laporan fisika tumbukan

1

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Tumbukan

Asisten Dosen : Enggar Wibowo

Nama : Jennica Fidelia

Nim : 1401010031

Rekan Kerja : Jeremiah Irwan

Jessica Afianto

Waktu Praktikum : Selasa, 23 Septermber 2014

Nutrition and Food Technology Study Program

Faculty of Life Science

Surya University

2014

2

I. Tujuan Praktikum

Tujuan utama dari praktikum ini adalah agar dapat memahami

hukum kekekalan momentum dan mengaitkannya dengan hukum Newton

ke-2 dan ke-3, serta dapat membedakan tumbukan elastik dan tumbukan

inelastik.

II. Pendahuluan

A. Prinsip Praktikum

Momentum atau biasa ditulis dengan lambang P dapat

didefinisikan sebagai suati hasil kali antara massa (m) dengan

kecepatan (v). Atau dapat ditulis sebagi berikut :

=

Dikarenakan kecepatan adalah besaran vektor, maka momentum

dapat dinyatakan dalam bentuk vektor juga. Satuan dari

momentum adalah kgm/s2 . Dari rumus diatas, dapat disimpulkan

bahwa semakin besar massa dan kecepatan benda maka besar

momentumnya juga semakin besar.

Pada gambar diatas, tumbukan yang terjadi antara benda 1 dan

benda 2 sama besar, karena sama-sama bergerak dengan kecepatan

tertentu dan dengan massa tertentu, maka ketika kedua benda

tersebut bertumbukan, masing-masing benda memberikan gaya ke

benda lain sehingga besar momentumnya dapat diketahui.

M2 M1

3

Besarnya momentum yang bekerja pada saat tumbukan dapat

diketahui melalui persamaan :

=

1. 1 + 2. 2 = 1. 1 + 2. 2

Berdasarkan persamaan diatas, dapat disimpulkan bahwa

momentum bersifat kekal, karena momentum sebelum tumbukan

sama besar dengan momentum setelah tumbukan. Hal ini dapat

terjadi apabila tidak ada gaya luar yang mempengaruhi.

Dari persamaan diatas, dapat juga dicari kecepatan masing-masing

benda sebelum dn sesudah tumbukan, sehingga kita dapat mencari

besarnya koefisien restitusi (e). Berdasarkan besarnya koefisien

restitusi, tumbukan dapat dibedakan menjadi 3, yaitu tumbukan

lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak

lenting sama sekali.

1. Tumbukan Lenting Sempurna ( e = 1)

Tumbukan lenting sempurna atau perfectly elastic

collison adalah tumbukan dimana gaya yang bekerja pada

kedua benda adalah gaya konservatif, sehingga besar energi

kinetik sebelum dan sesudah tumbukan besarnya sama.

Sebelum tumbukan :

Setelah tumbukan :

M2 M1

V1 V2

M2 M1

V2 V1

4

Hukum Kekekalan Momentum :

1. 1 + 2. 2 = 1. 1 + 2. 2

Pada tumbukan lenting sempurna, terjadi kekekalan energi kinetik,

yang dapat dibuktikan dengan persamaan dibawah ini :

1. 1 + 2. 2 = 1. 1 + 2. 2

1. 1 1. 1 = 2. 2 2. 2

1(1 1) = 2(2 2)

Kemudian dari persamaan diturunkan menjadi hukum kekekalan

energi kinetik, yaitu :

1 + 2 = 1 + 2

1

21

2 +1

22

2 =1

21

2 +1

22

2

1(12 1

2) = 2(22 2

2)

1(1 1)(1 + 1

) = 2(22)(2

+2)

2 1

= (2 1)

=

Dimana :

= kecepatan relatif benda 2 dilihat oleh benda 1 sesaat sebelum

tumbukan

= kecepatan relatif benda 2 dilihat oleh benda 1 sesaat setelah

tumbukan

2. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali (e = 0 )

Tumbukan tidak lenting sama sekali atau perfectly inelastic

collision adalah tumbukan dimana setelah terjadi tumbukan,

kedia benda akan menempel menjadi satu dan mempunya

kecepatan yang sama.

