bab 2_pesawat atwood
DESCRIPTION
laporan fisikaTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
MODUL 2
PESAWAT ATWOOD
NAMA : NATASHA NADIA RICKY
NPM : 240210100037
TANGGAL / JAM : 02 DESEMBER 2010 / 15.00 – 17.00
ASISTEN : DINI KURNIATI
JURUSAN TENOLOGI INDUSTRI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
JATINANGOR
2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu benda dikatakan melakukan gerak lurus berubah beraturan jika
percepatannya selalu konstan. Percepatan merupakan besaran vektor (besaran
yang mempunyai besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah
percepatan selalu konstan setiap waktu.
Karena arah percepatan benda selalu konstan maka benda pasti
bergerak pada lintasan lurus. Besar percepatan konstan bisa berarti kelajuan
bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang secara konstan. Jika
kelajuan benda berkurang secara konstan disebut sebagai perlambatan
konstan. Untuk gerakan satu dimensi, kata percepatan digunakan ketika arah
kecepatan sama dengan arah percepatan, sedangkan kata perlambatan
digunakan ketika arah kecepatan dan percepatan berlawanan.
1.2 Tujuan
Menyelesaikan soal-soal tentang gerak translasi dan rotasi dengan
menggunakan Hukum Newton.
Melakukan percobaan Atwood untuk memperlihatkan berlakunya
Hukum Newton dan menghitung momen inersia katrol.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Hukum Newton I
Hukum Newton I menyatakan bahwa,” Jika resultan gaya yang bekerja
pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang”.
ΣF = 0
2. Hukum Newton II
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.
F = m.a
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
sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya penyebabnya.
3. Hukum Newton III
Hukum Newton III menyatakan :” 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
4. Gerak Lurus Berubah Beraturan
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 = g
dengan
a = percepatan gerak
M = massa beban
m = massa beban tambahan
I = momen inersia katrol
r = jari-jari katrol
g = percepatan gravitasi
5. 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 :
Τ = I.α
6. Persamaan Gerak untuk Katrol
Bila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka
geraknya dapat dianalisa sebagai berikut :
ΣF = 0
-T1 – Mg – T2 + N = 0
∑τ = Iα
T1R – T2R = Iα
α = a / R
Bila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula maka geraknya dapat
dianalisis sebagai berikut :
Στ = Iα
T1.r + T2.r = Iα
Percepatannya adalah :
a = g
BAB III
METODA PRAKTIKUM
3.1 Alat dan Bahan
1. Pesawat Atwood yang terdiri dari :
Tiang berskala R yang pada ujung atasnya terdapat katrol p untuk
dihitung momen inersianya.
Tali penggantung yang massanya dapat diabaikan sebagai tumpuan
beban.
Dua beban M1 dan M2 berbentuk silinder dengan massa sama
masing-masing M yang diikatkan pada ujung-ujung tali
penggantung.
Dua beban tambahan dengan massa masing-masing m1 dan m2.
Genggaman G dengan pegas S, penahan beban B, penahan beban
tambahan A yang berlubang.
2. Stopwatch untuk mengukur waktu yang dibutuhkan.
3. Waterpass untuk memeriksa permukaan bidang saat percobaan.
3.2 Prosedur
Percobaan I
1. Gantungkan dua beban silinder (M1 dan M2) yang diikatkan pada ujung-
ujung tali penggantung yang telah dikaitkan pada katrol. Sehingga M1
dijepit dan M2 sejajar C.
2. Penahan beban diletakkan pada titik B dan penahan beban tambahan yang
berlubang diletakkan pada titik A. Diatur jaraknya sedemikian rupa.
3. Meletakkan beban tambahan pertama (m1) pada M2.
4. Membebaskan M1 dari penjepit sehingga M2 turun, siapkan stopwatch dan
waktu dihitung ketika M2 tepat melewati titik A dan berhenti di titik B.
5. Untuk jarak AB yang sama, lakukan prosedur diatas dengan penambahan
beban (m2) pada M2.
6. Ulangi percobaan untuk jarak AB yang berubah-ubah.
Percobaan II
1. Gantungkan dua beban silinder (M1 dan M2) yang diikatkan pada ujung-
ujung tali penggantung yang telah dikaitkan pada katrol. Sehingga M1
dijepit dan M2 sejajar C.
2. Penahan beban diletakkan pada titik B dan penahan beban tambahan yang
berlubang diletakkan pada titik A. Diatur jaraknya sedemikian rupa.
3. Meletakkan beban tambahan pertama (m1) pada M2.
4. Membebaskan M1 dari penjepit sehingga M2 turun, siapkan stopwatch dan
waktu dihitung ketika M2 mulai turun sampai M2 tepat melewati titik A.
5. Untuk jarak CA yang sama, lakukan prosedur diatas dengan penambahan
beban (m2) pada M2.
