LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR Pesawat Atwood
“
Disusun Oleh
”
: 1. Pungky Umi Sa’diyah (0661 12 070) 2. Yeni Nuraeni (0661 12 049) 3. Tatang (0661 11 074)
Tanggal Praktikum
: “1 November 2012”
Asisten Dosen
: 1. Trirakhma, M.Si 2. Rissa Ratimanjani, S.Si 3. Noorlela Marcheta
Laboraturium Fisika Program Studi Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Bogor 2012
Kata Pengantar
Assalamualaikum Wr. Wb Puji syukur atas kehadirat Allah swt, dimana dengan rahmat dan pertolongan-Nya, kami dapat menyelesaikan laporan praktikum ini. Shalawat serta salam tak lupa kami curahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad saw, beserta keluarganya, para sahabatnya dan pengikutnya hingga akhir zaman. Dengan adanya laporan praktikum ini kami telah melaksanakan praktikum fisika dasar tentang “Pesawat Atwood” yang telah dilaksanakan pada hari Kamis, tanggal 1 November 2012. Pada praktikum ini dibahas tentang hubungan Pesawat Atwood dengan Hukum-Hukum Newton serta Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan pada Pesawat Atwood. Tak lupa kami ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Trirakhma, M.Si, selaku dosen pembimbing 2. Rissa Ratimanjani, S.Si, selaku asisten pembimbing dalam praktikum 3. Noorlela Marcheta, selaku asisten asiste n pembimbing dala praktikum yang telah memberikan bimbingan selama berlangsungnya praktikum dan selama penyusunan laporn ini, hingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik. Kami menyadari dalam penyusunan laporan ini masih banyak terdapat kekurngan dari kami selaku penyusun. Untuk itu kami menghatapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Wassalamualaikum Wr. Wb Bogor, November 2012
Penyusun
i
Daftar Isi
Kata Pengantar ......................................................................................................... i Daftar Isi.................................................................................................................. ii BAB I
Pendahuluan.............................................................................................1 I.1. Tujuan Percobaan ..............................................................................1 I.2. Dasar Teori ........................................................................................1
BAB II
Alat dan Bahan ........................................................................................3 II.1. Alat dan Bahan.................................................................................3
BAB III Metode Percobaan ...................................................................................4 III.1.
Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)......................................................................4
BAB IV Data Pengamatan dan Perhitungan ..........................................................5 IV.1. GLB ..............................................................................................5 IV.1.1. Perhitungan Kecepatan ....................................................6 IV.2. GLBB ............................................................................................. 7 IV.2.1. Perhitungan Percepatan .....................................................7 IV.2.2. Perhitungan Kecepatan .....................................................9 IV.2.3. Perhitungan Inersia ...........................................................9 BAB V
Pembahasan ...........................................................................................12
ii
BAB VI Kesimpulan ............................................................................................14 Daftar Pustaka ........................................................................................................ 15 Lampiran ................................................................................................................16 1.1. Tugas Akhir ....................................................................................16 1.2. Data Pengamatan ............................................................................19
iii
BAB I Pendahuluan
I.1. Tujuan Percobaan 1. Mempelajari penggunaan Hukum-hukum Newton. 2. Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan. 3. Menentukan momen inersia/kartol.
I.2. Dasar Teori Pesawat atwood adalah alat yang digunakan untuk yang menjelaskan hubungan antara tegangan, energi pontensial dan energi kinetik dengan menggunakan 2 pemberat (massa berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Pesawat Atwood dibuat untuk membuktikan “Prinsip Inersia” yang diusulkan Galileo, sebuah benda yang sedang bergerak pada permukaan horizontal yang licin sempurna (tanpa gesekan) akan tetap terus bergerak dengan kelajuan se mpurna. Berdasarkan
pada
pendapat
Galileo,
Isaac
Newton
akhirnya
merumuskan pendapat tersebut ke dalam hukum yang sekarang dikenal dengan Hukum Newton.
Hukum Newton I “Sebuah benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol”. Secara matematis, dinyatakan dengan persamaan: Σ F = 0.
1
Hukum I Newton mengungkap tentang sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya. Sifat ini kita ini kita sebut kelembaman atau inersia. Oleh karena itu, Hukum I Newton disebut juga Hukum Kelembaman.
Hukum Newton II “Setiap
benda
yang
dikenai
gaya
mak a
akan
mengalami
percepatanyang besarnya berbanding lurus dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan besarnya massa benda.” Σ F = ma atau
Hukum Newton III Hukum III Newton menyatak an bahwa “Apabila benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua (disebut aksi) maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda pertama sama besar dan berlawanan arah dengan gaya pada benda pertama (reaksi).” Secara matematis dinyatakan dengan persamaan : F aksi = -Freaksi Selain berhubungan dengan Hukum Newton, Pesawat Atwood juga
berhubungan dengan Gerak Lurus. Dalam satu kali meluncur Pesawat Atwood mengalam GLB dan GLBB sekaligus. Sehubungan dengan hal di atas, Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu obyek, dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap. Sedangkan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap.
