LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 “MOMEN INERSIA”
Tanggal praktikum
: 15 Oktober 2016
Tanggal pengumpulan
: 20 Oktober 2016
Waktu praktikum
: 07.30-09.30
Nama Praktikan
: Astri Wulandari
NIM
: 11160163000037
LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2016
A. Judul percobaan MOMEN INERSIA
B. Tujuan percobaan 1. 2. 3. 4. 5.
Menentukan konstanta pegas spiral pada alat momen inersia Menentukan periode diri alat momen inersia Menentukan periode benda Menentukan momen inersia benda Menetukan besar sudut simpangan dari berbagai benda dengan massa yang berbeda 6. Membandingkan nilai momen inersia benda secara teori dan praktikum 7. Menentukan periode piringan 8. Menentukan hubungan momen inersia dengan periode.
C. Dasar teori Banyak benda benda disekitar kita yang jarang kita amati di dunia ini, salah satunya adalah benda tegar. Benda tegar yaitu benda dengan bentuk tertentu yang tidak berubah, sehingga pratikel partikel pembentuknya berada
pada posisi yang tetap
relativ satu sama lain (Sutrisno. 2007). Dari benda benda tegar tersebut kita sering melihat benda benda tersebut berotasi, seperti ban pada mobil, kincir angin, cd yang diputar dll. Benda tegar yang berotasi terdiri dari massa yang bergerak, sehingga memiliki energi kinetik. Kita dapat menyatakan energi kinetik ini dalam bentuk kecepatan sudut benda dan sebuah besaran baru yang disebut momen inersia (Young & Freedman. 2001) Benda yang berotasi memiliki momen gaya, torsi (momen gaya) terhadap sumbu yang disebabkan gaya adalah ukuran dari keefektifitan gaya tersebut dalam menghasilkan putaran atau rotasi mengelili
ngi mbu su
tersebut
(Bueche.
1989). Didefinisikan sebagai berikut : Momen Gaya =
=F r.Sin ɵ
Ket : r = Jarak ke sumbu F = Gaya yang bekerja ɵ = Besar sudut yang terbentuk Momen inersia adalah besaran yang menunjukan ukuran kelembaman pada saat benda melakukan gerak rotasi. Besarnya momen inersia suatu benda merupakan hasil kali antara massa benda (m) kuadrat jarak (r 2) ke sumbu putarnya. (Umar, 2008: 149)
Rumus – Rumus Momen Inersia : Benda
Lokasi sumbu
Gelang tipis, jari-
Melewati titik
jari R
pusat
Gelang tipis, jari-
Melewati jari-
jari R, tebal w
jari
rumus MR2
R2 +
w2
bagian tengah Silinder pejal, jari-
Melewati titik
jari R
Pusat
Silinder berongga,
Melewati titik
jari-jari dalam
Pusat
½ MR2
½ M(R12+R 2) 2
R1, jari-jari luar R2 Bola Homogeny,
Melewati titik
jari-jari R
Pusat
Batang panjang
Melewati titik
Homogeny,
Pusat
2/5 MR2
1/12 Mℓ2
panjang ℓ Batang panjang Homogeny, panjang ℓ Pelat persegiempat tipis, panjang ℓ, lebar w
Melewati salah
1/3 Mℓ2
satu ujung Melewati titik Pusat
1/12 M(ℓ2 + w2)
(Giancoli, 2014 : 263)
D. Alat dan Bahan No . 1.
Nama Alat/Baha n Neraca
Gambar
No . 8.
Nama Alat/Baha n Piringan Besar cakram 2 cm
2.
Alat Momen Inersia
9.
Piringan kecil cakram 3 cm
3.
Jangka Sorong
10. Penggaris
4.
Bola Pejal
11.
Kerucut Pejal
5.
Silinder Pejal
12.
Benang Nilon
6.
Silinder Berongga
13. Stopwatch
7.
Perangkat Beban
14.
obeng
Gambar
E. Langkah kerja Percobaan 1 : Menentukan momen Inersia berdasarkan teori No. langkah-langkah gambar 1. Timbanglah semua benda yang akan ditentukan momen inersianya dan catat hasilnya pada tabel.
2.
Ukur tinggi dan diameter masing-masing benda, serta catat hasilnya pada tabel.
Percobaan 2 : Menentukan Konstanta Pegas Spiral Alat Momen Inersia No. Langkah-langkah 1. Susunlah alat percobaan 2.
Ikatlah benang nilon pada salah satu baut yang ada di tepi dudukan silinder.
3.
Baringkan alat momen inersia di bagian tepi meja.
4.
