23
PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM 03 TEKNIK SIPIL DENGAN PERANGKAT ALAT DEMONSTRASI DAN PRAKTIKUM Disusun oleh: Monika Raharti Janto V. Sulungbudi LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2004/2005

PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

  • Upload
    others

  • View
    17

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM 03 TEKNIK SIPIL DENGAN PERANGKAT

ALAT DEMONSTRASI DAN PRAKTIKUM

Disusun oleh:

Monika Raharti

Janto V. Sulungbudi

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2004/2005

Page 2: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

DAFTARISI

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2. Rumusan Masalah ..... .... .... .. .................. .. .... ... ... ... .... .. .. ....... ... . 1

1.3. Sistematika Penelitian .. ...... . ..... .. .. .............. ... .. .. ..... .. ....... .. ... ... .. 1

BAB 2 TEORI DASAR

2.1. Hukum II Newton ..... ........ ...... ... .... .. ............ ...... ..... .......... ..... 2

2.1.1. Gaya Berat ............ ...... ............ ...... ..... . ... ....... ......... .. . 3

2.1.2. Ga ya Normal ............ .. .. ....................... ................. ..... 4

2.1.3. Gaya Tegangan Tali .... .. ....... .. .. . ..... . ....... .. .... .......... .. .. .. 4

2.1.4. Gaya Gesekan .. . ..... .......... ... ............ .... .............. .... ..... 6

2.2. Ga ya Gesekan Statik .............. ....... ... ..... ... .... ...................... ... ..... 7

2.3. Getaran Harmonik ....... ... ... .. .............. .. . .. ................ ..... ... . .... ... . 9

BAB 3 PENYUSUNAN MA TERI PERKULIAHAN

3.1. Hukum II Newton .. . . .. ... .. .. .. .. . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . .. .. . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . 11

3.2. Gaya Gesekan Statik ...................... ......... .... . ... .. .... .... ..... ... ...... 14

3.3. Resonansi pada Getaran Harmonik ......... ...... .... ...... .. .. .. .. ......... .. . 17

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan ....................... . ...... ...... ..... ........ .. ............... .... .. . 20

4.2. Saran ....... ..... .................... .... ............. ... ............ ... .. ...... ... ... 20

Page 3: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

1.1. Latar BeJakang MasaJah

BABl

PENDAHULUAN

Salah satu matakuliah yang diberikan pada semester pertama Program D3

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan, adalah Fisika Terapan.

Sasaran yang diharapkan dari pengajaran matakuliah ini antara lain adalah pemahaman

mahasiswa akan fenomena fisika atau gejala alam, dengan sedikit kemampuan

menghitung.

Kurikulum yang ditentukan mencakup mekanika dan gelombang. Namun

karena pada Program D3 mahasiswa diharapkan lebih mampu dalam hal penerapan, maka

pengajaran matakuliah Fisika Terapan seharusnya lebih banyak diberikan dengan cara

atau teknik yang lebih aplikatif

1.2. Rumusan MasaJah

Pengajaran yang lebih bersifat aplikatif sebaiknya tidak diberikan semata-mata

secara teoretik saja, melainkan melalui eksperimen dan demonstrasi sederhana yang

memungkinkan mahasiswa untuk "merasakan" atau "melihat" sendiri fenomena fisika

yang tengah dipelajari. Hal ini dapat dilakukan antara lain dengan cara membuat modul­

modul ringkas yang memaksa mahasiswa untuk berpikir secara sistematis dan

terbimbing.

1.3. Sistematika Penelitian

Pada penelitian ini akan disajikan beberapa teori dasar yang mendukung

penyusunan modul, yaitu Hukum II Newton, Gaya Geseka~ Statik, dan Getaran

Harmonik. Pada bab berikutnya disampaikan modul yang disusun untuk ketiga materi

tersebut dalam bentuk yang berbeda satu sama lain. Terakhir disampaikan kesimpulan

dan saran-saran yang dapat menjadi titik awal tindak lanjut penelitian ini.

1

Page 4: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

BAB2

TEORIDASAR

Pada penelitian ini akan disajikan beberapa materi dalam Mekanika yang akan

menjadi bagian dari bahan perkuliahan untuk Mata Kuliah FISIKA TERAP AN di

program D3 Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan, yaitu :

Hukum II Newton, disajikan dalam bentuk Modul Latihan (Worksheet)

Koefisien Gesekan Statik, disajikan dalam bentuk eksperimen.