5

Sebelum tumbukan :

Setelah tumbukan :

Pada tumbukan tidak lenting sama sekalim berlaku hukum

kekekalan momentum sebagai berikut :

1. 1 + 2. 2 = (1 + 2)

Pada tumbukan tidak lenting sama sekali tidak berlaku hukum kekekalan

energi kinetik, sehingga da energi kinetik yang hilang selama proses

tumbukan. Besarnya energi kinetik yang hilang, dapat dihitung dengan

cara :

=

% =

100%

3. Tumbukan Lenting Sebagian ( 0 < e < 1 )

Tumbukan lenting sebagian adalah tumbukan dimana

nilai koefisien restitusinya berada diantara lebih 0 sampai

dengan lebih kecil dari 1. Untuk mengukur koefisien restitusi

dapat digunakan rumus :

=

=

(2 1

)

2 1

M2 M1

V1 V2

M2 M1

V

6

Semakin mendekati nilai 0, maka tumbukan semakin tidak

lenting, sedangkan semakin mendekati nilai 1, maka tumbukan

semakin lenting.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagi

berikut :

- 1 unit alat Linear Air track Experiment yang terdiri dari

:

Lintasan Air track

2 buah kereta air track

Magnet

2 buah pegas

2 buah velcro

Alat penyangga tambahan

Karet gelang

Beban tambahan

- Air Blower

- Neraca Lengan O Hauss

- Photodioda dan kabel-kabelnya

- Time counter atau Penghitung Waktu

- Jangka Sorong

C. Prosedur Kerja

1. Percobaan 1

a. Tumbukan Elastik

1) Mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan, lalu

mengecek kelengkapan alat dan bahan.

7

2) Mempersiapkan air track sesuai dengan petunjuk

pembimbing, lalu menyalakan blower dan time counter.

3) Memasang penghalang cahaya pada bagian atas masing-

masing kereta menggunakan sekrup yang tersedia.

4) Memasang pegas pada kedua kereta dengan menggunakan

sekrup lalu menimbang massa kereta menggunakan

neraca lengan o hauss.

5) Meletakan salah satu kereta ditengah-tengah lintasan air

track dan menamai kereta sebagai kereta II.

6) Meletakan kereta yang lain ( kereta I ) diujung lintasan ,

lalu memantulkan kereta ke karet gelang terlebih dahulu.

7) Mencatat waktu yang ditunjukkan oleh time counter dan

memasukkan data kedalam tabel.

8) Mengulangi langkah 5-7 sebanyak 4 kali.

b. Tumbukan Inelastik

1) Mengganti pegas pada kedua kereta dengan velcro yang

tersedia lalu mengencangkannya dengan sekrup.

2) Menimbang massa kereta menggunakan neraca lengan o

hauss.

3) Meletakan keretaa II ditengah-tengah lintasan air track,

lalu meletakkan kereta I di ujung lintasan air track

4) Memantulkan kereta I ke karet gelang, lalu mencatat hasil

dari time counter

5) Mengulangi langkah 3 dan 4 sebanyak 4 kali

2. Percobaan 2

a. Tumbukan Elastik

1) Mengganti velcro pada kedua kereta dengan pegas, lalu

mengencangkannya dengan sekrup.

8

2) Menambahkan beban tambahan pada kereta I, lalu

menimbang massa kereta dengan menggunakan neraca

lengan o hauss.

3) Meletakan kereta II ditengah-tengah lintasan air track,

lalu meletakkan kereta I pada ujung lintasan air track.

4) Memantulkan kereta I ke karet gelang, lalu mencatat hasil

pada time counter dan memasukkan data kedalam tabel.

5) Mengulangi langkah 2-4 sebanyak 4 kali dengan

menambahkan jumlah beban dan mengganti posisi beban

ditambahkan.

b. Tumbukan Inelastik

1) Mengganti pegas pada kedua kereta menggunakan velcro

lalu mengencangkan velcro dengan sekrup.

2) Menambahkan beban ke kereta I lalu menimbang massa

kereta menggunakn eraca lengan o hauss.

3) Meletakan kereta II pada bagian tengah lintasan, lalu

meletakkan kereta I pada bagian ujung lintasan.

4) Memnatulkan kereta I ke karet gelang, lalu mencatat hasil

yang ditunjukkan oleh time counter.

5) Mengulangi langkah 2-4 sebanyak 4 kali menggunakan

beban yang bervariasi dan menukar posisi beban pada

kereta II.

3. Percobaan 3

1) Mengganti sekrup pada kedua kereta menggunakan sekrup

yang lebih panjang, lalu menambahkan magnet pada

kedua kereta.

2) Menimbang massa kereta menggunakan neraca lengan o

hauss.

9

3) Meletakkan kereta II pada bagian tengah lintasan air

track, lalu meletakkan kereta I pada bagian ujung lintasan

dengan posisi kutub magnet yang sama menghadap kutub

magnet pada kereta II.

4) Memantulkan kereta I ke karet gelang lalu mancatat waktu

yang terlihat pada time counter dan memasukkannya

kedalam tabel.

