LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

MODUL 2 PESAWAT ATWOOD

Nama NPM Hari/Tanggal Waktu Praktikum Asisten

: Subhan Aristiadi R : 240210100021 : Kamis / 1 Desember 2011 : 15.00 17.00 WIB : Tiwi

LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJAJARAN JATINANGOR 2011

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada mulanya orang berpendapat bahwa sifat alamiah benda adalah diam. Supaya benda itu bergerak maka harus terus menerima diberi gaya luar baik berupa tarikan ataupun dorongan. Namun setelah Galileo mengadakan percobaan, pendapat ini berubah dan terkenalah dengan prinsip Galileo atau lebih baku terkenal dengan sebutan Hukum Newton pertama. Hukum Newton ini menunjukan sifat benda yaitu sifat inersia namun tidak terdefinisi secara kuantitatif. Berdasarkan eksperimen serta dorongan intuitif dari hokum newton pertama, Newton telah merumuskan Hukum II Newton, yang terdefinisikan massa secara kuantitatif, serta memperlihatkan hubungan gaya dengan gerak benda secara kuantitatif pula. Salah satu kesimpulan Hukum II Newton ini adalah jika gayanya tetap, maka benda akan mengalami percepatan yang tetap pula. Dua massa yang digantungkan pada katrol dengan kabel, kadang-kadang disebut secara umum sebagai mesin Atwood. Bayangkan penerapannya pada kehidupan nyata dalam bentuk lift (m1) dan beban imbangnya (m2). Untuk memperkecil kerja yang dilakukan oleh motor untuk menaikkan dan menurunkan lift dengan aman, m1 dan m2 dibuat sama massanya. Pada dasarnya, pesawat Atwood ini tidak lepas sari prinsip.Prinsip hukum Newton. Dimana hukum I Newton berbunyi bahwa setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol

1.2

Tujuan

1. Menyelesaikan soal-soal tentang gerak translasi dan rotasi dengan menggunakan Hukum Newton. 2. Melakukan percobaan Atwood untuk memperlihatkan berlakunya Hukum Newton dan menghitung momen inersia katrol.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Gerak 2.1.1 Gerak Lurus Beraturan (GLB) Gerak lurus beraturan adalah gerak gerak benda yang lintasannya lurus dan

kecepatannya konstan (tetap).Contoh gerak GLB adalah mobil yang bergerak pada jalan lurus dan berkecepatan tetap. Persamaan yang digunakan pada GLB adalah sebagai berikut : s = v.t Keterangan : s adalah jarak atau perpindahan (m) v adalah kelajuan atau kecepatan (m/s) t adalah waktu yang dibutuhkan (s) Sebelum lebih lanjut membahas tentang gerak terlebih dahulu kita bahas tentang perbedaan perpindahan dan jarak tempuh. Perpindahan adalah besarnya jarak yang diukur dari titik awal menuju titik akhir sedangkan Jarak tempuh adalah Panjang lintasan yang ditempuh benda selama bergerak. Perhatikan gambar dibawah ini

Gambar 1.

Sebuah benda bergerak dari A menuju B kemudian dia kembali ke C. Pada peristiwa di atas Pepindahannya adalah AB - BC = 200 m - 90 m = 110 m. Sedangkan jarak yang ditempuh adalah AB + BC = 200 m + 90 m = 290 m. Apabila perpindahan dan jarak itu berbeda maka antara kecepatan dan kelajuan juga berbeda.

Kecepatan didefinisikan sebagai besarnya perpindahan tiap satuan waktu dan Kelajuan didefinisikan sebagai besarnya jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Perumusan yang digunakan pada kecepatan dan kelajuan adalah sama. Karena dalam hal ini yang kita bahas adalah gerak lurus maka besarnya perpindahan dan jarak yang ditempuh adalah sama. Berdasarkan pada alasan ini maka untuk sementara supaya mudah dalam membahas, kecepatan dan kelajuan dianggap sama. Pada pembahasan GLB ada juga yang disebut dengan kecepatan ratarata.Kecepatan rata-rata didefinisikan besarnya perpindahan yang ditempuh dibagi dengan jumlah waktu yang diperlukan selama benda bergerak. v rata-rata = Jumlah jarak atau perpindahan / jumlah waktu Karena dalam kehidupan sehari-hari tidak memungkinkan adanya gerak lurus beraturan maka diambillah kecepatan rata-rata untuk menentukan kecepatan pada gerak lurus beraturan. 2.1.2 Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak lintasannya lurus dengan percepatan tetap dan kecepatan yang berubah secara teratur.Contoh GLBB adalah gerak buah jatuh dari pohonnya, gerak benda dilempar ke atas. GLBB dibagi menjadi 2 macam : a. GLBB dipercepat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat, contoh GLBB dipercepat adalah gerak buah jatuh dari pohonnya. Grafik hubungan antara v terhadap t pada GLBB dipercepat adalahGrafik GLBB dipercepat

