Hendra Agus Setiawan, Yusri Narti, Dwi Pardowenni Pane
Jurusan Pendidikan Fisika, Fakultas keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Kampus III, Jl. Prof.Dr.Soepomo, SH Janturan Yogyakarta
Abstrak
Telah dilakukan percobaan tentang analisis Analisis Kinematika, Dinamika, dan Energitika
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Sistem Massa Pegas dengan Sistem Video Based Laboratory. Percobaan dilakukan dengan merangkai alat Lab Quest Mini, yang disambungkan dengan force sensor yang dihubungkan ke komputer dengan menggunakan program Logger Pro. Metode pengambilan data dilakukan secara langsung dengan menggunakan sensor gaya (force sensor). Sehingga mendapatkan data yang pada gaya yang berubah – ubah tiap detiknya.
Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Sistem Massa Pegas dengan Sistem Video Based Laboratory. Percobaan dilakukan dengan merangkai alat Lab Quest Mini, yang disambungkan dengan force sensor yang dihubungkan ke komputer dengan menggunakan program Logger Pro. Metode pengambilan data dilakukan secara langsung dengan menggunakan sensor gaya (force sensor). Sehingga mendapatkan data yang pada gaya yang berubah – ubah tiap detiknya.
Kata kunci :Gerak harmonik sederhana, pegas, force
PENDAHULUAN
Gerak Harmonik Sederhana[1] Adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama. Percobaan dilakukan oleh [2] Gerak Harmonik Sederhana-Pegas. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui cara dalam menentukan hubungan antara waktu getaran yang diperoleh saat benda bergetar pada pegas.Percobaan yang dilakukan oleh[3] Besarnya koefisien konstanta gaya pegas. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah melakukan percobaan tetapan gaya pegas dengan menggunakan alat–alat yang dianggap sesuai dalam menunjang kebutuhan akan data untuk analisa lebih lanjut, Dari percobaan – percobaan yang telah di lakukan peneliti terdahulu di peroleh nilai konstanta pegas sebesar 23 N/m,Percobaan yang dilakukan oleh [4] Besarnya energi kinetik berbanding terbalik dengan energi potensial sedangkan energi mekanik bernilai konstan.Sehingga kami bermaksud melakukan penelitian yang serupa.
DASAR TEORI
Gerak harmonik sederhana adalah suatu jenis osilasi benda yang diasumsikan merasakan gaya pemulih yang linear tidak mengalami gesekan sehingga tidak mengalami dissipasi tenaga.Sistem massa-pegas yang terletak di atas permukaan datar yang licin (tanpa gesekan) sama dengan Gambar 1.
Pada pada keadaan setimbang, pegas tidak mengerjakan gaya pada benda, dan benda berada di titik x = 0. Jika benda disimpangkan sejauh x dari titik setimbangnya, maka pegas mengerjakan gaya pada benda sebesar
Fx = -kx, ( 1)
Gambar 1. Sistem massa-pegas di atas permukaan licin datar.
dengan k adalah tetapan pegas. Tanda negatif -kx menunjukkan bahwa gaya pegas ini disebut juga gaya pemulih, memiliki arah yang berlawanan terhadap simpangan benda. Dengan menggunakan hukum kedua Newton F = ma, maka persamaan (1) dapat ditulis menjadi
Fx = -kx = ma , (2)
Fx adalah gaya (N), x adalah jarak (m) dan m adalah massa (kg), dengan a adalah percepatan benda. Jadi, diperoleh
yang menunjukkan bahwa percepatan benda sebanding dan berlawanan arah dengan simpangan.
Mengingat percepatan adalah turunan (derivatif) kedua pergeseran terhadap waktu, yaitu , maka persamaan (2) dapat ditulis sebagai
atau
Persamaan ini dikenal sebagai persamaan diferensial gerak harmonik sederhana, dan salah satu bentuk penyelesaiannya adalah
dengan A,w , dan adalah tetapan-tetapan. Tetapan A disebut amplitudo, yaitu simpangan maksimum benda dari titik setimbangnya. Argumen fungsi cosinus ini, yaitu ( t + teta ), disebut fase gerak, dan tetapan disebut tetapan fase atau fase awal.
Gerak harmonik sederhana yang diungkapkan oleh persamaan (6) dapat pula dituliskan dalam fungsi sinus misalnya sebagai
dengan 
dalam hubungannya dengan persamaan (6). Grafik persamaan (6) dapat digambarkan seperti terlihat pada Gambar 2.
dalam hubungannya dengan persamaan (6). Grafik persamaan (6) dapat digambarkan seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Simpangan benda yang bergerak harmonik sederhana sebagai fungsi waktu
Tampak pada Gambar 2 bahwa gerak benda berulang setelah fasenya bertambah sebesar 2, karena 
sehingga diperoleh
atau periode osilasi:
dengan (= 2 /T) disebut frekuensi sudut dan memiliki satuan radian per sekon (rad/s). Frekuensi sudut berhubungan dengan frekunsi linear f (satuan: hertz, Hz) melalui persamaan
(9)
Dengan hasil-hasil ini, persamaan (6) dapat ditulis sebagai
Periode osilasi (T) adalah waktu yang diperlukan benda (sistem) untuk melakukan satu kali osilasi penuh (satu siklus),Satuannya dalam SI adalah sekon (s) atau detik.
