Laporan Percobaan 3
Pesawat atwood
18 November 2010PANJI PRAYOGASWARA
0651 10 271
SOFFIAN HAKIM
0651 10 275
Kelas ( J )
JURUSAN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PAKUAN
BOGOR
2010
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Tuhan yang telah menolong hamba-Nya menyelesaikan LAPORAN FISIKA ini dengan penuh kemudahan. Tanpa pertolongan-Nya mungkin penyusun tidak akan sanggup menyelesaikan dengan baik.
LAPORAN FISIKA ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang Pengukuran Dasar Benda Padat yang kami sajikan berdasarkan pengamatan dari berbagai sumber. LAPORAN FISIKA ini disusun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari diri penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari Tuhan akhirnya LAPORAN FISIKA ini dapat terselesaikan.
LAPORAN FISIKA ini memuat tentang “Pengukuran Dasar Benda Padat”. Walaupun LAPORAN FISIKA ini mungkin kurang sempurna tapi juga memiliki detail yang cukup jelas bagi pembaca.
Penyusun juga mengucapkan terima kasih kepada asisten dosen yang telah membimbing penyusun agar dapat mengerti tentang bagaimana cara kami menyusun Laporan.
Semoga LAPORAN FISIKA ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca. Walaupun LAPORAN FISIKA ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Penyusun mohon untuk saran dan kritiknya. Terima kasih
DAFTAR ISI
BAB I
PENDAHULUAN
- Tujuan Percobaan 4
Bab II
- Alat Dan Bahan 4
- Dasar teori 5-8
Bab III
- Metode Percobaan 9
Bab IV
- Cara Kerja 10
Bab V
- Data pengamatan dan Perhitungan 11-14
- Pembahasan 15
- Tugas Akhir 16-17
Bab VI
- Kesimpulan 18
Daftar Pustaka 19
BAB I
PENADAHULUAN
Ø TUJUAN PERCOBAAN
- Mempelajari penggunaan hokum-hukum newton
- Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan
- Menentukan momen inersia roda/katrol
BAB II
ALAT DAN BAHAN
1. Pesawat Atwood Lengkap
a. Tiang bersekala
b. Dua beban dengan tali
c. Beban tambahan (2 buah)
d. Katrol
e. Penjepit
f. Penyangkut beban
2. Jangka sorong
3. Stop watch
Ø DASAR TEORI
Galileo melakukan pengamatan mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan dari pengamatan-pengamatan yang dia lakukan bahwa benda-benda berat jatuh dengan cara yang sama dengan benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian, Robert Boyle, dalam sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya, menunjukan bahwa pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuh tanpa adanya hambatan dari gesekan udara. Galileo mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh. Tetapi pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara, masih cukup sesuai dengan hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai orangpada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen) yaitu kesimpulan Aristoteles yang menyatakan bahwa,´
Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan´.
Selain itu Hukum Newton I menyatakan bahwa,´Jika resultan gaya yang bekerja
pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang´.
∑F - 0
Hukum Newton II berbunyi :´ Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda
dengan massa m tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah
yang sama dengan gaya´. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding
terbalik dengan massa benda.
a = F atau F = m.a
m
Hukum Newton II memberikan pengertian bahwa :
1. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.
2. Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.
3. Bila gaya bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan
1. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.
2. Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.
3. Bila gaya bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan
sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya penyebabnya.
Hukum Newton III :Setiap gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkan gaya lain yang sama besarnya dengan gaya tadi, namun berlawanan arah´. Gaya reaksi ini dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum ini dikenal dengan
Hukum Aksi Reaksi.
Faksi = -Freaksi
Untuk percepatan yang konstan maka berlaku persamaan Gerak yang disebut Gerak Lurus Berubah Beraturan. Bila sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan- persamaan gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia (I) yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linier. Momen inersia suatu benda terhadap poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak benda pangkat dua terhadap poros.
I~ m
I~ r2
Untuk katrol dengan beban maka berlaku persamaan :
a = (m+m1) ± m2 .g
m + m1 + m2 + I/ r2
dengan :
a = percepatan gerak
m = massa beban
I = momen inersia katrol
m = massa beban
I = momen inersia katrol
r = jari-jari katrol
g = percepatan gravitasi
Udara akan memberikan hambatan udara atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh. Besarnya gaya gesekan udara yang akan gerak jatuh benda berbanding lurus dengan luas permukaan benda. Makin besar luas permukaan benda, makin besar gaya gesekan udara yang bekerja pada benda tersebut. Gaya ini tentu saja akan memperlambat gerak jatuh benda. Untuk lebih memahami secara kualitatif tentang hambatan udara pada gerak jatuh, kita dapat mengamati gerak penerjun payung. Penerjun mula-mula terjun dari pesawat tanpa membuka parasutnya. Gaya hambatan udara yang bekerja pada penerjun tidak begitu besar, dan jika parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan mencapai kecepatan akhir kira-kira 50 m/s ketika sampai di tanah.
Kecepatan itu kira-kira sama dengan kecepatan mobil balap yang melaju sangat cepat. Sebagai akibatnya, penerjun akan tewas ketika sampai di tanah. Dengan mengembangkan parasutnya, luas permukaan menjadi cukup besar, sehingga gaya hambatan udara yang bekerja papa penerjun cukup basar untuk memperlambat kelajuan terjun. Berdasarkan hasil demonstrasi ini dapatlah ditarik kesimpulan sementara bahwa jika hambatan udara dapat diabaikan maka setiap benda yang jatuh akan mendapatkan percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bentuk dan massa benda. Percepatan yang tetap ini disebabkan oleh medan gravitasi bumi yang disebut percepatan gravitasi (g). Di bumi percepatan gravitasi bernilai kira-kira 9,80 m/s2. untuk mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.
Untuk membuktikan pernyataan diatas bahwa jika hambatan udara dihilangkan, setiap benda jatuh akan mendapat percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada benda dan massa benda, di dalam laboratorium biasanya dilakukan percobaan menjatuhkan dua benda yang massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam ruang vakum.
Sehubungan dengan hal di atas, Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu benda dijatuhkan dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama geraknya mengalami percepatan tetap yaitu percepatan gravitasi, sehingga gerak jatuh bebas termasuk dalam gerak lurus berubah beraturan. Perhatikan karena dalam gerak jatuh bebas, benda selalu bergerak ke bawah maka unutk mempermudah perhitungan, kita tetapkan arah ke bawah sebagai arah positif. Persamaan-persamaan yang digunakan dalam gerak jatuh bebas adalah :
vo = 0 dan a = g
keterangan :
a1 , a2 : silinder beban
a3 : beban
b : katrol yang dapat bergerak bebas
c : tali penggantung
d : penyangkut beban
e : penghenti silinder
f : tiang penggantung
g : penjepit silinder
Jika pada sistem pesawat dilepaskan penjepitnya, maka sistem akan bergerak dengan percepatan tetap. Besarnya percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. Untuk gaya yang konstan, maka percepatan tetap sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan :
xt = ½ at2
dimana:
t = waktu tempuh
a = percepatan sistem
xt = jarak setelah t detik
Setelah beban mb ditahan oleh pengangkut beban, silinder a1 dan a2 tetap melanjutkan gerakannya dengan kecepatan konstan. Dalam keadaan ini resultan gaya yang bekerja pada sistem sama dengan nol (sesuai dengan hukum Newton I ). Sehingga jarak tempuh silinder a1 dan a2 setelah beban tersangkut, dapat dinyatakan sebagai berikut :
xt = v.t
Gerak Rotasi
Bila sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak ini akan berlaku persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak linier. Apabila torsi bekerja padabenda yang momen inersianya I, maka dalam benda ditimbulkan percepatan sudut yaitu :
T = I.α
Persamaan Gerak untuk Katrol
Bila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka geraknya
dapat dianalisa sebagai berikut :
N ∑F = 0
r -T1 ± m + T2 + N = 0
-T1 + T2 = 0
-T1 = T2
-T1 + T2 = 0
-T1 = T2
mg
T1 T2
Bila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula maka geraknya dapat
dianalisis sebagai berikut :
T1 T2
T1 T2
m 2
m1 m
∑π= Iα
T1.r + T2.r = Iα
Percepatannya adalah: a=(m+m1) ± m2 . g
m + m1 + m2 + I/ r2
BAB III
METODE PERCOBAAN
Ø Gerak lurus beraturan
1. Timbangan beban m1,m2,m3,(usahakan m1=m2)
2. Letakan beban m1 pada penjepit P
3. Beban m1 pada pejepit P
4. Catat kedudukan penyangkut beban B dan meja C (secara table)
5. Bila penjepit P di lepas, m2 dan m3 akan dipercepat antara AB dan selanjutnya bergerak beraturan antara BC setelah tambahan beban tersangkut di B. catat waktu yang diperlukan gerak antara BC.
6. Ulangilah percobaan di atas engan mengubah kedudukan meja C (ingat tinggi beban m2)
7. Ulangi percobaan di atas dengan menggunakan beban m3 yang lain.
Catatan : Seama serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah kedudukan jarak antara A dan B.
Ø Gerak lurus berubah beraturan :
1. Aturlah kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan
2. Catatlah kedudukan A dan B (secara table)
3. Bila beban M1 dilepas, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus berubah braturan antara A dan B, catatlah waktu yang diperlukan untuk gerak ini.
4. Ulangilah percobaan di atas dangan mengubah-ubah kedudukan B catatlah selalu jarak AB dan waktu yang diperlukan.
5. Ulangilah percobaan diatas dengan mengubah beban M3.
IV
CARA KERJA
1. Siapkan tiang berskala.
2. Atur tinggi penjepit sesuai dengan perintah.
3. Pasang beban pertama dan siap menggerakannya.
4. Ketika beban mulai turun perlahan hitung stopwatch pertama untuk GLBB.
5. Ketika beban mulai masuk ke penjepit pertama hitung stopwatch untuk GLB .
6. Matikan stopwatch keduanyaketika beban terhenti di penjepit ketiga.
7. Lakukan hal yang sama untuk kedua beban yang lain dengan berat yang berbeda.
BAB V
Data Pengamatan Dan Perhitungan
keadaan ruangan | P(cm)Hg | T(°C) | C(%) |
sebelum percobaan | 75,5 | 29 | 77 |
sesudah percobaan | 75,5 | 29 | 77 |
GLB <gerak lurus beraturan>
No | M(g) | S(cm) | T(s) | V(cm/s) |
1 | 2 | 15 | 1,59 | 09,43 |
25 | 1,74 | 14,37 | ||
2 | 4 | 15 | 0,76 | 19,74 |
25 | 1,11 | 22,53 | ||
3 | 6 | 15 | 0,21 | 71,43 |
25 | 0,75 | 33,33 |
GLBB <gerak lurus berubah beraturan>
No. | M(g) | S(cm) | T(s) | α(cm/s) | V(cm/s) | I(cm) |
1 | 2 | 15 | 3,8 | 2,08 | 7,904 | 26.875,11 |
25 | 4,3 | 0,27 | 1,16 | 268.814,6 | ||
2 | 4 | 15 | 2,6 | 4,48 | 11,65 | 24.220,9 |
25 | 2,8 | 3,83 | 10,72 | 29.908,47 | ||
3 | 6 | 15 | 2,1 | 6,87 | 14,43 | 23.408,9 |
25 | 2,3 | 9,45 | 66,96 | 14.462,9 |
2M bandul = 119,3 gram
R katrol = 6,19
g = 980 cm/s²
GERAK LURUS BERATURAN
Ø LEMPENG 2gr
· Diketahui : (s) 15 cm.
T = 1,59.
V = s/t = 15/1,59 = 9,43 v(cm/s)
· Diketahui : (s) 25 cm.
T = 1,74.
V = s/t = 25/1,74 = 14,37 v(cm/s)
Ø LEMPENG 4gr
· Diketahui : (s) 15 cm.
T = 0,76
V = s/t = 15/0,76 = 19,74 v(cm/s)
· Diketahui : (s) 25 cm.
T = 1,11.
V = s/t = 25/1,11 = 22,53v(cm/s)
Ø LEMPENG 6gr.
· Diketahui : (s) 15 cm.
T = 0,21.
V = s/t = 15/0,21 = 71,43v(cm/s)
· Diketahui : (s) 25 cm.
T = 0,75.
V = s/t = 25/0,75 = 33,33v(cm/s)
GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN
Ø LEMPENG 2gr.
· Diketahui : (s) 15 cm.
T = 3,8.
a = 2*s/t`2 = 2*15/3,8`2 = 30/14,44 = 2,08 cm/s`2
V = a*t = 2,08 * 3,8 = 7,904 cm/s
I ={m*g /a – (2M + m) }R`2
{2*980/2,08 – (2*119,3 + 2) }6,19`2
{942,3 – 240,6 * 38,3}
{701,7 * 38,3}
=26.875,11(cm.gr`2)
· Diketahui : (s) 25 cm.
T = 4,3.
a = 2*s/t`2 = 2*25/4,3`2 = 50/18,49 = 0,27 cm/s`2
V = a*t = 0,27*4,3 = 1,16 cm/s
I = {m*g/a – (2M + m) } R`2
{2*980/0,27 – (2*119,3+2) } 6,19`2.
{7259,2 – 240,6 *38,3}
= 268.814,6 (cm/gr`2)
Ø LEMPENG 4gr.
· Diketahui : (s) 15 cm.
T = 2,6.
a = 2*s/t`2 = 2*15/2,6`2 = 30/6,76 = 4,48 cm/s`2
V = a*t = 4,48 * 2,6 = 11,65 cm/s
I = {m*g/a – (2M + m) } R`2.
{4*980/4,48 – (2*119,3 + 4) } 6,19`2.
{875 – 242,6 * 38,3}
= 24220,9 (cm/gr`2)
· Diketahui : (s) 25 cm.
T = 2,8.
a = 2*s/t`2 = 2*25/2,8`2 = 50/7,84 = 6,4 cm/s`2
V = a*t = 6,4 * 2,8 =17,92 cm/s
I = {m*g/a – (2M + m) } R`2.
{4*980/6,4 – (2*119,3 + 4) } 6,19`2.
{612,5 – 242,6 * 38,3}
= 14.167,17 (cm/gr`2)
Ø LEMPENG 6gr.
· Diketahui : (s) 15 cm.
T = 2,1.
a = 2*s/t`2 = 2*15/2,1 = 30/4,41 = 6,78 cm/s`2
V = s*t = 6,78 * 2,1 = 14,43 cm/s
I = {m*g/a – ( 2M + m) } R`2
{6*980/6,87 – ( 2*119,3 + 6) } 6,19`2.
{855,8 – 244,6 * 38,3}
= 23.408,9 (cm/gr`2)
· Diketahui : (s) 25 cm.
T = 2,3.
a = 2*s/t`2 = 2*25/2,3`2 = 50/5,29 = 9,45 cm/s`2
V = s*t = 9,45 * 2,3 = 21,735 cm/s
I = {m*g/a – (2M + m) } R`2 .
{6*980/9,45 (2*119,3 + 6) } 6,19`2.
{622,2 – 244,6 * 38,3}
= 14.462,9 (cm/gr`2)
PEMBAHASAN
Ø GERAK LURUS BERATURAN
Kenapa V tidak konstan?
Jawab:
Dari hasil penelitian praktek, berat 2 gr dalam 15 cm di ukur dengan kecepatan stopwatch menghasilkan (t) 1,24 , jadi nilai V tidak konstan.
Ø GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN
Kenapa nilai I negative?
Jawab:
Sesuai perhitungan rumus nilai I terbukti negative karena nilai a kecil.
TUGAS AKHIR
1. Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan grafik?
2. Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingat ketelitian alat?
3. Tentukan besaran kecepatan gerak berubah beraturan tersebut secara hitungan dan grafik?
4. dari hasil ini apakah Hukun Newton benar-benar berlaku?
5.bandingkanlah harga kecepatan yang didapat dengan menggunakan beban tambahan yang berbeda
6. tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan gravitasi setempat = 9,83 m/det.
jawab..
1.. V = S : t
· 15 : 1,0 = 15
· 25 : 1,2 = 20,8
· 15 : 0,5 = 30
· 25 : 0,7 = 35,7
· 15 : 0,4 = 37,5
· 25 : 0,5 = 50
2.. tidak, karena percepatan benda tersebut tidak beraturan sehingga tidak terlalu teliti.
3.. V = S : t
· 15 : 3,0 = 3,3
· 25 : 4,2 = 2,8
· 15 : 1,6 = 11,7
· 25 : 2,6 = 19,5
· 15 : 0,8 = 8,24
· 25 : 2,2 = 10,3
4.. Ya, karena dalam percobaan ini tetap berlaku hubungan antara kecepetan dan momen inersianya.
5..Perbandingan baik pada jarak20 cm dan 30 cm pada GLB dan GLBB adalah semakin berat tambahan (beban lempengan ) yang di gunakan pada bandul akan semakin cepat penurunan dan menghasilkan t yang lebih kecil sehingga semakin t kecil,Kecepatan ( V ) yang diperoleh akan semAkin besar.
6..Dengan :
g : 9,83 m/cm²
m : 2
s : 20 cm
V : 100,4
R : 6,0 =3,83
1 = ( m.g-(V2+m)R²
=(2,983-(2.100,4+4) )6²
= 3,83
= ( 5,133 – 208,8 ) 36
= 197,66 .36
= 71166,009
Ini tidak boleh ,Karena nilai untuk momen inersia tidak boleh negatif ( - )
BAB VI
KESIMPULAN
Dari percobaan pesawat Atwood ini, dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :
1). Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat yang dapat membantu dalam membuktikan Hukum-hukum Newton ataupun gejala-gejala lainnya.
2). Setiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari pesawat Atwood ini yang disebabkan oleh factor-faktor tertentu.
3). Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh pesawat Atwood itu disebakan oleh factor internal dan factor eksternal yang sangat biasa terjadi dalam melakukan percobaan yang butuh ketelitian.
DAFTAR PUSTAKA
Inspirasi “google’’..
Halliday Resnick;FISIKA edisi ketiga jilid 1;Penerbit Erlangga.
Sears & zemansky,Fisika Universitas 1 edisi kedua;Penerbit Bina
Cipta.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar