Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
1
Getaran Teredam
Amastasia Salsabila Muliawati, Dzakirotur Rifdah, dan Iim Fatimah.
Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Analitika Data, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : amastasiasalsabila@gmail.com
Abstrak— Percobaan ini berjudul getaran teredam yang
bertujuan untuk mengetahui jenis redaman pada percobaan
getaran
teredam,
mengetahui
faktor-faktor
yang
mempengaruhi redaman, menentukan konstanta redaman
sistem pegas dan rasio redaman serta membandingkan pada 2
medium yang berbeda. Pada percobaan ini diawali dengan
bejana yang diisi oleh air. Setelah itu massa beban yang akan
digunakan ditimbang. Pegas spiral yang telah dipasang pada
statif kemudian diberi beban yang bervariasi yaitu beban pada
besi pengkait itu sendiri kemudian ditambah dengan beban A
dan untuk beban 3 ditambah lagi dengan beban B. Setelah itu
diberi simpangan sebesar 5 cm untuk setiap beban yang
berbeda. Direkam dan diukur waktu lamanya beban berosilasi
hingga mencapai osilasi ke 4. Diulangi percobaan tersebut
selama 3 kali dengan variasi medium yang berbeda serta pegas
spiral yang memiliki ketetapan berbeda. Pada percobaan ini
digunakan prinsip getaran teredam serta damping ratio yang
sangat berpengaruh dalam perhitungan hasil dari percobaan
ini. Pada percobaan ini didapatkan rasio peredam rata-rata
untuk semua variasi yaitu <1. Pada grafik yang ditampilkan
memiliki output yang melesat naik untuk mencapai input dan
turun dari nilai yang kemudian berhenti pada kisaran nilai
input. Respon inilah yang memiliki efek osilasi sehingga
terlihat bahwa jenis redaman yang terjadi pada percobaan ini
adalah jenis redaman kecil (underdamped). Faktor-faktor
yang mempengaruhi redaman ialah massa beban, konstanta
pegas dan juga medium pada percobaan. Didapatkan nilai
rata-rata dari rasio redaman pada medium air sebesar 0.06293
dan rata-rata rasio redaman pada medium udara sebesar
0.00027. Rata-rata konstanta pada medium air sebesar
0.08501 dan rata-rata konstanta pada medium udara sebesar
0.0001478. Dari data tersebut terlihat pada medium air
memiliki redaman yang lebih besar dibandingkan medium
udara. Berdasarkan perbandingan tersebut objek lebih lama
berosilasi jika dibandingkan yang berada pada medium air .
Kata kunci – Getaran, Pegas, Redaman
I. PENDAHULUAN
P
ADA kehidupan sehari-hari kita banyak benda disekitar
kita yang bergerak dan bergetar. Banyak sekali manfaat
yang kita gunakan pada benda yang bergetar tersebut.
Contohnya bandul jam yang bergetar, senar gitar yang
dipetik, dan mesin-mesin bermotor yang selalu bergetar saat
menyala. Contoh lain jika kita berteriak di ruangan terbuka
tentunya teriakan kita akan hilang seiring jauhnya jarak. Hal
ini tentunya merupakan contoh getaran teredam. Suara yang
melewati udara akan semakin kecil amplitudonya
disebabkan gaya gesek atau gaya hambat yang diberikan
udara.
Osilasi atau yang disebut dengan getaran adalah
gerakan yang berulang akibat adanya gangguan. Gerakan
tersebut lama-kelamaan akan teredam dengan periode
tertentu. Karena hilangnya gangguan yang ada. Studi
tentang osilasi kali ini terkait dengan gerak harmonic
sederhana. Dalam kasus ini osilasi akan ditinjau pada gerak
linear dan osilasi pada gerak angular. Sedangkan gelombang
pada dasarnya merupakan energi yang dijalarkan melalui
medium. Misalnya gelombang air pada mediumnya air,
gelombang suara pada mediumnya udara, gelombang tali
pada mediumnya pada tali [3].
Daripada itu terdapat getaran harmonik dan
anharmonik yang sebagaimana sangat berhubungan dengan
osilasi atau getaran. Getaran harmonik dapat dikatakan juga
sebagai gerak yang berulang secara teratur. Gerak harmonic
juga dapat didefinisikan juga sebagai gerak yang dijalankan
oleh partikel yang tunduk pada gaya yang sebanding dengan
perpindahan partikel, tetapi berlawanan tanda. Sebuah
istilah yang berarti gerak periodic merupakan fungsi sinus
waktu. Contohnya pada sistem balok pegas membentuk
osilator harmonic linear sederhana, dimana linear
menunjukkan bahwa F sebanding dengan x, bukan kepada
suatu gaya x lainnya. Frekuensi sudut ω gerak harmonic
sederhana dari balok dihubungkan ke konstanta pegas k dan
massa balok m [2].
Sedangkan getaran anharmonik merupakan
kebalikan dari getaran harmonic dimana pada getaran
anharmonik terdapat amplitude yang diberikan sangat besar
pada suatu pendulum. Sehingga hal tersebut membuktikan
bahwa periode suatu pendulum sederhana bergantung pada
amplitude yang diberikan. Gerak suatu pendulum berulang
sendirinya hanya setelah siklus dua atas dan bawah. Setelah
itu akan terjadi penggandaan periode yang jika diteruskan
akan menyebabkan getaran tersebut tak berulang lagi
meskipun gerak pendulumnya sepenuhnya ditentukan oleh
posisi awalnya, kecepatan awalnya, dan gaya-gaya yang
bekerja padanya [5].
Dalam getaran terdapat beberapa besaran
diantaranya frekuensi, periode, simpangan dan amplitudo.
Frekuensi sendiri merupakan banyaknya getaran yang
terjadi pada setiap satuan waktu. Frekuensi dilambangkan
dengan F dan persatuan hertz. Periode adalah waktu yang
dibutuhkan untuk dapat melakukan satu kali getaran,
periode ini dilambangkan dengan T satuan sekon. Untuk
simpangan adalah jarak yang ditempuh benda bergetar dan
dihitung dari titik kesetimbangan dilambangkan dengan Y
dan persatuan meter. Amplitudo merupakan sumbangan
maksimum yang dapat ditempuh dengan bergetar, amplitudo
ini dilambangkan dengan satuan meter[4].
Gelombang adalah getaran yang merambat melalui
media tertentu. Oleh karena itu, gelombang membawa
energi dengan jumlah tertentu. Pada umumnya gelombang
membutuhkan medium untuk merambat. Akan tetapi tidak
semua memiliki sifat seperti itu. Salah satu contohnya
merupakan gelombang elektromagnetik. Gelombang
elektromagnetik dapat merambat melalui ruang hampa.
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
2
parameter yang menggambarkan bagaimana benda
berosilasi atau bergetar menuju diam. Damping ratio juga
bisa dikatakan sebagai perbandingan antara peredaman
sebenarnya terhadap jumlah peredaman yang diperlukan
untuk mencapai titik redaman kritis. Dapat diketahui dengan
persamaan
𝑐
𝜀=
(2)
2√𝑘.𝑚
Gambar 1. Skema Rangkaian Getaran Teredam
Berdasarkan arah rambat gelombang maka
dibedakan menjadi 2 yaitu gelombang transversal dan
gelombang longitudinal. Gelombang longitudinal memiliki
arah rambat dan arah getaran yang sama sedangkan
gelombang transversal memiliki arah rambat gelombang
yang tegak lurus dengan arah gerakan. Gelombang memiliki
energy pengulangan serupa dengan getaran, tetapi
memungkinkan untuk mentransmisikan energy dan
informasi dari satu tempat ke tempat yang lain tanpa
memindahkan medium lain yang dilaluinya.[5]
Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan yang
membahas mengenai gaya dalam ilmu fisika yang terjadi
karena sifat elastis pada pegas. Hukum Hooke adalah prinsip
fisika yang menyatakan bahwa gaya yang dibutuhkan untuk
memperpanjang atau memperpendek pegas denagn jarak
tersebut. Robert Hooke adalah fisikawan Inggris adab ke-17.
pada tahun 1678, ia menyatakan bahwa “Kekuatan dari
setiap badan pegas (dalam proporsi yang sama) dengan
perpanjangan nya”. Pernyataan ini melahirkan konsep
elastisitas. Elastisitas adalah sifat fisik material yang
berubah bentuk dibawah tekanan tetapi kembali ke bentuk
(posisi) aslinya ketika tekanan dihilangkan. Dengan kata
lain, Hukum Hooke (satu dimensi) menggambarkan
hubungan antara gaya yang diterapkan pad apegas yang
tidak teregang dan jumlah pegas yang diregangkan saat gaya
diterapkan Hukum Hooke dinayatakan secara sistematis
sebagai berikut[1].
𝐹 = −𝑘𝑥
(1)
Sebuah pendulum akan berayun sebentar dalam air,
karena air dapat memberikan pendulum suatu gaya gesek
yang cepat menghilangkan gerak. Sebuah pendulum berayun
di udara lebih baik, tapi masih akan berhenti pada akhirnya,
karena udara memberikan gaya hambat pada pendulum,
yang kemudian menstransfer energy dari gerakan pendulum
tersebut. Ketika gerak sebuah osilator dan gerakannya
dikatakan teredam (damped). Terdapat 3 jenis getaran
teredam, yaitu underdamped yang merupakan getaran
kurang teredam yang membutuhkan waktu paling lama
untuk berhenti pada posisi setimbangnya. Kemudian crtical
damping yang merupakan getaran yang tiba-tiba secara
cepat berhenti pada posisi setimbangnya. Dan yang terakhir
ialah overdamped yang membutuhkan waktu cukup cepat
untuk berhenti pada posisi setimbangnya [2].