Resonansi pada Getaran Harmonik, disajikan dalam bentuk demonstrasi dan

tayangan visual.

Sebelum penyajian materi tersebut, perlu disampaikan beberapa teori dasar yang menjadi

fondasi bagi penyusunan materi perkuliahan tersebut, yang disajikan dalam bab ini.

2.1. Bukum II Newton

Dinamika dalam mekanika didominasi oleh penerapan hukum-hukum Newton

dalam mekanika, dan dapat dikatakan bahwa intisarinya terdapat di dalam hukum ke II

yaitu:

l,F = m.a (1)

Hukum tersebut menyatakan bahwa bila pada suatu benda yang bermassa m dikenakan

gaya-gaya, maka benda ak:an bergerak dengan percepatan a. untuk gerak 2 dimensi,

misalnya pada bidang x-y> persamaan (1) dapat dipisahkan menjadi:

l,F,, = m.ax (2)

dan l,FY = m.aY (3)

Untuk dapat menjumlahkan gaya-gaya yang akan dipisahkan antara arah x dan arah y,

mak:a gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut perlu diuraikan ( diproyeksikan) dahulu

terhadap sumbu x dan sumbu y.

2

Page 5: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Tanpa mengetahui gaya-gaya apa saja yang bekerja pada benda atau system

dalam suatu problem dinamika, mustahil diperoleh penyelesaian yang benar. Karena itu

perlu diketahui beberapa gaya mendasar (yang bukan gaya luar, gaya luar adalah gaya

yang sengaja diberikan pada benda atau system) yang dapat rnuncul dalam problem

dinamika, yaitu :

2.1.1. Gaya Berat (w)

Gaya berat bekerja pada benda karena benda merupakan suatu materi yang

dinyatakan dengan dirnilikinya rnassa (rn), dank arena benda tersebut berada

dalam pengaruh suatu medan gravitasi, dengan percepatan gravitasi bumi yang

biasa digunakan yaitu g. Gaya berat dilakukan oleh pusat burni berupa gaya tarik,

sehingga arah gaya berat pada benda adalah menuju pusat bumi. Beberapa contoh

arah gaya berat ditunjukkan pada garnbar berikut ini :

w

Gambar 2.1. Arah gaya berat pada beberapa kasus

Besamya gaya berat dinyatakan oleh persamaan berikut :

w=m.g

3

(4)

Page 6: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

2.1.2. Gaya Normal (N)

Gaya normal bekerja pada benda karena benda bertwnpu pada suatu penyangga.

Gaya ini dilakukan oleh penyangga terhadap benda, dengan arah tegaklurus

bidang penyangga, sehingga pada beberapa kasus arahnya digambarkan di bawah

Int:

cD N N

Gambar 2.2. Arah gaya normal pada beberapa kasus

Gaya normal tidak memiliki rumusan khusus, namun dapat dihitung sebagai

konsekuensi dari penerapan hukum II Newton.

2.1.3. Gaya Tegangan Tali (T)

Sesuai dengan sebutannya, gaya ini ada jika sistem menggunakan tali. Untuk

kasus mekanika klasik perlu dibuat beberapa asums1 yang dapat

menyederhanakan perhitungan matematika agar pemahaman mekanikanya tidak

terganggu, yaitu :

Tali yang digunakan bersifat homogen, yang berarti bahwa besamya

tegangan di setiap titik pada tali adalah sama.

4

Page 7: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Tali dianggap begitu rmgan, atau jauh lebih rmgan dibandingkan

bebannya, agar tidak mengganggu massa beban.

Apabila digunakan katrol, maka massa dan dimensi katrol diabaikan untuk

menghindari efek momen gaya pada katrol.

Katrol juga dianggap sangat ideal, tanpa adanya gesekan antara tali

dengan katrol, tersebut.

Tegangan tali bekerja pada benda dengan arah "menarik" benda. Berikut

ditampilkan gambar yang menunjukkan arah gaya tegangan tali pada beberapa

kasus.

0 1---T -r---) -+-( _Tl G

i-----<<<---T-----4c=i-=: F

F )

Gambar 2.3. Arah gaya tegangan tali pada beberapa kasus

Seperti juga gaya normal, gaya tegangan tali tidak dapat dihitung menurut

rumusan matematika tertentu, melainkan dapat diperoleh sebagai hasil

perhitungan pada penerapan hukum II Newton.

