BAB I PENDAHULUAN 1.1.
JUDUL PenjumLahan Vektor Gaya
1.2 . TUJUAN PERCOBAAN
Mempelajari cara menentukan jumlah (resultan) dua vektor gaya.
1.3 . LANDASAN TEORI Gaya didefinisikan dengan mengukur percepatan yang ditimbulkan pada benda standar yang ditarik oleh pegas yang terentang. Pengukuran ini disebut dengan pengukuran gaya dengan cara dinamik. Metode pengukuran gaya yang lain didasarkan atas pengukuran perubahan bentuk atau ukuran benda yang dikenai gaya (pegas misalnya) dalam keadaan tanpa percepatan. Cara ini disebut sebagai cara statik untuk mengukur gaya. Gagasan metode statik ini menggunakan kenyataan bahwa jika suatu benda yang dikenai beberapa gaya, tidak mengalami percepatan, maka jumlah vektor semua gaya yang bekerja padanya haruslah sama dengan nol. Ini tidak lain dari isi hukum gerak yang pertama. Sebuah gaya tunggal yang bekerja pada benda akan menimbulkan percepatan; percepatan ini dapat dibuat sama dengan nol jika pada benda ditambahkan gaya lain yang sama besar dan berlawanan arah. Pada kenyataannya benda diusahakan tetap dalam keadaan diam. Jika kemudian kita definisikan suatu gaya sebagai gaya satuan, maka berarti kita sedang mengukur gaya. Sebagai gaya satuan dapat diambil misalnya, tarikan bumi pada benda standar disuatu tempat tertentu. Alat yang digunakan untuk mengukur gaya dengan cara ini adalah neraca pegas. Neraca ini terdiri dari sebuah pegas spiral dengan penunjuk skala pada salah satu ujungnya. Gaya yang dikenakan pada neraca pegas akan mengubah panjang pegas. Jika benda seberat 1,00 N digantungkan pada ujung pegas, pegas akan memanjang sampai tarikan pegas pada benda sama besar tetapi berlawanan arah dengan beratnya. Gaya yang bekerja pada pegas selalu sama jika penunjuk skala menunjuk tempat yang sama. Neraca yang telah ditera ini sekarang dapat digunakan bukan hanya untuk mengukur tarikan bumi pada suatu benda, tetapi juga untuk mengukur gaya lain yang tidak diketahui. Di dalam ilmu fisika, gaya aalah apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami percepatan. Gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum kedua Newton, sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat
1
sebanding dengan gaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.
Di fisika, gaya adalah aksi atau agen yang menyebabkan benda bermassa bergerak dipercepat. Hal ini mungkin dialami sebagai angkatan, dorongan atau tarikan. Percepatan benda sebanding dengan penjumlahan vektor seluruh gaya yang beraksi padanya (dikenal sebagai gaya netto atau gaya resultan). Dalam benda yang diperluas, gaya mungkin juga menyebabkan rotasi, deformasi atau kenaikan tekanan terhadap benda. Efek rotasi ditentukan oleh torka, sementara deformasi dan tekanan ditentukan oleh stres yang diciptakan oleh gaya. Gaya netto secara matematis sama dengan laju perubahan momentum benda dimana gaya beraksi. Karena momentum adalah kuantitas vektor (memiliki besar dan arah), gaya adalah juga kuantitas vektor.
