BAB I
PENDAHULUAN
1.1
TUJUAN PERCOBAAN
1.
Mengetahui
pengaruh
perubahan
beban
terhadap
perubahan
kerenggangan pegas.
2.
Mengetahui cara mengukur kerenggangan pegas.
3.
Mengetahui cara menghitung konstanta pegas.
4.
Menggambar grafik hubungan pertambahan beban dan kerenggangan
pegas.
5.
Menganalisis konstanta pegas dengan menggunakan hubungan grafik
pertambahan beban dengan kerenggangan pegas.
6.
Membandingkan konstanta pegas dari hasil pengukuran dengan
analisis grafik hubungan pertambahan beban dan kerenggangan pegas.
1.2
ALAT DAN BAHAN
No.
Alat dan Bahan
1
Pegas = 1 Buah
2
Beban – Beban = 6 buah
Gambar
1
3
Statif Panjang = 1 buah
4
Statif Pendek = 1 buah
5
Kaki Statif = 1 buah
6
Steker Poros = 1 buah
7
Pengait = 1 buah
2
1.3
8
Dasar Statif
9
Penggaris
LANDASAN TEORITIS
Hukum Hooke Pada Pegas
Pada tahun 1676, Robert Hooke mengusulkan sutu hokum fisika yang
menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastic yang dikenai oleh
suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan
yang diberikan pada benda. Secara matematis, hokum Hooke ini dapat
dituliskan sebagai :
F= k . x ............................................................................... (Rumus 1.1)
Dimana :
F = gaya yang dikerjakan (N)
x = pertambahan panjang (m)
k = konstanta gaya (N/m)
Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis. elastis atau
elastsisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk
awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan.
3
Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis, maka bentuk
benda tersebut berubah. Untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan
perubahan bentuk adalah pertambahan panjang. Perlu kita ketahui bahwa
gaya yang diberikan juga memiliki batas-batas tertentu. Sebuah karet bisa
putus jika gaya tarik yang diberikan sangat besar, melawati batas
elastisitasnya. Demikian juga sebuah pegas tidak akan kembali ke bentuk
semula jika diregangkan dengan gaya yang sangat besar. Jadi benda-benda
elastis tersebut memiliki batas elastisitas. Setiap pegas memiliki panjang
alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda
yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang. Untuk
semakin memudahkan pemahaman dirimu,sebaiknya dilakukan juga
percobaan.
Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas
akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri
sehingga benda kembali ke posisi setimbangnya. Sebaliknya, jika benda
ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk
mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi
setimbang.
Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x
dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi
setimbang ketika x = 0).
Secara matematis ditulis :
Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan
hukum hooke. Hukum in]i dicetuskan oleh paman Robert Hooke (16351703). k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Tanda negatif
menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan
dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai
positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x).
Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F
bekerja ke kanan.
4
Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x.
k adalah konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas
sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas),
semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan
pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta
pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas.
Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada
pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan
bahwa x sebanding dengan gaya yang diberikan pada benda.
Getaran adalah gerak bolak-balik secara periodik yang selalu melalui
titik keseimbangan.Satu getaran adalah gerakan dari titik mula-mula dan
kembali ke titik tersebut. Periode (waktu getar) adalah waktu yang
digunakan untuk mencapai satu getaran penuh, dilambangkan T (sekon atau
detik).Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap detik, dilambangkan f
(Hertz). Amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu getaran,
dilambangkan A (meter).Simpangan adalah jarak besarnya perpindahan dari
titik keseimbangan ke suatu posisi, dilambangkan Y (meter). Sudut fase
getaran adalah sudut tempuh getaran dalam waktu tertentu, dilambangkan
(radian). Fase getaran adalah perbandingan antara lamanya getaran dengan
periode, dilambangkan. Kecepatan sudut adalah sudut yang ditempuh tiap
satuan waktu Hubungan f dan T .
Sebuah pegas yang digantung vertikal ke bawah ujungnya diberi
beban m ditarik dengan gaya F sehingga pegas bertambah panjang sebesar
x, kemudian gaya dilepas, maka beban bersama ujung pegas akan
mengalami gerak harmonik dengan periode :
T = periode (s)
f = frekuensi pegas (Hz)
m = massa beban (kg)
π = 22/7 atau 3,14
k = konstanta pegas (N/m)
5
Nilai k dapat dicari dengan rumus hukum Hooke yaitu :
F = k y .............................................................................. (Rumus 1.2)
Pada pegas :
F = m a = mω y = m ӱ...................................................... (Rumus 1.3)
1.4
PROSEDUR KERJA
1.
Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2.
Menyusun dasar statif, kaki statif, statif panjang, statif pendek, dan
steker seperti gambar.
3.
Menggantungkan pegas pada statif
4.
Menentukan panjang pegas mula – mula dengan penggaris ( sebelum
dikasih beban ) sebagai xo
5.
Menentukan massa beban mula – mula sebagai mo
6.
Menggantukan beban pertama dengan massa tertera pada beban
tersebut.
7.
Mencatat dan masukan dalam Tabel Hasil Pengukuran pertambahan
beban tersebut dengan mengurangkan beban yang ditambahakan, m
dengan massa beban mula – mula, mo
8.
Menggukur panjang pegas dengan penggaris, x
9.
menghitung kerenggangannya dengan mengurangkan panjang akhir
x dengan panjang awal xo kemudian catat dan masukkan hasilnya ke
dalam Tabel Hasil Pengukuran.
10.
Melakukan penggulangan dengan cara yang sama untuk beban ke dua
sampai beban kelima.
11.
Rumusan menentukan berat beban dan konstanta pegas
a.
W =mxg
b.
F
c.
Δx = x1 – x0
d.
K1 =
= (m1 – m0)g
𝐹1
𝛥𝑋1
6
BAB II
DATA HASIL PENGUKURAN DAN PENGAMATAN
a.
Panjang Pegas Awal (X0)
= 6,8 cm
b.
Massa Beban Awal (m0)
= 10 gr
No.
Beban, gr (m-m0)
Kerenggangan, cm ( x- x0)
1.
10 – 10 = 0
6,9 – 6,8 = 0,1
2.
20 – 10 = 10
7 – 6,8
3.
30 –10 = 20
7,1 – 6,8 = 0,3
4.
40 – 10 = 30
7,2 – 6,8 = 0,4
5.
50 – 10 = 40
7,4 – 6,8 = 0,6
7
= 0,2
BAB III
ANALISIS, RALAT DAN TUGAS
3.1
ANALISIS DATA
1. Untuk menghitung besarnya berat beban menggunakan rumus W = m x g
W
= Berat Beban (N)
m
= Massa Beban (kg)
g
= Percepatan Gravitasi (m/s²)
Hasil dari perhitungan berat beban dalam percobaan ini adalah sebagai
berikut:
a.
Beban 0 gr
d. Beban 30 gr
W=mxg
b.
W=mxg
= 0 x 10
= 0,03 x 10
=0N
= 0,3 N
Beban 10 gr
e. Beban 40 gr
W=mxg
c.
W=mxg
= 0,01 x 10
= 0,04 x 10
= 0,1 N
= 0,4 N
Beban 20 gr
W=mxg
= 0,02 x 10
= 0,2 N
8
No
Massa Beban
Berat Beban
Perubahan Panjang
(kg)
(N/Kg)
Pegas ∆x (m)
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,1
0,2
0,3
0,4
0,6
1
2
3
4
5
Grafik hubungan pertambahan beban (ΔW) dengan kerenggangan (ΔX)
w (x10)
4,5
4
3,5
3
2,5
w (x10)
2
1,5
1
0,5
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,6
Jadi dari penelitian maka semakin beban ditambah maka akan semakin
panjang pegas tersebut sehingga kerenggangan akan semakin terlihat
pada pegas.
a.
Menentukan Konstanta Pegas
1.
Untuk Beban 10 gram
Diketahui : m₀
X₀
= 0,01 kg ; g = 10 m/s²
= 6,8 cm = 0,068 m
9
; m₁= 0,01 kg
Ditanya
X₁
= 6,9 cm = 0,069 m
: F₁
= .....?
Δx₁
= .....?
Penyelesaian: F₁
k₁
= .....?
= (m₁ - m₀) g
= ( 0,01 –0,01 )10 = 0,000 N
Δx₁
= x₁ - x₀
= 0,069 – 0,068 = 0,001 m
k₁
= F₁ / Δx₁
= 0,000 N / 0,001 m = 0,000 N/m
Jadi, nilai konstanta pegas (k₁) adalah 0,000 N/m
2.
Untuk beban 20 gram
Diketahui : m₀
Ditanya
= 0,01 kg ; g = 10 m/s² ;
X₀
= 6,8 cm = 0,068 m
X₁
= 7 cm = 0,070 m
: F₁
= .....?
Δx₁
= .....?
k₂
= .....?
Penyelesaian: F₁
m₁ = 0,02 kg
= (m₁ - m₀) g
= ( 0,02– 0,01) 10 = 0,1 N
Δx₁
= x₁ - x₀
= 0,070 – 0,068 = 0,002 m
k₂
= F₁ / Δx₁
= 0,1 N / 0,002 m = 50 N/m
Jadi, nilai konstanta pegas (k₂) adalah 50 N/m
3.
Untuk beban 30 gram
Diketahui : m₀
= 0,01 kg ; g = 10 m/s²
X₀
= 6,8 cm = 0,068 m
X₁
= 7,1 cm = 0,071 m
10
; m₁ = 0,03 kg
Ditanya
: F₁
= .....?
Δx₁
= .....?
k₃
= .....?
Penyelesaian: F₁
= (m₁ - m₀) g
= ( 0,03 – 0,01)10 = 0,2 N
Δx₁ = x₁ - x₀
= 0,071 – 0,068 = 0,003 m
k₃
= F₁ / Δx₁
= 0,2 N / 0,003 m = 66,667 N/m
Jadi, nilai konstanta pegas (k₃) adalah 66,667 N/m
4.
Untuk beban 40 gram
Diketahui : m₀
Ditanya
= 0,01 kg ; g = 10 m/s²
X₀
= 6,8 cm = 0,068 m
X₁
= 7,2 cm = 0,072 m
: F₁
= .....?
k₄
= .....?
Penyelesaian: F₁
Δx₁
;
m₁ = 0,04 kg
= .....?
= (m₁ - m₀) g
= ( 0,04 – 0,01 )10 = 0,3 N
Δx₁
= x₁ - x₀
= 0,072 – 0,068 = 0,004 m
k₄
= F₁ / Δx₁
= 0,3 N / 0,004 m = 75 N/m
Jadi, nilai konstanta pegas (k₄) adalah 75 N/m
5.
Untuk beban 50 gram
Diketahui : m₀
Ditanya
= 0,01 kg ; g = 10 m/s²
X₀
= 6,8 cm = 0,068 m
X₁
= 7,4 cm = 0,074 m
: F₁
= .....?
11
Δx₁
; m₁= 0,05 kg
= .....?
k₅
Penyelesaian: F₁
= .....?
= (m₁ - m₀) g
= ( 0,05 – 0,01)10 = 0,4 N
Δx₁
= x₁ - x₀
= 0,074 – 0,068 = 0,006 m
k₅
= F₁ / Δx₁
= 0,4 N / 0,006 m = 66,667 N/m
Jadi, nilai konstanta pegas (k₅) adalah 66,667 N/m
b.
Menentukan Konstanta Pegas Rata-Rata
Diketahui
Ditanya : 𝑘̅
: k₁
= 0 N/m
k₂
= 50 N/m
k₃
= 66,667 N/m
k₄
= 75 N/m
k₅
= 66,667 N/m
…..?
=
Penyelesaian : 𝑘̅ = ∑ 𝑘
=
𝑘1+𝑘2+𝑘3+𝑘4+𝑘5+𝑘6
=
=
𝑛
0+50+66,667+75+66,667 𝑁/𝑚
5
258,334N/m
5
= 51,667 N/m
Jadi, nilai konstanta pegas rata-rata ( 𝑘̅ ) adalah 51,667 N/m.
3.2
RALAT
Kesalahan – kesalahan yang dilakukan dalam proses pengukuran,
diantaranya:
a.
Kesalahan umum, yaitu kesalahan yang disebabkan oleh kekeliruan
manusia, misalnya kesalahan pada penggunaan alat ukur.
b.
Kesalahan sistematis, yaitu kesalahan yang disebabkan lingkungan
pada saat percobaan.
12
c.
Kesalahan acak, yaitu kesalahan yang terjadi terlalu cepat dan
disebabkan oleh hal-hal yang tidak diketahui secara pasti.
d.
Beberapa pengabaian pada saat perhitungan memberi pengaruh pada
masa percobaan seperti panjang pegas.
Berikut adalah hasil dari data tabel pengamatan:
Ҡ=
No.
1
2
3
4
5

∑𝑎
𝑛
==
No.
k (N/m2)
1.
0
2.
50
3.
66,667
4.
75
5.
66,667
258,334
5
= 51,667 N/m2
K
0
50
66,667
75
66,667
∑(k - K)2
(k – Ҡ)
-51,667
-1,667
15
23,333
15
(k - Ҡ)2
2669,479
2,779
225
544,429
225
3696,687
Kesalahan Mutlak/Simpangan Devisi (sd)
Standar devisi (simpangan baku) adalah ukuran-ukuran keragaman
(variasi) data statistik yang paling digunakan.
∑(𝑘 − 𝐾)2
3696,687
𝑠𝑑 = √
=√
= 27,191
𝑛
5

Kesalahan Relatif (Kr)
Kesalahan relatif adalah kesalahan pengukuran dibandingkan dengan
hasil pengukuran .
13
𝐾𝑟 =
3.3
𝑠𝑑
27,191
× 100% =
𝑥100% = 53%
51,667
𝐾̀
TUGAS
Soal
1.
Jelaskan apa yang dimaksud dengan benda elastis dan plastis ?
2.
Apa yang dimaksud dengan point break ?
3.
Jelaskan bagaimana bisa dikatakan bahwa pegas bersifat elastis dan
dapat pula bersifat plastis ?
4.
Jelaskan secara singkat bagaimana cara menentukan Konstanta pegas ?
Jawaban
1.
Pengertian benda elastis dan plastis

Benda Elastis adalah benda yang saat diberikan gaya akan
mengalami perubahan bentuk dan saat gayanya dihilangkan benda
akan kembali ke bentuk awal. Contoh benda Plastis : Pegas, Karet

Benda Plastis (nonelastis) adalah benda yang saat diberikan gaya
akan mengalami perubahan bentuk dan saat gayanya dihilangkan
benda tidak dapat kembali ke bentuk awalnya. Contoh : Tanah Liat,
Plastisin, Adonan Kue
2.
Point break merupakan suatu batasan maksimum suatu benda jika
terkena gaya berlebih contohnya titik tertentu yang dimiliki benda
elastis, dimana bila suatu gaya melebihi titik patah ini diterapkan pada
benda tersebut, maka benda elastis akan patah.
3.
Perbedaan elastisitas dan plastisitas dengan contohnya adalah sebagaii
berikuut:

Elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke
bentuk semula. Kita beri contoh saja, karet dengan besi. Jika karet
ditarik kemudian di lepas, maka karet akan kembali ke bentuk
semula.
14

Plastisitas adalah benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya
segera setelah gaya luar dihilangkan. jika besi ditarik, besi
memiliki tingkat elastisitas yang cukup kecil jadi jika terarik
melewati batas elastisitas maka besi akan patah dan tidak kembali
ke bentuk semula.
4.
Menentukan konstanta pegas adalah dengan melihat data yang telah
diperoleh. Rumus yang digunakan untuk menentukan konstanta pegas
adalah.
F
=F
M.g
= k. ∆x
K
= m.g / ∆x
Dimana :
F
= Gaya pegas
M
= Massa beban
g
= Gravitasi bumi
k
= Konstanta pegas
∆x
= Selisih antara panjang akhir (Lt) dan panjang awal (Lo).
15
BAB IV
PENUTUP
4.1
DISKUSI
Kendala kami dalam praktikum pegas kali ini adalah ketelitian ukuran
kerenggangan pegas menggunakan penggaris dan menghitung konstanta
pegas kemudian membandingkannya menggunakan grafik
.
4.2
KESIMPULAN
Dengan melakukan pratikum fisika (kerenggangan dan konstata
pegas) perubahan beban sangat lah berpengaruh terhadap kerenggangan
pegas, semakin besar berat maka akan semakin besar kerenggangan pegas.
Cara mengukur kerenggangan pegas ialah dengan mengurangi panjang
pegas setelah di beri beban (x) dengan panjang pegas sebelum ada beban
(x°) cara menghitung konstanta pegas dengan rumus
F1
∆X1
dari hasil
pengukuran dan perhitungan tersebut maka kita bisa memperoyeksikan
dalam sebuah grafik menganalisis konstanta dengan menggunakan
hubungan pada perubahan data pertamban beban dengan kerenggangan.
membandingkan hasil dari konstanta pegas hasil pengukuran dengan
analisis grafik hubungan pertama bahan beban dan kerengangan pegas.
4.3
SARAN
Sebelum melakukan percobaan sebaiknya memahami terlebih dahulu
meteri yang akan diuji. Sebaiknya kita melakukan perhitungan berulang kali
agar mendapatkan hasil yang lebih akurat.
16
DAFTAR PUSTAKA
Sugeng.2019. Buku Panduan Praktikum Fisika. Pangkalan Bun: Fakultas
Teknik Universitas Antakusuma
http://indrihdyn.blogspot.com/2014/06/makalah-fisika-mengenai-gayapegas.html 29 Desember 2021
(http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/)// 29
desember 2021
17