HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
LABORATORIUM FISIKA
DISUSUN OLEH :
NAMA : NURHAYATI STAMBUK : A 241 04 003
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS TADULAKO 2008
I. TUJUAN Membuktikan hukum kekekalan energi pada energi mekanik,pada perubahan energi potensial menjadi energi kinetik. II. ALAT DAN BAHAN 1. rel presisi 7. kaki rel 2. penyambung rel 8. klem meja 3. tali nilon 9. katrol 4. sensor 10. kereta dinamik 5. timer counter 11. beban bercelah, 50 gr 6. statif III. DASAR TEORI Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai macam/jenis, antara lain : - energi kinetik/kinetis - energi panas - energi air - energi batu bara - energi minyak bumi - energi listrik - energi matahari - energi angin - energi kimia - energi nuklir - energi gas bumi - energi ombak dan gelombang - energi minyak bumi - energi mekanik/mekanis - energi cahaya - energi listrik - dan lain sebagainya
A. Energi potensial atau Energi Diam Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, dan lain sebagainya. Rumus atau persamaan energi potential : Ep = m.g.h keterangan: Ep = energi potensial m = massa dari benda g = percepatan gravitasi h = tinggi benda dari tanah B. Energi Kinetik atau Kinetis Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena pengaruh gerakannya. Benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Rumus atau persamaan energi kinetik : Ek = 1/2.m.v2 C. Hukum Kekekalan Energi " Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan " Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) : Em = Ep + Ek Keterangan: : Em=energimekanik Ep=energikinetik Ek = energi kinetik Jika sebuah benda bermassa m, pada mulanya diam,jatuh melalui ketinggian h karena adanya tarikan gaya gravitasi, benda tersebut kehilangan energi potensialnya sebesar mgh (g adalah percepatan gravitasi) dan berubah menjadi energi kinetik , v adalah laju akhir benda (atau sistem)pada akhir jatuh benda.jika perubahan kebentuk energi lain,seperti menjadi kalor dan bunyi,dapat diabaikan, maka menurut hukum kekekalan energi : Energi potensial = pertambahan energi kinetik, atau mgh = ½ ................................(9.1) karena beban m dan kereta dinamik terhubung oleh tali yang selalu dalam keadaan tegang,laju beban akan selalu sama dengan laju kereta.jika v adalah laju system tersebut,energi kineti system adalah ½ (m + M)v2 oleh sebab itu persamaan (9.1) dapat ditulis menjadi : mgh = ½ (m + M)v2 .................................(9.2)
IV. PROSEDUR KERJA Adapun prosedur kerja dari percobaan ini adalah : 1. mengukur massa beban , , dan massa kereta M (kereta dinamik) 2. merangkai alat seperti gambar dibawah ini :
3. meletakkan kereta diatas rel dan menghubungkannya dengan tali serta menggantung beban 50 gr pada ujung tali yang menggantung di dekat katrol.menggantung beban setinggi mungkin dari lantai untuk memperoleh tinggi h. 4. memasang sensor tepat diatas kereta dinamik dan meletakkannya diujung rel serta menghubungkannya dengan timer counter 5. menghidupkan timer konter dan kemudian melepaskan kereta tersebut 6. membaca nilai kecepatan yang ditunjukkan oleh timer konter 7. mengulangi langkah 1 – 6 dengan menggunakan beban m = 100 gr dan beban m = 150 gr
V. HASIL PENGAMATAN m (kg) M (kg) (m + M)kg h (m) v (m/s) mgh (J) ½ (m+M)v 0,05 0,19692 0,24692 0,80 1,75 0,4 0,4 0,10 0,19692 0,29692 0,78 2,28 0,8 0,8 0,15 0,19692 0,34692 0,76 2,85 1,1 1,1
VI. ANALISA DATA 1) untuk beban 50 gr ( ) mgh = ½ (m+M)v (0,05)(9,8)(0,80) = ½ (0,05+0,19692)(1,75) 0,4 = (0,12)(3,1) 0,4 = 0,4 2) untuk beban 100 gr ( ) mgh = ½ (m+M)v (0,1)(9,8)(0,78) = ½ (0,1 + 0,19692)(2,28)
0,8 = (0,14)(5,19) 0,8 = 0,8 3) untuk beban 150 gr ( ) mgh = ½ (m+M)v (0,15)(9,8)(0,76) = ½ (0,15 + 0,19692)(2,85) 1,1 = (0,17)(8,12) 1,1 = 1,1
VII. PEMBAHASAN Dalam percobaan ini,kita membuktikan kebenaran hukum kekekalan energi mekanik dengan membuktikan kesamaan besaran mgh dengan ½ (m + M)v2 dimana hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik yang dimiliki oleh sebuah benda adalah tetap.sehingga setelah melakukan usaha,kemampuan untuk melakukan usaha lebih lanjut akan berkurang sehingga energi potensialnya akan berkurang sebanyak usaha yang dilakukan. Jika sebuah benda bermassa m, pada mulanya diam,jatuh melalui ketinggian h karena adanya tarikan gaya gravitasi, benda tersebut kehilangan energi potensialnya sebesar mgh (g adalah percepatan gravitasi)dan berubah menjadi energi kinetic ½ mv2,dimana v adalah laju akhir benda. Jika perubahan kebentuk energi lain, seperti menjadi kalor dan bunyi,dapat diabaikan,maka menurut hukum kekekalan energi : Energi potensial yang hilang = pertambahan energi kinetic, atau mgh = ½ mv2 Untuk memperoleh ini,sebuah massa m (sebuah beban) digunakan unuk menarik sebuah kereta dinamik yang bermassa M, yang bergerak disepanjang rel yang dimiringkan sedikit untuk mengkompensasi adanya gesekan.pada percobaan ini digunakan timer counter (pencacah waktu) yang dihubungkan dengan sensor cahaya yang dapat digunakan sebagai alat penghitung kecepatan pada kereta yang meluncur di atas rel pada saat digantungkan beban yang berbeda-beda.beban m dan kereta dinamik dihubungkan dengan tali dalam keadaan tegang sehingga laju beban akan selalu sama dengan laju kereta. Sehingga energi potensial dan energi kinetic dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : EK = ½ (m + M)v2 dan EP = mgh Dari percobaan diperoleh data untuk masing-masing beban 50 gr, 100 gr dan 150 gr sebagai berikut : ½ (m + M)v2 = 0,4 , 0,8 , 1,1 mgh = 0,4 , 0,8 , 1,1 sehingga dari data yang diperoleh diatas dapat dilihat bahwa besarnya energi potensial sebanding dengan energi kinetik. VIII. KESIMPULAN Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa besarnya energi potensial sebanding dengan energi kinetik.