Gantung beban pada benang, amati simpangan yang terjadi dan catat hasilnya. Ulangi sebanyak 3 kali
Gambar
5.
Tambahkan beban berikutnya lalu catat hasil pengukuran yang di dapat
Percobaan 3 : Menentukan Periode Diri Alat Momen Inersia No. Langkah-langkah 1. Tegakkan kembali alat momen inersia. Buka benang
Gambar
yang terpasang pada dudukan silinder
2. Atur posisi jarum penunjuk pada alat momen inersia.
3. Simpangkan dudukan silinder sebesar 270°
4. Amati stopwatch untuk menghitung 3 getaran kemudian catat hasilnya.
Percobaan 4 : Menentukan Periode Benda No.
Langkah-langkah
Gambar
1. pasang bola pejal pada alat momen inersia
2. Simpangkan bola sebesar 270° kemudian lepaskan dan catat waktu 3 getaran yang ditunjukan stopwatch. Ulangi langkah sebanyak 3 kali.
3. ganti bola pejal dengan benda sesuai urutan dan lakukan langkah yang sama.
Percobaan 5 : Menentukan Momen Inersia pada jarak sumbu putar yang di tentukan No. Langkah-langkah 1. Timbang piringan 2. Pasang piringan pada alat momen inersia. Kencangkan posisi piringan dengan baut yang terdapat pada alat momen inersia.
3. Simpangkan piringan sebesar 270°, kemudian lepaskan . catat waktu 3 kali getaran.
Gambar
4. Pindahkan sumbu putar pada lubang selanjutnya. Dan lakukan langkah yang sama.
F. Data Percobaan
No.
Tabel I. Massa Benda Nama Benda Massa (g)
1.
Bola Pejal
480
Diameter Luar (cm) 11
2.
Silinder Pejal
484
8,0
3.
Silinder Berongga
452
7,2
4.
Piringan Besar cakram 2 cm Piringan Besar cakram 3 cm Kerucut
474
21,8
472
18,3
483
14
5. 6.
Tabel II. Simpangan Massa (g) 1 50 42° 100 71° 150 93° 200 105° 250 113° Tabel III. Periode Diri
Simpangan (°) 2 42° 72° 94° 106° 114°
Diameter Dalam (cm)
Tinggi (cm) 11 14,5
6,2
5,4
12,0
θ rat ( ˚ ) 3 42° 71° 94° 105° 113°
41,7° 71,3° 93,7° 105,3° 113,3°
𝒕𝟏 2,0
Waktu 5 getaran (s) 𝒕𝟐 𝒕𝟑 2,0 2,0
T(s) 𝒕𝒓𝒂𝒕 2,0
Tabel IV. Periode Benda No. Nama Benda Waktu 3 getaran (s) 𝒕𝟏 𝒕𝟐 𝒕𝟑 1. Bola Pejal 2,0 4,0 4,0
𝑡 2 = 𝑛 5 = 0,4 𝑠 𝑇=
T(s) 𝒕𝒓𝒂𝒕 3,3
2.
Silinder Pejal
2,0
2,0
2,0
2,0
3.
Silinder Berongga
2,0
2,0
2,0
2,0
4.
Piringan 213
4,0
5,0
5,0
4,7
5.
Piringan 714
5,0
4,0
4,0
4,3
6.
Kerucut
2,0
3,0
2,0
2,3
`
𝑡 𝑇= 𝑛 3,3 = 3 = 1,1 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 2,0 = 3 = 0,7 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 2,0 = 3 = 0,7 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 4,7 = 3 = 1,7 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 4,3 = 3 = 1,4 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 2,3 = 3 = 0,7 𝑠
Tabel V. Periode Piringan l (cm) Waktu 3 getaran (s) 𝒕𝟏 𝒕𝟐 𝒕𝟑 0 4,0 4,0 4,0
T(s) 𝒕𝒓𝒂𝒕 4,0
2,5
4,0
4,0
4,0
4,0
5
5,0
5,0
5,0
5,0
7,5
6,0
6,0
6,0
6,0
10
7,00
6,00
7,00
6,7
𝑡 𝑇= 𝑛 4,0 = 3 = 1,3 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 4,0 = 3 = 1,3 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 5,0 = 3 = 1,7 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 6,0 = 3 = 2,0 𝑠 𝑡 𝑇= 𝑛 6,7 = 3 = 2,3 𝑠
G. Pengolahan data Mencari momen inersia berdasarkan rumus teori : Nama benda Bola pejal Silinder pejal
Rumus teori 𝐼=
2 𝑚𝑟 2 5
𝑡=
1 𝑚𝑟 2 2
Pengolahan
Hasil
𝑡= 2 = (0,480 𝑘𝑔)(0,07 𝑚)2 5 1 𝑡 = (0,484 𝑘𝑔)(0,07 𝑚)2 2
0,009 𝑘𝑔𝑚2 0,001 kg 𝑚2
Silinder berongga Piringan besar cakram 2cm Piringan kecil cakram 3 cm Kerucut
𝑡=
1 𝑚𝑟 2 2
𝑡=
1 𝑚𝑟 2 2
𝑡=
1 𝑚𝑟 2 2
𝑡=
𝑡= 1 = (0,452 𝑘𝑔)(0,07 𝑚)2 2 𝑡= 1 = (0,474 𝑘𝑔)(0,07 𝑚)2 2 𝑡= 1 = (0,472 𝑘𝑔)(0,07𝑚)2 2 𝑡= 3 = (0,483 𝑘𝑔)(0,07 𝑚)2 10
3 𝑚𝑟 2 10
0,001 kg 𝑚2 0,001 kg 𝑚2 0,001 kg 𝑚2 0,001 kg 𝑚2
Menentukan konstanta pegas pada alat momen inersia : Massa (g) 𝜽 𝒓𝒂𝒕 ( ͦ ) 50 41,7 ͦ
100
71,3 ͦ
150
94 ͦ
200
105,3 ͦ
250
113,3 ͦ
Rumus
𝐾=
𝜏 𝜃
Pengolahan Hasil 𝑚𝑔𝑟 0,0008 𝐾= 𝜃 0,05 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄ 2 × 0,07𝑚 𝑠 = 41,7 ͦ 𝑚𝑔𝑟 0,0009 𝐾= 𝜃 0,1 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄ 2 × 0,07𝑚 𝑠 = 71,3 ͦ 𝑚𝑔𝑟 0,0011 𝐾= 𝜃 0,15 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄ 2 × 0,07𝑚 𝑠 = 94 ͦ 𝑚𝑔𝑟 0,0013 𝐾= 𝜃 0,2 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄ 2 × 0,07𝑚 𝑠 = 105,3 ͦ 𝑚𝑔𝑟 0,0015 𝐾= 𝜃 0,25 𝑘𝑔 × 10 𝑚⁄ 2 × 0,07𝑚 𝑠 = 113,3 ͦ
Rata-rata
0,00112
Mengukur momen inersia pada alat momen inersia : T (s) 0,40
Rumus 𝑇2𝑘 𝐼= 2 4𝜋
Pengolahaan (0,40)2 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,0001792 𝐼= 39,4384
Hasil 0,0000045437𝑘𝑔𝑚2
menentuka momen inersia pada benda : Nama Benda Bola pejal
T (s) 1,1 s
Silinder pejal
0,7 s
Silinder berongga
0,9
Piringan 213
1,7
Piringan 714
1,4
Kerucut
0,7
Rumus 2
𝐼=
𝑇 𝑘 4𝜋 2
𝐼=
𝑇2𝑘 4𝜋 2
𝐼=
𝑇2𝑘 4𝜋 2
𝑇2𝑘 𝐼= 2 4𝜋
𝐼=
𝑇2𝑘 4𝜋 2
𝐼=
𝑇2𝑘 4𝜋 2
Pengolahan (1,1)2 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,0013 𝐼= 39,4384 (0,7)2 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,0005 𝐼= 39,4384 (0,9)2 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,0009 𝐼= 39,4384 (1,7)2 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,003 𝐼= 39,4384 (1,4)2 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,002 𝐼= 39,4384 0,72 0,00112 𝐼= 4(3,14)2 0,0005 𝐼= 39,4384
Hasil 0,00003 kg 𝑚2
0,00001 kg 𝑚2
0,00002 kg 𝑚2
0,00008 kg 𝑚2
0,00005 kg 𝑚2
0,00001 kg 𝑚2
menentukan periode piringan untuk setiap pergeseran sumbu putar :
𝒍(𝒄𝒎)
𝒕𝟏
𝒕𝟐
𝒕𝟑
𝒕𝒓𝒂𝒕𝒂−𝒓𝒂𝒕𝒂
0
4,0
4,0
4,0
𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 3 4+4+4 = 3 =1,3
2,5
4,0
4,0
4,0
𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 3 4,+4 +4 3 1,3
=
5
5,0
5,0
5,0
𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 =
7,5
6,0
6,0
6,0
3 5+5+5 3 =5,0
𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 3 6 +6+6 = 3 =4
10
7,0
6,0
7,0
𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎= 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 =
3 7 +6+7 3 =6,7
T (s) 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑇 (𝑠) = 𝑛 1,3 = 3 = 0,4 𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑇 (𝑠) = 𝑛 1,3 = 3 = 0,4 𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑇 (𝑠) = 𝑛 5,0 = 3 = 1,7 𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑇 (𝑠) = 𝑛 4 = 3 = 1,3 𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑇 (𝑠) = 𝑛 6,7 = 3 = 2,23 𝑠
H. Pembahasan Dalam percobaan kali ini kita akan mencoba mencari momen inersia benda dan waktu yang diperlukan dalam pergeseran sumbu putar pada alat momen inersia. Pada percobaan pertama kita mengukur massa benda,diameter luar benda, diameter dalam benda,dan tinggi benda. Benda-benda tersebut antara lain: bola pejal, silider pejal, silinder berongga, piringan besar cakram 2 cm, piringan kecil cakram 3 cm, dan kerucut. Tujuan percobaan pertama kali ini adalah untuk mengukur momen inersia pada benda tersebut dengan mengaplikasikan rumus teori yang ada.
Pada percobaan kedua menghitung simpangan sumbu putar pada alat momen inersia yang sudah di kaitkan benang nilon dan di gantungkan massa beban yang berbeda-beda 50g, 100g, 150g, 200g, dan 250g. Sehingga dapat diperoleh simpangan 71,3 ͦ , 93,7 ͦ , 105,3 ͦ , 113,3 ͦ , 41,7 ͦ dan dari percobaan kedua ini dilakukan untuk mencari konstanta pegas pada alat momen inersia tersebut.
Pada percobaan ketiga menghitung momen inersia pada alat momen inersia tersebut. Untuk melakukan percobaan ketiga diputarkan simpangan sejauh 270 ͦ dan ulangi percobaan ini sebanyak 3 kali pengulangan sehingga didapat periode yang 𝑇2𝑘
diperlukan rumus : 𝐼 = 4𝜋2 . Pada percobaan keempat kita menghitung banyaknya 3 kali getaran pada benda yang disimpngkan sejauh 270 ͦ
yang menggunakan benda antara lain: bola pejal,
silinder pejal, silinder berongga, piringan besar cakram 2 cm, piringan kecil cakram 3 cm dan kerucut dimana percobaan ini diulang sebanyak 3 kali perulangan. Percobaan ini akan menghitung momen inersia pada benda-benda tersebut dari percobaan kali ini kita dapat membandingkan momen inersia secara teori maupun secara praktik. Sehingga kita dapat mengetahui hasil momen inersia dengan menggunakan rumus teori maupun hasil praktikum. Pada percobaan kelima menentukan periode pada piringan disetiap titik dimana titik pusat sama dengan 0 dan jarak antara titik selanjutnya adalah 2,5 cm. Pada percobaan kelima ini kita meletakkan piringan pada titik 0, 2.5, 5, 7.5, 10 yang dimana disimpangkan sejauh 270 ͦ dan diulang sebanyak 3 kali pengulangan agar terhindar dari kesalahan perhitungan sehingga diperoleh periode 1,3 s, 1,3 s, 1,7 s, 2,0 s, dan 2.3 s. Sehingga dapat diketahui bahwa semakin jarak dekat dengan titik pusat periode yang
dihasilkan semakin kecil dan semakin jauh dari titik pusat periode yang diihasilkan semakin besar. H. Kesimpulan 1. Semakin jauh sumbu putarnya terhadap titik pusat semakin besar periodenya. 2. Massa dan titik putarnya dapat memengaruhi periode. 3. Semakin besar periode suatu benda maka akan menghasilkan momen inersia yang besar pula. I. Komentar
1. Sebaiknya dalam melakukan percobaan terutama dalam melakukan pengukuran harus lebih teliti agar hasil data dengan teori menghasilkan kesinambungan . J. Daftar Pustaka Bueche, Fredrick. 1989. Teori dan Soal Soal Fisika Edisi Kedelapan. Jakarta: Erlangga Giancoli, Douglas. 2013. Fisika Jilid 1 Edisi Ketujuh. Jakarta : Erlangga Sutrisno. 2007. Fisika Dasar (Mekanika, Fluida & Gelombang). Jakarta: UIN Jakarta Press Umar, Efrizon. 2008. Buku Pintar Fisika. Jakarta : Media Pusindo Young & Freedman. 2001. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta: Erlangga
TUGAS PASCA
1. Apa hubungan periode dengan momen inersia? 2. Pada percobaan dengan menggunakan piringan alumunium, bagaimana perbandingan besarnya momen inersia ketika pusat berada di tengah dengan pusat berada di pinggir?
Jawab 1. Hubungan antara periode deng
