LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 “MOMEN INERSIA”

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 “MOMEN INERSIA”

Tanggal praktikum : 15 Oktober 2016 Tanggal pengumpulan : 20 Oktober 2016 Waktu praktikum : 07.30-09.30

Nama Praktikan : Astri Wulandari

NIM : 11160163000037

LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA 2016

ngi su

= r.

A. Judul percobaan 

MOMEN INERSIA

B.Tujuan percobaan 

1. Menentukan konstanta pegas spiral pada alat momen inersia

2. Menentukan periode diri alat momen inersia

3. Menentukan periode benda

4. Menentukan momen inersia benda

5. Menetukan besar sudut simpangan dari berbagai benda dengan massa yang berbeda

6. Membandingkan nilai momen inersia benda secara teori dan praktikum

7.Menentukan periode piringan

8.

Menentukan hubungan momen inersia dengan periode.

C. Dasar teori 

Banyak benda benda disekitar kita yang jarang kita amati di dunia ini, salah satunya adalah benda tegar. Benda tegar yaitu benda dengan bentuk tertentu yang tidak berubah, sehingga pratikel partikel pembentuknya berada pada posisi yang tetap relativ satu sama lain (Sutrisno. 2007).

Dari benda benda tegar tersebut kita sering melihat benda benda tersebut berotasi, seperti ban pada mobil, kincir angin, cd yang diputar dll. Benda tegar yang berotasi terdiri dari massa yang bergerak, sehingga memiliki energi kinetik. Kita dapat menyatakan energi kinetik ini dalam bentuk kecepatan sudut benda dan sebuah besaran baru yang disebut momen inersia (Young & Freedman. 2001)

Benda yang berotasi memiliki momen gaya, torsi (momen gaya) terhadap sumbu yang disebabkan gaya adalah ukuran dari keefektifitan gaya tersebut dalam menghasilkan putaran atau rotasi mengelili mbu tersebut (Bueche. 1989). Didefinisikan sebagai berikut :

Momen Gaya = F Sin ɵ

Ket :

r = Jarak ke sumbu F = Gaya yang bekerja

ɵ = Besar sudut yang terbentuk

Momen inersia adalah besaran yang menunjukan ukuran kelembaman pada saat benda melakukan gerak rotasi. Besarnya momen inersia suatu benda merupakan hasil kali antara massa benda (m) kuadrat jarak (r 2) ke sumbu putarnya. (Umar, 2008: 149)

Rumus – Rumus Momen Inersia :

Benda Lokasi sumbu rumus

Gelang tipis, jari- jari R

Melewati titik pusat

MR2

Gelang tipis, jari- jari R, tebal w Melewati jari- jari bagian tengah R2 + w2

Silinder pejal, jari- jari R Melewati titik Pusat ½ MR2 Silinder berongga, jari-jari dalam R1, jari-jari luar R2 Melewati titik Pusat ½ M(R12+R 2) 2 Bola H omogeny, jari-jari R Melewati titik Pusat 2/5 MR2 Batang panjang Homogeny, panjang ℓ Melewati titik Pusat 1/12 Mℓ2 Batang panjang Homogeny, panjang ℓ Melewati salah satu ujung 1/3 Mℓ2 Pelat persegi-empat tipis, panjang ℓ, lebar w Melewati titik Pusat 1/12 M(ℓ2 + w2)

(Giancoli, 2014 : 263)

D.Alat dan Bahan 

No

.

Nama

Alat/Baha

n

Gambar

No

.

Nama

Alat/Baha

n

Gambar

1.

Neraca

8. Piringan

Besar

cakram 2

cm

2.

Alat

Momen

Inersia

9. Piringan

kecil

cakram 3

cm

3.

Jangka

Sorong

10. Penggaris

4.

Bola Pejal

11.

Kerucut

Pejal

5.

Silinder

Pejal

12.

Benang

Nilon

6.

Silinder

Berongga

13. Stopwatch

7.

Perangkat

Beban

14.

obeng

E. Langkah kerja 

Percobaan 1 : Menentukan momen Inersia

berdasarkan teori 

No.

langkah-langkah

gambar

1.Timbanglah semua benda yang akan

ditentukan momen inersianya dan catat

hasilnya pada tabel.

2.Ukur tinggi dan diameter masing-masing

benda, serta catat hasilnya pada tabel.

Percobaan 2 : Menentukan Konstanta Pegas Spiral Alat Momen 

Inersia

No.

Langkah-langkah

Gambar

1.

Susunlah alat percobaan

2.

Ikatlah benang nilon pada salah satu baut yang ada di tepi dudukan silinder.

3.

Baringkan alat momen inersia di bagian tepi meja.