Sedangkan Grafik hubungan antara s terhadap t pada GLBB dipercepat

Grafik hubungan (t) dan (s)

b. GLBB diperlambatAdalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat). Contoh GLBB diperlambat adalah gerak benda dilempar keatas. Grafik hubungan antara v terhadap t pada GLBB diperlambat

Grafik hubungan antara s terhadap t pada GLBB diperlambat

Persamaan yang digunakan dalam GLBB sebagai berikut : Untuk menentukan kecepatan akhir

Untuk menentukan jarak yang ditempuh setelah t detik adalah sebagai berikut:

Yang perlu diperhatikan dalam menggunakan persamaan diatas adalah saat GLBB dipercepat tanda yang digunakan adalah + .Untuk GLBB diperlambat tanda yang digunakan adalah - , catatan penting disini adalah nilai percepatan (a) yang dimasukkan pada GLBB diperlambat bernilai positif karena dirumusnya sudah menggunakan tanda negatif. 2.2 Hukum Newton 2.2.1Hukum Newton I Setiap benda akan cenderung mempertahankan keadaan awal benda.Bila awalnya bergerak maka akan cenderung bergerak dan bila awalnya diam maka akan cenderung diam sampai ada gaya yang mempengaruhinya. Hukum Newton I sering disebut dengan hukum Inersia, Hukum Newton I ini berlaku jika keadaan benda memenuhi syarat jumlah gaya yang bekerja pada benda adalah sama dengan nol

2.2.2 Hukum Newton II Setiap benda yang dikenai gaya maka akan mengalami percepatanyang besarnya berbanding lurus dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan besarnya massa benda.

Keterangan : a = percepatan benda (ms-2) m = massa benda (kg) F = Gaya (N) Kesimpulan dari persamaan diatas Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya yang menyebabkannya.

Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap

2.2.3 Hukum Newton III Apabila kita memberikan gaya (gaya aksi) kepada suatu benda maka benda itu akan memberikan gaya balik yang besarnya sama dan arahnya berlawanan (gaya reaksi) Secara matematis dirumuskan : Faksi = - Freaksi

2.3

Gerak Melingkar Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui porosnya, maka pada

gerak melingkar ini akan berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia (momen kelembaman) I yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I) suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya. I~m I ~ r2 Dimana harga tersebut adalah harga yang tetap 2.4 Pesawat Atwood Pesawat atwood adalah alat yang digunakan untukyang menjelaskan hubungan antarategangan, energipontensial dan energi kinetik dengan menggunakan 2 pemberat (massa berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Benda yang yang lebih berat diletakan lebih tinggiposisinya dibanding yang lebih ringan. Jadi benda yang berat akan turun karena gravitasidan menarik benda yang lebih ringan karena ada tali dan katrol.

1.

Gambar 2. Pesawat Atwood

2.5

Pemakaian Hukum Newton pada Pesawat Atwood.

Untuk sebuah katrol dengan beban-beban seperti pada gambar dibawah, maka berlaku persamaan seperti berikut,

Gambar 3. Pesawat Atwood

Bila dianggap M1 = M2 = M

BAB III METODE PRAKTIKUM

3.1.

Alat

1. Pesawat Atwood yang terdiri dari a) Tiang berskala R yang pada ujung atasnya terdapat katrol p; b) Tali penggantung yang massanya boleh diabaikan; c) Dua beban M1 dam M2 berbntuk silinder denagn massa sama mesing-masing M yang diikatkan pada ujung-ujung tali penggantung; d) Dua beban tambahan dengan massa masing-masing m1 dan m2; e) Genggaman G dengan pegas S, penahan beban B, penahan beban tambahan A yang berlubang. 2. Stopwatch 3. Neraca Teknis 4. Jangka Sorong