Damping ratio (rasio redaman) merupakan
Dimana c adalah konstanta peredaman, k konstanta pegas,
dan m adalah massa. Kondisi-kondisi yang dipengaruhi oleh
besarnya damping ratio pada suatu sitem yaitu pada kondisi
peredaman underdamped, damping ratio yang dimiliki oleh
system kurang dari satu. Pada kondisi peredaman critical
damped, damping rasio yang dimiliki system sama dengan
satu, sedangkan pada kondisi peredaman overdamped,
damping rasio yang dimiliki oleh system lebih dari satu[3]
Bila kita memainkan gitar, otomatis senar gitar
akan kita petik. Senar akan mengalami osilasi atau getaran.
Bila tidak kita petik lagi, maka lama-kelamaan senar giatr
tersebut akan berhenti bergetar. Getaran senar ini akan
teredam dengan sendirinya oleh gesekan udara dan gaya
tegang pada senar. Dimulai dari tali yang digoyangkan
secara ritmis ebebrapa kali. Gelombang diatur sepanjang
sebelumnya. Kirim gelombang sinus kebawah tali. Pada
frekuensi getaran tertentu, impuls memantulkan bolak-balik
antara tangan dan jangkar sehingga efeknya bertambah
bersama. Setiap titik pada tali mengalami gaya ke atas, lalu
ke bawah, lalu ke atas lagi, lalu kebawah lagi. Impuls yang
tercemin menguatkan, gerakan menyamping dari tali di
leboh-lebihkan,sehingga gelombang berdiri[5].
II. METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan getaran
teredam ialah pegas spiral yang berfungsi untuk membuat
benda dapat berosilasi sesuai yang diharapkan pada
percobaan ini. Lalu terdapat statif yang berfungsi sebagai
tempat meletakkan nya pegas dan beban yang dapat diukur
ketinggian menyesuaikan dengan keadaan. Penggaris yang
berfungsi untuk mengukur simpangan yang berosilasi.
Kemudian beban sebagai objek yang akan diamati serta
pemberat pegas. Bejana sebagai media beban berosilasi juga
sebagai media air dalam percobaan getaran teredam. Fluida
sebagai media juga namun cenderung sebagai peredam
beban saat berosilasi. Kamera handphone yang terdapat
slow motion berfungsi sebagai merekam kejadian yang
terjadi begitu cepat menjadi begitu lambat agar dapat
dilakukan penghitungan yang akurat. Dan yang terakhir
terdapat neraca yang berfungsi sebagai mengukur massa
beban yang akan dijadikan sebagai objek percobaan.
B. Skema Alat
Dalam percobaan ini skema rangkaian yang tersusun ialah
berupa foto alat dan bahan yang sudah disiapkan yaitu pada
Gambar 1.
C. Langkah Kerja
Langkah kerja pada percobaan getaran teredam ini diawali
dengan dimasukkannya air pada bejana yang telah
disediakann, kemudian ditimbangnya 3 beban serta besi
pengkait pegas. Beban diletakkan pada wadah beban.
Dihubungkan pegas pada statif yang disipakan. Lalu diberi
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
3
START
beban
Alat dan bahan dipersiapkan
Wadah
Wadah +
beban A
Diisi bejana dengan fluida
Wadah +
beban B
Ditimbang beban yang akan digunakan
Wadah +
beban C
Digantung pegas ke statif dan diukur
simpangan awal
Wadah +
beban D
t (s)
2,71
2,71
2,6
3,31
3,37
3,33
3,87
3,39
3,52
3,62
3,68
3,61
3,71
3,5
3,45
Tabel 2. Data Hasil Perhitungan pegas 1 fluida air
Diberi simpangan 5 cm dan diukur waktu
pegas berosilasi sebanyak 4 getaran
Massa
(Kg)
0.1061
0.06138
Apakah sudah
dilakukan
pengulangan
sebanyak 3 kali?
Tabel 1. Data pengukuran pegas 1 fluida air
Pengula
Simpangan (cm)
ngan
X0
X1
X2
X3
X4
ke1
5
3,5
3
2,5
2
2
5
5
3
2
1,5
3
5
5
2,5
1,5
1
1
5
5
4
3
2,5
2
5
5
4
3
2
3
5
5
3,5
3
2
1
5
5
4
3,5
3
2
5
5
3,5
3
2,5
3
5
5
3,5
3
2,5
1
5
5
4
3
2,5
2
5
5
4
3
2,5
3
5
5
4
3,5
3
1
5
5
3,5
2,5
2
2
5
5
3,5
2,5
2
3
5
5
3,5
2,5
2
0.06406
Belum
0.06192
δ
0.036
0.048
0.064
0.028
0.036
0.036
0.02
0.028
0.028
0.024
0.024
0.018
fn (Hz)
F (Hz)
K (N/m)
1.476
1.476
1.538
1.208
1.187
1.201
1.034
1.180
1.136
1.105
1.087
1.108
1.475
1.474
1.535
1.208
1.186
1.200
1.033
1.179
1.136
1.105
1.087
1.108
9.116
9.116
9.904
3.535
3.410
3.493
2.699
3.517
3.262
2.982
2.885
2.998
Cc
1.967
1.967
2.050
0.932
0.915
0.926
0.832
0.949
0.914
0.859
0.845
0.862
C
0.071
0.094
0.131
0.026
0.033
0.033
0.017
0.027
0.026
0.021
0.020
0.016
Sudah
Belum
D. Flowchart
Berdasarkan langkah kerja yang telah dilakukan dalam
percobaan ini, maka dapat dibuat diagram alirnya untuk
mempermudah dan merangkum langkah kerja yang sudah
ada menjadi simpel serta mudah dipahami seperti pada
Gambar 2.
