LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN II

KEKEKALAN ENERGI

Nama : Saiful Hak

NPM : 080401070065

Prodi : Pend. Fisika B

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS KANJURUHAN

MALANG

2010

TUJUAN

Untuk mengetahui perubahan Ep menjadi Ek Untuk mengetahui jarak benda jatuh Untuk mengetahui bahwa energy senantiasa kekal

ALAT DAN BAHAN Set percobaan kekekalan energy Karbon, mistar Statif, beban, dan benang

LANGKAH KERJA Siapkan percobaan seperti gambar Ukur tinggi bola/beban dari permukaan tanah (h1) Simpangkan beban hingga kira-kira 20 derajad, dan ukur tinggi bola dari permukaan

tanah (h2) Hitung selisih h1 dan h2

Lepaskan boal, hingga menyentuh pisau pemotong, bola akan terlempar dan amati posisi jatuhnya benda (beri tanda)

Ukur benda jatuh dari posisi semula Ulangi minimal 3 x Masukkan dalam table pengamatan

LANDASAN TEORI

Penerapan Hukum Kekekalan Energi Mekanik Pada Berbagai Jenis Gerakan

Misalnya kita tinjau sebuah batu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Pada analisis mengenai Gerak Jatuh Bebas, hambatan udara diabaikan, sehingga pada batu hanya bekerja gaya berat (gaya berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada benda, di mana arahnya selalu tegak lurus menuju permukaan bumi).

Ketika batu berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah dan batu masih dalam keadaan diam, batu tersebut memiliki Energi Potensial sebesar EP = mgh. m adalah massa batu, g adalah percepatan gravitasi dan h adalah kedudukan batu dari permukaan tanah (kita gunakan tanah sebagai titik acuan). ketika berada di atas permukaan tanah sejauh h (h = high = tinggi), Energi Kinetik (EK) batu = 0. mengapa nol ? batu masih dalam keadaan diam, sehingga kecepatannya 0. EK = ½ mv2, karena v = 0 maka EK juga bernilai nol alias tidak ada Energi Kinetik. Total Energi Mekanik = Energi Potensial.

EM = EP + EK

EM = EP + 0

EM = EP

Apabila batu kita lepaskan, batu akan jatuh ke bawah akibat gaya tarik gravitasi yang bekerja pada batu tersebut. Semakin ke bawah, EP batu semakin berkurang karena kedudukan batu semakin dekat dengan permukaan tanah (h makin kecil). Ketika batu bergerak ke bawah, Energi Kinetik batu bertambah. Ketika bergerak, batu mempunyai kecepatan. Karena besar percepatan gravitasi tetap (g = 9,8 m/s2), kecepatan batu bertambah secara teratur. Makin lama makin cepat. Akibatnya Energi Kinetik batu juga semakin besar. Nah, Energi Potensial batu malah semakin kecil karena semakin ke bawah ketinggian batu makin berkurang. Jadi sejak batu dijatuhkan, EP batu berkurang dan EK batu bertambah. Jumlah total Energi Mekanik (Energi Kinetik + Energi Potensial = Energi Mekanik) bernilai tetap atau kekal tidak berubah. Yang terjadi hanya perubahan Energi Potensial menjadi Energi Kinetik.

Ketika batu mencapai setengah dari jarak tempuh total, besar EP = EK. Jadi pada posisi ini, setengah dari Energi Mekanik = EP dan setengah dari Energi Mekanik = EK. Ketika batu mencium tanah, batu, pasir dan debu dengan kecepatan tertentu, EP batu lenyap tak berbekas karena h = 0, sedangkan EK bernilai maksimum. Pada posisi ini, total Energi Mekanik = Energi Kinetik.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik Pada Gerak Parabola

Hukum kekekalan energi mekanik juga berlaku ketika benda melakukan gerakan parabola.

Ketika benda hendak bergerak (benda masih diam), Energi Mekanik yang dimiliki benda sama dengan nol. Ketika diberikan kecepatan awal sehingga benda melakukan gerakan parabola, EK bernilai maksimum (kecepatan benda besar) sedangakn EP bernilai minimum (jarak vertikal alias h kecil). Semakin ke atas, kecepatan benda makin berkurang sehingga EK makin kecil, tetapi EP makin besar karena kedudukan benda makin tinggi dari permukaan tanah. Ketika mencapai titik tertinggi, EP bernilai maksimum (h maksimum), sedangkan EK bernilai minimum (hanya ada komponen kecepatan pada arah vertikal).Ketika kembali ke permukaan tanah, EP makin berkurang sedangkan EK makin besar dan EK bernilai maksimum ketika benda menyentuh tanah. Jumlah energi mekanik selama benda bergerak bernilai tetap, hanya selama gerakan terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi potensial (ketika benda bergerak ke atas) dan sebaliknya ketika benda bergerak ke bawah terjadi perubahan energi potensial menjadi energi kinetik.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik Pada Gerak Harmonik Sederhana

Terdapat dua jenis gerakan yang merupakan Gerak Harmonik Sederhana, yakni ayunan sederhana dan getaran pegas. Mari kita tinjau Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada ayunan sederhana.

Untuk menggerakan benda yang diikatkan pada ujung tali, benda tersebut kita tarik ke kanan hingga mencapai titik A. Ketika benda belum dilepaskan (benda masih diam), Energi Potensial benda bernilai maksimum, sedangkan EK = 0 (EK = 0 karena benda diam ). Pada posisi ini, EM = EP. Ingat bahwa pada benda bekerja gaya berat w = mg. Karena benda diikatkan pada tali, maka ketika benda dilepaskan, gaya gravitasi sebesar w = mg cos teta menggerakan benda menuju posisi setimbang (titik B). Ketika benda bergerak dari titik A, EP menjadi berkurang karena h makin kecil. Sebaliknya EK benda bertambah karena benda telah bergerak. Pada saat benda mencapai posisi B, kecepatan benda bernilai maksimum, sehingga pada titik B Energi Kinetik menjadi bernilai maksimum sedangkan EP bernilai minimum. Karena pada titik B kecepatan benda maksimum, maka benda bergerak terus ke titik C. Semakin mendekati titik C, kecepatan benda makin berkurang sedangkan h makin besar. Kecepatan berkurang akibat adanya gaya berat benda sebesar w = mg cos teta yang menarik benda kembali ke posisi setimbangnya di titik B. Ketika tepat berada di titik C, benda berhenti sesaat sehingga v = 0. karena v = 0 maka EK = 0. pada posisi ini, EP bernilai maksimum karena h bernilai maksimum. EM pada titik C =

EP. Akibat tarika gaya berat sebesar w = mg cos teta, maka benda bergerak kembali menuju titik B. Semakin mendekati titik B, kecepatan gerak benda makin besar, karenanya EK semakin bertambah dan bernilai maksimum pada saat benda tepat berada pada titik B. Semikian seterusnya, selalu terjadi perubahan antara EK dan EP. Total Energi Mekanik bernilai tetap (EM =EP + EK).

Hukum Kekekalan Energi Mekanik (Hkem) Pada Bidang Miring

Misalnya sebuah benda diletakan pada bidang miring sebagaimana tampak pada gambar di atas. pada analisis ini kita menganggap permukaan bidang miring sangat licin sehingga tidak ada gaya gesek yang menghambat gerakan benda. Kita juga mengabaikan hambatan udara. Ini adalah model ideal.