5) Mengulangi langkah 3 dan 4 sebanyak 4 kali

4. Percobaan 4

1) Mengukur tinggi penyangga tambahan dengan

menggunakan jangka sorong.

2) Meletakan salah satu kereta pada bagian akhir lintasan,

lalu meletakkan kereta lain dekat kereta pertama dengan

posisi kutub magnet yang sama.

3) Menandai jarak terdekat antar kereta, lalu menghitung

jarak terdekatnya, dan mencatat hasilnya pada tabel.


menambahkan penyangga tambahan secara bertahap.

5. Percobaan 5

1) Meletakkan salah satu kereta pada ujung lintasan, lalu

menandai satu titik pada lintasan sebagai titik lepas.

2) Menambahkan penyangga tambahan pada penyangga

llintasan air track.

3) Melepaskan kereta lain dari titik lepas, lalu menandai titik

terdekat antar kereta sebelum kereta kembali terdorong

oleh gaya magnet.

4) Menghitung jarak terdekat antar kereta lalu memasukan

data pada tabel.

10


menambahkan penyangga tambahan secara bertahap.

III. Data Pengamatan

Berikut adalah tabel hasil percobaan :

1. Percobaan 1

a. Percobaan 1a

b. Percobaan 1b

Massa Kereta= 0,1108

No. Waktu ( sekon ) Kecepatan ( m/s ) Momentum

Energi Kinetik

(joule) Koe.

Restitusi

Ek.

Relatif P Relatif

t1 t1 ' t2 V1 V2 V1 ' V2 ' P P ' Ek 1 Ek 2

1 0,01613 0 0,01657 0,6200 0 0 0,6035 0,06869 0,06687 0,02129 0,02018 0,9734 5,530% 2,728%

2 0,01859 0 0,01913 0,5379 0 0 0,5227 0,05960 0,05792 0,01603 0,01514 0,9717 5,894% 2,905%

3 0,01754 0 0,01801 0,5701 0 0 0,5552 0,06317 0,06152 0,01801 0,01708 0,9739 5,431% 2,680%

4 0,01261 0 0,01317 0,7930 0 0 0,7593 0,08787 0,08413 0,03484 0,03194 0,9574 9,079% 4,441%

5 0,01382 0 0,01446 0,7236 0 0 0,6916 0,08017 0,07663 0,02901 0,02650 0,9557 9,476% 4,631%

Rata-rata = 0,96647 7,082% 3,477%

Standart Deviasi = 0,009055 0,02016 0,009728

Massa Kereta =0,1119

No. Waktu ( sekon )

Kecepatan ( m/s ) Momentum

Energi Kinetik

(joule) Koe.

Restitusi

Ek.

Relatif P Relatif

t1 t2 t3 V1 V2 V1 ' V2 ' P P ' Ek 1 Ek 2

1 0,02171 0,04680 0,04748 0,4606 0 0,2106 0,2137 0,05154 0,04748 0,01187 0,00504 0,00674 135,6% 8,550%

2 0,01619 0,03450 0,03473 0,6177 0 0,2879 0,2900 0,06912 0,06467 0,02135 0,00934 0,00338 128,4% 6,870%

3 0,01667 0,03880 0,03938 0,5999 0 0,2539 0,2576 0,06713 0,05724 0,02013 0,00732 0,00611 175,0% 17,271%

4 0,01976 0,04260 0,04318 0,5061 0 0,2316 0,2349 0,05663 0,05220 0,01433 0,00609 0,00656 135,3% 8,484%

5 0,02286 0,04750 0,04821 0,4374 0 0,2074 0,2105 0,04895 0,04676 0,01071 0,00489 0,00699 119,1% 4,675%

Rata rata = 0,00595 138,7% 4,675%


11

2. Percobaan 2

a. Percobaan 2a

b. Percobaan 2b

No.

Massa (kg) Waktu ( sekon ) Kecepatan ( m/s ) Momentum Energi Kinetik

(joule) Koe.

Restitusi

Ek.

Relatif

P

Relatif Kereta

1

Kereta

2 t1 t2 t1 ' V1 V2 V1 ' V2 ' P P ' Ek 1 Ek 2

1 0,1233 0,1108 0,02042 0,01978 0 0,4897 0 0 0,5056 0,06039 0,05602 0,01479 0,01416 1,032 4,432% 7,811%

2 0,1359 0,1108 0,01650 0,01523 0,2166 0,6061 0 0,04616 0,6566 0,08236 0,07903 0,02496 0,02403 1,007 3,869% 4,224%

3 0,1484 0,1108 0,01680 0,01488 0,2054 0,5952 0 0,04868 0,6720 0,08835 0,08169 0,02629 0,02520 1,047 4,351% 8,149%

4 0,1108 0,1233 0,02586 0,0284 0 0,3867 0 0 0,3521 0,04285 0,04342 0,00828 0,00764 0,9105 8,364% 1,328%

5 0,1108 0,1484 0,01825 0,02185 0 0,5479 0 0 0,4577 0,06071 0,06793 0,01663 0,01554 0,8352 7,010% 10,62%

Rata-rata = 0,9665 5,605% 6,427%


No.


