Laporan Praktikum Fisika - Elastisitas dan Hukum Hooke (Kelompok 7) PDF

Preview

Summary

Download Laporan Praktikum Fisika - Elastisitas dan Hukum Hooke (Kelompok 7) PDF

Description

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Pelajaran Fisika yang Dibimbing oleh Ibu Dermawati Sihombing, S.Pd.

Disusun oleh Kelompok 7 Rivaldy Zeidane Kristiando

(13620)

Muhammad Akmal Sabil Taufiq

(13613)

Ardiyansah Agustiawan

(14158)

Aisyah Triwahyuni

(13660)

Cindy Aulia Catherine Effendy

(14181)

Chaidir Kamalludin Syach

(13431)

XII MIPA-1

SMA Negeri 17 Jakarta Jalan Mangga Besar IV/I No.27 RT.003/RW.001, Kel. Taman Sari, Kec. Taman Sari, Kota Jakarta Barat, DKI Jakarta, 11150 Tahun Ajaran 2020/2021

1

KATA PENGANTAR Puji syukur kita ucapkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan karunia, rahmat, hidayah, serta inayah-Nya kepada kita semua, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan praktikum kami yang berjudul “Elastisitas dan Hukum Hooke”, untuk memenuhi tugas mata pelajaran Fisika. Dalam penyusunan laporan praktikum tentunya tidak lepas dari bantuan pihak yang mendorong atau memotivasi kami dalam pembuatan laporan praktikum ini supaya lebih baik dan lebih efesien. Maka dari itu kami mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dermawati Sihombing, S.Pd. selaku guru mata pelajaran Fisika. Kami mengucapkan mohon maaf apabila banyak kekurangan dalam penyusunan laporan praktikum ini, karena kami menyadari bahwa laporan praktikum ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, bagi pihak yang membaca laporan praktikum ini agar dapat memberikan kritik serta sarannya untuk dijadikan bahan evaluasi dan intropeksi bagi kami, guna menjadikan kami supaya menjadi lebih baik kedepannya. Semoga penyusunan laporan praktikum ini dapat bermanfaat dan berguna bagi kita semua.

Jakarta, 28 November 2020

Penyusun

2

DAFTAR ISI BAB I: PENDAHULUAN ....................................................................................................... 4 1.1

Latar Belakang .......................................................................................................... 4

1.2

Rumusan Masalah ..................................................................................................... 4

1.3

Tujuan Praktikum .................................................................................................... 4

BAB II: TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................ 5 2.1

Landasan Teori.......................................................................................................... 5

BAB III: METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................. 9 3.1

Metode Penelitian ...................................................................................................... 9

3.2

Waktu dan Tempat Praktikum ................................................................................ 9

3.3

Alat dan Bahan .......................................................................................................... 9

3.4

Langkah Kerja........................................................................................................... 9

3.5

Hasil Pengamatan ...................................................................................................... 9

3.6

Pengolahan Data ...................................................................................................... 10

3.7

Dokumentasi Praktikum......................................................................................... 11

3.8

Pembahasan ............................................................................................................. 12

BAB IV: PENUTUP............................................................................................................... 13 4.1

Kesimpulan dan Saran ........................................................................................... 13

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 14

3

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari yang namanya ilmu fisika, dimulai dari yang ada dalam diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakan setiap hari sampai pada sesuatu yang berada di luar diri kita. Salah satu contohnya adalah pegas yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk kebutuhan tertentu. Dalam kehidupan sehari-hari pegas memiliki peranan penting. Sebagai contoh, pegas dapat kita jumpai pada sepeda motor. Di mana pegas pada sepeda motor sering disebut dengan nama shock breaker. Dengan adanya shock breaker ini maka kita merasa nyaman ketika mengendarai sepeda motor. Hal ini terjadi karena shock breaker tersebut memiliki sifat elastisitas (kembali ke bentuk semula) seperti sifat pegas pada umumnya. Pegas tidak hanya dimanfaatkan pada sepeda motor, tetapi pada semua kendaraan yang kita gunakan hingga pada kasur yang digunakan. Pegas merupakan salah satu contoh benda elstisitas. Contoh benda elastis lainnya adalah karet mainan. Ketika kita menarik karet mainan sampai batas tertentu karet tersebut bertambah panjang. Jika tarikan tersebut dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang semula. Demikian juga ketika kita merentangkan pegas, pegas tersebut akan bertambah panjang, tetapi ketika dilepaskan panjang pegas akan kembali seperti semula. Oleh karena itu, banyaknya kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang melibatkan prinsip pegas maka percobaan ini penting untuk dipahami, sehingga dapat mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari. 1.2 Rumusan Masalah Dengan melihat latar belakang yang telah dikemukakan, maka beberapa masalah yang dapat dirumuskan dan akan dibahas dalam laporan praktikum ini yaitu sebagai berikut: 1. Bagaimana cara berlakunya hukum Hooke? 2. Bagaimana cara menentukan konstanta pegas? 1.3 Tujuan Praktikum Adapun tujuan yang ingin dicapai dari praktikum ini yaitu sebagai berikut: 1. Mempelajari hukum Hooke 2. Membuktikan berlakunya hukum Hooke 3. Menentukan konstanta pegas