Apakah sudah
variasi beban?
pegas ?
Sudah
Apakah sudah
variasi pegas
dan fluida?
Belum
E. Persamaan
Pada percobaan getaran ini dilakukan perhitungan
untuk menentukan konstanta redaman dan rasio redaman.
Persamaan-persamaan yang digunakan dalam percobaan ini
antara lain :
Untuk mencari rasio redaman :
δ =
Sudah
FINISH
Gambar 2. Flowchart Getaran Teredam
simpangan besi pengkait tanpa beban. Direkam saat objek
melakukan osilasi hingga melakukan bolak-balik melewati
titik kesetimbangan selama 4 kali. Kemudian diberi satu
beban dan diberi label A untuk dijadikan objek osilasi.
Kemudian diberi simpangan sebesar 5 cm. Setelah itu
direkam objek yang berosilasi hingga 4 getaran atau 4 kali
bolak-balik melewati titik setimbang. Setelah itu,
ditambahkan beban lagi selain beban label A, beban kedua
diberi label B. kemudian diberi simpangan 5 cm sama
seperti sebelumnya. Kemudian direkam hingga objek
berosilasi hingga 4 kali melewati titik kesetimbangan.
Diulangi percobaan tersebut selama 3 kali dengan variasi
medium yang berbeda serta pegas spiral yang memiliki
ketetapan berbeda.
ln
𝑥𝑛
𝑥𝑛+1
√4𝜋2+𝑙𝑛2 𝑥
𝑥𝑛
(3)
𝑛+1
Untuk menentukan rasio redaman rata-rata :
δ1+ δ2+δ3
δ̅ =
3
Untuk menentukan frekuensi alami :
𝑛
𝑓𝑛 =
𝑡
Untuk menentukan frekuensi redaman :
𝑓 = 𝑓𝑛 √1 − 𝛿 2
Untuk menentukan konstanta pegas :
K = (fn2π)2 x m
Untuk menentukan koefisien redaman kritis :
𝑐𝑐 = √4𝑀𝐾
Untuk menentukan actual damping coefficient :
C=Cc. δ2
Untuk membuat Grafik :
𝑦 = 𝐴𝑒 −𝛿2π𝑓𝑛 𝑡 cos(2π𝑓𝑡)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
4
𝐶𝑐 = √4𝑀𝐾 = √4 × 0.06138 × 3.535 = 0.932
(17)
Sedangkan untuk koefisien redaman actual yaitu dengan
𝐶 = 𝐶𝑐 × 𝛿𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 0.932 × 0.033 = 0.026
(18)
Sehingga dari contoh hasil perhitungan diatas, dapat
dijadikan tabel hasil perhitungan seperti pada Tabel 5, Tabel
6, Tabel 7 dan Tabel 8 dengan massa beban yang berbeda
serta medium berbeda pula.
C. Grafik
Berdasarkan percobaan dan perhitungan yang telah
dilakukan, didapatkan grafik pada Gambar 2. dan Gambar 6,
7 dan 8 yang terdapat pada lampiran
Gambar 3. Grafik pegas 1 fluida air pada massa 0.1061
III. PEMBAHASAN
A. Analisa Data
Percobaan ini didapatkan data-data berupa massa wadah
beban yaitu 0,1061 kg. Variasi yang digunakan ialah massa
pengkait beban A bernilai 0,06138 kg, beban B bernilai
0,06406 kg, beban C bernilai 0,06192 kg dan beban D
bernilai 0,06716 kg. Kemudian pegas 1 dan 2 , serta medium
udara dan air, masing-masing pengulangan 3 kali. Setelah
dijadikan kedalam bentuk tabel, didapatkan 4 tabel hasil
analisis data percobaan getaran teredam.
