Laporan Praktikum Tetapan Pegas
Senin, 30 Desember 2019
Edit
LAPORAN PRAKTIKUM
TETAPAN PEGAS
Nama : Kafa Pramitha A. I. A.
NIM : 19030184002
Kelas : Pendidikan Fisika A
Fakultas : FMIPA
ABSTRAK
TETAPAN PEGAS
Pegas merupakan bilah baja tipis yang dapat melenting . Salah satu contoh prinsip fisika yang diterapkan dalam tetapan pegas adalah prinsip Hukum Hooke. Tujuan percobaan menentukan nilai ketetapan pegas secara statis, pegas seri, paralel, dan campuran. Percobaan ini dilakukan dengan cara Menggantungkan pegas kemudian menghitung panjang pegas menggunakan mistar. Hasil yang di dapat menggunakan rangkaian statis (0,078 ± 0,005) N/m, (0,154 ± 0,005) N/m, (0,236 ± 0,005) N/m. Pada rangkaian seri (0,114 ± 0,005) N/m, (0,117 ± 0,005) N/m, (0,170 ± 0,005) N/m. Pada rangkaian pararel (0,004 ± 0,005) N/m, (0,006 ± 0,005) N/m, (0,014 ± 0,005) N/m. Pada rangkaian campuran (0,083 ± 0,005) N/m, (0,168 ± 0,005) N/m, (0,246 ± 0,005) N/m. Massa beban mempengaruhi pertambahan panjang dan nilai ketetapan pegas. Jadi massa beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang. Nilai ketetapan pegas dapat berubah karena pengaruh jumlah lilitan, massa benda, dan diameter benda.
Kata kunci: tetapan pegas, hukum hooke, rangkaian statis, seri, pararel, campuran
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu contoh prinsip fisika yang diterapkan dalam tetapan pegas adalah prinsip Hukum Hooke. Pegas merupakan bilah baja tipis yang dapat melenting. Kegunaan pegas adalah melunakkan tumbukan dengan memanfaatkan sifat elastisitasan bahannya, menyerap dan menyimpan energi. Pegas sering ditemui ditempat tidur atau yang springbed dan sistem suspense mobil atau motor. Sistem suspense pada kendaraan mempunyai fungsi untuk menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan pada badan kendaraan secara langsung. 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.
Rumusan Masalah
Berapa nilai ketetapan pegas secara statis?
Berapa nilai ketetapan pengganti pada susunan pegas seri, paralel, dan campuran?
Bagaimana hubungan massa benda dengan pertambahan panjang?
Tujuan
Dapat menentukan nilai ketetapan pegas secara statis
Dapat menentukan nilai ketetapan pengganti pada susunan pegas seri, paralel, dan campuran
Dapat menentukan hubungan massa benda dengan pertambahan panjang
BAB II
DASAR TEORI
Pegas merupakan benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanik, biasanya terbuat dari baja. 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 lo. 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. Tetapan pegas adalah besarnya gaya yang diperlukan sehingga terjadi perubahan panjang.
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 :
.......... (1)
Disini F adalah gaya yang menyebabkan pegas bertambah panjang sebesar x. K adalah konstanta tetapan pegas. Pegas itu sendiri memberikan gaya dengan arah yang berlawanan dengan gaya luar, sebesar:
........... (2)
Dari persamaan diatas dapat ditentukan untuk mencari K adalah :
........... (3)
Keterangan:
k = konstanta tetapan pegas (N/m)
F = gaya (N)
Δx = pertambahan panjang pegas (m)
Pada saat rangkaian seri, gaya yang dialami pegas sama besar sedangkan pertambahan panjang sama dengan jumlah pertambahan panjang masing-masing pegas.
F1 = F2 = F ........................... (4)
Δx = Δx1 + Δx2 ..................... (5)
F = k. Δx ............................... (6)
F/k=Δx ................................... (7)
F 1/ks = Δx ................................ (8)
1/ks = 1/k1 + 1/k2 ....................... (9)
Pada saat rangkaian paralel, gaya yang dialami pegas sama dengan jumlah gaya masing-masing sedangkan pertambahan panjang pegas sama besar.