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori Pegas merupakan suatu benda yang memiliki sifat elastis atau lentur. Sifat elastis dari suatu pegas sangatlah penting. Misalnya dalam dunia otomotif, kenyamanan berkendara sangat dipengaruhi oleh pegas yang terdapat di shock breaker. Jika sebuah pegas diberi gangguan sehingga pegas meregang (pegas ditarik) atau merapat (pegas ditekan), pada pegas akan bekerja gaya pemulihan yang arahnya selalu menuju titik asal. Dengan kata lain, besar gaya pemulihan pada pegas-pegas ini sebanding dengan gangguan atau simpangan yang diberikan pada pegas. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum Hooke. Selain itu, jika sebuah pegas ditarik dengan gaya tertentu, maka panjangnya akan berubah. Semakin besar gaya tarik yang bekerja, semakin besar pertambahan panjang pegas tersebut. Ketika gaya tarik dihilangkan, pegas akan kembali ke keadaan semula. Jika beberapa pegas ditarik dengan gaya yang sama, pertambahan panjang setiap pegas akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik setiap pegas. Karateristik suatu pegas dinyatakan dengan konstanta pegas. Robert Hooke menyatakan bahwa apabila pegas ditarik dengan suatu gaya tanpa melampaui batas elastisitasnya, pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang sebanding dengan pertambahan panjang pegas, tetapi berlawanan dengan arah gerak benda. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa gaya pemulih memiliki arah yang berlawanan dengan gaya yang diberikan pada pegas. Gaya pemulih dapat dirumuskan sebagai berikut. 𝐹𝑝 = −𝑘 × ∆𝑥 Keterangan: 𝐹𝑝 = gaya pemulih (N); 𝑘 = tetapan/konstanta pegas (N/m); dan ∆𝑥 = pertambahan panjang pegas (m). Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada pegas. Gaya yang diberikan pada pegas dapat dirumuskan sebagai berikut. 𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 Selain rumus umum di atas, adapun rumus dan besaran dalam hukum Hooke, yaitu: 1. Tegangan Tegangan adalah besarnya gaya yang diberikan oleh molekul-molekul per satuan luas penampang benda. Besarnya tegangan yang dialami oleh suatu benda dapat dituliskan dengan persamaan berikut. 𝜎= Keterangan: 𝜎 = tegangan (N/m2); 𝐹 = gaya tarik (N); dan 𝐴 = luas penampang benda (m2).

5

𝐹 𝐴

Tegangan dapat dianggap sebagai gangguan luar yang memberikan dampak pada benda. 2. Regangan Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang suatu benda dan panjang awalnya. Besarnya regangan yang dialami oleh suatu benda dapat dituliskan dengan persamaan berikut. 𝑒=

∆𝑙 𝑙0

Keterangan: 𝑒 = regangan; ∆𝑙 = pertambahan panjang benda (m); dan 𝑙0 = panjang awal benda (m). Regangan dapat dianggap sebagai akibat yang ditimbulkan oleh adanya tegangan. 3. Modulus Elastisitas Modulus elastisitas atau modulus young adalah ukuran ketahanan suatu benda terhadap perubahan panjangnya ketika diberikan gaya. Modulus elastisitas dapat dituliskan dalam persamaan berikut. 𝐸=

