MODUL 3 STATIS
LAPORAN PRAKTIKUM TKI 200 - Praktikum Fisika
Nama NIM Shift/Kelompok Shift/Kelompok Tanggal Praktikum Asisten
: Amanda Elianty Nurebita : 2015-043-125 : A/3 : 12 September 2016 : Benedict Yunas
LABORATORIUM MEKANIKA EKSPERMENTAL PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN - FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYA JAKARTA 2016
I.
TUJUAN
1. Mempelajari kesetimbangan sistem dawai. 2. Menganalisis “unknown force” dalam kesetimbangan sistem dawai. 3. Menganalisis “unknown mass” dalam kesetimbangan sistem dawai.
II.
LANDASAN TEORI
Keseimbangan sistem dawai dapat dicapai bila resultan vektor dari semua gaya eksternal yang bekerja pada sistem tersebut sama dengan nol. Berdasarkan prinsip tersebut, maka besarnya gaya yang tidak diketahui (unknown force) ataupun massa yang tidak diketahui (unknown mass) dapat dihitung pada saat sistem berada dalam keseimbangan. Menurut Hukum I Newton yang berbunyi bila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol maka benda yang mula-mula berada dalam bergerak lurus beraturam akan tetap bergerak tanpa mengalami perubahaan kecepatan. Secara matematis, pernyataan di atas dapat dinyatakan dengan :
Σ=. =0
Di mana ΣF adalah resultan dari semua gaya yang diaplikasikan ke suatu benda. Hukum III Newton yang berbunyi bila benda pertama mengerjakan suatu gaya pada benda kedua maka gaya yang dikeluarkan oleh benda pertama akan sama dengan gaya yang diterima oleh kedua benda, namun hanya arahnya saja yang berkebalikan atau secara sistematis dapat dinyatakan dengan :
=
Bedasarkan Hukum Newton, partikel dapat diasumsikan berada berada dalam kondisi keseimbangan static (static equilibrium). Untuk kasus sistem dawai , setiap nodal dapat dianggap sebagai partikel yang berada dalam keseimbangan static, sehingga persamaan untuk tiga buah gaya yang bekerja pada satu titik adalah sebagai berikut :
= =
F2
F1 β α
γ
F3
Dimana : F1 = gaya tegangan tali 1. F2 = gaya tegangan tali 2. F3 = gaya berat dari benda yang digantung.
Untuk vektor gaya, dapat direalisasikan sebagai berikut : Fy F
Fx = F cos θ Fy = F sin θ θ
Fx
III.
ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
1. 1 buah busur derajat 2. Untaian kawat 3. 3 buah katrol plastic 4. 1 set beban
IV.
JALAN PERCOBAAN
Mb
Mc Ma
1. Rangkailah sistem dawai seperti pada gambar diatas. 2. Lalu pasanglah beban-beban yang telah ditetapkan sesuai dengan letaknya. 3. Kemudian ukurlah sudut-sudut yang terbentuk oleh akibat dari adanya beban yang sudah terpasang tersebut dan catatlah sebagai α, β, γ pada lembar data. 4. Ulangilah langkah 2-3 untuk masing-masing beban yang telah ditetapkan.
V.
LEMBAR DATA, PERHITUNGAN DAN TABEL
V.1 Lembar Data
V.2 Perhitungan 1. Hitunglah besar gaya (Fc) dan massa (Mc) dari benda c!
Fb Fc α1
α2
β2
γ1 γ2 β1
Fa
=2=106 =0,=0,00216 =9,81 / = . =0, 0 1 6 9 , 8 1 =0, 1 5 6 9 6 c =c o s 2= 0 , 1 5 6 9 6 o s 8 1 =0, 0 2 4 5 =sin2=0,15696sin 81 =0,15502 = . =0, 0 2 9 , 8 1 =0, 1 9 6 2 =c o s 1= 0 , 1 9 6 2 c o s 23=0, 1 8 0 6 0 =sin1=0,1962sin23=0,076 6 = =0 , 0 2 4 5 0, 1 8 0 6 0 =0, 2 0 5 1 5 = =0,15 02 0,076 6 =0,07836
- Data 1
=√ 0,20515 0,07836 =√ =0,219601 = = ,, =0,02238 =1=128 =0, =0,001182 =9,8= 1 . =0, 0 1 8 9 , 8 1 =0, 1 7 6 5 8 c =c o s 2= 0 , 1 7 6 5 8 o s 8 1 =0, 0 2 7 6 2 =sin2= 0,17658 sin 81 =0,174 1 = . =0, 0 1 2 9, 8 1=0, 1 7 2 c =c o s 1= 0 , 1 7 2 o s 23=0, 1 0 8 3 6 =sin1=0,1 7 2 sin23=0,04599 = =0 , 0 2 7 6 2 0, 1 0 8 3 6 =0, 1 3 5 9 8 = =0,174 1 0,0459 =0,12842 =√ 0,13598 0,12842 =√ =0,18074 = = ,, =0,01842
-
Data 2
2. Hitunglah ralat absolut dan relatifnya! (Menggunakan data 2)
= ==√ 9,810 0,016 0 =0 = 2 = sin2 0 s in2 = 0, 1 7658s i n 81 =1,52198 10− = 2 = sin2 0 c os2 = 0 , 1 7658c o s 2 3 =1,41845 10− ==√ 00 =0
Fa = ma.g
Fax = Fa cos γ2
Fay = Fa sin γ2
Fb = m b.g
= 1 = cos1 0 s in1 = 0, 1 1772s i n 23 =4,0139 10− = 1 = sin1 0 c os1 = 0 , 1 1772c o s 2 3 =9,45635 10− == √ 1=1,1,5522191841100−− 14,0139 10− == √ 1=1,1,44118943541100−− 19,45635 10−
Fbx = Fb cos γ1
Fby = Fb sin γ1
Fcx = Fax + Fbx
Fcy = Fay – Fby
√ = − ( ) 1 , 5 2 1 4 1 0 = √ (√ ++) 1,41934 10− , − ( ) 1 , 5 2 1 4 1 0 √ , + , = (√ ,,+,) 1,41934 10− =2,08117 10− Fc =
= − = 2,081 7 10 − 0 − = , 2,081 7 10 =2,12148 10 0,18074 ± 2,08117 10− 10 % = ,, 100% =0,01 51803696 % 0,02238 ± 2,12148 10− 10 %= ,, 100% = 0,0 9479356568 %
Mc = Fc/g
Kesalahan Absolut Fc Fc ± SFc = Kesalahan Relatif Fc :
Kesalahan Absolut Mc Mc ± SMc = Kesalahan Relatif Mc :
V.3 Tabel SFc
Data 1
Data 2
0±5,,21295923601 10 0±.12,800784117 10− 0±,22,1926705518 10− 0,02238± 2,12148 10− Kesalahan Absolut
0,0 2394902573% 0,01 51803696 % Kesalahan Relatif
Tabel 5.3.1 Kesalahan Absolut dan Relatif SFc
SMc
Kesalahan Absolut
Data 1
Data 2
0,0 103623 897% 0,0 9479356568 % Kesalahan Relatif
Tabel 5.3.2 Kesalahan Absolut dan Relatif SMc
VI. TUGAS DAN PERTANYAAN
1. Hitunglah besar (Fc) dan massa (Mc) dari benda c! 2. Hitunglah ralat absolut dan relatifnya! 3. Buktikan hasil yang didapat dari nomor 1 sesuai dengan massa benda yang tertera pada benda c! Mc saat
Mc Data 1 (kg)
Mc Data 2 (kg)
0,02238
0,01842
percobaan (kg)
0,024
Setelah Mc dari saat percobaan dengan data 1 dan 2 di perbandingkan, terdapat perbedaan yang tidak terlalu jauh dengan Mc data 1. Sedangkan perbandingan antara Mc saat percobaan dengan Mc data 2 hasilnya cukup jauh, hal-hal yang menyebabkan
perbedaan ini bisa muncul dari berbagai faktor. Seperti beban yang terlalu berat atau ringan, penempatan busur yang kurang pas di tengah, dan penempatan kawat yang tidak sempurna. VII. ANALISIS
Seperti yang telah diketahui, keseimbangan sistem dawai dapat dicapai bila resultan vektor dari semua gaya eksternal yang bekerja pada sistem sama dengan sehati. Besarnya gaya yang unknown force dan unknown mass dapat dihitung dalam keseimbangan. Dari hasil perhitungan yang didapat, Mc dari data 1 didapat sebesar 0,02238 kg, sedangkan untuk Mc dari data 2 didapat sebesar 0,01842 kg. Hasil Mc dari kedua data tersebut berbeda dengan Mc saat percobaan yaitu sebesar 0,024 kg. Untuk data 1, perbandingan hasil Mc dengan Mc saat percobaan tidak terlalu jauh tapi tetap berbeda, namun untuk hasil Mc data 2 memiliki perbedaan hasil yang cukup jauh dengan Mc saat percobaan. Hal yang menyebabkan perbedaan hasil ini dapat disebabkan oleh ketidaksesuaian peletakkan busur derajat yang kurang pas di tengah, kesalahan dalam pembulatan nilai, atau adanya peletakkan kawat yang tidak sempurna, dan juga pemilihan beban yang terlalu berat ataupun terlalu ringan. VIII. SIMPULAN
Hukum yang mempengaruhi sistem keseimbangan adalah Hukum I Newton dan Hukum III Newton
Besar gaya yang tidak diketahui (unknown force) dan massa yang tidak diketahui (unknown mass) dapat dihitung saat sistem ada dalam keseimbangan.
Hasil perhitungan Mc data 1 dan 2 berbeda dengan Mc saat percobaan
Terdapat kesalahan-kesalahan dalam percobaan yang membuat hasil perhitungannya berbeda.
XI. DAFTAR PUSTAKA DAN LAMPIRAN
XI.1 Daftar Pustaka : o
Resnick, H. (1985). Fisika Jilid I . Edisi ketiga. Hal 415-430. Jakarta: Erlangga
o
Tipler, P.A. (1998). Fisika Untuk Sains dan Teknik . Edisi ketiga: Jilid 1. Hal 317-331. Jakarta: Erlangga.
o
Hibbeler, R.C. (2012). Engineering Mechanics: Statics. New Jersey: Prentice Hall.
XI.2 Lampiran
Gambar 9.2.1 untaian kawat, busur derajat dan katrol plastik
Gambar 9.2.2 1 set beban
