fahmy newton ii

Laporan Praktikum

A. Judul

Hukum Newton II Mengenai Gerak

B. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat memverifikasikan hukum

kedua newton tentang gerak.

C. Alat dan Bahan

No. Katalog Nama Alat Jumlah

FPT 16.02/66 Rel Presisi 1

FPT 16.03/67 Penyambung rel 1

FPT 16.04/68 Kaki Rel 1

FME 69 Pita Ketik 4

PMK 201 Pasak penumpu 1

FME 27.01 Beban Bercelah dan penggantung 1 set

GSN 126 Puli klem meja 1

FME 51.40 Pewaktu Ketik 1

FME 51.08 Tali nilon 1

GMM 221 Mistar Pita 3 m 1

FME 51.37/72 Balok bertingkat 1

Kertas manila 2

KAL 60/5A Catu daya 1

GSN 185 Klem meja

KAL 99/10-025 Kabel penghubung 25 cm, Hitam 1

KAL 99/20-025 Kabel Penghubung 25 cm, Merah 1

D. Teori Dasar

Hukum Newton II menyatakan bahwa:

“percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda adalah

berbanding lurus dengan besra gaya itu, searah dengan gaya itu, dan berbanding terbalik

dengan massa benda itu”.

|

Dapat dituliskan :

A=F/m atau F=m.a

Dengan: - F : resultan gaya yang dikerjakan pada benda ( Newton , lbf )

- m: massa benda ( kg, slug, lbm )

- a : percepatan benda ( m/s2 , ft/s2 )

gaya dan percepatan adalah besaran vector, sehingga persamaan diatas setara dengan

tiga persamaan vector berikut ini:

Fx = m.ax ; Fy = m.ay ; Fz = m.az

Pada keadaan ini, harus digaris bawahi bahwa kedua persamaan di atas hanya berlaku

jika massa partikel adalah tetap, dan harus digaris bawahi pula bahwa F dalam kedua

persamaan tersebut adalah resultan gaya yang bekerja pada benda. Untuk mengingat

hal tersebut persamaan berikut sering digunakan untuk menyatakan Hukum II

Newton:

∑F= m.a

Jika massa benda tidak tetap, seperti halnya dalam gerak roket, kita dapat menyatakan

Hukum II Newton dalam bentuk yang lain.

Newton menyatakan bahwa “Kecepatan perubahan momentum suatu partikel sama

dengan resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut”.

Bila ada resultan gaya yang timbul pada sebuah benda, dapat dipastikan benda

tersebut akan bergerak dengan suatu percepatan tertentu. Bila benda semula dalam

keadaan diam, akan bergerak dipercepat dengan percepatan tertentu, sedangkan bila

benda semula bergerak dengan kecepatan tetap akan berubah menjadi gerak

dipercepat atau diperlambat.

E. Cara Kerja

1. Langkah Persiapan

a. Rangkai alat percobaan. Tiga beban bercelah 50 gram dan satu buah beban

bercelah 20 gram dipasang pada kereta dinamika dengan menggunakan sebuah

pasak penumpu yang dimasukan ke lubang yang ada di atas kereta dinamika.

|

b. Adakan konpensasi terhadap gaya gesek yang ada diantara kereta dinamika dan

rel dengan jalan memiringkan rel secukupnya sedemikian sehingga kereta diberi

dorongan kecil dan sebentar saja,kereta kira-kira bergerak lurus beraturan. Untuk

memiringkan rel anda juga dapat menggunakan uang logam yang ditumpuk di

ujung bagian yang akan ditinggikan. Balok bertingkat mungkin kurang cocok

untuk keperluan ini.

c. Setelah gesekan di konpensasi, gantung beban 10 gram pada ujung tali

nilon.potong tali secukupnya sedemikian rupa sehingga cukup untuk memberi

gantungan pada beban dengan keretadinamika berada di dekat pewaktu ketik

dengan beban sedekat-dekatnya dengan katrol.

Catatan:

Pada awalnya kereta dinamika perlu ditahan untuk mencegah beban jatuh sebelum

percobaan di mulai.

d. Potong pita ketik dengan lebih tinggi beberapa cm dari ketinggian meja. Pasang

pita ketik dengan pewaktu ketik dan jepit salah satu ujungnya pada kereta

dinammika.

e. Hubungkan pewaktu ketik ke catu daya.dan pastikan catu daya ada dalam keadaan

OFF.

2. Langkah Percobaan

BAGIAN 1 : hubungan antara gaya F dan juga percepatan a,massa sistem m

dipertahankan tetap.

a. Tahan kereta dinamika pada ujung rel yang lebih tinggi,hidupkan catu daya dan

lepaskan kereta dinamika. Kereta dinamika akan bergerak turun karena adanya

tarikan beban.

b. Hentikan kereta sebelum mencapai ujung rel dengan tangan ataupun tumpakan

berpenjepit.

c. Matikan catu daya.

d. Dengan menggunakan 5-ketik sebagai satuan waktu,buat carta laju waktu pada

kertas manila seperti percobaan sebelumnya.

e. Kurva yang di dapatkan seharusnya menunjukan percepatan yang beraturan.satuan

laju waktu tentulah cm/(5-ketik).

f. Dari kurva laju waktu,buat grafik laju waktu dengan menghubungkan masing

masing titik tengah ujung atas pita dengan garis lurus.

|

g. Dari grafik laju waktu,hitung percepatan asistem berkaitan dengan gaya F yang

bekerja pada sistem.

h. Catat perhitungan percepatan yang diperoleh.

i. Perbesar gaya yang bekerja pada sistem dengan mengantung 20 gram pada ujung

tali. Untuk mempertahankan massa pada sistem tetap,pertukarkan beban 10 gram

yang di gantung dengan beban 20 gram yang ada pada kereta dinamika,dan

pasang beban 10 gram pada kereta dinamika.

j. Ulangi langkah percobaan a sampai h dan catat hasil percobaannya pada tabel.

F. Data percobaan

1. Percobaan ke-1

Masa pada kereta 170 gr dan masa gantung 10 gr

Interval Panjang (cm) Waktu

1 0.6 0.1

2 1 0.1

3 1.5 0.1

4 1.9 0.1

5 2.2 0.1

6 2.7 0.1

7 3.1 0.1

8 3.6 0.1

9 4.1 0.1

10 4.5 0.1

11 4.7 0.1

12 5.1 0.1

13 5.7 0.1

|

∑s = 40.7 ∑t = 1.3

Grafik:

0

2

4

6

8

10

12

14

IntervalWaktuPanjang

2. Percobaan ke-2



1 0.4 0.1

2 0.8 0.1

3 1.2 0.1

4 1.8 0.1

5 2.3 0.1

6 2.7 0.1

|

7 3.4 0.1

8 3.6 0.1

9 4 0.1

10 4.2 0.1

11 4.6 0.1

12 5 0.1

13 5.2 0.1

∑s = 39.2 ∑t = 1.3

Grafik:

0

2

4

6

8

10

12

14


|

3. Percobaan ke-3



1 0.4 0.1

2 0.85 0.1

3 1.4 0.1

4 1.85 0.1

5 2.3 0.1

6 2.7 0.1

7 3.2 0.1

8 3.6 0.1

9 4.15 0.1

10 4.75 0.1

11 5.1 0.1

12 5.65 0.1

13 5.91 0.1

∑s = 41.86 ∑t = 1.3

|

Grafik:

0

2

4

6

8

10

12

14


4. Percobaan ke-4



1 0.45 0.1

2 0.85 0.1

3 1.2 0.1

4 1.55 0.1

5 1.9 0.1

6 2.7 0.1

7 3.2 0.1

|

8 3.6 0.1

9 3.8 0.1

10 4.1 0.1

11 4.4 0.1

12 5 0.1

13 5.1 0.1

∑s = 37.85 ∑t = 1.3

Grafik:

0

2

4

6

8

10

12

14


5. Hasil pengamatanHubungan antara percepatan dan gaya, masa total tetap

Gaya F (satuan gaya) 1 satuan 2 satuan

|

Percepatan a [cm/(5 ketik)2] 18.5 cm/s2 17.8 cm/s2

Hubungan antara percepatan dan masa, F tetap

Masa total sistem 90 gram 180 gram

Percepatan a [cm/(5 ketik)2] 19,05 cm/s2 17.2 cm/s2

G. Perhitungan

Menentukan waktu tiap ketikan dengan perioda 1/50 atau 0,02 s. Dapat kita ketahui

melalui hubungan antara perioda dan frkuensi sebagai berikut

F = 1/T

F = n/t

n/t=1/T

t = n x T

Periode T = 1/50 = 0.02 s, n = 20 ketikan untuk mencari t ( waktu ) dengan jumlah 20

ketikan. t = n x T = 20 x 0,02 = 0,4 s ; hal ini berarti 0,1 s untuk tiap interval 5 ketik.

1. Perhitungan pada percobaan ke-1

mencari besarnya percepatan a dengan gaya F dengan massanya yang tetap (massa

total = 180 gram). Sesuai dengan tabel kita mencari percepatan yaitu dengan

membagi jarak atau panjang/(5-ketik)2. Jadi untuk perhitungannnya sebagai berikut:

Diketahui :

∑s (jarak total) = 40.7

∑t (waktu total) = 1.3

Dari sini kita dapat menentukan harga Δv, dimana Δv = ∑s/∑t

Δv = 40.7/1.3 = 31.3 m/s

Kemudian mencari harga a, dari hubungan Δv dan Δt, dimana a = Δv/ Δt2

a = 31.3/(1.3)2

= 31.3/1.69

= 18.5 cm/s2

|

Asumsikan F = m.a

F = 180 . 18.5

= 3330 N


Seperti halnya dengan percobaan pertama perhitungan pada percobaan ke dua juga

sama yaitu dengan mencari besarnya percepatan a dengan gaya F dengan massanya

yang tetap (massa total = 180 gram). Sesuai dengan tabel kita mencari percepatan

yaitu dengan membagi jarak atau panjang/(5-ketik)2. Jadi untuk perhitungannnya

sebagai berikut:

Diketahui :




Δv = 39.2/1.3 = 30.15 m/s


a = 31.3/(1.3)2

= 30.15/1.69

= 17.8 cm/s2

Asumsikan F = m.a

F = 180 . 17.8

= 3204 N


Seperti halnya dengan percobaan pertama yaitu mencari besarnya percepatan a

dengan gaya F tetap dan masa berubah yaitu 90 gr. Sesuai dengan tabel kita mencari

percepatan yaitu dengan membagi jarak atau panjang/(5-ketik)2. Jadi untuk

perhitungannnya sebagai berikut:

Diketahui :




Δv = 41.86/1.3 = 32.2 m/s


a = 32.2/(1.3)2

|

= 32.2/1.69

= 19,05 cm/s2

Asumsikan F = m.a

F = 90 . 19,05

= 1714 N


Seperti halnya dengan percobaan ke tiga yaitu mencari besarnya percepatan a dengan

gaya F tetap tetapi massanya yang berubah yaitu 180 gr. Sesuai dengan tabel kita

mencari percepatan yaitu dengan membagi jarak atau panjang/(5-ketik)2. Jadi untuk

perhitungannnya sebagai berikut:

Diketahui :




Δv = 37.85/1.3 = 29.1 m/s


a = 29.1/(1.3)2

= 29.1/1.69

= 17.2 cm/s2

Asumsikan F = m.a

F = 180 . 17.2

= 3096 N

H. Pembahasan

Hukum newton II mengatakan bahwa ∑F = m . a

Kita verifikasikan persamaan tesebut untuk mencari nilai a, pada keadaan massa tetap,

sedangkan gaya berbeda. Dari persamaan tersebut dapat dilihat, bahwa:

a. Gaya berbanding lurus dengan massa dan percepatan,

b. Massa berbanding terbalik dengan percepatan dan sebanding dengan gaya,

c. Percepatan berbanding terbalik dengan massa dan sebanding dengan gaya.

Sesuai dengan data percobaan dan hasil perhitungan , telah dibuktikan bahwa apabila 2

benda bermassa sama, sedangkan percepatannya diperbesar 4 kali, maka gaya nya akan

|

menjadi 4 kali gaya semula. Seperti ditunjukan pada percobaan 1 dan 2. Dengan kata lain

percepatan berbanding lurus dengan gaya.kita bisa membuktikannya dengan cara

perhitungan seperti diatas F=m.a .

Sedangkan pada percobaan ke-3 dan ke-4, kita verifikasikan hukum newton tersebut

untuk mencari nilai a, dengan nilai F tetap, sedangkan massa berbeda.

Apabila massa diperbesar 2 kali, maka gaya menjadi 2 kali lipat dari dari gaya semula.

Dengan kata lain, massa berbanding lurus dengan gaya.

Percepatan yang dihasilkan semula berdasarkan hasil pembagian antara gaya dan waktu

a= F/m

Pada saat praktikum, biasanya terjadi beberapa kesalahan. Dan itu akan mempengaruhi

terhadap hasil praktikum .

Kesalahan dapat terjadi karena gesekkan tidak diperhitungkan (gesekkan dianggap tidak

ada, padahal seharusnya ada walaupun kecil sekali).

I. Kesimpulan

a. Dari data yang didapatkan pada tabel di atas, tuliskan kesimpulan mengenai hubungan

antara percepatan a dan gaya F untuk massa m yang tetap dan hubungan antara

percepatan a dan massa m dengan F tetap

Jawab:

∑F = m . a, :

Penjelasan rumus di atas bahwa, Gaya berbanding lurus dengan massa dan

percepatan. Massa berbanding terbalik dengan percepatan, dan berbanding lurus

dengan gaya. Percepatan berbanding terbalik dengan massa, dan berbanding lurus

dengan gaya. Jadi, pada penjelasan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa “Semakin

besar gaya yang maka akan semakin besar percepatannya. Dan sebaliknya bila

semakin besar massa akan diperlukan gaya yang lebih besar untuk mendapatkan

percepatan yang sama”.

b. Jika kesalahan data hasil percobaan diperkenankan sampai 10%, dapatkah anda

mengatakan bahwa hukum kedua newton tentang gerak terbukti kebenarannya?

Jelaskan jawaban anda!

Jawab:

|

Ya terbukti, karena secara fakta beberapa kesalahan dapat terjadi pada saat

praktikum, seperti perangkat yang memiliki hambatan. Dan ∑F sangat berpengaruh

terhadap hasil perhitungan percepatan dan massa benda pada percobaan tersebut,

sehingga dapat dikatakan bahwa hukum kedua Newton tentang gerak terbuki

kebenarannya.

c. Sebutkan sumber-sumber kesalahan dalam percobaan ini? Jelaskan jawaban anda!

Jawab:

Adanya kesalahan disebabkan oleh faktor Internal dan Faktor Eksternal, yaitu:

Faktor Internal :

Yang termasuk faktor internal, diantaranya:

Faktor peralatan, kemiringan rel presisi, adanya kesalahan atau kekeliruan

penguji dalam pengamatan (Human Error)

Faktor Eksternal :

Yang termasuk faktor eksternal, diantaranya:

Faktor lingkungan, faktor ini berpengaruh jika lingkungan pada saat

pengamatan tidak kondusif.

|

fahmy newton ii

Documents