B. Perhitungan
Dari analisa data, dapat dihitung rasio redaman rata-rata,
frekuensi alami, frekuensi redaman, konstanta pegas
masing-masing, koefisien redaman kritis, dan besarnya
redaman actual. Diambil dari salah data dari tabel 2 yaitu
data simpangan dan waktu dengan pegas B di udara untuk
beban 3
Diketahui :
m
= 0,1061 kg
n
=4
Pada data pengulangan ke-1, untuk menghitung nilai rasio
redaman dimisalkan simpangan yang dijadikan acuan ialah
x1 (simpangan pertama) sehingga dapat ditulis persamaan
𝛿1 =
ln(
𝑥1
)
𝑥1+1
√4𝜋2 +[ln(
𝛿1 =
(11)
𝑥1
𝑥1+1
)]
2
0.05
)
0.05
ln(
√4𝜋2 +[ln(0.05)]
2
=0
(12)
0.05
Begitu juga untuk pengulangan ke-2, ke-3 dan ke-4,
didapatkan nilai. Sehingga dapat dicari rasio redaman rataratanya seperti
𝛿 +𝛿 +𝛿 +𝛿
𝛿𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 1 2 3 4 = 0.033
(13)
4
Kemudian dicari frekuensi alami pada data tersebut
menggunakan waktu rata-rata dari pengulangan 1,2 dan 3
sehingga
𝑛
4
𝑓𝑛 =
=
= 1.208 𝐻𝑧
(14)
𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎
3.31
Ketika sudah didapatkan fn & δ, dapat dicari konstanta
pegasnya dengan cara
𝐾 = (2𝜋𝑓𝑛 )2 𝑚 = (2𝜋 × 1.208)2 0.06138 = 3.535 N/m
(15)
Sedangkan untuk menghitung frekuensi redaman yaitu
menggunakan
𝑓 = 𝑓𝑛 √1 − 𝛿 2 = 1.208√1 − 0.0332 = 1.028 𝐻𝑧 (16)
Setelah itu untuk mencari koefisien redaman kritis dapat
digunakan cara
D. Pembahasan
Telah dilakukan percobaaan getaran teredam yang
menggunakan prinsip jenis getaran underdamped. Pada saat
pratikum, peristiwa fisis yang terjadi ialah suatu benda yang
belum mengalami osilasi dikarenakan tidak mendapatkan
simpangan sejauh x, melainkan simpangan awal yang
diberikan masih x=0. Kemudian, ketika objek tersebut
diberikan simpangan sepanjang x = 5 cm, benda tersebut
mulai berosilasi ke atas dan kebawah melewati titik
kesetimbangan. Pada saat objek mengalami osilasi keatas
dan kebawah melewati titik kesetimbangan, gaya yang
terjadi ialah gaya gravitasi suatu objek serta gaya tarik
sejauh 5 cm, serta gaya stokes yang merupakan gaya hambat
yang berupa medium itu sendiri.
Pada percobaan ini menggunakan 2 medium yaitu udara
dan air. Udara memiliki koefisien gesekan lebih kecil
daripada air, hal tersebut yang membuat objek yang
berosilasi pada medium air lebih cepat berhenti daripada
objek yang berosilasi pada medium udara. Kemudian, pegas
dapat membuat suatu objek dapat mengalami osilasi, karena
pegas dapat memberikan energy total yang berupa energy
kinetic dan energy potensial pegas. Ketika benda yang
disimpangkan sejauh x = 5cm ( simpangan maksimum )
maka energy yang berlaku pada kondisi tersebut ialah
energy potensial saja. Karena pada saat kondisi simpangan
maksimum, energy kinetic bernilai nol (tidak mempunyai
kecepatan awal) sedangkan energy potensial pegasnya
bernilai maksimum.
Ada beberapa gaya yang mempengaruhi redaman.
Adanya gaya pegas yang menjadi gaya pemulih akan
mempertahankan benda untuk berosilasi, akan tetapi karena
pegas digerakkan dalam air, maka osilasi akan teredam dan
akan berhenti. Hal ini dikarenakan saat sistem berosilasi,
terjadi gaya gesekan dengan fluida yang disebut dengan
gaya Stokes. Nilai gaya Stokes dipengaruhi oleh viskosistas
suatu fluida. Semakin besar nilai viskositas suatu fluida,
maka nilai gaya Stokes akan semakin besar pula sehingga
redaman yang terjadi akan menjadi redaman kritis atau
redaman
besar.
Hal
ini
disebabkan
karena
viskositas/kekentalan berhubungan dengan kerapatan
molekul pada fluida. Yang mana semakin rapat molekul
pada fluida, maka fluida semakin berpotensi untuk membuat
sistem memiliki jenis redaman kritis maupun besar atau
semakin membuat suatu sistem sulit untuk berosilasi.
Untuk pengaruh variasinya, pada variasi beban massa
beban berpengaruh terhadap jarak simpangan yang
terbentuk. Saat beban yang digunakan semakin berat, maka
simpangan yang terbentuk akan memiliki jarak yang
semakin jauh. Untuk variasi pegas, pegas 2 pengaruh
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
5
redamannya lebih besar dibanding pegas 1, hal ini
dikarenakan konstanta pegas 2 lebih besar dibanding pegas
1 sehingga semakin besar nilai kontanta pegas, maka
semakin besar juga nilai redaman yang mempengaruhi pegas
tersebut. Untuk variasi fluida, pengaruh redaman lebih besar
pada air dibanding dengan udara. Hal ini dikarenakan
vsikositas air lebih besar dibanding udara.
