BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Suatu fluida dalam sebuah pipa yang berbentuk U akan bergerak atau diam.Apabila zat cair dalam pipa setimbang maka zat cair tersebut akan diamtetapi apabila diberikan perlakuaan dengan cara salah satu permukaan zat cair dibuat lebih tinggi dari yang lain.Sehingga zat cair tersebut akan bergerak secara periodik naik turun sampai keadaannya kembali ke posisi setimbang.Hal itu merupakan salah satu sipat 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.
Sipat fluida tersebut dapat dimanfaatkan untuk mencari besar percepatan gravitasi di suatu tempat dengan melakukan percobaan yang menunjukan adanya indikasi percepatan gravitasi mempengaruhi gerak fluida pada sebuah pipa yang berbentuk U.Hal itu dilakukan dengan cara menghitung waktu yang dibutuhkan zat cair untuk melakukan satu getaran / osilasi, yaitu gerak bolak balik yang berlangsung secara periodik melalui titik kesetimbangan.Dengan demikian,percepatan gravitasi di suatu tempat dapat dihitung dengan bantuan periode getaran zat cair tersebut.
1.2 Tujuan Percobaan
Tujuan pada percobaan ini adalah menentukan besar percepatan gravitasi di suatu tempat dan faktor yang mempengaruhinya.
BAB II
TIJAUAN PUSTAKA
Tekanan
Tekanan (P) yang diberikan oleh sebuah gayayang bekerja pada suatu benda,bergantung pada besar gaya F dan luas permukaan benda A.Secara matematis tekanan dapat dirumuskan sebagai:
Tekanan oleh fluida tak bergerak
Besar tekanan di suatu titik di dalam zat cair tak bergerak sebanding dengan kedalaman titik itu(h) dan sebanding dengan massa jenis ( zat cair tersebut.Secara matematis besarnya tekanan pada fluida tak bergerak dapat dirumuskan sebagai:
P =
Hukum utama hidrostatis
Tekanan pada titik yang mempunyai kedalaman sama adalah sama.Secara matematis dirumuskan sebagai:
PA = PB = PC = Po +
PA = tekanan dit titik C
PB = tekanan di titik D
PC = tekanan di titik C
Po = tekanan udara
g = percepatan gravitasi
h = kedalaman titik
Getaranatau osilasi
Getaran adalah gerak bolak balik yang berlangsung secara periodik melalui titik kesetimbangan.Besaran-besaran pada benda yang mengalami getaran adalah:
· Simpangan getaran
Adalah jarak dari kedudukan setimbang ke kedudukan pada suatu saat.
· Amplitudo getaran( A )
Amplitudo getaran adalah simpangan maksimum /jarak maksimum dari titik kesetimbangan.
· Periode getaran ( T )
Adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran.Secara matematis periode getaran dirumuskan sebagai:
T =
Dengan
l = panjang kolom cair (m)
g = percepatan gravitasi(m/s2)
· Frekuensi getaran
Adalah banyaknya getaran tiap satuan waktu.Secara matematis dirumuskan sebagai:
F =
Gravitasi
Menurut hukum Newton gravitasi semesta dapat dirumuskan sebagai:
F =
Dengan :
F = gaya tarik menarik antara planet dan bumi
m = massa planet
M =massa matahari
R = jari-jari orbit planet mengitari matahari
G = tetapan gravitasi umum
Ternyata rumus di atas berlaku untuk setiap interaksi antar partikeldi alam semesta.Karena F = W = m.g (gaya berat benda dipermukaan bumi),sehingga diperoleh: = m.g → g =
Gerak harmonik sederhana
Gerak harmonik sederhana (GHS) adalah gerak bolak-balik yang memenuhi hukum hooke dan percepataannya sebanding dengan simpangan dari titik acuan O (posisi setimbang) serta arahnya selalu menuju titik O.