(joule) Koe.

Restitusi

Ek.

Relatif P Relatif

Kereta

1

Kereta

2 t1 t2 t1 ' V1 V2 V1 ' V2 ' P P ' Ek 1 Ek 2

1 0,1244 0,1119 0,01534 0,03157 0,03190 0,6518 0 0,3134 0,3168 0,08111 0,07445 0,02644 0,01173 0,005027 125,4% 8,946%

2 0,137 0,1119 0,01933 0,03816 0,03870 0,5173 0 0,2583 0,2621 0,07087 0,06472 0,01833 0,00842 0,007068 117,8% 9,502%

3 0,1495 0,1119 0,01798 0,0341 0,03410 0,5561 0 0,2932 0,2933 0,08316 0,07666 0,02313 0,01124 0 105,7% 8,474%

4 0,1119 0,137 0,01477 0,03839 0,03899 0,6770 0 0,2564 0,2605 0,07576 0,06439 0,02565 0,00833 0,005921 207,9% 17,668%

5 0,1119 0,1244 0,01677 0,03976 0,04064 0,5963 0 0,2460 0,2515 0,06673 0,05883 0,01989 0,00732 0,009133 171,6% 13,428%

Rata-rata = 0,00543 145,7% 11,60%


12

3. Percobaan 3

4. Percobaan 4

5. Percobaan 5

No. Massa Tinggi Sin So Smin s W

1 0,1562 0,00970 0,01127 0,2 0,024 0,176 0,003035

2 0,1562 0,01940 0,02253 0,2 0,009 0,191 0,006586

3 0,1562 0,0196 0,02276 0,2 0,008 0,192 0,006689

4 0,1562 0,02910 0,03378 0,2 0,004 0,196 0,01013

5 0,1562 0,0293 0,03401 0,2 0,003 0,197 0,01025

No. Fm Jarak

Magnet (m)

Sin Tinggi

1 0,01724 0,068 0,01127 0,00970

2 0,03448 0,05 0,02253 0,01940

3 0,05170 0,043 0,03378 0,02910

4 0,06891 0,036 0,04502 0,03880

5 0,1041 0,029 0,06802 0,0587

No.


(joule) Koe.

Restitusi

Ek.

Relatif

P

Relatif Kereta

1

Kereta

2 t1 t2 t1' V1 V2 V1' V2' P P ' Ek 1 Ek 2

1 0,1562 0,1562 0,04024 0,04476 0 0,2485 0 0 0,2234 0,03882 0,03490 0,00482 0,00390 0,8990 23,72% 11,23%

2 0,1562 0,1562 0,02778 0,02953 0 0,3599 0 0 0,3386 0,05623 0,05290 0,01012 0,00896 0,9407 12,99% 6,299%

3 0,1562 0,1562 0,03070 0,03291 0 0,3257 0 0 0,3039 0,05088 0,04746 0,00829 0,00721 0,9328 14,91% 7,199%

4 0,1562 0,1562 0,03446 0,03736 0 0,2901 0 0 0,2677 0,04533 0,04181 0,00658 0,00560 0,9223 17,53% 8,416%

5 0,1562 0,1562 0,03062 0,03274 0 0,3265 0 0 0,3054 0,05101 0,04771 0,00833 0,00729 0,9352 14,32% 6,924%

Rata-rata = 0,92605 16,70% 8,014%


13

IV. Analisis Data

Pada percobaaan 1a ini kita akan menyelidiki mengenai tumbukan leting

sempurna, atau tumbukan dengan nilai e mendekati angka 1. Kita harus

mencari besarnya momentum, dan Ek untuk dapat memuktikannya. Untuk

mencari momentum, kita harus mencari kecepatan terlebih dahulu. Kecepatan

dapat dicari dengan rumus :

=

Kemudian dengan rumus tersebut, dicari besarnya V1 dengan menggunakan

t1, V2 dengan menggunakan t2, V1 dengan menggunakan t3 dan V2

bernilai 0 (nol) karena kereta II diletakan ditengah-tengah lintasan air track

dengan kondisi diam, yang berarti kecepatannya 0 (nol).

Setelah didapatkan kecepatan, maka kita dapat mencari besarnya momentum,

dengan menggunakan rumus :

= .

Untuk P1 hitung dengan menambahkan momentum kereta I sebelum

tumbukan dan momentum kereta II sebelum tumbukan, atau dapat ditulis

sebagia berikut :

= 1. 1 + 2. 2

Sedangkan untuk P didapatkan dari menambahkan momentum kereta I

setelah tumbukan dana momentum kereta II setelah tumbukan, dengan rumus

sebagai berikut :

= 1. 1 + 2. 2

14

Setelah nilai P dan P diketahui, maka kita dapat mencari besarnya Prelatif

dengan rumus sebagai berikut :

= | |

100%

Kemudian kita perlu mencari besarnya Energi Kinetik untuk membuktikan

teori kekekalan energi kinetik. Energi kinetik dapat dicari dengan

menggunakan rumus :

= 1

22

Untuk mencari besarnya Ek atau energi kinetik sebelum terjadi tumbukan,

kita dapat mencari besarnya menggunakan rumus :

=1

211

2 +1

212

2

Lalu untuk besarnya Ek atau energi kinetik sesudah tumbukan, dapat dicari

menggunakan rumus sebagai berikut :

= | |

100%

Untuk mengetahui apakah tumbukan pada percobaan 1 berjenis tumbukan

lenting sempurna atau tidak, maka kita perlu mencari besarnya koefisien

restitusi dari tiap percobaan, menggunakan rumus :

=

=

(2 1

)

2 1

15

Dari 5 kali percobaan didapatkan besarnya Ekrelatif yang didapatkan adalah

sebagai berikut, yaitu sebesar 5,530% ; 5,894% ; 5,431% ; 9,079% dan

9,476%, dengan rata-rata sebesar 7,082%. Sedangkan untuk Prelatif, dari 5 kali

percobaan, didapatkan hasil sebagai berikut : 2,728% ; 2,905% ; 2,680% ;

4,441% dan 4,631%, dengan rata-rata sebesar 3,447%. Koefisien restitusi

yang didapatkan dari 5 kali percobaan adalah 0,9734 ; 0,9717 ; 0,9739 ;

0,9574 ; dan 0,9557 dengan koefisien restitusi rata-rata sebesar 0,964, dan

juga standart deviasi dari setiap data.

Dari ketiga data diatas, dapat disimpulkan bahwa pada percobaan 1a ini,

besarnya momentum dan Ek sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap atau

kekal dengana besarnya galat atau error sebesar kurang dari 10%, sehingga

tumbukan pada percobaan 1a ini bersifat elastik.

Pada percobaan 1b, kita akan menyelidiki tumbukan lenting tidak

sempurna atau tumbukan bernilai e mendekati 0 . Sama seperti percobaan 1a,

kita harus mencai besarnya nilai V1, V2, V1 dan V2 terlebih dahulu.

Kemudian setelah itu, kita harus mencari besarnya momentum sebelum ( P )

dan momentum setelah tumbukan (P). Kemudian kita juga harus mencari

besarnya Ek dan Ek. Setelah semua data yang diperlukan didapatkan, maka

kita dapat menganalisis data yang tersedia.

Dari 5 kali percobaan, didapatkan Ekrelatif sebesar 135,6% ; 128,4% ; 175,0%

; 135,3% dan 119,15 dengan rata-rata sebesar 138,7%. Untuk momentum

relatif ( Prelatif) didapatkan data sebagai berikut : 8,550% ; 6,870% ; 17,27% ;

8,484% dan 4,675% dengan rata-rata 4,675%. Koefisien restitusi dari ke-5

percobaan adalah sebagai berikut : 0,006740 ; 0,003380 ; 0,006110 ; 0,006560

; dan 0,006990 dengan koefisien restitusi rata-rata sebesar 0,005950.

Dari data tersebut, dapat kta simpulkan bahwa pada percobaan 1b berikut,

tumbukan yang terjadi adalah tumbukan tidak lenting sempurna karena

besarnya galat pada Ekrelatif rata-rata sebesar 138,7%, yang berarti antara Ek

sebelum tumbukan dan sesudah tumbukan mengalami perbedaan yang sangat

16

besar. Dapat disimpulkan bahwa ada energi kinetik yang hilang pada saat

tumbukan, sehingga tumbukan pada percobaan 1b bersifat inelastik.