3.2.Prosedur Percobaan

Gambar 1. Pesawat Atwood

1) Pasang tali pada katrol dengan benar, gantungkan masa M1 dan M2 kemudian selidiki apakah benar hanya dengan M1 dan M2 tidak ada gerak dipercepatnya. 2) Pasang G, A dan B dimana cara kerja pesawat atwood sebagai berikut : a) Pasang M1 pada pegangan G dengan klem S b) Tambahkan beban m pada M2 c) Tekan S, dimana M1akan terlepas dan naik, sedangkan M2 + m akan turun) Sampai di A, masa m akan menyangkut sedangkan M2 terus lolos melewati lubang dan bergerak dengan kecepatan tetap sampai di B 3) Catatlah kedudukan C dan B pada skala R 4) Amati dan catatlah besarnya t1 yakni waktu yang diperlukan oleh M2 + m1 dari titik C ke A. 5) Amati dan catatlah besarnya t2 yakni waktu yang diperlukan oleh M2 dari titik A ke B, dimana jarak C-A tetap seperti point 4. Bila mungkin, lakukan pengamatan t1 dan t2 bersama-sama. 6) Ulangi pengamatan t1 dan t2 (jumlah ditentukan asisten). 7) Gantilah m1 dengan m2, dan lakukan pengamatan seperti pada poin 4, 5 dan 6. 8) Ulangi percobaan poin 3, 4, 5, 6 dan 7 dengan merubah jarak A-B beberapa kali sedangkan jarak C-A tetap. 9) Ulangi percobaan poin 3, 4, 5, 6 dan 7 dengan merubah jarak C-A beberapa kali sedangkan jarak A-B tetap. 10) Timbang M1, M2, m1 dan m2 sebanyak tiga kali.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Percobaan 1. Data Hasil Pengukuran M1 = (83 x 10-3 0,5 x 10-3) kg M2 =( 83 x 10-3 0,5 x 10-3)kg R = (6,5 x 10-2 0,05 x 10-2 )m m1 = (2 x 10-3 0,5 x 10-3) kg m2 =(1 x 10-3 0,5 x 10-3) kg

A. Gerak Lurus Beraturan XAB1 = 0,18 m ; XAB2 = 0,22 m ; XAB3 = 0,14 m C = 18,5 x 10-2 m = 0,185 m A = 28,5 x 10-2 m =0,285 m

a. Tabel hasil pengamatan GLB Jarak Tempuh (m) B = 46,5 x 10-2 tAB untukm1 ( 0,05 s) untuk m1 (s) tAB untukm2 (0,05 s) untuk m2 (s)

0,05 x 10-2 XAB = 0,18 0,05 x 10-2 B = 50,5 x 10-2 0,05 x 10-2 XAB = 0,22 0,05 x 10-2 B = 42,5 x 10-2 0,05 x 10-2 XAB = 0,14 0,05 x 10-2

1. 1,37 2. 1,29 3. 1,23

1,2960,0 05

1. 0,75 2. 0,71 3. 0,71

0,7230, 05

1. 1,12 2. 1,29 3. 1,38

1,2630,0 05

1. 0,66 2. 0,68 3. 0,64

0,660,0 5

1. 0,7 2. 0,69 3. 0,81

0,73 0,005

1. 0,59 2. 0,71 3. 0,66

0,653 0,05

b. Grafik Grafik XAB Terhadap TAB untuk m10.25

0.2

0.15

Series 1

0.1

0.05

0 1.296 1.263 0.73

Nilai regresi :

a = 0.1056257782 b = 0.0641989384 r = 0,9988872078

Grafik XAB Terhadap TAB untuk m20.25

0.2

0.15

Series 1

0.1

0.05

0 0.723 0.66 0.653

Nilai regresi :

a = 0.09419152276 b = 0.1160753532 r = 0.9922983213

c. Perhitungan Nilai Kecepatan m1:

m2:

B. Gerak Lurus Berubah Beraturan XCA berubah C = 34,5 x 10-2 m=0,345 m B = 54,5 x 10-2 m=0,545 m

a. Tabel hasil pengamatan GLBB Jarak Tempuh (m) A = 34,5 x 10-2 0,05 x 10-2 XCA = 0,16 0,05 x 10-2 A2

tAC untuk m1 ( 0,05 s)

untuk m1 (s)

tAC untuk m2 ( 0,05 s)

untuk m2 (s)

1. 0,99 2. 0,90 3. 0,88 0,923 0,05

1. 0,85 2. 0,79 3. 0,85

0,6930,0 5

= 38,5 x 10-

0,05 x 10-2-2

1. 1,10 2. 1,07 3. 1,06 1,076 0,05

1. 0,98 2. 0,99 3. 1,01

0,9930,0 5

XCA = 0,12 0,05 x 10 A2

= 43,5 x 10-

0,05 x 10-2-2

1. 1,11 2. 1,08 3. 1,20

1,13 0,05

1. 1,15 2. 1,16 3. 1,18

0,963 0,05

XCA = 0,24 0,05 x 10

b. Grafik Grafik XCA terhadap tCA2 untuk m10.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.923 1.076 1.13 Series 1

Nilai regresi:

a = 0.3590944575 b = 0.1745355191 r = 0,9639278545

Grafik XCA terhadap tCA2 untuk m20.3 0.25 0.2 Series 1 0.15 0.1 0.05 0 0.83 0.963 0.993

Nilai regresi:

a = 0.3534257496 b = 0.1282147128 r = 0,9665313488

c. Perhitungan Nilai Percepatan m1:(( ( )( ) ) ) (( ) )

m2:

((

)

)

((

)

)

(

)(

)

d. Penghitungan Nilai Inersia m1: a = 0,116 ms-2 ; g = 9,81 ms-2 (( ( [([( [ ] ) (

)

)

)

(( )(

)])] ( ) )

m2:

a = 0,059 ms-2 ; g = 9,81 ms-2 (( ( [( ) )

)) ( (

(

)])] ( )

[( [ ]

)(

)

4.2 Pembahasan Pada praktikum kali ini, praktikkan melakukan percobaan untuk membuktikan kebenaran mengenai hukum-hukum mengenai gerak yang di kemukakan oleh Isaac newton. Dalam melakukan percobaan ini praktikkan menggunakan perangkat pesawat atwood. Percobaan yang dilakukan pada praktikum kali ini yaitu menghitung waktu dari suatu gerak baik gerak translasi ataupun gerak rotasi yang diperoleh dari penggunaan perangkat pesawat atwood sehingga dari data hasil yang di peroleh tersebut praktikkan akan dapat mengetahui kecepatan, percepatan, dan inersia dari gerak benda yang diamati. Dalam percobaan ini didapatkan hasil akhir yang diperoleh cukup realistis namun ada sedikit hasil-hasil perhitungan yang menyimpang. Pada perhitungan percepatan untuk massa m1 didapat nilai percepatan (a) sebesar 0,166 ms-2. Untuk massa m2 didapatkan nilai percepatan (a) sebesar 0,059 ms-2. Pada perhitungan momen inersia untuk massa m1 dan percepatan 0,166 ms-2 didapat nilai momen inersia (I) sebesar 42,25.10-7 kg.m2. Perhitungan momen inersia untuk massa m2 dan percepatan 0,059 ms-2 didapat nilai momen inersia (I) sebesar 84,5.10-7 kg.m2. Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai momen inersia dipengaruhi oleh massa benda m1 dan m2. Kesalahan pengukuran pada massa tersebut akan mempengaruhi perhitungan nilai percepatan maupun nilai momen inersia. Terdapat beberapa faktor yang dapat memicu timbulnya penyimpangan pada hasil yang didapat seperti tidak tepatnya dalam memulai dan mengakhiri stopwatch pada saat menghitung waktu saat benda bergerak, kurang datarnya tempat atau bidang dimana perangkat pesawat atwood diletakkan, atau pun adanya kekeliruan atau kurang telitinya pada saat pengukuran jarak tempuh dan pengambilan waktu menggunakan stopwatch serta kekeliruan pengolahan data hasil baik dengan menggunakan kalkulator ataupun dengan cara manual.

BAB V PENUTUP

1.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil yang didapat, dapat disimpulkan bahwa : 1. Pesawat Atwood merupakan salah satu perangkat yang dapat digunakan untuk membuktikan kebenaran dari hukum-hukum mengenai gerak yang dikemukakan Isaac Newton (Hukum Newton). 2. Jika massa beban sama maka sistem akan bergerak lurus beraturan atau diam. 3. Jika massa beban tak sama maka sistem akan bergerak lurus dipercepat beraturan. 4. Jika sistem bergerak lurus beraturan, maka dengan mengukur jarak yang ditempuhnya serta mengukur waktu yang diperlukan kita dapat mengukur nilai kecepatannya. 5. Jika sistem bergerak lurus berubah beraturan, maka dengan mengukur jarak yang ditempuh serta mengukur waktu yang diperlukan kita dapat menentukan nilai percepatan beban. 6. Percobaan ini dilakukan untuk beberapa macam jarak, sehingga kecepatan dan percepatan dapat dihitung dari grafik jarak yang ditempuh terhadap kuadrat waktu yang diperlukan. 7. Jika nilai percepatan diketahui maka kita dapat menghitung nilai momen inersia katrol dengan menggunakan rumus : a=

(m1 M 1) M 2 .g I m1 M 1 M 2 2 R

1.2 Saran 1. Sebelum melakukan praktikkum, praktikkan sebaiknya memahami materi yang praktikkum yang akan di praktikan. 2. Pada saat melakukan praktikum, praktikan sebaiknya berhati-hati dalam melakukan praktikum tersebut atau pada saat melakukan perhitungan untuk meminimalkan penyimpangan hasil dan

memperoleh data hasil pengamatan yang akurat.

DAFTAR PUSTAKA Anonimus. 2009. http://www.gurumuda.com/hukum-newton-1 (diakses tanggal 13 Desember 2011 pukul 20.15) Anonimus. 2010. http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_gerak_Newton (diakses tanggal 13 Desember 2011 pukul 20.20) Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga Halliday, David. 1985. Physics. Jakarta : Erlangga Zaida. 2008. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran