ATIRAH RAHMAN 1212440005 ICP
HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
A. Tujuan
Membuktikan keberlakuan hukum kekekalan energi mekanik pada medan gaya gravitasi yang konstan. B. METODOLOGI EKSPERIMEN 1. Teori
Untuk sistem bergerak di bawah medan gaya gravitasi konstan, misalnya pada kasus gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke atas dan gerak peluru, energi mekaniknya terdiri dari energi potensial gravitasi konstan EP = kinetic EK=
ℎ
dan energi
, sehingga hukum kekekalan energi mekanik dapat kita tulis:
+ = +
(Kanginan, 2002:269)
Sebagai contoh kasus, mari kita tinjau gerak jatuh bebas sebuah benda yang mula-mula berada pada ketinggian H di atas tanah. Kita tetapkan tanah sebagai bidang acuan h=0 (atau EP=0). Di posisi 1 (posisi awal) benda belum bergerak, sehingga
= 0 = = 0 = = ℎ. atau
berbentuk energi potensial:
Diposisi 2, energi mekanik sebagian
berbentuk
energi
potensial dan sebagian lagi energi kinetik, sehingga:
= + = +
. Semua energi mekanik
Sesaat sebelum benda menyentuh tanah, h=0 atau EP=0. Semua energimekanik berbentuk energi kinetic:
= =
Dengan mengaplikasikan hokum kekekalan energi mekanik pada kasus gerak jatuh bebas seperti pada gambar, kita peroleh
= = =
(Sutejo, 2007:89)
2. Alat dan Bahan
a) Statif
2 buah
b) Klem
2 buah
c) Silet
1 buah
d) Bola
1 buah
e) Mistar
1 buah
f) Benang g) Kertas Karbon h) Kertas
3. Identifikasi Variabel:
a. Variabel Kontrol
: massa (m)(kg)
b. Variabel Manipulasi
: ketinggian (h)(m) and ketinggian (y)(m)
c. Variabel Respon
: jarak (x)
4. Definisi Operasional Variabel:
a. Ketinggian (h): ketinggian bola dari atas lantai ke titik A yang diukur dengan mistar dengan satuan meter (m). b. Ketinggian (y): ketinggian bola dari permukaan lantai ke titik B yang diukur dengan mistar dengan satuan meter (m).
c. Jarak (x): jarak bola dari dari permukaan lantai yang sejajar dengan titik B dengan permukaan lantai tempat bola berhenti yang diukur dengan mistar dengan satuan meter (m). d. Massa(m): Massa bola yang diukur dengan neraca dengan satuan kilogram (kg). 5. Prosedur Kerja
a. Alat disusun seperti pada gambar di bawah ini.
b. Pada simpangan
,
dengan ketinggian h, bola dilepaskan. Maka akan terjadi gerak dari
A ke B kemudian tali putus, sehingga terjadi gerak dari B ke C. Menyatakan besaran besaran yang diketahui mengenai energi kinetik dan energi potensial pada bola ketika berada di A, B, dan C. Menyatakan pula mengenai jumlah energi mekaniknya pada masing-masing titik tersebut. Informasi: Perhatikan gerak B-C, untuk gerakan ini berlaku:
= . = ;
= 0,5 = 0,5 , = 0,5 ;
c. Melakukan lagi percobaan 2 dengan mengukur lebih dahulu tinggi h dan y serta jarak x. Mengulangi untuk tinggi h yang berbeda-beda dan hasil-hasil yang diperoleh dalam tabel berikut.
Diketahui g = 9,8 m/ , massa bola= …...kg
C. HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS DATA Diketahui: Gerak dari A ke B adalah Gerak jatuh Bebas Gerak dari B ke C adalah Gerak Peluru
= |29,59±0,01| g =9,8 m/
| ℎ == ||127,0,000±0, 0 5 | 0±0, 0 5 = |9,00±0,05| −3.10 . 20 10− = 0,6 = 0,60 == ℎ =29, 5 9 10 = 29,59 10−3. 0 = 0 Untuk titik A
J
Untuk titik B
−3 − = =29,59 10 .10 . 17 10 = 0,5 = 0,5
− ( ) 10 . 910 1 1 1 = 2 = 2 29,59 10−3. 2 2(1710−) = 0,1 Dengan analisis yang sma berikut data hasil pengukuran dan hasil analis data yang diperoleh untuk ketinggian yang berbeda In point A
h
No. (cm)
x (cm)
y (cm)
EP=mgh (J)
=( J)
1 2 3
1 20 24 28
2 9 11 15
3 17 20,5
22,5
4 0,6 0,7 0,8
5 0 0 0
EP+EK (J)
6 0,6 0,7 0,8
= (/) 7 0,24 0,30 0,40
In point B EP=mgy (J)
8 0,5 0,6 0,7
=() 9 0,1 0,1 0,1
D. PEMBAHASAN Berdasarkan percobaan yang dilakukan dengan mengubah ketinggian bola
pada titik A sebanyak tiga kali yaitu 20 cm, 24 m, dan 28 cm diperoleh bahwa pada saat bola berada di titik A energi kinetik untuk tiga ketinggian berbeda pada titik tersebut adalah 0. Sedangkan energi potensial bola pada titik tersebut untuk ketinggian pertama, kedua, dan ketiga berturut-turut adalah 0,6 J, 0,7 J, dan 0,8 J. Pada saat bola berda di titik B energi potensial bola pada titik tersebut untuk ketinggian pertama, kedua, dan ketiga berturut-turut adalah 0,5 J, 0,6 J, dan 0,7 J. Sedangkan energi kinetik bola pada titik tersebut untuk ketinggian pertama, kedua, dan ketiga adalah 0,1 J. Berdasarkan hasil analisis perhitungan energi potensial dan energi kinetik bola pada titik A dan B diperoleh nilai energi mekanik yang sama pada titik A dan titik B. Dengan demikian diperoleh kesesuaian antara hasil percobaan dengan teori yang menyatakan bahwa pada medan gaya gravitasi yang konstan berlaku hokum kekekalan energi mekanik.
EP+EK (J)
0 0,6 0,7 0,8
E. KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa berlaku hukum kekekalan energi mekanik pada benda yang berada pada medan gaya gravitasi yang konstan. Hal ini terbukti melalui hasil percobaan yang dilakukan di mana energi mekanik pada titik A dan B sama untuk ketinggian 20 cm diperoleh 0,6J, 24 cm diperoleh 0,7J, dan 28 cm diperoleh 0,8J.
DAFTAR PUSTAKA
Kanginan, M. 2002. Fisika Untuk SMU Kelas XI Jilid 2A. Jakarta: Penerbit Erlangga. Sutejo. 2007. Fisika Untuk Sekolah Menengah Atas/ Madrasah Aliyah Kelas XI . Jakarta: Penerbit Balai Pustaka.
