SIMULASI
OSILASI TEREDAM DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE TRACKER 4.86
A.
PENDAHULUAN
1.
Latar
Belakang
Pada umumnya pembahasan gerak harmonik
selalu di asumsikan adanya keadaan ideal yaitu tidak ada gesekan yang bekerja
pada osilator. Namun pada kenyataannya tidaklah demikian, sebagai contoh dalam
kasus ayunan sederhana apabila diberikan simpangan maka semakin lama
amplitudonya semakin kecil sehingga akhirnya berhenti. Hal tersebut menunjukkan adanya gesekan.
Dengan demikian jelas bahwa adanya gesekan sangat berpengaruh amplitudo ayunan. Gaya gesek ini
dapat berupa gaya gesek yang timbul di udara ataupun dalam sistem ayunan itu
sendiri. Berkurangnya amplitudo gerak harmonik karena adanya gesekan ini sering
disebut sebagai redaman.
Adapun contoh osilasi harmonik teredam yang sering
kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari yaitu getaran pada bandul yang di
ayunkan atau pada pegas yang bergetar. Pada kasus osilasi teredam sebuah pegas
yang di hubungkan dengan beban kemudian di masukkan dalam suatu fluida dengan gaya
redaman dan gaya pemulih pegas. Jika beban di berikan usikan berupa gaya
kemudian di lepaskan maka pegas akan berosilasi dalam fluida.
Berdasarkan data di atas, maka perlu
di lakukan percobaan simulasi osilasi teredam yang akan mendasari percobaan ini
dengan tujuan untuk mengetahui kebenaran dari teori.
2.
Tujuan
Praktikum
Tujuan percobaan simulasi osilasi
teredam dengan menggunakan software tracker 4.86 yaitu:
a. Dapat menentukan konstanta
redaman pegas di udara dan konstanta redaman pegas di dalam fluida.
b. Dapat menentukan gaya gesekan
pegas di udara dan gaya gesekan pegas di dalam fluida.
c. Dapat membuat grafik hubungan
antara y dan t di udara dan di dalam fluida.
B.
KAJIAN
TEORI
Osilasi merupakan fenomena alam yang terjadi apabila sistem diganggu dari posisi kesetimbangan. Osilasi ini
terjadi secara terus-menerus selama sistem masih di berikan usikan berupa gaya.
Salah satu gerak osilasi adalah gerak harmonik sederhana. Gerak osilasi ini berlaku
Hukum Hooke yanh persamaannya dapat di tuliskan sebagai berikut :
Fx = -kx .........…………………………………………………….… (9.1)
Tanda
negatif menunjukan bahwa
terdapat gaya pemulih apabila di berikan gaya simpangan. Persamaan di atas jika
di hubungkan dengan percepatan maka di peroleh :
Fx = -kx = ma =
.............………………………………………. (9.2)
Pada
sistem osilasi energi mekanik terdisipasi akibat
gaya geseknya. Jika energi
mekaniknya berkurang maka dapat diartikan bahwa gerak pada sistem teredam. Sehingga
persamaan osilasi dapat di
tuliskan :
=
+
…………………………….........…………. (9.3)
=
-kx ……………………........………………………………. (9.4)
=
-bv ……………………………………........……………. (9.5)
=
-kx – bv ........…………………………………………………. (9.6)
(Sutrisno,
1977).
Gerak getaran benda yang terjadi secara terus-menerus dan tidak terdapat
faktor hambatan atau
redaman biasanya di sebut gerak harmonik
sederhana. Karakteristik
gerak harmonik
sederhana adalah memiliki amplitudo
dengan nilai tetap. Amplitudo
merupakan simpangan maksimum dari posisi kesetimbangan. Akan tetapi, pada
kenyataannya suatu gerak getaran pada benda tidak akan terjadi secara terus-menerus
karena terdapat faktor
hambatan berupa gaya gesek udara dan faktor
internal yang menyebab gerak getaran yang terjadi secara perlahan-lahan
berkurang terhadap waktu dan akhirnya terhenti. Gerak getaran benda yang
demikian biasanya disebut sebagai gerak harmonik
teredam. Pada gerak harmonik
teredm gaya yang bekerja berkurang secara terus-menerus sehingga amplitudo getaran berkurang
sampai getaran berhenti (Giancolli, 1997).