𝜎 𝑒

atau 𝐸=

𝐹 × 𝑙0 𝐴 × ∆𝑙

Keterangan: 𝐸 = modulus elastisitas atau modulus young (N/m2); 𝜎 = tegangan (N/m2); dan 𝑒 = regangan. Setiap benda elastis memiliki sifat elastis jika gaya yang diberikan tidak melampaui batas elastisnya, maka hubungan antara tetapan gaya dan modulus elastisitas dapat ditentukan. Modulus elastisitas dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut. 𝐸=

𝐹 × 𝑙0 𝐴 × ∆𝑙

Persamaan tersebut dapat diubah menjadi sebagai berikut. 𝐹=

𝐸×𝐴×∆𝑙 𝑙0

... (1)

Dari hukum Hooke, diketahui: 𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 ... (2)

6

Jika persamaan (1) disubstitusikan ke dalam persamaan (2), akan diperoleh persamaan sebagai berikut. 𝐸×𝐴×∆𝑙 𝑙0

= 𝑘 × ∆𝑥

Oleh karena 𝑥 dan 𝑙 memiliki makna yang sama yaitu panjang, maka persamaannya dapat diubah menjadi sebagai berikut. 𝐸×𝐴×∆𝑙 𝑙0

𝐸×𝐴 𝑙0

= 𝑘 × ∆𝑙

=𝑘

Dengan demikian, hubungan antara tetapan gaya dan modulus elastisitas dapat dituliskan sebagai berikut. 𝑘=

𝐸×𝐴 𝑙0

Pegas dapat disusun dengan berbagai jenis susunan, yaitu seri, paralel, maupun campuran. Setiap jenis susunan tentu saja memiliki kekhasan masing-masing. 1. Susunan Seri Pegas Jika pegas disusun secara seri, gaya yang dialami setiap pegas akan sama. Berdasarkan hukum Hooke, gaya yang dialami pegas adalah sebagai berikut. 𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 Dari persamaan tersebut, pertambahan panjang pegas dapat dinyatakan sebagai berikut. ∆𝑥 =

𝐹

𝑘

Pertambahan panjang total pegas (∆𝑥𝑡𝑜𝑡 ) yang disusun secara seri merupakan jumlah pertambahan panjang setiap pegasnya. Ini berarti: ∆𝑥𝑡𝑜𝑡 = ∆𝑥1 + ∆𝑥2 𝐹

𝐹

∆𝑥𝑡𝑜𝑡 = 𝑘 +

𝑘2

1

1

∆𝑥𝑡𝑜𝑡 = 𝐹 (𝑘 + 1

∆𝑥𝑡𝑜𝑡 = 𝐹 (

1

𝑘𝑠𝑒𝑟𝑖

1

𝑘2

)

)

Berdasarkan persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa tetapan gaya pegas yang disusun secara seri dapat dirumuskan sebagai berikut. 1

𝑘𝑠𝑒𝑟𝑖

=

1 1 + +⋯ 𝑘1 𝑘2

7

2. Susunan Paralel Pegas Jika pegas disusun secara paralel, pertambahan panjang yang dialami setiap pegas akan sama. Berdasarkan hukum Hooke, gaya yang dialami pegas adalah sebagai berikut. 𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 Gaya total pegas (𝐹𝑡𝑜𝑡 ) yang disusun secara paralel merupakan jumlah gaya yang dialami setiap pegasnya. Ini berarti: 𝐹𝑡𝑜𝑡 = 𝐹1 + 𝐹2 ⇔ 𝑘𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 × ∆𝑥 = 𝑘1 × ∆𝑥 + 𝑘2 × ∆𝑥 ⇔ 𝑘𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 × ∆𝑥 = (𝑘1 + 𝑘2 ) × ∆𝑥 ⇔ 𝑘𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 = (𝑘1 + 𝑘2 ) Berdasarkan persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa tetapan gaya pegas yang disusun secara paralel dapat dituliskan sebagai berikut. 𝑘𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 = 𝑘1 + 𝑘2 + ⋯

