bab 2_pesawat atwood

23
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

Upload: kevin-kos

Post on 13-Aug-2015

61 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

laporan fisika

TRANSCRIPT

Page 1: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 2: Bab 2_Pesawat Atwood

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.

Page 3: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 4: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 5: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 6: Bab 2_Pesawat Atwood

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.

Page 7: Bab 2_Pesawat Atwood

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.

Page 8: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 9: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 10: Bab 2_Pesawat Atwood

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 +

Page 11: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 12: Bab 2_Pesawat Atwood

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.

Page 13: Bab 2_Pesawat Atwood

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.

Page 14: Bab 2_Pesawat Atwood

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.

Page 15: Bab 2_Pesawat Atwood

DAFTAR PUSTAKA

http://www.geofacts.co.cc/2008/11/pesawat-atwood-e-1.html (diakses pada

tanggal 08 Desember 2010 pukul 21.23)

Page 16: Bab 2_Pesawat Atwood

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

Page 17: Bab 2_Pesawat Atwood

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