4.

Gantung beban pada benang, amati simpangan yang terjadi dan catat hasilnya. Ulangi sebanyak 3 kali

 

5.

Tambahkan beban berikutnya lalu catat hasil pengukuran yang di dapat

Percobaan 3 : Menentukan Periode Diri Alat Momen Inersia 

No.

Langkah-langkah

Gambar

1.

Tegakkan kembali alat momen inersia. Buka benang yang terpasang pada dudukan silinder

2.

Atur posisi jarum penunjuk pada alat momen inersia.

3.

Simpangkan dudukan silinder sebesar 270°

4.

Amati stopwatch untuk menghitung 3 getaran kemudian catat hasilnya.

Percobaan 4 : Menentukan Periode Benda 

1.

pasang bola pejal pada alat momen inersia

2.

Simpangkan bola sebesar 270° kemudian lepaskan dan catat waktu 3 getaran yang ditunjukan stopwatch. Ulangi langkah sebanyak 3 kali.

3.

ganti bola pejal dengan benda sesuai urutan dan lakukan langkah yang sama.

Percobaan 5 : Menentukan Momen Inersia pada jarak sumbu putar

yang di tentukan 

No.

Langkah-langkah

Gambar

1.

Timbang piringan

2.

Pasang piringan pada alat momen inersia. Kencangkan posisi piringan dengan baut yang terdapat pada alat momen inersia.

3.

Simpangkan piringan sebesar 270°, kemudian lepaskan . catat waktu 3 kali getaran.

4.

Pindahkan sumbu putar pada lubang selanjutnya. Dan lakukan langkah yang sama.

F.Data Percobaan 

Tabel I. Massa Benda 

No.

Nama Benda

Massa (g)

Diameter

Luar (cm)

Diameter

Dalam (cm)

Tinggi

(cm)

1.

Bola Pejal

480

11

11

2.

Silinder Pejal

484

8,0

14,5

3.

Silinder Berongga

452

7,2

6,2

5,4

4.

Piringan Besar

cakram 2 cm

474

21,8

5.

Piringan Besar

cakram 3 cm

472

18,3

6.

Kerucut

483

14

12,0

Tabel II. Simpangan 

Massa (g)

Simpangan (°)

θ rat (

˚

)

1

2

3

50

42°

42°

42°

41,7°

100

71°

72°

71°

71,3°

150

93°

94°

94°

93,7°

200

105°

106°

105°

105,3°

250

113°

114°

113°

113,3°

 

Waktu 5 getaran (s)

T(s)

𝒕

_𝟏

𝒕

_𝟐

𝒕

_𝟑

𝒕

_𝒓𝒂𝒕

2,0

2,0

2,0

2,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

2

5

= 0,4 𝑠

Tabel IV. Periode Benda 

No.

Nama Benda

Waktu 3 getaran (s)

T(s)

𝒕

_𝟏

𝒕

_𝟐

𝒕

_𝟑

𝒕

_𝒓𝒂𝒕

1.

Bola Pejal

2,0

4,0

4,0

3,3

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

3,3

3

= 1,1 𝑠

2.

Silinder Pejal

2,0

2,0

2,0

2,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

2,0

3

= 0,7 𝑠

3.

Silinder

Berongga

2,0

2,0

2,0

2,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

2,0

3

= 0,7 𝑠

4.

Piringan 213

4,0

5,0

5,0

4,7

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

4,7

3

= 1,7 𝑠

5.

Piringan 714

5,0

4,0

4,0

4,3

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

4,3

3

= 1,4 𝑠

6.

Kerucut

2,0

3,0

2,0

2,3

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

2,3

3

= 0,7 𝑠

` 

Tabel V. Periode Piringan

l

(cm)

Waktu 3 getaran (s)

T(s)

𝒕

_𝟏

𝒕

_𝟐

𝒕

_𝟑

𝒕

_𝒓𝒂𝒕

0

4,0

4,0

4,0

4,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

4,0

3

= 1,3 𝑠

2,5

4,0

4,0

4,0

4,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

4,0

3

= 1,3 𝑠

5

5,0

5,0

5,0

5,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

5,0

3

= 1,7 𝑠

7,5

6,0

6,0

6,0

6,0

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

6,0

3

= 2,0 𝑠

10

7,00

6,00

7,00

6,7

𝑇 =

𝑡

𝑛

=

6,7

3

= 2,3 𝑠

G.

Pengolahan data 

Mencari momen inersia berdasarkan rumus teori :

Nama benda Rumus teori Pengolahan Hasil

Bola pejal 𝐼 =2 5 𝑚𝑟 2 𝑡 = =2 5 (0,480 𝑘𝑔)(0,07 𝑚) 2 0,009 𝑘𝑔𝑚2 Silinder pejal 𝑡 =1 2 𝑚𝑟 2 _{𝑡 =}1 2 (0,484 𝑘𝑔)(0,07 𝑚) 2 0,001 kg 𝑚2

Silinder berongga 𝑡 = 1 2 𝑚𝑟 2 𝑡 = =1 2 (0,452 𝑘𝑔)(0,07 𝑚) 2 0,001 kg 𝑚2 Piringan besar cakram 2cm 𝑡 =1 2 𝑚𝑟 2 𝑡 = =1 2 (0,474 𝑘𝑔)(0,07 𝑚) 2 0,001 kg 𝑚2 Piringan kecil cakram 3 cm 𝑡 =1 2 𝑚𝑟 2 𝑡 = =1 2 (0,472 𝑘𝑔)(0,07𝑚) 2 0,001 kg 𝑚2 Kerucut 𝑡 = 3 10 𝑚𝑟 2 𝑡 = = 3 10 (0,483 𝑘𝑔)(0,07 𝑚) 2 0,001 kg 𝑚2

Menentukan konstanta pegas pada alat momen inersia :

Massa (g) 𝜽 𝒓𝒂𝒕 ( ͦ ) Rumus Pengolahan Hasil

50 _41,7 ͦ _{𝐾 =}𝑚𝑔𝑟 𝜃 =0,05 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄𝑠2× 0,07𝑚 41,7 ͦ 0,0008 100 71,3 ͦ _{𝐾 =}𝑚𝑔𝑟 𝜃 =0,1 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄𝑠2× 0,07𝑚 71,3 ͦ 0,0009 150 94 ͦ _{𝐾 =}𝜏 𝜃 𝐾 = 𝑚𝑔𝑟 𝜃 =0,15 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄𝑠2× 0,07𝑚 94 ͦ 0,0011 200 105,3 ͦ _{𝐾 =}𝑚𝑔𝑟 𝜃 =0,2 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄𝑠2× 0,07𝑚 105,3 ͦ 0,0013 250 _113,3 ͦ _{𝐾 =}𝑚𝑔𝑟 𝜃 =0,25 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄𝑠2× 0,07𝑚 113,3 ͦ 0,0015 Rata-rata 0,00112

Mengukur momen inersia pada alat momen inersia :

T (s) Rumus Pengolahaan Hasil

0,40 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = (0,40)2_0,00112 4(3,14)2 𝐼 =0,0001792 39,4384 0,0000045437𝑘𝑔𝑚2

menentuka momen inersia pada benda :

Nama Benda T (s) Rumus Pengolahan Hasil

Bola pejal 1,1 s 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = (1,1)2_0,00112 4(3,14)2 𝐼 = 0,0013 39,4384 0,00003 kg 𝑚2 Silinder pejal 0,7 s 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = (0,7)2_0,00112 4(3,14)2 𝐼 = 0,0005 39,4384 0,00001 kg 𝑚2 Silinder berongga 0,9 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = (0,9)2_0,00112 4(3,14)2 𝐼 = 0,0009 39,4384 0,00002 kg 𝑚2 Piringan 213 1,7 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = (1,7)2_0,00112 4(3,14)2 𝐼 = 0,003 39,4384 0,00008 kg 𝑚2 Piringan 714 1,4 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = (1,4)2_0,00112 4(3,14)2 𝐼 = 0,002 39,4384 0,00005 kg 𝑚2 Kerucut 0,7 𝐼 =𝑇 2_𝑘 4𝜋2 𝐼 = 0,720,00112 4(3,14)2 𝐼 = 0,0005 39,4384 0,00001 kg 𝑚2

menentukan periode piringan untuk setiap pergeseran sumbu putar :

𝒍(𝒄𝒎)

𝒕

_𝟏

𝒕

_𝟐

𝒕

_𝟑

𝒕

_{𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂}

T (s)

0 4,0 4,0 4,0 𝑡_{𝑟𝑎𝑡𝑎=} 𝑡₁+𝑡₂+𝑡₃ 3 = 4+4+4₃ =1,3 𝑇 (𝑠) = 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑛 =1,3 3 = 0,4 𝑠 2,5 4,0 4,0 4,0 𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1+𝑡₃2+𝑡3 = 4,+4 +4₃ 1,3 𝑇 (𝑠) = 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑛 =1,3 3 = 0,4 𝑠 5 5,0 5,0 5,0 𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1+𝑡₃2+𝑡3 = 5 + 5 + 5₃ =5,0 𝑇 (𝑠) = 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑛 =5,0 3 = 1,7 𝑠 7,5 6,0 6,0 6,0 𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1+𝑡2+𝑡3 3 = 6 +6+6₃ =4 𝑇 (𝑠) = 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑛 =4 3 = 1,3 𝑠 10 7,0 6,0 7,0 𝑡 𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1+𝑡₃2+𝑡3 = 7 +6+7₃ =6,7 𝑇 (𝑠) = 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑛 =6,7 3 = 2,23 𝑠

H. Pembahasan 

Dalam percobaan kali ini kita akan mencoba mencari momen inersia benda dan waktu yang diperlukan dalam pergeseran sumbu putar pada alat momen inersia. Pada percobaan pertama kita mengukur massa benda,diameter luar benda, diameter dalam benda,dan tinggi benda. Benda-benda tersebut antara lain: bola pejal, silider pejal, silinder berongga, piringan besar cakram 2 cm, piringan kecil cakram 3 cm, dan kerucut. Tujuan percobaan pertama kali ini adalah untuk mengukur momen inersia pada benda tersebut dengan mengaplikasikan rumus teori yang ada.

Pada percobaan kedua menghitung simpangan sumbu putar pada alat momen inersia yang sudah di kaitkan benang nilon dan di gantungkan massa beban yang berbeda-beda 50g, 100g, 150g, 200g, dan 250g. Sehingga dapat diperoleh simpangan 71,3 ͦ , 93,7 ͦ , 105,3 ͦ , 113,3 ͦ , 41,7 ͦ dan dari percobaan kedua ini dilakukan untuk mencari konstanta pegas pada alat momen inersia tersebut.

Pada percobaan ketiga menghitung momen inersia pada alat momen inersia tersebut. Untuk melakukan percobaan ketiga diputarkan simpangan sejauh 270 ͦ dan ulangi percobaan ini sebanyak 3 kali pengulangan sehingga didapat periode yang diperlukan rumus : 𝐼 =𝑇2𝑘

4𝜋2.

Pada percobaan keempat kita menghitung banyaknya 3 kali getaran pada benda yang disimpngkan sejauh 270 ͦ yang menggunakan benda antara lain: bola pejal, silinder pejal, silinder berongga, piringan besar cakram 2 cm, piringan kecil cakram 3 cm dan kerucut dimana percobaan ini diulang sebanyak 3 kali perulangan. Percobaan ini akan menghitung momen inersia pada benda-benda tersebut dari percobaan kali ini kita dapat membandingkan momen inersia secara teori maupun secara praktik. Sehingga kita dapat mengetahui hasil momen inersia dengan menggunakan rumus teori maupun hasil praktikum.

Pada percobaan kelima menentukan periode pada piringan disetiap titik dimana titik pusat sama dengan 0 dan jarak antara titik selanjutnya adalah 2,5 cm. Pada percobaan kelima ini kita meletakkan piringan pada titik 0, 2.5, 5, 7.5, 10 yang dimana disimpangkan sejauh 270 ͦ dan diulang sebanyak 3 kali pengulangan agar terhindar dari kesalahan perhitungan sehingga diperoleh periode 1,3 s, 1,3 s, 1,7 s, 2,0 s, dan 2.3 s. Sehingga dapat diketahui bahwa semakin jarak dekat dengan titik pusat periode yang

dihasilkan semakin kecil dan semakin jauh dari titik pusat periode yang diihasilkan semakin besar.

H. Kesimpulan

1. Semakin jauh sumbu putarnya terhadap titik pusat semakin besar periodenya. 2. Massa dan titik putarnya dapat memengaruhi periode.

3. Semakin besar periode suatu benda maka akan menghasilkan momen inersia yang besar pula.

I. Komentar

1. Sebaiknya dalam melakukan percobaan terutama dalam melakukan pengukuran harus lebih teliti agar hasil data dengan teori menghasilkan kesinambungan . J. Daftar Pustaka

Bueche, Fredrick. 1989. Teori dan Soal Soal Fisika Edisi Kedelapan. Jakarta: Erlangga Giancoli, Douglas. 2013. Fisika Jilid 1 Edisi Ketujuh. Jakarta : Erlangga Sutrisno. 2007.

Fisika Dasar (Mekanika, Fluida & Gelombang). Jakarta: UIN Jakarta Press Umar, Efrizon. 2008. Buku Pintar Fisika. Jakarta : Media Pusindo Young & Freedman. 2001. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta: Erlangga

TUGAS PASCA

1. Apa hubungan periode dengan momen inersia?

2. Pada percobaan dengan menggunakan piringan alumunium, bagaimana perbandingan besarnya momen inersia ketika pusat berada di tengah dengan pusat berada di pinggir?

Jawab 1. Hubungan antara periode deng