8

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian Dalam melakukan penelitian ini kami menggunakan dua metode, yaitu: 1. Metode observasi, yaitu metode yang digunakan dengan cara meneliti objek yang diteliti. 2. Metode studi pustaka, yaitu metode yang digunakan dengan cara mengumpulkan data dari sumber yang ada. 3.2 Waktu dan Tempat Praktikum Waktu pelaksanaan dimulai pada tanggal 27 sampai dengan 28 November 2020. Praktikum dan pengamatan dilaksanakan di rumah masing-masing. 3.3 Alat dan Bahan 1. Botol air mineral bekas berukuran 600 ml 2. Dua buah karet gelang 3. Gantungan/paku 4. 500 ml air 5. Penggaris 3.4 Langkah Kerja 1. Siapkan gantungan atau paku sebagai tempat digantungnya botol air mineral nanti. 2. Ambil dua buah karet gelang, lalu buatlah simpul berbentuk angka delapan. 3. Lingkar/ikatkan salah satu bagian simpul tadi pada bagian mulut botol air mineral sampai benar-benar erat. 4. Isilah botol air mineral dengan 100 ml air, kemudian tutuplah botol air mineral rapatrapat sampai karet tertahan. 5. Gantungkan botol air mineral pada gantungan/paku. 6. Amati dan dokumentasikan perubahan yang terjadi sebelum dan sesudah botol air mineral diisikan air. 7. Ukurlah pertambahan panjang karet menggunakan penggaris, kemudian catat hasilnya pada tabel data. 8. Lakukan kembali langkah ke-4 sampai dengan langkah ke-7 hingga memperoleh lima data. 3.5 Hasil Pengamatan Massa Volume Total No. Air (𝑽) (𝒎𝒕𝒐𝒕) (m3) (kg) 0,1197 1,0 × 10−4 1 0,2194 2,0 × 10−4 2 0,3191 3,0 × 10−4 3 0,4188 4,0 × 10−4 4 0,5185 5,0 × 10−4 5

Gaya Panjang (𝑭) Awal (𝒍𝟎 ) (m) (N) 1,173 2,15 3,127 4,1 5

Panjang Akhir (𝒍𝒕 ) (m)

5,5 × 10−2 7,8 × 10−2 −2

−2

−2

−2

Pertambahan Panjang (∆𝒙) (m)

Konstanta Pegas (𝒌) (N/m)

2,3 × 10−2

51 28,667 27,191

−2

5,5 × 10 13,0 × 10 7,5 × 10 −2 −2 5,5 × 10 17,0 × 10 11,5 × 10−2 5,5 × 10−2 21,0 × 10−2 15,5 × 10−2 5,5 × 10

9

25,5 × 10

20,0 × 10

−2

26,451 25

3.6 Pengolahan Data 1. Data ke-1: 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝜌 × 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 997 × 1,0 × 10−4 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 9,97 × 10−2 𝑘𝑔 𝜌=

𝐹 𝐹 𝐹 𝐹

= 𝑊 = 𝑚𝑡𝑜𝑡 × 𝑔 = (𝑚𝑎𝑖𝑟 + 𝑚𝑏𝑜𝑡𝑜𝑙 ) × 𝑔 = 1,197 × 10−1 × 9,8 = 1,173 𝑁

𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 𝐹 𝑘= ∆𝑥 1,173 𝑘= 2,3 × 10−2 𝑘 = 51 𝑁⁄𝑚

𝐹 𝐹 𝐹 𝐹

= 𝑊 = 𝑚𝑡𝑜𝑡 × 𝑔 = (𝑚𝑎𝑖𝑟 + 𝑚𝑏𝑜𝑡𝑜𝑙 ) × 𝑔 = 2,194 × 10−1 × 9,8 = 2,15 𝑁

𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 𝐹 𝑘= ∆𝑥 2,15 𝑘= 7,5 × 10−2 𝑘 = 28,667 𝑁⁄𝑚

𝐹 𝐹 𝐹 𝐹

= 𝑊 = 𝑚𝑡𝑜𝑡 × 𝑔 = (𝑚𝑎𝑖𝑟 + 𝑚𝑏𝑜𝑡𝑜𝑙 ) × 𝑔 = 3,191 × 10−1 × 9,8 = 3,127 𝑁

𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 𝐹 𝑘= ∆𝑥 3,127 𝑘= 11,5 × 10−2 𝑘 = 27,191 𝑁⁄𝑚

= 𝑊 = 𝑚𝑡𝑜𝑡 × 𝑔 = (𝑚𝑎𝑖𝑟 + 𝑚𝑏𝑜𝑡𝑜𝑙 ) × 𝑔 = 4,188 × 10−1 × 9,8 = 4,1 𝑁

𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 𝐹 𝑘= ∆𝑥 4,1 𝑘= 15,5 × 10−2 𝑘 = 26,451 𝑁⁄𝑚