Pada dasarnya, percobaan 2 sama seperti percobaan 1 namun kita

menambahkan massa untuk mengetahui apakah perbedaan massa

mempengaruhi momentum. Pada percobaan 2a, prinsip kerja yang kita

lakukan sama seperti pada percobaan 1a, namun kita menambahkan massa

tambahan pada salah satu kereta, sehingga terdapat perbedaan massa yang

signifikan pada kedua kereta.

Setelah melakukan 5 kali percobaan, didapatkan data jumlah waktu yang

diperlukan saat penghalang gerbang cahaya melewati , kemudian kita harus

mencari nilai V1, V2, V1 dan V2. Kemudian, kita harus mencari besarnya

momentum sebelum dan sesudah tumbukan. Setelah itu kita harus mencari

besarnya Ek sebelum dan Ek sesudah tumbukan, kemudian mencari besarnya

koefisien restitusi. Lalu mencari nilai relatif dari ke-3 data tersebut.

Dari ke-5 percobaan tersebut, didapatkan data energi kinetik relatif sebagai

berikut : 4,432% ; 3,869% ; 4,351% ; 8,364% ; dan 7,010% dengan rata-rata

sebesar 5,605% . Sedangkan untuk besar momentum relatif, data yang

didapatkan sebagai berikut : 7,811% ; 4,224% ; 8,149% ; 1,328% dan 10,62%

, dengan besar rata-rata 6,427%. Untuk koefisien restitusi, dari ke-5 kali

percobaan didapatkan data sebagai berikut : 1,032 ; 1,007 ; 1,047 ; 0,9105 ;

dan 0,8352 dengan rata-rata 0,9665.

Dari ketiga data diatas, dapat disimpulkan bahwa massa berpengaruh pada

besarnya momentum, karena massa berbanding lurus dengan momentum.

Semakin besar massa kereta, maka waktu yang dibutuhkan untuk penghalang

gerbang cahaya melewati photodioda semakin lama, sehingga kecepatannya

semakin lambat. Karena galat atau error pada energi kinetik besarnya kurang

dari 10%, dan juga besarnya koefisien restitusi rata-rata mendekati nilai 1,

maka dapat disimpulkan bahwa pada tumbukan percobaan 2a ini bersifat

elastik.

17

Pada percobaan 2b, sama seperti pada percobaan 1b, pegas pada kereta

diganti dengan velcro, sehingga pada saat tumbukan, kedua kereta akan

menempel bersama. Sama seperti pada percobaan-percobaan sebelumnya,

setelah mendapatkan waktu yang diperlukan, maka kita harus mencari nilai

V1, V2, V1 dan V2. Kemudian mencari besarnya momentum sebelum dan

sesudah tumbukan, lalu mencari besarnya energi kinetik sebelum dan sesudah

tumbukan. Setelah itu , kita dapat menganalisa data pada percobaan 2b ini.

Dari 5 kali percobaan, didapatkan data besarnya energi kinetik relatif sebagai

berikut : 125,4% ; 117,8% ; 105,7% ; 207,9% dan 171,6% dengan nilai rata-

rata sebesar 145,7%. Momentum relatif dari ke-5 data tersebut adalah sebagai

berikut : 8,946% ; 9,502% ; 8,474% ; 17,66% ; dan 13,42% degan nilai rata-

rata sebesar 11,60%. Koefisien restitusi dari ke-5 percobaan tersebut adalah

sebagai berikut : 0,005026 ; 0,007068 ; 0 ; 0,005920 ; dan 0,009133, dengan

rata-rata sebesar 0,003401.

Dari data diatas, dapat kita simpulkan bahwa massa yang berbeda tidak

mempengaruhi besarnya momentum sebelum dan sesudah tumbukan, karena

nilai rata-rata dari momentum sebesar 11,60%. Dari besarnya galat energi

kinetik, rata-ratanya adalah 171,6%, yang berarti ada energi kinetik yang

hilang selama tumbukan, koefisien restitusinya memiliki rata-rata sebesar

0,003402 yang mendekati nilai nol. Dari semua data diatas, dapat disimpulkan

bahwa pada percobaan 2b tumbukannya bersifat inelastik.

Pada percobaan 3, kita tidak lagi menggunakan pegas ataupun velcro,

melainkan menggunakan 2 batang magnet. Pada percobaan ke-3 ini, kita

menggunakan gaya tolak menolak antar kutub magnet yang sama untuk

memberikan gaya dorong dari kereta I yang bergerak kepada kereta II yang

awalnya diam. Setelah diakukan 5 kali percobaan, maka kita mendapatkan

data berupa waktu yang dibutuhkan oleh penghalang gerbang cahaya untuk

melewati photodioda. Sama seperti pada percobaan 1 dan 2, kita harus

mencari besarnya nilai V1,V2, V1 dan V2. Kemudian kita mencari besarnya

momentum sebelum dan sesudah tumbukan, serta besarnya energi kinetik

18

sebelum dan sesudah tumbukan. Setelah itu kita mencari nilai relatif dari

momentum dan energi kinetik.

