PESAWAT ATWOOD(LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR)OLEH I Putu Brama Arya DiputraNPM. 0913022009LABORATORIUM FISIKA DASARFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS LAMPUNG2009Lembar PengesahanJudul Percobaan: Pesawat Atwood Tanggal Percobaan: 28 Oktober 2009Tempat percobaan: Laboratorium Fisika DasarNama : I Putu Brama A DNPM: 0913022009Fakultas: Keguruan dan Ilmu PendidikanJurusan: Pendidikan FisikaKelompok : 1(satu)Bandar Lampung, 28 Oktober 2010MengetahuiSatya KumaraNPM. 0717041066DAFTAR ISIHalamanPengesahan ...................................................................................................... iDaftar Isi .......................................................................................................... iiAbstrak ............................................................................................................. iiiI. PENDAHULUAN ......................................................................... 1Latar Belakang ............................................................................... 1Tujuan Percobaan .......................................................................... 1II. TEORI DASAR.............................................................................. 3III. PROSEDUR PERCOBAAN ......................................................... 5Alat dan Bahan .............................................................................. 5Cara Kerja....................................................................................... 6IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ........................ 8Data Pengamatan ........................................................................... 8Pembahasan.................................................................................... 9V. KESIMPULAN .............................................................................. 10DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN PESAWAT ATWOODOleh :I Putu Brama Arya DiputraABSTRAK Padapercobaanini kitamelakukansuatupembuktiandari hukum-hukumNewton yaitu hukum I, II, dan III Newton serta menghitung besar momen inersia suatu benda yang bergerak di sebuah pesawat atwood atau katrol. Di dalam melakukan percobaan kita menggunakan alat percobaan atwood yang ditemukan oleh George atwood (1746-1807), disini kita melakukan yaitu mendemonstrasikan peristiwa benda jatuh dan analisis mengenai percepatannya.I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada percobaan ini mempelajari tentang gaya-gaya yang bekerja pada benda yang bergerak dan membuktikan kebenaran dari hukum Newton I, II dan III.Untuk menentukan besa kecilnya suatu gaya yang bekerja pada sebuah benda, kita menggunakan pesawat atwood sebagai alat percobaan yang paling utama. Suatu benda mempunyai sifat alamiah yaitu diam akan tetapi setelah Galileo mengadakan percobaan ternyata pendapat tersebut berubah. Karena hal inilah yang menjadi dasar-dasar hukum Newton yang sangat penting, maka mahasiswa dalam hal ini dituntut untuk mencari hal-hal apa saja yang terjadi ketika suatu benda bergerak mencontoh percobaan dari Galileo.1.2 Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan ini, yaitu :1. Menyelesaikan soal-soal tentang gerak translasi dan rotasi dengan menggunakan hukum II Newton.2. Melakukan percobaan pesawat atwood untuk memperlihatkan berlakunya hukum Newton dan menghitung momen inersia katrol.II TEORI DASARAzas momen yang paling istimwa. Kekekalan momentum tidak berlaku pada gerak dengankecepatan-kecepatantinggi. Mendefinisikasnkembali momentumsebuah benda dapat membuat azas kekekalan momentum tetap berlaku dalam teori relativitas khusus. Pernyataandari hukumII Newtonadalahbahwagayatotal padasebuah benda sama dengan laju perubahan momentumnya. Untuk memasukkan efek relativistik, maka suatu kelonggaran harus dilakukan terhadap kenyataan bervariasinya massa benda terhadap kecepatannya. (Ronald Gantreali, 1995).Berat suatu benda adalah gaya yang disebabkan / gaya yang bekerja karena tarikan bumi, gaya tarik bumi disebut gaya gravitasi. Bila hukum II Newton ditetapkan akan diperoleh : Dimana :W:gaya berat (N)m : Massa benda (kg)g : Percepatan gravitasi (m/s2)Persamaanini menunjukkanhubungankuantitatif antaraberat danmassa. (Inany Furoida, 1994).g m W . Sistem katrol licin dantali ringan artiya katrol tidak berputar dan gaya tegang tali sama besar. Misal me turun dengan percepatan a, maka persamaan gerak yang harus dipenuhi untuk :1 1 1) 1 ( . . . . . . . m a m g m T m ( ) ( )gm mm maa m m g m mm a m T g m m.) 2 ( . . . . . .2 11 21 2 1 22 2 2 2++ Dan tegang tali didapat :gm mm mT .22 12 1+(ganijanti Abi Saridjo, 2002)Bila dua buah partikel berinteraksi, maka dikatakan bahwa tiap partikel mengerjakan gayapadabendalain. Menurut Newton, lajuperubahanmomentumpadasebuah partikel merupakan ukuran sebuah gaya yang bekerja padanya. Jadi gaya yang bekerja pada partikel itu sehubungan dengan momentumnya (Marcelo Alonso, 1994)Pada umumnya orang berpendapat bahwa sifat alamiah sebuah benda adalah diam. Supaya benda itu beragak maka harus terus menerus diberi gaya luar, baik itu tarikan maupun dorongan. Tetapi setelah galileo mengadakan percobaan pendapat ini berubah dan terkenallah prinsip Galileo atau lebih baku terkenal dengan Hukum I Newton. Hukum Newton ini menunjukkan sifat benda yaitu sifat inersia, namun tidak terdefinisi secara kuantitatif. Berdasarkan eksperimen dan dorongan intuitifHukum I Newton. Newton telah merumuskan Hukum II Newton yang mendefinisikan masa secara kuantitatif serta memperlihatkan hubungan gaya gerak dengan gerak benda secara kuantitatif pula. (Tim Fisika Dasar FMIPA, 2005)III PEROSEDUR PERCOBAAN3.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan yaitu :1. Pesawat atwood terdiri dari :a. Tiang berskala R pada ujung atasnya terdapat katrol Pb. Tali penggantung yang masanya diabaikan c. 2 beban m1 dan m2 berbentuk silinder dengan masa yang sama dikaitkan pada ujung tali penggantung d. 2 Beban tambahan dengan masa masing-masing m1 dan m22. Stop watch 3. Neraca teknis4. Kertas grafis (milimeter)M1T2T2M2M2M1PGambar 3.2 Stopwatch Gambar 3.3 Neraca TeknisGambar 3.13.2 Cara kerjaAdapun langkah-langkah dalam melakukan percobaan yaitu :1. Menimbang M1 M2 dan m1 serta m2 2. Memasang tali pada katrol dan menggantung M1 dan M2 pada masing-masing ujung tali. Kemudian menyelidiki apakah beban dengan M1 dan M2 saja sistem dapat diam dan juga bergerak lurus beraturan3. Memasang genggaman G, penahan beban tambahan A dan penahan beban M2 pada tiang skala, untuk menyelidiki apakah pesawat atwood bekerja dengan baik melakukan percobaan sebagai berikut :a.Memasang M1 pada genggaman G dan menggunakan pegas Sb. Menambah beban tambahan m1 pada M2c.Menekan S maka M1 akan terlepas dari genggaman G dan bergerak ke atas, sedangkan M2 besar dan m1 akan bergerak ke bawah. Jika pesawat bekerja dengan baik, maka kedua beban akan dipercepat dan ketika M2 + m2 melalui A, m1 akan terangka di A. selanjutkan sistem akan bergerak lurus beraturan. Jika hal tersebut diatas tidak terjadi, beritahukan pada asisten agar ada pembetulan pada pesawat.4. Memasang M1 pada genggaman G dan tambahkan m1 dan m2. mencatat kedudukan C1 A dan B pada skala tiang 5. Melepaskan M1 dari G dengan menekan S mencatat tAB, yaitu waktu yang diperlukan M2 (setelah m1 tersangkut pada A).6. Mengganti m1 dengan M2. Melakukan percobaan seperti langkah 57. Mengubah jarak XAB dengan cara mengubah kedudukan B, sedangkan kedudukan C dan A tetap 8. Mengubah sekali lagi jarak XAB seperti langkah ke 7 dan melakukan lagi seperti langkah ke 5 dan langkah ke 69. Mengatur kedudukan A, B, C sebaiknya CA cukup besar sedangkan AB dekat. Mencatat keudukan C dan A, memasang M1 pada G dan menambhakan m1 pada M2.10. Melepaskan M1 pada G, mencatat tCA 11. Mengganti m1 dengan M2, melakukan lagi seperti pada langkah ke 10 12. Mengubah jarak XCA. Melakukan lagi seperti langkah ke 10 dan ke 1113. Mengubah jarka seperti langkah ke 10 dan ke 11IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Data Pengamatan Adapun data dari hasil percobaan pesawat Atwood yaitu :1. XAB = 50 cmPercobaan M (+) tAb1231010100.56 S0.72 S0.66 SPercobaan M (+) tAb1232020200.41S0.47 S0.53 S2. X AC = 35 cm Percobaan M (+) t AC1231010101.94 S2.16 S1.56 SPercobaan M (+) t AC1232020201.53 S1.18 S1.47SPembahasan 1. Setelah melakukan percobaan dan perhitungan ternyata perbandingan I teori dan I praktek pada setiap percobaan menunjukkan bahwa I praktek selalu lebih besar dari I teori dan perbedaan tersebut pada setiap percobaan semakin besar. Hal ini dikarenakan adanya kesalahan yang cukup besar di dalam melakukan percobaan. 2. Dari hasil pengamatan didapatkan bahwa momen inersia bergantung pada masa, waktu dan percepatan gravitasi. Semakin besar massa maka momen inersia juga akan semakin besar. Hasil percepatan yang diperoleh sesuai dengan Hukum II Newton yaitu masa secara kuantitatif memperlihatkan hubungan antara gaya gerak dengan gaya benda secara kuantitatif. 3. Aplikasi pesawat atwood dalam kehidupan sehari-hari antara lain : - Sebagai katrol untuk mengangkat barang-barang berat seperti kotak kontainer- Sebagai katrol (kerek timba) air sumur- Sebagai alat peraga pesawat atwood didalam melakukan percobaan 4. Kesalahan relatif pada percobaan ini berkisar antara 9-12%. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu :- Keadaan alat percobaan yang tidak memadai - Kurangnya ketelitian dalam melakukan percobaan - Adanya beberapa kesalahan dalam perhitungan - Kecerobohan di dalam melakukan percobaan V KESIMPULANDari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan : 1. Pesawat atwood memperlihatkan berlakukan hukum Newton dalam pengoperasiannya 2. Faktor yang mempengaruhi momen inersia adalah beban gaya gravitasi, percepatan dan jari-jari pesawat atwood. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi percepatan adalah beban gaya gravitasi, momen inersia dan jari-jari pesawat atwood.4. Jarak pemantulan A ke B berbanding terbalik dengan waktu tempuh dari A ke BDAFTAR PUSTAKAAlonso Marcelo. (1994). Dasar-dasar fisika universitas. erlangga, JakartaFurnida Inany. (1994). Fisika-fisika dasar. gramedia pustaka utama, JakartaGranteau Ronald. (1995). Teori dan soal-soal fisika modern. Erlangga, JakartaSaridjo Ganijanti Aby. (2002). Mekanika gerak. Sinar Terang, SurabayaTim Fisika Dasar FMIPA. (2005). Penuntun Praktikum Fisika Dasar I. Unila, Bandar Lampung LAMPIRAN PERHITUNGANI. Untuk XAB = 0,5 m dan m(+) = 0,01 kga. St t tt 646 , 0366 , 0 72 , 0 56 , 033 2 1+ ++ +b.S t t t t 2676 , 1 66 , 0 72 , 0 56 , 02 2 2 2322212 + + + + c.22 2/ 396 , 2646 , 05 , 0 . 2 2s mt Sa d.m S 05 , 0 1 , 0 . 5 , 0 e.( )( )( )( )Sn nt n tt 0471 , 01 3 3646 , 0 3 2676 , 1122 2 f. ( ) ( ) ( )( )21223222/ 4 / 21]1

