LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA UMUM PESAWAT ATWOOD
Tanggal Pengumpulan
: 11 Oktober 2017
Tanggal Praktikum
: 06 Oktober 2017
Waktu Praktikum
: 16.30 – 17.00 17.00 WIB
Nama
: Mery Anjani
NIM
: 11170161000045 11170161000045
Nama Anggota
:
1. Vena Utianes
(11170161000058) (11170161000058)
Kelompok/Kloter
: 6 (Enam)/II(Dua)
Kelas
: Pendidikan Biologi 1B
LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017
A. Tujuan Praktikum 1. Mengetahui Pesawat Atwood 2. Menentukan Percepatan gerak sebuah sistem 3. Menentukan Kecepatan gerak sebuah sistem 4. Mengetahui Hukum Newton I dan II
B. Dasar Teori Dunia dan segala sesuatu yang ada didalamnya bergerak. Bahkan, benda-benda yang terlihat diam seperti jalan raya ternyata bergerak bersama rotasi bumi. Gerak hanya berlangsung di sepanjang garis lurus. Garis tersebut dapat vertikal, horizontal, atau miring, namun garis tersebut haruslah lurus. Klasifikasi dan perbandingan berbagai gerak dinamakan Dinamika (Halliday, 2010: 47). Sebuah benda yang bergerak dapat diamati dari berbagai kerangka acuan. Hukum Newton I tentang gerak atau yang biasa dise but hukum inersia, mendefinisikan suatu kerangka acuan khusus yang disebut kerangka inersia. Hukum I Newton tersebut berbunyi : "Jika sebuah benda tidak berinteraksi dengan benda lainnya, maka kita dapat mengidentifikasi suatu kerangka acuan di mana benda itu memiliki percepatan nol" (Serway, 2009: 172). Hukum pertama Newton tersebut menyatakan bahwa jika tidak ada percepatan yang bekerja pada sebuah benda yang tidak berinteraksi dengan benda lainnya (diam), maka tidak ada gaya neto pada benda tersebut. Namun bagaimana jika gaya neto memang dikerahkan pada sebuah benda? Newton mempersepsikan bahwa kecepatan benda akan berubah. Hal tersebut terdapat dalam Hukum Newton II yang berbunyi : "Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya neto yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan adalah searah gaya neto yang bekerja pada benda". Hukum kedua Newton tersebut dapat dituliskan dalam bentuk persamaan :
=. Dari hukum kedua Newton, dapat disimpulkan bahwa gaya sebagai suatu tindakan yang mampu mempercepat sebuah benda (Giancoli, 2014: 96-97).
Berdasarkan Hukum Newton I dan II, dapat diketahui bahwa gerak suatu benda erat hubungannya dengan kecepatan dan percepatan. Kecepatan menyatakan perpindahan sebuah benda yang bergerak dalam selang waktu tertentu. Kecepatan termasuk besaran vektor, sehingga tergantung dengan arahnya. Simbol untuk kecepatan biasanya v dengan satuan m/s. Sedangkan Percepatan adalah gerak benda yang kecepatannya berubah tiap satuan waktu. Percepatan juga termasuk besaran vektor, sehingga tergantung dengan arahnya. Simbol untuk percepatan adalah a dengan satuan m/s 2. Kita dapat menerapkan kecepatan dan percepatan sebuah si stem dengan menggunakan percobaan Pesawat Atwood. Pesawat Atwood adalah alat yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara tegangan, energi pontensial dan energi kinetik dengan menggunakan 2 pemberat (massa berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Benda yang yang lebih berat diletakkan lebih tinggi posisinya dibanding yang lebih ringan. Jadi benda yang berat akan turun karena gravitasi dan menarik benda yang lebih ringan karena ada tali dan katrol. Pesawat Atwood ditemukan pada tahun 1784 oleh Rev. George Atwood sebagai percobaan laboratorium untuk mempertegas hukum mekanika gerak dengan pecepatan atau akselerasi tetap (konstan). Pesawat Atwood biasanya digunakan untuk mendemonstrasikan atau mengilustrasikan prinsip-prinsip fisika, khususnya mekanika (Sumber : http://eprints.walisongo.ac.id).
C. Alat dan Bahan No.
Alat dan Bahan
Jumlah
1.
Pilar berskala
1
Gambar
2.
Katrol presisi
1
Tali untuk 3.
menghubungkan
1
kedua silinder
4.
5.
6.
Beban pipih bercelah
Pemegang beban berlubang
Pemegang beban tanpa lubang
1
1
1
7.
Pelepas beban
1
8.
Stopwatch
1
9.
Silinder m1
1
10.
Silinder m2
1
D. Langkah Percobaan No.
Langkah Percobaan
Gambar
Silinder m1 dijepit pada pelepas beban yang terdapat di Pesawat
1.
Atwood, sedangkan silinder m2 dibiarkan
tergan
tung bebas tepat pada titik A.
2.
3.
4.
Pasang beban pipih bercelah diatas silinder m2.
Pasang
pemegang
beban
berlubang pada titik B.
Pasang pemegang beban tanpa lubang pada titik C.
Untuk pengukuran Percepatan, 5.
hidupkan stopwatch bersaman pada saat pelepas bebas silinder m1 dibuka.
Matikan Stopwatch tepat pada saat
beban
pipih
bercelah
tersangkut di pemegang beban 6.
berlubang (titik B). Lakukan percobaan
untuk
jarak
AB
sebagai berikut : 40 cm, 45 cm, 50 cm, 55 cm, dan 60 cm.
Untuk pengukuran Kecepatan, hidupkan stopwatch pada saat 7.
beban
pipih
bercelah
tepat
tersangkut di pemegang beban berlubang (titik B).
Matikan Stopwatch tepat pada saat
silinder
m2 mencapai
pemegang beban tanpa lubang 8.
(titik C). Lakukan percobaan untuk jarak BC sebagai berikut : 30 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, dan 40 cm.
E. Data Percobaan 1) Percobaan I : Pengukuran Percepatan Sistem Pengulangan 1 2 3 4 5 Rerata
y(m)
t(s)
× 45×10 50×10 55×10 60×10 50 ×10
40 10-2
2,86
-2
4,55
-2
4,09
-2
3,37
-2
4,35
-2
3,842
a(m/s2)
× 4,347×10 5, 978×10 9,686×10 6,341×10 7,226×10
9,781 10-2 -2 -2
-2 -2 -2
2) Percobaan II : Pengukuran Kecepatan Sistem Pengulangan 1 2 3 4 5 Rerata
y(m)
t(s)
× 25×10 30×10 35×10 40×10 30×10
20 10-2
0,64
-2
0,88
-2
0,99
-2
1,63
-2
2,21
-2
1,27
F. Pengolahan Data 1) Percobaan I : Pengukuran Percepatan Sistem
v(m/s)
× 10− 284 × 10− 303 × 10− 214 × 10− 180 × 10− 259 × 10− 312
= a= = a= = a= = a= =
a. a = b. c. d. e.
(×) = (,) (×) = (,) (×) = (,) (×) = (,) (×) = (,)
× =9,781 , × =4,347 , × =5,978 , × =9,686 , × =6,341 ,
×10− m/s ×10− m/s ×10− m/s ×10− m/s ×10− m/s
2
2
2
2
2
2) Percobaan II : Pengukuran Kecepatan Sistem
= v= = v= = v= = v= =
a. v = b. c. d. e.
× =0,312 m/s × × =0,284 m/s × × =0,303 m/s × × =0,214 m/s × × =0,180 m/s ×
G. Pembahasan Berdasarkan hasil praktikum Pesawat Atwood yang telah kami lakukan, dapat diketahui bahwa waktu yang diperlukan dan jarak yang ditempuh mempengaruhi kecepatan dan percepatan suatu sistem. Melalui praktikum ini juga kita telah menerapkan prinsip-prinsip hukum Newton I dan II, gerak lurus beraturan, gerak lurus berubah beraturan, dan momen inersia. 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. Pada praktikum Peasawat Atwood, gerak lurus beraturan diterpakan pada percobaan kedua.
Pada percobaan pertama praktikum Pesawat Atwood ini, diterapkan sistem Gerak Lurus Berubah Beraturan. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) yaitu gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a = +) atau perlambatan (a =
).
Berdasarkan tabel percobaan I pada pengulangan pertama yaitu
×
jarak 40 10-2 meter dengan waktu 2,86 sekon dihasilkan percepatan
×
sebesar 9,781 10-2 m/s2. Pada tabel percobaan pengulangan petama dengan
× 312× 10− m/s. Pada grafik percobaan I dan II, grafik yang dihasilkan
jarak 20 10-2 meter dengan waktu 0,64 sekon dihasilkan kecepatan sebesar
tidaklah konstan. Hal ini dikarenakan adanya kesalahan pada pengukuran waktu yang tidak tepat, dimana seharusnya grafik yang dihasilkan adalah konstan. Kesalahan hasil perhitungan percobaan dapat dipengaruhi oleh banyak faktor. Misalnya pada waktu percobaan tersebut adanya kurang ketelitian dalam menempatkan letak dari masing-masing benda, ada pula kesalahan yang disebabkan oleh kurang telitinya dalam menghitung waktu tempuh dari masing-masing benda dalam melakukan pergerakan.
H. Tugas Pasca Praktikum 1. Dari percobaan I, buatlah grafik hubungan antara jarak AB terhadap waktu menggunakan Ms.Excel, kemudian hitung harga percepatan katrol dari grafik tersebut dan beri penjelasan!
Percobaan I 5 4,55
4,5
4,35 4,09
4 3,5
3,37
3
2,86 t(s)
2,5
y(m)
2 1,5 1 0,5
0,4
0,5
0,45
0,6
0,55
0 1
2
3
4
5
Harga Percepatan :
− ∑ 2 50×10 = ∑ = 3,842 =7,226×10− Dimana,
∑2: rerata dua kali jarak ∑ : rerata kuadrat waktu 2. Dari percoban II, buatlah grafik hubungan antara jarak B terhadap waktu, kemudian hitung harga kecepatan katrol dari grafik tersebut dan beri penjelasan!
Percobaan II 2,5 2,21 2 1,63
1,5
t(s) 1
y(m)
0,99
0,88 0,64
0,5 0,2
0,3
0,25
0,4
0,35
0 1
2
3
4
5
− ∑ 30×10 = ∑ = 1,27 =259 ×10− Dimana,
∑ 2: rerata jarak ∑ : rerata waktu 3. Jelaskan sistem kerja lift yang sudah kita ketahui bahwa lift merupakan aplikasi dari mesin atwood!
Jawab : Lift pada dasarnya adalah sebuah rakitan sistem katrol sederhana yang menerapkan prinsip kerja hukum mekanika newton secara sederhana. Sistem katrol dalam lift diatur sedemikan rupa sehingga dapat digerakkan untuk mengangkut beban berat dengan tenaga yang cukup kecil. Lift merupakan aplikasi dari mesin Atwood. Pada sistem geared atau gearless (yang masing-masing digunakan pada instalasi gedung dengan ketinggian menengah dan tinggi), kereta lift/elevator tergantung di ruang luncur oleh beberapa steel hoist ropes, biasanya dua puli katrol, dan sebuah bobot pengimbang (counterweight). Bobot kereta dan counterweight menghasilkan traksi yang memadai antara puli katrol dan hoist ropes sehingga puli katrol dapat menggegam hoist ropes dan bergerak serta menahan kereta tanpa selip berlebihan. Kereta dan counterweight bergerak sepanjang rel yang vertikal agar mereka tidak berayun-ayun (Sumber : budi.blog.undip.ac.id).
4. Mengapa percobaan pertama untuk mengukur percepatan sistem dan percobaan kedua untuk mengukur kecepatan sistem? Jelaskan! Jawab : Karena pada percobaan pertama menggunakan prinsip Gerak Lurus Berubah Beraturan dengan menghitung waktu pada jarak yang telah ditentukan dan variasi beban. Percobaan pertama ini dimanfaatkan untuk menentukan nilai gravitasi dengan mengabaikan berat tali dan gesekan dari katrol. Sedangkan percobaan kedua menggunakan prinsip Gerak Lurus Beraturan dengan menghitung waktu pada massa yang telah ditentukan dan variasi jarak. Percobaan kedua ini dimanfaatkan untuk menentukan nilai gaya gesek pada pesawat atwood.
I. Kesimpulan 1. Pesawat Atwood adalah alat yang digunakan dalam laboratorium untuk mengukur percepatan dan kecepatan jatuh bebas. Dirangkai dengan dua beban yang massanya tidak sama digantungkan secara vertikal pada sebuah katrol tanpa gesekan yang massanya dapat diabaikan.
2. Percepatan adalah gerak benda yang kecepatannya berubah tiap satuan waktu. Percepatan termasuk besaran vektor, sehingga tergantung dengan arahnya. Simbol untuk percepatan adalah a dengan satuan m/s 2. Cara menentukan percepatan gerak sebuah sistem dapat menggunakan rumus
= ∆∆ atau dapat juga = , dimana v merupakan kecepatan dan t adalah selang waktu yang dibutuhkan. 3. Kecepatan menyatakan perpindahan sebuah benda yang bergerak dalam selang waktu tertentu. Kecepatan termasuk besaran vektor, sehingga tergantung dengan arahnya. Simbol untuk kecepatan biasanya v dengan satuan m/s. Cara menentukan kecepatan gerak sebuah sistem dapat menggunakan rumus
= ∆∆, dimana s merupakan jarak yang ditempuh
dan t merupakan selang waktu yang dibutuhkan. 4. Bunyi hukum Newton I yaitu : "Jika sebuah benda tidak berinteraksi dengan benda lainnya, maka kita dapat mengidentifikasi suatu kerangka acuan di mana benda itu memiliki percepatan nol" sedangkan, bunyi hukum Newton II yaitu : "Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya neto yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan adalah searah gaya neto yang bekerja pada benda".
J. Kritik dan Saran 1. Pada saat melakukan praktikum ini, praktikan diupayakan untuk lebih teliti dalam memposisikan titik B dan C pada pilar berskala agar tidak terjadi kesalahan paralaks. 2. Praktikan diharapkan cermat dalam pengukuran waktu menggunakan stopwatch sehingga pengukuran yang didapat lebih tepat.
DAFTAR PUSTAKA
Serway, A. Raymond dan John W. Jewett, Jr. 2014. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknika Halliday, Resnick, Walker. 1984. Dasar-dasar Fisika (terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : Erlangga Tipler, Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga Anonim. http://eprints.walisongo.ac.id/4165/3/093611003_bab2.pdf diakses pada tanggal 11 Oktober 2017 Pukul 03.19
LAMPIRAN
