan k disebut tetapan sspegas

Pada gambar di atas melukiskan kurva hasil eksperimen F sebagai fungsi dari x. Kurva berbentuk garis lurus dengan kemiringan sama dengan konstatanta pegas k. (Abdullah,2010)

Jika pada awalnya pegas berada pada posisi normal (tidak teregang) memiliki panjang pegas x sama dengan nol karena dianggap sebagai titik acuan, kemudian pegas direntangkan oleh tangan seseorang yang memberikan gaya Fp ke kanan (arah positif), maka pegas akan menarik ke belakang dengan gaya Fs, jika tangan seseorang menekan pegas (x<0) maka pegas akan mendorong kembali denga gaya Fs dimana Fs > 0 karena x< 0. (Riani, 2008)

Hukum Hooke menyatakan bahwa bagi seseorang yang memegang pegas meregang atau tertekan sejauh x dari panjang normalnya (tidak teregang) dibutuhkan gaya Fp sebesar :

Fp=k . x..................... …... (2.2)

Dimana konstanta perbandingan k disebut konstanta pegas (ukuran kekakuan pegas) yang nilainya pada umumnya berbeda untuk pegas yang berbeda pula. Pegas itu sendiri memberikan gaya dengan arah yang berlawanan dengan gaya luar, sebesar:

Fs= -k . x……........... …... (2.3)

Gaya Fs disebut sebagai gaya pemulih karena pegas memberikan gayanya pada arah yang berlawanan dengan perpindahan (sehingga bertanda minus) dan bekerja untuk mengembalikan dirinya ke panjang normal.(Riani, 2008)

Jika kita menarik ujung pegas sementara ujung yang lain terikat tetap, pegas akan bertambah panjang. Jika pegas kita lepaskan, pegas akan kembali ke posisi semula akibat gaya pemulih. Pertambahan panjang pegas saat diberi gaya akan sebanding dengan besar gaya yang diberikan. Hal ini sesuai dengan Hukum Hooke yang menyatakan bahwa “Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka perubahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya.”

Besar gaya pemulih Fr sama dengan besar gaya yang diberikan, yaitu F ,tetapi arahnya berlawanan: Fr = -F

Berdasarkan hukum Hooke, besar gaya pemulih pada pegas yang ditarik sepanjang ΔL adalah :

Fs = -k . ΔL............... …... (2.4)

dengan k adalah konstanta yang berhubungan dengan sifat kekakuan pegas.Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan simpangan pegas. (Yohanes, 2010)

2.2 Hukum I Newton

Memang benar bahwa sebuah benda akan tetap diam jika tidak ada gaya yang bekerja padanya. Demikian pula sebuah benda akan tetap bergerak lurus beraturan (kecepatan benda tetap) jika gaya atau resultan gaya pada benda nol. Pernyataan ini merupakan pernyataan alami dan apabila digabung akan merupakan rumusan hukum I Newton yang menyatakan bahwa “Sebuah benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda itu. Jadi, jika jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda adalah nol, maka ada dua kemungkinan keadaan benda yaitu benda dalam keadaan diam atau benda sedang bergerak dengan kecepatan benda konstan”. Bagian pertama dari pernyataan Hukum I Newton itu mudah dipahami, yaitu memang sebuah benda akan tetap diam bila benda itu tidak dikenai gaya lain. Tentunya gaya-gaya konservatif seperti gaya berat dan gaya normal selalu ada dan sama besar serta berlawanan sehingga saling meniadakan. Keadaan benda diam demikian itu disebut keseimbangan. (Riani, 2008)

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (∑F= 0), maka percepatan benda juga sama dengan nol (a= 0) dan benda tersebut:

- Jika dalam keadaan diam akan tetap diam, atau

- Jika dalam keadaan bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.

Jadi benda akan selalu berusaha mempertahankan keadaan awal jika benda tidak dikenai gaya atau resultan gaya. Hal ini yang menyebabkan seringnya Hukum I Newton disebut sebagai hukum kelembaman/inersia (malas/inert untuk berubah dari keadaan awal). Dalam persamaan matematis hukum I Newton sering dituliskan sebagai berikut.

