Laporan Praktikum Fisika Dasar “Pesawat Atwood” Disusun Oleh :
1. 2. 3. 4.
Yunitasari Titin Fatimah Euis Mahmudah Eva Faoziah
(0661 13 163) (0661 13 162) (0661 13 150) (0661 13 153)
Tanggal Praktikum : 31 Oktober 2013 Asisten Dosen : 1. Rissa R, S.Si 2. Yunita 3. Lina
Laboratorium Fisika Program Studi Farmasi Falkutas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan 2013
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Tujuan Percobaan
1. Mempelajari penggunaan hukum-hukum Newton 2. Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan 3. Menentukan momen inersia roda/kartol 1.2 Dasar Teori Hukum Newton 1. Hukum I Newton Hukum I Newton berbunyi : “Benda yang dalam keadaan diam akan mempertahankan keadaannya untuk tetap diam dan benda yang sedang bergerak lurus beraturan akan cenderung mempertahankan keadaannya untuk bergerak lurus beraturan dalam arah yang sama selama tidak ada gaya yang bekerja padanya”.
Karna
maka V = Tetap
2. Hukum II Newton Hukum II Newton berbunyi : “Percepatan sebuah benda yang diberi gaya adalah sebanding dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda”
Keterangan: F = gaya (N). m = massa benda (kg). a = percepatan benda (m/s2). 3. Hukum III Newton
Hukum III Newton berbunyi : “Setiap ada gaya aksi, maka akan selalu ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”.
Ciri gaya aksi – reaksi : * besarnya sama. * arah berlawanan. * bekerja pada benda yang berlainan. Hukum-hukum Newton dapat digunakan untuk gerak lurus, maupun gerak melingkar. Selain itu perasamaan-persamaan gerak lurus dapat pula diterapkan dalam gerak melingkar. Dengan demikian selalu ada kesetaraan antara besaranbesaran fisis dalam gerak melingkar dengan besaran-besaran dalam gerak lurus, yaitu diantaranya yang ditabelkan dibawah ini :
Kesetaraan Besaran-besaran fisis dalam gerak melingkar
Besaran-besaran fisis dalam gerak lurus
1. Momen gaya (τ)
1. Gaya (F) 2. Momen inersia (I) 2. Massa (m) 3. Percepatan sudut (α ) 3. Percepatan(a) 4. Kecepatan Sudut ( W ) 4. Kecepatan(v) 5. Sudut (θ) 5. Lintasan(s) Untuk gerak lurus hukum Newton II dituliskan sebagai : F = ma........................ (1) Maka untuk gerak melingkar, setara dengan gerak lurus akan dituliskan sebagai : T = Iα......................... (2) Demikian juga persamaan-persamaan yang lain akan mempunyai bentuk yang sama hanya dengan besaran-besaran fisis yang berbeda. Pada pesawat Atwood dapat dipelajari dua macam gerak sekaligus yaitu gerak melingkar yang dilakukan oleh katrol, dan gerak lurus yang dilakukan oleh masing-masing beban pemberat.
GLB & GLBB (Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan) 1. GLB (Gerak Lurus Beraturan) Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak dari suatu benda dengan kecepatan tetap(konstan). Karena kecepatannya konstan , maka percepatannya nol( a = 0 ). Pada GLB kecepatan rata-ratanya sama dengan kecepatan sesaat ,sehingga kecepatan sesaatnya.
Keterangan: = Kecepatan
= Waktu (s)
= Jarak (m)
2. GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB) adalah gerak lurus dengan perubahan kecepatan terhadap waktu yang tetap atau percepatannya konstan .Karena
percepatannya konstan, maka percepatan sesaat dan percepatan rata-ratanya sama. Pada GLBB kecepatan sebuah benda bertambah secara beraturan, sehingga kecepatan rata-ratanya adalah
+ at Keterangan: = kecepatan akhir = kecepatan awal = percepatan Untuk GLBB atau a tetap, kita mempunyai persamaan–persamaan yang menghubungkan posisi, kecepatan, percepatan dan waktu, sebagai berikut :
a. s s = b.
t+ =
a + 2 as
BAB II ALAT DAN BAHAN 1. Pesawat Atwood Lengkap a. Tiang berskala b. Dua beban dengan tali c. Beban tambahan (dua buah) d. Katrol e. Penjepit beban f. Penyangkut beban 2. Jangka Sorong 3. Stopwatch
BAB III METODE PERCOBAAN Gerak lurus beraturan : 1. 2. 3. 4. 5.
Ditimbang beban m1, m2, m3 (diusahakan m1=m2) Diletakkan beban m1 pada penjepit P. Pada beban m2 dan m3 diletakan pada kedudukan A. Dicatat kedudukan penyangkut beban B dan meja C. Saat penjepit P lepas, m2 dan m3 akan dipercepat antara AB dan selanjutnya bergerak beraturan antara BC setelah tambahan beban tersangkut di B. Lalu
mencatat waktu yang diperlukan untuk gerak antara BC. 6. Diulangi percobaan di atas dengan mengubah kedudukan meja C. (ingat tinggi beban m2) 7. Diulangi percobaan di atas dengan menggunakan beban m3 yang lain. Gerak Lurus Berubah Beraturan :
1. Diatur kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan 2. Dicatat kedudukan A dan B (secara tabel) 3. Dilepaskan m1, maka m2 dan m3 melakukan gerak lurus berubah beraturan antara A dan B, dicatat waktu yang diperlukan untuk gerak ini. 4. Diulangi percobaan di atas dengan mengubah-ubah kedudukan B. Selalu membuat catatan jarak AB dan waktu yang diperlukan. 5. Diulangi percobaan di atas dengan beban m3.
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN 4.1 Data Pengamatan Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 31 Oktober 2013, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut. Keadaan ruangan Sebelum percobaan Sesudah percobaan
P (cm)Hg 75,6 75,7
T (oC) 27 27
C (%) 72% 69%
1.Gerak Lurus Beraturan (GLB) 2 M= 239,4 gram No
Massa (gr)
1
2
2
4
3
6
s(cm) 20 25 20 25 20 25
t(s) 1,51 1,40 1,02 0,84 0,76 0,79
R= 6,395 cm v(cm/s) 13,25 17,86 19,61 29,76 26,32 31,65
23,075 2.Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)Data pengamatan GLBB No
Massa (gram)
1
2
3
2
4
6
s (cm) t (s)
a (cm/s2)
I (gr.cm2)
V (cm/s2
20
2,55 s
6,15
3161,57
15,68
25
3,00 s
5,55
4570,57
16,65
20
1,20 s
27,78
-4184,07
33,34
25
2,44 s
8,40
9131,74
20,50
20
1,325 s
22,99
464,52
30,35
25
1,465
23,47
209,82
34,27
74,78
13.181,7
25,13
4.2 Perhitungan 1.Gerak Lurus Beraturan (GLB) 1. a. massa 2 gram, jarak 20 cm
= 20 : 1,51 = 13,25 cm/s b. massa 2 gram, jarak 25 cm
= 25 : 1,40 = 17,86 cm/s 2. a. massa 4 gram, jarak 20 cm
= 20 : 1,02 = 19,61 cm/s b. massa 4 gram, jarak 25 cm
= 25 : 0,84 = 29,76 cm/s 3. a. massa 6 gram, jarak 20 cm
= 20 : 0,76 = 26,32 cm/s b. massa 6 gram, jarak 25 cm = 25 : 0,79
= 31,65 cm/s
Kecepatan Rata-rata Kecepatan Rata-rata=
= 23,075
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 1) Percepatan a) Percepatan massa 2 kg dan jarak 20 cm a=
=
=
=6,15
b) Percepatan massa 2 kg dan jarak 25 cm a=
=
=
=5,56
c) Percepatan massa 4 kg dan jarak 20 cm a=
=
=
=27,78
d) Percepatan massa 4 kg dan jarak 25 cm a=
=
=
=
e) Percobaan massa 6 kg dan jarak 20 cm a=
=
=
=22,99
f) Percepatan massa 6 kg dan 25 cm a=
=
=
=23,47
g) Percepatan rata-rata=
=15,72
2) Momen Inersia a)Momen Inersia massa 2kg dan jarak 20 cm
=77,3 x 40,90 =3161,57 gr.cm2 b)Momen Inersia massa 2kg dan jarak 25 cm
=111,75 x 40,9 =4570,57 gr.cm2 c) Momen inersia massa 4 kg dan jarak 20 cm
= - 102,3 x 40,9 = - 4184,07 gr.cm2 d)Momen inersia massa 4kg dan jarak 25 cm
=223,27 x 40,9 =9131,74 gr.cm2 e) Momen Inersia massa 6 kg dan jarak 20 cm
=10,36 x 40,9 =464,92 gr.cm2 f)Momen Inersia massa 6 kg dan jarak 25 cm
=5,13 x 40,9 =209,82 gr.cm2 Rata-rata momen Inersia = 222,76 gr.cm2
3. kecepatan Kecepatan massa 2 kg dan jarak 20 cm V = a.t =6.15 x 2,55
=15,68 Kecepatan massa 2 kg dan jarak 25 cm V = a.t =5,55 x 3,00 =16,65 Kecepatan massa 4 kg dan jarak 20 cm V = a.t =27,78 x 1,20 =33,34 Kecepatan massa 4 kg dan jarak 25 cm V = a.t =8,40 x 2,44 =20,50 Kecepatan massa 6 kg dan jarak 20 cm V = a.t =22,99 x 1,32 =30,35 Kecepatan massa 6 kg dan jarak 25 cm V = a.t =23,47 x 1,46 =34,27
g)kecepatan rata-rata=
BAB V PEMBAHASAN
Pesawat Etwood merupakan alat eksperimen yang sering digunakan untuk mengamati hukum mekanika pada gerak yang dipercepat secara beraturan. Sederhananya pesawat atwood tersusun atas 2 benda yang terhubung dengan seutas kawat atau tali. Bila kedua benda massanya sama, maka keduanya akan diam. Tapi bila salah satu lebih besar seperti m1>m2, maka kedua benda akan bergerak ke arah m1 dengan dipercepat. Gaya penarik sesungguhnya adalah berat benda 1 namun karena benda 2 juga di tarik ke bawah oleh gravitasi, maka penarik gaya resultannya adalah berat benda 1 dan berat benda 2. Berat benda 1 adalah m1.g dan berat benda 2 adalah m2.g. g adalah gaya yang menggerakan kedua benda sehingga percepatan kedua benda adalah resultan gaya tersebut dibagi jumlah massa kedua benda. Untuk mencari tegangan tali lihat benda 1. Gaya yang bekerja padanya adalah m1.g dan tegangan tali T. Momen Inersia adalah ukuran resistansi/kelembaban sebuah benda terhadap perubahan dalam gerak rotasi. Momen inersia ini tergantung pada distribusi massa benda relative terhadap sumbun rotasi benda. Momen inersia adalah sifat benda, seperti m yang merupakan sifat benda yang mengukur kelembabannya terhadap perubahan dalam gerak translasi.
BAB VI KESIMPULAN
Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat yang dapat membantu dalam membuktikan hukum-hukum Newton ataupun gejalagejala lainnya. Setiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari Pesawat Atwood ini. Yang di sebabkan oleh faktor-faktor tertentu. Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh Pesawat Atwood itu disebabkan oleh faktor internal dan faktor eksternal yang sangat biasa terjadi dalam melakukan percobaan yang butuh ketelitian. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi percobaan kurang teliti yaitu posisi katrol kurang stabil, beban berputar sehingga posisi berubah dan pencatatan waktu yang kurang tepat dan kurang akurat. Pada Pesawat Atwood dapat di ketahui bahwa pada GLB dan GLBB yang terjadi percepatan dipengaruhi oleh massa beban. Semakin besar massa beban maka percepatan yang terjadi pun akan semakin besar. Tiang T harus pada posisi yang benar-benar vertikal karena jika tidak maka akan ada gaya tambahan yang bekerja pada percobaan Pesawat Atwood ini.
DAFTAR PUSTAKA
(http://www.scribd.com/doc/25269102/laporan-praktikum-pesawat-atwood) Sarasdp.weebly.com/uploads1/1/3/3/pesawat-atwood
LAMPIRAN TUGAS AKHIR 1. Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan grafik 2. Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingat ketelitian alat
3. Tentukan besar kecepatan gerak berubah beraturan tersebut secara hitungan dan grafik 4. Dari hasil ini apakah hukum newton benar-benar berlaku 5. Bandingkanlah harga kecepatan yang didapat dengan menggunakan beban tambahan yang berbeda 6. Tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan gravitasi setempat = 9,83
1.
Jawaban ! GLB Massa (gr) 2 gr
4 gr
6 gr
20 cm
25 cm
v=
v=
=
=
= 13,25
= 17,86
v=
v=
=
=
= 19,61
= 29,76
v=
v=
=
=
= 26,32
= 31,65
2. Tidak, karena percepatan benda tersebut tidak beraturan sehingga tidak terlalu teliti. 3. GLBB Massa (gr)
20 cm
25 cm
v = a.t
v = a.t
2 gr = 6,15 . 2,55
= 5,55 . 3,00
=15,68
= 16,65
v = a.t
v = a.t
4gr =27,78 . 1,20
= 8,40 . 2,44
= 33,34
= 20,50
v = a.t
v = a.t
6 gr = 22,99 . 1,32
= 23,47 . 1,46
= 30,35
= 34,27
4.
Ya berlaku, karena dalam percobaan ini tetap berlaku hubungan antara kecepatan dan
5.
momen inersianya. Perbanndingan baik pada jarak 20cm dan 25 cm pada GLB dan GLBB adalah semakin berat tambahan (beban lempengan) yang digunakan pada bandul akan semakin cepat penurunan dan menghasilkan ‘t’ yang lebih kecil sehingga semakin ‘t’ kecil, kecepatan ‘v’ yang diperoleh akan semakin besar. 6. Momen inersia katrol dengan percepatan gravitasi setempat =9,83 m/det2
Massa (gr)
20 cm
25 cm
2 gr
I={
2M
={
m}R2
239,4
-234,2
I={
2}6,3952
40,9
4gr
I={
2M
={
-233,99
I={
4}6,3952
40,9
I={
2M
={
-242,83
40,9
2M
={
m}R2
4}6,3952
239,4
40,9
= -9436,45gr.cm2
m}R2
239,4
40,9
-230,72
=-9570,19 gr.cm2
6 gr
2}6,3952
239,4
=-9564,87 gr.cm2
m}R2
239,4
={
-233,86
=-9578,78 gr.cm2
m}R2
2M
I={
6}6,3952
2M
={
-230,89
m}R2
239,4
40,9
6}6,3952
=-9931,75 gr.cm2
=-9443,40 gr.cm2