Getaran teredam memiliki 3 jenis berdasarkan intensitas
peredamnya, yaitu underdamped, critical damped, dan
overdamped. Perbedaan dari ketiga jenis getaran teredam ini
adalah yang pertama pada getaran teredam kecil yang
memiliki syarat rasio redaman kurang 1 dimana suatu objek
akan masih berosilasi sebelum dia berhenti lama. Hal yang
menggambarkan grafik yang terjadi merupakan grafik
eksponensial dimana grafik yang terbentuk berupa sinyal
sinusoidal mendekati nol. Kemudian untuk perbedaan
critical damping dengan overdamped ialah bisa dibilang
tidak jauh beda, hanya tetapi pada crtical damping, objek
yang berosilasi berhenti seketika. Sedangkan pada
overdamped objek yang berosilasi akan berhenti , namun
tidak secara tiba-tiba , dan berhenti tanpa melewati titik
kesetimbangan. Rasio redaman pada critical damped
memiliki rasio =1 sedangkan overdamped > 1, hal tersebut
menjadikan bahwa grafik yang dimiliki oleh critical
damping sama dengan overdamped, namun pada critical
damping grafiknya lebih curam mendekati nol jika
dibandingkan dengan grafiknya overdamped yang terbilang
landai.
Berdasarkan data pada praktikum yang telah dilakukan,
didapatkan perhitungan rasio redaman suatu getaran, tidak
melebihi dari 1, namun kurang dari nol. Dan juga grafik ini
semakin lama, ampiltudo atau simpangan menjadi berkurang
melainkan amplitude amplitude limit mendekati nol. Pada
grafik yang ditampilkan memiliki output yang melesat naik
untuk mencapai input dan turun dari nilai yang kemudian
berhenti pada kisaran nilai input. Respon inilah yang
memiliki efek osilasi. Serta didapatkan nilai rata-rata dari
rasio redaman pada medium air sebesar 0.06293 dan ratarata rasio redaman pada medium udara sebesar 0.00027.
Rata-rata konstanta pada medium air sebesar 0.08501 dan
rata-rata konstanta pada medium udara sebesar 0.0001478.
Dari data tersebut terlihat pada medium air memiliki
redaman yang lebih besar dibandingkan medium udara.
Berdasarkan perbandingan tersebut objek lebih lama
berosilasi jika dibandingkan yang berada pada medium air.
Pada percobaan ini terdapat beberapa error, dimana pada
beberapa rasio redaman menghasilkan nilai 0 , dimana
apabila dibentuk menjadi grafik. Maka akan menghasilkan
grafik yang berbeda jauh dari grafik lainnya yang
dihasilkan. Hal ini dikarenakan adanya simpangan yang
memiliki nilai yang sama secara berurutan yang nantinya
menghasilkan nilai 0 apabila dihitung rata-rata nya. Grafik
yang tidak sesuai dapat dilihat pada Gambar 15 dan Gambar
20.
percobaan. Dimana pada variasi beban massa beban
berpengaruh terhadap jarak simpangan yang terbentuk.
Pada percobaan ini didapatkan rata-rata konstanta
redaman pada sistem pegas dan rasio redaman yaitu :
A) Pada pegas 1 dengan fluida air, m=0.1061
Kg ,δ=0.0493 dan C=0.0988
B) Pada pegas 1 dengan fluida air, m=0.6138 Kg,
δ=0.033, dan C=0.031
C) Pada pegas 1 dengan fluida air, m=0.06406 Kg,
δ=0.025, dan C=0.023
D) Pada pegas 1 dengan fluida air, m= 0.06192 Kg,
δ=0.022 dan C=0.019
E) Pada pegas 1 dengan fluida air, m=0.06716 Kg,
δ=0.036 dan C=0.034
F) Pada pegas 2 dengan fluida air, m=0.1061
Kg ,δ=0.381 dan C=0.585
G) Pada pegas 2 dengan fluida air, m=0.06138
Kg ,δ=0.024 dan C=0.017
H) Pada pegas 2 dengan fluida air, m=0.06406