Massa (m) benda adalah jumlah partikel yang dikandung benda. Sedangkan berat suatu benda (w) adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut dan arahnya menuju pusat bumi. (vertikal ke bawah).Perbedaan massa dan berat yaitu :Massa (m) merupakan besaran skalar di mana besarnya di sembarang tempat untuk suatu benda yang sama selalu tetap, sedangkan Berat (w) merupakan besaran vektor di mana besarnya tergantung pada tempatnya ( percepatan gravitasi pada tempat benda berada )
Massa (m) sebuah benda adalah karakteristik benda itu yang mengkaitkan percepatan benda dengan gaya (atau resultan gaya) yang menyebabkan percepatan tersebut. Massa adalah besaran skalar. Massa di mana-mana selalu bernilai tetap, kecuali benda tersebut mengalami pengurangan materi, misalnya mengalami pecah, sobek atau aus, maupun mengalami penambahan materi sejenis misalnya dua potong besi dilas dengan bahan yang sama. Berat sebuah benda dalam bahasa Inggris weight (w) adalah sebuah gaya yang bekerja pada benda tersebut dari benda-benda lain (atau benda-benda astronomi). Gaya berat sebenarnya adalah gaya gravitasi pengaruh benda astronomi terdekat terhadap benda tersebut. Benda astronomi yang paling dekat dengan kehidupan kita adalah bumi, sehingga gaya berat sering dinyatakan secara matematis sebagai berikut : w=mg
2
Dimana m adalah massa benda, g menyatakan vektor percepatan gravitasi bumi yang bernilai 9,8 m/s2 atau biasanya dibulatkan menjadi 10 m/s2, dan w adalah gaya berat dalam satuan Newton (dalam SI) atau dyne (dalam CGS). Secara diam-diam, hokum ketiga telah digunakan dalam cara statik ini, karena kita anggap bahwa gaya yang dilakukan oleh pegas pada benda sama besar, dengan gaya yang dilakukan oleh benda pada pegas. Gaya yang disebut terakhir ini yang akan diukur. Hukum pertama juga kita guanakan disimi, karena kita anggap bahwa F sama dengan nol. Perlu diingat lagi disini bahwa jika percepatan tidak sama dengan nol, rentangan pegas yang ditimbulkan oleh benda seberat W tidak akan sama dengan rentangan pada a=0. Malah jika pegas dan benda W yang diikatkan itu jatuh bebas karena pengaruh gravitasi, sehingga a=g, pegas sama sekali tidak akan bertambah panjang, dan tegangannya akan sama dengan nol. Gaya, demikian pula percepatan adalah besaran vektor, sehingga jika beberapa buah gaya bekerja pada sebuah benda, maka gaya total yang bekerja pada benda itu merupakan jumlah vektor dari gaya-gaya tersebut yang biasa disebut dengan resultan gaya (R atau FR). Bila gaya- gaya bekerja pada benda mempunyai arah yang sama ( berarti masingmasing gaya saling membentuk sudut 00 ) maka resultan gaya dapat ditentukan dengan menjumlahkan gaya-gaya tersebut secara aljabar. Persamaan resultan yang dimaksud dapat dituliskan sebagai berikut.
R = F1+ F2 Bila gaya- gaya bekerja pada benda berlawanan arah ( berarti masing-masing gaya saling membentuk sudut 1800 ) maka resultan gaya dapat ditentukan dengan mengurangkan gaya-gaya tersebut secara aljabar. Persamaan resultan yang dimaksud dapat dituliskan sebagai berikut.
R = F1- F2 Pada umunya, cara analitik digunakan untuk menentukan resultan dua buah vector gaya yang mempunyai titik tangkap sama tetapi berbeda arah dan kedua vector tersebut membentuk sudut α, Dimana : R = besar resultan gaya (N) F1 = besar gaya F1 (N) F2 = besar gaya F2 (N) = sudut antara F1 dan F2 3
Analisis Vektor Besaran fisika yang mempunyai arah seperti misalnya kecepatan, gaya, medan listrik, dan lain sebagainya, lazim dinyatakan dengan apa yang dinamakan vector, yang symbol geometrisnya berwujud anak panah dan secara aljabar berupa jajar bilangan-bilangan yang menyatakan komponen-komponennya. Secara umum, besaran fisika yang mempunyai arah, dinyatakan sebagai vector yang berupa anak panah yang arahnya sejajar dengan arah besaran fisika itu dan panjangnya sebanding serta menyatakan besarnya besaran fisika tersebut. Operasi penjumlahan Vektor
A+B=? Tanda + dalam penjumlahan vektor mempunyai arti dilanjutkan. Jadi A + B mempunyai arti vektor A dilanjutkan oleh vektor B.
Dalam operasi penjumlahan berlaku : 1. Hukum Komutatif
2. Hukum Asosiatif
4
Operasi pengurangan dapat dijabarkan dari operasi penjumlahan dengan menyatakan negatif dari suatu vektor. Vektor secara analitis dapat dinyatakan dalam bentuk :
A = Ax i + Ay j + Az k dan B = Bx i + By j + Bz k
maka operasi penjumlahan/pengurangan dapat dilakukan dengan cara menjumlah/mengurangi komponen-komponennya yang searah. A + B = (Ax + Bx) i + (Ay + By) j + (Az + Bz) k A - B = (Ax - Bx) i + (Ay - By) j + (Az - Bz) k
BAB II PEMBAHASAN 2.1.