6. Ulangi percobaan untuk jarak CA yang berubah-ubah.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
M1 = (79,32 x 10-3 ±0,5 x 10-3) kg m1 = (5x 10-3 ±0,5 x 10-3) kg
M2 =( 79,39 x 10-3 ±0,5 x 10-3)kg m2 =(5 x 10-3 ±0,5 x 10-3) kg
R = (6,5 x 10-2 ± 0,05 x 10-2 )m
Gerak Lurus Beraturan
XAB Berubah
C = 11x 10-2 m = 0,11m
A = 20x 10-2 m =0,2m
Tabel 4.1.1 Percobaan Gerak Lurus Beraturan
Jarak Tempuh
(m)
tAB untuk
m1 (s)
<tAB> untuk
m1 (s)
tAB untuk m2
(s)
<tAB> untuk
m2 (s)
B = 51 x 10-2
±0,5 x 10-3
XAB = 0,2 m
1. 0,68
2. 0,77
3. 0,74
0,73 0,5 x
10-3
1. 0,35
2. 0,47
3. 0,44
0,42 0,5 x
10-3
B = 46 x 10-2
±0,5 x 10-3
XAB = 0,15 m
1. 0,46
2. 0,48
3. 0,44
0,46 0,5 x
10-3
1. 0,38
2. 0,34
3. 0,38
0,36 0,5 x
10-3
B = 41 x 10-2
±0,5 x 10-3
XAB = 0,1 m
1. 0,27
2. 0,29
3. 0,30
0,286 0,5 x
10-3
1. 0,17
2. 0,18
3. 0,19
0,18 0,5 x
10-3
Nilai regresi (m1) a=0.026923076 Nilai regresi (m1) a=0.041889474
b=0.384615384 b=0.221769359
r=0.960768922 r=0.992298321
menghitung nilai
m1 v= dx = x2 – x1 = 0.2 -0.1 = 0.1 = 0.2255299 m/s
dt t2 – t 0.2866-0.73 0.4434
m2 v= dx = x2 – x1 = 0.2 -0.1 = 0.1 = 0.4166 m/s
dt t2 – t 0.18-0.42 0.24
y=a+bx
s=1/2t2+v0t
s=v0t
Gerak Lurus Berubah Beraturan
XCA berubah
C = 11 x 10-2 m=0,11m
B = 60 x 10-2 m=0,6m
Tabel 4.1.2 Gerak Lurus Berubah Beraturan
Jarak Tempuh
(m)
tAB untuk m1
(s)
<tAB> untuk
m1 (s)
tAB untuk m2
(s)
<tAB> untuk
m2 (s)
A =31×10-2
±0,5 x 10-3
XCA = 0,2 m
1. 1,07
2. 0,95
3. 1,02
1,013 0,5 x
10-3
1. 0,78
2. 0,65
3. 0,77
0,693 0,5 x
10-3
A = 36×10-2
±0,5 x 10-3
XCA = 0,25m
1. 1,43
2. 1,45
3. 1,54
1,473 0,5 x
10-3
4. 0,99
5. 1,00
6. 1,09
1.03 0,5 x
10-3
A = 41×10-2
±0,5 x 10-3
XCA = 0,3m
1. 1,77
2. 1,64
3. 1,51
1,64 0,5 x
10-3
1. 1,15
2. 1,16
3. 1,18
1,163 0,5 x
10-3
Nilai regresi (m1) a=0.04540416 Nilai regresi (m2) a=0.03300831
b=0.148750095 b=0.222784075
r=0.965513775 r=0.978760197
perhitungan a
m1 a= (M2+m1)g –M1x g =(M1+M2+m1)a
=(79,39 ×10-3+5×10-3) .9.78-(79.32×10-3 ×9.78)=(79.39×10-3+79.32×10-3
+5×10-3).a
=825.3342×10-3-7.757496×10-1=(1.6371×10-1)a
=0.495846×10-1=1.6371×10-1 a
a =0.495846×10-1
1.6371×10-1
=3.028807037m/s2
m2 a=(M1+m1+m2)g –M1.g =(M1+M2+m1+m2)a
=(79.39×10-3+5×10-3+5×10-3)9.78 –(79.32×10-3.9.78)=(79.32×10-3
+79.39×10-3+5×10-3+5×10-3)a
=(89.39×10-3)9.78-0.7757496=(168.71×10-3)a
=0.8742342-0.7757496=(168.71×10-3)a
=0.0984846=(168.71×10-3)a
a=0.0984846
168.71×10-3
a=5.83750815×10-1
penghitungan I
m1 a = 0.3028807037
a = . 9,78
0.3028807037 = . 9,78
0.3028807037 = . 9,78
0.3028807037= 48,2154 ×10-3
163,71x10-3 +
163,71x10-3 + =48,2154×10-3×0.3028807037
163,71x10-3 + =14,60351428×10-3
=14,40351428×10-3-163,71x10-3
I = (14,23980428×10-3) (4,225x10-3)
I = 6,016317083x10-4 kgm2
m2 a = 5.83750815×10-1=0,583750815
a = . 9
0,583750815 = .
9,78
0,58750815 = 97,1154× 10-3
168,71×10-3+
168,71×10-3+ =0,58750815×97,1154×10-3
168,71×10-3+ =57,05608899×10-3
=57,05608899×10-3-168,71×10-3
=56,88737899×10-3
I = (56,88737899×10-3) (4,225x10-3)
I = 2,240349176x10-4 kgm2
Pada Gerak Lurus Beraturan
s = a . t2
y = b . x
maka,
m1 a = b m2 a = b
a = 2.b a = 2.b
= 2. 0.384615384 = 2. 0.221769359 = 0.769230768 m/s2 = 0.443538718 m/s2
Pada Gerak Lurus Berubah Beraturan
S=V0t+1/2at2 S=V0t+1/2at2
Y=a+bx Y=a+bx
Y=bx Y=bx
b=1/2a B=1/2a
b=0,151440351 b=0,291875407
4.2 Pembahasan
Pada percobaan pesawat atwood, momen inersia sebuah katrol dapat
dicari dengan melakukan percobaan gerak lurus beraturan dan gerak lurus
berubah beraturan. Momen inersia dapat dicari dengan cara grafik maupun
dengan cara regresi kalkutor.
Semakin besar jarak A dengan B, maka akan semakin banyak pula
waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak A dengan B tersebut, massa
benda pula sangat berpengaruh terhadap percobaan, semakin berat massa
benda akan semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak A
dengan B karena gaya gravitasi juga mempengaruhi percobaan pesawat
atwood.
Hasil yang didapat menggunakan cara grafik dan cara kalkulator
berbeda. Dan momen inersia katrol yang didapat dalam percobaan bertanda
plus sedangkan momen inersia katrol seharusnya bertanda minus.
Perbedaan ini mungkin disebabkan karena berbagai kesalahan,
diantaranya, pengukuran jarak yang kurang tepat antara A,B, dan C sehingga
menghasilkan hasil yang kurang sesuai.
Adapun kurang ketelitian dalam perhitungan waktu, kekurangtepatan
dalam penggunaan stopwatch, stopwatch dinyalakan sebelum penjepit beban
dilepaskan ataupun sebaliknya, stopwatch dinyalakan setelah beberapa saat
penjepit beban dilepaskan, dan juga saat memberhentikan stopwatch,
stopwatch diberhentikan sebelum beban menyentuh A, dan juga sebaliknya,
stopwatch diberhentikan setelah beberapa saat beban menyentuh A.
Ketidakrataan bidang permukaan dalam percobaan pun menjadi
kendala, percobaan pesawat atwood ini memerlukan bidang permukaan yang
rata sehingga kedua beban menjadi seimbang dan tidak berat ke salah satu
sisi.
Pada saat percobaan juga, sering terjadi beban dilepaskan tidak sejajar
dengan C, terlalu atas maupun terlalu bawah, sehingga berpengaruh terhadap
pengukuran waktu.
Kesalahan juga dapat terjadi karena beban menyentuh atau mengenai
penahan beban, adanya gesekan atau tumbukan ini akan mempengaruhi
pengukuran waktu karena waktu yang dibutuhkan akan terhitung lebih lama
dibandingkan dengan beban tambahan saja yang menyentuh penahan beban.
Adapun kerusakan pada alat yang sangat menghambat percobaan praktikum
pesawat atwood ini.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Momen inersia yang didapat dari percobaan pesawat atwood adalah
Momen inersia pertama 6,016317083x10-4 kgm2
Momen inersia kedua 2,240349176x10-4 kgm2
5.2 Saran
Setiap orang yang akan melaksanakan praktikum pesawat atwood
sederhana harus memahami terlebih dahulu konsep dan prinsip dari hukum
Newton dan Gerak Lurus Berubah Beratuaran.
Melakukan pemeriksaan terhadap alat-alat yang akan dipakai.
Melakukan pengukuran dan pengamatan dengan teliti.
Menggunakan stopwatch dengan tepat.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.geofacts.co.cc/2008/11/pesawat-atwood-e-1.html (diakses pada
tanggal 08 Desember 2010 pukul 21.23)
LAMPIRAN
Grafik 1.1 XAB Terhadap TAB untuk m1
grafik X ab terhadap t ab untuk m1
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.2 0.4 0.6 0.8
t ab
X a
b
Grafik 1.2 XAB Terhadap TAB untuk m2
grafik Xab terhadap t ab untuk m2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.2 0.4 0.6
t ab
X a
b
Grafik 1.3 Xca terhadap TCA2 untuk m1
grafik Xca terhadap t ca untuk m1
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 1 2 3
t ca
X c
a
Grafik 1.4 Xca terhadap TCA2 untuk m2
grafik X ca terhadap t ca untuk m2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 0.5 1 1.5
t ca
X c
a