2
BAB II Alat dan Bahan
II.1. 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. Stopwatch
3
BAB III Metode Percobaan
III.1. Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan 1. Disiapkan alat-alat yang dibutuhkan. 2. Jarak lintasan GLB dan GLBB serta letak keduan beban diatur. 3. Salah satu beban dijepit pada penjepit dan lempeng dengan massa 2 gram disimpan pada beban yang yang lainnya. 4. Siapkan 2 stopwatch untuk menghitung waktu. 5. Penjepit dilepaskan kemudian beban diluncurkan. 6.
Setelah beban meluncur, hitung waktu saat beban melintasi lintasan pertama (lintasan GLB) dah hitung waktu saat beban melintasi lintasan kedua (lintasan GLBB).
7. Ulangi langkah 3-6 untuk beban 4 gram dan 6 gram untuk jarak 25 cm.
4
BAB IV Data Pengamatan dan Perhitungan
Keadaan ruangan
P (cm)Hg
T (°C)
C (%)
Sebelum percobaan
755 ml = 75,5 cm Hg
27°C
68%
Sesudah percobaan
757 ml = 75,7 cm Hg
28°C
63%
IV.1. GLB No
1
Masa Keping (gr)
s (cm)
20 2 25
20 2
4 25
20 3
6 25
5
t (s)
v (cm/s)
1,66
12,048
1,77
11,300
1,54
16,2
1,48
18,919
0,99
20,202
0,93
21,505
0,81
30,8
0,81
30,8
0,71
28,169
0,73
27,307
0,58
43,103
0,68
36,765
IV.1.1. Perhitungan Kecepatan: V
Jarak 20 cm
s t
Jarak 25 cm
Lempeng bermasa 2 gr
Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I
Percobaan I
20 1,66
1,66
25
12,048 m/s
Percobaan II 20
:
1,54
:
16,2 m/s
Percobaan II 25
12,048 m/s
1,48
:
:
18,919 m/s
Lempeng bermasa 4 gr
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I
Percobaan I
20 0,99
0,93
25
20,262 m/s
Percobaan II 20
:
0,81
:
30,8 m/s
Percobaan II 25
21,505 m/s
0,81
:
:
30,8 m/s
Lempeng bermasa 6 gr
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I
Percobaan I
20 0,71
0,73
25
28,169 m/s
Percobaan II 20
:
0,58
:
43,103 m/s
Percobaan II 25
27,397 m/s
0,68
6
:
:
36,765 m/s
IV.2. GLBB D = 12,53 cm ; R = 6,265 cm ; massa = 138 gr Masa Keping
No
(gr)
s (cm)
1,27
31,48
24,799
-2392,876
1,53
26,0
17,094
-994,595
1,08
46,2
42,867
-1984,259
1,14
43,9
38,473
-3495,370
1,05
36,70
33,670
-1003,85
1,81
38,07
36,265
-330,842
1,05
27,62
15,262
-1664,435
1,27
39,27
31,000
-610,259
0,77
51,9
67,453
-2230,499
0,69
62,4
97,561
-3286,402
1,30
38,461
29,586
-5514,832
1,12
35,7
31,898
-5499,166
2 25
20 2
4 25
20 3
6 25
IV.2.1. Perhitungan Percepatan: a
2. s 2
t
Jarak 20 cm Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I :
Percobaan II :
2.20 (1,27)
2
24,799 m/s 2
2
17,094 m/s 2
2.20 (1,53)
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I :
2.20 (1,09)
2
33,670 m/s 2
7
2
v (cm/s)
20
1
a
t (cm)
2
(cm/s )
l (gr.cm )
Percobaan II :
2.20 (1,05)
2
36,265 m/s 2
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I :
Percobaan II :
2.20 (0,77)
2
2.20 (0,64)
2
67,453 m/s 2
97,561 m/s 2
Jarak 25 cm Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I :
Percobaan II :
2.25 (1,08)
2
2.25 (1,14)
2
42,867 m/s 2
38,473 m/s 2
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I :
Percobaan II :
2.25 (1,81)
2
15,262 m/s 2
2
31,00 m/s 2
2.25 (1,27)
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I :
Percobaan II :
2.25 (1,30)
2
2.25 (1,12)
2
29,586 m/s 2
31,898 m/s 2
8
IV.2.2. Perhitungan Kecepatan : V = a.t
Jarak 20 cm
Jarak 25 cm
Lempeng bermasa 2 gr Lempeng bermasa 2 gr Percobaan I : 24,79 . 1,27 Percobaan I m
= 31,49 /s
: 42,867 . 1,08 = 46,2 m/s
Percobaan II : 17,049 . 1,53
Percobaan II
: 38,473.1,142
= 43,9 m/s
= 26,0 m/s Lempeng bermasa 4 gr
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I : 33,670 . 1,09
Percobaan I
: 15,262 . 1,81 = 27,62 m/s
m
= 36,70 /s Percobaan II
Percobaan II : 36,265 . 1,05
: 31,00 . 1,27
= 39,37 m/s = 38,07 m/s Lempeng bermasa 6 gr Lempeng bermasa 6 gr Percobaan I
: 29,586 . 1,30
Percobaan I : 67,453 . 0,77
= 38,461 m/s
m
= 51,9 /s Percobaan II
Percobaan II : 97,561 . 0,64
= 62,4 m/s
: 31,898 . 1,20
= 35,7 m/s
m. g M m R 2 ; ket : g = 980 cm/s IV.2.3. Perhitungan Inersia : I = a
Jarak 20 cm Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I
: I
2.980 2 138 2 24,799 6,265
=
9
Percobaan II
: I
=
-2392, 876 gr.cm 2
=
2.980 2 17,094 138 26,265
=
-994,595 gr.cm2
=
4.980 2 33,670 138 4 6,265
=
-1003,85 gr.cm2
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I
Percobaan II
:I
: I
4.980 = 138 46,2652 36,265 = - 330,842 gr.cm2
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I
: I
6.980 = 138 66,2652 67,453 = -2230,499 gr.cm2
Percobaan II
: I
6.980 = 138 6 6,2652 97,561 = - 3286,402 gr.cm 2
Jarak 25 cm Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I
:I
2.980 = 138 2 6,2652 42,867 -1984,259 gr.cm2
=
10
Percobaan II
: I
2.980 = 138 26,2652 50,946 = -3495,370 gr.cm2
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I
: I
4.980 = 138 46,2652 15,262 = -1664,453 gr.cm2
Percobaan II
: I
4.980 = 138 46,2652 31,000 = -610,259 gr.cm2
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I
: I
6.980 = 138 66,2652 29,586 = -5514,832 gr.cm2
Percobaan II
: I
6.980 = 138 66,2652 31,898 = -5499,166 gr.cm2
11
BAB V Pembahasan
Pada praktikum ini dibahas tentang hubungan Pesawat Atwood dengan Hukum-hukum Newton serta Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) pada Pesawat Atwood. Mula-mula kami mempersiapkan alat-alat yang akan digunakan, yaitu menyesuaikan ketinggian pada tiang pengukur (untuk lintasan GLB dan lintasan GLBB) dan beban benda diatur letaknya kemudian diletakkan lempeng beban bermassa 2 gram pada salah satu beban benda. Setelah alat siap, maka beban benda siap diluncurkan, setelah beban meluncur catat waktu yang diperluakan beban untuk meluncur masing-masing pada lintasan pertama (lintasan GLB) dan pada lintasan kedua (lintasan GLBB) denagn meggunakan stopwatch. Kami pun mengulangi percobaan tersebut dengan menggunakan beban lempeng 4 gram dan 6 gram dan diulangi lagi untuk jarak lintasan 25 cm. Dari data GLB yang didapatkan maka dapat dihitung kecepatan (v) dengan menggunakan rumus v
s t
dan catat hasilnya. Sedangkan untuk GLBB dapat
dihitung kecepatan (v) dengan rumus v = a.t, percepatan (a) dengan rumus a
2. s 2
t
dan yang terakhir momen inersianya (I) dengan rumus I =
m. g 2 M m a R , kemudian hasil yang didapatan dicatat hasilnya pada data pengamatan.
12
Dari perhitungan yang dilakukan dihasilkan momen inersia yang nilainya negatif, padahal momen inersia tidak boleh bernilai negatif. Nilai momen inersia yang negatif ini bisa terjadi karena nilai percepatan (a) yang terlalu besar. Terlalu besarnya nilai percepatan (a) ini mungkin terjadi karena adanya ke kurang ketelitian dalam menempatkan letak dari masing-masing benda atau kesalahan yang disebabkan oleh kurang ketelitian dalam menghitung waktu tempuh dari masing-masing benda selama meluncur. Adapun
faktor-faktor
lain
yang
dapat
menyebabkan
kesalahan
perhitungan, diantaranya adalah karena massa benda yang ditambahkanakan sangat berpengaruh terhadap kecepatan ataupun terhadap waktu tempuh yang dialami oleh masing-masing benda dalam melintasi Pesawat Atwood tersebut.
13
BAB VI Kesimpulan
Dari percobaan yang telah kami lakukan, maka dapatkan disimpulan sebagai berikut: 1. Pesawat Atwood dibuat untuk membuktikan “Prinsip Inersia” yang diusulkan Galileo. 2. Pesawat Atwood merupakan aplikasi dari Hukum-hukum Newton. 3. Pada lintasan pertama pada Pesawat Atwood terjadi Gerak Lurus Beraturan (GLB) sedangkan pada lintasan kedua terjadi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). 4. Terbukti bahwa dalam pecobaan Pesawat Atwood berlaku Hukum-hukum Newton karena pada percobaan ini terdapat Gerak Lurus Beraturan dimana benda akan tetap dalam keadaan diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda. 5. Semakin besar massa beban maka percepatannya pun akan kecil dan sebaliknya. 6. Momen inersia tidak boleh bernilai negatif.
14
Daftar Pustaka Harfiani, Yunia C. 2012. . Jurnal Pesawat Atwood . Diakses pada 1 November 2012. Nurfauziawati, Nova. 2010. Pesawat Atwood . Diakses pada 1 November 2012. Pratogaswara,
Panji.
2011.
2011/01/laporan-fisika-dasar.html>. Laporan fsika dasar . Diakses pada 1 November 2012.
15
Lampiran 1.1. Tugas Akhir
Pertanyaan 1. Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan
grafik!
2. Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingat ketelitian alat? 3. Tentukan besaran kecepatan gerak berubah beraturan tersebut secara hitungan dan grafik? 4. Dari hasil ini apakah Hukun 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 m/det!
Jawaban 1. Perhitungan Kecepatan: V
s t
Jarak 20 cm Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I
:
Percobaan II
:
20 1,66 20 1,66
12,048 m/s
12,048 m/s
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I
:
20 0,99
16
20,262 m/s
Percobaan II
:
20 0,93
21,505 m/s
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I
:
Percobaan II
:
20 0,71 20 0,73
28,169 m/s
27,397 m/s
Jarak 25 cm Lempeng bermasa 2 gr
Percobaan I
:
Percobaan II
:
25 1,54 25 1,48
16,2 m/s
18,919 m/s
Lempeng bermasa 4 gr
Percobaan I
:
Percobaan II
:
25 0,81 25 0,81
30,8 m/s
30,8 m/s
Lempeng bermasa 6 gr
Percobaan I
:
Percobaan II
:
25 0,58 25 0,68
43,103 m/s
36,765 m/s
2. Tidak, karena percepatan benda tersebut tidak beraturan sehingga tidak terlalu teliti.
17
3. Jarak 20 cm Lempeng bermasa 2 gr Percobaan I
: 24,79 . 1,27 = 31,49 m/s
Percobaan II : 17,049 . 1,53 = 26,0 m/s Lempeng bermasa 4 gr Percobaan I
: 33,670 . 1,09 = 36,70 m/s
Percobaan II : 36,265 . 1,05 = 38,07 m/s Lempeng bermasa 6 gr Percobaan I
: 67,453 . 0,77 = 51,9 m/s
Percobaan II
: 97,561 . 0,64 = 62,4 m/s
Jarak 25 cm
Lempeng bermasa 2 gr Percobaan I
: 42,867 . 1,08 = 46,2 m/s
Percobaan II
: 38,473.1,142 = 43,9 m/s
Lempeng bermasa 4 gr Percobaan I
: 15,262 . 1,81 = 27,62 m/s
18
Percobaan II
: 31,00 . 1,27 = 39,37 m/s
Lempeng bermasa 6 gr Percobaan I
: 29,586 . 1,30 = 38,461 m/s
Percobaan II
: 31,898 . 1,20 = 35,7 m/s
4. Ya, karena dalam percobaan ini tetap berlaku hubungan antara kecepetan dan momen inersianya. 5. Perbandingan baik pada jarak20 cm dan 30 cm pada GLB dan GLBB adalah semakin berat tambahan (beban lempengan) yang di gunakan pada bandul akan semakin cepat penurunan dan menghasilkan t yang lebih kecil sehingga semakin t kecil, kecepatan ( V ) yang diperoleh akan semakin besar. 6. Diketahui :
g
= 9,83 m/cm²
m
= 2 gram
s
= 20 cm
v
= 31,48 cm/s2
R
= 6,265 cm
Ditanya : I…? Jawab
m. g M m R 2 I= a I =
2.980 2 24,799 138 26,265
= -2392, 876 gr.cm 2
19