Frekuensi osilasi (f ) adalah banyaknya osilasi yang dilakukan benda (sistem) dalam satu satuan waktu. Satuannya dalam SI adalah 1 Hz (hertz).
Frekuensi adalah kebalikan periode
(11)
Kecepatan benda diperoleh dari turunan pertama dari x(t) terhadap waktu t, dan dari persamaan (6) dapat diperoleh
(12)
Jadi, kecepatan benda berbeda fase dengan letak benda sebesar /2. Saat benda berada di x sama dengan 0 (titik setimbang), benda memiliki kecepatan yang maksimum; saat benda berada di x = A (di simpangan terjauh), kecepatan benda adalah nol.
Percepatan benda diperoleh dari turuan kedua dari x(t) atau turunan pertama dari v(t) terhadap waktu t. Dari persamaan (6) atau persamaan (12) dapat diperoleh
atau
Untuk sistem massa-pegas, dengan a = (k/m) x pada persamaan (3), diperoleh hubungan
(15)
dengan demikian, periode osilasi sistem massa pegas berturut-turut adalah
(16)
Untuk mencari nilai Ek, Ep dan Em menggunakan rumus
Ek = 1/2kx2
Ep = mgh
Em = Ek + Ep
Dengan ketentuan nilai massa dan gravitasi tetap.
PROSEDUR PERCOBAAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
1. Statip
2. Pegas
3. Beban
4. Lab quest mini :
Spesifikasi :
· 100 KHz maximum sampling rate gives you the unrivaled power of lab Quest.
· USB powered
· Five sensor port give you the flexibility to choose from 54 compatible sensor
Tipe : 13979 SW milikan way. Beaverton, OR 97005
Merek : Vernier
5. Force sensor
Dual-Range force sensor by Vernier
6. Program Logger Pro
Sedangkan langkah prosedur percobaan yang kami lakukan yaitu membuka program Logger pro, kemudian menyambungkan alat Lab quest mini ke komputer,menyambungkan force sensor ke Lab quest mini yang telah sudah kami sambungkan ke komputer dan memasangkan force sensor ke statip, pada ujung bawah force sensor, memasangkan pegas dan beban pada force sensor. Pada program Logger Pro diklik collect dan menarik pegas sedikit agar ada gaya yang masuk, kemudian pada sumbu x bisa kami tentukan berapa waktu yang ingin digunakan .Setelah sudah sampai waktu yang diinginkan mengklik stop, dan mengcopy data yang sudah kami dapatkan ke program microsoft excel,agar mendapat gambar grafik dari data tersebut.
Metode yang digunakan dalam pengambilan data percobaan ini adalah metode dengan menggunakan regresi linier.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah melakukan percobaan kami dapatkan data percobaan hingga 10 detik. Dan didapatkan pula grafik hubungan gaya dengan waktu sebagai berikut
Data percobaan 1
| Time | Force | Time | Force | |
| 0 | -1,10283 | 5,2 | -1,10283 | |
| 0,2 | -0,89535 | 5,4 | -0,89535 | |
| 0,4 | -0,7159 | 5,6 | -0,74581 | |
| 0,6 | -0,80563 | 5,8 | -0,86544 | |
| 0,8 | -1,01498 | 6 | -1,04301 | |
| 1 | -1,10283 | 6,2 | -1,10283 | |
| 1,2 | -0,95516 | 6,4 | -0,89535 | |
| 1,4 | -0,77572 | 6,6 | -0,77572 | |
| 1,6 | -0,80563 | 6,8 | -0,80563 | |
| 1,8 | -0,98507 | 7 | -1,01498 | |
| 2 | -1,13274 | 7,2 | -1,10283 | |
| 2,2 | -1,01498 | 7,4 | -0,98507 | |
| 2,4 | -0,80563 | 7,6 | -0,74581 | |
| 2,6 | -0,77572 | 7,8 | -0,80563 | |
| 2,8 | -0,98507 | 8 | -1,01498 | |
| 3 | -1,13274 | 8,2 | -1,07292 | |
| 3,2 | -1,01498 | 8,4 | -0,98507 | |
| 3,4 | -0,86544 | 8,6 | -0,77572 | |
| 3,6 | -0,74581 | 8,8 | -0,77572 | |
| 3,8 | -0,89535 | 9 | -0,95516 | |
| 4 | -1,10283 | 9,2 | -1,10283 | |
| 4,2 | -1,04301 | 9,4 | -1,01498 | |
| 4,4 | -0,86544 | 9,6 | -0,80563 | |
| 4,6 | -0,74581 | 9,8 | -0,74581 | |
| 4,8 | -0,86544 | 10 | -0,95516 | |
| 5 | -1,07292 |
Dari percobaan pertama didapatkan hasil gaya pegas setiap detik memiliki nilai berubah- ubah.
Percobaan 2
| t | x | k | m | Ek | Ep | Em |
| 0 | -0,42733 | 2,340091 | 0,1 | 0,213667 | -0,42733 | -0,21367 |
| 0,066 | -0,641 | 1,56006 | 0,1 | 0,3205 | -0,641 | -0,3205 |
| 0,132 | 0,427334 | -2,34009 | 0,1 | -0,21367 | 0,427334 | 0,213667 |
| 0,198 | 1,282002 | -0,78003 | 0,1 | -0,641 | 1,282002 | 0,641001 |
| 0,264 | 3,205004 | -0,31201 | 0,1 | -1,6025 | 3,205004 | 1,602502 |
| 0,33 | 6,196342 | -0,16139 | 0,1 | -3,09817 | 6,196342 | 3,098171 |
| 0,396 | 8,760345 | -0,11415 | 0,1 | -4,38017 | 8,760345 | 4,380173 |
| 0,462 | 10,68335 | -0,0936 | 0,1 | -5,34168 | 10,68335 | 5,341675 |
| 0,528 | 10,25601 | -0,0975 | 0,1 | -5,12801 | 10,25601 | 5,128005 |
| 0,594 | 9,187679 | -0,10884 | 0,1 | -4,59384 | 9,187679 | 4,59384 |
| 0,66 | 7,264677 | -0,13765 | 0,1 | -3,63234 | 7,264677 | 3,632339 |
| 0,726 | 4,487006 | -0,22287 | 0,1 | -2,2435 | 4,487006 | 2,243503 |
| 0,792 | 2,350337 | -0,42547 | 0,1 | -1,17517 | 2,350337 | 1,175169 |
Untuk Grafiknya
Hubungan antara energi kinetik , energi potensial dan energi mekanik
Dari percobaan kedua didapatkan hasil energi kinetik berbanding terbalik dengan energi potensial setelah kita mencari nilai Ek=1/2kx2 , Ep=mgh dan Em=Ek+Ep. Dimana ketetntuan nilai massa dan gravitasinya tetap. Sehingga didapatkan nilai energi mekanik konstan.
KESIMPULAN
Dari percobaan ini kami dapat menyimpulkan bahwa nilai gaya pegasnya berubah – ubah tiap detiknya, nilainya tidak terus menerus bertambah melainkan berubah – ubah dan didapatkan hubungan antara energi kinetik, energi potensial dan energi mekanik, dimana energi kinetik dan energi potensialnya berbanding terbalik. Sedangkan energi mekaniknya konstan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Salardo., Laporan Praktikum Ayunan Bandul dan Pegas file:///D:/ekfis/Laporan%20Praktikum%20Ayunan%20Bandul%20dan%20Pegas.htm
[2] Endah., 2009, Laporan Akhir Prakt ik Tetapan Gaya Pegas http://endah09industri.blog.mercubuana.ac.id/files/2011/01/fiska-smt-1.pdf
[3] Saraswati, Dandan Luhur., 2011, Analisis gerak harmonik sederhana dengan memanfaatkan logger pro. http://poohdandan.files.wordpress.com/2011/07/dandan09241008.ppt
Suwardi, Arif Ir., Pusat pengembangan bahan ajar UMB
Anda sedang membaca tentang Analisis Kinematika, Dinamika, dan Energitika Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Sistem Massa Pegas dengan Sistem Video Based Laboratory dan anda bisa menemukan artikel Analisis Kinematika, Dinamika, dan Energitika Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Sistem Massa Pegas dengan Sistem Video Based Laboratory ini dengan url http://solusifunny.blogspot.com/2012/01/analisis-kinematika-dinamika-dan.html, Anda boleh menyebar luaskannya atau mengcopy paste-nya jika artikel Analisis Kinematika, Dinamika, dan Energitika Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Sistem Massa Pegas dengan Sistem Video Based Laboratory ini sangat bermanfaat bagi Anda atau siapapun yang Anda kehendaki, namun jangan lupa untuk meletakkan link postingan Analisis Kinematika, Dinamika, dan Energitika Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Sistem Massa Pegas dengan Sistem Video Based Laboratory sebagai sumbernya.
0 Comments