Kg ,δ=0.00933 dan C=-0.006
I) Pada pegas 2 dengan fluida air, m=0.06192
Kg ,δ=0.0296 dan C=0.021
J) Pada pegas 2 dengan fluida air, m=0.06716
Kg ,δ=0.03733 dan C=0.027
K) Pada pegas 1 dengan fluida udara, m=0.1061
Kg ,δ=-0.00033 dan C=-0.01
L) Pada pegas 1 dengan fluida udara, m=0.06138
Kg ,δ=0.001667 dan C=0.001
M) Pada pegas 1 dengan fluida udara, m=0.06406
Kg ,δ=0 dan C=0
N) Pada pegas 1 dengan fluida udara, m=0.06192
Kg ,δ=0.000667 dan C=0.001
O) Pada pegas 1 dengan fluida udara, m=0.06716
Kg ,δ=0.000667 dan C=0.001
P) Pada pegas 2 dengan fluida udara, m=0.1061
Kg ,δ=-0.000667 dan C=-0.001
Q) Pada pegas 2 dengan fluida udara, m=0.06138
Kg ,δ=0.00136dan C=0
R) Pada pegas 2 dengan fluida udara, m=0.06406
Kg ,δ=0dan C=0
S) Pada pegas 2 dengan fluida udara, m=0.06192
Kg ,δ=0.00133 dan C=0.001
T) Pada pegas 2 dengan fluida udara, m=0.06716
Kg ,δ=-0.00067 dan C=-00051
Perbandingan antara redaman pada medium udara dan
air adalah pada medium udara, objek lebih lama
berhenti berosilasi jika dibandingkan dengan objek
yang berada pada dalam air. Redaman pada medium air
lebih besar diabanding medium udara. Dimana hal ini
juga terlihat dari rasio redaman air rata-rata adalah
0.06293 dan rata rata rasio redaman udara 0.00027
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, diperoleh
kesimpulan sebagai berikut yaitu :
1. Jenis redaman yang terjadi pada percobaan ini adalah
jenis redaman kecil (underdamped).
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi redaman ialah
massa beban, konstanta pegas dan juga medium pada
3.
4.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih saya ucapkan kepada bu Iim Fatimah serta
mbak Dzakirotur Rifdah selaku asisten laboratorium
Getaran Teredam yang telah meluangkan waktunya untuk
membimbing dan mengarahkan para praktikan dalam
kegiatan praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Giullodori “Hookers Law : Applications of recurring principle.”
Michigan: Wayne State University School of Medicine (2009)
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
[2]
[3]
[4]
[5]
Halliday, David.“Physics, 7th Edition”. University of Pittsburg: John
Wiley & Sons, Inc(2005)
Tse,Francis.“Mekanik
Getaran
Teori
dan
Penggunaan”.
Johor:Universitas Teknologi Malaysia (1978)
Young, Hugh.“UNIVERSITY PHYSICS 10 th Edition”. Santa
Barbara : Addison Wesley Longman, Inc (2000)
Surya,Yohanes. ”Getarab dan Gelombang ”. Tangerang:PT Kandel
(2009)
6
0.06138
0.06406
0.06192
LAMPIRAN
beban
Wadah
Wadah +
beban A
Wadah +
beban B
Wadah +
beban C
Wadah +
beban D
beban
Wadah
Wadah +
beban A
Wadah +
beban B
Wadah +
beban C
Wadah +
beban D
beban
Wadah
Wadah +
beban A
Wadah +
beban B
Wadah +
beban C
Wadah +
beban D
Tabel 3. Data pengukuran pegas 2 fluida air
Pengula
Simpangan (cm)
ngan
X0
X1
X2
X3
ke1
5
5
2,5
1
2
5
5
3
2
3
5
5
2,5
1
1
5
5
3.5
3
2
5
5
3.5
2.5
3
5
5
3.5
3
1
5
5
3.5
3
2
5
5
3
2
3
5
5
3.5
3
1
5
5
3.5
2.5
2
5
4
3
2.5
3
5
5
4.5
4
1
5
5
3.5
2.5
2
5
5
3.5
2.5
3
5
5
4
3.5
Massa
(Kg)
X4
0
1
0.5
2.5
2
2
1.5
1.5
2.5
1.5
2
3.5
1.5
2
2.5
Tabel 4. Data pengukuran pegas 1 fluida udara
Pengula
Simpangan (cm)
ngan
X0
X1
X2
X3
X4
ke1
5
5
5,8
5,5
5,1
2
5
5
5,3
5
5
3
5
5
5,1
5
5
1
5
5
4,5
4.5
4,5
2
5
5
5,2
5
4,9
3
5
5,2
5,2
5
5
1
5
5
5,5
5,5
5,2
2
5
5