F1 + F2 = F ........................... (10)
Δx1 = Δx2 = Δx ..................... (11)
F = k. Δx ............................... (12)
F = k1. Δx + k2. Δx ............... (13)
F = (k1 + k2) . Δx .................. (14)
Kp = k1 + k2 ............................. (15)
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.
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
Alat dan Bahan
Pegas 1 set
Beban secukupnya
Statif dan klem 1 buah
Mistar 1 buah
Gambar Percobaan
Gambar 1 : beban
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 2 : statif
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 3 : klem
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 4 : Pegas
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 5 : pegas secara statis
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 6 : pegas secara seri
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 7 : pegas secara pararel
Sumber: dokumen kelompok
Gambar 8 : pegas secara campuran
Sumber: dokumen kelompok
Variabel
Cara statis
a. Variabel kontrol : Jenis rangkaian pegas, jenis pegas
b. Variabel manipulasi : Massa beban (m)
c. Variabel respon : Pertambahan panjang pegas (∆x)
2. Rangkaian pegas seri
a. Variabel kontrol : Jenis rangkaian pegas, jenis pegas
b. Variabel manipulasi : Massa beban (m)
c. Variabel respon : Pertambahan panjang pegas (∆x)
3. Rangkaian pegas paralel
a. Variabel kontrol : Jenis rangkaian pegas, jenis pegas
b. Variabel manipulasi : Massa beban (m)
c. Variabel respon : Pertambahan panjang pegas (∆x)
4. Rangkaian pegas campuran
a. Variabel kontrol : Jenis rangkaian pegas, jenis pegas
b. Variabel manipulasi : Massa beban (m)
c. Variabel respon : Pertambahan panjang pegas (∆x)
Langkah Percobaan
Menyiapkan alat dan bahan
Menggantungkan pegas kemudian menghitung panjang pegas menggunakan mistar
Menambah beban pada pegas serta mengondisikan dalam kondisi diam
Mengukur pertambahan panjang pegas menggunakan mistar
Menyusun pegas dengan rangkaian seri, paralel, dan campuran
Mengulang data
BAB IV
ANALISIS DATA
Data dan Analisis
Gambar 9 : Hubungan Massa Beban dengan Pertambahan Panjang pada Rangkaian Statis menggunakan massa beban 0,125 kg, 0,175 kg, dan 0,225 kg
Dari grafik diatas dapat dianalisis bahwa massa beban mempengaruhi pertambahan panjang dan nilai ketetapan pegas. Jadi massa beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang. Saat menggunakan rangkaian statis dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,078 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,154 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,236 ± 0,005) N/m. Nilai ketetapan pegas dapat berubah karena pengaruh jumlah lilitan, massa benda, dan diameter benda.
Gambar 10 : Hubungan Massa Beban dengan Pertambahan Panjang pada Rangkaian Seri menggunakan massa beban 0,125 kg, 0,175 kg, dan 0,225 kg
Dari grafik diatas dapat dianalisis bahwa massa beban mempengaruhi pertambahan panjang dan nilai ketetapan pegas. Jadi massa beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang. Saat menggunakan rangkaian seri dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,114 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,117 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,170 ± 0,005) N/m. Nilai ketetapan pegas dapat berubah karena pengaruh jumlah lilitan, massa benda, dan diameter benda.
Gambar 11 : Hubungan Massa Beban dengan Pertambahan Panjang pada Rangkaian pararel menggunakan massa beban 0,125 kg, 0,175 kg, dan 0,225 kg
Dari grafik diatas dapat dianalisis bahwa massa beban mempengaruhi pertambahan panjang dan nilai ketetapan pegas. Jadi massa beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang. Saat menggunakan rangkaian pararel dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,004 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,006 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,014 ± 0,005) N/m. Nilai ketetapan pegas dapat berubah karena pengaruh jumlah lilitan, massa benda, dan diameter benda.
Gambar 12 : Hubungan Massa Beban dengan Pertambahan Panjang pada Rangkaian campuran menggunakan massa beban 0,125 kg, 0,175 kg, dan 0,225 kg
Dari grafik diatas dapat dianalisis bahwa massa beban mempengaruhi pertambahan panjang dan nilai ketetapan pegas. Jadi massa beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang. Saat menggunakan rangkaian campuran dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,083 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,168 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,246 ± 0,005) N/m. Nilai ketetapan pegas dapat berubah karena pengaruh jumlah lilitan, massa benda, dan diameter benda.
Jawaban Pertanyaan
Bagaimana cara menentukan nilai tetapan pegas secara statis?
Jawab: Dengan menggunakan 1 pegas kemudian digantungi beban dengan massa yang diinginkan (0,125 kg, 0,175 kg, 0,225 kg) kemudian dihitung pertambahan panjang dan gaya yang diperoleh.
Mengapa digunakan cara statis untuk menentukan tetapan pegas?
Jawab: Karena saat menggunakan cara statis, tidak ada faktor yang memengaruhi ketetapan asli dari pegas. Jika menggunakan cara rangkaian yang lainnya (seri, paralel, dan campuran), ketetapan yang dihasilkan adalah ketetapan pengganti dari pegas yang terlibat.
Bagaimana cara menentukan nilai tetapan pengganti pada susunan pegas seri, paralel, dan campuran?
Jawab: Menggantungkan pegas yang diberi beban kemudian menghitung panjang pegas menggunakan mistar, setelah itu dimasukkan dalam persamaan hukum Hooke yaitu F=k ∆x. Sedangkan jika, dilakukan dengan metode perhitungan secara langsung, harus diketahui terlebih dahulu ketetapan dari masing-masing pegas, kemudian dihuitung melalui persamaan berikut:
- Untuk rangkaian seri:
1/k_s =1/k_1 +1/k_2 +⋯+1/k_n
Dengan: ks = ketetapan pengganti seri
kn= ketetapan pegas n
- Untuk rangkaian paralel
k_p=k_1+k_2+⋯+k_n
Dengan: kp = ketetapan pengganti paralel (N/m)
kn= ketetapan pegas n (N/m)
- Untuk rangkaian campuran
Pada rangkaian campuran menggunakan pangkaian pararel dan rangkaian seri. Pertama-tama menghitung ketetapan paralelnya, kemudian hasilnya dihitung dengan ketetapan pegas 3 menggunakan persamaan seri.
Apakah dalam menentukan nilai tetapan pengganti harus menggunakan pegas yang memiliki karakteristik sama? Jelaskan!
Jawab: Iya, karena jika menggunakan pegas yang berbeda maka pertambahan panjang yang didapatkan juga beda.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
Pegas merupakan bilah baja tipis yang dapat melenting. Kegunaan pegas adalah melunakkan tumbukan dengan memanfaatkan sifat elastisitasan bahannya, menyerap dan menyimpan energi. Dalam percobaan kali ini saat menggunakan rangkaian statis dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,078 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,154 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,236 ± 0,005) N/m. Saat menggunakan rangkaian seri dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,114 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,117 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,170 ± 0,005) N/m. Saat menggunakan rangkaian pararel dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,004 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,006 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,014 ± 0,005) N/m. Saat menggunakan rangkaian campuran dengan massa 0,125 kg mendapatkan hasil (0,083 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,175 kg mendapatkan hasil (0,168 ± 0,005) N/m. Pada massa 0,225 kg (0,246 ± 0,005) N/m. Massa beban mempengaruhi pertambahan panjang dan nilai ketetapan pegas. Jadi massa beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang. Nilai ketetapan pegas dapat berubah karena pengaruh jumlah lilitan, massa benda, dan diameter benda.
SARAN
Dalam melakukan pengukuran, dibutuhkan ketelitian yang lebih. Agar dalam menentukan suatu hasil tidak mendapatkan hasil yang berbeda dengan teori yang ada. Pemeriksaan terlebih dahulu alat dan bahan yang akan digunakan, dikarenakan dapat memengaruhi perhitungan yang akan didapat.
DAFTAR PUSTAKA
Hugh, Young; Roger Freedman. 2013. Sears and Zemansky’s University Physics with Modern Physics 13th Edition. United State:Pearson Education.
Tim Laboratotium Fisika Dasar.2018.Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar I. Surabaya: UNESA
Abdullah Mikrajuddin.2016.Fisika Dasar 1.Surabaya: UNESA