SciSimulator
Kembali ke Eksperimen

Simple Pendulum Period Lab Panduan

FisikaPemulaWaktu baca: 3 menit

Ikhtisar

Bandul sederhana adalah salah satu model gerak periodik yang paling sederhana dan elegan dalam fisika. Eksperimen ini menggunakan metode variabel kontrol untuk mengeksplorasi hubungan antara periode bandul, panjangnya, massa bola, dan amplitudo, memverifikasi rumus periode T=2πLgT = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}} dan memahami bahwa periode hanya bergantung pada panjang bandul.

Latar Belakang

Studi tentang bandul dimulai dengan Galileo. Pada tahun 1583, Galileo yang berusia 19 tahun mengamati lampu gantung yang berayun di Katedral Pisa dan mengukur waktu dengan denyut nadinya sendiri, menemukan bahwa terlepas dari amplitudonya, setiap ayunan tampaknya memakan waktu yang sama—ini adalah penemuan terkenal tentang 'isokronisme'. Kemudian, fisikawan Belanda Christiaan Huygens menemukan jam bandul pada tahun 1656 menggunakan prinsip ini, sangat meningkatkan ketepatan pengukuran waktu dan membuka era baru pengukuran waktu yang akurat. Penurunan ketat rumus periode bandul membutuhkan pembentukan mekanika Newton.

Konsep Utama

Bandul Sederhana

Model ideal yang terdiri dari tali yang tidak dapat direntangkan dan tanpa massa dengan bola kecil yang digantung di ujungnya. Massa tali dan hambatan udara diabaikan.

Periode

T=2πLgT = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}

Waktu yang diperlukan bola untuk menyelesaikan satu osilasi lengkap bolak-balik, dilambangkan dengan TT, diukur dalam detik (s).

Panjang Bandul

Jarak dari titik gantung ke pusat massa bola, dilambangkan dengan LL, diukur dalam meter (m).

Aproksimasi Sudut Kecil

sin⁡θ≈θ (ketika θ<15°)\sin\theta \approx \theta \text{ (ketika } \theta < 15° \text{)}

Ketika sudut θ\theta kecil (biasanya kurang dari 15°15°), sin⁡θ≈θ\sin\theta \approx \theta (dalam radian), dan bandul melakukan gerak harmonik sederhana, membuat rumus periode valid.

Formula & Penurunan

Rumus Periode Bandul Sederhana

T=2πLgT = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}

Hubungan antara Periode dan Panjang

T∝LT \propto \sqrt{L}

Langkah Eksperimen

  1. 1

    Selidiki Hubungan antara Periode dan Panjang

    Pertahankan massa (mis. 100 g100\ \text{g}) dan sudut (mis. 10°10°) konstan. Atur panjang ke 0.25 m0.25\ \text{m}, 0.50 m0.50\ \text{m}, dan 1.00 m1.00\ \text{m} secara berurutan, lepaskan bandul dan catat periode yang terukur. Amati: Ketika panjang menjadi empat kali lipat, bagaimana periode berubah?
  2. 2

    Selidiki Hubungan antara Periode dan Massa

    Pertahankan panjang (mis. 0.50 m0.50\ \text{m}) dan sudut (mis. 10°10°) konstan. Atur massa ke 50 g50\ \text{g}, 200 g200\ \text{g}, dan 500 g500\ \text{g} secara berurutan, lepaskan bandul dan catat periode yang terukur. Amati: Apakah periode berubah ketika massa bola divariasikan?
  3. 3

    Selidiki Hubungan antara Periode dan Amplitudo

    Pertahankan panjang (mis. 0.50 m0.50\ \text{m}) dan massa (mis. 100 g100\ \text{g}) konstan. Atur sudut awal ke 5°5°, 10°10°, dan 15°15° secara berurutan, lepaskan bandul dan catat periode yang terukur. Amati: Dalam rentang sudut kecil, apakah periode berubah secara nyata ketika amplitudo divariasikan?
  4. 4

    Verifikasi Rumus Periode

    Pilih satu set parameter (mis. L=1.00 mL = 1.00\ \text{m}), hitung periode teoretis menggunakan T=2πLgT = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}, dan bandingkan dengan nilai terukur. Apakah cocok?

Hasil Pembelajaran

  • Memahami bahwa periode bandul sederhana hanya bergantung pada panjang dan percepatan gravitasi, bukan pada massa bola atau amplitudo
  • Menguasai penerapan rumus periode T=2πLgT = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}
  • Belajar menggunakan metode variabel kontrol untuk merancang eksperimen yang menyelidiki pengaruh setiap faktor terhadap periode
  • Memahami model fisika gerak harmonik sederhana di bawah aproksimasi sudut kecil

Aplikasi Nyata

  • Jam Bandul: Jam bandul tradisional menggunakan prinsip isokronisme untuk pengukuran waktu yang akurat, menyesuaikan panjang bandul untuk mengkalibrasi kecepatan jam
  • Mengukur Percepatan Gravitasi: Dengan mengukur periode dan panjang bandul, percepatan gravitasi lokal dapat dihitung: g=4π2LT2g = \frac{4\pi^2 L}{T^2}
  • Seismometer: Seismometer awal menggunakan bandul periode panjang untuk mendeteksi getaran tanah yang kecil
  • Metronom: Metronom musik menggunakan bandul dengan panjang yang dapat disesuaikan untuk menghasilkan ketukan yang stabil

Kesalahpahaman Umum

Salah
Bola yang lebih berat menghasilkan periode yang lebih panjang
Benar
Periode bandul tidak bergantung pada massa bola. Meskipun bola yang lebih berat mengalami gaya gravitasi yang lebih besar, inersianya juga lebih besar, dan efek-efek ini saling meniadakan.
Salah
Amplitudo yang lebih besar menghasilkan periode yang lebih panjang
Benar
Dalam rentang sudut kecil (<15°< 15°), periode bandul pada dasarnya tidak bergantung pada amplitudo (isokronisme). Hanya ketika sudutnya sangat besar periode sedikit meningkat.
Salah
Panjang bandul adalah panjang tali
Benar
Panjang bandul adalah jarak dari titik gantung ke pusat massa bola, yang mencakup panjang tali ditambah jari-jari bola (untuk bola seragam).

Bacaan Lebih Lanjut

Siap untuk memulai?

Sekarang setelah Anda memahami dasar-dasarnya, mulailah eksperimen interaktif!

Mulai EksperimenMulai Kuis