Percobaan 8 : SIMULASI GETARAN TEREDAM PADA PEGAS MENGGUNAKAN SOFTWARE TRACKER 4.86

SIMULASI GETARAN TEREDAM PADA PEGAS

MENGGUNAKAN SOFTWARE TRACKER 4.86

A.    PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Osilasi harmonik teredam yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari yaitu getaran pada bandul yang diayunkan atau pegas yang bergetar. Pada kasus osilasi teredam, sebuah pegas yang dihubungkan dengan beban kemudian dimasukkan dalam fuida dengan gaya redaman dan gaya pemulih pegas. Jika pegas diberi usikan berupa gaya kemudian dilepaskan maka pegas akan berosilasi dalam fluida.

Peristiwa getaran bolak-balik disekitar daerah keseimbangan merupakan gejala fisis yang terjadi dikebanyakan sistem fisis. Ada banyak sekali getaran yang terjadi di alam ini  misalnya getaran pada bandul yang diayunkan ataupun pegas yang bergetar. Namun pada kenyatannya bila dianalisis secara fisis maka akan menimbulkan beberapa getaran salah satunya adalah getaran teredam. Getaran teredam merupakan getaran yang secara nyata ada di alam ini. Kebanyakan getaran suatu benda itu teredam atau berhenti pada waktu tertentu.

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Masril pada tahun 2012 menunjukkan bahwa dalam pembelajaran mekanika gerak, siswa terkadang mengalami miskonsepsi. Sehingga sebagai solusinya dilakukan eksplorasi kinematika gerak dengan memanfaatkan video analisis pada aplikasi software tracker dengan harapan siswa lebih mudah dalam menyelesaikan masalah khususnya dalam bidang studi fisika.

Software Tracker adalah salah satu contoh aplikasi dalam menentukan simulsai getaran teredam pada pegas. Fitur yang disediakan diantaranya adalah pelacakan objek dengan posisi, poin kalibrasi, model partikel dinamis dan lain-lain. Salah satu keuntungan yang diperoleh dari software tracker adalah memudahkan dalam analisis kinematika gerak seperti getaran teredam pada pegas.

Berdasarkan uraian di atas, maka percobaan Simulasi Getaran Teredam pada Pegas Menggunakan Software Tracker 4.86 perlu dilakukan untuk membuktikan teori yang ada.

2.      Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai pada percobaan simulasi getaran teredam pada pegas menggunakan software Tracker 4.86 adalah sebagai berikut:

a)      Menetukan konstanta redaman pegas di udara dan konstanta redaman pegas di dalam fluida.

b)      Membuat grafik hubungan antara y dan t untuk menetukan konstanta redaman pegas.

B.     KAJIAN TEORI

Osilasi paksa terjadi karena adanya gaya luar yang bekerja pada suatu sistem sehingga sistem tersebut berosilasi. Gaya ini umumnya bersifat periodik misalnya, berbentuk:

 …………………………….(8.1)

Dengan kata lain, gaya ini bernilai gaya maksimum F₀ dan memiliki frekuensi f. solusi persamaan gerak osilasi paksa teredam memiliki dua bagian, yakni solusi umum dan solusi khusus. Saat mencapai keadaan tunak, solusi khusus berbentuk:

…………..…………….. (8.2)

Dengan amplitude,

………………...………  (8.3)

Osilasi paksa teredam memiliki persamaan gerak yang merupakan hasil perpaduan antara osilasi teredam dengan osilasi paksa, yakni dalam bentuk:

…………...…………...(8.4)

Tetapi harus berbentuk (Efendy, 2008)

………..….(8.5)

Apabila tida ada gaya gesek maka pegas akan terus berosilasi tanpa henti. Pada kenyataannya amplitude osilasi makin lama akan semakin berkurang dan akhirnya berhenti. Total gaya yang bekerja pada massa m dalam sistem teredam adalah:

……...………………….. (8.6)

……….……………….… (8.7)

…………..……………. (8.8)

Ada tiga kasus umum gerak harmonik teredam, yaitu:

Pertama, redaman ringan yang memerlukan waktu lama untuk mencapai kesetimbangan dengan syarat

>...................................................... (8.3)

Kedua, Redaman penuh yang melakukan beberapa ayunan sebelum berhenti, dengan syarat

<...................................................... (8.4)

Ketiga, Redaman kritis yang kesetimbangannya dicapai dengan cepat dengan syarat

=...................................................... (8.5)

Gambar 8.1 Plot Getaran Teredam Kuat, Teredam Kritis Dan Teredam Kurang

Garis berwarna merah merupakan getaran teredam lemah. Garis berwarna kuning merupakan getaran teredam kritis. Dan garis berwarna hijau merupakan getaran teredam lebih/kuat (Mifran, 2014).

Software Tracker merupakansoftware videoanalisisdanpemodelan yang dibangunolehopen source physicdengankerangkakerjamenggunakanjava. Penggunaan software video analisis untuk memudahkan dalam menganalisis kinamatika gerak yang sering dijumpai siswa atau mahasiswa dalam kehidupan sehari-hari (Wijayanto, 2015).

C.    METODE PRAKTIKUM

1.      Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan simulasi getaran teredam pada pegas menggunakan Software Tracker 4.86 dapat dilihat pada table berikut:

Table 9.1: Tabel Alat dan Bahan Percobaan Simulasi Getaran Teredam pada Pegas Menggunakan Software Tracker 4.86

No	Nama Alat dan Bahan	Kegunaan
1	Kamera Webcam	Untuk merekam simulasi getaran teredam pada pegas
2	Software Tracker 4.86	Untuk menganilisi hasil rekaman berupa aktivitas simulasi pada pegas
3	Pegas	Sebagai objek pengamatan
4	Wadah air	Sebagai medium rendaman
5	udara	Sebagai medium rendaman
6	Wadah oli	Sebagai medium rendaman
7	Stand penyangga	Sebagai tempat menggantungkan pegas
8	Beban (50 g)	Sebagai pemberat

2.      Prosedur Kerja

a.       Menentukan konstanta pegas di udara

Prosedur kerja penentuan konstanta pegas di udara adalah sebagai berikut:

1)      Menggantungkan pegas tunggal pada statif yang tersedia dan pada ujung pegas yag lain menggantungkan beban (m = 500 gram) pada pegas.

2)      Menghidupkan computer dan mengaktifkan program webcam companion 3.

3)      Mengarahkan kamera webcam computer pada pegas yang telah digantunggankan beban, secara bersamaan melepaskan beban dan merekam aktifitas simulasi pada pegas.

4)      Menganalisis hasil rekaman berupa aktifitas simulasi pegad pada program tracker 4.86.

D.    HASIL DAN PEMBAHASAN

1.      Data Pengamatan

Data Pengamatan Bahan Percobaan “Simulasi Getaran Teredam pada Pegas   Menggunakan Software Tracker 4.86”  adalah sebagai berikut:

a.       Medium Udara

b.      Pada Air

c.       Pada Oli

2.      Analisis Data

Berikut ini adalah uraian analisis data yang diperoleh dari Percobaan “Simulasi Getaran Teredam pada Pegas   Menggunakan Software Tracker 4.86” 

a.       Menentukan konstanta pegas

·         Untuk Udara

K=,                       T===0,987299 s

Sehingga,

K=

K=

= 2,02 N/m

b.      Menentukan Konstanta Redaman

·         Untuk Udara

b_i=(-()—

b_i=(-()—

= -0,683 kg/s

b_rata-rata=

=-0,05 kg/s

= 0,436469045 kg/s

 

           

= 0,436469045 kg/s

=

 

           

= 0,436469045 kg/s

=

                        Hasil data selanjut dapat dilihat pada table dibawah ini:

Tabel 9.2: Analisis Data Konstanta Pegas dan Redaman Pegas Percobaan “Simulasi Getaran Teredam pada Pegas   Menggunakan Software Tracker 4.86”

No	Massa Benda (kg)	Wadah	Konstanta pegas (N/m)	Redaman Pegas (kg/s)
1	0,05	Udara	2,02	-0,488 s/d 0,038
2	0,05	Air	8,95	-0,4 s/d 0,0771
3	0,05	Oli	1,20	-1, 11 s/d 0,486

3.      Pembahasan

Percobaan “Simulasi Getaran Teredam pada Pegas   Menggunakan Software Tracker 4.86” yang kami lakukan menggunakan beban bermassa 0,05 kg dan menggunakan 3 medium yaitu udara, wadah air, dan wadah oli. Tujuan pertama perconaan ini adalah menentukan konstanta redaman pegas di udara dan dalam fluida. Hasil analisis data yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai konstanta redaman pegas yang paling besar adalah konstanta redaman pegas pada air yakni -0,4 kg/s s/d 0,0771 kg/s sedangkan untuk udara sebesar -0,488 kg/s  s/d 0,038 kg/s, dan konstanta redaman pegas pada oli adalah -1, 11 kg/s s/d 0,486 kg/s.

Tingkat kesalahan relative pada medium udara adalah -851%. Sedangkangkan kesalahan relative pada air dan oli secara berturut-turut adalah -224% dan -255%. Nilai –nilai tersebut menunjukkan bahwa percobaan yang dilakukan belum berhasil karena nilai kesalahan relative yang diperoleh adalah negative sedangkan nilai kesalahan relative pada percobaan yang dianggap berhasil hanya berkisar 0,1% ke atas. Selain nilai kesalahan relative yang tidak valid, bukti lain yang menunjukkan bahwa penelitian yang dilakukan gagal adalah nilai konstanta redaman yang diperoleh. Nilai konstanta redaman yang paling besar pada percobaan ini adalah wadah air. Sedangkan secara teori, Nilai konstanta redaman pegas di udara harus lebih besar dibandingkan nilai konstanta redaman pegas dalam fluida. Hal dikarenakan osilasi teredam dipengaruhi oleh tekanan atau gaya gesek yang dipindahkan oleh benda (pegas) di dalam fluida lebih besar daripada di udara.

Penyebab kesalahan pada percobaan yang kami lakukan salah satunya adalah saat melakukan track pada benda posisinya tidak tepat ditengah benda tersebut. Selain itu bisa juga disebabkan oleh kekeliruan dalam memasukkan dan menghitung data yang diperoleh. Dalam penggunaan software tracker dibutuhkan ketelitian yang tinggi agar dapat memperoleh hasil yang akurat.

PENUTUP

1.      Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh setelah melakukan Percobaan “Simulasi Getaran Teredam pada Pegas   Menggunakan Software Tracker 4.86”  adalah sebagai berikut:

a)      Konstanta redaman pegas pada air yakni -0,4 kg/s s/d 0,0771 kg/s sedangkan untuk udara sebesar -0,488 kg/s  s/d 0,038 kg/s, dan konstanta redaman pegas pada oli adalah -1, 11 kg/s s/d 0,486 kg/s. Hasil ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai konstanta redaman pegas di udara harus lebih besar dibandingkan nilai konstanta redaman pegas dalam fluida. Hal dikarenakan osilasi teredam dipengaruhi oleh tekanan atau gaya gesek yang dipindahkan oleh benda (pegas) di dalam fluida lebih besar daripada di udara.

b)      Penggunaan aplikasi software tracker dalam menentukan konstanta redaman pegas tidak selamanya dapat memperoleh nilai yang vali. Semua bergantung pada kemahiran dan tingkat ketelitian praktikan saat menngunakan aplikasi ini.

2.      Saran

Saran yang dapat saja ajukan selama mengikuti percobaan “Simulasi Getaran Teredam pada Pegas   Menggunakan Software Tracker 4.86”  adalah sebagai berikut:

a)      Asisten harus memberikan penjelasan yang lebih rinci tentang materi dan alat yang digunakan dalam praktikum untuk meminimalisir kesalahan.

b)      Pengelola lab sebaiknya mempertimbangkan semua saran-saran yang diajukan praktikan selama membuat laporan. Jangan hanya sekedar dibaca tapi diaplikasikan.

c)      Praktikan seharusnya mencari referensi yang lebih banyak terkait materi praktikum untuk memudahkan dalam pembuatan laporan.