air track

LAPORAN LENGKAP PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

Topik Percobaan : Air Track (Hukum Kekekalan Momentum)

Oleh :

Nama : Hariadi

NIM : DBD 109 047

Kelompok :III (Tiga)

Praktikum Ke :

Tanggal Praktikum :

Dosen Pembimbing : Lendra, ST., MT.

Asisten Pembimbing :

UPT. LAB. DASAR DAN ANALITIK

UNIVERSITAS PALANGKARAYA

2010

I. Topik Percobaan

Air Track (Hukum Kekekalan Momentum)

II. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan dapat :

1. Memahami hukum kekekalan momentum.

2. Dapat membedakan tumbukan elastis dengan tumbukan tidak elastis.

III. Alat dan Bahan

1. Rel Udara

2. Kereta

3. Pegas Tumbuk

4. Timer Counter

5. Beban

6. Penghalang Cahaya

7. Velcro

8. Gerbang Cahaya

IV. Landasan Teoritis dan Prosedur Pengamatan

A. Dasar Teori

1. Tumbukan

Kita tinjau tumbukan antara dua benda bermassa mA dan mB seperti diperlihatkan

dalam gambar (2.1) di bawah ini. Dalam selang tumbukan yang sangat singkat kedua

benda saling memberikan gaya pada yang lainnya. Menurut hukum Newton ketiga, pada

saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar dan

berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A.

FA FB

Gambar 2.1

Perubahan momentum benda A akibat tumbukan ini adalah :

∆PA = A dt = A ∆t

dengan A adalah harga rata-rata gaya FA dalam selang waktu tumbukan ∆t = t2 – t1.

Perubahan momentum benda B akibat tumbukan adalah :

∆PB = B dt = B ∆t

dengan B adalah harga rata-rata gaya FB dalam selang waktu tumbukan ∆t = t2 – t1.

Jika tidak ada gaya lain yang bekerja maka ∆PA dan ∆PB menyatakan perubahan

momentum total masing-masing benda. Tetapi telah kita ketahui bahwa pada setiap saat FA

= -FB sehingga A = B dan karena itu ∆PA = ∆PB.

Jika kedua benda kita anggap sebagai sebuah sistem toleransi, maka momentum total

sistem adalah P = PA + PB dan perubahan momentum total sistem akibat tumbukan sama

dengan nol yaitu ∆P = ∆PA + ∆PB = 0.

Jadi jika tidak ada gaya luar yang bekerja maka tumbukan tidak mengubah momentum

total sistem. Gaya implusif yang bekerja selama tumbukan merupakan gaya internal,

karena itu tidak mempengaruhi momentum total sistem.

Pada tumbukan dua partikel atau lebih berlaku dua hukum :

a. Hukum Kekekalan Momentum

b. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Pada semua tumbukan selalu berlaku hukum Kekekalan Momentum, tetapi tidak

semua tumbukan berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik. Hanya tumbukan tertentu

yang berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Ditinjau dari berlakunya hukum Kekekalan Momentum dan hukum Kekekalan Energi

Mekanik ada tumbukan elastis sempurna dan tumbukan tidak elastis. Pada tumbukan

elastis sempurna berlaku dua hukum, yaitu sebagai berikut.

a. Hukum Kekekalan Momentum

Misalkan dua buah benda (A dan B) dengan massa mA dan mB bergerak dengan

kecepatan vA dan vB. Kecepatan benda setelah tumbukan v’A dan v’B. Hukum kekekalan

momentum dapat kita tuliskan :

mA ∙ vA ∙ + mB ∙ vB = mA ∙ v’A + mB ∙ v’B

Dimana : mA = massa benda A

mB = massa benda B

vA = kecepatan benda A sebelum tumbukan

vB = kecepatan benda B sebelum tumbukan

v’A = kecepatan benda A sesudah tumbukan

v’B = kecepatan benda B sesudah tumbukan

Jika kita dapat mengukur kecepatan kedua sistem sebelum dan sesudah tumbukan, massa

benda bisa kita ketahui, maka hukum kekekalan momentum dapat kita buktikan.

b. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Perlu diperhatikan pada tumbukan tidak elastis hanya berlaku hukum Kekekalan

Momentum saja.

EA + EB = E’A + E’B

EKA + EKB + EPA + EPB = EKA’ + EKB’ + EPA’ + EPB’

½ mvA2 + ½ mvB

2 + mghA + mghB = ½ mvA’2 + ½ mvB’2 + mghA’ + mghB’

Dimana : hA = tinggi benda A sebelum tumbukan

hA’ = tinggi benda A sesudah tumbukan

hB = tinggi benda B sebelum tumbukan

hB’ = tinggi benda B sesudah tumbukan

Jika tumbukan kedua benda berada pada bidang datar yang tingginya sama, berlaku :

hA = hA’ = hB = hB’

Pada tumbukan ini hukum Kekekalan Enerbgi Mekanik sama dengan hukum

Kekekalan Energi Kinetik

EA + EB = EA’ + EB’

EKA + EKB = EKA’ + EKB’

½ mvA2 + ½ mvB

2 + mghA + mghB = ½ mvA’2 + ½ mvB’2

2. Jenis Tumbukan

Pada peristiwa tumbukan dua atau lebih benda selalu berlaku hukum Kekekalan

Momentum. Terdapat tumbukan dengan energi mekanik sistem tetap tetapi ada juga yang

tidak. Tumbukan dengan energi mekanik sistem tetap dinamakan tumbukan lenting

sempurna (elastis sempurna), sedangkan tumbukan dengan energi mekanik sistem tidak

tetap dinamakan tumbukan tidak lenting sempurna (tumbukan tidak elastis sempurna).

Pada peristiwa tumbukan terdapat besaran yang dapat membedakan jenis tumbukan

yaitu koefisien restitusi (e).

─(v’1 ─ v’2) e = v1 ─ v2

Berdasarkan nilai koefisien restitusi, maka ada tiga jenis tumbukan, yaitu :

a. tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna), dengan e = 1,

b. tumubukan tidak lenting (lenting sebagian), dengan 0 < e < 1,

c. tumbukan tak lenting sempurna (tidak lenting sama sekali), dengan e = 0

Seperti yang telas dijelaskan di atas bahwa tumbukan terbagi menjadi tiga. Namun

pada praktikum ini hanya dibahas dua tumbukan saja, yaitu tumbukan lenting sempurna

(elastis sempurna) dan tumbukan tak lenting sempurna (tidak lenting sama sekali).

Penjelasan mengenai dua tumbukan tersebut ialah sebagai berikut.

1. Tumbukan Lenting Sempurna (Elastis Sempurna)

Misalkan massa kedua benda sama besar mA = mB , dan benda A mua-mula diam vA = 0.

Benda B mendekati dan menumbuk benda A dengan kecepatan vB Di dapatkan dan v'A = v'B

dan vB = 0, artinya kedua benda bertukar kecepatan.

Untuk benda dengan massa berbeda, dan benda A mula-mula diam, persamaannya

menjadi :

mB.. vB = mA . v'A + mB.. v'B

2. Tumbukan Tak Lenting Sempurna (Tidak Lenting Sama Sekali)

Misalkan benda A dan benda B sama besar mA = mB , benda A mula-mula diam, dan

benda B bergerak dengan kecepatan V, setelah tumbukan kecepatan kedua benda sama

besar, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan menjadi v' = ½ v.

Jika kedua benda memiliki kecepatan mula-mula tetapi untuk arah yang sama maka

kecepatan benda setelah tumbukan menjadi v' = ½ (vA + vB ).

Jika massa kedua benda tidak sama maka persamaan menjadi :

mB.. vB =( mA + mB )

B. Prosedur Kegiatan

Percobaan Tumbukan Lenting sempurna.

1. Mengatur Timer Counter pada fungsi COLLISION.

2. Meletakan kereta diatas rel.

3. Kereta A dalam keadaan diam di antara 2 gerbang cahaya.

4. Mendorong kereta B sehingga bergerak dengan kecepatan vB yang besarnya dapat

diukur melalui gerbang cahaya G2.

5. Menahan kereta sehingga hanya satu kali melewati gerbang cahaya.

6. Mengamati waktu kereta melewati gerbang cahaya kemudian tekan tombol

CHANGE OVER untuk mengubah menjadi data kecepatan, dan mencatat pada

tabel pengamatan.

7. Mengulangi percobaan diatas dengan mengubah massa pada kereta A,dan mencatat

hasilnya pada tabel pengamatan.

Percobaan Tumbukan tidak lenting sempurna.

1. Memasang Velcro pada kedua kereta dan penghalang cahaya hanya pada salh satu

kereta.

2. Meletakan kereta A diantara kedua gerbang cahaya.

3. Mendorong kereta B sehingga menumbuk kereta A (setelah tumbukan kedua

kereta akan bergerak sama-sama).

4. Mengamati kecepatan kereta melewati gerbang cahaya sebelum dan sesudah

tumbukan pada Timer Counter kemudian catat pada tabel pengamatan.

5. Mengulangi langkah 2 sampai dengan langkah 4 dengan beban tambahan pada

kereta A kemudian mencatat pada tabel pengamatan.

V. Data Hasil Pengamatan

Tabel Pengamatan Tumbukan elastis dengan mA = mB dan vA= 0

No.

Sebelum tumbukan Setelah tumbukan

Benda A Benda B Benda A Benda B

VA PA VB PB V‘A P‘

A V‘B P‘

B

1. 0 0 15,12 756 14,57 728,5 0 0

2. 0 0 22,29 1114,5 19,18 959 0 0

3. 0 0 28,76 1438 27,8 1390 0 0

Tabel Pengamatan Tumbukan tidak lenting sama sekali dengan mA = mB dan vA= 0

No.

Sebelum tumbukan Setelah tumbukan

Benda A Benda B Benda A Benda B

VA PA VB PB V‘A P‘

A V‘B P‘

B

1. 0 0 31,33 1566,5 9,41 470,5 9,41 470,5

2. 0 0 29,8 1490 8,11 405,5 8,11 405,5

3. 0 0 37,53 1876,5 9,66 483 9,66 483

VI. Analisis Data dan Jawaban Tugas

A. Analisis Data

Lenting Sempurna

1. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram

vA : 0 sB : 2 sA

’ : 2 tB

: 0,13227 s tA’ : 0,13726 s vB’ : 0

V =

VB = = 15,12 cm/s

VA’ = = 14,57 cm/s

P = m. v

PB = 50 g ∙ 15,12 cm/s = 756 g cm/s

PA’ = 50 g · 14,57 cm/s = 728,5 g cm/s

mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB

’

0 + 756 = 728,5 + 0

1/2mAvA2 + 1/2 mBvB

2 = 1/2 mAvA

’ 2 + 1/2 mBvB

’2

0 + 5715,36 = 5301,12 + 0


vA : 0 sB : 2 sA

’ : 2 tB : 0,08972 s

tA’ : 0,104275 s vB’ : 0

V =

VB = = 22,29 cm/s

VA’ = = 19,18 cm/s

P = m. v

PB = 50 g ∙ 22,29 cm/s = 1114,5 g cm/s

PA’ = 50 g ∙ 19,18 cm/s = 959 g cm/s


’

0 + 1114,5 = 959 + 0

1/2mAvA2 + 1/2 mBvB

2 = 1/2 mAvA

’ 2 + 1/2 mBvB

’2

0 + 12421,1 = 9196,81 + 0


vA : 0 sB : 2 sA

’ : 2 tB

: 0,06954 s tA’ : 0,07194 s vB’ : 0

V =

VB = = 28,76 cm/s

VA’ = = 27,8 cm/s

P= m. v

PB = 50 g ∙ 28,76 cm/s = 1438 g cm/s

PA’ = 50 g ∙ 27,8 cm/s = 1390 g cm/s


’

0 + 1438 = 1390 + 0 1/2mAvA

2 + 1/2 mBvB

2 = 1/2 mAvA

’ 2 + 1/2 mBvB

’ 2

0 + 20678,44 = 19321 + 0

Tidak Lenting Sempurna


vA : 0 sB : 2 sA

’ : 2 tB

: 0,06383 s tA’ : 0,2125 s

V =

VB = = 31,33 cm/s

VA’ = = 9,41 cm/s

P = m. v

PB = 50 g ∙ 31,33 cm/s = 1566,5 g cm/s

PA’ = PB’ = 50 g ∙ 9,41 cm/s = 470,5 g cm/s


’

0 + 1566,5 = 470,5 + 470,5

1566,5 = 941

1/2mAvA2 + 1/2 mBvB

2 = 1/2 mAvA

’ 2 + 1/2 mBvB

’2

0 + 24539,22 = 2213,7 + 2213,7

24539,22 = 4427,4


vA : 0 sB : 2 sA

’ : 2 tB

: 0,0671 s tA’ : 0,2466 s

V =

VB = = 29,8 cm/s

VA’ = = 8,11 cm/s

P = m. v

PB = 50 g ∙ 29,8 cm/s = 1490 g cm/s

PA’ = PB’ = 50 g ∙ 8,11 cm/s = 405,5 g cm/s


’

0 + 1490 = 405,5 + 405,5

1490 = 811

1/2mAvA2 + 1/2 mBvB

2 = 1/2 mAvA

’ 2 + 1/2 mBvB

’2

0 + 22201 = 1644,3 + 1644,3

22201 = 3288,6


vA : 0 sB : 2 sA

’ : 2 tB

: 0,05329 s tA’ : 0,2070 s

V =

VB = = 37,53 cm/s

VA’ = = 9,66 cm/s

P= m. v

PB = 50 g ∙ 37,53 cm/s = 1876,5 g cm/s

PA’ = PB’ = 50 g ∙ 9,66 cm/s = 483 g cm/s


’

0 + 1876,5 = 483 + 483

1876,5 = 966

1/2mAvA2 + 1/2 mBvB

2 = 1/2 mAvA

’ 2 + 1/2 mBvB

’ 2

0 + 35212,52 = 2332,89 + 2332,89

35212,52 = 4665,78

B. Tugas

Jawaban dari tugas praktikum ini ialah sebagai berikut.

1. Dapat, karena dalam selang tumbukan yang sangat singkat kedua benda

saling memberikan gaya pada yang lainnya. Menurut hukum Newton ketiga, pada

saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar dan

berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A.

2. Pada hukum kekekalan momentum, jarak dapat memberkan pengaruh. Hal tersebut

dapat dibuktikan sebagai berikut.

V =

Dimana V = Kecepatan

s = Jarak

t = Waktu

Hubungan terhadap hukum kekekalan momentum

P = m. v

Dimana P = Momentum

m = Massa

v = Kecepatan

Terlihat pada rumus di atas bahwa jarak memiliki pengaruh dalam hukum

kekekalan momentum.

3. Syarat-syarat yang harus dipenuhi agar hokum kekekalan momentum dapat

berlaku ialah sebagai berikut.

a. Kedua benda saling memberikan gaya pada yang lainnya

b. Hukum Newton ketiga, pada saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A

oleh benda B sama besar dan berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada

benda B oleh benda A.

4. Berdasarkan percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa :

- Gerakan suatu benda yang bertabrakan atau bertumbukan dengan benda

lainnya dapat ditentukan apabila gaya yang bekerja selama benda-benda itu

bertumbukan diketahui. Sering kali gaya itu tidak diketahui, tetapi dengan prinsip

kekekalan momentum yaitu massa suatu benda dikali kecepatan suatu benda

maka dapat diselesaikan.

- Hukum kekekalan momentum dapat dibedakan menjadi tumbukan lenting

sempurna (elastis sempurna) dan tumbukan lenting tidak sempurna (tidak elstis

sama sekali).

5. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi berlakunya hukum kekekalan

momentum pada sebuah tumbukan ialah sebagai berikut.

- Adanya gaya yang bekerja selama benda-benda itu bertumbukan.

- Adanya pengaruh jarak, waktu, kecepatan serta masa benda dalam suatu

kekekalan momentum.

VII. Diskusi, Kesimpulan dan Saran

A. Diskusi

Menurut kami, praktikum mengenai air track (Hukum Kekekalan Momentum) kemarin

berjalan lancar dan tanpa hambatan walaupun kami masih agak kebingungan dalam

menggunakan alat-alat tersebut karena alat-alat tersebut masih asing dan baru bagi kami.

Hal tersebut jugatidak terlepas karena mengenai penggunaan alat tersebut sebelumnya

telah dijelaskan dengan baik oleh asisten laboratorium.

B. Kesimpulan

Dari percobaan di atas dapat kami simpulkan bahwa :

Berdasarkan percobaan di atas, dapat kami simpulkan bahwa :

1. Dengan dilakukannya percobaan, mahasiswa telah memahami tentang hukum

kekekalan momentum. Yang mana hukum tersebut menyatakan bahwa : ”Dalam

peristiwa tumbukan, momentum total sistem sesaat sebelum tumbukan sama dengan

momentum total sistem sesaat sesudah tumbukan, asalkan tidak ada gaya luar yang

bekerja pada sistem”.

Psebelum = Psesudah

PA + PB = PA’ + PB’

mA ∙ vA ∙ + mB ∙ vB = mA ∙ v’A + mB ∙ v’B

2. Tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna) dan tumbukan tak lenting sempurna

(tidak elastis sama sekali) merupakan jenis-jenis dari tumbukan yang pasti berbeda

definisinya. Tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna) adalah jenis tumbukan

dimana setelah terjadi tumbukan jumlah energi kinetik kedua benda sama dengan

jumlah energi kinetik mula-mula (sebelum tumbukan).jadi, setelah tumbukan tak

ada energi yang hilang, ini berarti bentuk benda sesudah tumbukan sama seperti

sebelum tumbukan atau benda tak mengalami kerusakan. Sedangkan, tumbukan tak

lenting sempurna (tidak elastis sama sekali) adalah jenis tumbukan dimana kedua

benda setelah tumbukan bergabung menjadi satu dengan kecepatan yang sama, jadi

vA’ = vB’ = v, akibatnya vA’ ─ vB’ = 0.

C. Saran

Menurut kami, kakak/asisten laboratorium sudah baik dalam memberikan penjelasan

mengenai alat dan bahan praktikum maupun mengenai prosedur praktikum yang akan

kami lakukan.

Untuk alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum, menurut kami tidak ada yang

bermasalah dan masih dapat digunakan pada saat praktikum.

VIII. Daftar Pustaka

Tim Pengajar Fisika dasar. 2009. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Palangka

Raya: Laboratorium Dasar dan Analitik.

Fashlihu, Zain, S.Pd. 2005. Star Idola SMA Fisika XI – Genap/KBK. Solo: PT.

Putra Kertonatan.

Istiyono, Edi, Drs, M.Si. 2005. FISIKA UNTUK KELAS XI Jilid 2a SMA. Klaten:

PT. Intan Pariwara.

IX. Lampiran

LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM

FISIKA DASAR I

Praktikum yang ke :

Topik percobaan :

Kelompok :

Anggota Kelompok : 1.

2.

3.

4.

5.

Hari/tanggal :

TABEL PENGAMATAN

Mengetahui

Asisten Laboratorium,

( .................................. )

air track

Documents