modul b (pesawat atwood)

MODUL B ( M odel Gerak Lurus : PESAWAT ATWOOD)

MODUL BMODEL GERAK LURUS : PESAWAT ATWOOD

B. 1. Tujuan Memahami makna gerak translasi secara teori dan praktek Mampu menyelesaikan soal-soal gerak lurus menggunakan hukum Newton Menguji model grafik yang paling tepat dengan metoda statistik

B. 2. Waktu PengerjaanAgar dapat dicapai tujuan di atas, maka diperlukan 2 - 2,5 jam untuk pemahaman di rumah dan 1 jam di laboratorium.

B. 3. Rujukan1. Petunjuk praktikum Fisika Dasar I, Lab. Fisika Dasar ITB 19952. B. Darmawan Djonoputro, Teori Ketidakpastian, 19843. Halliday-Resnick , FISIKA4. Tipler, Fisika untuk Sains dan Teknik, Jilid 15. Sutrisno, Seri Fisika Dasar,Penerbit ITB, 2001

B. 4. Alat-alatYang telah disediakan di Laboratorium

1. Pesawat Atwood2. Neraca Teknis dan anak timbangannya3. Plat beban4. Stopwatch5. Penggaris

Yang harus dibawa oleh mahasiswa1. Buku Jurnal2. Kertas Milimeter Blok3. Penggaris dan alat-alat tulis4. Kalkulator

B. 5. PendahuluanJika sebuah benda bergerak lurus beraturan, maka jarak yang ditempuhnya sebanding dengan waktu tempuhnya. Benda yang geraknya sangat lambat, pengamatan mudah dilakukan, tetapi kondisi geraknya yang sulit dipertahankan. Sedangkan untuk benda yang bergerak relatif cepat, kesulitan akan muncul pada saat mengukur posisi dan waktu. Secara alamiah memang melakukan pengukuran pada kondisi dinamis lebih sulit dari pada melakukan pengukuran dalam kondisi statis.

Jika posisi suatu benda dinyatakan dengan "x", sedangkan waktu disimbolkan dengan "t", maka sebuah benda yang bergerak lurus beraturan dengan kecepatan "v" akan mengikuti persamaan gerak sebagai berikut :

(B.1)

Dari pasangan data terurut (x,t) kita dapat menentukan parameter Xo dan V. Jika kita buat grafik x terhadap t, maka kita peroleh suatu kurva lurus. Dengan menggunakan metoda Least Square kita dapat menentukan nilai Xo dan V

Laboratorium Fisika UNIKOM 2006/200712


Gambar B.1. Grafik x terhadap t untuk benda yang bergerak lurus beraturan

Selanjutnya untuk sebuah benda yang bergerak lurus berubah beraturan, berlaku :

(B.2)

danJika dipilih Xo sedekat mungkin dengan nol, maka persamaan (2) menjadi :

(B.3)

(B.4)

Jika persamaan (B.2) dibagi dengan t, akan diperoleh :

(B.5)

Ini berarti grafik antara x/t terhadap t akan berupa garis lurus dengan koefisien kemiringan 1/2 a, dan perpotongan grafik dengan sunbu x/t pada nilai Vo :

Gambar B.2. Grafik x/t terhadap t untuk GLBB

Jika benda bergerak lurus berubah beraturan tanpa kecepatan awal (vo = 0), maka persamaan (B.2) menjadi :

(B.6)

Dari persamaan (B.6) akan diperoleh grafik linier jika diplot antara x terhadap t2 dengan kemiringan grafik tan () = a/2


xo

t

x

Tan = v

t

vo

X/t

Tan = a/2


Gambar B. 3. Grafik x terhadap t2 untuk GLBB

Sebenarnya kedua tipe gerak benda yang dibahas di atas bukanlah jenis gerak yang banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Gerak yang banyak kita jumpai pada umumnya jauh lebih kompleks dan rumit. Tetapi dalam ilmu Fisika khususnya bahwa dalam menjelaskan fenomena alam selalu dimulai dengan model yang paling sederhana.

Pesawat Atwood adalah seperangkat alat yang memungkinkan kita untuk mengamati bagaimana sebuah benda bergerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus yang dipercepat (GLBB). Secara struktur pesawat Atwood dapat digambarkan seperti di bawah ini :

Gambar B. 4. Model Pesawat Atwood

Cara kerja pesawat atwood adalah sebagai berikut :1. Beban M1 dan M2 dipasangkan pada ujung-ujung tali yang ada pada katrol. Pada

keaddan ini sitem tidak bergerak karena resultan gaya sama dengan nol (gaya seimbang).

2. M2 dipasang pada genggaman G3. Lalu beban tambahan m dipasang pada M1


m (beban tambahan)

M2

M1

B

A

C

G

Tampak atas

Batang berskala

Katrol

t2

x

vo

tan = a/2


4. Saat M2 dilepaskan dari genggaman G maka M1 dan M akan bergerak ke bawah sedangkan M2 akan bergerak keatas. Sistem ini melakukan gerak lurus dipercepat karena gaya tak berimbang dari m. Hal ini sesuai dengan hukum Newton II bahwa resultan gaya yang tidak sama dengan nol akan menimbulkan percepatan a :

F = m a (B.7){(M2 + m) – M1 ) g= (M1 + M2 + m) a (B.8)

jika M1 dianggap sama dengan M2 namakanlah keduanya M, maka :

(B.9)

persamaan (B.9) ini menyatakan bahwa gerak dari C ke A adalah gerak lurus dipercepat beraturan (GLBB).

5. Pada saat M2 melewati penahan di A, beban tambahan m tersangkut sehingga sistem menjadi seimbang (resultan gaya menjadi nol) sehingga percepatan menjadi nol, dan gerak dari A ke B adalah gerak lurus beraturan (GLB), dengan kecepatan awal tertentu. Jika hal ini tidak terjadi maka perbaikilah letak penahan beban tambahan A.

B. 6. Tugas Pendahuluan1. Sebutkan bunyi hukum I Newton dan tuliskan secara matematis hukum II Newton

serta sebutkan arti lambang-lambang yang digunakan (20 point)

2. Diketahui data hasil percobaan pesawat Atwood dari posisi C ke A adalah sebagai berikut (40 point):

No X(cm) t(detik)1 10 3,52 20 4,03 30 5,54 40 6,05 50 7,06 60 8,57 70 10

Dengan metode Least Square buatlah grafik kedudukan x terhadap t2 pada gerak lurus dipercepat beraturan dan tentukan percepatan a dari grafik tersebut

3. Diketahui data hasil percobaan pesawat Atwood dari posisi A ke B adalah sebagai berikut (40 point):

No X(cm) t(detik)1 10 1,02 20 1,53 30 2,04 40 3,05 50 3,56 60 4,07 70 5,0

Dengan metode Least Square buatlah grafik kedudukan x terhadap t untuk sistem yang bergerak dengan kecepatan tetap dan tentukan kecepatan dari grafik tersebut

. 7. Tugas di Laboratorium B.7.1 Tugas awal sebelum mengambil data :

Timbanglah massa beban tambahan m, M1 dan M2 pada neraca teknis terlebih dahulu.



B.7.2 Pergerakan sistem dari posisi C ke A Kuncilah M1 pada pengunci G, kemudian pasanglah beban tambahan m pada M2,

untuk besarnya m mintalah petunjuk pada dosen anda. Aturlah posisi C, A dan B sebaik mungkin (posisi C ke A cukup jauh sedangkan

posisi A ke B cukup dekat) sehingga gerak sistem tidak terlalu cepat dan cukup memungkinkan untuk diukur waktu tempuhnya (dengan menggunakan stopwatch)

Lepaskanlah pengunci G sehingga sistem bergerak dan catatlah waktu tempuhnya dari C ke A.

Ubahlah jarak C ke A dengan mengubah posisi pengunci G, otomatis posisi C juga berubah (posisi A dan B tetap), kemudian catatlah waktu tempuh dari C ke A

Lakukan hal ini sebanyak 7 kali.

B.7.3 Pergerakan sistem dari posisi A ke B Kuncilah M1 pada pengunci G, kemudian pasanglah beban tambahan m pada M2,

untuk besarnya m mintalah petunjuk pada dosen anda. Aturlah posisi C, A dan B sebaik mungkin sehingga gerak sistem tidak terlalu

cepat dan cukup memungkinkan untuk diukur waktu tempuhnya (dengan menggunakan stopwatch)

Lepaskanlah pengunci G sehingga sistem bergerak dan catatlah waktu tempuhnya dari A ke B.

Ubahlah jarak A ke B dengan mengubah posisi penahan beban B (posisi A dan C tetap), kemudian catatlah waktu tempuhnya sekarang dari A ke B

Lakukan hal ini sebanyak 7 kali

B. 8. Tugas Akhir Jurnal Praktikum1. Tuliskan data hasil percobaan anda ke dalam jurnal akhir dengan menggunakan

satuan SI.2. Hitunglah percepatan gerak sistem dari C ke A dengan menggunakan persamaan

berikut :

3. Kemudian dengan percepatan yang telah dihitung pada nomor 2, hitunglah kecepatan M2 ketika melewati A dengan rumus berikut :

4. Dari tabel 1 data hasil percobaan buatlah grafik x terhadap t2 dengan metoda Least Square dan dari tabel 2 data hasil percobaan buatlah grafik x terhadap t

5. Lakukan langkah-langkah berikut untuk mendapatkan persamaan garis dari grafik x terhadap t2 :a. Dengan mengasumsikan sumbu Y=XAC dan sumbu X= tAC

2, buat dan isilah tabel berikut dalam buku jurnal :

n XAC tAC tAC2 XAC

2 XAC. tAC2

1 ........ ........ ........ ........ .............. ........ ........ ........ ........ ........

7 ........ ........ ........ ........ ........n=7

b. Carilah persamaan garis Y=AX+B dengan menggunakan rumus LeastSquare :



c. Dengan menggunakan persamaan garis yang didapat (XAC=A.tAC2+B), buat dan

isilah tabel berikut dalam jurnal anda :

d. G

e. gambarkan grafik dari tabel c di atas dalam kertas milimeter block.

6. Berikan analisis anda dari hasil grafik ini dengan :a. Menghitung nilai koefisien korelasinya melalui rumus :

b. Dari grafik, tentukan nilai percepatan sistem dan bandingkan dengan jawaban nomor 2 diatas

c. Dari grafik tentukan nilai kecepatan awal benda dan bandingkan dengan nilai yang didapat pada jawaban nomor 3.

7. Analisalah hasil ini apakah sesuai dengan perkiraan awal, bahwa gerak C ke A adalah GLB dan gerak A ke B merupakan GLBB.


n tAC2 XAC (dari percobaan) XAC (dari persamaan garis)

1 ......... ......... .............. ........ ........ ..........

7 ......... ......... .........

17

modul b (pesawat atwood)

Documents