BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN. Latar Belakang Tanpa kita sadari di sekitar kita ternyata banyak sekali benda yang menerapkan prinsip gerak harmonik sederhana. Sebagai contoh adalah pegas yang digunakan pada tempat tidur, ayunan di taman kanak-kanak, dan lain-lain. Gerak harmonik sederhana dapat dibedakan menjadi bagian, yaitu gerak harmonik sederhana linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa atau air dalam pipa U, gerak horizontal atau vertikal dari pegas, dan sebagainya. Sementara, gerak harmonik sederhana angular, misalnya gerak bandul atau bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan lain-lain. Selain benda-benda tadi, ternyata dalam bidang konstruksi bangunan ada alat yang juga menerapkan prinsip gerak harmonik sederhana. Contoh yang paling sering digunakan adalah waterpass. Waterpass berguna untuk mengetahui datar atau tidaknya suatu bangunan. Alat ini menggunakan hukum bejana berhubungan seperti halnya pipa U. Pipa U adalah pipa lengkung yang merupakan bejana berhubungan yang memiliki dua ujung pipa terbuka dan berisi cairan yang jika salah satu diisi air makan sisi yang lain tinggi airnya akan sama. Kecuali jika pipa ini diisi oleh dua zat yang berbeda maka tinggi cairan tidak akan sama karena ada perbedaan massa jenisnya. Semakin besar massa jenis suatu cairan, maka semakin besar perbedaan ketinggian zat cair pada pipa U. Hukum yang berpengaruh pada pipa U adalah Hukum Hidrostatis. Dalam pipa U apabila zat cair tidak diberi perlakuan apapun maka zat tersebut akan diam. Tetapi apabila diberikan perlakuan dengan cara salah satu permukaan dibuat lebih tinggi dari yang lain. Hal ini akan membuat zat cair bergerak secara periodik naik turun sampai keadaaannya kembali ke posisi setimbang. Hal ini membuktikan bahwa salah satu sifat fluida yang disebabkan oleh gaya luar berupa tekanan udara dan percepatan gravitasi yang menyebabkan fluida menjadi bergerak dan berhenti saat zat cair tersebut kembali setimbang. Hal ini dapat digunakan untuk mencari besar percepatan gravitasi di suatu tempat dengan melakukan percobaan untuk menunjukkan adanya indikasi

2 percepatan gravitasi mempengaruhi gerak fluida. Pada praktikum kali ini kita menghitung waktu yang dibutuhkan zat cair untuk melakukan satu getaran, yaitu gerak bolak balik yang berlangsung secara periodik melalui titik kesetimbangan. Dengan cara ini, percepatan gravitasi di suatu tempat dapat dihitung dengan bantuan periode getaran zat cair tersebut.. Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu :. Praktikan diharapkan dapat menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan osilasi cairan yang berada pada pipa U. BAB II

3 TINJAUAN PUSTAKA Pipa U adalah pipa lengkung berbentuk huruf U. Pipa ini termasuk bejana berhubungan. Jika salah satu pipa U diisi dengan suatu jenis zat cair, tinggi permukaan zat cair pada kedua mulutnya selalu sama. Tetapi jika pipa U diisi dengan dua jenis zat cair yang tidak bercampur, tinggi permukaan zat cair pada kedua mulutnya berbeda. Sebuah tabung berbentuk U diisi air sampai ketinggian tertentu. Kemudian air disebelah kanan ditekan kebawah hingga turun setinggi x, lalu dilepas sedemikian, sehingga air bergerak harmonik sedehana. Jika luas permukaan tabung A dan massa air seluruhnya m, maka besar perioda gerak harmonik ini adalah sebagai berikut : Gaya pemulih pada keadaan seperti gambar adalah gaya berat air di kolom sebelah kiri setinggi x yang mendorong air bergerak ke sebelah kanan, besarnya adalah Sesuai dengan persaman gaya pemulih bahwa F = -k x, maka diperoleh k = ρ A g Massa total cairan : m = ρ V = ρ A (l) = ρ A l Periode gerak harmonik adalah T = π atau T = π k ρag sehingga periode getaran memenuhi hubungan : T = perioda (sekon) l = panjang kolom zat cair (m) g = percepatan gravitasi (m/s) Bagaimana hubungan antara massa jenis dengan tinggi zat cair? Misalkan massa jenis zat cair pertama adalah dan massa jenis zat cair kedua adalah.

4 Dari titik pertemuan kedua zat cair, kita buat garis mendatar yang memotong kedua kaki pipa U. Misalkan tinggi permukaan zat cair pertama dari garis adalah h dan tinggi permukaan zat cair pertama dari garis adalah h. Zat cair pertama setinggi h melakukan tekanan yang sama besar dengan tekanan zat cair kedua setinggi h. Maka diperoleh persamaan : p gh h p gh h Dengan menggunakan persamaan di atas, kita dapat menentukan massa jenis zat cair lain jika massa jenis salah satu zat cair diketahui. Harus diperhatikan bahwa kedua zat cair ayng dimasukkan ke dalam pipa U tidak boleh zat cair yang bercampur, misalnya air dan alkohol. Hal ini dilakukan agar batasnya jelas. Dengan demikian, tinggi permukaan masing-masing zat cair dapat diukur. Pipa U juga dapat digunakan untuk mengukur nilai percepatan gravitasi, yaitu dengan cara mengisi air ke dalam pipa U lalu air digmiringkan ke salah satu mulut pipa lalu ditahan. Ketika dikembalikan ke keadaan semula hitunglah periodenya untuk beberapa gerakan. Periode yang dapat berpengaruh terhadap nilai percepatan gravitasi. Nilai percepatan gravitasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus : T T 4 4 l g T Di mana : l g l g T = peride zat cair setelah melakukan 5 gerakan l = g= percepatan gravitasi = 3,4

5 BAB III METODOLOGI 3. Alat dan Bahan. Pipa U. Kabel/benang, untuk mengukur tinggi permukaan zat cair 3. Air 4. Stopwatch, untuk menghitung waktu yang diperlukan air didalan pipa U bergerak sebanyak lima ayunan 3. Prosedur Praktikum. Menyiapkan alat dan bahan.. Mengukur panjang kolom zat cair pada keadaan setimbang. 3. Memiringkan pipa U agar kedudukan air tidak sama tinggi, kemudian dilepaskan. 4. Menghitung berapa waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 5 kali ayunan. 5. Mencatat hasil percobaan yang didapat. 6. Mengulangi percobaan sampai 0 kali. 7. Menghitung berapa percepatan gravitasi dari data percobaan yang diperoleh. 8. Membandingkan percepatan gravitasi yang sudah dihitung dengan literatur (g = 9,78 m/s ). BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

6 4. Hasil Tabel. Data Percobaan l = cm = 0, m = = = 4,063 s t = = = = = (3,47) =,35 s T = = = 0,8 s g = = = = 6,58 m/s 4. Pembahasan Pada percobaan kali ini kita menguji getaran atau gerak osilasi pada pipa U. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data yang menunjukkan bahwa ketinggian zat cair ketika pipa U dimiringkan serta tekanan yang diberikan ke ujung pipa mempengaruhi waktu yang dibutuhkan zat cair dalam pipa U untuk melakukan satu getaran. Hal itu disebabkan karena ketinggian

7 berbanding lurus dengan waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran. Maka semakin besar ketinggiannya, semakin besar pula waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran. Waktu yang diperlukan itu akan mempengaruhi nilai periode (T). Ini dikarenakan periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran. Berdasarkan percobaan yang telah dilakuakn, didapatkan hasil percepatan gravitasi sebesar 6,58 m/s. Percepatan gravitasi tersebut dihitung menggunakan rumus g =. T adalah periode yang didapatkan dengan cara membagi lima hasil rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk berosilasi sebanyak lima kali, sedangkan l didapatkan dengan cara mengukur panjang pipa U. Dari percobaan yang dilakukan ternyata nilai g percobaan kurang dari nilai g literatur yang mencapai 9,78 m/s. Selisih dari kedua nilai g adalah 3, m/s. Perbandingan antara percepatan gravitasi percobaan dengan literatur sebesar :,486. Menurut teori, perbedaan pecepatan gravitasi dipengaruhi oleh topografi permukaan bumi yang beragam, karena percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan bumi, sehingga semakin tinggi sebuah benda dari permukaan bumi, semakin kecil percepatan gravitasinya. Selain topografi permukaan bumi, kerapatan atau kepadatan massa bumi yang berbeda juga mempengaruhi percepatan gravitasi. Makin padat atau rapat massa bumi maka semakin kecil gravitasinya. Daratan merupakan wilayah yang memiliki kerapatan massa yang tinggi sehingga gravitasinya lebih kecil daripada wilayah lautan. Dari data percobaan yang telah dihitung, ternyata menghasilkan g percobaan yang lebih kecil dari g literatur. Perbedaan ini dapat disebabkan kesalahan terhadap alat yang digunakan, seperti pipa U. Karena peralatan percobaan ini sudah sering dipakai, maka ada kemungkinan tingkat akurasinya sudah berkurang. Selain itu, ketinggian yang diberikan pada salah satu ujung pipa tidak tetap. Dalam percobaan juga dapat terjadi kesalahan dalam menghitung waktu atau detiknya. Dalam memiringkan pipa U juga menghasilkan sudut yang berbeda, adakalanya sudut kemiringan sangat besar

8 sehingga diperoleh nilai T yang kecil dan itu dapat mempengaruhi nilai g. Jika dalam melakukan perhitungan data yang telah didapat terjadi kesalahan juga dapat mempengaruhi nilai g. BAB V PENUTUP 5. Kesimpulan Adapun kesimpulan yang diperoleh dari praktikum ini adalah :. Faktor yang mempengaruhi perbedaan percepatan gravitasi adalah topografi permukaan bumi, kepadatan massa bumi, dan ketelitian praktikan dalam pengamatan.. Percepatan gravitasi sebesar 6,58 m/s. 3. Perbandingan antara percepatan gravitasi percobaan dengan literatur sebesar :, Saran Adapun saran yang dapat diberikan yaitu :. Sebelum melakukan percobaan, pahami materi terlebih dahulu.. Mengecek keadaan alat yang digunakan, apakah masih bagus atau tidak. 3. Melakukan percobaan dengan teliti dan cermat. 4. Melakukan perhitungan dengan benar dan teliti.

9 DAFTAR PUSTAKA Anonimous. 0. Gravitasi terdapat pada : Selasa, 5 November 03,.43 Kamajaya Fisika untuk SMA Kelas II (Kelas XI) Semester. Bandung:Grafindo. Kanginan, Marthen Seribu Pena Fisika SMA untuk Kelas XI. Cimahi: Erlangga. Triyadi, Rikky. 0. Laporan Fisika Dasar Pipa U terdapat pada : Selasa, 5 November 03,.07 Zaida, Drs.,M.Si., 00. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung : Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.