+ t t S S t a( )( ) ( )( ) [ ]2122 3 2 20471 , 0 646 , 0 / 5 , 0 . 4 05 , 0 646 , 0 / 2 + 2/ 2395 , 0 s m g.% 9 , 9 % 100396 , 202395 , 0% 100 x xaaKRh.2395 , 0 396 , 2 + + a a NTi.Nx R Mk Iteori0001389 , 0062 , 0 03615 , 0 .2 2 j.( ) [ ]( ) [ ]NM M m a g M M m R Ipraktek0017446 , 0086 , 0 085 , 0 01 , 0 396 , 2 / 8 , 9 085 , 0 086 , 0 01 , 0 062 , 0/212212 1 1 22+ + + + + + II. Untuk XAB = 0,5 m dan m (+) = 0,02 kga. St t tt 47 , 0353 , 0 47 , 0 41 , 033 2 1+ ++ +b. S t t t t 669 , 0 53 , 0 47 , 0 41 , 02 2 2 2322212 + + + + c.22 2/ 526 , 447 , 05 , 0 . 2 2s mt Sa d.m S 05 , 0 1 , 0 . 5 , 0 e.( )( )( )( )Sn nt n tt 0346 , 01 3 347 , 0 3 669 , 0122 2 f. ( ) ( ) ( )( )21223222/ 4 / 21]1

+ t t S S t a( ) ( ) ( )( ) [ ]2122 3 2220346 , 0 47 , 0 / 5 , 0 . 4 05 , 0 47 , 0 / 2 + 2/ 452 , 0 s m g.% 10 % 100526 , 4452 , 0% 100 x xaaKRh.452 , 0 526 , 4 + + a a NTi.Nx R Mk Iteori0001389 , 0062 , 0 03615 , 0 .2 2 j.( ) [ ]( ) [ ]NM M m a g M M m R Ipraktek00165 , 0086 , 0 085 , 0 02 , 0 526 , 4 / 8 , 9 085 , 0 086 , 0 02 , 0 062 , 0/212212 1 1 22+ + + + + + III. UntukXAC = 0,35 m dan m (+) = 0,01 kga. St t tt 886 , 1356 , 1 16 , 2 94 , 133 2 1+ ++ +b. S t t t t 8628 , 10 56 , 1 16 , 2 94 , 12 2 2 2322212 + + + + c.22 2/ 196 , 0886 , 135 , 0 . 2 2s mt Sa d.m S 05 , 0 1 , 0 . 5 , 0 e.( )( )( )( )Sn nt n tt 0346 , 01 3 347 , 0 3 669 , 0122 2 f. ( ) ( ) ( )( )21223222/ 4 / 21]1

+ t t S S t a( ) ( ) ( )( ) [ ]2122 3 2220346 , 0 47 , 0 / 5 , 0 . 4 05 , 0 47 , 0 / 2 + 2/ 452 , 0 s m g.% 10 % 100526 , 4452 , 0% 100 x xaaKRh.452 , 0 526 , 4 + + a a NTi.Nx R Mk Iteori0001389 , 0062 , 0 03615 , 0 .2 2 ( ) [ ]( ) [ ]NM M m a g M M m R Ipraktek00165 , 0086 , 0 085 , 0 02 , 0 526 , 4 / 8 , 9 085 , 0 086 , 0 02 , 0 062 , 0/212212 1 1 22+ + + + + + IV. Untuk XAC = 0,35 mdanm(+) = 0,02 kga. St t tt 393 , 1347 , 1 18 , 1 53 , 133 2 1+ ++ +b. S t t t t 894 , 5 47 , 1 18 , 1 53 , 12 2 2 2322212 + + + + c.22 2/ 36 , 0393 , 135 , 0 . 2 2s mt Sa d.m S 05 , 0 1 , 0 . 5 , 0 e.( )( )( )( )Sn nt n tt 11 , 01 3 3393 , 1 3 894 , 5122 2 f. ( ) ( ) ( )( )21223222/ 4 / 21]1