= 𝑊 = 𝑚𝑡𝑜𝑡 × 𝑔 = (𝑚𝑎𝑖𝑟 + 𝑚𝑏𝑜𝑡𝑜𝑙 ) × 𝑔 = 5,185 × 10−1 × 9,8 =5𝑁

𝐹 = 𝑘 × ∆𝑥 𝐹 𝑘= ∆𝑥 5 𝑘= 20 × 10−2 𝑘 = 25 𝑁⁄𝑚

2. Data ke-2: 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝜌 × 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 997 × 2,0 × 10−4 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 1,994 × 10−1 𝑘𝑔 𝜌=

3. Data ke-3: 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝜌 × 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 997 × 3,0 × 10−4 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 2,991 × 10−1 𝑘𝑔 𝜌=

4. Data ke-4: 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝜌= 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝜌 × 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 997 × 4,0 × 10−4 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 3,988 × 10−1 𝑘𝑔

𝐹 𝐹 𝐹 𝐹

5. Data ke-5: 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝜌 × 𝑉 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 997 × 5,0 × 10−4 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 4,985 × 10−1 𝑘𝑔 𝜌=

𝐹 𝐹 𝐹 𝐹

10

Grafik Gaya Tarik pada Pegas terhadap Pertambahan Panjang 6 5 5

4.1

𝐹 (N)

4 3.127 3 2.15 2 1.173 1 0 0

0.05

0.1

0.15

∆𝑥 (m)

3.7 Dokumentasi Praktikum

11

0.2

0.25

3.8 Pembahasan Materi mengenai hukum Hooke semakin mudah dipahami setelah melakukan percobaan menggunakan pegas. Dapat diamati apa saja yang terjadi saat ujung pegas diberi beban dengan massa yang tidak sama. Hasil menunjukkan bahwa semakin besar beban yang digantungkan pada pegas maka pertambahan panjang semakin besar. Angka-angka tersebut diperoleh dari selisih panjang akhir dan panjang awal. Panjang akhir menunjukkan panjang pegas setelah ada beban yang diberikan di ujung pegas. Sedangkan panjang awal yaitu panjang mula-mula pegas tanpa diberi beban apa pun. Mengacu pada hasil yang diperoleh, pengukuran terhadap konstanta jika memakai pegas yang sama maka nilainya hampir sama juga. Adanya sedikit perbedaan dari besarnya konstanta di percobaan ini terjadi karena setiap benda memiliki tingkat kerenggangan pegas yang tidak sama. Kerenggangan tersebut dipengaruhi oleh massa dari benda yang digantung. Keseimbangan pegas, ketelitian saat melakukan pengukuran, maupun saat menganalisis data juga dapat berpengaruh besar terhadap nilai konstanta.

12

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan dan Saran Berdasarkan hasil percobaan yang telah kami lakukan, maka dalam praktikum hukum Hooke ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Gaya dan pertambahan panjang pada pegas berbanding lurus. 2. Semakin tinggi nilai pertambahan panjang pegas, maka semakin besar pula gaya yang bekerja. Jika ingin pratikum berhasil, maka harus melaksanakan aturan cara kerja dengan baik dan benar, harus teliti serta berhati-hati agar tidak terjadi segala sesuatu yang tidak diinginkan. Semoga laporan ini dapat memenuhi tugas praktikum kami. Dan semoga dapat menjadi pembelajaran dan dapat menambah ilmu bagi semuanya. Dan semoga ilmu yang kita dapat mendapatkan ridha dari Tuhan Yang Maha Esa.

13

DAFTAR PUSTAKA Cari. 2009. Aktif Belajar Fisika untuk SMA & MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Ammariah, Hani. (2019, 19 September). Elastisitas Zat Padat dan Hukum Hooke. Diakses pada 28 November 2020, dari Ruangguru: Fisika Kelas 11 | Elastisitas Zat Padat dan Hukum Hooke (ruangguru.com) Faturrachmat, Muhammad. (2020, 11 Agustus). Laporan Praktikum Elastisitas dan Hukum Hooke. Diakses pada 28 November 2020, dari Laporan Praktikum Elastisitas dan Hukum Hooke – Captain_Eunoia (wordpress.com) Oddenk, Ramadhan. (2012, 18 September). Laporan Praktikum Fisika tentang Elastisitas. Diakses pada 28 November 2020, dari Ramadhan Oddenk: Laporan Praktikum Fisika Tentang resonansi dan bunyi pada gelas kaca (ramadhanputraoddenk.blogspot.com)

14...