BAB I PENDAHULUAN
I.1. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mempelajari penggunaan Hukum – hukum newton 2. Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan 3. Menentukan momen inersia roda/katrol
I.2. Dasar teori
Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad.
Hukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel, dalam evaluasi pergerakan misalnya, panjang benda tidak dihiraukan, karena obyek yang dihitung dapat dianggap kecil, relatif terhadap jarak yang ditempuh. Perubahan bentuk (deformasi) dan rotasi dari suatu obyek juga tidak diperhitungkan dalam analisisnya. Maka sebuah planet dapat dianggap sebagai suatu titik atau partikel untuk dianalisa gerakan orbitnya mengelilingi sebuah bintang.
HUKUM NEWTON II
“benda yang mendapatkan gaya akan mendapatkan percepatan yang besarnya sebanding dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massanya”
Arah percepatan juga searah dengan gaya.
a=Σ F m
Keterangan :
ΣF = gaya total (kg m/s2) m = massa (kg)
a = percepatan (m/s2)
Kesimpulan dari persamaan diatas yaitu arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya percepatan sama dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan. Bila pada benda bekerja gaya, maka gaya akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu aka nada gaya yang menyebabkannya.
Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap.
Vt=Vo+a . t
Xt=Xo+Vot+1/2a t
2
V2
=V02+2a(Xt+X0) MOMEN INERSIA
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 inersia I) yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I) suatu pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya.
I ~ m I ~ r2
GERAK TRANSLASI
Gerak translasi dapat didefinisikan sebagai gerak pergeseran suatu benda dengan bentuk dan lintasan yang sama di setiap titiknya. Jadi sebuah benda dapat dikatakan melakukan gerak translasi (pergeseran) apabila setiap titik pada benda itu menempuh lintasan yang bentuk dan panjangnya sama.
1. Gerak lurus beraturan
Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana dalam gerak ini kecepatannya tetap dikarenakan tidak adanya percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu.
dengan arti dan satuan dalam SI :
= Jarak yang ditempuh (km, m)
= Kecepatan (km/jam, m/s)
= Waktu tempuh (jam, sekon)
2. Gerak lurus berubah beraturan
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan, rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik.
s=v0. t+1 2a .t
2
dengan arti dan satuan dalam SI:
a = percepatan (m/s2)
t = waktu (s)
s = Jarak tempuh/perpindahan (m)
BAB II
ALAT DAN BAHAN
II.1. Alat yang digunakan 1. Pesawat Atwood lengkap
a. Tiang berskala
b. Dua beban dengan tali c. Beban tambahan (tiga buah) d. Katrol
e. Penjepit beban f. Penyangkut beban 2. Jangka sorong
3. Stopwatch
BAB III
METODE PERCOBAAN
III.1. Gerak Lurus Beraturan
1. Dicatatlah dahulu suhu ruangan pada awal dan ahir percobaan. 2. Ditimbanglah beban m1,m2, m3 (usahakan m1 = m2).
3. Diletakkan beban m1 pada penjepit P.
4. Beban m2 dan m3 terletak pada kedudukan A.
5. Dicatatlah kedudukan penyangkut beban B dan meja C (secara tabel). 6. Bila penjepit P dilepas, m2 dan m3 akan dipercepat antara AB dan
selanjutnya bergerak beraturan antara BC setelah tambahan beban tersangkut di B. Catatlah waktu yang diperlakukan antara BC.
7. Diulangilah percobaan diatas dengan mengubah kedudukan meja C (ingat tinggi beban m2.
8. Diulangilah percobaan diatas dengan menggunakan beban m3 yang lain.
Catatan : selama serangkaian pengamatan berlangsung, jangan mengubah kedudukan jarak antara A dan B.
III.2. Gerak Lurus Berubah Beraturan
1. Diaturlah kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan. 2. Dicatatlah kedudukan A dan B (secara tabel).
3. Bila beban m1 dilepas, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus
berubah beraturan antara A dan B, catalah waktu yang diperlukan untuk gerak ini.
4. Diulangilah percobaan diatas dengan mengubah-ubah kedudukan B. catatlah selalu jarak AB dan waktu yang diperlukan.
BAB IV
DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
IV.1. Data Pengamatan
Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 9 Desember 2014, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut :
Keadaan ruangan P (cm)Hg T (oC) C (%) Sebelum percobaan 75,55 Hg 27oC 65 %
Sesudah percobaan 75,65 Hg 27oC 66 %
Diketahui : R = 5,95 2M = 159,6
Gerak Lurus Beraturan N
O
Massa (gr) s (cm) t (s) v (cm/s)
1 4 25 1,21 20,66
30 1,1 27,27
2 6 25 0,9 27,77
30 0,82 36,58
3 8 25 0,63 39,68
30 0,72 41,66
X 0,89 32,27
Gerak Lurus Berubah Beraturan N
O
Massa (gr) s (cm) t (s) a (cm/s) v (cm/s2) I (gr cm3)
1 4 25 1,92 13,56 26,03 4.442,50
30 2,16 12,86 27,77 4.999,58
2 6 25 1,34 27,84 37,30 1.614,59
30 1,66 21,77 36,13 3.699,43 3 8 2530 1,351,43 27,4329,34 37,0341,95 4.185,223.526,51
IV.2. Data Perhitungan Gerak Lurus Beraturan
v = s/t Keterangan :
v = kecepatan (cm/s) s = jarak (m)
t = waktu tempuh (s)
Kecepatan dengan massa 4 gram Diketahui : s = 25
Kecepatan dengan massa 6 gram Diketahui : s = 25
¿ 25
Gerak Lurus Berubah Beraturan Percepatan dengan massa 4 gram
Diketahui : s = 25
Percepatan dengan massa 6 gram Diketahui : s = 25
Percepatan dengan massa 8 gram Diketahui : s = 25
Kecepatan dengan massa 4 gram Diketahui : a = 13,56
t = 1,92
v=a
Kecepatan dengan massa 6 gram Diketahui : a = 27,84
Kecepatan dengan massa 8 gram Diketahui : a = 27,43
m = massa lempengan (gram) M = massa bandul (gram)
Momen inersia dengan massa 4 gram
Momen inersia dengan massa 6 gram Diketahui : a = 27,84
BAB V PEMBAHASAN
Gerak Lurus Beraturan
Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah suatu gerak lurus yang mempunyai kecepatan konstan. Maka nilai percepatannya adalah a = 0. Gerakan GLB berbentuk linear dan nilai kecepatannya adalah hasil bagi jarak dengan waktu yang ditempuh.
Rumus:
Dengan ketentuan:
= Jarak yang ditempuh (km, m) = Kecepatan (km/jam, m/s) = Waktu tempuh (jam, sekon) Catatan:
2. Untuk mencari waktu tempuh, rumusnya adalah .
3. Untuk mencari kecepatan, rumusnya adalah . Kecepatan dengan massa 4 gram
Diketahui : s = 25
Kecepatan dengan massa 6 gram Diketahui : s = 25
Perhatikan bahwa ketika dikatakan kecepatan, maka yang dimaksudkan adalah kecepatan sesaat. Demikian juga sebaliknya, ketika dikatakan kecepatan sesaat, maka yang dimaksudkan adalah kecepatan.
Ketika sebuah benda melakukan gerak lurus beraturan, kecepatan benda sama dengan kecepatan rata-rata. Dalam gerak lurus beraturan (GLB) kecepatan benda selalu konstan. Kecepatan konstan berarti besar kecepatan (besar kecepatan = kelajuan) dan arah kecepatan selalu konstan. Besar kecepatan atau kelajuan benda konstan atau selalu sama setiap saat karenanya besar kecepatan atau kelajuan pasti sama dengan besar kecepatan rata-rata.
Rumus :
Karena dalam kehidupan sehari-hari tidak memungkinkan adanya gerak lurus beraturan maka diambillah kecepatan rata-rata untuk menentukan kecepatan pada gerak lurus beraturan. V rata – rata = 32,27 cm/s.
Gerak lurus berubah beraturan
Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak yang lintasannya berupa garis lurus dengan kecepatannya yang berubah beraturan. Percepatannya bernilai konstan/tetap.
Rumus GLBB ada 3, yaitu:
Dengan ketentuan:
= Percepatan (m/s2)
= Jarak yang ditempuh (m)
Kecepatan dengan massa 4 gram Diketahui : a = 13,56
Kecepatan dengan massa 6 gram Diketahui : a = 27,84
Kecepatan dengan massa 8 gram Diketahui : a = 27,43
(a= +) atau perlambatan (a= -). Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II (S F = m . a).Karena arah percepatan benda selalu konstan maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus. Arah percepatan konstan = arah kecepatan konstan = arah gerakan benda konstan = arah gerakan benda tidak berubah = benda bergerak lurus.Besar percepatan konstan bisa berarti kelajuan bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang secara konstan.
Ketika kelajuan benda berkurang secara konstan, kadang kita menyebutnya sebagai perlambatan konstan. Untuk gerakan satu dimensi (gerakan pada lintasan lurus), kata percepatan digunakan ketika arah kecepatan = arah percepatan, sedangkan kata perlambatan digunakan ketika arah kecepatan dan percepatan berlawanan.
Misalnya mula-mula mobil diam. Setelah 1 detik, mobil bergerak dengan kelajuan 2 m/s. Setelah 2 detik mobil bergerak dengan kelajuan 4 m/s. Setelah 3 detik mobil bergerak dengan kelajuan 6 m/s. Setelah 4 detik mobil bergerak dengan kelajuan 8 m/s. Dan seterusnya… Tampak bahwa setiap detik kelajuan mobil bertambah 2 m/s. Kita bisa mengatakan bahwa mobil mengalami percepatan konstan sebesar 2 m/s per sekon = 2 m/s2.
Hukum Newton II
“Setiap benda yang dikenai gaya maka akan mengalami percepatan yang besarnya berbanding lurus dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan besarnya massa benda.”
a=Σ F m
Σ F=m a
Keterangan :
ΣF = gaya total (kg m/s2)
a = percepatan (m/s2)
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 makatentu akan ada gaya yang menyebabkannya.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
VI.1 Kesimpulan
Dari percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat yang dapat membantu dalam membuktikan Hukum-hukum Newton ataupun gejala-gejala lainnya
2. Melalui pesawat atwood kita dapat mengetahui nilai kecepatan, percepatan dan momen inersia dari suatu benda.
4. Percobaan ini dalam perhitungannya dibantu dengan penggunaan kalkulator.
VI.I Saran
1. Ketika akan melakukan percobaan, alangkah lebih baik kita harus mengetahui materi mengenai GLB dan GLBB terlebih dahulu.
2. Lakukanlah percobaan dengan teliti dan cermat agar data yang didapat bisa akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar . Universitas Pakuan. Bogor
http://www.slideshare.net/hanifahipeh/laporan-fisika-dasar-pesawat-atwood
http://mafia.mafiaol.com/2014/01/pengertian-gerak-translasi-dan-rotasi.html
Wulandari, yayan S.Si. 2012. Rumus Saku Fisika SMA Kelas 1, 2 dan 3. Tangerang : Scientific Press.
LAMPIRAN Tugas Akhir
1. Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan grafik?
Jawab :
Kecepatan dengan massa 4 gram Diketahui : s = 25
t = 1,21 v=s
t
¿ 25 1,21
¿20,66cm/s
Diketahui : s = 30 t = 1,1 v=s
t
¿30 1,1
Kecepatan dengan massa 6 gram
Kecepatan dengan massa 8 gram Diketahui : s = 25
keping 4 gram keping 6 gram keping 8 gram
20.66
Grafik kecepatan GLB
2 5
2. Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingat ketelitian alat? Jawab :
ketelitian mata saat menggunakan stopwatch. Jadi praktikum ini tidak bisa dijadikan acuan benda tersebut bergerak GLB.
3. Tentukan besaran kecepatan gerak berubah beraturan tersebut secara hitungan dan grafik?
Jawab :
Kecepatan dengan massa 4 gram Diketahui : a = 13,56
Kecepatan dengan massa 6 gram Diketahui : a = 27,84
keping 4 gram keping 6 gram keping 8 gram
Grafik kecepatan GLBB
25 Kolom1
4. Dari hasil ini apakah Hukun Newton benar-benar berlaku? Jawab :
Hukum newton benar berlaku, terutama hukum newton I dan hukum newton II, menurut newton I “suatu benda akan diam atau GLB apabila gaya atau resultan pada benda sama dengan 0” begitu juga pada
praktikum, jika benda tidak diberi gaya tambahan maka akan bergerak GLB.
5. Bandingkanlah harga kecepatan yang didapat dengan menggunakan beban tambahan yang berbeda.
Jawab :
Berdasarkan data yang saya dapatkan jika benda ditambah beban dengan jarak yang sama maka kecepatan benda akan bertambah, begitu pula waktu yang ditempuh, semakin berat dan cepat maka waktu yang dibutuhkan akan lebih singkat.
6. Tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan gravitasi setempat = 9,83 m/det.
Jawab :
¿4.442,50gr cm2 ¿4.999,58gr cm2
Momen inersia dengan massa 6 gram Diketahui : a = 27,84