· Energi pada osilator harmonik sederhana
Untuk menaikan dan menurunkan permukaan zat cair pada pipa diperlukan kerja.dengan demikian energi potensial disimpan pada zat cair yang turun atau naik.Sehingga energi zat cair pada pipa U adalah Ep = .g.A2.Berarti,karena energi mekanik total E dari sistem merupakan jumlah energi kinetik dan potensial maka didapat energi total, yaitu E = .g.A2 + .g.A2.Pada amplitudo zat cair penuh /titik kritis zat cair berhenti sebentar pada waktu berubah arah sahingga v = 0 maka E = .g.A .Pada saat di titik setimbang ,A = 0,semua energi merupakan energi kinetik maka E = .g.A2 .Dari kedua persamaan didapatkan :
· Periode dan sipat sinusiodal GHS
Periode zat cair yang berosilasi didapat dari analogi dengan benda yang berosilasi membentuk lingkaran.Bayangkan massa m yang berputar berlawanan jarum jamdan membentuk lingkaran dengan radius A serta laju konstan Vo di atas meja.Jika dilihat dari atas gerak tersebut merupakanlingkaran pada bidang xy tetapi jika dilihat dari samping terlihat gerak osilasi mundur maju.Hal itu berdasarkan persamaan cara perhitungan maka GHS sama dengan gerak yang berosilasi membentuk lingkaran.Sehingga periode pada osilasi zat cair pada pipa U dapat dicari dari rumus kecepatan pada lingkaran penuh.
V =
Vo = → T =
Dari persamaan satu didapatkan maka:
T = = 2π
T =periode(s);
A=amplitudo(m);
l=panjang kolom zat cair(m)
g = percepatan gravitasi(m/s2 )
Panjang kolom zat cair = 30 x 10-2 ± 0.005 .10 -2 m
Data hasil perhitungan :
| No | t ± 0.05 (s) | | T = |
| 1 | 4.36 | 4.122 | 0.8224 |
| 2 | 4.29 | ||
| 3 | 4.02 | ||
| 4 | 3.85 | ||
| 5 | 4.09 |
Data perhitungan:
Menghitung besar penyimpangan pada percobaan (
Berdasarkan perhitungan didapatkan:
Maka: = =
Menghitung percepatan gravitasi :
T =2π → T2 = 4 π2 → g = → g = → g =
g = 8,718 m/s2
4.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil percban sebanyak lima kali didapat data sebagai berikut :t1 = 4.36 sekon, t2 = 4.29 sekon, t3= 4.02 sekon, t4=3.85 sekon, t5=4.09 sekon.Data tersebut menunjukan waktu yang diperlukan leh zat cair untuk melakukan osilasi sebanyak lima kali getaran berarti untuk satu kali getaran diperlukan waktu sebagai berikut :
t1 = 0.872 sekon t4 =0.770 sekon
t2= 0.858 sekon t5= 0.818 sekon
t3 =0.804 sekon
berdasarkan data yang ada jumlah waktu terkecilyang diperlukan zat car untuk melakukan osilasi pada pipa U adalah t4 =0.770 sekon dan terbesar mencapai t1 = 0.872 sekonserta waktu rata-ratanya adalah 0.824 sekon.Pada saat percobaan satu didapatkan t1 = 4.36 sekon untuk lima kali ayunan dan t1 = 0.872 sekon untuk satu kali ayunan.Sehingga dapat diketahui bahwa pada percobaan satu zat cair berosilasi dengan frekuensi sebesar 1.146 hz.Untuk percobaan kedua didapatkan waktu t2 = 4.29 sekon untuk lma kali ayunan dan waktu unuk satu kali getaran /ayunan adalah t2= 0.858 sekon,sehingga didapatkan frekuensi zat cair dalam melakukan osilasi pada pipa U adalah 1.165 hz yang lebih besar sekitar 0.019 hz dari percobaan kesatu.Selanjutnya dilakukan percobaan yang ketiga dan didapatkan waktu /periodenya untuk lima kali getaran adalah t3= 4.02 sekon dan untk satu kali getaran didapatkan t3 =0.804 sekon .Pada percobaan ketiga ini ternyata waktu yang diperlukan oleh zat cair untuk melakukan osilasi lebih cepat 0.27 sekon dibandingkan dengan percobaan yang kedua tetapi frekuensi getarannya lebh kecil 0.078 hz yang mencapai 1.243 hz.Untuk percoaan selanjutnya yang keempat menunjukan waktu yang lebih cepat dari percobaan yang lainnya yang hanya memerlukan waktu sebsar t4=3.85 untuk lima kali ayunan,dan untuk satu kali ayunan didapatkan waktu t4 =0.770 sekon sehingga frekuensi getarannya pada saat zat cair melakukan getaran adalah 1.298 hz.Pada percobaan yang terakhir , yaitu percobaan yang ke lima zat cair memerlukan waktu untuk berosilasi sebanyak lima kali adalah t5=4.09 sekon dan untuk satu kali getaran memerlukan waktu t5= 0.818 sekon dengan frekuensi sebesar 1.22 hz.
Data percobaan dari percobaan kesatu sampai dengan kelima menunjukan waktu yang diperlukan zat cair unutuk melakukan osilasi sebanyak lima kali getaran semakin cepat yang kenaikan kecepatnnya dari t1 – t4 naik secara periodik dengn selisih antara keduanya mencapai 0.10 sekon dan rata- rata kenaikan keempat percobaan adalah 0.17 sekon.
Dalam percobaan ini didapatkan nilai standar deviasi perhitungan sebesar 0.0923 sekon .Ini menunjukan data-data percoabaan secara keseluruhan terjadi penyimpangan yang besarnya ditunjukan oleh nilai standar devuiasi.Nilai standar deviasi ini di nilai terlalu besar jika dibadingkan dengan nilai skala terkecil yang besarnya hanya 0.005.Setelah melakukan perhitungan dengsn menurunkan rumus periode ,yaitu :T =2π → g = sehingga didapatkan nilai percepatan gravitasi yang besarnya mencapai 8.718 m/s2.Jika dibandingkan dengan literature yang menunjukan besar percepatan gravitasi sebesar 9.81 m/s2 maka percepatan gravitasi hasil percobaan mengalami penyimpangan sebesar 1.092 m /s2.Banyak berbagai factor yang mempengaruhi besar perepatan gravitasi di suatu tempat .Perbedaan ketinggian yang dihitung dari atas permukaan laut yang menyebabkan terjadinya perbedaan percepatan gravtasi karena adanya perbedaan besar gaya tarik bumi terhadap benda yang berada di atas permukaan bumi.Semakin tinggi suatu daerah maka semakin kecil gaya tarik bumi terhadap benda yang berada di atasnya dibandingkan dengan daerah yang berupa dataran rendah yang mempunyai bsar percepatan gravitasi yang lebih besar.Selain itu ,adanya perbedaan kerapatan padakerak bumi yang di satu daerah sangat padat tetapi di derah lainya kerpatannya sangat kurang sehinhingga terjadinya perbedaan percepatan gravitasi meskipun diukur pada ketinggian yang sama.Penyimpanyan dalam perhitungan pada percbaan sangat berpengruh terhadap perhitungan percepaatan gravitasinya.
Berdasarkan hasil percobaan osilasi zat cair pada pipa U didapatkan besar besar percepatan gravitasi sebesar 8.718 m/s2 yang mengalami penyimpangan sebesar 1.92 m /s2.Hal itu diakibatkan leh berbagai factor misalnya adanya perbedaan ketinggian antara tempat percobaan pada literature dengan percobaan ni,adnya perbedaan kerapatan pada kerak bumi yang menyebabkan adanya perbedaan besar gaya tarik bumi,dan yang juga berpengaruh pada besar perceatan gravitasi adalah adanya penyimpangan pada perhitungan yang besarnya dilihat dari nilai standar deviasi.
5.2 Saran
Pada percobaan ini tentunya ada kesalahan-kesalahan baik dalam perhitungan,bahasa penulisan maupun isi laporannya.Oleh karena itu,penulis sanat mengharapkan saran dan kritikan dari pemeriksa laporan ini dan pembaca unuk perbaikan dalam penulisan laporan yang selanjutnya.Adapun saran dari penulis kepada pembaca yang akan melakukan percobaan pipa U perlu diperhatikan hal –hal sebagai berikut :
· Pengukuran panjang kolom zat cair diperlukan ketelitian karena menggunakan alat bantu yang sangat sederhana sehingga memungkinkan terjadinya penyimpangan pengukuran
· Adanya kesamaan antara waktu (stopwatch) dengan ayunan zat cair saat dilepaskan sehingga waktu yang dicatat bena-benar akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli.21.fisika jilid 1.jakarta:Erlangga
Sulistyo dan setyono.2005.intisari fisika.jakarta:Pustaka Setia
No comments:
Post a Comment