ABSTRAK
Percobaan ayunan sederhana merupakan percobaan dengan menggunakan prinsip getaran dan gelombang. Materi ini termasuk dalam kurikulum peserta didik sekolah menengah pertama. Percobaan ayunan sederhana memiliki tujuan untuk menentukan besar gaya gravitasi dan massa bumi. Dalam ayunan sederhana ini menggunakan sudut simpangan sebesar 50. Besar gaya gravitasi yang diperoleh dari pecobaan ini sebesar (9,65 0,05) m/s2 dengan kesalahan relative dan ketelitian sebesar 0,05% dan 99,95%. Besar massa bumi yang diperoleh sebesar 5,93 x 10 24 kg kesesatan sebesar 0,5% dan ketepatan sebesar 99,5%.
ABSTRACT
Swing mathematical experiment is an experiment using the principle of vibrations and waves. This material is included in the curriculum of secondary school learners. Swing mathematical experiment has the objective to determine the gravity and mass of the earth. In this simple swing using the angle deviation of 50.Gravity obtained from this experiment of (9.65 ± 0.05) m / s2 with relative error and accuracy of 0.05% and 99.95%. A large mass of earth obtained at 5.93 x 10 24 kg astray by 0.5% and accuracy of 99.5%.
PENDAHULUAN
Bila suatu benda bergerak bolak balik terhadap suatu titik tertentu, maka benda tersebut dinamakan bergetar, atau benda tersebut bergetar. Dalam ilmu fisika dasar, terdapat beberapa kasus bergetar, diantaranya adalah gerak harmonic sederhana. Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getraran benda dalam setiap detik selalu konstan. Gerak Harmonik Sederhana terjadi karena gaya pemulih (restoring force. Dinamakan gaya pemulih karena gaya ini selalu melawan perubahan posisi benda agar kembali ke titik setimbang. Karena itulah terjadi gerak harmonik. Pengertian sederhana adalah bahwa kita menganggap tidak ada gaya disipatif, misalnya gaya gesek dengan udara, atau gaya gesesk antara komponen sistem pegas dengan beban, atau pegas dengan setatipnya. (Ishaq, 2007). Jika sebuah bandul diberi simpangan di sekitar titik setimbangnya dengan sudut ayunan ϴ (dalam hal ini sudut ϴ kecil), maka akan terjadi gerak harmonis, yang timbul karena adanya gaya pemulihan sebesar F = m-g-sinϴ yang arahnya selalu berlawanan dengan arah ayunan bandul. Ayunan sederhana disebut juga bandul sederhana. Sebuah benda diikat tali kemudian disimpangkan ke titik A kemudian dilepaskan. Benda tersebut dapat bergerak bolak-balik pada lintasan yang sama. Jika sudut simpanganya kecil maka akan terjadi gerak harmonis (getaran) sederhana. Getaran ini dikenal dengan ayunan sederhana atau bandul sederhana.(Damari, 2008).
Nilai g berbeda untuk tempat berbeda untuk setiap tempat di permukaan bumi dan pada permukaan planet yang berbeda. Sebaliknya, huruf besar G berhubungan dengan gaya gravitasi antara dua benda akibat massa dan jarak di antara keduanya. G disebut konstanta universal sebab mempunyai nilai yang sama untuk untuk setiap dua benda, tidak peduli, dimaapun letaknya dalam ruang angkasa. Gaya gravitasi selalu bekerja sepanjang garis yang menghubungkan dua buah prtikel, dan membentuk pasangan aksi reaksi. Walaupun massa kedua partikel berbeda, kedua gaya interaksinya sama besar. (Young, 2002)
Perhitungan untuk mengkur massa bumi menggunakan konsep hukum newton tentang gravitasi yang menyatakan bahwa “ gaya tarik antar dua benda sebanding dengan massa masing masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda.
