LAPORAN PRAKTIKUM UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH

PERCOBAAN 3

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM LINIER

LAPORAN PRAKTIKUM

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH Praktikum Fisika Dasar 1

Yang dibina oleh Bapak Muhammad Reyza Arief Taqwa, M.Pd

Oleh :

Ivan Danar Aditya Irawan 190321624050

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

SEPTEMBER 2019

A. Tujuan

Praktikum penelitian ini bertujuan untuk mengetahui beberapa hal diantaranya mampu mengaplikasikan teori ralat dengan benar, mampu menentukan momentum suatu benda sebelum dan sesudah tumbukan, mampu membuktikan tentang hukum kekekalan momentum, mampu menggunakan ticker timer dengan baik dan benar, mampu menggunakan dan membaca neraca teknis, dan mampu merangkai dan menggunakan set alat dengan tepat.

B. Latar Belakang

Momentum linier partikel dapat diartikan dan didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dan kecepatan yang dinyatakan dalam P atau dapat dituliskan dengan rumusan P = m . v dengan satuan P adalah (kg.m/s). Momentum linier adalah salah satu besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatannya.

Gambar 1. Skema tumbukan

Pada hukum kekekalan momentum menyatakan dan menjelaskan bahwa pada saat suatu benda mengalami peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda sebelum dan sesudah terjadinya tumbukan adalah tetap atau sama besar selama tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda itu.

Momentum adalah suatu besaran dinamik yang lebih informatif jika dibandingkan dengan kecepatan, sebagai contoh sebuah mobil dengan penumpang penuh akan lebih sulit dihentikan jika dibandingkan dengan mobil yang hanya dinaiki satu orang meskipun kecepatan keduanya sama. Hal ini dikarenakan momentum mobil yang memiliki penumpang penuh lebih besar dibanding mobil dengan satu penumpang.

Seandainya terdapat suatu benda yang memiliki massa m dengan kecepatan v pada saat t dan memiliki massa m1 pada saat t1, maka perubahan

m2v2

tumbukan

m1v1 m1v1’ m2v2’

kecepatan selama ∆t adalah ∆v = v1 -v. Sedangkan perubahan momentum benda tersebut adalah

∆P = ( m1 v1 ) – ( m v )

= m ( v1 – v )

= m ∆v

Jika terdapat dua benda atau muatan yang mengalami tumbukan, maka persamaan momentum tersebut bisa dituliskan dengan rumusan sebagai berikut:

P₁+P₂=P₁'_❑+P₂'_❑ m₁v₁± m₂v₂=m₁v '₁± m₂v '₂

C. Alat dan Bahan

Dalam praktikum percobaan ini, ada beberapa alat dan bahan yang dibutuhkan dalam proses praktikum diantaranya Power supply yang digunakan sebagai sumber arus listrik, Ticker timer yang berfungsi sebagai alat untuk mencoretkan titik titik, Pita Kertas digunakan untuk media menuliskan titik titik getaran, Lintasan / papan luncuran berfungsi sebagai lintasan trolley saat terjadi tumbukan, Trolley adalah benda yang mengalami tumbukan, Beban yang dipasangkan pada trolley sebagai variabel bebas, Penggaris / mistar yang digunakan untuk mengukur jarak 10 titik pada pita, Neraca / timbangan berfungsi untuk menimbang massa beban, Stopwatch yang berfungsi untuk menghitung waktu tumbukan, Isolasi / perekat untuk merekatkan pita pada trolley, serta Palu pemukul untuk memukul pegas pada trolley.

Gambar 2. Rangkaian Alat D. Prosedur Percobaan

Dalam percobaan hukum kekalan momentum ini ada beberapa prosedur kerja yang harus dilakukan, pertama Timbanglah beban 1 dan beban 2 dengan menggunakan neraca. kemudian catat pada tabel pengamatan dan disertai dengan menulis nst. Kedua, susunlah alat seperti pada gambar 2 dan pastikan benda tersusun dengan baik dan trolley terpasang pada lintasan yang sama.

Ketiga, potonglah pita sesuai ukuran yang ditentukan dan rekatkan salah satu ujung pita pada trolley 1 dengan menggunakan perekat atau isolasi dan ujung pita lainnya dimasukkan dalam ticker timer. Keempat, tekanlah tombol on pada power supply dan pukul pegas trolley 1 menggunakan palu yang telah disediakan. Kelima, amatilah pergerakan kedua trolley sebelum hingga sesudah keduanya mengalami tumbukan satu sama lain dan tunggu hingga kedua trolley berhenti. Keenam, matikan power supply kemudian lepaskan pita kertas dari trolley 1 dan ticker timer. Ketujuh, amatilah titik-titik ketukan pada pita kertas tersebut kemudian berilah tanda pembatas antara titik titik sebelum dan sesudah tumbukan. Kedelapan, ukurlah jarak 10 titik (ketukan) sebelum tumbukan (S_o) dan jarak 10 titik (ketukan) setelah tumbukan (S) dengan menggunakan mistar / penggaris. Kesembilan catatlah data hasil pengamatan pada tabel pengamatan, dan terakhir ulangilah percobaan tersebut dengan menggunakan massa benda yang berbeda dan catat pada tabel pengamatan.

E. Analisis Data a) Metode analisis

Dalam percobaan hukum kekekalan momentum linier ini memakai power supply dengan frekuensi sumber penggetar sebesar 50 Hz. Hal ini berarti dalam waktu 1 detik ticker timer bergetar sebanyak 50 ketukan. Karena S₀ dan S hanya diukur untuk 10 ketukan, maka waktu yang dibutuhkan untuk 10

ketukan tersebut adalah 0,2 detik. Hasil ini diperoleh dari perhitungan sebagai berikut

t=s=0.2s

Sehingga momentum awal dan momentum akhir dapat dihitung dengan rumus :

 Sebelum terjadi tumbukan P=m . v

P=m .S_o t

 Sesudah terjadi tumbukan P=m . v

P=

(

^m1+m₂

)

^.S_t

Dalam percobaan hukum kekekalan momentum linier, ada 2 teori ralat yang digunakan, yaitu :

 Ralat mutlak

∆_z=

√ ^|

^{∂ x∂ z1.23. ∆ x1}

^|

²⁺

^|

^{∂ x∂ z2.23. ∆ x2}

^|

²⁺

^|

^{∂ x∂ z3 .23. ∆ x3}

^|

²

 Ralat relatif

R=

|

ketidakpastian hasil pengukuran kuantitas pengukuran

|

R=∆ p

p ×100 %

b) Sajian hasil pengamatan Tabel Hasil Pengamatan

Perc obaa n

Benda 1 Benda 2 Jarak

t (s) m₁

(kg)

nst m₂ (kg)

nst S₀

(m)

n st

S (m)

n st 1 0.5 5.100.25⁻⁴ 5.10⁻⁴ 17.10⁻³ 10⁻³ 32.10⁻³ 100.2⁻³ 2 0.75 _5.100.25⁻⁴ _5.10⁻⁴ _37.10⁻³ ₁₀⁻³ _74.10⁻³ ₁₀⁻³0.2

Keterangan :

S₀ : jarak 10 ketukan sebelum tumbukan S : jarak 10 ketukan sesudah tumbukan nst neraca : 0.0005 kg

nst mistar : 0.001 m

∆ m=1

2nst=0.00025kg

∆ S=1

2nst=0.0005m

Percobaan 1

Sebelum tumbukan m1 = ( m1 ± ∆m )

= ( 0,5 ± 0,0025 ) kg S0 = ( S0 ± ∆ S0 )

= ( 0,14 ± 0,0005 ) m P = m₁So

t

= 0,5 1,7.10⁻² 0,2

= 8,5.10⁻³

2.10⁻¹ =4,25.10⁻²

∆P =

√

^{¿∂ m∂ P.32. ∆ m¿2+¿∂ S∂ P0.23. ∆ S0¿2}

=

√

^{¿∂ m∂ mt1.S10.23. ∆ m¿2+¿∂ m∂ St1. S00.23. ∆ S0¿2}

=

√

^{¿St0 .23. ∆ m¿2+¿mt1.23. ∆ S0¿2}

=

√

^{¿172..1010−1−3.23.25.10−5¿2+¿52..1010−1−1.23.5.10−4¿2}

=

√

^{¿856..1010−1−7¿2+¿56..1010−4−1¿2}

=

√

^{¿14,167.10−6¿2+¿8,3.10−4¿2}

=

√

^{200,7.10−12+68,89.10−8}

=

√

^{0,02007.10−8+68,89.10−8}

=

√

^{68,91007.10−8}

= 8,3012 . 10^-4

= 0,00083012

Ralat Relatif = ∆ P

P .100 %

= 0,00083012

0,0425 100%

= 1,9532 % ( 5AP)

Setelah tumbukan m2 = ( m2 ± ∆m )

= ( 0,25 ± 0,0025 ) kg S = ( s ± ∆s )

= ( 3,2 . 10^-2 ± 0,0005 ) m

P = ( m1 + m2 ) s t

= 0,75 3,2.10⁻² 0,2

= 75 . 10⁻² . 32.10⁻³ 2.10⁻¹

= 1200 . 10⁻⁴

= 1,2 . ₁₀⁻¹

= 0,12

∆P =

√

^{¿∂ m∂ P.32. ∆ m¿2+¿∂ P∂ S .23. ∆ S¿2}

=

1+¿m₂ m_¿

¿

¿S 1+¿¿m₂

m¿

1+¿¿m₂ m_¿

S¿

∂¿

∂¿

∂¿¿

¿ ¿

√¿

=

1+¿m₂ m¿

¿

¿

¿S t .2

3. ∆ m¿²+¿ ¿

√¿

=

√

^{¿322..1010−1−3.23.25.10−5¿2+¿752.10.10−1−2.25.5.10−4¿2}

=

√

^{¿166..1010−1−6¿2+¿756..1010−1−5¿2}

=

√

^{¿2,667.10−5¿2+¿12,5.10−4¿2}

=

√

^{7,11289.10−10+156,25.10−8}

=

√

^{0,0711289.10−8+156,25.10−8}

=

√

156,3211289.10⁻⁸

= 11,1946 . 10^-4

= 0,00111946

Ralat Relatif = ∆ P

P .100 %

= 0,00111946

0,12 100%

= 0,9328 % ( 4AP) Percobaan 2

Sebelum tumbukan

m₁ = ( m₁ ± ∆ m¿ = ( 0,75 ±0,0025¿

S₀ = S

¿

¿¿

∆ S₀ )

= ( 3,7 . 10^-2 ± 0,.0005 ) m

P = m . S₀ t

= 0,75 . 3,7. 10⁻² 0,2 = 75 . 10^-2 . 3,7. 10⁻²

2. 10⁻¹

= 1387,5 . 10^-4 = 0, 13875

∆ P =

√

^{¿∂ m∂ P.32. ∆ m¿2+¿∂ S∂ P0.23. ∆ S0¿2}

=

√

^{¿∂ m∂ mt1.S10.23. ∆ m¿2+¿∂ m∂ St1. S00.23. ∆ S0¿2}

=

√

^{¿St0.23. ∆ m¿2+¿mt1.23. ∆ S0¿2}

=

√

^{¿372.10.10−1−3.23.25.10−5¿2+¿752.10.10−1−2.23.5.10−4¿2}

=

√

^{¿1856.10.10−1−7¿2+¿756.10.10−1−4¿2}

=

√

^{¿30,833.10−6¿2+¿12,5.10−4¿2}

=

√

^{950,67389.10−12+56,25.10−8}

=

√

^{0,09506789.10−8+156,25.10−8}

=

√

156,3450679.10⁻⁸

= 12,503802 . 10^-4 = 0,0012503802

Ralat Relatif = ∆ P

P X100 % = 0,000503802

0,13875 x 100%

= 0,90117% (5 AP)

Sesudah Tumbukan

m₂ = ( m₂ ± ∆ m¿

= ( 0,25 ± 0,00025 ) kg S = ( 3 ± ∆ S )

= ( 7,4 . 10^-2 ± 0,0005 ) m P = ( m₁+m₂¿.S

t

= ( 0,75 + 0,25 ) . 7,4. 10² 2.10⁻¹

= 10^-1 . 7,4. 10⁻² 2. 10⁻¹

= 3,7 . 10^-2

= 0,037

∆ P =

√

^{¿∂ m∂ P.32. ∆ m¿2+¿∂ S∂ P0.23. ∆ S0¿2}

=

1+m₂ m_¿

¿

¿¿ m 1. m¿ ₂

¿ ¿. S

∂¿¿ t

¿

¿∂m_{1. S0}

¿

√¿

=

m 1+m¿ ₂

¿ ¿

¿¿

¿S t .2

3. ∆ m¿²+¿ ¿

√¿

=

√

^{¿7,42..1010−1−2.23.25.10−5¿2+¿210.10−1−1.23.5.10−4¿2}

=

√

^{¿376..1010−1−6¿2+¿610.10−4−1¿2}

=

√

^{¿18,5.10−5¿2+¿0,1667.10−3¿2}

=

√

^{342,25.10−10+0,02778.10−6}

=

√

^{0,34225.10−6+0,02778.10−6}

=

√

0,37003889.10⁻⁶

= 0,6083 . 10^-3

= 0,0006083

Ralat Relatif = ∆ P

p x 100%

= 0,0006083

0,037 x 100%

= 1,644% ( 4 AP )

Tabel 1. Deskripsi Data Hukum Kekekalan Momentum

Percobaan Momentum Awal Momentum Akhir

poESpo

(kgms^-1) R = p Sp x100%

pEsp (kgms^-1

R = p Sp x100%

1 (

0,00425±0,00083012¿

1,9532 % (0,12±0.0011946)0,9328 % 2 (0,13875±0,001250)0,90117 % (0,037±0,0006083)1,6444 %

c) Pembahasan Hasil

Dalam praktikum percobaan hukum kekekalan momentum linier dapat menghitung momentum awal dan momentum akhir dengan menggunakan rumusan sebagai berikut :

 Sebelum terjadi tumbukan P=m . v

P=m .S_o t

 Sesudah tumbukan P=m . v

P=

(

^m1+m₂

)

^.S_t

Dari percobaan 1 yang telah dilakukan diperoleh momentum awal P₀

¿ ) sebesar 4.25×10⁻²kg . m/s dan momentum akhir (P) sebesar

0.12kg . m/s . Dan dari percobaan 2 diperoleh momentum awal P₀

¿ ) sebesar 0.13875kg . m/s serta momentum akhir (P) sebesar

0.037kg . m/s .

Selanjutnya, kita menghitung perubahan momentum awal (∆ P₀) dan perubahan momentum akhir (∆ P) dengan menggunakan teori ralat mutlak. yaitu :

∆ P=

√ ^|

^{∂ m∂ P.23. ∆ m}

^|

²⁺

^|

^{∂ S∂ P0.23. ∆ S0}

^|

²

Dari percobaan 1 diatas menghasilkan perubahan momentum awal (∆ P0) sebesar 0.00083012 dan perubahan momentum akhir (∆ P) sebesar 0.00111946 . Sedangkan dari percobaan 2 yang telah dilakukan menghasilkan perubahan momentum awal (∆ P₀) sebesar 0.001250382 dan perubahan momentum akhir (∆ P) sebesar 0.0006083 .

Selain itu, kita juga menghitung ralat relatif yang didapat dari hasil bagi momentum per perubahan momentum dikalikan dengan 100%, atau bisa dirumuskan dengan rumusan sebagai berikut:

R=∆ p

p .100 %

Dari percobaan 1, diperoleh ralat relatif sebelum tumbukan sebesar 1.953 % ( 4 AP) dan setelah tumbukan diperoleh ralat relatif sebesar 0.9328 % ( 4 AP ). Sedangkan dari percobaan 2, memperoleh ralat relatif sebelum tumbukan sebesar 0.9011 % (4 AP ) dan setelah tumbukan diperoleh ralat relatif sebesar 1,644 % ( 4 AP ).

Dari data yang telah diperoleh diatas dapat diketahui bahwa perbandingan ^P0 : P pada percobaan pertama adalah sebesar 0,00425 : 0,12 atau 1 : 26,67 dan pada percobaan kedua diperoleh perbandingan sebesar 0,13875 : 0,037 atau 1 : 0,267.

Jelas terlihat bahwa dari percobaan hukum kekekalan momentum linier terjadi kesalahan, sehingga nilai yang dihasilkan dari percobaan ada yang mendekati atau berbeda, faktor faktor kesalahan tersebut disebabkan oleh hal hal berikut:

 Kurang ketelitian dalam perhitungan ralat rambat.

 Kurangnya ketelitian dalam perhitungan jarak 10 ketukan.

 Faktor-faktor lain.

F. Kesimpulan

Dari percobaan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa Praktikum hukum kekekalan momentum menggunakan dua teori ralat yaitu ralat mutlak dan ralat relatif. Hasil percobaan hukum kekekalan momentum menghasilkan momentum awal pada percobaan 1 pertama sebesar

4.25×10⁻²kg . m/s dan pada percobaan kedua sebesar 0.13875kg . m/s . serta momentum akhir pada percobaan pertama sebesar 0.12kg . m/s dan pada percobaan kedua sebesar 0.037kg . m/s . Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa momentum awal tumbukan sama dengan momentum akhir tumbukan. Dalam percobaan ini menggunakan ticker timer yang digunakan untuk mengukur jarak 10 titik atau ketukan yaitu ^S0 dan S . pada praktikum percobaan ini menggunakan neraca teknis yang memiliki nst sebesar 0.0005kg. selain itu, pada percobaan ini menggunakan trolley, power supply, stopwatch dan peralatan lain sebagai pendukung percobaan.

G. Daftar Rujukan H. Kritik dan Saran

Praktikum ini masih banyak kekurangan dan kesalahan yang disebabkan dari keterbatasan kami selaku praktikan.

Sebaiknya dalam melakukan praktikum lebih memperhatikan prosedur kerja dengan benar dan dibutuhkan ketelitian yang lebih baik agar menghasilkan hasil yang maksimal pula.

I. Lampiran