Dari ke-5 kali percobaan, didapatkan data energi kinetik sebagai berikut :

23,72% ; 12,99% ; 14,91% ; 17,53% ; dan 14,32% dengan rata-rata 16,70%.

Momentum relatif dari ke-5 kali percobaan, adalah sebagai berikut : 11,23% ;

6,299% ; 7,199 % ; 8,416% ; dan 6,924% dengan rata-rata sebesar 8,014%.

Sedangkan koefisien restitusinya adalah sebagai berikut : 0,8990 ; 0,9407 ;

0,9238 ; 0,9223 ; dan 0,9352 dengan nilai rata-rata sebesar 0,9260.

Dari data diatas, dapat disimpulkan bahwa gaya tolak menolak antar kutub

magnet yang sejenis dapat menghasilkan momentum yang sama. Maksudnya,

momentum sebelum dan sesudah tumbukan sama besar, walaupun tumbukan

antar kedua kereta tidak terjadi secara langsung, tapi melalui perantara gaya

tolak menolak antar kutub magnet sejenis. Sehingga dapat disimpulkan

walaupun besar energi kinetik relatifnya lebih dari 10%, tapi berdasarkan

besarnya koefisien restitusi rata-rata yang bernilai 0,9260 atau yang hampir

mendekati 1, maka dapat dikatakan bahwa tumbukan bersifat elastik.

Pada percobaan ke-4, kita akan mencari besarnya gaya interaksi magnet,

dengan cara mencari jarak terdekat antara 2 buah magnet yang berkutub sama,

sehingga ada gaya tolak menolak yaang muncul antar magnet. Pada percobaan

ini, lintasan diberi penyangga tambahan sehingga muncul sudut kemiringan

tertentu, sehingga muncul gaya akibat adanya sudut kemiringan dan gaya

gravitasi.

Setelah dilakukan 5 kali percobaan dengan penambahan penyangga tambahan

secara bertahap, didapatlah data sebagi berikut :

W

= 0

sin = 0

= sin

= . . sin

19

No. Fm Jarak

Magnet Sin Tinggi

1 0,01724 0,06800 0,01126 0,00970

2 0,03448 0,05000 0,02252 0,01940

3 0,05170 0,04300 0,03377 0,02910

4 0,06891 0,03600 0,04501 0,03880

5 0,1041 0,02900 0,06801 0,0587

Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa tinggi penyangga tambahan

mempengaruhi nilai sin , yang berpengaruh terhadap besarnya gaya magnet

atau Fm, karena = . . , sehingga semakin besar nilai sin , maka

jarak antar magnet semakin kecil, dikarenakan terdorong oleh gaya magnet

(Fm) yang semakin besar. Jadi dapat disimpulkan bahwa besarnya sin

berbanding lurus dengan besarnya Fm, dan berbanding terbalik dengan

besarnya jarak antar magnet.

Hubungan antara Fm dengan jarak magnet atau s dapat dilihat pada grafik

berikut:

Pada percobaan ke 5, sama seperti pada percobaan ke-4, kita akan mencari

jarak antar magnet yang paling kecil. Sama seperti pada percobaan ke-4, pada

lintasan air track akan ditambahkan penyangga tambahan secara bertahap

sehingga muncul sudut tertentu. Namun, perbedaan percobaan ini dengan

0,01724

0,03448

0,05171

0,06891

0,10412

0,00000

0,02000

0,04000

0,06000

0,08000

0,10000

0,12000

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Fm

S

Hubungan Fm dengan S

20

percobaan ke-4 adalah kereta II kan dilepaskan dari titik tertentu, lalu kita

akan mencari jarak minimum antar magnet ssebelum kereta kembali

memantul akibat terdorong oleh gaya magnet.

Setelah 5 kali dilakukan percobaan dengan penambahan penyangga tambahan

secara bertahap, didapatlah data sebagai berikut :

Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa sama seperti pada percobaan ke-

4, tinggi penyangga tambahan mempengaruhi nilai sin , sehingga

mempengaruhi besarnya W, karena berlaku = . . sin . . Nilai s

dipengaruhi oleh Smin , karena nilai s didapatkan dari , Smin sendiri

dipengaruhi oleh sin atau . . sin , sehingga semakin besar sin

maka akan semakin besar dorongan yang didapatkan oleh kereta II akibat oleh

gaya gravitasi, sehingga jarak Smin semakin kecil seiring dengan semakin

besarnya tinggi penyangga tambahan, atau dapat dikatakan bahwa besarnya

Smin berbanding terbalik dengan besarnya .