Untuk menentukan nilai konstanta gravitasi G kita harus mengukur gaya antara dua benda yang diketahui massanya m1 dan m2 dengan jarak r yang diketahui. Gaya ini dapat diukur dengan neraca torsi, yang digunakan oleh Sir Henry Cavendish pada tahun 1798 untuk menentukan G. setelah mengkalibrasi neraca Cavendish, dapat diketahui gaya gravitasi dan menentukan G sebesar 6,67259(85) x 10-11 N.m2/kg2. Dengan tiga angka signifikan, maka G=6,67(85) x 10-11 N.m2/kg2. (Young, 2002) gravitasi Bumi merupakan sifat bumi dimana benda benda ditarik ke arah pusat bumi. Gaya tarik bumi terhadap benda-benda ini dinamakan dengan gaya gravitasi Bumi.
PEMBAHASAN
Percobaan ayunan matematis digunakan untuk menentukan besar gaya gravitasi bumi dan massa bumi. Besar gravitasi bumi diperoleh dari peroide ayunan. Percobaan ini menggunakan bandul yang dihubungkan dengan tali yang massanya diabaikan. Simpangan yang digunakan antara 50 dan 100 karena besar sudut yang mendekati nol dapat diabaikan dalam perhitungan sehingga sin θ = θ. Simpangan busur s = l θ atau θ=s/l , maka persamaan menjadi: a= gs/l . Percobaan ayunan matematis ini menggunakan variasi panjang tali, dengan variasi panjang tali sebesar 1 m; 0,8 m; 0,6 m dan 0,4m. Massa yang digunakan sebagai beban sebesar 50 gram. Besar waktu yang diperlukan untuk 10 kali ayunan pada percobaan dengan menggunakan panjang tali 1 meter adalah 20,49 s; panjang tali 0,8 meter sebesar 18,07 s; panjang tali 0,6 meter sebesar 15,80 s; dan panjang tali 0,4 meter sebesar 13,02 s. Dari besar waktu yang diperoleh besar periode dengan rumus banyak ayunan dibagi dengan waktu. Analisis data menggunakan ralat pengamatan, sehingga diperoleh besar nilai g adalah m/s2 dengan kesalahan relative sebesar 0,05% dan ketelitian sebesar 99,95% kesesatan sebesar 1,63% dan ketepatan sebesar 98,37% dari nilai gravitasi teori sebesar 9,8 m/s2.
Nilai gravitasi yang dipatkan digunakan untuk menentukan massa bumi dengan menggunakan metode Cavendish yang mendapatkan besar massa bumi sebesar 5,96 x 1024 kg, sedangkan dalam percobaan ini diperoleh nilai massa bumi sebesar 5,93 x 10 24 kg. Dari hasil tersebut kesesatan dari percobaan ayunan sederhana ini sebesar 0,5% dan ketepatan sebesar 99,5%. Hasil yang belum sama dengan nilai teori disebabkan karena keadaan tempat percobaan yang masih dipengaruhi oleh angin dan kurang tepat dari praktikan dalam mengukur sudut karena peralatan yang digunakan kurang memadai (busur yang kecil).
PENUTUP
Percobaan ini menunjukan bahwa besar gaya gravitasi bumi dapat diketahui dan diukur melalui ayunan sederhana yang dapat diperoleh besar periode. Melalui hubungan sederhana dari teori Cavendish pula dapat ditentukan besar massa bumi.
Percobaan ayunan sederhana yang sederhana dapat diterapkan dalam pembelajaran getaran dan gelombang bagi siswa, walaupun dengan kondisi laboratorium sekolah yang sangat terbatas sarana dan praarananya, karena percobaan ini dilakukan dengan peralatan yang sederhana dan mudah di dapat, meskippun percobaan dalam bentuk sederhana, percobaan ayunan sederhana menggunakan analisis data yang kompleks karena dari ayunan sederhana dapat ditentukan besarnya gaya gravitasi bumi dan mengukur massa bumi.
Saran yang diberikan kepada praktikan sebaiknya praktikan melakukan percobaan di tempat yang tertutup dan mendapat sedikit pengaruh angin, karena angin dapat mengganggu percobaan karena ayunannya akan berubah sehingga sangat mempengaruhi data yang diperoleh nantinya.
DAFTAR PUSTAKA
Young, Hugh D. 2002. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga
Ishaq, Mohamad Fisika Dasar Edisi 2, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2007
Jurnal: Syahrul, dkk. 2013. Pengukur PercepatanGravitasi Menggunakan Gerak Harmonik Sederhana Metode Bandul. Volume 2, No.2