5
5
5
3
5
5
5
5
4,8
1
5
5
5
5
5
2
5
5
5
5
5
3
5
5
5
4.8
4,8
1
5
5
5
5
5
2
5
5
5
4.8
4,8
3
5
5
5
5
5
Tabel 5. Data pengukuran pegas 2 fluida udara
Pengula
Simpangan (cm)
ngan
X0
X1
X2
X3
X4
ke1
5
5
5.2
5.2
5.2
2
5
5
5
5
5
3
5
5
5
5
5
1
5
5
5.2
5.2
5.2
2
5
5
5
4.8
4.8
3
5
5
5.2
5.2
5
1
5
5
5
5
5
2
5
5
5
5
5
3
5
5
5
5
5
1
5
5
5
5
5
2
5
5
4.8
4.8
4.8
3
5
5
5
5
4.8
1
5
5
5
5
5
2
5
5
4.8
5
5
3
5
5
5.2
5.2
5.2
t (s)
0.1061
3.47
3.38
3.60
4.31
4.53
4.44
4.44
4.37
4.55
4.24
4.39
4.41
4.36
4.34
4.45
0.06138
0.06406
0.06192
Massa
(Kg)
0.1061
t (s)
2,74
2,43
2,68
3,62
3,19
3,54
3,38
3,49
3,43
3,34
3,68
3,68
3,59
3,75
3,37
0.06138
0.06406
0.06192
0.091
0
0.036
0.036
0.048
0.048
-0.124
0.048
0.027
0.014
1.111
0.928
0.883
0.901
0.901
0.915
0.879
0.943
0.911
0.907
1.107
0.928
0.882
0.900
0.900
0.914
0.872
0.942
0.911
0.907
5.166
2.085
1.887
1.965
2.051
2.117
1.953
2.173
2.027
2.009
1.481
0.715
0.681
0.695
0.725
0.736
0.707
0.734
0.709
0.705
Tabel 7. Data Hasil Perhitungan pegas 1 fluida udara
fn
F
δ
K (N/m)
Cc
(Hz)
(Hz)
-0.001
1.460
1.460
8.918
1.945
0
1.646
1.646
11.338
2.194
0
1.493
1.493
9.321
1.989
0.004
1.105
1.105
2.956
0.852
0.001
1.254
1.254
3.806
0.967
0
1.130
1.130
3.091
0.871
-0.002
1.183
1.183
3.538
0.952
0
1.146
1.146
3.319
0.922
0.002
1.166
1.166
3.436
0.938
0
1.198
1.198
3.502
0.931
0
1.087
1.087
2.885
0.845
0.002
1.087
1.087
2.885
0.845
-0.002
0.000
0.000
0.003
0.001
0.000
-0.002
0.000
0.002
0.000
0.000
0.002
Tabel 8. Data Hasil Perhitungan pegas 2 fluida udara
fn
F
K
δ
Cc
(Hz)
(Hz)
(N/m)
-0.002
0.995
0.995
4.143
1.326
0
1.105
1.105
5.109
1.473
0
1.061
1.061
4.711
1.414
-0.002
0.877
0.877
1.863
0.676
0.0021
0.887
0.887
1.904
0.684
0
0.905
0.905
1.983
0.698
0
0.909
0.909
2.088
0.731
0
0.915
0.915
2.117
0.736
0
0.891
0.891
2.005
0.717
0
0.913
0.913
2.037
0.710
0.002
0.893
0.893
1.947
0.694
0.002
0.907
0.907
2.009
0.705
-0.003
0.000
0.000
-0.001
0.001
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.001
0.001
t (s)
4.02
3.62
3.77
4.56
4.51
4.42
4.4
4.37
4.49
4.38
4.48
4.41
4.52
4.44
4.36
Gambar 4. Grafik Pegas 1 Fluida air massa 0.6138
Gambar 5. Grafik Pegas 1 Fluida air massa 0.6406
Massa
(Kg)
0.1061
Tabel 6. Data Hasil Perhitungan pegas 2 fluida air
fn
F
δ
K (N/m)
Cc
(Hz)
(Hz)
0.99
1.153
0.163
5.560
1.536
0.064
1.183
1.181
5.860
1.577
C
1.521
0.101
0.135
0.000
0.025
0.025
0.035
0.035
-0.088
0.035
0.019
0.010
C
C
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
Gambar 6. Pegas 1 Fluida air massa 0.6192
Gambar 7. Pegas 1 Fluida air massa 0.6716
7
Gambar 12. Pegas 2 Fluida Air massa 0.6716
Gambar 13 Pegas 1 Fluida Udara massa 0.1061
Gambar 8. Pegas 2 Fluida Air massa 0.1061
Gambar 14. Pegas 1 Fluida Udara massa 0.06138
Gambar 9. Pegas 2 Fluida Air massa 0.06138
Gambar 15. Pegas 1 Fluida Udara massa 0.06406
Gambar 10. Pegas 2 Fluida Air massa 0.06406
Gambar 16. Pegas 1 Fluida Udara massa 0.06192
Gambar 11. Pegas 2 Fluida Air massa 0.6192
Laporan Praktikum Fisika Laboratorium I-01111840000005
Gambar 17.Pegas 1 Fluida Udara massa 0.06716
Gambar 18. Pegas 2 Fluida Udara massa 0.1061
Gambar 19. Pegas 2 Fluida Udara massa 0.06138
Gambar 20. Pegas 2 Fluida Udara massa 0.06406
Gambar 21. Pegas 2 Fluida Udara massa 0.06192
Gambar 22. Pegas 2Fluida Udara massa 0.06716
8