Hubungan antara W dengan Smin dapat dilihat pada grafik berikut :

No. Massa Tinggi Sin So Smin s W

1 0,1562 0,00970 0,01127 0,2 0,024 0,176 0,00304

2 0,1562 0,01940 0,02253 0,2 0,009 0,191 0,00659

3 0,1562 0,0196 0,02276 0,2 0,008 0,192 0,00669

4 0,1562 0,02910 0,03378 0,2 0,004 0,196 0,01013

5 0,1562 0,0293 0,03401 0,2 0,003 0,197 0,01026

= .

= . . sin .

Dimana :

=

21

V. Kesimpulan

Dari ke-5 percobaan diatas, dapat ditaraik kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada percobaan 1a, dimana antar diberi tambahan pegas,

tumbukan bersifat elastik, karena besarnya momentum

sebelum dan sesudah tumbukan hampir sama, energi kinetik

sebelum dan sesudah tumbukan juga bernilai hampir sama,

serta koefisien restitusi mendekati nilai 1, sehingga dapat

disimpulkan bahwa tumbukan bersifat elastik.

2. Pada percobaan 1b, karena pegas diganti dengan velcro,

sehingga pada saat tumbukan, maka kereta I akan menempel

dengan kereta II, sehingga tumbukan bersifat inelastik. Hal ini

dapat dibuktikan dengan berkurangnya nilai Ek setelah

tumbukan, walaupun nilai momentum sebelum dana sesudah

tidak berbeda jauh, tapi tumbukan bersifat inelastik, karena

nilai koefisien restitusinya mendekati nilai 0 (nol).

3. Pada percobaan 2a, sama seperti pada percobaan 1a, kereta

diberi pegas, sehingga tumbukan bersifat elastik. Walaupun

massa kedua kereta berbeda karena salah satu kereta diberi

beban tambahan, tapi energi kinetik sebelum dan sesudah

tumbukannya bernilai hampir tetap, serta koefisien restitusinya

0,00304

0,006590,00669

0,01013

0,01026

0,00000

0,00200

0,00400

0,00600

0,00800

0,01000

0,01200

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

W

Smin

Hubungan W dengan Smin

22

bernilai mendekati 1, sehingga dapat disimpulkan penambahan

massa tidak mempengaruhi besarnya momentum.

4. Pada percobaan 2b, pegas diganti dengan velcro, sehingga

tumbukan bersifat inelastik, karena besarnya energi kinetik

setelah tumbukan berbeda jauh dengan sebellum tumbukan

Besarnya koefisien restitusi juga sangat kecil, sehingga

dianggap mendekati nol, jadi secara keseluruhan tumbukan

bersifat inelastik walaupun besarnya momentum tetap.

5. Pada percobaan 3, digunakan magnet batangan sebagai media

tumbukan, walaupun tumbukan tidak terjadi secara langsung,

dalam artian kedua kereta saling bertemu, namun besarnya

energi kinetik sebelum dan sesudah, serta momentum sebelum

dan sesudah hampir sama. Koefisien restitusinya juga bernilai

hampir mendekati 1, sehingga dapat disimpulkan bahwa

tumbukan bersifat elastik.

6. Pada percobaan ke-4, kita tetap menggunakan magnet pada

kedua kereta, namun pada lintasan air track diberikan

penyangga tambahan sehingga muncul sudut tertentu, sehingga

kita dapat mencari nilai sinnya, yang berpengaruh terhadap

nilai gaya magnetnya. Nilai sin berbanding lurus dengan nilai

gaya magnet karena = . . sin , sehingga semakin besar

nilai sin, maka semakin besar gaya magnet, dan semakin kecil

pula jarak antar magnet.

7. Pada percobaan ke-5, pada prinsipnya sama dengan percobaan

ke-4, namun pada percobaan ini, kereta I dilepaskan pada titik

tertentu,sehingga didapatkan jarak minimum antar kereta.

Besarnya usaha kereta I berbanding lurus dengan besarnya sin,

karena = . . sin . , dimana semakin besar nilai sin,

maka nilai Smin akan semakin kecil , sehingga s akan semakin

besar.

23

VI. Referensi

Modul Laboratorium Fisika Dasar 2014

Buku Menguasai IPA SKS edisi 1

fisikareview.wordpress.com

laporan fisika tumbukan

Documents