LAPORAN
PRAKTIKUM FISIKA DASAR
PESAWAT
ATWOOD
DISUSUN
OLEH :
1. RAHAYU
PRATIWI 0661 13 140
2. WANDA
SRUNI 0661
13 148
3. RESTI
MAHARANI .E 0661
13 152
KELAS
FARMASI E
31-10-2013
ASISTEN
PRAKTIKUM
DESI
T.S.Si
M.IQBAL
FAUZI
LABORATURIUM
FISIKA
PROGRAM
STUDI FARMASI
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
PAKUAN
BOGOR
2013
BAB
1
PENDAHULUAN
Pada praktikum kali ini kita akan belajar dua macam
gerak yaitu gerak linear dangerak rotasi. Penyebeb terjadinya gerak ini akan
kita pelajari dan kebenaran akan hukum-hukum mengenai gerak ini akan kita
selidilki. Didala praktikum ini kita juga menggunakanalat dan bahan yang cukup
sederhana.
Di dalam ilmu fisika, kita dapat mengenal apa yang
dimaksud dengan pengertian Hukum I Newton, Hukum II Newton, Hukum III
Newton. Ketiga hukum tersebut diungkapkan oleh salahseorang ilmuan besar dalam
sejarah, beliau bernama Sir Isaac Newton. Jasanya telah membawa peradaban
yang luar biasa, Akibatnya banyak sekali manfaat yang dapat kita ambil dengan
adanyahukum newton tersebut terhadap gejala-gejala. Yang terjadi dimuka bumi
ini.Pada percobaan yang kami lakukan, kami mencoba untuk membuktikan apakah hokum Newton
tersebut dapat diaplikasikan terhadap alat peraga kami, yakni pesawat atwood.
Alat peragayang terdiri dari tiang berskala R yang paa
ujung atasnya terdapat katrol, tali penggantung yangmassanya dapat diabaikan,
dua beban M1 dan M2 berbentuk silinder dengan massa yang samamasing-masing M
diikatkan pada ujung tali penggantung, dua beban tambahan dengan massa
masing-masing m1 dan m2 , dan yang terakhir genggaman dengan pegas, penahan
beban dan juga penahan beban tambahan berlubang. Percobaan ini pun kami
lakukan guna memenuhi tugas laporan praktikum fisika setelah sebelumnya
melakukan percobaan pesawat atwood. Semoga percobaan yang pernah kami
lakukan dapat memberi dampak positif khususnya bagi kami para praktikan
1.1 TUJUAN
PERCOBAAN
1. Mempelajari
hukum – hukum newton
2. Mempelajari
gerak beraturan dan berubah beraturan
3. Menentukan
momen inersia roda atau katrol
1.2 DASAR
TEORI
Galileo melakukan pengamatan
mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan dari pengamatan-pengamatan
yang dia lakukan bahwa benda-benda berat jatuh dengan cara yang sama dengan
benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian,Robert Boyle, dalam sederetan
eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya, menunjukan bahwa
pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuh tanpa adanya hambatan dari
gesekan udara. Galileo mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak
jatuh. Tetapi pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara, masih cukup
sesuai dengan hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang
dipercayai orang pada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen) yaitu
kesimpulan Aristoteles yang menyatakan bahwa,” Benda yang beratnya sepuluh
kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda
yang lebih ringan”.Selain itu Hukum Newton I menyatakan bahwa,” Jika resultan
gaya yang bekerja pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam
keadaan setimbang”.ΣF = 0Hukum Newton II berbunyi :” Bila gaya resultan F yang
bekerja pada suatu bendadengan massa m tidak sama dengan nol, maka benda
tersebut mengalami percepatan ke arah yang sama dengan gaya”. Percepatan a
berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.a
= 
atau F = m.a
atau F = m.a
Hukum Newton II memberikan
pengertian bahwa :1. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja
pada benda.2. Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.3. Bila gaya
bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan sebaliknya bila benda
mengalami percepatan tentu ada gaya penyebabnya. Pesawat Atwood bekerja dengan
memanfaatkan hukum II Newton, yaitu “percepatan sebuah benda berbanding lurus
dengan gaya total yang bekerja padanya
dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya
total yang bekerja padanya.” Secara matematis dapat ditulis :
Ket : F = Gaya yang bekerja pada sistem
m =
Massa benda
a =
percepatan yang dialami benda
sehingga dengan melihat persamaan
diatas dapat memberikan beberapa arah dimana arah percepatan benda sama dengan
arah gaya yang bekerja pada benda, ada beberapa percepatan yang sebanding
dengan gayanya, dalam arti jika gaya konstan maka percepatan yang timbul juga
konstan.
Hukum Newton III :” Setiap gaya yang
diadakan pada suatu benda, menimbulkangaya lain yang sama besarnya dengan gaya
tadi, namun berlawanan arah”. Gaya reaksi ini dilakukan benda pertama pada
benda yang menyebabkan gaya. Hukum inidikenal dengan Hukum Aksi Reaksi.Faksi =
-Freaksi Untuk percepatan yang konstan maka berlaku persamaan Gerak yang
disebut Gerak Lurus Berubah Beraturan. Bila sebuah benda berputar melalui
porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang
ekivalen dengan persamaan- persamaan gerak linier. Dalam hal ini besaran
fisis momen inersia (I) yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak
linier. Momen inersia suatu bendaterhadap poros tertentu harganya sebanding
dengan massa benda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak
benda pangkat dua terhadap poros.I ~ mI ~ r2Untuk
katrol dengan beban maka berlaku persamaan :a = (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/
r2 dengan a = percepatan gerak m = massa beban I = momen inersia katrolr
= jari-jari katrolg = percepatan gravitasi Udara akan memberikan hambatan udara
atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh. Besarnya gaya gesekan udara
yang akan gerak jatuh benda berbanding lurusdengan luas permukaan benda. Makin
besar luas permukaan benda, makin besar gayagesekan udara yang bekerja pada
benda tersebut. Gaya ini tentu saja akan memperlambat gerak jatuh benda. Untuk
lebih memahami secara kualitatif tentanghambatan udara pada gerak jatuh, kita
dapat mengamati gerak penerjun payung.Penerjun mula-mula terjun dari pesawat
tanpa membuka parasutnya. Gaya hambatan udara yang bekerja pada penerjun tidak
begitu besar, dan jika parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan
mencapai kecepatan akhir kira-kira 50 m/s ketika sampaidi tanah. Kecepatan itu
kira-kira sama dengan kecepatan mobil balap yang melajusangat cepat. Sebagai
akibatnya, penerjun akan tewas ketika sampai di tanah. Dengan mengembangkan
parasutnya, luas permukaan menjadi cukup besar, sehingga gayahambatan udara
yang bekerja papa penerjun cukup basar untuk memperlambatkelajuan terjun.
Berdasarkan hasil demonstrasi ini dapatlah ditarik kesimpulan sementara bahwa
jika hambatan udara dapat diabaikan maka setiap benda yang jatuhakan
mendapatkan percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bentuk dan massa
benda. Percepatan yang tetap ini disebabkan oleh medan gravitasi bumi yang
disebut percepatan gravitasi (g). Di bumi percepatan gravitasi bernilai
kira-kira 9,80m/s2. untuk mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi 10
m/s2.
Untuk membuktikan pernyataan diatas bahwa jika hambatan udara dihilangkan,
setiap benda jatuh akan mendapat percepatan tetap yang sama tanpa
bergantung pada benda dan massa benda, di dalam laboratorium biasanya dilakukan
percobaan menjatuhkandua benda yang massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam
ruang vakum.Sehubungan dengan hal di atas, Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu
bendadijatuhkan dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama
geraknyamengalami percepatan tetap yaitu percepatan gravitasi, sehingga gerak
jatuh bebastermasuk dalam gerak lurus berubah beraturan. Perhatikan karena
dalam gerak jatuh bebas, benda selalu bergerak ke bawah maka unutk
mempermudah perhitungan, kitatetapkan arah ke bawah sebagai arah positif.
Persamaan-persamaan yang digunakandalam gerak jatuh bebas adalah :vo = 0 dan a = gketerangan :a1, a2 :
silinder bebana3 : beban b : katrol yang dapat bergerak bebasc : tali
penggantungd : penyangkut bebane : penghenti silinder f : tiang
penggantungg : penjepit silinder Jika pada sistem pesawat dilepaskan
penjepitnya, maka sistem akan bergerak dengan percepatan tetap. Besarnya
percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. Untuk gaya yang konstan,
maka percepatan tetap sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah
beraturan :xt = ½ at2dimana:t = waktu tempuha = percepatan sistemxt = jarak
setelah t detik Setelah beban mb ditahan oleh pengangkut beban, silinder
a1 dan a2 tetapmelanjutkan gerakannya dengan kecepatan konstan. Dalam keadaan
ini resultan gayayang bekerja pada sistem sama dengan nol (sesuai dengan hukum
Newton I ).Sehingga jarak tempuh silinder a1 dan a2 setelah beban tersangkut,
dapat dinyatakansebagai berikut :xt = v.tGerak RotasiBila sebuah benda
mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak ini akan berlaku
persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak linier.
Apabila torsi bekerja pada benda yang momen inersianya I, maka dalam
bendaditimbulkan percepatan sudut yaitu :Τ = I.αPersamaan Gerak untuk
KatrolBila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka
geraknyadapat dianalisa sebagai berikut : NΣF = 0r -T1 – m + T2 + N = 0-T1
+ T2 = 0-T1 = T2mgT1 T2Bila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula
maka geraknya dapat dianalisissebagai berikut :T1 T2T1 T2m2m1 mΣτ = IαT1.r +
T2.r = IαPercpatannya adalah : a = (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/ r2
BAB
II
ALAT
DAN BAHAN
1.
Pesawat Atwood lengkap
2.
Jangka sorong
3.
Stopwatch
4.
Katrol
5.
Tiang berskala
6.
Dua beban dengan tali
7.
Beban tambahan
8.
Penjepit beban
9.
Penyangkut beban
BAB
III
METODE
PERCOBAAN
Gerak Lurus Beraturan
1.
Ditimbanglah
beban m1, m2 , m3 (usahakan m1 = m2)
Ditimbanglah
beban m1, m2 , m3 (usahakan m1 = m2)
2.Diletakkan
beban m1 pada penjepit P.
3.Dibeban
m2 dan m3 terletak pada kedudukan A
4.Dicatat
kedudukan penyangkut beban B dan meja C
(secara tabel)
5.Dibila
penjepit P di lepas, m2 dan
m3 akan
dipercepat
AB
dan selanjutnya bergerak beraturan antara BC
setelah
tambahan beban tersangkut di B. Di catat waktu
yang
di perlukan untuk gerak antara BC
6.Diulangilah
percobaan diatas dengan mengubah
kedudukan meja C (ingat
tinggi beban m2)
7.Dilangi
percobaan di atas dengan menggunakan beban
m3 yang
lain.
Catatan : selama
serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah kedudukan jarak antara A dan
B
Gerak Lurus Berubah Beraturan
1.
Diaturlah kembali
seperti percobaan gerak lurus beraturan
2.
Dicatatlah kedudukan A
dan B (secara tabel)
3.
Di bila beban m1
di lepas, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus berubah beraturan
antara A dan B, catatlah waktu yang diperlukan untuk gerak ini
4.
Diulangilah percobaan
di atas dengan mengubah – ubah kedudukan B. Catatlah selalu jarak AB dan waktu
yang diperlukan
5.
Di ulangilah percobaan
diatas dengan mengubah be
BAB
IV
DATA
PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
Nama
Percobaan : Pesawat
Atwood
Tanggal
Percobaan : 31 oktober 2013
Nama
Assisten : 1. Desi T. S,Si
2. M. Iqbal Fauzi
Nama
Mahasiswa : 1. Rahayu Pratiwi (0661 13 140)
2. Wanda Sruni (0661 13 148)
3. Resti Maharani Editya (0661 13 152)
|
Keadaan
Ruangan
|
P ( cm )
Hg
|
T (0C)
|
C (%)
|
|
Sebelum
Percobaan
|
75,6 Hg
|
27 (0C)
|
72 (%)
|
|
Sesudah
Percobaan
|
75,6 Hg
|
27 (0C)
|
69 (%)
|
DATA
PENGAMATAN
GLB (gerak lurus beraturan)
|
No
|
M(g)
|
S(cm)
|
T(s)
|
V(cm/s)
|
|
1
|
2
|
20
|
1,47
|
13,67
|
|
25
|
1,46
|
17,12
|
||
|
2
|
4
|
20
|
1,09
|
18,34
|
|
25
|
0,78
|
32,05
|
||
 3 |
6
|
20
|
0,66
|
30,30
|
|
25
|
0,58
|
43,10
|
GLBB (gerak lurus berubah beraturan)
|
No.
|
M(g)
|
S(cm)
|
T(s)
|
α(cm/s)
|
I(gr/cm2)
|
V(cm/s2)
|
||||
|
1
|
2
|
20
|
2,23
|
8,04
|
594,46
|
8,96
|
||||
|
25
|
2,53
|
7,81
|
891,29
|
9,88
|
||||||
|
2
|
4
|
20
|
1,98
|
10,20
|
6321,2
|
10,10
|
||||
|
25
|
2,48
|
11,90
|
4051,73
|
10,08
|
||||||
 3 |
6
|
20
|
1,50
|
17,17
|
4508,12
|
13,33
|
||||
|
25
|
1,86
|
14,49
|
7126,6
|
13,44
|
PERHITUNGAN
F Volume
GLB
* Massa 2gr * Massa 4gr * Massa 6gr
V
= 20
= 13,67 V
= 20
= 18,34 V
= 20
= 30,30
1,47 1,09 0,66
V
= 25
= 17,12 V
= 25
= 32,05 V
= 25
= 43,10
1,46 0,78 0,28
GLBB
*
Massa 2gr *
Massa 4gr *
Massa 6gr
V
= 20
= 15,38 V
= 20
= 19,6 V
= 20
= 29,41
1,30 1,02 0,68
V
= 25
= 20,32 V
= 25
= 40,32 V
= 25
= 28,55
1,23 0,62 0,54
F Percepatan
GLBB
*
Massa 2gr
a
= 2s
= 2 (20) = 40 = 23,66 a
= 2s
= 2 (25) = 50 = 33,11
t2 (1,3)2 1,69 t2 (1,23)2 1,51
*
Massa 4gr
a
= 2s
= 2 (20) = 40 = 38,96 a
= 2s
= 2 (25) = 50 = 131,57
t2 (1,02)2 1,04 t2 (0,62)2 0,38
*
Massa 6gr
a
= 2s
= 2 (20) = 40 = 86,95 a
= 2s
= 2 (25) = 50 = 172,41
t2 (0,68)2 0,46 t2 (0,54)2 0,29
F Inersia
*
Massa 6gr
a
= 2s
= 2 (20) = 40 = 86,95 a
= 2s
= 2 (25) = 50 = 172,41
t2 (0,68)2 0,46 t2 (0,54)2 0,29
BAB
V
PEMBAHASAN
·
GERAK LURUS BERATURAN
Kenapa V tidak konstan?
Jawab:
Dari hasil penelitian praktek, berat 2 gr dalam 15 cm di ukur dengan
kecepatan stopwatch menghasilkan (t) 1,24 , jadi nilai V tidak konstan.
·
GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN
Kenapa nilai I negative?
Jawab:
Sesuai perhitungan rumus nilai I terbukti negative karena nilai a kecil.
BAB
VI
KESIMPULAN
Dari percobaan pesawat Atwood ini,
dapat di ambil 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). Setiap
benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari pesawat Atwood ini yang disebabkan oleh factor-faktor tertentu.
3). Faktor-faktor
yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh pesawat Atwood itu disebakan
oleh factor internal dan factor eksternal yang sangat biasa terjadi dalam
melakukan percobaan yang butuh ketelitian.
DAFTAR
PUSTAKA
TUGAS
AKHIR
1.
Tentukan besar
kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan grafik
2. Apakah
gerak tersebut benar – benar beraturan mengingat ketelitian alat
3. Tentukan
besar kecepatan gerak berubah beraturan tersebut secara hitungan dan grafik
4. Dari
hasil ini apakah hukum newton benar – benar berlaku
5. Bandingkanlah
harga kecepatan yang didapat dengan menggunakan beban tambahan yang berbeda
6. Tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan
gravitasi setempat = 9,38 m/det2
Jawaban
1.. V = S : t
·
20 : 1,47 = 13,67
·
25 : 1,46 = 17,12
·
20 : 1,09 = 18,34
·
25 : 0,78 = 32,05
·
20 : 0,66 = 30,30
·
25 : 0,58 = 43,10
2.. tidak, karena percepatan benda
tersebut tidak beraturan sehingga tidak terlalu teliti.
3.. V = S : t
·
20 : 1,30 = 15,38
·
25 : 1,23 = 20,32
·
20 : 1,02 = 19,60
·
25 : 0,62 = 40,32
·
20 : 0,68 = 29,41
·
25 : 0,54 = 46,29
4.. Ya, karena dalam percobaan ini
tetap berlaku hubungan antara kecepetan dan
momen
inersianya.
5..Perbandingan baik pada jarak20 cm
dan 30 cm pada GLB dan GLBB adalah semakin berat tambahan (beban lempengan )
yang di gunakan pada bandul akan semakin cepat penurunan dan menghasilkan t
yang lebih kecil sehingga semakin t kecil,Kecepatan ( V ) yang diperoleh akan
semakin besar.
6..Dengan :
g : 9,83 m/cm²
m : 2
s : 20 cm
V : 100,4
R : 6,0 =3,83
1 = ( m.g-(V2+m)R²
=(2,983-(2.100,4+4) )6²
= 3,83
= ( 5,133 – 208,8 ) 36
= 197,66 .36
= 71166,009
Ini tidak boleh ,Karena nilai untuk
momen inersia tidak boleh negatif ( - )
Tidak ada komentar:
Posting Komentar