Apabila benda kita letakan pada bagian paling atas bidang miring, ketika benda belum dilepaskan, benda tersebut memiliki EP maksimum. Pada titik itu EK-nya = 0 karena benda masih diam. Total Energi Mekanik benda = Energi Potensial (EM = EP).

Perhatikan bahwa pada benda tersebut bekerja gaya berat yang besarnya adalah mg cos teta. Ketika benda kita lepaskan, maka benda pasti meluncur ke bawah akibat tarikan gaya berat. Ketika benda mulai bergerak meninggalkan posisi awalnya dan bergerak menuju ke bawah, EP mulai berkurang dan EK mulai bertambah. EK bertambah karena gerakan benda makin cepat akibat adanya percepatan gravitasi yang nilainya tetap yakni g cos teta. Ketika benda tiba pada separuh lintasannya, jumlah EP telah berkurang menjadi separuh, sedangkan EK bertambah setengahnya. Total Energi Mekanik = ½ EP + ½ EK.

Semakin ke bawah, jumlah EP makin berkurang sedangkan jumlah EK semakin meningkat. Ketika tiba pada akhir lintasan (kedudukan akhir di mana h2 = 0), semua EP berubah menjadi EK. Dengan kata lain, pada posisi akhir lintasan benda, EP = 0 dan EK bernilai maksimum. Total Energi Mekanik = Energi Kinetik.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik (Hkem) Pada Bidang Lengkung

Ketika benda berada pada bagian A dan benda masih dalam keadaan diam, Energi Potensial benda maksimum, karena benda berada pada ketinggian maksimum (hmaks). Pada benda tersebut bekerja gaya berat yang menariknya ke bawah. Ketika dilepaskan, benda akan meleuncur ke bawah. Ketika mulai bergerak ke bawah, h semakin kecil sehingga EP benda makin berkurang. Semakin ke bawah, kecepatan benda semakin makin besar sehingga EK bertambah. Ketika berada pada posisi B, kecepatan benda mencapai nilai maksimum, sehingga EK benda bernilai maksimum. Sebaliknya, EP = 0 karena h = 0. Karena kecepatan benda maksimum pada posisi ini, benda masih terus bergerak ke atas menuju titik C. Semakin ke atas, EK benda semakin berkurang sedangkan EP benda semakin bertambah. Ketika berada pada titik C, EP benda kembali seperti semula (EP bernilai maksimum) dan posisi benda berhenti bergerak sehingga EK = 0. Jumlah Energi Mekanik tetap sama sepanjang lintasan…

Hukum Kekekalan Energi Mekanik (Hkem) Pada Bidang Lingkaran

Salah satu contoh aplikasi Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada gerak melingkar adalah gerakan Roller Coaster pada lintasan lingkaran vertikal sebagaimana tampak pada gambar di atas. Kita menganggap bahwa Roler coaster bergerak hanya dengan bantuan gaya gravitasi, sehingga agar bisa bergerak pada lintasan lingkaran vertikal, roler coaster harus digiring sampai ketinggian h1. Kita mengunakan model ideal, di mana gaya gesekan, baik gesekan udara maupun gesekan pada permukaan lintasan diabaikan. Pada ketinggian titik A, Roller coaster memiliki EP maksimum sedangkan EK-nya nol, karena roller coaster belum bergerak. Ketika tiba di titik B, Roller coaster memiliki laju maksimum, sehingga pada posisi ini EK-nya bernilai maksimum. Karena pada titik B laju Roller coaster maksimum maka ia terus bergerak ke titik C. Benda tidak berhenti pada titik C tetapi sedang bergerak dengan laju tertentu, sehingga pada titik ini Roller coaster masih memiliki sebagian EK. Sebagian Energi Kinetik telah berubah menjadi Energi Potensial karena roller coaster berada pada ketinggian maksimum dari lintasan lingkaran. Roller coaster terus bergerak kembali ke titik C. Pada titik C, semua Energi Kinetik Roller coaster kembali bernilai maksimum, sedangkan EP-nya bernilai nol. Energi Mekanik bernilai tetap sepanjang lintasa Karena kita menganggap bahwa tidak ada gaya gesekan, maka Roller coaster akan terus bergerak lagi ke titik C dan seterusnya

TABEL PENGAMATANNo. h1 h2 h1-h2 S amatan S hitungan1 14 cm 29.5 cm 15.5 cm 29 cm 29,4 cm2 12 cm 33 cm 21 cm 34.7 cm 31,8 cm3 12.5 cm 27 cm 14.5 cm 26 cm 26,8 cm4 15 cm 36 cm 21 cm 32 cm 35,4 cm

Pertanyaan

1. Hitunglah energy potensial dan energy kinetic di titik 1 dan 2 ?2. Hitunglah kecepatan di titik 2 ?3. Hitunglah titik terjauh jatuhnya benda ( S) ?4. Bandingkan S hasil perhitungan dengan S hasil pengamatan ?

Jawaban 1.

Pada titik 1 Energi potensial (Ep) pada titik 1 bernilai 0, karena ketinggian (h) di

titik ini bernilai 0 m. Energi kinetik (Ek) pada titik ini bernilai maksimum yaitu sama

dengan energi mekanik (Em),Em = Ek

= ½.m.v2

Dengan v = Pada titik 2

Energi potensial (Ep) pada titik 1 bernilai maksimum, karena ketinggian (h) di titik ini maksimum, sehingga:Em= Ep

= m. g. h Energi kinetik (Ek) pada titik ini bernilai 0, Ek = ½.m.v2

Dengan v = 0 m/s2

Titik 1 Titik 21. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0 + ½. 0,2 kg. 2 .10m/s2. 0,155 m = 0,31 m = 31 cm

1. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0,2 kg. 10m/s2 . 0,155 m + 0 = 0,31 m = 31 cm

2. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0 + ½. 0,2 kg. 2 .10m/s2. 0,21 m = 0,42 m = 42 cm

2. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0,2 kg. 10m/s2 . 0,21 m + 0 = 0,42 m = 42 cm

3. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0 + ½. 0,2 kg. 2 .10m/s2. 0,145 m = 0,29 m = 29 cm

3 Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0,2 kg. 10m/s2 . 0,145 m + 0 = 0,29 m = 29 cm

4. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0 + ½. 0,2 kg. 2 .10m/s2. 0,21 m = 0,42 m = 42 cm

4. Em = Ep + Ek

=m.g.h + ½.m.v2

=0,2 kg. 10m/s2 . 0,21 m + 0 = 0,42 m = 42 cm

2. 1.

= 1.76 m/s

2.

= 2,05 m/s3.

4.

= 1,7 m/s

= 2,05 m/s3.

1.

2.

3.

4.

4. No. h1 S Pengamatan S Perhitungan

1 14 cm 29 cm 29,4 cm

2 12 cm 34.7 cm 31,8 cm

3 12.5 cm 26 cm 26,8 cm

4 15 cm 32 cm 35,4 cm

PEMBAHASAN

Dari hasil percobaan diatas, gerak bola yang jatuh ke bawah memilki energy mekanik, yang sifatya tetap.Menurut Gerak Jatuh Bebas, hambatan udara pada bola diabaikan, sehingga pada bola hanya bekerja gaya berat (gaya berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada benda, di mana arahnya selalu tegak lurus menuju permukaan bumi).

Ketika bola berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah dan masih dalam keadaan diam, bola tersebut memiliki Energi Potensial sebesar

Ep = m. g. h.

h adalah kedudukan bola dari permukaan tanah (kita gunakan tanah sebagai titik acuan). ketika berada di atas permukaan tanah sejauh h (h = high = tinggi), Energi Kinetik (Ek) = 0. Karena bola masih dalam keadaan diam, sehingga kecepatannya 0.

Ep = ½ m v2,

karena v = 0 maka EK juga bernilai nol atau tidak ada Energi Kinetik. Total Energi Mekanik = Energi Potensial. Atau

Em = Ep

= m. g. h

Apabila bola kita lepaskan, bola akan jatuh ke bawah akibat gaya tarik gravitasi yang bekerja pada bola tersebut. Semakin ke bawah, Energi potensial bola semakin berkurang karena kedudukan bola semakin dekat dengan permukaan tanah (h makin kecil). Ketika bola bergerak ke bawah, Energi Kinetik bola bertambah. Ketika bergerak, bola mempunyai kecepatan. Karena besar percepatan gravitasi tetap (g = 9,8 m/s2), kecepatan bolabertambah secara teratur. Makin lama makin cepat. Akibatnya Energi Kinetik bola juga semakin besar. Energi Potensial bola malah semakin kecil karena semakin ke bawah ketinggian batu makin berkurang. Jadi sejak bola dijatuhkan, Ep bola berkurang dan Ek batu bertambah. Jumlah total Energi Mekanik (Energi Kinetik + Energi Potensial = Energi Mekanik) bernilai tetap atau kekal tidak berubah. Yang terjadi hanya perubahan Energi Potensial menjadi Energi Kinetik.

Dari hasil percobaan diatas di dapatkan perbedaan antara S hasil pengamatan dengan S hasil perhitungan, ini dapat di sebabkan :

o Ketilitian pengamat o Ketelitian alat

o Ketelitian dalam Pengukuran

o Pisau atau cutter yang kurang tajam, sehingga tali tidak langsung terpotong

o Tingkat ketegangan tali yang kurang

o Massa beban yang kurang berat

KESIMPULAN

Energy mekanik suatu benda tidak pernah berubah, yang berubah hanyalah energy potensial menjadi energy kinetic

Energy potensial maksimum terdapat pada saat ketinggian mencapai maksimum Energy potensial minimum terdapat pada saat ketinggian minimum Energy potensial berbanding lurus dengan ketinggian benda Energy kinetik maksimum terdapat pada saat ketinggian mencapai minimum Energy kinetik minimum terdapat pada saat ketinggian maksimum Energy kinetik berbanding lurus dengan akar kuadrat kecepatan benda, dan berbanding

terbalik dengan ketinggian benda Semakin tinggi (h) suatu benda maka jarak jatuhnya benda (S) semakin jauh

LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN II

MANOMETER

Nama : Saiful Hak

NPM : 080401070065

Prodi : Pend. Fisika B

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS KANJURUHAN

MALANG

2010

TUJUAN Untuk mengetahui tekanan pada zat cair Untuk mengetahui hubungan kedalaman dengan tekanan

ALAT DAN BAHAN

Set manometer Corong Air Kaleng/tempat air

LANGKAH PERCOBAAN1. Pasang set manometer seperti pada gambar2. Tuangkan air pada set manometer secukupnya, amati keitnggian airnya, mengapa

demikian?3. Masukkan corong manometer pada kaleng yang beris air, amati ketinggian air pada

masing-masing kaki manometer, mengapa demikian?4. Geserlah corong secara vertical, amati dan ukur ketinggian airnya, mengapa?5. Geserlah corong secara mendatar, amati dan ukur ketinggian airnya, mengapa?

LANDASAN TEORI

Konsep Tekanan Pada Fluida

Dalam ilmu fisika, Tekanan diartikan sebagai gaya per satuan luas, di mana arah gaya tegak lurus dengan luas permukaan. Secara matematis, tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

P = tekanan, F = gaya dan A = luas permukaan. Satuan gaya (F) adalah Newton (N), satuan luas adalah meter persegi (m2). Karena tekanan adalah gaya per satuan luas maka satuan tekanan adalah N/m2. Nama lain dari N/m2 adalah pascal (Pa). Pascal dipakai sebagai satuan Tekanan untuk menghormati Blaise Pascal.

Ketika fluida berada dalam keadaan tenang, fluida memberikan gaya yang tegak lurus ke seluruh permukaan kontaknya. Misalnya kita tinjau air yang berada di dalam gelas; setiap bagian air tersebut memberikan gaya dengan arah tegak lurus terhadap dinding gelas. jadi setiap bagian air memberikan gaya tegak lurus terhadap setiap satuan luas dari wadah yang ditempatinya, dalam hal ini gelas. Demikian juga air dalam bak mandi atau Air kolam renang. Ini merupakan salah satu sifat penting dari fluida statis alias fluida yang sedang diam. Gaya per satuan luas ini dikenal dengan istilah tekanan.

Mengapa pada fluida diam arah gaya selalu tegak lurus permukaan ? Hukum III Newton yang pernah kita pelajari mengatakan bahwa jika ada gaya aksi maka akan ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Ketika fluida memberikan gaya aksi terhadap permukaan, di mana arah gaya tidak tegak lurus, maka permukaan akan memberikan gaya reaksi yang

arahnya juga tidak tegak lurus. Hal ini akan menyebabkan fluida mengalir. Tapi kenyataannya fluida tetap diam. Jadi kesimpulannya, pada fluida diam, arah gaya selalu tegak lurus permukaan wadah yang ditempatinya.

Sifat penting lain dari fluida diam adalah fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah. Untuk lebih memahami penjelasan ini, silahkan masukan sebuah benda yang bisa melayang ke dalam gelas atau penampung (ember dkk) yang bersisi air. Jika air sangat tenang, maka benda yang anda masukan tadi tidak bergerak karena pada seluruh permukaan benda tersebut bekerja tekanan yang sama besar. Jika tekanan air tidak sama besar maka akan ada gaya total, yang akan menyebabkan benda bergerak (ingat hukum II Newton)

Pengaruh Kedalaman Terhadap Tekanan

Pada penjelasan di atas, sudah dijelaskan tentang dua sifat fluida statis (fluida diam), yakni memberikan tekanan ke segala arah dan gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida tersebut. Ilustrasi yang kita gunakan adalah zat cair (air). Bagaimana pengaruh kedalaman (atau ketinggian) terhadap tekanan ? apakah tekanan air laut pada kedalaman 10 meter sama dengan tekanan air laut pada kedalaman 100 meter ? Mari kita tinjau tekanan air pada sebuah wadah sebagaimana tampak pada gambar. Tinggi kolom cairan adalah h dan luas penampangnya A. Bagaimana tekanan air di dasar wadah ?

Keterangan : w adalah berat air, h = ketinggian kolom air dalam wadah yang berbentuk silinder, A = luas permukaan dan P adalah tekanan.

Massa kolom zat cair adalah :

Jika kita masukan ke dalam persamaan Tekanan, maka akan diperoleh :

Pa = tekanan atmosfir.

Pada gambar di atas tidak digambarkan Pa, tapi dalam kenyataannya, bila wadah yang berisi air terbuka maka pada permukaan air bekerja juga tekanan atmosfir yang arahnya ke bawah. Tergantung permukaan wadah terbuka ke mana. Jika permukaan wadah terbuka ke atas seperti pada gambar di atas, maka arah tekanan atmosfir adalah ke bawah.

Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa tekanan berbanding lurus dengan massa jenis dan kedalaman zat cair (percepatan gravitasi bernilai tetap). Jika kedalaman zat cair makin bertambah, maka tekanan juga makin besar. Ingat bahwa cairan hampir tidak termapatkan akibat adanya berat cairan di atasnya, sehingga massa jenis cairan bernilai konstan di setiap permukaan. Jika perbedaan ketinggian sangat besar (untuk laut yang sangat dalam), massa jenis sedikit berbeda. Tapi jika perbedaan ketinggian tidak terlalu besar, pada dasarnya massa jenis zat cair sama (atau perbedaanya sangat kecil sehingga diabaikan).

Kita juga bisa menggunakan persamaan di atas untuk menghitung perbedaan tekanan pada setiap kedalaman yang berbeda :

Tekanan Atmosfir (Tekanan Udara)

Ketika kita menyelam ke dalam air, semua bagian tubuh kita diselubungi oleh air. Semakin dalam kita menyelam, semakin besar tekanan yang kita rasakan. Sebenarnya setiap hari kita juga diselubungi oleh atmosfir yang selalu menekan seluruh bagian tubuh kita seperti ketika kita berada di dalam air. Seperti pada air laut, permukaan bumi bisa kita ibaratkan dengan “dasar laut” atmosfir. Jika benar atmosfir juga menekan seluruh bagian tubuh kita setiap saat, mengapa kita tidak merasakannya, sebagaimana jika kita berada di dasar laut ? jawabannya adalah karena sel-sel tubuh kita mempertahankan tekanan dalam yang besarnya hampir sama dengan tekanan luar. Hal ini yang membuat kita tidak merasakan efek perbedaan tekanan tersebut.

Telah dijelaskan bahwa kedalaman zat cair mempengaruhi besarnya tekanan zat cair tersebut. Semakin dalam lautan, semakin besar tekanan air laut pada kedalaman tertentu. Bagaimana dengan atmosfir atau udara ?

Sebagaimana setiap fluida, tekanan atmosfir bumi juga berubah terhadap kedalaman (atau ketinggian). Tetapi tekanan atmosfir bumi agak berbeda dengan zat cair. Perubahan massa jenis zat cair sangat kecil untuk perbedaan kedalaman yang tidak sangat besar, sehingga massa jenis zat cair dianggap sama. Hal ini berbeda dengan massa jenis atmosfir bumi. Massa jenis atmosfir bumi bervariasi cukup besar terhadap ketinggian. Massa jenis udara di setiap ketinggian berbeda-beda sehingga kita tidak bisa menghitung tekanan atmosfir menggunakan persamaan yang telah diturunkan di atas. Selain itu tidak ada batas atmosfir yang jelas dari mana h dapat dukur. Tekanan atmosfir juga bervariasi terhadap cuaca. Jika demikian, bagaimana kita mengetahui besarnya tekanan udara ? untuk mengetahui tekanan atmosfir, kita melakukan pengukuran.

Pengukuran Tekanan

Evangelista Torricelli (1608-1647), membuat suatu metode atau cara untuk mengukur tekanan atmosfir pada tahun 1643 menggunakan barometer air raksa hasil karyanya. Barometer tersebut berupa tabung kaca yang panjang, di mana dalam tabung tersebut diisi air raksa. Tabung kaca yang berisi air raksa tersebut dibalik dalam sebuah piring yang juga telah diisi air raksa

Ketika tabung kaca yang berisi air raksa dibalik maka pada bagian ujung bawah tabung (pada gambar terletak di bagian atas) tidak terisi air raksa, isinya cuma uap air raksa yang

tekanannya sangat kecil sehingga diabaikan (p2 = 0). Pada permukaan air raksa yang berada di dalam piring terdapat tekanan atmosfir yang arahnya ke bawah (atmosfir menekan air raksa yang berada di piring). Tekanan atmosfir tersebut menyanggah kolom air raksa yang berada dalam pipa kaca. Pada gambar, tekanan atmosfir dilambangkan dengan po. Besarnya tekanan atmosfir dapat dihitung menggunakan persamaan :

Berdasarkan hasil pengukuran, rata-rata tekanan atmosfir pada permukaan laut adalah 1,013 x 105 N/m2. Besarnya tekanan atmosfir pada permukaan laut ini digunakan untuk mendefinisikan satuan tekanan lain, yakni atm (atmosfir). Jadi 1 atm = 1,013 x 105 N/m2 = 101,3 kPa (kPa = kilo pascal). Satuan tekanan lain adalah bar (sering digunakan pada meteorologi). 1 bar = 1,00 x 105 N/m2 = 100 kPa. Bagaimana nilai tekanan atmosfir di atas diperoleh ?

Pengkurannya menggunakan prinsip yang telah ditunjukan oleh Torricelli di atas. Tinggi kolom air raksa yang digunakan adalah 76 cm (tekanan atmosfir hanya dapat menahan kolom air raksa yang tingginya hanya mencapai 76,0 cm), di mana suhu air raksa yang digunakan tepat 0 o

C dan besarnya percepatan gravitasi 9,8 m/s2. massa jenis air raksa pada kondisi ini adalah 13,6 x 103 kg/m3. Sekarang kita bisa menghitung besarnya tekanan atmosfir :

Alat Pengukur Tekanan

Terdapat banyak alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, di antaranya adalah manometer tabung terbuka (lihat gambar di bawah).

Pada manometer tabung terbuka, di mana tabung berbentuk U, sebagian tabung diisi dengan zat cair (air raksa atau air). Tekanan yang terukur dihubungkan dengan perbedaan dua ketinggian zat cair yang dimasukan ke dalam tabung. Besar tekanan dihitung menggunakan persamaan :

Pada umumnya bukan hasil kali pgh yang dihitung melainkan ketinggian zat cair (h) karena tekanan kadang dinyatakan dalam satuan milimeter air raksa (mmhg) atau milimeter air (mm-H2O). Nama lain mmhg adalah torr (mengenang jasa Evangelista Torricelli).

Selain manometer, terdapat juga pengukur lain yakni barometer aneroid, baik mekanis maupun elektrik, termasuk alat pengukur tekanan ban dkk. Alat yang digunakan oleh paman torricelli untuk mengukur tekanan atmosfir disebut juga barometer air raksa, di mana tabung kaca diisi penuh dengan air raksa kemudian dibalik ke dalam piring yang juga berisi air raksa.

Tekanan Terukur, Tekanan Gauge Dan Tekanan Absolut

Ketika mengisi udara dalam ban kendaraan (mobil atau sepeda motor). Biasanya menggunakan alat ukur tekanan udara. Hal ini membantu agar tekanan udara ban tidak kurang/melebihi batas yang ditentukan. Ketika mengisi udara dalam ban, yang kita ukur adalah tekanan udara dalam ban saja. Tekanan atmosfir tidak diperhitungkan. Bukan hanya ketika mengukur tekanan udara dalam ban, tetapi juga sebagian besar pengukuran tekanan lainnya, tekanan atmosfir tidak diukur. Tekanan yang dikur tersebut dinamakan tekanan terukur.

Tekanan absolut = tekanan atmosfir + tekanan terukur. Jadi untuk mendapatkan tekanan absolut, kita menambahkan tekanan terukur dengan tekanan atmosfir. Dengan kata lain, tekanan absolut = tekanan total. Secara matematis bisa ditulis :

p = pa + pukur

misalnya jika tekanan ban yang kita ukur = 100 kPa, maka tekanan absolut adalah :

p = pa + pukur

p = 101 kPa + 100 kPa

p = 201 kPa

Besarnya tekanan absolut = 201 kPa.

Ada satu lagi istilah, yakni tekanan gauge atau tekanan tolok. Tekanan gauge merupakan kelebihan tekanan di atas tekanan atmosfir. Misalnya kita tinjau tekanan ban sepeda motor. Ketika ban sepeda motor kempes, tekanan dalam ban = tekanan atmosfir (Tekanan atmosfir = 1,01 x 105 Pa = 101 kPa).

TABEL PENGAMATAN

Kedalaman corongh1

P1Mula-mula akhir

5 cm 5.2 cm 5.2 cm 520 kg/m.s2

10 cm 6.3 cm 6.3 cm 630 kg/m.s2

15 cm 6.8 cm 6.8 cm 680 kg/m.s2

21 cm 7.5 cm 7.5 cm 750 kg/m.s2

Pertanyaan1. Hitung tekanan air pada masing-masing kedalaman!2. Bandingkan besarnya tekanan ?3. Berikan contoh manfaat tekanan zat cair dalam kehidupan sehari-hari?

Jawaban 1.

1. Untuk kedalaman 5 cm 2. Untuk kedalaman 10 cm

3 . Untuk kedalaman 15 cm

4. Untuk kedalaman 21 cm

2.

No. Kedalaman corong Tekanan (P)1. 21 cm 750 kg/m.s2

2. 15 cm 680 kg/m.s2

3. 10 cm 630 kg/m.s2

4. 5 cm 520 kg/m.s2

3. Manfaat konsep tekanan zat cair dalam sehari – hari yaitu selang plastik yang digunakan tukang bangunan sebagai alat sederhana yang memanfaatkan prinsip bejana berhubungan. Alat ini sering digunakan untuk menentukan apakah tinggi dua titik yang berjauhan pada suatu tempat sama.

PEMBAHASAN

Pada fluida diam arah gaya selalu tegak lurus permukaan ini berdasarkan Hukum III Newton yang pernah kita pelajari mengatakan bahwa jika ada gaya aksi maka akan ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Ketika fluida memberikan gaya aksi terhadap permukaan, di mana arah gaya tidak tegak lurus, maka permukaan akan memberikan gaya reaksi yang arahnya juga tidak tegak lurus. Hal ini akan menyebabkan fluida mengalir. Tapi kenyataannya fluida tetap diam. Jadi pada fluida diam, arah gaya selalu tegak lurus permukaan wadah yang ditempatinya.

Pada percobaan di atas terdapat Po, bila wadah yang berisi air terbuka maka pada permukaan air bekerja juga tekanan atmosfir yang arahnya ke bawah. Tergantung permukaan wadah terbuka ke mana. Jika permukaan wadah terbuka ke atas seperti pada percobaan, maka arah tekanan atmosfir adalah ke bawah.

Berdasarkan percobaan di atas, tampak bahwa tekanan berbanding lurus dengan massa jenis dan kedalaman zat cair (percepatan gravitasi bernilai tetap). Jika kedalaman zat cair makin bertambah, maka tekanan juga makin besar. Ingat bahwa cairan hampir tidak termapatkan akibat adanya berat cairan di atasnya, sehingga massa jenis cairan bernilai konstan di setiap permukaan. Jika perbedaan ketinggian sangat besar (untuk laut yang sangat dalam), massa jenis sedikit berbeda. Tapi jika perbedaan ketinggian tidak terlalu besar, pada dasarnya massa jenis zat cair sama (atau perbedaanya sangat kecil sehingga diabaikan). Semua ini dapat kita lihat pada table diatas percobaan diatas.

KESIMPULAN

Tekanan berbanding lurus dengan massa jenis dan kedalaman zat cair. Semakin dalam kedalaman zat cair maka tekanan juga semakin besar. Pada fluida diam arah gaya selalu tegak lurus dengan permukaan wadah yang di

tempati. Jika permukaan wadah terbuka ke atas, maka tekanan atmosfir (Po)

menuju ke bawah.

LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN II

VISKOSITAS

Nama : Saiful Hak

NPM : 080401070065

Prodi : Pend. Fisika B

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS KANJURUHAN

MALANG

2010

TUJUAN Untuk mengetahui kekentalan zat cair Untuk membandingkan kekentalan berbagai zat cair

ALAT DAN BAHAN Set percoabaan viskositas Kelereng ( 3 macam) Zat cair ( air, minyak goring, dll) Pencatat waktu

LANGKAH PERCOBAAN Pasanglah set percobaan viskositas seperti pada gambar Tuangkan air ke dalam tabung viskositas hingga penuh Siapkan pencatat waktu, dan masukkan kelereng besar ke dalam tabung yang berisi air.

Catat waktu di titik 30 cm, 60 cm, dan 90 cm. Masukkan hasil pengamatan dalam table pengamatan

Ulangi kegiatan 1-4 hingga 3x Ulangi kegiatan 1-4 untuk kelereng yang berbeda-beda. Ulangi kegiatan 1-5 untuk zat cair yang berbeda-beda

LANDASAN TEORI Viskositas = ukuran kekentalan fluida.

Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Tingkat kekentalan setiap zat cair tersebut berbeda-beda. Pada umumnya, zat cair lebih kental dari zat gas.

Viskositas atau kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida (fluida tuh zat yang dapat mengalir, dalam hal ini zat cair dan zat gas… jangan pake lupa ya). Istilah gaulnya, viskositas tuh gaya gesekan internal fluida (internal = dalam). Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu dkk. Dirimu bisa membuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebu

Perlu diketahui bahwa viskositas alias kekentalan cuma ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata tuh fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dll. Fluida riil berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida Mirip seperti kita menganggap benda sebagai benda tegar, padahal dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya tidak ada benda yang benar-benar tegar/kaku. Tujuannya sama, biar analisis kita menjadi lebih sederhana

Perhatikan gambar di bawah dengan ini

Lapisan fluida tipis ditempatkan di antara 2 pelat. Kohesi adalah gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan Adhesi adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis. Gaya adhesi bekerja antara pelat dan lapisan fluida yang nempel dengan pelat (molekul fluida dan molekul pelat saling tarik menarik). Sedangkan gaya kohesi bekerja di antara selaput fluida (molekul fluida saling tarik menarik).

Mula-mula pelat dan lapisan fluida diam (gambar 1). Setelah itu pelat yang ada di sebelah atas ditarik ke kanan (gambar 2). Pelat yang ada di sebelah bawah tidak ditarik (pelat sebelah bawah diam). Besar gaya tarik diatur sedemikian rupa sehingga pelat yang ada di sebelah atas bergeser ke kanan dengan laju tetap (v tetap). Karena ada gaya adhesi yang bekerja antara pinggir pelat dengan bagian fluida yang menempel dengan pelat, maka fluida yang ada di sebelah bawah pelat juga ikut bergeser ke kanan. Karena ada gaya kohesi antara molekul fluida, maka fluida yang bergeser ke kanan tadi narik temannya yang ada di sebelah bawah. yang ada di sebelah bawah juga ikut bergeser ke kanan.

Pelat yang ada di sebelah bawah diam. Karena pelat diam, maka bagian fluida yang nempel dengan pelat tersebut juga ikut diam (ada gaya adhesi). Fluida yang menempel dengan pelat menahan yang ada di sebelah atas. Yang ada di sebelah atas juga menahan yang ada di sebelah atas, demikian seterusnya.

Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik temannya yang berada di sebelah bawah untuk bergeser ke kanan, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan temannya yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (v) yang lebih besar, temannya yang berada di sebelah bawah bergerak dengan v yang lebih kecil, demikian seterusnya. Jadi makin ke bawah v

makin kecil. Dengan kata lain, kecepatan lapisan fluida mengalami perubahan secara teratur dari atas ke bawah sejauh l (lihat gambar 2)

Perubahan kecepatan lapisan fluida (v) dibagi jarak terjadinya perubahan (l) = v / l. v / l dikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang nempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak l. Secara matematis, bisa ditulis sebagai berikut :

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, sebaliknya fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir. Tingkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koofisien viskositas. jika fluida makin kental maka gaya tarik yang dibutuhkan juga makin besar. Dalam hal ini, gaya tarik berbanding lurus dengan koofisien kekentalan. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut

Keterangan :

Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, almahrum Jean Louis Marie Poiseuille (baca : pwa-zoo-yuh).

1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2

Fluida Temperatur (o C) Koofisien Viskositas

Air 0 1,8 x 10-3

20 1,0 x 10-3

60 0,65 x 10-3

100 0,3 x 10-3

Darah (keseluruhan) 37 4,0 x 10-3

Plasma Darah 37 1,5 x 10-3

Ethyl alkohol 20 1,2 x 10-3

Oli mesin (SAE 10) 30 200 x 10-3

Gliserin

0 10.000 x 10-3

20 1500 x 10-3

60 81 x 10-3

Udara 20 0,018 x 10-3

Hidrogen 0 0,009 x 10-3

Uap air 100 0,013 x 10-3

Contoh

TABEL PENGAMATAN

Zat cair Ukuran kelerengWaktu

30 cm 60 cm 90 cm

Air (dtabung= 4.62 cm)

Besar (m=20 gr, d= 3.72cm)

0.6 s 1.8 s 2.66 s0.6 s 1.39 s 2.39 s0.8 s 1.70 s 2.72 s

Sedang (m=11 gr, d=2.925cm)

0.4 s 0.86 s 1.59 s0.4s 0.69 s 1.57 s0.3 s 0.53 s 1.54 s

Kecil (m=8 gr, d= 2.53 cm)

0.4 s 0.97 s 1.64 s0.4 s 1.00 s 1.70 s0.3 s 0.05 s 1.73 s

Pertanyaan 1. Hitunglah koefisien viskositas masing-masing zat?2. Bagaimana kecepatan jatuhnya kelereng jika dilihat dari ukuran kelerengnya, mengapa

demikian?3. Bagaimana kecepatan jatuhnya kelereng jika dilihat dari zat cairnya, mengapa demikian?

4. Berikan contoh penggunaan viskositas dalm kehidupan sehari-hari ( minimal 3)?

Jawaban 1. Kelereng Besar

Ketinggian 30 cm

1.

2.

3.

Ketinggian 60 cm

1.

2.

3.

Ketingian 90 cm

1.

2.

3.

2. Kelereng sedang Ketinggian 30 cm

1.

2.

3.

Ketinggian 60 cm

1.

2.

3.

Ketingian 90 cm

1.

2.

3.

3. Kelereng kecilKetinggian 30 cm

1.

2.

3.

Ketinggian 60 cm

1.

2.

3.

Ketingian 90 cm

1.

2.

3.

PEMBAHASAN Diantara sifat zat cair adalah kental dimana zat cair memiliki kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan air dengan minyak goreng. Jika sebuah kelereng di jatuhkan dalam bejana berisi air, tampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat, tetapi setelah menempuh jarak cukup jauh, terlihat bahwa kelereg bergerak dengan kecepatan konstan, ini menunjukkan bahwa ada sebuah gaya yang bekerja selain dari gaya berat dan gaya apung, gaya ini adalah gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan zat cair.

Dari percobaan diatas tampak bahwa pada kelereng besar, semakin dalam suatu benda jatuh maka nilai koefisien viskositas semakin besar, sedangkan pada kelereng sedang dan kecil, terdapat penyelengan, terdapat beberapa factor yang dapat menjadikan suatu percobaan melenceng dari teori yang sudah ada, diantaranya :

Ketepatan dan keakuratan dalam mengolah data misalnya dalam mencatat waktu jatuhnya bola.

Pembulatan angka-angka. Tingkat ketelitian alat-alat. Penghitungan hasil pengamatan melalui rumus. Ketelitian dalam mengkonversi satuan.

Dalam percobaan diatas koefisien viskositas selalu bernilai negative, ini sangat melenceng jauh dari teori yang ada, dimana viskositas suatu benda tidak akan pernah bernilia negatif.

Jenis kelereng h 30 cm Rata-rata h 60 cm Rata-rata h 90 cm Rata-rata

Besar-3,96

-4.44-5,911

-5,29-5,834

-5,788-3,96 -4,57 -5,14-5,14 -5,397 -6,4

Sedang -0,987 -0,905 -1,082 -0,863 -1,308 -1,293-0,987 -0,852 -1,293

-0,741 -0,655 -1,287

Kecil-0,25

-0,229-0,304

-0,2098-0,393

-0,456-0,25 -0,31 -0,355-0,188 -0,0156 -0,362

KESIMPULANKoefisien suatu viskositas di pengaruhi oleh :

Kedalaman jatuhnya kelereng, semakin dalam maka semakin tinggi viskositasnya Waktu yang di tempuh kelereng, Massa kelereng

LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN II

GERAK MELINGKAR

Nama : Saiful Hak

NPM : 080401070065

Prodi : Pend. Fisika B

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS KANJURUHAN

MALANG

2010

TUJUAN Untuk mengetahui hubungan antara jari-jari dengan kecepatan sudut

ALAT DAN BAHAN Set percobaan gerak melingkar Busur dan mistar

LANGKAH PERCOBAAN Ukurlah jari-jari lingkaran Putarlah salah satu lingkaran 300, dan amati pada lingkaran yang lain berapa sudut

putarnya. Ulangi kegiatan 2 untuk sudut-sudut putar yang lain ( hingga 6x) Ulangi kegiatan 1-3 untuk bentuk rangkain putaran yang lain Masukkan table pengamatan dalam table

LANDASAN TEORI

Gerak melingkar beraturan (GMB)

Gerak melingkar beraturan adalah gerak dengan lintasan berupa lingkaran yang mempunyai kelajuan tetap, arah kecepatan selalu berubah (merupakan garis singgung) dan arah percepatan menuju pusat lingkaran. Pada gerak melingkar terdapat dua besaran yaitu besaran sudut (anguler) dan besaran linier (tangensial)

Frekuensi (f) adalah jumlah putaran tiap waktu

put/s = hertz (Hz)

Satuan frekuensi yang lain:

rps (rotation per second) = 1 Hz = 2π rad/s

rpm (rotation per minutes) = rad/s

rph (rotation per hour) = rad/s

Untuk n = 1x putaran

Besaran sudut:

Posisi sudut (θ) adalah sudut di pusat lingkaran yang ditempuh gerak tersebut. Satuan posisi sudut adalah radian. 1 radian adalah sudut pusat lingkaran jika busur lingkaran sama dengan jari-jari lingkaran.

Jika 1 putaran = 2π radian = 360o

π radian = 180o

1 radian (rad) =

Kecepatan sudut (ω) adalah sudut yang ditempuh tiap waktu.

rad/s

dengan

t = waktu (s)

T = periode (s)

Percepatan sudut (α) adalah perubahan kecepatan sudut setiap waktu.

rad/s2

Besaran linier:

Jarak (s) adalah panjang lintasan busur lingkaran.

s = θ . R

Kecepatan linier (v) adalah jarak perpindahan pada busur lingkaran tiap waktu

m/s

Percepatan tangensial (at) adalah perubahan kecepatan linier tiap waktu.

m/s2

Selain percepatan sudut (α) dan percepatan tangensial (at), pada gerak melingkar terdapat percepatan yang arahnya ke pusat lingkaran disebut percepatan sentripetal (as), yang dirumuskan:

dengan

v = kecepatan linier (m/s)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

R = jari-jari (m)

as = percepatan sentripetal (m/s2)

Menurut hukum II Newton (F=ma), percepatan ini mengakibatkan adanya gaya sentripetal (Fs) , sebesar

a at at dan as saling tegak lurus, sehingga percepatan total

atotal =

Gerak melingkar berubah beraturan (GMBB)

Gerak melingkar berubah beraturan adalah gerak melingkar yang kecepatannya berubah secara teratur. Rumus-rumus gerak ini analog dengan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Berikut ini adalah perbandingan rumus GLBB dengan GMBB.

GLBB GMBB

as

1.

2. .

3. .

1.

2.

3.

Hubungan roda-roda

Dua roda bersinggungan atau dua roda dihubungkan tali

Kedua sistem tersebut, kecepatan linier roda 1

sama dengan kecepatan linier roda 2

Dua roda sesumbu (satu poros)

Pada sistem ini berlaku, kecepatan sudut roda 1 sama

Dengan kecepatan sudut roda 2

● ●

●

●

●

TABLE PENGAMATAN1. Dua roda berhubungan dengan tali

Sudut putar untuk lingkaran I (r = 2, D = 4)

Sudut putar hasil pengmatan untuk lingk. II (r = 3, D = 6)

Sudut putar hasil perhitungan untuk lingk. II

90o 50o 600

180o 115o 1200

360o 240o 2400

2. Dua roda sesumbu (satu poros)Sudut putar untuk lingkaran

I (r = 4, D = 8)Sudut putar hasil pengmatan

untuk lingk. II (r = 5,5, D = 11)Sudut putar hasil perhitungan

untuk lingk. II90o 70o 65,450

180o 130o 1310

Pertanyaan 1. Hitunglah sudut putar berdasarkan rumus?2. Bandingkan sudut putar hasil pengamatan dengan hasil perhitungan? Apakah ada

perbedaan, berikan penjelasan?3. Bagaimana hubungan antara jari-jari dengan sudut putarnya?4. Mengapa motor dengan sepeda ontel jari-jarinya menggunakan kaidah terbalik?5. Mengapa motor atau mobil kalau lewat daerah tanjakan giginya dikecilkan?6. Mengapa ada motor yang menggunakan rantai dan ada yang menggunakan gardan?

Jawaban 1.

Dua roda berhubungan dengan tali

900 (T=1/4)

1800 (T=1/2)

3600 (T=1)

Dua roda sesumbu (satu poros)

900 (T=1/4)

1800 (T=1/2)

2. Dua roda berhubungan dengan tali

Sudut putar untuk

lingkaran I

Sudut putar hasil pengmatan untuk

lingk. II

Sudut putar hasil perhitungan untuk

lingk. II

90o 50o 600

180o 115o 1200

360o 240o 2400

Dua roda sesumbu (satu poros)Sudut putar

untuk lingkaran I

Sudut putar hasil pengamatan untuk

lingk. II

Sudut putar hasil perhitungan untuk

lingk. II

90o 70o 65,450

180o 130o 1310

3. Hubungan antara jari-jari dengan sudut putarnya, adalah semakin besar jari-jari suatu roda maka sudut putarnya semakin kecil dengan kata lain jari-jari dengan sudut putar berbanding terbalik

4. Roda gear pada sepeda ontel berbeda dengan roda gear pada sepeda motor, Pada sepeda ontel roda gear didepan lebih besar dari pada roda gear dibelakang, karena kecepaatan sudut gear di depan lebih besar dari pada dibelakang, sehingga roda yang di belakang akan lebih cepat berputar.

Contoh roda sepeda ontel

5. Karena pada gear sepeda semakin kecil giginya maka rantainya semakin kencang, sehingga bisa berjalan cepat walaupun tanjakan

6. Poros gardan dibuat sedemikian rupa agar dapat memindahkan tenaga putar dari transmisi ke

diferensial (gardan) dengan lembut tanpa dipengaruhi perubahan-perubahan sudut(naik-turun) diferencial akibat ketidak rataan permukaan jalan dan besarnya beban. Bagian poros gardan yang menyerap perubahan-perubahan sudut tersebut.adalah universal joint

PEMBAHASAN Dari percobaan diatas arah kecepatan sudut sama dengan arah putaran roda, Pada GMB,

kecepatan sudut selalu tetap (baik besar maupun arahnya). Karena kecepatan sudut tetap, maka perubahan kecepatan sudut atau percepatan sudut bernilai nol. Pada GMB tidak ada komponen percepatan linear terhadap lintasan, karena jika ada maka lajunya akan berubah. Karena percepatan linear atau tangensial memiliki hubungan dengan percepatan sudut, maka percepatan sudut juga tidak ada dalam GMB. Yang ada hanya percepatan yang tegak lurus terhadap lintasan, yang menyebabkan arah kecepatan linear berubah-ubah. Nilai percepatan sentripetal bergantung pada besar  kecepatan tangensial dan radius atau jari-jari lintasan (lingkaran). Dengan demikian, semakin cepat laju gerakan melingkar, semakin cepat terjadi perubahan arah dan semakin besar radius, semakin lambat terjadi perubahan arah.

Arah vektor percepatan sentripetal selalu menuju ke pusat lingkaran, tetapi vektor kecepatan linear menuju arah gerak benda secara alami (lurus), sedangkan arah kecepatan sudut searah dengan putaran benda. Dengan demikian, vektor percepatan sentripetal dan kecepatan tangensial saling tegak lurus atau dengan kata lain pada Gerak Melingkar Beraturan arah percepatan dan kecepatan linear/tangensial tidak sama. Demikian juga arah percepatan sentripetal dan kecepatan sudut tidak sama karena arah percepatan sentripetal selalu menuju ke dalam/pusat lingkaran sedangkan arah kecepatan sudut sesuai dengan arah putaran benda.

Pada Gerak Melingkar Beraturan, kecepatan sudut selalu tetap (baik besar maupun arahnya), di mana kecepatan sudut awal sama dengan kecepatan sudut akhir. Karena selalu sama, maka kecepatan sudut sesaat sama dengan kecepatan sudut rata-rata.

KESIMPULAN Besar kecepatan linear alias kecepatan tangensial adalah tetap, tetapi arah kecepatan

linear selalu berubah setiap saat Kecepatan sudut (baik besar maupun arah) selalu tetap setiap saat Percepatan sudut maupun percepatan tangensial bernilai nol Dalam GMB hanya ada percepatan sentripetal Kecepatan sudut berbanding terbalik dengan jari-jari roda

LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN II

RESONANSI

Nama : Saiful Hak

NPM : 080401070065

Prodi : Pend. Fisika B

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS KANJURUHAN

MALANG

2010

TUJUAN Untuk mengetahui letak pnguatan dan pelemahan bunyi Unutk mengetahui hubungan frekuensi dengan letak penguatan dan pelemahan bunyi Untuk memebuat model gelombang resonansi

ALAT DAN BAHAN Set percobaan resonansi Garpu tala dan karet pemukul Mistar

LANGKAH PERCOBAAN Siapkan set percobaan resonansi Tuangkan air kedalam tabung resonansi hinnga penuh, perhatikan meteran telah

tertempel pada tabung resonansi Siapkan garputala, lalu pukul garputala dengan karet pemukul, segera dekatkan garputala

tersebut pada ujung tabung resonansi, dan di barengi dengan pembuangan air melalui corong, dengarkan bunyi penguatan suara (suara yang terdengar keras) ke 1, ke 2, ke 3, dan perhatikan ketinggian airnya.

Ulangi kegiatan 1-3 hingga 3x Ulangi kegiatan 1-4 untuk garputala yang lain Msukkan hasil pengamatan dalam table

LANDASAN TEORI

Pada hakekatnya gelombang menjalar adalah suatu penjalaran gangguan, energi atas atau momentum Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium, seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik.

Jika dua buah gelombang merambat dalam satu medium, hasilnya adalah jumlah dari simpangan kedua gelombang tersebut. Hasil dari supersosisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya pelayangan, interferensi, difraksi, dan resonansi. Misalkan superposisi dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya bisa menghasilkan gelombang yang dikenal sebagai gelombang stasioner atau gelombang berdiri.

Jika gelombang datang secara terus menerus maka akan terjadi resonansi. Resonansi pada umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama dengan atau mendekati frekuensi alamiah, sehingga terjadi amplitudo yang maksimal. Peristiwa resonansi ini banyak dimanfaatkan dalam kehidupan, misalkan saja resonansi gelombang suara pada alat-alat musik. Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan.

Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga

dapat timbul resonansi gelombang berdiri jika panjang tabung udara merupakan kelipatan dari ( = panjang gelombang). Jika gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan, pada ujung tabung yang tertutup akan terjadi simpul, tetapi jika ujungnya terbuka akan terjadi perut (lihat Gb, Ia dan Ib)

Untuk tabung yang salah satu ujungnya tertutup, hubungan antara panjang tabung L dan panjang gelombang adalah:

Dan untuk tabung yang kedua ujungnya terbuka, maka :

Karena ukuran garis tabung kecil jika dibandingkan dengan panjang gelombang, perut gelombang simpangan tidak tepat terjadi pada ujung terbuka didekatnya (lihat Gb-2), pada suatu jarak e= ± 0,6 R diluar tabung (R = jari-jari tabung)

Jadi persamaan (1a) dan (1b) menjadi

Karena (V=kecepatan ,merambat suara dan N = frekuensi ), maka

Dengan membuat grafik L sebagi fungsi dari V maka: a. Dengan N diketahui, V dan e dapat dihitung. b. Sebaliknya bila V telah diketahui, N dapat dihitung ( setelah dikoreksi dengan e).

TABLE PENGAMATAN

No.Frekuensi garputala

h air pada penguatan ke 1

h air pada penguatan ke 2

h air pada penguatan ke 3

1341 Hz

18 652 18 653 18,5 654

426 Hz7 26 34

5 7 346

512 Hz13 45

7 13 46

Pertanyaan 1. Gambarlah bentuk gelombang hasil resonansi?2. Jelaskan hubungan f dengan h air?3. Berikan contoh sehari – hari aplikasi dan manfaatnya resonansi bunyi?4. Bandingkan h1, h2, h3 ?5. Hitunglah kecepatan suaranya?

Jawaban 1.

2.

Dari rumus di atas menyatakan bahwa antara frekuensi dengan ketinggian bejana berbanding lurus, semakin besar tinggi ketinggian bejana maka semakin besar frekuensinya.

3. Resonansi bunyi bisa di manfaatkan untuk mengetahui kedalaman laut (aplikasi sonar) dan resonansi gelombang suara pada alat-alat musik.serta dapat menentukan kecepatan bunyi di

udara juga dapat mendeteksi kerusakan logam di industri.4.

Frekuensi garputalah air pada penguatan

ke 1h air pada penguatan

ke 2h air pada penguatan

ke 3

341 Hz18 65 Tidak diketahui18 65 Tidak diketahui

18,5 65 Tidak diketahui

426 Hz7 26 347 Tidak diketahui 34

512 Hz13 45 Tidak diketahui13 46 Tidak diketahui

5. Frekuensi garputala

h air pada penguatan ke 1

h air pada penguatan ke 2

h air pada penguatan ke 3

341 Hz

1.

1.

Tidak diketahui

2.

2.

Tidak diketahui

3.

3.

Tidak diketahui

426 1.

1.

1.

2.

Tidak diketahui

2.

512

1.

1.

Tidak diketahui

2.

2.

Tidak diketahui

PEMBAHASAN Dari percobaan diatas, Ketika kedua puncak gelombang bertemu, perpaduan dari dua puncak

gelombang memiliki amplitudo yang lebih besar dibandingkan dengan amplitudo dari masing-masing puncak gelombang ketika terpisah. Ketika kedua lembah gelombang bertemu, perpaduan dari dua lembah gelombang memiliki amplitudo yang lebih besar dibandingkan dengan amplitudo dari masing-masing lembah gelombang ketika terpisah. Ketika puncak gelombang dan lembah gelombang bertemu, keduanya saling melenyapkan. Dalam hal ini, medium yang dilalui menjadi rata alias tidak bergelombang.

Dari percobaan didapatkan hasil perhitungan, sebagai berikut :

Frekuensi garputalav untuk penguatan I

(m/s)v untuk penguatan II

(m/s)v untuk penguatan III

(m/s)

341 Hz

245,52 295,5447 Tidak diketahui

245,52 295,5447 Tidak diketahui

252,34 295,5447 Tidak diketahui

426 Hz119,28 147,6942 115,872

119,28 Tidak diketahui 115,872

512 Hz 226,24 307,20 Tidak diketahui

226,24 314,0096 Tidak diketahui

Di dalam percobaan diatas ada resonansi yang tidak di ketahui letaknya, meskipun percobaannya di ulang beberapakali tetap tidak diketahui letaknya, peristiwa ini akibat beberapa faktor, yaitu :

a. Garputala yang kurang baik

b. Pengamatan atas datangnya suara oleh pengamat yang kurang bagus

c. Situasi dan kondisi ruangan yang kurang mendukung, misalnya suara gaduh dll.

d. Pemukulan garputala yang kurang keras atau lemah

KESIMPULAN

a. Kecepatan suara di pengaruhi oleh kedalaman bejana, dalam frekuensi yang sama semakin dalam bejana mka semakin cepat suara merambat.

b. Frekuensi dengan ketinggian bejana berbanding lurus, semakin besar tinggi ketinggian bejana maka semakin besar frekuensinya.

c. Kecepatan suara berbanding terbalik dengan frekuensi d.