5

Page 8: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

2.1.4. Gaya Gesekan (Fg)

Apabila benda diberi gaya ketika berada pada suatu pennukaan yang kasar (baik

ditinjau dari permukaan benda yang bersentuhan dengan pennukaan bidang,

maupun dari permukaan bidang itu sendiri), maka benda akan mengalami

resistansi atau hambatan dalam usahanya untuk bergerak, yang dinyatakan

sebagai gaya gesekan.. Untuk kasus benda yang bergerak dan benda yang tetap

diam walaupun diberi gaya, dibedakan jenis gaya gesekannya sebagai berikut :

Gaya gesekan statis (Fgs): gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika

benda dalam keadaan diam, walaupun gaya luar tetap bekerja. Besarnya

gaya gesekan statis ini selalu sama besar dengan komponen gaya luar yang

bekerja pada arah perkiraan kemana benda akan bergerak. Hal tersebut

ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

F

Gambar 2.4. Gaya gesekan statis

Apabila gaya luar ini diperbesar terus menerus, maka gaya gesekan

statispun akan turut membesar dan benda tetap diam. Suatu saat benda

akan berada pada keadaan kritis, yaitu keadaan tepat akan bergerak. Pada

saat itu gaya gesekan statisnya adalah maksimum, dan dapat dihitung

dengan persamaan berikut :

Fgsmax = µs.N (5)

Dengan Jls adalah koefisien gesekan statis yang mewakili kekasaran

permukaan.

Ga ya gesekan kinetis (F gk) : gaya gesekan kinetis adalah hambatan yang

dirasakan oleh benda pada saat bergerak di atas suatu permukaan. Arah

6

Page 9: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

gaya ini tentu saja berlawanan dengan arah gerak benda, dan besamya

dapat dihitung sebagai perkalian dari koefisien gesekan kinetik (µk)

dengan gaya norma] pada benda. Beberapa arah gaya gesekan kinetic pada

problem-problem dinamika ditampilkan dalam Gambar 2.5. di bawah ini.

Fgk = µk.N

0 ,.

(6)

Gambar 2.5. Gaya gesekan kinetik

2.2. Gesekan Statik

Materi ini telah dijelaskan pada bagian terdahulu dalam bab ini yaitu pasal 2.4.

Gaya gesekan statik hanya akan bekerja apabila benda diberi gaya Juar namun masih

dalam keadaan diam (tidak bergerak). Akan ditinjau dua sistem yang berbeda, yaitu

bi dang tempat terletaknya benda berupa bidang datar dan bidang miring.

Tinjau suatu sistern yang terdiri benda bermassa rn yang terletak di atas bidang

datar yang kasar dengan koefisien gesekan statik Jls. Gaya-gaya yang bekerja pada benda

ini adalah gaya berat, gaya normal dan gaya gesekan statik. Benda ditarik ke kanan oleh

gaya luar F, seperti garnbar di bawah ini.

7

Page 10: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

N

F F gs

Gambar 2.6. Gaya pada benda di bidang datar di bawah

pengaruh gaya luar F

Pembesaran gaya luar akan mengakibatkan bertambah besarnya gaya gesekan yang

akhirnya akan mengakibatkan benda berada dalam keadaan tepat akan bergerak. Dalam

keadaan seperti itu maka gaya gesekannya adalah maksimum atau Fgsax, sehingga

penerapan hukum II Newton untuk sistem ini pada arah x adalah:

(7)

Arah x positif dipilih sejajar dengan arah gerak benda yaitu ke kanan, sehingga ax pada

persamaan (7) di atas tidak lain dari percepatan gerak benda, yang dalam hal ini adalah

nol karena benda tidak bergerak (statis). Maka persamaan (7) menjadi :

F-Fgsmax = Q ~ F = Fgsmax (8)

Substitusi persamaan (5) ke dalam persamaan (8) menghasilkan :

F=µ s.N (9)

Selanjutnya penerapan hukum II Newton pada sistem ini memberikan :

I.FY =m.aY (10)

Benda yang ditarik ke kanan ini tidak akan mengalami gerakan naik-turun pada arah

sumbu y, sehingga dapat dikatakan bahwa ay=O dan persamaan (10) menjadi:

N-w=O ~ N=w=m.g (11)

Substitusi persamaan ( 11) ke dalam persamaan (9) memberikan :

F=µs .m.g (12)