∑F = 0....................... …... (2.5)

dimana ∑F adalah resultan gaya yang bekerja pada benda. Karena benda bergerak translasi, maka pada sistem koordinat Cartesius dapat dituliskan

∑ Fx = 0 ............................. (2.6)

∑ Fy = 0 …... (2.7)

(Riani, 2008)

2.3 Hukum II Newton

Bila ada resultan gaya yang timbul pada sebuah benda, dapat dipastikan benda tersebut akan bergerak dengan suatu percepatan tertentu. Bila benda semula dalam keadaan diam akan bergerak dipercepat dengan percepatan tertentu, sedangkan bila benda semula bergerak dengan kecepatan tetap akan berubah menjadi gerak dipercepat atau diperlambat. Resultan gaya yang bekerja pada benda yang bermassa konstan adalah setara dengan hasil kali massa benda dengan percepatannya. Pernyataan inilah yang dikenal sebagai Hukum II Newton. Secara matematis hukum tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:

∑F = m . a................. ... (2.8)

dimana m adalah massa benda dalam satuan kg, a adalah percepatan benda dalam satuan m/s², dan ∑F adalah resultan gaya yang bekerja pada benda. ∑F adalah resultan gaya yang menjumlahkan beberapa gaya pada benda. (Riani, 2008)

2.4 Getaran Selaras

Getaran adalah gerak bolak – balik yang melalui titik kesetimbangan tetap dan lintasan yang sama. Sedangkan getaran selaras adalah gerak bolak – balik yang melalui titik kesetimbangan dengan amplitudo dan frekuensi yang sama.

Beberapa istilah yang perlu dipahami antara lain adalah jarak x massa dari titik setimbang pada setiap saat disebut simpangan. Simpangan maksimum adalah jarak terbesar dari titik setimbang dan biasa disebut dengan Amplitudo (A). Satu siklus mengacu pada gerak bolak balik yang lengkap dari satu titik awal, kemudian kembali ketitik yang sama, katakanlah dari x = A ke x = -A kembali ke x = A. Periode (T) adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus lengkap. Dan frekuensi (f) adalah jumlah siklus lengkap per detik. Hubungan frekuensi dan periode adalah sebagi berikut:

…... (2.9)

(Riani, 2008)

Untuk gerak seperti perpindahan x dari partikel dari titik asal diberikan sebagai fungsi waktu oleh

x(t)= x_m_. .........................(2.10)

di mana x_m,adalah ampitudo, adalah gerak fase dan x_m, _, adalah konstanta. Gerakan ini disebut gerak harmonik sederhana (Getaran Selaras), sebuah istilah yang berarti gerak periodik adalah fungsi sinusoidal waktu.Persamaan (2.10) dimana fungsi sinusoidal adalah fungsi cosinus. Kecepatan sudut adalah ada kaitannya dengan perode dan frekuensi.

…………………..…(2.11)

…… ……….(2.12)

Pada gambar (a) kurva merah berbeda dari kurva biru hanyadalam amplitudo kurva merah x_m adalah lebih besar (ekstrem merah-kurva perpindahan yang lebih tinggi dan lebih rendah). Pada gambar (b) kurva merah berbeda dari biru kurva hanya dalam periode merah-kurva adalah T’=T/2 (merah kurva dikompresi horizontal).Pada gamabar (c) kurva merah berbeda dari kurva biru hanya dalam bahwa untuk kurva merah = π/4 rad dari pada nol (nilai negatif dari fmenggeser kurva merah ke kanan). Dalam Gambar(b) dua kurvamemiliki amplitudo sama tetapi satu memiliki dua kali periode dengan yang lain (dan dengan demikian setengah frekuensi dengan yang lain. Kurva memiliki amplitudo yang sama dan periode yang sama tapi satu bergeser relatif terhadap yang lain karena nilai-nilai yang berbeda.Untuk menemukan kecepatan v (t) sebagai fungsi waktu, dapat diturunan waktufungsi posisi x (t) dalam persamaan 2.10:

……………………...…...(2.13)

(t)= - x_m ...................(2.14)

Kecepatan tergantung pada waktu karena fungsi sinus bervariasi dengan waktu, antara nilai -1 dan +1. Jumlah dalam depan fungsi sinus menentukan sejauh mana variasi dalam kecepatan, antara - x_m dan + x_m. Ketika partikel bergerak ke kanan melalui x= 0, kecepatannya positif dan besarnya adalah pada nilai terbesar ini. Ketika bergerak ke kiri melalui x= 0, kecepatan adalah negatif dan besarnya adalah lagi di nilai terbesar ini. (Dosen-Dosen Fisika.2013)

Untuk mendapatkan fungsi percepatan partikel di getaran selaras gerakan terhadap waktu adalah :

……….(2.15)

sehingga,

= -w². x_m ...………...(2.16)

Percepatan bervariasi karena fungsi cosinus bervariasi dengan waktu antara -1 dan +1. Variasi besarnya percepatan diatur oleh percepatan amplitudo a_myang merupakan produk ²xm yang mengalikan fungsi cosinus.Dan besarnya percepatan maksimum ketika besarnya kosinus adalah maksimum, ketika partikel pada titik ekstrim, di mana ia telah melambat untuk berhenti sehingga yang gerak dapat dibalik. Sehingga:

a(t)= - ²x(t) ….……….(2.17)

Ini adalah ciri khas dari getaran selaras:

1. Percepatan partikel selalu oposisi-situs perpindahan nya (maka tanda minus) dan

2. Dua kuantitas selalu terkait dengan suatu konstanta ( ²).

Dalam getaran selaras, percepatan sebanding denganperpindahan x tetapi berlawanan arah datangnya dan dua kuantitas terkait dengan kuadrat dari frekuensi sudut .

Kita dapat menerapkan hukum kedua Newton untuk menggambarkan kekuatan yang yang terjdi pada getaran selaras sebagai berikut:

F= m.a ….……….(2.18)

F= m(- ²x)

F= - ( m . ²) x…….……..(2.19)

(Hallidayand Resnick, 1998)

Tanda minus berarti bahwa arah gaya pada partikel berlawanan arah perpindahan partikel. Dalam getaran selaras gaya yang bekerja adalah gaya pemulih dalam arti bahwa ia berjuang melawan perpindahan, mencoba untuk mengembalikan partikel ke titikpusat di x= 0. Sebuah partikel dengan massa m yang bergerak dibawa pengaruh gaya pemuli pada Hukum Hooke yang diberikan:

F= -k . x ……….(2.20)

kecepatan sudut yang dihasilkan dari getaran selaras dapat diambil dari persamaan:

k= m . ² ……….(2.21)

Jika diketahui massa berosilasi, maka dapat ditentukan frekuensi sudut dari gerak dengan menulis ulang Persamaan. 2.21 sebagai berikut:

……….(2.22)

Selanjutnya dapat ditentukan periode gerak yakni:

……….(2.23)

(Halliday and Resnick, 1998)

2.5 Tetapan Pegas

Pegas akan selalu memiliki sifat keelastisan. Sifat elastis diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk kembali ke kedudukan semula setelah diberi gaya dari luar. Apabila kita meninjau pegas, andai panjang pegas pada keadaan seimbang adalah l_o.Salah satu ujung pegas dihubungkan pada suatu neraca pegas dan ujung yang lain ditarik sedemikian rupa sehingga pegas tersebut akan bertambah panjang. Besar atau kecilnya pertambahan panjang pegas bergantung pada besar kecilnya gaya yang digunakan untuk menarik pada pegas. Artinya semakin besar gaya yang dipakai untuk menarik suatu pegas, maka akan semakin besar pula pertambahan panjang yang dialami pegas, begitu pula sebaliknya.(Riani, 2008)

Apabila digambarkan pada grafik, maka grafik antara beban dan pertambahan panjang yang dialami pegas akan membentuk grafik linier yang naik ke atas. Dengan menggunakan grafik antara beban dan pertambahan panjang pegas, konstanta atau tetapan pegas dapat ditentukan dengan menghitung gradien grafik tersebut. Setiap pegas akan memiliki tetapan pegas yang berbeda-beda antara yang satu dengan yang lainnya. Tetapan pegas diartikan sebagai ukuran kekakuan yang dimiliki oleh suatu pegas yang biasanya dilambangkan dengan huruf k dan memiliki satuan N/m. (Dosen-Dosen Fisika,2013)

Tentu saja nilai tetapan pegas dari setiap pegas berbeda-beda yang disebabkan oleh berbagai faktor. Yang pertama adalah luas permukaan pegas. Semakin besar luas permukaan suatu pegas maka akan semakin besar pula nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Yang kedua adalah suhu. Semakin tinggi suhu yang diterima oleh suatu pegas maka akan semakin kecil nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Saat suhu tinggi, partikel-partikel penyusun pegas mendapat energi dari luar sehingga memberikan energi pula kepada prtikel penyusun pegas untuk bergerak sehingga ikatan antar partikel merenggang. Yang ketiga adalah diameter pegas. Semakin besar diameter yang dimiliki suatu pegas maka akan semakin kecil nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Dan yang terakhir adalah jumlah lilitan pegas. Semakin banyak jumlah lilitan yang dimiliki suatu pegas maka akan semakin besar nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Hal-hal tersebutlah yang menyebabkan nilai tetapan setiap pegas tidak sama, tergantung pada kondisi yang dialami oleh setiap pegas masing-masing.(Bejamin, 2006)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Pada percobaan tetapan pegas alat dan bahan yang digunakan adalah ember kecil, anak timbangan satu set, pegas dua buah, stopwatch satu buah, statif satu set, penggaris 30 cm, dan neraca o’hause, dan ember kecil.

3.2 Prosedur Kerja

3.2.1 Cara Kerja

3.2.1.1 Cara Statis

Cara kerja yang digunakan dalam percobaan tetapan pegas ada dua yaitu cara statis dan cara dinamis. Untuk cara statis, langkah yang dilakukan pertama-tama adalah massa anak timbangan ditimbang terlebih dahulu. Kemudian ember kecil digantung pada pegas untuk menentukan x_o nya. Setelah itu, satu persatu beban yang ada ditambahkan dan dicatat massa beban yang digunakan serta kedudukan ember disetiap penambahan bebannya. Selanjutnya, beban dikurangi satu persatu dan dicatat massa bebannya serta kedudukan ember disetiap pengurangan bebannya. Dalam percobaan tetapan pegas ini dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali untuk setiap massa beban yang berbeda.

3.2.1.2 Cara Dinamis

Sedangkan untuk cara dinamis langkah yang dilakukan pertama-tama adalah anak timbangan dan ember kecil ditimbang terlebih dahulu. Kemudian ember kecil digantungkan pada statif dan diberi simpangan sebesar 5 cm, lalu dilepaskan. Dicatat waktunya untuk 15 getaran. Setelah itu, ditambahkan beban satu persatu pada ember dengan simpangan yang sama dan dicatat waktunya untuk 15 getaran. Lalu diulangi lagi dengan simpangan 8 cm dan dicatat waktunya untuk 10 getaran. Dalam percobaan tetapan pegas ini dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali untuk setiap simpangan yang berbeda.

Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Tetapan Pegas

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh data-data yang diperlukan untuk menentukan nilai tetapan dari setiap pegas. Variasi yang digunakan adalah beban, pegas, dan simpangan. Pegas yang digunakan adalah pegas A, pegas B, pegas C, dan pegas D. Beban yang digunakan pada pegas A dan B adalah ember 0,108 kg, m₁ 0,061 kg, m₂ 0,063 kg, m₃ 0,655 kg, m₄ 0,06 kg, m₅ 0, 061 kg. Simpangan yang digunakan pada pegas A, B, C, dan D adalah 0,05 meter dengan 15 getaran dan 0,08 meter dengan 10 getaran. Berikut ini merupakan data-data yang telah diperoleh:

4.1.1 Cara Statis

Beikut ini merupakan data pertambahan panjang pada percobaan tetapan pegas dengan cara statis.

Tabel 4.1 Pegas A dengan Penambahan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,06	0,25	0,25	0,25	0,25	0,26
0,12	0,31	0,31	0,31	0,31	0,31
0,19	0,37	0,37	0,37	0,37	0,37
0,25	0,42	0,42	0,42	0,42	0,42
0,31	0,48	0,47	0,47	0,47	0,47

Tabel 4.2 Pegas A dengan Pengurangan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,31	0,48	0,47	0,47	0,47	0,47
0,25	0,42	0,42	0,42	0,42	0,42
0,19	0,37	0,37	0,36	0,37	0,37
0,12	0,31	0,31	0,31	0,31	0,31
0,06	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25

Tabel 4.3 Pegas B dengan Penambahan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,06	0,38	0,38	0,38	0,38	0,38
0,12	0,47	0,47	0,47	0,47	0,47
0,19	0,56	0,56	0,56	0,56	0,56
0,25	0,64	0,64	0,65	0,65	0,65
0,31	0,72	0,73	0,73	0,73	0,73

Tabel 4.4 Pegas B dengan Pengurangan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,31	0,72	0,73	0,73	0,73	0,73
0,25	0,64	0,65	0,66	0,65	0,65
0,19	0,56	0,56	0,56	0,56	0,56
0,12	0,47	0,47	0,47	0,47	0,47
0,06	0,38	0,38	0,38	0,38	0,38

Tabel 4.5 Pegas C dengan Penambahan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,06	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08
0,12	0,16	0.16	0,16	0,16	0,16
0,18	0.24	0.24	0.24	0.25	0.24
0,23	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32
0,29	0,40	0.40	0.40	0.40	0.39

Tabel 4.6 Pegas C dengan Pengurangan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,29	0,40	0.40	0.40	0.40	0.39
0,23	0,32	0,32	0,32	0,32	0,32
0,18	0,25	0,24	0,24	0.25	0,24
0,12	0.16	0.16	0.16	0.16	0.16
0,06	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08

Tabel 4.7 Pegas D dengan Penambahan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,06	0,05	0,05	0,05	0,05	0,06
0,12	0,11	0,10	0,10	0,10	0,10
0,18	0,16	0,15	0,16	0,16	0,16
0,23	0,21	0,20	0,20	0,20	0,21
0,29	0,25	0,25	0,26	0,26	0,25

Tabel 4.8 Pegas D dengan Pengurangan Beban

Massa Beban (Kg)	Δx (m) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0.29	0,25	0,25	0,26	0,26	0,25
0.23	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
0,18	0,15	0,15	0,15	0,15	0,16
0,12	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10
0,06	0,05	0.05	0.05	0.05	0.05

4.1.2 Cara Dinamis

Beikut ini merupakan data pertambahan panjang pada percobaan tetapan pegas dengan cara dinamis.

Tabel 4.9 Pegas A dengan Simpangan 0,05 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,11	9,70	10,10	9,90	9,70	9,90
0,17	12,10	12,10	12,10	12,10	12,10
0,23	13,60	13,60	13,90	13,90	13,70
0,30	15,50	15,40	15,50	15,40	15,50
0,36	16,70	16,80	16,80	16,80	16,80
0,42	18,60	18,40	18,60	18,60	18,50

Tabel 4.10 Pegas A dengan Simpangan 0,08 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,11	9,40	9,40	9,40	9,40	9,40
0,17	12,00	12,00	12,10	12,00	12,10
0,23	13,50	13,80	13,60	13,60	13,80
0,30	15,90	15,80	15,80	15,80	15,90
0,36	17,20	17,00	17,00	17,00	17,50
0,42	18,50	18,80	18,20	18,50	18,60

Tabel 4.11 Pegas B dengan Simpangan 0,05 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,11	12,50	12,50	12,50	12,50	12,60
0,17	15,20	15,60	15,30	15,30	15,30
0,23	17,50	17,90	17,50	17,50	17,80
0,30	19,00	19,80	19,40	19,80	19,50
0,36	21,50	21,30	21,50	21,30	21,30
0,42	23,20	23,10	23,10	23,10	23,10

Tabel 4.12 Pegas B dengan Simpangan 0,08 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,11	8,20	8,40	8,60	8,40	8,40
0,17	10,00	10,20	10,20	10,00	10,20
0,23	11,50	11,40	11,80	11,50	11,50
0,30	12,50	12,70	12,70	12,70	12,70
0,36	14,10	14,10	14,10	14,10	14,10
0,42	15,20	15,30	15,20	15,20	15,30

Tabel 4.13 Pegas C dengan Simpangan 0,05 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,10	12	12	12,1	12,1	12
0,16	14,6	14,6	14,6	14,4	14,7
0,21	16,9	16,7	16,9	16,8	16,8
0,28	18,9	19	18,9	18,9	18,8
0,33	20,8	20,5	20,7	20,8	20,7
0,39	22,3	22	22,3	22,3	22,2

Tabel 4.14 Pegas C dengan Simpangan 0,08 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,10	8,1	8,3	8,3	8,1	8,2
0,16	9,7	9,9	9,7	9,7	9,8
0,21	11,2	11,2	11,1	11,2	11,3
0,28	12,8	12,8	12,9	12,8	12,7
0,33	13,9	13,8	13,8	13,9	13,9
0,39	14,9	14,9	14,9	14,9	14,9

Tabel 4.15 Pegas D dengan Simpangan 0,05 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,10	8,3	8,4	8,5	8,3	8,5
0,16	11,2	11,1	11,1	11,2	11,2
0,21	13,1	13,2	13,2	13,2	13,1
0,28	14,8	14,8	14,7	14,8	14,7
0,33	16,3	16,4	16,4	16,4	16,3
0,39	17,6	17,7	17,6	17,6	17,7

Tabel 4.16 Pegas D dengan Simpangan 0,08 m

Massa Beban (Kg)	Waktu t (sekon) pengulangan ke-
Massa Beban (Kg)	1	2	3	4	5
0,10	5,8	5,5	5,5	5,8	5,8
0,16	7,3	7,6	7,4	7,5	7,6
0,21	8,7	8,7	8,7	8,6	8,7
0,28	9,9	9,7	9,7	9,9	9,8
0,33	10,7	10,7	10,7	10,7	10,7
0,39	11,7	11,6	11,7	11,7	11,7

4.3 Pembahasan

Percobaan tetapan pegas dilakukan untuk menentukan besar tetapan pegas suatu benda. Dalam percobaan ini digunakan 4 pegas dengan ukuran yang berbeda – beda, ember kecil satu buah, anak timbangan lima buah, statif satu set, stopwatch satu buah, neraca o’haus dan penggaris dua buah. Percobaan tetapan pegas ini dilakukan dengan dua cara yaitu cara statis dan cara dinamis yang masing – masing digunakan lima macam beban dan lima kali pengulangan percobaan. Untuk cara statis langkah pertama yang dilakukan adalah menimbang anak beban dan dicatat massanya, kemudian ember digantung pada pegas dan diukur panjang awal pegas (x_o). Selanjutnya, beban ditambah satu – persatu sambil dicatat perubahan panjangnya. Setelah penambahan beban selesai, dilakukan dengan pengurangan beban satu persatu sambil dicatat pula pertambahan panjangnnya. Sedangkan untuk cara dinamis, selain massa anak beban, massa ember diperhatikan. Sama seperti cara statis, namun pada cara dinamis ini pegas diberi simpangan terlebih dulu dan dicatat simpangan awalnya. Simpangan 0.05 meter dengan 15 getaran dan 0.08 meter dengan 10 getaran. Waktu yang diperlukan untuk 15 getaran dan 10 getaran dicatat. Dalam percobaan tetapan pegas dengan cara dinamis hanya dilakukan untuk penambahan beban saja. Dalam percobaan tetapan pegas digunakan prinsip hukum Hooke, hukum I Newton dan hukum II Newton. Hukum hooke diterapkan pada percobaan tetapan pegas baik dengan cara statis maupun dinamis, karena pada setiap pegas yang diberikan gaya padanya maka akan ada gaya yang arahnya selalu berlawanan dengan arah gaya yang diberikan, atau disebut juga gaya pemulih. Pada hukum I Newton hanya diterapkan pada percobaan tetapan pegas dengan cara statis karena pada cara statis pegas dalam keadaan diam dan mempertahankan keadaannya baik, hal ini sesuai dengan prinsip hukum I Newton, yaitu setiap benda mempunyai kemampuan untuk mempertahankan keadaannya baik ketika bergerak maupun diam. Sedangkan hukum II newton diterapkan pada percobaan tetapan pegas dengan cara dinamis, karena pada cara dinamis pegas bergerak dengan kecepatan yang berbeda pada tiap detiknya, yang sesuai dengan prinsip hukum II Newton dimana suatu benda yang diberi gaya mempunyai percepatan yang arahnya searah dengan neto gaya.
Berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan diperoleh nilai k pada pegas (A, B, C dan D ) dengan cara statis dan dinamis yang berbeda. Pada pegas A dengan cara statis nilai k-nya 11.27 N/m, sedangkan dengan cara dinamis nilai k-nya sebesar 10,74 N/m. Pada pegas B dengan cara statis nilai k-nya 7.18 N/m, sedangkan dengan cara dinamis nilai k-nya 6.75 N/m. pada pegas C dengan cara statis nilai k-nya 7.42 N/m, sedangkan dengan cara dinamis nilai k-nya 6.61 N/m. pada pegas D dengan cara statis nilai k-nya 11.52 N/m, sedangkan dengan cara dinamis nilai k-nya 11.34 N/m. Jika dirata – rata nilai k dari cara statis dan dinamis diperoleh k pegas A adalah 11.01 N/m, nilai k pegas B adalah 6,97 N/m, nilai k pegas C adalah 7,01 N/m dan nilai k pegas D adalah 11.43 N/m. Pada subbab 4.3 terdapat grafik hubungan antara pertambahan panjang dan gaya berat. Dari grafik tersebut, jika titik – titik pada grafik dihubungkan maka akan menghasilkan garis yang tidak linier. Terlihat dari R² pada grafik tidak mencapai 1 tapi hanya 0.99 yang artinya titik – titik yang ada didalam grafik tersebut tidak cocok dengan regresi liniernya, hal ini dikarenakan terdapat faktor eror yang mempengaruhi data hasil percobaan.

Nilai tetapan pegas (k) pada setiap pegas itu dipengaruhi oleh beberapa faktor yang mengakibatkan nilai k pada setiap pegas itu berbeda. Faktor – faktor tersebut adalah suhu lingkungan, rapat massa, diameter pegas, lilitan dan luas penampang pegas. Suhu lingkungan sangat berpengaruh pada nilai tetapan pegas, pada saat suhu tinggi maka pegas akan memuai atau merenggang, sedangkan pada suhu rendah pegas akan merapat, hal ini akan memberikan efek pada kerapatan massa. Semakin tinggi suhu maka kerapatan massanya rendah maka nilai k – nya kecil dan sebaliknya. Lilitan pada pegas juga mempengaruhi nilai k, jika lilitannya semakin banyak maka pegas akan semakin kaku sehingga nilai k-nya semakin tinggi. Selain itu, luas permukaan pegas juga mempengaruhi nilai k, jika luas penampang semakin besar maka nilai k-nya juga semakin besar. Sedangkan pada diameter pegas, jika semaki lebar diameter pegas maka niai k – nya akan semakin kecil hal ini dikarenakan semakin lebar diameter pegas maka semakin besar pula daerah pergeseran elemen pegas sehingga menghasilkan pertambahan panjang yang semakin besar yang akibatnya nilai konstanta pegas semakin kecil.

Nilai k pada pegas dengan cara statis atau dinamis seharusnya memiliki nilai k yang sama, namun dari hasil perhitungan didapat nilai k yang berbeda – beda. Perbedaan nilai k tersebut kemungkinan besar dikarenakan kurangnya ketelitian praktikan dalam mengambil data pada saat percobaan dan dalam penggunaan alat masih terdapat kesalahan. Selain itu, terdapat suatu faktor yang dapat mempengaruhi pengambilan data percobaan tetapan pegas dan faktor tersebut tidak dapat dikendalikan. Faktor yang dimaksud adalah gaya gesek udara yang membuat pegas mengalami perlambatan. Sehingga data yang didapat kurang valid. Hal ini dapat terlihat dari perubahan waktu yang didapatkan pada percobaan dinamis tidak sama pada setiap pengulangan percobaan, meskipun dengan beban yang sama.

BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan tetapan pegas yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa untuk menentukan tetapan pegas dilakukan dengan cara statis dan cara dinamis, serta nilai k pada pegas A adalah11.01 N/m., pada pegas B adalah 6,97 N/m, pada pegas C adalah 7,01N/m dan pada pegas D adalah 11.43N/m.

Daftar Pustaka

College, University.2013.”College Physics”.Rice University.Texas.

Crowell, Bejamin.2006.”Conceptual Physics”.Creative Comons.New York.

Dosen-Dosen Fisika FMIPA ITS.2013.”Fisika I”.Yanasika.Surabaya.

Halliday dan Resnick.1998.”Fundamental Of Physics”.Wiley.Cleveland State University.

Lubis, Riani.2008.”Diktat Fisika Dasar I”.Unikom.Jogjakarta.

Mikrajuddin, Abdullah.2010.”Diktat Kuliah Fisika I.”ITB.Bandung.

Resnick, Halliday.2010.”Fisika Dasar”.Erlangga.Jakarta.

Sears dan Zemansky.2000.”Fisika Universitas”.Erlangga.Jakarta.

Surya, Yohanes.2010.”Mekanika dan Fluida 2”.PT Kandel.Tangerang.

Young, Hugh D.2004.”Fisika Universitas”.Jakarta.Erlangga.

NB : Terimakasih untuk praktikan Tetapan Pegas-G2