Getaran dapat di definisikan sebagai gerak bolak-balik suatu benda yang
terjadi secara periodik
atau berkala yaitu gerak benda tersebut berulang pada selang waktu yang tetap.
Gerak benda yang terjadi secara periodik
biasanya disebut sebagai gerak harmonik.
Salah satu contoh gerak harmonik
yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah gerak getaran pada
pegas. Gerak getaran pada pegas akan terjadi jika terdapat gaya yang bekerja
pada pegas tersebut. Beberapa gaya yang mempengaruhi gerak getaran pada pegas
yaitu gaya gravitasi bumi, gaya tarik pegas, gaya gesek dan gaya luas. Gerak
getaran pada pegas dapat di bedakan menjadi gerak harmonik sederhana, gerak
harmonik redaman, dan gerak
harmonik teredam dengan faktor luar (Halliday,
1985).
C.
METODE
PRAKTIKUM
1.
Alat
Dan Bahan
Alat dan bahan yang di gunakan pada
percobaan ini dapat di lihat pada tabel berikut :
Tabel
9.1. Alat dan Bahan
Percobaan Simulasi
Osilasi Teredam
dengan Menggunakan Software Tracker
4.86 serta Kegunaannya.
No.
|
Alat dan Bahan
|
Kegunaan
|
1.
|
Kamera
Webcam
|
Untuk
merekam osilasi teredam pegas
|
2.
|
Software
Trecker 4.86
|
Untuk
menganalisis hasil rekaman berupa oktivitas osilasi pada pegas
|
3.
|
Pegas
|
Sebagai
objek opengamatan
|
4.
|
Wadah
air
|
Sebagai
tempat air
|
5.
|
Stand
penyangga
|
Untuk
menggantung pegas
|
6.
|
Beban
|
Sebagai pemberat
|
2.
Prosedur
Kerja
a. Penentuan
Konstanta Pegas Di Udara
Prosedur
kerja pada penentuan konstanta pegas di
udara adalah sebagai berikut :
1) Menggantungkan
pegas tunggal pada statif yang tersedia dan pada ujung pegas lain
menggantungkan beban (m = 100 gram) pada pegas
2) Menghidupkan
komputer dan mengaktifkan program webcam companion 3.
3) Mengarahkan
kamera webcam komputer pada pegas yang telah di gantungkan beban, secara
bersamaan lepaskan beban dan merekam aktifitas osilasi pada pegas.
4) Menganalisis
hasil rekaman berupa aktifitas osilasi pegas pada program tracker 4.86.
b. Penentuan
Konstanta Pegas Di Dalam Fluida
Prosedur kerja pada penentuan konstanta pegas didalam fluida
adalah sebagai berikut :
1) Menggantungkan
pegas tunggal pada statif yang tersedia dan pada ujung pegas lain
menggantungkan beban (m =100 gram) pada pegas.
2) Pada
ujung pegas yang diberi beban masukan ke dalam wadah yang berisi air.
3) Melakukan
langkah (b-d) pada kegiatan penentuan konstanta pegas di udara.
D.
HASIL
DAN PEMBAHASAN
1.
Hasil
a.
Data
pengamatan
1)
Di
Udara
Data pengamatan di udara pada percobaan simulasi
osilasi teredam dengan menggunakan software tracker 4.86
dapat dilihat pada Tabel 9.2.
Tabel
9.2. Data Pengamatan di udara percobaan simulasi osilasi
teredam dengan menggunakan software tracker 4.86
|
mass_A
|
udara
|
|
|
No.
|
t
|
x
|
y
|
v
|
1.
|
1,03E-01
|
-1,38E+00
|
1,25E-01
|
|
2.
|
2,22E-01
|
-1,75E+00
|
-6,00E+00
|
|
3.
|
2,86E-01
|
-1,88E+00
|
-6,75E+00
|
3,24E+01
|
4.
|
3,34E-01
|
-1,75E+00
|
-9,63E+00
|
2,52E+01
|
5.
|
4,30E-01
|
-1,75E+00
|
-1,04E+01
|
1,33E+01
|
6.
|
4,94E-01
|
-1,63E+00
|
-7,50E+00
|
3,91E+01
|
7.
|
5,58E-01
|
-1,50E+00
|
-5,38E+00
|
2,23E+01
|
8.
|
6,23E-01
|
-1,50E+00
|
-4,63E+00
|
3,04E+01
|
9.
|
6,87E-01
|
-8,75E-01
|
-1,50E+00
|
2,72E+01
|
10.
|
7,40E-01
|
-8,75E-01
|
-1,50E+00
|
1,59E+01
|
11.
|
7,99E-01
|
-2,00E+00
|
-2,88E+00
|
2,64E+01
|
12.
|
8,95E-01
|
-1,75E+00
|
-5,50E+00
|
5,47E+01
|
13.
|
9,59E-01
|
-1,63E+00
|
-1,16E+01
|
3,04E+01
|
14.
|
1,02E+00
|
-2,13E+00
|
-9,38E+00
|
1,66E+01
|
15.
|
1,10E+00
|
-1,50E+00
|
-9,25E+00
|
8,12E+00
|
16.
|
1,13E+00
|
-1,63E+00
|
-8,63E+00
|
2,66E+01
|
17.
|
1,20E+00
|
-2,00E+00
|
-6,75E+00
|
2,29E+01
|
18.
|
1,29E+00
|
-2,13E+00
|
-5,00E+00
|
4,00E+01
|
19.
|
1,36E+00
|
-1,38E+00
|
-3,75E-01
|
4,87E+01
|
20.
|
1,42E+00
|
-1,00E+00
|
1,13E+00
|
2,36E+01
|
21.
|
1,50E+00
|
-1,75E+00
|
-3,75E+00
|
4,40E+01
|
22.
|
1,53E+00
|
-1,75E+00
|
-3,75E+00
|
3,58E+01
|
23.
|
1,60E+00
|
-2,88E+00
|
-7,00E+00
|
2,97E+01
|
24.
|
1,69E+00
|
-2,88E+00
|
-8,38E+00
|
1,33E+01
|
25.
|
1,76E+00
|
-2,75E+00
|
-9,13E+00
|
9,47E+00
|
26.
|
1,82E+00
|
-2,38E+00
|
-7,25E+00
|
2,78E+01
|
27.
|
1,91E+00
|
-2,38E+00
|
-5,00E+00
|
4,62E+01
|
28.
|
1,94E+00
|
-2,13E+00
|
-2,13E+00
|
3,14E+01
|
29.
|
2,00E+00
|
-2,13E+00
|
-2,13E+00
|
0,00E+00
|
30.
|
2,10E+00
|
-2,13E+00
|
-2,13E+00
|
3,91E+00
|
31.
|
2,16E+00
|
-2,50E+00
|
-2,63E+00
|
5,77E+01
|
32.
|
2,22E+00
|
-2,38E+00
|
-9,50E+00
|
4,78E+01
|
33.
|
2,30E+00
|
-2,38E+00
|
-9,50E+00
|
4,99E+00
|
34.
|
2,34E+00
|
-1,88E+00
|
-9,25E+00
|
1,97E+01
|
35.
|
2,40E+00
|
-2,63E+00
|
-1,14E+01
|
2,22E+00
|
36.
|
2,49E+00
|
-2,13E+00
|
-9,00E+00
|
3,08E+01
|
37.
|
2,56E+00
|
-2,13E+00
|
-6,50E+00
|
6,25E+01
|
38.
|
2,62E+00
|
-2,00E+00
|
-1,00E+00
|
4,91E+01
|
39.
|
2,67E+00
|
-2,00E+00
|
-1,00E+00
|
0,00E+00
|
40.
|
2,73E+00
|
-2,00E+00
|
-1,00E+00
|
8,05E+00
|
41.
|
2,80E+00
|
-1,75E+00
|
-2,00E+00
|
2,50E+01
|
42.
|
2,89E+00
|
-2,13E+00
|
-5,00E+00
|
5,79E+01
|
43.
|
2,96E+00
|
-2,38E+00
|
-1,13E+01
|
4,89E+01
|
44.
|
3,02E+00
|
-2,38E+00
|
-1,13E+01
|
1,98E+01
|
45.
|
3,08E+00
|
-1,75E+00
|
-9,00E+00
|
3,20E+01
|
46.
|
3,13E+00
|
-1,63E+00
|
-7,75E+00
|
3,52E+01
|
47.
|
3,21E+00
|
-2,50E+00
|
-4,38E+00
|
4,92E+01
|
48.
|
3,29E+00
|
-1,63E+00
|
1,25E-01
|
3,60E+01
|
49.
|
3,36E+00
|
-1,38E+00
|
8,75E-01
|
2,70E+01
|
50.
|
3,42E+00
|
-2,38E+00
|
-3,25E+00
|
|
2)
Didalam
Fluida
Data
pengamatan didalam fluida pada percobaan simulasi
osilasi teredam dengan menggunakan software tracker 4.86
dapat dilihat pada Tabel 9.3.
Tabel
9.3. Data Pengamatan di udara percobaan simulasi osilasi
teredam dengan menggunakan software tracker 4.86
|
mass_A
|
Fluida
|
|
|
No.
|
t
|
x
|
y
|
v
|
1.
|
2,72E-01
|
1,15E+00
|
6,55E+00
|
|
2.
|
3,36E-01
|
9,19E-01
|
4,48E+00
|
4,31E+01
|
3.
|
4,00E-01
|
1,03E+00
|
1,03E+00
|
2,41E+01
|
4.
|
4,79E-01
|
1,03E+00
|
1,03E+00
|
1,69E+01
|
5.
|
5,43E-01
|
0,00E+00
|
-1,15E+00
|
4,02E+00
|
6.
|
6,07E-01
|
8,05E-01
|
5,75E-01
|
3,10E+01
|
7.
|
6,71E-01
|
1,49E+00
|
2,53E+00
|
3,01E+01
|
8.
|
7,35E-01
|
1,49E+00
|
4,37E+00
|
2,33E+01
|
9.
|
7,99E-01
|
1,49E+00
|
5,52E+00
|
2,42E+00
|
10.
|
8,85E-01
|
1,38E+00
|
4,71E+00
|
1,28E+01
|
11.
|
9,44E-01
|
5,75E-01
|
3,91E+00
|
2,74E+01
|
12.
|
1,01E+00
|
9,19E-01
|
1,38E+00
|
3,64E+01
|
13.
|
1,07E+00
|
1,15E-01
|
-6,90E-01
|
9,79E+00
|
14.
|
1,14E+00
|
2,30E-01
|
3,45E-01
|
1,80E+01
|
15.
|
1,20E+00
|
1,15E-01
|
1,61E+00
|
2,08E+01
|
16.
|
1,28E+00
|
3,45E-01
|
3,33E+00
|
2,03E+01
|
17.
|
1,34E+00
|
6,90E-01
|
4,48E+00
|
1,79E+01
|
18.
|
1,41E+00
|
1,03E+00
|
5,52E+00
|
4,49E+00
|
19.
|
1,47E+00
|
2,30E-01
|
4,14E+00
|
2,70E+01
|
20.
|
1,54E+00
|
-2,30E-01
|
2,30E+00
|
1,79E+01
|
21.
|
1,60E+00
|
4,60E-01
|
1,84E+00
|
9,24E+00
|
22.
|
1,68E+00
|
4,60E-01
|
1,15E+00
|
4,79E+00
|
23.
|
1,74E+00
|
4,60E-01
|
2,53E+00
|
1,73E+01
|
24.
|
1,81E+00
|
8,05E-01
|
3,33E+00
|
9,45E+00
|
25.
|
1,87E+00
|
8,05E-01
|
3,68E+00
|
9,23E+00
|
26.
|
1,94E+00
|
1,03E+00
|
4,48E+00
|
6,54E+00
|
27.
|
2,00E+00
|
1,03E+00
|
4,48E+00
|
1,07E+01
|
28.
|
2,08E+00
|
5,75E-01
|
2,99E+00
|
2,18E+01
|
29.
|
2,14E+00
|
4,60E-01
|
1,38E+00
|
1,64E+01
|
30.
|
2,21E+00
|
3,45E-01
|
9,19E-01
|
3,70E+00
|
31.
|
2,27E+00
|
3,45E-01
|
9,19E-01
|
1,08E+01
|
32.
|
2,34E+00
|
3,45E-01
|
2,30E+00
|
2,30E+01
|
33.
|
2,40E+00
|
6,90E-01
|
3,91E+00
|
1,47E+01
|
34.
|
2,48E+00
|
6,90E-01
|
4,37E+00
|
4,42E+00
|
35.
|
2,54E+00
|
4,60E-01
|
3,33E+00
|
1,63E+01
|
36.
|
2,61E+00
|
3,45E-01
|
2,30E+00
|
1,43E+01
|
37.
|
2,67E+00
|
5,75E-01
|
1,49E+00
|
1,01E+01
|
38.
|
2,74E+00
|
5,75E-01
|
1,03E+00
|
9,23E+00
|
39.
|
2,80E+00
|
8,05E-01
|
2,64E+00
|
1,40E+01
|
40.
|
2,88E+00
|
5,75E-01
|
3,10E+00
|
9,71E+00
|
41.
|
2,94E+00
|
5,75E-01
|
4,02E+00
|
1,48E+01
|
42.
|
3,01E+00
|
5,75E-01
|
4,94E+00
|
2,01E+00
|
43.
|
3,07E+00
|
3,45E-01
|
4,14E+00
|
2,26E+01
|
44.
|
3,14E+00
|
1,15E-01
|
2,07E+00
|
2,14E+01
|
45.
|
3,20E+00
|
3,45E-01
|
1,38E+00
|
2,88E+00
|
46.
|
3,28E+00
|
3,45E-01
|
1,72E+00
|
|
b.
Analisis
Data
1) Grafik
hubungan antara t
dan y untuk menentukan
konstanta redaman pegas
a) Di
dalam fluida
Gambar 9.1.
Grafik Hubungan antara t dan y didalam fluida
b. Di
udara
Ganbar
9.2. Grafik hubungan antara y dan t untuk
konstanta redaman pegas di udara
2) Menentukan
konstanta redaman pegas
a) Di
udara
Dengan menggunakan
persamaan garis y = mx+c, dimana m = b dengan:
m = gradien garis, b =
konstanta redaman, sehingga :
y = 0.024 x + 5.650
dengan
m = - 0.024
b = + 0.024 kg/s
b) Di
dalam fluida
Dengan menggunakan
persamaan garis y = mx + c, dimana m = b dengan
m = gradien garis, b =
konstanta redaman, sehinnga :
y = - 0.003 x + 2.2.754
dengan
m = - 0.003
b = - 0.003 kg/s
3) Menentukan
gaya gesek pegasa.
a) Di
udara
=
-
. v
= - (0.024) . 28.92334
= - 0.69 N
b) Di
dalam fluida
=
-
.
v
= - (0.003) . 15.0982
= - 0.045 N
2.
Pembahasan
Osilasi merupakan gerak suatu benda yang
terjadi secara berulang-ulang melalui titik kesetimbangan. Osilasi terbagi menjadi
dua yaitu osilasi harmonik
dan osilasi teredam. Osilasi harmonik
adalah gerak getaran benda yang terjadi
secara terus menerus dan tidak terdapat faktor
hambatan. Sedangkan osilasi teredam merupakan gerak getaran benda yang di
pengaruhi oleh gaya penghambat atau redaman berupa gaya gesek udara dan faktor internal yang
menyebabkan amplitudo getaran berkurang secara perlahan terhadap waktu sampai
akhirnya berhenti.
Pada percobaan ini yaitu simulasi
osilasi teredam kita dapat menentukan konstanta redaman pegas di udara maupun
di dalam fluida, menentukan gaya gesekan pegas, serta membuat grafik hubungan
antara y dan t dengan menggunakan rangkaian alat berupa perangkat lunak yaitu
software tracker 4.86. Dalam percobaan ini kami menggunakan kamera webcam pada
komputer di mana merekam aktivitas
osilasi yang terjadi pada pegas.
Dari hasil pengamatan yang telah di
lakukan kita dapat menghitung besar konstanta redaman pegas di udara maupun di
dalam fluida dengan menggunakan persamaan garis singgung. Sehingga kami
mendapatkan besar konstanta redaman pegas di udara dengan perolehan nilai y = +
0.024 kg/s.
Sedangkan konstanta redaman pegas di dalam fluida dengan nilai y = - 0.003 kg/s. Dari hasil analisis
data yang di peroleh kami mendapatkan besar gaya gesekan pegas di udara sebesar
– 0.69 N. Sedangkan di dalam fluida dengan hasil yang di peroleh sebesar – 0.45
N.
Sehingga
dapat di katakan bahwa dalam penentuan konstanta redaman pegas di udara dan di
dalam fluida terjadi perbedaan. Di mana konstanta redaman pegas di udara lebih
besar dari konstanta redaman pegas di dalam fluida. Hal ini di karenakan
osilasi redaman di pengaruhi oleh tekanan
atau gaya gesek yang di pindahkan oleh benda (pegas) di dalam fluida
lebih besar dari pada di udara. Grafik hubungan antara y dan t dalam menentukan
konstanta redaman pegas di udara dan di dalam fluida. Sesuai data pengamatan,
grafik yang di hasilkan oleh osilasi yang berada di udara merapat sehingga akan
mendekati nol. Sedangkan osilasi di dalam fluida jarang dan seiring berjalannya
waktu akan kembali pada posisi setimbang benda. Berdasarkan hasil pengamatan
dan analisis data yang telah dilakukan pada percobaan ini. Maka dapat di simpulkan
bahwa pada percobaan ini telah berhasil membuat simulasi osilasi redaman pada
software tracker 4.86. Dengan menggunakan perangkat lunak ini perilaku sistem osilasi redaman
dapat di stimulasikan dengan cepat dan akurat.
E.
KESIMPULAN DAN SARAN
1.
Kesimpulan
Berdasarkan percobaan simulasi osilasi
teredam dengan menggunakan software tracker 4.86 dapat di simpulkan sebagai
berikut :
a. Konstanta
redaman pegas di udara dengan nilai y = + 0.024 kg/s. sedangkan konstanta
redaman pegas di dalam fluida dengan nilai y = - 0.003 kg/s.
b. Gaya
gesekan pegas di udara dengan nilai
=
- 0.69 N. Sedangkan gaya gesekan pegas di dalam fluida dengan nilai
=
- 0.045 N.
c. Grafik
hubungan antara y dan t untuk menentukan konstanta redaman pegas di udara dan
di dalam fluida. Grafik yang di hasilkan di udara merapat sehingga akan
mendekati nol. Sedangkan osilasi di dalam fluida jarang dan seiring berjalannya
waktu akan kembali pada posisi setimbang benda.
2.
Saran
Saran yang dapat saya berikan pada percobaan ini adalah :
a. Untuk praktika agar kebersihan
laboratorium selalu di jaga
b. Untuk
asisten, kinerjanya sebagai
asisten sudah cukup baik, interaksi dengan praktikan baik, pembawaan yang
humoris membuat praktikan tidak merasa bosan. Sehingga dalam melakukan
percobaan praktikan tetap merasa enjoy dan paham. Semoga bisa di pertahankan dan di
tingkatkan lagi.
c. Untuk pengelola lab agar mengganti alat-alat lab yang
sudah rusak.
DAFTAR
PUSTAKA
Giancolli, D. 1997. Fisika Edisi Kelima Jilid 1.
Jakarta : Erlangga
Halliday, D. 1985. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga . Jakarta : Erlangga
Sutrisno . 1977. Fisika
Dasar Mekanika . Bandung : ITB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar