I. TUJUAN

1. Mempelajari Kesetimbangan Sistem Dawai

2. Menganalisis “unknown force” dalam kesetimbangan dawai.

3. Menganalisis “unknown mass” dalam kesetimbangan dawai.

II. PRINSIP DASAR

Kesetimbangan sistem dawai dapat dicapai bila resultan vektor dari semua gaya

eksternal yang bekerja pada sistem tersebut sama dengan nol. Berdasarkan prinsip

tersebut, maka besarnya gaya yang tidak diketahui (unknown force) ataupun massa

yang tidak diketahui (unknown mass) dapat dihitung pada system berada dalam

keseimbangan.

III. TEORI

Hukum Newton pertama berbunyi “jika gaya total yang bekerja pada sebuah benda

sama dengan nol maka benda tersebut akan tetap berada dalam keadaan gerak

awalnya”. Maksud dari pernyataan tersebut adalah, jika total gaya yang bekerja

pada sebuah benda sama dengan nol maka benda yang mula-mula berada dalam

keadaan diam akan tetap diam. Sebaliknya benda yang awalnya bergerak akan tetap

bergerak dengan kecepatan konstan dan arah yang sama. Secara matematis ditulis:

∑ F = 0

Sedangkan pada hukum Newton ketiga berbunyi “ketika sebuah benda memberikan

gaya pada bneda kedua maka benda edua tersbut memberikan gaya terhadapa

benda pertama dengan besar yang sama tetapi berlawanan arah”. Hukum ini

dikenal sebagai hukum interaksi atau hukum aksi-reaksi. Jadi untuk setiap gaya ,

selalu ada gaya yang lain yang menjadi pasanganya yang sama besar tapi

berlawanan arah. Secara matematis ditulis:

F aksi = - F reaksi

Tanda minus (-) menunjukan kedua gaya berlawanan arah

Pada kasus sistem dawai, setiap nodal diasumsikan sebagai benda partikel yang

berada dalam kesetimbangan statik. Sehingga persamaan yang didapatkan dari

hubungan antara gaya dan sudut pada posisi seimbang dapat dituliskan sebagai

berikut.

F 1sin θ1

= F 2sin θ 2

= F 3sinθ 3

IV. PERALATAN PERCOBAAN

- 1 buah busur derajat

- Untaian kawat

- 3 buah katrol plastik

- 1 set beban

V. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Rangkailah sistem dawai seperti pada gambar diatas.

2. Lalu pasangalah beban-beban yang telah ditetapkan sesuai dengan letaknya.

3. Kemudian ukurlah sudut-sudut yang terbentuk oleh akibat dari adanya beban

yang sudah terpasang tersebut dan catatlah sebagai α ,β , γ pada lembar data.

4. Ulangilah langkah 2-3 untuk masing-masing beban yang telah ditetapkan.

VI. TUGAS DAN PERTANYAAN

1. Hitunglah besar gaya (Fc) dan massa (Mc) dari benda c!

2. Hitunglah ralat absolut dan relatifnya!

3. Buktikan hasil yang didapat dari nomor 1 sesuai dengan massa benda yang

tertera pada benda c!

VII. LEMBAR DATA,PERHITUNGAN DAN ANALISIS

1. Hitunglah besar gaya (Fc) dan massa (Mc) dari benda c!

a) Dik :

Ma = 50 grm

Mb = 50 grm

g = 9,81 m/s2

Dit : Fc & Mc ?

Jawab :

o Fa = Ma. g

= 50 grm x 9,81 m/s2

Fa = 490,5 grm. m/s2

- Fax = Fa cos α 2

= 490,5 grm. m/s2 (cos 61°)

Fax = 237,799 grm. m/s2

- Fay = Fa cos γ 2

= 490,5 grm. m/s2 (cos 29°)

Fay = 429,009 grm. m/s2

o Fb = Mb. g

= 50 grm x 9,81 m/s2

Fb = 490,5 grm. m/s2

- Fbx = Fb cosα 1

= 490,5 grm. m/s2 (cos 30°)

Fbx = 424,785 grm. m/s2

- Fby = Fb cos β2

= 490,5 grm. m/s2 (cos 60°)

Fby = 245,25 grm. m/s2

o Fcx = Fax + Fbx

= 237,799 grm. m/s2 + 424,785 grm. m/s2

= 662,584 grm. m/s2

o Fcy = Fay – Fby

= 429,009 grm. m/s2 - 245,25 grm. m/s2

= 183,759 grm. m/s2

o Fc = √ Fc x2+Fc y2

= √662,5842+183,7592

= 687,593577 grm. m/s2

o Mc = Fc / g

= (687,593577 grm. m/s2) / (9,81 m/s2)

= 70,09108838 grm

b) Dik :

Ma = 50 grm

Mb = 70 grm

g = 9,81 m/s2

Dit : Fc & Mc ?

Jawab :

o Fa = Ma. g

= 50 grm x 9,81 m/s2

Fa = 490,5 grm. m/s2

- Fax = Fa cos α 2

= 490,5 grm. m/s2 (cos 73°)

Fax = 143,408 grm. m/s2

- Fay = Fa cos γ 2

= 490,5 grm. m/s2 (cos 17°)

Fay = 469,067 grm. m/s2

o Fb = Mb. g

= 70 grm x 9,81 m/s2

Fb = 686,7 grm. m/s2

- Fbx = Fb cosα 1

= 686,7 grm. m/s2 (cos 33°)

Fbx = 575,915 grm. m/s2

- Fby = Fb cos β2

= 686,7 grm. m/s2 (cos 57°)

Fby = 314,003 grm. m/s2

o Fcx = Fax + Fbx

= 143,408 grm. m/s2 + 575,915 grm. m/s2

= 719,323grm. m/s2

o Fcy = Fay – Fby

= 469,067 grm. m/s2 - 314,003 grm. m/s2

= 155,064 grm. m/s2

o Fc = √ Fc x2+Fc y2

= √719,3232+155,0642

= 735,8467384 grm. m/s2

o Mc = Fc / g

= (735,8467384 grm. m/s2) / (9,81 m/s2)

= 75,0098612 grm

2. Hitunglah ralat absolut dan relatifnya!

a)

o SFa = √( ∂ Fa∂ Ma )

2

SMa2 +( ∂ Fa

∂ g )2

Sg2

= √ ( g )2 SMa2

= √ (9,81 )2( 12

x 0,1)2

= 0,4905

o SFb = √( ∂ Fb∂ Mb )

2

SMa2 +( ∂ Fb

∂ g )2

Sg2

= √ ( g )2 SMb2

= √ (9,81 )2( 12

x0,1)2

= 0,4905

o SFax = √( ∂ Fax∂ Fa )

2

SFa2 +( ∂ Fax

∂ α2)

2

Sα2

= √ (cos α2 )2 SFa2 +( Fa )2 Sα

2

= √ (cos61 )2 (0,4905 )2+(490,5 )2( 12

x2 π °360° )

2

= 8,567586262

o SFay = √( ∂ Fay∂ Fa )

2

SFa2 +( ∂ Fay

∂ γ 2)

2

Sγ2

= √ (cos γ2 )2 SFa2 +( Fa )2 Sγ

2

= √ (cos29 )2 (0,4905 )2+( 490,5 )2(12

x2 π °360° )

2

= 8,575023469

o SFbx = √( ∂ Fbx∂ Fb )

2

SFb2 +( ∂ Fbx

∂ α1)

2

Sα2

= √ (cos α1 )2 SFa2 +( Fb )2 Sγ

2

= √ (cos30 )2 (0,4905 )2+( 490,5 )2(12

x2 π °360° )

2

= 8,57481362

o SFby = √( ∂ Fby∂ Fb )

2

SFb2 +( ∂ Fby

∂ β2)

2

Sβ2

= √ (cos β2 )2 SFa2 +( Fa )2 Sβ

2

= √ (cos60 )2 (0,4905 )2+( 490,5 )2(12

x2 π °360 ° )

2

= 8,567796303

o SFcx = √( ∂ Fcx∂ Fax )

2

SFax2 +( ∂ Fcx

∂ Fbx )2

SFbx2

= √ (1 )2 SFax2 +(1 )2 SFbx

2

= 12,12150828

o SFcy = √( ∂ Fcy∂ Fay )

2

SFay2 +( ∂ Fcy

∂ Fby )2

SFby2

= √ (1 )2 SFay2 +(−1 )2 Sby

2

= 12,12180519

o SFc = √( ∂ Fc∂ Fcx )

2

SFcx2 +( ∂ Fc

∂ Fcy )2

SFcy2

= √ (1 )2 SFcx2 + (1 )2 Scy

2

= 17,14261135

o SMc = √( ∂ Mc∂ Fc )

2

SMc2 +( ∂ Mc

∂ g )2

Sg2

= √( 1g )

2

S Mc2

= √( 19,81 )

2

( 12

x 0,1)2

= 1,236662349

Sk relatif :

o SFc = SFc

Fcx100 %

= 17,14261135687,593577

x 100 %

= 2,493131397 %

o SMc = SM c

M cx 100 %

= 1,23666234970,09108838

x100 %

= 1,764364597 %

b)

o SFa = √( ∂ Fa∂ Ma )

2

SMa2 +( ∂ Fa

∂ g )2

Sg2

= √ ( g )2 SMa2

= √ (9,81 )2( 12

x 0,1)2

= 0,4905

o SFb = √( ∂ Fb∂ Mb )

2

SMa2 +( ∂ Fb

∂ g )2

Sg2

= √ ( g )2 SMb2

= √ (9,81 )2( 12

x0,1)2

= 0,4905

o SFax = √( ∂ Fax∂ Fa )

2

SFa2 +( ∂ Fax

∂ α2)

2

Sα2

= √ (cos α2 )2 SFa2 +( Fa )2 Sα

2

= √ (cos73 )2 (0,4905 )2+(490,5 )2(12

x2 π °360° )

2

= 2,547505761

o SFay = √( ∂ Fay∂ Fa )

2

SFa2 +( ∂ Fay

∂ γ 2)

2

Sγ2

= √ (cos γ2 )2 SFa2 +( Fa )2 Sγ

2

= √ (cos17 )2 (0,4905 )2+( 490,5 )2( 12

x2 π °360 ° )

2

= 8,191313961

o SFbx = √( ∂ Fbx∂ Fb )

2

SFb2 +( ∂ Fbx

∂ α1)

2

Sα2

= √ (cos α1 )2 SFa2 +( Fb )2 Sγ

2

= √ (cos33 )2 (0,4905 )2+(686,7 )2( 12

x2 π °360 ° )

2

= 11,99705447

o SFby = √( ∂ Fby∂ Fb )

2

SFb2 +( ∂ Fby

∂ β2)

2

Sβ2

= √ (cos β2 )2 SFa2 +( Fa )2 Sβ

2

= √ (cos57 )2 (0,4905 )2+(686,7 )2( 12

x2 π °360° )

2

= 11,99297541

o SFcx = √( ∂ Fcx∂ Fax )

2

SFax2 +( ∂ Fcx

∂ Fbx )2

SFbx2

= √ (1 )2 SFax2 +(1 )2 SFbx

2

= 14,74099325

o SFcy = √( ∂ Fcy∂ Fay )

2

SFay2 +( ∂ Fcy

∂ Fby )2

SFby2

= √ (1 )2 SFay2 +(−1 )2 Sby

2

= 14,74443859

o SFc = √( ∂ Fc∂ Fcx )

2

SFcx2 +( ∂ Fc

∂ Fcy )2

SFcy2

= √ (1 )2 SFcx2 + (1 )2 Scy

2

= 20,84934894

o SMc = √( ∂ Mc∂ Fc )

2

SMc2 +( ∂ Mc

∂ g )2

Sg2

= √( 1g )

2

S Mc2

= √( 19,81 )

2

( 12

x 0,1)2

= 2,125315896

Sk relatif :

o SFc = SFc

Fcx100 %

= 20,84934894735,8467384

x 100 %

= 2,833381987 %

o SMc = SM c

Mcx 100 %

= 2,12531589675,0098612

x 100 %

= 2,833381987 %

3. Buktikan hasil yang didapat dari nomor 1 sesuai dengan massa benda yang

tertera pada benda c!

Massa C Percobaan Massa C Perhitungan75 grm 70,09108838 grm75 grm 75,0098612 grm

VIII. SIMPULAN

1. Berdasarkan perhitungan yang didapat oleh praktikan, bahwa massa yang

didapat pada Mc percobaan dan Mc perhitungan. Mendapatkan hasil yang

berbeda, nilai yang didapat pada percobaan pertama dan juga kedua juga

berbeda.

2. Hal ini terjadi akibat adanya beberapa kesalahan yang dilakukan selama

percobaan. Salah satunya adalah kekeliruan menaksir dan kekeliruan membaca

alat pada saat melakukan praktikum.

3. Kesimpulan yang didapat dari percobaan ini adalah ketimbangan pada dawai

dipengaruhi oleh adannya gaya yang bekerja pada masing-masing nodal. Hal ini

dapat mempengaruhi kemampuan dawai dalam memperoleh kesetimbangan. Hal

ini sesuai dengan hukum Newton pertama dan ketiga, serta persamaan yang

didapatkan dari kesetimbangan partikel.

IX. DAFTAR PUSTAKA

Susi, Defi (2014). 30 Detik Selesaikan Fisika SMA 1,2, & 3. Hal 39. Jakarta:Aksara

Sains.

Tri S, Ruslan & W, Cahyo (2010). Ring & Kump Soal Fisika SMP/MTs. Hal 26.

Jakarta:Grasindo.

X. LAMPIRAN

1 buah busur derajat

Untaian kawat

3 buah katrol plastik

1 set beban