+ t t S S t a( ) ( ) ( )( ) [ ]2122 3 22211 , 0 393 , 1 / 35 , 0 . 4 05 , 0 393 , 1 / 2 + 2/ 0463 , 0 s m g.% 8 , 112 % 10036 , 00463 , 0% 100 x xaaKRh.0463 , 0 36 , 0 + + a a NTi.Nx R Mk Iteori0001389 , 062 , 0 03615 , 0 .2 2 ( ) [ ]( ) [ ]NM M m a g M M m R Ipraktek00326 , 0086 , 0 085 , 0 02 , 0 36 , 0 / 8 , 9 085 , 0 086 , 0 02 , 0 062 , 0/212212 1 1 22+ + + + + + TUGAS PENGETAHUAN1. Sebutkan hokum II Newton !2. Tuliskan secara matematis Hukum II Newton 3. Sebutkan arti lambing-lambang yang digunakan 4. Turunkanlah persamaan gerak yang menyatakan V dan X sebagai fungsi dari waktu untuk percepatan tetap pada persamaan (4.1)5. Tuliskan hokum III Newton dan ungkapkan artinya6. Tuliskan besaran-besaran pada gerak rotasi yang analog (menggantikan peranan) besaran-besaran pada gerak linier seperti kedudukan (x), kecepatan linier (v), percepatan (a), massa (m), gaya (f), dan momentum linier (P).7. Tuliskan hokum II Newton untuk gerak rotasi 8. Buktikan hukum II Newton untuk gerak rotasi 9. Buktikan rumus persamaan (4,5)10. Tentukan momen inersia katrol diabaikan, bagaimana percepatan benda tersebut?Jawaban 1. Bunyi hukum I Newton Suatu benda akan terus dalam keadaan diam atau akan terus dalam keadan bergerak rata menurut garis lurus, kecuali keadaan yang demikian itu dipaksa berubah pada gaya yang bekerja terhadapnya2. Hukum II Newton secara matematis mfa3. Arti lambang: F : resultasn gaya (N)a : Percepatan (m/s2)m : Massa (kg)4. Turunkan pertama gerak v dan x sebagai fungsi dari waktu untuk percepatan tetap : dtdxv 5. Hukum III Newton :Kalau suatu benda melakukan gaya kepada benda lain, maka benda yang keluar itu selalu akan melakukan gaya pula kepada benda yang pertama yang sama besarnya, berlawanan dengan arah dan mempunyai garis kerja yang sama.6. Besaran pada gerak rotasi yang analog dengan besaran pada gerak linier :T : momen gaya (Nm), I : Momen inersia(kgm2)X : Percepatan suduk (rad s-2), T : Tegangan Tali (N)7. Hukum II Newton untuk gerak rotasi :Sebuah gaya yang tegak lurus pada lintasan partikel memberikan kecepatan tangensial atau dalam rumus ( ) . I I 8. Rumusa persamaan :( )( )23 2 13 2 1/:P I m m mm m ma+ + ++ +Benda I : mg T 1: a m .1. . . . . . . . .(1)Benda II:2 2T g m : a m .2. . . . . . . . . (2)Benda III : ( ) R T T1 2 :R a I / .. . . . . . . . . (3)( )1 2T T :2/ . R a I1 2T T :2/ . R a I . . . . . . . . . (4)Jumlahkan (1) dan (2)a m T Ma m g m T1 2 21 1 1 ( ) ( ) a m m g m m T T2 1 1 2 2 1+ + ( ) ( ) g m m a m m T Tb 1 2 1 2 1 + . . . . . . . . .(5)Subtitusikan(4) dan (5)2/ . R a I( ) ( ) g m m a m m1 2 2 1+ + ( ) g m m1 2 ( )22 1/ . R a I a m m + +

a gR m mm m./ 121 21 2

,_

+ ++9. Jikam m m 2 1maka ( )am g m mR I2/1 2 2 gR I mm ma ./21 2

,_

+ +ga m mR I m ,_

+1 2 2/ 2( )2 1 22Rama g m mI ,_

22 mR I 10. Jika momen inersia katrol diabaikan maka percepatan akan bertambahTUGAS AKHIR1.Grafik antara XAB dan tAB setelah M2 diberi beban tambahan m1Grafik antara XAB terhadap tAB setelah m2 diberi beban tambahan m2.2. Menurut Hukum II Newton grafik antara XAB terhadap tAB seharusnya berupa garis lurus. Hal ini disebabkan karea massa benda tetap dan waktunya juga konstan.3. Besar kecepatan M2 saat diberi tambahan m1 dan m2 adalah : tABXABv 0,560,56 0,66XAB (m)tAB (s)0,960,41 0,53XAB (m)tAB (s)4. Grafik antara XAC dan tAC saat M2 diberi beban tambahan mm1 dan m2.5. Besar Kec. M2 dengan beban tambahan m1 dan m2 adalah : ( )2tACXABV 6. Momen inersia katrol adalah :I= 2. R Mk= 0,03615 (0,62)2= 0,0001389 kgm20,960,41 0,53XAB (m)tAB (s)PERHITUNGAN1.nT T T TTn+ + + +. . . . . . . .3 2 12.2 22212. . . . . .nt t t t + + + 3.22t Sa 4.1 , 0 5 , 0 x S 5.( )( ) 122 n nt n tt6. ( ) ( )212232224 211]1

,_

+

,_

ttsSta7.% 100 xaaKRa a NT + Hitung I teori dan I praktik I teori=MF . R2I pratek= ( )212 1 1 221]1

+ + + m m magm m m R2/ 8 , 9 s m g cm R 2 , 6 gr M 851 gr M 862 gr m 101 gr m 202 gr MF 15 , 36 Pembahasan 1. Bandingkan I teori dengan I praktek, jelaskan !2. Hub momen inersia dengan hukum II Newton !3. Aplikasi pesawat atwood !4. Jelaskan KR !XAB = 50 cmPercobaan M (+) tAb1231010100.56 S0.72 S0.66 SPercobaan M (+) tAb1232020200.41S0.47 S0.53 S5. X AC = 35 cm Percobaan M (+) t AC1231010101.94 S2.16 S1.56 SPercobaan M (+) t AC1232020201.53 S1.18 S1.47S