8

Page 11: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

2.3. Getaran Harmonik

Getaran harmonik dapat ditinjau sebagai gerak bolak-balik suatu benda di sekitar

suatu titik tertentu. Contoh gerak harmonik adalah gerak pendulum dan gerak beban pada

pegas. Simpangan benda terhadap titik keseimbangannya pada setiap saat, y, dapat

dituliskan sebagai berikut :

y =A sin mt (13)

dengan A amplituda getaran, yang tidak lain dari simpangan maksimum benda. co adalah

kecepatan sudut benda yang memenuhi persamaan :

2Jf aJ=-=2ef

T (14)

dengan T adalah perioda getaran dan f adalah frekuensinya dengan hubungan di antara

keduanya sebagai berikut :

T = __!__

f (15)

Pernmusan ini berlaku untuk gerak benda dengan amplituda yang sangat kecil, idealnya

dengan sudut simpangan < 10°.

Apabila 2 buah getaran dilakukan secara bersamaan pada sistem yang sama, maka

akan terbentuk suatu getaran barn yang kadang tidak sesederhana getaran aslinya.

Getaran barn tersebut adalah "penjumlahan" dari kedua getaran asli. Secara matematika,

penjumlahan tersebut dituliskan sebagai berikut :

y =YI+ Y2 (16)

dengan y1 dan y2 adalah getaran aslinya. Persamaan (16) menunjukkan bahwa

penjumlahan dilakukan terhadap simpangan getaran tersebut, sehingga dapat

digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.7.a. Penjumlahan sembarang getaran

9

Page 12: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Gambar 2.7.b. Penjumlahan 2 getaran yang saling menguatkan

Gambar 2.7.c. Penjumlahan 2 getaran yang saling melemahkan

Gambar 2.7.a menunjukkan bahwa hasil penjumlahan menghasilkan getaran baru

yang bentuknya tidak sederhana. Hal ini disebabkan karena frekuensi kedua getaran

aslinya tidak sama. Pada Gambar 2.7.b. kedua frekuensi asal besamya sama dan pada saat

simpangan getaran pertama maksimum, simpangan getaran kedua juga maksimum,

sehingga terjadi penguatan simpangan. Sebaliknya pada Gambar 2. 7.c. dengan frekuensi

yang sama, terjadi pelemahan simpangan pada getaran baru, hal ini disebabkan karena

pada saat simpangan getaran pertama maksimum positif, simpangan getaran kedua

maksimum negatif, sehingga basil penjumlahannya adalah nol.

10

Page 13: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

BAB3

PENYUSUNAN MA TERI PERKULIAHAN

3.1. Hokum II Newton

Pengajaran tentang hukum II Newton pada umumnya diberikan dalam bentuk

aplikasi rumusan matematika hukum tersebut, yaitu:

'LF=m.a (1)

dalam soal-soal dinamika. Untuk itu dibutuhkan kemampuan mahasiswa untuk dapat

memahami soal yang diberikan, sebelum menentukan langkah-langkah penyelesaiannya.

Jika mahasiswa tidak betul-betul mengerti, seringkali penyelesaian menjadi

berkepanjangan dengan perhitungan-perhitungan yang tidak diperlukan. Untuk itu

disusun suatu teknik pembelajaran dengan menggunakan modul, yang akan membimbing

mahasiswa dalam membentuk pola pikir sistematis. Berikut adalah modul yang

disebutkan.

Langlrnb-langkah pemecaban dalam problem Dinamika:

1. Gambarkan seluruh gaya yang bekerja pada benda.

2. Buat sumbu koordinat Kartesian dengan ketentuan sebagai berikut :

• Sum bu x positif searah dengan gerak benda ( arah gerak benda harus

ditebak dulu)

• Sumbu y tegak lurus terhadap sumbu x

3. Uraikan (proyeksikan) semua gaya yang tidak sejajar dengan sumbu x maupun

sumbuy.

4. Terapkan hokum II Newton pada sumbu x dan sumbu y.

LATIHAN untuk butir 1

11

Page 14: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Petunjuk : Gambarkan semua gaya yang secara alamiah bekerja pada benda. Jangan lupa

gambar gaya berupa anak panah dengan pangkalnya di tengah benda dan

ujungnya mengarah searah dengan arah gaya tersebut.

1.

[]l)!

2.

3.

4.

12

Page 15: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

5.

6.

A

7.

8.

13

Page 16: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

LATIBAN untuk butir 2

Petunjuk : Pada gambar 1 s/d 8, gambarkan sumbu x dan sumbu y pada setiap benda.

Apakah kesimpulan Anda tentang sum bu x pada gambar 5 s/d 8 ?

LATmAN untukButir 3 ,

Petunjuk : Pada gambar 1 s/d 8, uraikan (proyeksikan) semua gaya yang tidak terletak

pada sum bu x atau sumbu y, untuk setiap benda.

LATmAN untuk Butir 4

Petunjuk:

a. Untuk gambar 1 s/d 4 terapkan masing-masing : :EFy = 0 dan :EFx = m . a.

Mengapa :EFy sama dengan nol sedangkan :EFx tidak ?

b. Untuk gambar 5 s/d 8 lakukan langkah butir a untuk tiap benda

c. Untuk gambar 5 s/d 8 terapkan :EFx = m.a untuk sistem.

Mengapa tidak dapat diterapkan :EFy = 0 untuk sistem?

3.2. Gaya gesekan Statis.

Pada materi ini digunakan teknik mencoba secara langsung dalam kemasan

eksperimen sederhana. Diharapkan dengan mencoba maka mahasiswa dapat memahami

dengan lebih mudah.

Alat-alat yang diperlukan adalah :

Bidang datar dari kayu

Neraca pegas

Behan berkait

Behan tambahan

Neraca lengan

14

Page 17: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Cara kerja:

Beban diletakkan di atas bidang datar.

Neraca pegas dikaitkan pada beban pada posisi neraca horisontal

Neraca ditarik pada arah mendatar dengan gaya tertentu yang diperbesar sedikit

demi sedikit.

Pada saat benda tepat akan bergerak, dilakukan pembacaan pada neraca

Beban ditambahkan pada beban yang sudah ada, dan dilakukan langkah yang

sama (digunakan beberapa beban tambahan yang berbeda).

Pemahaman dan perhitungannya diberikan melalui bagian berikut ini :

Sebuah benda diletakkan di atas bidang datar yang kasar, jika benda tersebut ditarik ke

kanan oleh gaya luar F, temyata benda tersebut tetap diam (tidak bergerak).

F

Kekasaran bidang kontak antara bidang datar dengan benda memberikan gaya hambatan

yang menyebabkan benda tersebut tidak bergerak ke kanan. Arah gaya hambatan, yang

disebut sebagai gaya gesek tersebut berlawanan dengan arah gaya luar F, yaitu ke kiri.

N

F Fs, 4--~-1-~-e--~-1--~->

15

Page 18: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Karena benda tersebut tidak bergerak, maka dapat dituliskan bahwa a = 0, dan gaya gesek

disebut sebagai GAY A GESEK STA TIS sehingga penerapan hokum II Nweton pada

arah mendatar menjadi :

:LFx=m. a=m. O=O

Sehingga

A tau

F = F8s

Jika gaya F diperbesar terus menerus dan benda tetap tidak bergerak maka besamya gaya

gesek statis turut membesar pula. Suatu saat benda akan berada pada keadaan TEPAT

AKAN BERGERAK, sehingga gaya gesek statis yang bekerja adalah maksimum, dalam

hal ini berlaku :

dengan µ 8 adalah koefisien gesekan statik.

Selanjutnya akan diambil data percobaan untuk keadaan "tepat akan bergerak" ini dengan

cara mengganti-ganti massa benda. Untuk setiap massa yang berbeda akan diperoleh F

yang terkait. ISILAH T ABEL BERIKUT

16

Page 19: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

No Massa (kg) F (N)

Data tersebut digambarkan pada kurva F terhadap m: (diperoleh kurva garislurus)

Kemiringan kurva dari grafik adalah : tan 9 = ~F I ~m

Sedangkan dari persamaan

Dari kedua persamaan tersebut, ~ dapat dihitung dari persamaan : µs = tan 9 I g

3.3. Resonansi pada Getaran Harmonik

Materi tentang getaran harmonik diberikan hanya sebatas pemahaman gerak

fisiknya yang dikaitkan dengan persamaan getarannya. Pusat perhatian ditekankan pada

besaran fisika amplituda dan frekuensi. Penjumlahan getaran diberikan sebagai

penjumlahan simpangan obyek, yang akan memberikan kasus-kasus ekstrem dimana

basil penjumlahan menghasilkan penguatan dan pelemahan.

Untuk lebih dapat memberikan gambaran, selain hanya dengan fungsi sinus dari

getaran, diberikan pula contoh kasus nyata, yaitu runtuhnya jembatan gantung di

Amerika. Jembatan gantung ditiup angina yang sebenamya tidak terlalu kencang. Hal ini

17

Page 20: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

tampak dari gerakan pohon-pohon di sekitar jembatan. Proses runtuhnya jembatan

diberikan melalui pemutaran DVD. Akibat tiupan angina, jembatan berayun dengan

simpangan keciJ. Namun karena angina datang terus menerus dan frekuensi ayunan

(getaran) sama dengan frekuensi alamiah jembatan, maka terjadi penguatan getaran yang

muncul sebagai penguatan simpangan ayunan. Akibatnya lama kelamaan jembatan tidak

dapat lagi mempertahankan dirinya dan runtuh.

Gambaran yang lebih dekat diberikan dengan membuat suatu eksperimen

sederhana. Dibuat tumpukan dari kaleng minuman yang serupa dengan tinggi yang

berbeda, seperti gambar di bawah ini:

Behan bola di atasnya dimaksudkan agar sistem ini lebih stabil. Apabila

tumpukan ini dimiringkan sedikit dan dilepaskan, maka turnpukan akan berayun. Sistem

ini mirip dengan bandul terbalik yang juga melakukan getaran harmonik di bawah ini :

18

Page 21: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

Seperti telah dijelaskan pada Bab 2 terdahulu bahwa frekuensi getaran berbanding

terbalik dengan jarak ke simpul, maka tumpukan yang paling tinggi akan bergetar atau

berayun dengan frekuensi terendah, yang merupakan frekuensi alamiahnya.

Selanjutnya jika ketiga tumpukan diletakkan di atas suatu alas dan diberi getaran

pada arah horizontal (searah dengan getaran alamiahnya), maka tumpukan akan runtuh

jika dilakukan dengan frekm;msi yang sesuai dengan frekuensi alamiahnya, karena terjadi

penguatan getaran. Dengan demikian jika frekuensi getaran yang diberikan sesuai dengan

frekuensi tumpukan yang sebelah kiri (hanya 1 kaleng), maka hanya kaleng ini yang akan

terguling, sementara tumpukan yang di tengah dan di sebelah kanan (keduanya lebih

tinggi dari tumpukan kiri) tidak akan runtuh. Hal ini akan tampak ekstrem di mata

mahasiswa, namun dapat diterangkan dengan sangat sederhana.

19

Page 22: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

4.1. KESIMPULAN

BAB4

KESIMPULAN DAN SARAN

Keterampilan dalam' memecahkan problem Dinamika dapat dibantu dengan

pemahaman yang diberikan secara bertahap, dengan cara memberikan modul

sebagai rangsangan untuk menguraikan tahap-tahap penyelesaian secara teoretis

dengan usaha sendiri (tanpa perlu kuliah berkepanjangan).

Pemahaman akan gaya gesekan statis yang tidak dapat diberikan rumus dasar

untuk perhitungannya, menjadi lebih mudah diperoleh dengan melakukan

eksperimen dan perhitungan secara langsung.

Gejala resonansi pada getaran yang diberikan secara bertahap, yaitu melalui teori,

tayangan kasus ekstrem dan eksperimen sederhana, memudahkan mahasiswa

dalam pemahamannya., karena sebelumnya materi ini dianggap abstrak

4.2. SARAN

Untuk alat peraga pada Gaya Gesekan Statik perlu dibuat bidang dengan

kekasaran yang cukup dan sesuai dengan beban dan neraca pegas, sehingga

pengukuran dapat lebih teliti, karena pada prinsipnya hanya menggunakan mata

untuk membaca pada neraca.

Perlu dibuat modul-modul serupa untuk materi lain dalam Mekanika dan

Gelombang. Bagian dari Mekanika yang sering dianggap sulit adalah Rotasi

Benda Tegar, sedangkan materi dalam gelombang seringkali abstrak, seperti

misalnya interferensi.

20

Page 23: PENGEMBANGAN KULIAH FISIKA TERAPAN UNTUK PROGRAM …

DAFTARPUSATAKA

1. 1. Halliday, David, & Resnick, Robert, & Walker, Jearl, Fundamental of Physics,

John Wiley & Sons, Canada, 1993

2. Bueche, Frederick J.;Fisika, Seri Buku Schaum, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992