KETEIMBANGAN GAYA

(Percobaan IV)

A. PELAKSANAAN PERAKTIKUM1. Tujuan praktikum :

Mahasiswa dapat mengatahui gaya-gaya dalam keadaan setimbang Menerapkan hukum newton pertama tentang kesetimbangan

2. Hari, tanggal : Senin, 10 Juni 20133. Waktu : 14.00-16.00 WITA4. Tempat : Laboraturium Fisika Dasar, Lantai II FMIPA

Universitas Mataram

B. ALAT DAN BAHAN1. Alat yang di gunakan antara lain:

Tiang statif Beban Busur derajat

2. Bahan yang digunakan antara lain : Benang nilon Katrol

C. LANDASAN TEORIAnalisa newton tentang gerak di rangkum dalam tiga hokum

geraknya yang terkenal. Dalam karya besarnya, principia( diterbitkan tahun 1687). Newton menyatakan terima kasihnya kepada Galileo. Pada kenyataannya, hokum gerak newton pertama sangat dekat dengan kesimpulan Galileo. Hokum tersebut menyatakan bahwa setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau beregerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali juika diberi gaya.

Hokum newton pertama dirumuskan sebagai berikut :∑f=0, sehingga a=0Keterangan: f= gaya (newton) (kg/s)

a= percepatan (m/s)Aristoteles menyatakan bahwa sebuah benda yang bergerak lurus memiliki gaya yang bekerja padanya, tetapi ide aristoteles ini ditentang Galileo yang menyatakan bahwa tanpa adanya gaya. Sebuah benda yang bergerak akan terus bergerak. Kecendrungan dari benda tidak berubah gerajnya dinamakan “kelembaman” oleh Galileo. Ide galilleo ini

menyempurnakan gagasannya mengenai kelembaman dengan menyatakan dalam hokum newton pertama atau hokum kelembaman yang berbunyi “setiap benda akan tetap bergerak lurus beraturan, kecuali benda tersebut dipaksa untuk mengubah kedaanya oleh gaya-gaya yang berpengaruh padanya” atau dengan kata lain jika tidak ada resultan gaya pada benda, maka percepatan benda tersebut nol. (mekanika : Tanikgie 1999)

Syarat kesetimbangan rotasi adalah ∑τ0 = 0 (resultan momen gaya disembarang titik acuan sama dengan nol)

(Anonim.2013.Panduan Praktikum Fisika.Mataram:UNRAM)

D. PROSEDUR PERCOBAAN1. Prosedur percobaan kesetimbangan gaya

a. ambillah tiga beban dan digantung dengan menggunakan benang pada katrol yang terpengaruh pada statif (lihat gambar)

b. Pastikan simpul ikatan benang dapat bersimpul pada titik pusat busur dearajat

c. Ukurlah ketiga sudut (α ,β,λ) panjang vektor gaya pada diagram dalam kertas grafik milimeter sebanding dengan berat dalam gram. Sebaiknya gunakan 5 kombinasi dari masa yang berbeda

d. Untuk setiap set data (f1+f2+f3). Gambarkan dengan vector gaya dengan sudut masing-masing α ,β,λ

e. Buatlah sketsa gaya yang sesuai, baik arah maupun besarnya. Jika tidak ada gesekan pada katrol kita akan mendapatkan segitiga gaya yang tertutup dengan tepat. Jika terdapat gesekan atau pengukuran sudutnya kurang teliti maka segitiga yang terbentuk tidak tertutup dengan tepat.

f. Dari kelima macam pengukuran, gambarkan dengan vektor gaya masing-masing. Apakah didapatkan segitiga tertutup sempurna dari diagram yang anda buat.

E. HASIL PENGAMATAN

Nom1(gr) m2(gr) m3(gr) α β λ

1. 50 50 75 1300 1050 1250

2. 75 50 75 1350 1150 1100

3. 75 100 75 1050 1250 1300

4. 125 100 75 1250 1350 1000

5. 125 125 175 1300 1000 1300

F. ANALISA DATA dan PEMBAHASAN1. Analisa Data

Besarnya gaya horizontal yaitu :Diketahui : M1 : 50 grM2 : 50 gr F1 : 50 x 10-3 m/l2

F1 : 500NF2 : 50 x 10-3 m/l2

F2 : 500 Nα : 1300

β : 1050

Jawab :

Fh = cos( -90)-fI cos(β-90)

a. Fh = f2 cos(α - 900) - fi cos (β - 900)= (m2.g) cos (α -900)-(mI.g) cos (β-900)= (50 x 10-3 x 9,8) cos (130-900) - (50 x 10-3 x 9,8) cos (105-900)= 0,49 cos 400 – 0,49 cos 150

= 0,49 . 0,77 – 0,49 . 0,96= 0,3773 – 0,4704= -0,0931

% Error =

FH

0,5( f 2 cos( α−900 )+f 1 cos( β−900 ))x 100 %

=

−0 ,931

0,5(0 , 49 cos (1300−900 )+0 ,49 cos(1050−900 ))x 100 %

=

−93 ,10,5(0 ,3773+0 ,4704 )

%

=

−93 ,10 , 42

%

=

−221 ,67%

Fv=f1 sin (β-900)+ f2 sin (α-900)-f3

b. Fv = f1 sin (β-900)+f2 sin (α -900)-f3= 0,49 sin(1050-900)+0,49 sin(1300-900)-0,735= 0,49 . 0,26 + 0,49 . 0,64 – 0,735= 0,1274 + 0,3136 – 0,735= -0,294

% eror Fv = Fvf 3

x 100%

% Error =

FVF3

x100 %

% Error =

−0 , 2940 , 735

x 100 %

% Error = -40%

N m1(gr)

m2(gr)

m3(gr)

α β λ Fh Fv%Error

Fh Fv1. 50 50 75 1300 1050 1250 -100 -300 -23% -40%2. 75 50 75 1350 1150 1100 -326,1 -670,5 -63,1% -89,4%3. 75 100 75 1050 1250 1300 -351,5 -578,63 -69,8% -77,1%4. 125 100 75 1250 1350 1000 -64,73 -310 -7,6% -41,3%5. 125 125 175 1300 1000 1300 -273,4 -729,5 -24,9% -41,6%

2. Pembahasan

Dalam percobaan ini dimisalkan tiga buah beban yang berbeda berkerjasama pada suatu titik , yakni pada simpul benang. Jika titik tidak bergerak (diam) maka jumlah gayanya f1+f2+f3=0 dimana pada kondisi tersebut di asumsikan tidak ada gesekan pada katrol. Dalam percobaan yang dilakukan lima kali ini, hanya percobaan 1 dan 4 yang memiliki nilai fh positif, selain percobaan 1 dan 4 karena adanya kesalahan atau ketelitian praktikan. Pada percobaan 2,3,dan 5 menghasilkan nilai negative karena massanya memiliki nilai yang sangat besar seperti m1=75 sedangkan m2=100.

Syarat-syarat sebuah benda dalam keadaan setimbang yaitu jika pada sebuah benda bekerja sesuatu gaya dan pada garis kerja gaya f itu harus diberi gaya f’ yang besarnya sama dengan gaya f tersebut tetapi arahnyaberlawanan. Kemudian syarat kedua adalah jika pada benda bekerja gaya-gaya yang terletak pada suatu bidang datr dan garis kerjanya melalui satu titik maka gaya resultannya harus sama dengan 0.

3. KESIMPULAN DAN SARAN1. Kesimpulan

a. Jika pada katrol tidak ada gesekan maka f1=m.gb. hukum newton pertama dirumuskan sebagai ∑f=0c. jika massa (m1) sama dengan massa (m2) maka resultan sama dengan

nol, fh=0 maka %eror(fh)=0d. berapa jumlah gaya yang bekerja pada suatu titik benda, sehingga

benda tersebut tetap diam atau tidak bergerak lurus beraturan, maka resultan gayanya adalah nol.

2. Saran a. Praktikan harus bisa menghitung atau mengatur sudut α ,β,λ dengan

titik dan dari titik simpul.b. Praktikum lebih baik dilakukan dengan menambah sedikit waktu agar

tidak ada terjadi tergesa-gesa’an dalam pengambilan data.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2013.Panduan Praktikum Fisika Dasar. Mataram :UNRAM

David, Holliday.1985. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: ITB

Purwoko,Fendy.2009.Physies.Jakarta:Yudhistira

Resnick, Robert. 1991. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga

Tanikgie.1999. Mekanika. Jakarta: Erlangga

PUSAT GRAVITASI

(Percobaan IV)

A. PELAKSANAAN PERAKTIKUM1. Tujuan praktikum

a. Menjelaskan tentang hukum newton pertamab. Menentukan pusat gravitasi tubuh

2. Hari, tanggal : Senin, 10 Juni 20133. Waktu : 15.00-16.004. Tempat : Laboratorium Fisika Dasar, Lantai II FMIPA UNRAM

B. ALAT DAN BAHAN1. Meteran2. Beban3. Timbangan4. Plat papan

C. LANDASAN TEORIGaya gravitasi pada suatu benda sebanding dengan massanya

kesebandingan antara gaya gravitasi dengan massa adalah alsan baginkita memandang teori gravitasi sebagai sebuah cabang mekanika. Suatu konsekuensi dari kesebandingan ini adalah bahwa kita dapat mengukur sebuah benda massanya dengan menggunakan gaya gravitasi pada massanya. Misalkan kita mengukur masa-masa inersial ma dan mb dari partikel A dan B dengan eksperimen dinamika, barangkali dengan menggunakan pegas. Stelah itu kita membiarkan partikel-partikel itu jatuh kebumi dari tempat yang di berikan dan mengukur percepatannya. Kita mendapatkan secara eksperimental bahwa bwnda –benda yang masa inersial yang bebeda.

Semuanya jatuh dengan percepatan yang sama berasal dari tarikan gravitasi bumi. Tetapi tarikan gravitasi bumi pada benda-benda ini adalh berat-berat benda, sehingga dengan menggunakan hukum kedua mengenai gerak, maka mendapatkan w=m.g.

Dengan kata lain berat dari benda-benda tempat yang sama pada bumi adalah persis sebanding dengan massa inersialnya(Resmick,1985:507-508)

Gaya diantara sebarang dua partikel yang mempunyai massa m1 dan m2 yang dipisahkan oleh suatu jarak r adalah suatu tarikan yang bekerja sepanjang garis yang menghubungkan partikel-partikel tersebut dan besarnya adalah :

F=Gm 1. m2

r ²Dimana G adalah sebuah konstanta universal yang mempunyai nilai yang

sama untuk semua pasangan partikel (hokum gravitasi universal) (david halliday, 1978:501)

D. PROSEDUR PERCOBAAN1. Letakkan papan kedua timbangan seperti gambar di bawah2. Ukurlah panjang papan (L). kemudian di catat massa papan yang

ditunjukan oleh timbangan 1 dan 2 sebagai massa m1 dan m2, massa papan mp= m1+m2

3. Tentukan pusat massa atau pusat gravitasi papan dengan menggunakan hubungan berikut :

∑f=0X=W1-(L-X)xW2=0

X=M1-(L-X)xM2=0.X=L .M 2

M 1+M 24. Kemudian suruhlah salah satu rekan (sampel) untuk berdiri dengan posisi

tegak diatas papan . di catat angka yang ditunjukan oleh kedua timbanagan tersebut sebagai m1 dan m2, berat beban atau massa rekannya dapat dimakan dengan persamaan berikut:

5. Posisi pusat berat tubuh sampel p[ada keadaan tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan rumusan rotasi berikut :

∑f=0 -0xN1-X.W papan-*W orang + LxN2X.W papan-*W orang + LxN2

Jadi pusat gravitasi tubuh adalah :

R=L.M 2−X . M papan

M orang6. Ulangi percobaan yang sama untuk dua posisi lainnya. Catat hasil

pengamatan dalam table berikut:

E. TABEL HASIL PENGAMATAN

No.

Keadaanm1

(kg)m2

(kg)1. Papan tanpa orang 3 32. Posisi 1 51 113. Posisi 2 38 25

4. Posisi 3 33 315. Posisi 4 28 356. Posisi 5 19 43

F. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN1. Analisa Data

a. Pusat gravitasi tanpa orang

X =L .M 2

M 1+M 2

X =154 .33+3

=462

6

= 77 m

b. Massa papan = m1+m2= 3+3= 6 kg

c. Massa orang (Mo)Massa orang pada posisi satu yaitu :

Mo1= (m1+m2)-mp

= (51+11) - 6= 56 kg

d. Pusat gravitasi (R)

R = L.M 2−X . Mpapan

M orang

R1=.154 .11−77.6

5 6

¿ 1694−4625 6

= 22 m

No.

Keadaanm1

(kg)m2

(kg)Pusat gravitasi

1. Papan tanpa orang 3 3 X =77 m2. Posisi 1 51 11 R1= 22 m3. Posisi 2 38 25 R2 = 59,434. Posisi 3 33 31 R3 = 74,345. Posisi 4 28 35 R4 = 86,45 m6. Posisi 5 19 43 R5 = 110 m

2. PembahasanJika kita lihat pada hasil akhirnya, maka kita dapat mengamati

bahwa jika masa kedua (m2) semakin besar maka nilai pusat gravitasi (R)nya juga akan semakin besar karna m2 ini berbanding lurus dengan pusat gravitasi (R). Persamaan pusat gravitasi adalah sebagai berikut :

Rn = ¿¿

G. KESIMPULAN dan SARAN- Kesimpulan1. Gaya gravitasi pada suatu benda sebanding dengan masanya2. Semua benda yang berada pada permukaan bumi pasti mengalami gaya

berat yang besarnya adalah W= m.g3. Hukum gravitasi pada suatu titik dipengaruhi oleh panjang benda (L), masa

suatu benda, dan pusat gravitasi tetapan (x) atau dengan persamaan matematis yaitu :

Rn = ¿¿

Dengan :Rn : pusat gravitasi pada posisi n (meter)L : panjang papan untuk berdiri (meter)X : pusat gravitasi papan (meter)

- SaranUntuk hal peralatan yang disediakan saat praktikum , peralatan banyak yang mengalami kerusakan contohnya saat praktikum ini, kedua timbangan tidak mengalami kecocokan saat pengukuran berlangsung. Akibatnya banyak waktu yang dibutuhkan untuk menyocokkan tolak ukur kedua

timbangan tersebut. Alangkah lebih baiknya jika kedepannya petugas ataupun yang bertanggung jawab terhadap peralatan agar mengganti dengan timbangan yang layak pakai.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Panduan Praktikum Fisika Dasar. Mataram. UNRAM

David,Holliday. 1985. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar Bandung : ITB

Resnick, Robert. 1991. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga

Tanikgie. 1999. Mekanika. Jakarta : Erlangga