ii gaya gravitasi

Click here to load reader

Post on 04-Dec-2015

287 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

lapres

TRANSCRIPT

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangDalam kehidupan sehari-hari, kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada pada diri sendiri, seperti gerak yang kita lakukan setiap hari. Selain itu gaya eksternal seperti gaya gravitasi juga mempengaruhi dalam kehidupan sehari-hari. Gaya gravitasi yang kita alami setiap hari adalah gaya gravitasi bumi, dengan arah gayanya ke pusat bumi sehingga kita dapat berpijak di permukaan bumi dengan nyaman.Ada banyak sekali metode yang dilakukan untuk mengukur besarnya gaya gravitasi. Salah satunya adalah dengan menggunakan pegas dan bandul. Dengan menggunakan konsep getaran selaras dari bandul dan pegas gravitasi dapat dihitung dan ditentukan. Getaran selaras itu sendiri adalah gerakan bolak-balik pada suatu lintasan yang tetap dengan melewati suatu titik setimbang. Dalam percobaan ini akan digunakan pegas dan bandul dengan konsep getaran selaras untuk menentukan percepatan gravitasi di tempat percobaan.Gravitasi merupakan interaksi yang terjadi di alam. Newton menemukan pada abad ke-17 bahwa ada interaksi yang sama yang menyebabkan apel jatuh dari pohon. Penemuan Newton tentang gravitasi ini sangat berpengaruh di bidang sains. Gravitasi sangat penting dalam kehidupan karena gaya gravitasi yang menahan kita tetap berpijak di bumi.Oleh karena itu, percobaan ini sangat penting dilakukan agar dapat memahami konsep getaran selaras untuk menentukan percepatan gravitasi bumi di tempat percobaan. Selain itu, akan dipelajari pula cara menentukannya dengan menggukan pegas dan bandul serta menentukan konstanta pegas dan memahami konsep ayunan bandul matematis.

1.2 Tujuan Percobaan1. Untuk menjelaskan konsep getaran selaras dengan menggunakan pegas dan bandul2. Untuk menentukan konstanta pegas yang disusun secara tunggal, seri dan paralel3. Untuk menentukan percepatan gravitasi di tempat percobaan dengan menggunakan pegas dan bandul

1.3 Manfaat Percobaan1. Dapat menjelaskan konsep getaran selaras dengan menggunakan pegas dan bandul2. Dapat menentukan konstanta dari pegas tunggal, seri dan parallel3. Dapat menentukan percepatan gravitasi di tempat percobaan dengan menggunakan pegas dan bandul

BAB IITUNJAUAN PUSTAKAFisikawan gemar mengkaji fenomena yang tampaknya tidak bertahan untuk membuktikan bahwa suatu pertalian dapat ditemukan jika mereka dikaji secara cukup teliti. Penyelidikan demi unifikasi ini telah berkembang selama berabad-abad. Pada tahun 1665, Isaac Newton yang berusia 23 tahun memberikan kontribusi dasar fisika ketika ia membuktikan bahwa gaya yang mempertahankan bulan pada orbitnya adalah gaya yang sama menyebabkan apel jatuh. Sedmikian pastinya kita menganggap ini sebagai kebenaran sehingga tidaklah mudah bagi kita untuk memahami kepercayaan purba bahwa gerak benda-benda terikat atau terbatasi pada bumi dan gerak benda-benda langit berbeda jenisnya dikuasai oleh hukum-hukum yang berlainan. Newton menyimpulkan bahwa bukan hanya bumi yang menarikn apel dan bulan, tetapi setiap benda-benda di alam semesta menari setiap benda lainnya (Halliday, 2001).Suatu cangkang bermateri yang berbentuk bola seragam menarik sebuah partikel yang berada di luar cangkang bersangkutan seakan-akan seluruh massa cangkang terkonsentrasi pada pusatnya. Bumi dianggap sebagai sekumpulan cangkang semacam itu, yang satu di dalam yang lain, dan dengan setiap cangkang menarik sebuah partikel di luar permukaan bumi seakan-akan massa cangkang itu berkedudukan di pusat cangkang bersangkutan. Dengan demilkian, dari sudut pandang apel, bumi seakan benar-benar berperilaku seperti suatu pertikel yang berkedudukan di pusat bumi dan mempunyai massa sama dengan massa planet tersebut (Halliday, 2001).Gravitasi adalah salah satu dari empat kelas interaksi yang terjadi di alam, empat gaya tersebut adalah gaya gravitasi, gaya elektromagnetik, gaya kuat dan gaya lemah. Newton mempublikasikan hukum gravitasi (Law og Gravitation) pada tahun 1687. Hukum itu berbunyi sebagai berikut :Setiap partikel dari bahan di alam semesta menari setiap partikel lain dengan gaya yang berbanding lurus dengan hasil kali massa-massa partikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara partikel-partikel tersebut (Young, 2004).Gaya gravitasi dapat dijelaskaan dengan menyatakaan hukum-hukum empiris keppler tentang gerakan planet dan kemudiaan membahas bagaimana hukum ini berhubungan dengan hukum newton dan hukum keppler : Hukum 1, Semua planet bergerak dalam orbit elips dengan matahari disalah satu fokusnya. Hukum 2, Garis yang menghubungkan tiap planet ke matahari menyapu luasan yang sama dalam waktu yang sama. Hukum 3, Kuadrat periode tiap planet sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet dari matahari. Ketiga hukum ini dijelaskan kepler ketika menunjukaan bahwa lintasan planet mengelilingi matahari sebenarnya adalah elips , ia juga menunjukaan bahwa planet tidak bergerak dengan kelajuaan konstanta tetapi bergerak lebih cepat ketika bergerak dengan matahari dibandingkan dengan lebih jauh . akhirnya , kepler mengembangkaan hubungan matematika yang tepat antara periode planet dan jarak rata-ratanya dari matahari . keppler menyatakan hasil dalam tiga hukum empiris tentang gerakan planet . pada akhirnya hukum-hukum ini merupakan dasar bagi penemuan newton tentang hukum gravitasi. Lintasan planet yang empiris secara bentuk elips dengan matahari disalah satu titik fokusnya. titik p , dimana planet paling dekat dengan matahari , dinamakan aphelion , dengan titik A dinamakan perihelion yang merupakan titik terjauh jarak rata-rata antara planet dengan matahari sama dengan sumbu semimayor . sumbu semimayor sama dengan separoh jumlah jarak tersebut ( Prasasto, 1999).Hukum ketiga keppler menghubungkan periode tiap planet dengan jarak rata-ratanya ke matahari yang sama dengan sumbu semimayor lintasan elipstisnya dalam bentuk aljabar , jika r adalah jarak rata-rata antara planet dan matahari dan T adalah periode revolusi planet , maka hukum ketiga kepler menyatakan bahwa :T= CrDengan konstanta C bernilai sama untuk semua planet . walaupun hukum keppler merupakan langkah penting untuk mengerti gerakan planet-planet , namun hukum tersebut tetap hanya aturan empiris yang diperoleh dari pengamatan astronomi Brahe . tinggalah bagi newton untuk mengambil langkah raksasa kedepan dan menghubungkan percepatan sebuah planet dengan orbitnya dengan gaya yang dilakukan oleh matahari pada planet yang berubah secara terbalik dengan kuadrat jarak dengan matahari dan planet. Hukum gravitasi newton mempostulakan bahwa tiap benda mengadakan gaya tarik pada setiap benda lain yang sebenarnya dengan massa kedua benda itu dibandingkan terbalik dengan kuadrat jarak jarak pisah antara mereka . Hukum Gravitasi newton dapat ditulis sebagai persamaan vektor sederhana (Prasasto, 1999).Berat dari sebuah benda adalah gaya gravitasi total yang bekerja pada sebuah benda yang disebabkan oleh semua benda lain di alam semesta. Jika sekali lagi kita menganggap bumi sebagai bentuk bola simetris dengan jari-jari Rb dan massa mb. Berat W dari benda kecil bermassa m pada permukaan bumi berjarak Rb dari pusatnya adalah:

Tetapi kita mengetahui bahwa berat W dari sebuah benda adalah gaya yang menyebabkan percepatan g dari benda, jatuh bebas, jadi dengan hukum kedua Newton W = m.g menyatakan ini dengan persamaan () dan membaginya dengan m kita dapatkan:

Percepatan akibat gravitasi g tidak tergantung pada massa (m) dari benda karena m tidak digunakan dalam persamaan ini. Kita baru saja mengetahui itu, tetapi kita sekarang dapat melihat bagaimana hal ini mengikuti bentuk hukum gravitasi (Young, 2004).Gaya gravitasi adalah gaya interaksi terlemah di antara empat interaksi dasar yang terjadi di antara partikel-partikel elementer. Dalam interaksi partikel elementer juga sulit untuk mengamati gaya gravitasi antara benda-benda dalam kehidupan sehari-hari walaupun massa benda itu beribu-ribu kilogram. Namun gravitasi tetap sangat penting bila kita memperhatikan interaksi yang melibatkan benda-benda yang sangat besar seperti planet, bulan dan bintang-bintang (Tipler, 1998).Pada suatu kelompok partikel-partikel, kita mendapatkan gaya gravitasi neto (atau resultan) yang dikerahkan pada setiap dari partikel-partikel itu dengan menggunakan asas superposisi. Ini merupakan asas umum yang menyatakan bahwa efek neto sama dengan jumlah efek-efek individual. Di sini asas, tersebut mempunyai maksud agar kita menghitung terlebih dahulu gaya gravitasi yang beraksi pada partikel pilihan kita yang berasal dari masing-masing partikel lainnya, secara bergantian. Kita lalu mencari gaya neto dengan menjumlahkan gaya-gaya ini secara vertical, seperti biasa. Untuk n partikel yang berinteraksi, kita dapat menuliskan asas superposisi untuk gaya-gaya gravitasi sebagai:

Disini F1 adalah gaya neto pada partikel 1 dan sebagai contoh, F13 adalah gaya yang dikerahkan partikel 1 oleh partikel 3. Kita dapat mengekspresikan persamaan ini secara lebih kompak sebagai jumlah vektor:

(Halliday, 2001).Hukum Newton universal gravitasi menyatakan bahwa setiap dua benda mengerahkan gaya gravitasi tarik-menarik satu sama lain. Arah gaya adalah sepanjang garis bergabung (joing) obyek. Besarnya gaya adalah sebanding dengan hasil kali massa gravitasi dari benda-benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara mereka. Besarnya gaya gravitasi adalah:

G adalah konstanta Newton: G = 6,67 10-4 Nm2/kg2. Massa inersia dari sebuah benda menentukan jmlah gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan yang diberikan benda itu. Massa gravitasi menentukan gaya tarik gravitasi antara dua benda. Dalam mekanikan Newton, kedua massa tidak memiliki hubungan yang jelas dengan satu sama lain. Meskipun, itu diamati secara empiris bahwa mereka secara numerik adalah sama. Ini fakta yang luar biasa dikenal selama berabad-abad, namun tetap tidak dijelaskan sampai teori umum Relativitas Einstein. Konstanta gravitasi Newton sangat kecil ketika dinyatakan dalam bent

View more