No
ALAT DAN BAHAN
Nama Alat/Bahan
Jumlah
1
Dasar Statif
2
2
Batang Statif Pendek
1
3
Batang Statif Panjang
2
4
Balok Pendukung
2
5
Beban ( 50 gram )
2
6
Dinamometer 3.0 N
2
7
Jepitan Penahan
2
8
Benang ( Tali )
Secukupnya
9
Busur Derajat
1
10
Kertas Putih
4
5
2.2.
Persiapan Percobaan
1. Pengukuran gaya Menyusun atau merangkai alat sampai bentuk seperti gambar. 2. Penjumlahan vektor gaya Seluruh alat dan bahan disiapkan sesuai daftar alat dan bahan, maka : a. Statif, balok penahan, jepit penahan, dan dynamometer dirakit sesuai gambar. b. Beban diikat dengan tali dan di buat simpul untuk nantinya diikatkan pada kedua dinamometer. 2.3.
Langkah Percobaan a. Gantungkan beban pada dinamometer. Periksa berat beban dan catat pada tabel di bawah. b. Geser dasar statif agar masing-masing dinamometer membentuk sudut kurang lebih 200 terhadap garis tegak ( garis vertikal ). Ukur sudut a1 dan a2 dengan busur derajat dan catat pada tabel di bawah. c. Baca gaya F1 dan F2 pada masing-masing dinamometer dan catat pada tabel. d. Ulangi langkah b dan c untuk sudut-sudut yang sesuai dengan tabel di bawah.
2.4.
Hasil Pengamatan
Soal a. Catat hasil Pengamatan pada tabel di bawah : a1
a2
20˚
20˚
25˚
25˚
30˚
30˚
35˚
35˚
F1 (N)
F2 (N)
Berat Beban (N)
Resultan gaya (N)
a. Lukiskan sudut a1 = a2 = 20o dengan vector gaya F1 dan F2 (panjang garis sebanding dengan besarnya gaya) di kertas yang sudah disiapkan. Lukislah jajargenjang dan tariklah garis diagonal sebagai resultan gaya. Dari gambar, tentukan nilai resultannya dan isikan ke dalam tabel. b. Ulangi kegiatan b untuk sudut 25o,30o dan 35o. c. Adakah hubungan antara berat beban dengan resultan gaya?
6
Jawaban a. Tabel
a1
a2
F1 ( N )
F2 ( N )
Berat Beban ( N )
Resultan Gaya ( N )
200
200
0,25 N
0,36 N
1N
1,04 N
250
250
0,25 N
0,36 N
1N
0,98 N
300
300
0,25 N
0,36 N
1N
0,95 N
0
0
0,25 N
0,36 N
1N
0,9 N
35
35
Beban ( NR ) = Lig . g = Lig . m/s2 = Newton
200 =
√ √ √ √ √
Gambar a1 = a2 = 20o
7
250 =
√ √ √ √ √
Gambar a1 = a2 = 25o
300 =
√ √ √ √ √
Gambar a1 = a2 = 30o 8
350 =
√ √ √ √ √
Gambar a1 = a2 = 35o
d. hubungan antara beban dan resultan gaya memang ada, karena jika tidak ada beban maka F1 dan F2 tidak nilainya dan resultan tidak ada nilainya.
9
BAB III PENUTUP 3.1.
Komentar Dari percobaan tersebut yang mencari resultan gaya itu di tentukan dari besar sudutnya, bila salah, mengukur besar sudutnya maka hasil resultan gaya pasti berbeda.
3.2.
Kesimpulan
1. Menentukan gaya berat dapat dilakukan dengan pengukuran gaya secara statis menggunakan neraca pegas. Nilai gaya berat dilihat dari perubahan panjang pegas. 2. Berat adalah gaya yang arahnya menuju pusat bumi karena pengaruh gaya gravitasi. W=m. g 3. Penjumlahan dua vektor gaya dapat dilakukan dengan menggunakan metode grafis ataupun analitis. 4. Besar gaya yang dilakukan oleh pegas pada beban sama besar dengan gaya yang dilakukan beban pada pegas dan merupakan pasangan aksi-reaksi.
10
