![(3331200042) (01) (Av) (05 12) [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/3331200042-01-av-05-12.jpg)
11 0 818 KB
Tanggal Revisi
Nilai
Tanggal Terima
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PESAWAT ATWOOD
Disusun Oleh:
Nama Praktikan
: Yohanes Juan Bagus Simorangkir
NIM
: 3331200042
Jurusan
: Teknik Mesin
Grup
: E2
Rekan
: 1. Alwan Habibie 2. Dimas Satrio 3. Raihan Rabby
Tgl. Percobaan
: 5 Desember 2020
Asisten
: Akbar Vandito Adi
LABORATORIUM FISIKA TERAPAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2020 Jl. Jenderal Sudirman Km. 03 Cilegon 42435 Telp. (0254) 385502, 376712 Fax. (0254) 395540 Website: http://fisdas.untirta.ac.id Email: [email protected]
ABSTRAK Pesawat atwood merupakan alat yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara tegangan, energi potensial, dan energi kinetik dengan menggunakan 2 pemberat (massanya berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Benda yang lebih berat diletakan lebih rendah posisinya dibanding benda yang lebih ringan. Praktikum ini bertujuan untuk mengenal besaran fisis momen inersia, mengenak Hukum Newton melalui sistem katrol, mengamati gerak dipercepat dan gerak dengan kecepatan tetap, memeriksa apakah hukum newton berlaku baik terhadap sistem katrol, dan menghitung harga momen inersia katrol bila percepatan gravitasi diketahui. Dalam kehidupan sehari-hari penerapan pesawat atwood terjadi pada cara kerja lift. Sederhananya alat ini tersusun atas seutas tali yang dihubungkan dengan sebuah katrol, dimana pada ujung tali dikaitkan massa beban m1 dan m2. Jika massa beban m1 dan m2 sama (m1 = m2), maka keduanya akan diam. Pertama timbang massa beban M1, M2, dan beban tambahan, kemudian pasang M1 pada bagian kanan unit pesawat atwood, M2 dibagian kiri. Ukur waktu dari titik A ke titik B dan dari titik B ke titik C dengan stopwatch. Nilai momen inersia pada percobaan pertama adalah 0,000093 Kgm2.
Kata Kunci : Pesawat Atwood, Momen Inersia, GLB, GLBB, Hukum Newton ii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i ABSTRAK...................................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................. iii DAFTAR TABEL ......................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ vi BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .....................................................................1 1.2 Tujuan Percobaan .................................................................1 1.3 Batasan Masalah ..................................................................1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 2.2 2.3 2.4
BAB III
Pengertian Pesawat Atwood ............................................2 Momen Inersia ......................................................................3 Hukum Newton…………………………….........................6 GLB dan GLBB……………………………………………8
METODE PERCOBAAN 3.1 Diagram Alir Percobaan ....................................................10 3.2 Prosedur Percobaan ............................................................12 3.3 Alat yang Digunakan .........................................................12
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Percobaan .................................................................13 4.2 Pembahasan ........................................................................20
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ........................................................................24 5.2 Saran ..................................................................................24
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN A. PERHITUNGAN .................................................................26 LAMPIRAN B. JAWABAN PERTANYAAN DANTUGAS KHUSUS ...30 LAMPIRAN C. GAMBAR ALAT YANG DIGUNAKAN .................. 34 LAMPIRAN D. BLANKO PERCOBAAN ...................................................37 iii
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
Tabel 2.1 Momen inersia benda tegar………………………………………..4 Tabel 4.1 Data hasil percobaan A...…………….…..………………………13 Tabel 4.2 Data hasil percobaan B …...……………………………………...13 Tabel 4.1.1 Ralat langsung M………………………………………………14 Tabel 4.1.2 Ralat langsung M2……………………………………………..14 Tabel 4.1.3 Ralat langsung m2……………………………………………………………………....14 Tabel 4.1.4 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A….14 Tabel 4.1.5 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A….14 Tabel 4.1.6 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A….15 Tabel 4.1.7 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A….15 Tabel 4.1.8 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan A….15 Tabel 4.1.9 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 14 cm pada percobaan A….15 Tabel 4.1.10 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 16 cm pada percobaan A...16 Tabel 4.1.11 Ralat langsung t1 dengan jarak BC 18 cm pada percobaan A...16 Tabel 4.1.12 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan B...16 Tabel 4.1.13 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 14 cm pada percobaan B...16 Tabel 4.1.14 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 16 cm pada percobaan B...17 Tabel 4.1.15 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B...17 Tabel 4.1.16 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B...17 Tabel 4.1.17 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B...17 Tabel 4.1.18 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B...18 Tabel 4.1.19 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B...18
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
Gambar 2.1 Pesawat Atwood .........................................................................2 Gambar 2.2 Silinder pejal tidak berongga ......................................................5 Gambar 2.3 Teorema sumbu sejajar ………………………………………..6 Gambar 2.4 Grafik jarak terhadap waktu pada GLB ……………………….8 Gambar 2.5 Grafik kecepatan terhadap waktu pada GLB ………………….9 Gambar 2.6 Grafik kecepatan terhadap waktu GLBB ……………………..9 Gambar 2.7 Grafik jarak terhadap waktu GLBB…………………………...9 Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan……………………………………...10 Gambar C.1 Stopwatch.…..…………………………………………..........34 Gambar C.2 Alat pesawat atwood...……………………………………….34 Gambar C.3 Tali Penggantung…………………………………………….34 Gambar C.4 Pemegang beban berpegas….………………………………..34 Gambar C.5 Neraca…..……………………………………………………34 Gambar C.6 Beban m1……….…………….……………………………...34 Gambar C.7 Beban m2…………………………………………………….34 Gambar C.8 Beban tambahan……………………………………………...34 Gambar C.9 Penahan beban berlubang……………………………………35 Gambar C.10 Penahan beban tanpa lubang………………………………..35 Gambar C.11 Penggaris……………………………………………………35
v
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
Lampiran A. Perhitungan………………………………………………….26 Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus……………………..30 B.1 Jawaban Pertanyaan…………………………………….31 B.2 Tugas Khusus…………………………………………...33 Lampiran C. Gambar Alat yang Digunakan……………………………….34 Lampiran D. Blanko Percobaan……………………………………………37
vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Pesawat Atwood sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Dengan
melakukan praktikum pesawat atwood, praktikan dapat memahami konsep dari pesawat atwood baik untuk memahami konsep hukum newton, glb, glbb, dan momen inersia. Selain itu juga, pratikum kali ini merupakan dasar kemampuan apabila menghadapi masalah berkaitan dengan pesawat atwood. Dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai aplikasi dari pesawat atwood. Contohnya penerapan pesawat atwood terjadi pada cara kerja lift. Percobaan kali ini membahas besaran fisis momen inersia, hukum newton, glb dan glbb. 1.2
Tujuan Percobaan 1. Mengenal besaran fisis momen inersia. 2. Mengenal Hukum Newton melalui sistem katrol 3. Mengamati gerak dipercepat dan gerak dengan kecepatan tetap. 4. Memeriksa apakah Hukum Newton berlaku baik terhadap sistem katrol. 5. Menghitung harga momen inersia katrol bila percepatan gravitasi diketahui.
1.3
Batasan Masalah Variabel bebas pada percobaan kali ini adalah, jarak A dengan B dan jarak
B dengan C. Sedangkan variabel terikatnya adalah, nilai kecepatan, percepatan, dan momen inersia yang didapat dari percobaan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengertian Pesawat Atwood 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. Benda yang yang lebih berat diletakan lebih tinggi posisinya dibanding yang lebih ringan. Jadi benda yang berat akan turun karena gravitasi dan menarik benda yang lebih ringan karena ada tali dan katrol [1].
Gambar 2.1 Pesawat Atwood Pesawat Atwood merupakan alat eksperimen yang digunakan untuk mengamati hukum mekanika gerak yang berubah beraturan. Alat ini mulai dikembangkan sekitar abad ke delapan belas untuk mengukur percepatan gravitasi g. Sederhananya alat ini tersusun atas seutas tali yang dihubungkan dengan sebuah katrol, dimana pada ujung tali dikaitkan massa beban m1 dan m2. Selain itu, Pesawat Atwood merupakan alat peraga yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara tegangan, energi potensial dan energi kinetik dengan menggunakan dua pemberat (massa berbeda) yaitu m1 dan m2 dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Pesawat atwood ini dipengaruhi oleh gaya-gaya yang konstan. Jika ditinjau dari gerak partikel yang terkendala pada suatu permukaan bidang, maka diperlukan adanya gaya tertentu yakni gaya konstrain yang berperan mempertahankan kontak antara partikel dengan permukaan bidang. Namun, tak
3
selamanya gaya konstrain yang beraksi terhadap partikel dapat diketahui. Pendekatan Newton memerlukan informasi gaya total yang beraksi pada partikel. Oleh karena itu, jika dalam kondisi khusus terdapat gaya yang tak dapat diketahui, maka pendekatan Newton sulit diterapkan. Oleh sebab itu, ada cara lain untuk merumuskan gerak mekanik dengan meninjau sistem tersebut dari energinya. Mesin Atwood atau sering disebut pesawat Atwood diciptakan pada tahun 1784 oleh matematikawan Inggris George Atwood sebagai percobaan laboratorium untuk memverifikasi hukum mekanik gerak dengan percepatan konstan. Mesin Atwood adalah demonstrasi kelas yang umum digunakan untuk memahami hukum II Newton tentang gerak. Pesawat Atwood ini terdiri dari beban, yakni massa m1dan massa m2. Kedua beban tersebut dihubungkan dengan tali yang bermassa kecil. Tali dihubungkan dengan sebuah katrol dengan massa yang kecil dan hampir tidak memiliki gaya gesekan. Jika massa benda m1 dan massa benda m2 sama (m1 = m2 ) maka keduanya akan diam. Jika massa benda m1 lebih besar daripada massa benda m2 (m1 >m2 ) maka massa m2 akan tertarik oleh massa benda m1. Sebaliknya jika massa benda m1 lebih kecil daripada massa benda m2 (m1 < m2) maka massa m1 akan tertarik oleh massa benda m2.
2.2
Momen Inersia Momen inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi pada
porosnya, momen inersia juga disebut sebagai besaran pada gerak rotasi yang analog dengan massa pada gerak translasi [2]. Jika momen inersia besar maka benda sulit melakukan perputaran dari keadaan diam dan semakin sulit berhenti ketika dalam keadaan berotasi, itu sebabnya momen inersia disebut juga sebagai momen rotasi [3]. Setiap benda tegar bergerak melingkar dimasing-masing titik pratikel geraknya, hal ini merupakan acuan tertentu yang dapat ditentukan dengan momen inersia [4]. Besar momen inersia pada silinder pejal dapat dicari dengan persamaan 2.1 :
4
𝐼 = 𝑘𝑀𝑅 2 ………………………………(2.1) Dimana : I : Momen Inersia (Kg.m2) k : Konstanta dari bentuk benda M : Massa Benda (Kg) R2: Kuadrat dari jari-jari benda (m2) Momen inersia pada suatu benda tegar dapat ditentukan massa dan dimensi fisiknya, baik dengan cara matematis maupun eksperimen. Metode eksperimen dapat dilakukan sebagai pembuktian sebuah konsep mengenai momen inersia, besaran-besaran yang terukur dan yang mempengaruhi nilai momen inersia [5]. Hukum Newton yang pertama mengatakan bahwa benda yang bergerak akan cenderung terus bergerak, dan benda yang diam akan cenderung tetap diam. Inersia adalah kecenderungan suatu benda agar tetap mempertahankan keadaannya (tetap bergerak atau tetap diam) atau biasa dikatakan sebagai kelembaman suatu benda [6]. Tabel 2.1 Momen inersia benda tegar No.
Nama
Momen Inersia
1.
Batang silinder, poros melalui pusat
2.
Batang silinder, poros melalui ujung
3.
Pelat besi persegi panjang, poros melalui
1 𝑚𝑙 2 12 1 𝐼 = 𝑚𝑙 2 3 1 𝐼 = 𝑚(𝑎2 + 𝑏 2 ) 2
pusat 4.
Silinder berongga
5.
Silinder pejal
6.
Silinder tipis berongga
7.
Bola pejal
𝐼=
1 𝐼 = 𝑚(𝑅1 2 − 𝑅2 2 ) 2 1 𝐼 = 𝑚𝑅 2 2 𝐼 = 𝑚𝑅 2 𝐼=
2 𝑚𝑅 2 5
5
8.
Bola tipis
𝐼=
2 𝑚𝑅 2 3
Momen inersia dipengaruhi oleh jari-jari (jarak benda dari sumbu). Benda yang berbentuk sama namun momen inersianya bisa saja berbeda karena pengaruh jari-jari. Semakin besar jari-jari benda maka semakin besar momen inersianya. Hal ini didasarkan pada silinder pejal yang tidak memiliki rongga, sehingga jari-jari yang dimiliki utuh.
Gambar 2.2 Silinder pejal tidak berongga
Silinder pejal tanpa rongga memiliki konstanta yang sama dengan silinder pejal berongga yaitu 1/2 , akantetapi berbeda dari jari-jari. Silinder pejal hanya memiliki 1 besar jari-jari, tanpa jari-jari dalam. Teorema sumbu sejajar berfungsi untuk menentukan nilai momen inersia benda (kemalasan benda) di berbagai sumbu putar, dengan memanfaatkan nilai momen Inersia pada sumbu pusat. Hal ini mengartikan bahwa, dengan mengetahui nilai momen inersia pada sumbu pusat, kita bisa dengan mudah menentukan nilai momen inersia pada sumbu-sumbu yang lain. Selama sumbu baru yang dipilih masih sejajar dengan sumbu pusat, kita bisa menentukan nilai momen inersia di sumbu baru manapun [7].
6
Gambar 2.3 Teorema sumbu sejajar Teorema sumbu sejajar yang menyatakan bahwa momen kelembaman benda terhadap sumbu yang sejajar dengan sumbu yang melalui titik pusat masa pada benda tegar. Teorema ini menyatakan hasil nilai dengan momen inersia benda terhadap sumbu melalui titik pusat massanya ditambah dengan hasil kali antara massa benda dengan jarak kuadrat dari kedua yang sejajar itu. Mengacu pada teorema tersebut momen inersia dapat dibuktikan dalam teknik integral dengan mengintegralkan jari-jari terhadap massa benda. Nilai momen inersia dititik sembarang dapat dinyatakan dalam persamaan berikut: 𝐼 = 𝐼𝑝𝑚 + 𝑀𝑑 2 …………………………..(2.2) 2.3
Hukum Newton Semua gejala alam dalam mekanika klasik dapat digambarkan dengan
menggunakan hukum-hukum Newton tentang gerak. Hukum Newton menghubungkan percepatan sebuah benda dengan massanya dan gaya-gaya yang bekerja padanya. Hukum II Newton dapat digunakan pada persoalan yang sederhana seperti pada pesawat atwood. Galileo menyimpulkan jika tidak ada gaya yang diberikan pada benda yang bergerak, benda itu akan terus bergerak dengan laju konstan pada lintasan yang lurus, dan benda akan melambat hanya jika ada benda yang diberikan padanya. Berdasarkan penemuan ini, Isaac Newton (1642-1727) membangun teori geraknya yang terkenal dan dirangkum dalam “Tiga Hukum Gerak”. Hukum Newton I berbunyi, "Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak
7
akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap selama tidak ada gaya eksternal yang mengenainya”. Persamaanya adalah : ∑ 𝐹 = 0………………………………………(2.3) Kecenderungan dari keadaan ini digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Sehubungan dengan itu, hukum pertama Newton seringkali dinamakan hukum kelembaman. Hukum pertama dan kedua Newton dapat dianggap sebagai definisi gaya. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkannya jika gaya itu adalah gaya satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah hasil kali massa benda dengan besarnya percepatan. Sedangkan massa adalah sifat instrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan. Dengan demikian hukum Newton II menyatakan bahwa: “Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda”. Persamaannya adalah : ∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎…………………………………..(2.4) Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa tidak ada gaya timbul di alam semesta ini, tanpa keberadaan gaya lain yang sama dan berlawanan dengan gaya itu. Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda (aksi) maka benda itu akan mengerjakan gaya yang sama besar namun berlawanan arah (reaksi). Dengan kata lain gaya selalu muncul berpasangan. Tidak pernah ada gaya yang muncul sendirian. Hukum Newton III berbunyi, "Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, maka benda B akan mengerjakan gaya pada benda A, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Persamaannya adalah : 𝐹𝑎𝑘𝑠𝑖 = −𝐹𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 …………………………(2.5)
8
2.4
GLB dan GLBB Gerak translasi dapat didefinisikan sebagai gerak pergeseran suatu benda
dengan bentuk dan lintasan yang sama di setiap titiknya. Jadi sebuah benda dapat dikatakan melakukan gerak translasi (pergeseran) apabila setiap titik pada benda itu menempuh lintasan yang bentuk dan panjangnya sama. Gerak translasi dibagi tiga yaitu gerak lurus, gerak melingkar, dan gerak parabola. Berdasarkan kecepatannya gerak lurus dibagi 2 yaitu: Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya tetap atau konstan sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu [9]. Persamannya adalah : 𝑠 = 𝑣. 𝑡……………………………………..(2.6) Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatannya berubah secara teratur tiap detik. Perubahan kecepatan tiap detik disebut juga dengan percepatan. Akibat adanya percepatan tetap, maka jumlah jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik [10]. Persamaannya adalah : 𝑣𝑡 = 𝑣0 + 𝑎𝑡………………………………(2.7) Gerak lurus beraturan merupakan gerak partikel dengan lintasan berbentuk garis lurus dalam arah yang tetap yang menempuh jarak yang sama dalam tiap satuan waktu. Gerak lurus beraturan biasa dikenal dengan nama Gerak Satu Dimensi dengan Percepatan Nol.
Gambar 2.4 Grafik jarak terhadap waktu pada GLB
9
Gambar 2.5 Grafik kecepatan terhadap waktu pada GLB
Gerak Lurus Berubag Beraturan (GLBB) adalah gerak partikel pada lintasan berbentuk garis lurus dengan arah gerak tetap yang menempuh jarak berubah secara beraturan tiap satu satuan waktu. Gerak Lurus Berubah Beraturan biasa dikenal juga dengan nama Gerak Satu Dimensi dengan Percepatan Tetap). Persamaan lainnya adalah : 𝑆𝑡 = 𝑆0 + 𝑣0 𝑡 +
𝑎𝑡 2 2
……………………….(2.8)
𝑣𝑡 2 = 𝑣0 2 + 2𝑎𝑠……………………………(2.9)
Gambar 2.6 Grafik kecepatan terhadap waktu GLBB
Gambar 2.7 Grafik jarak terhadap waktu GLBB
BAB III METODE PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir Berikut adalah diagram alir percobaan pada pesawat atwood
Mulai
Mempersiapkan alat dan bahan
Menimbang M1 dan M2 dan tambahan sebanyak 3 kali
Menggantung massa utama pada ujung tali dan dipasang ke katrol
Memasang M1 pada tempat berpegas pada katrol
Menekan pegas pada penyangga beban
Menambah m pada M2
Mencatat waktu perpindahan beban dari A ke B dan B ke C
11
Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali
Data Pengamatan
Literatur
Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan
12
3.2 Prosedur Percobaan Berikut adalah prosedur percobaan dalam praktikum ini 1. Timbang massa M1, M2, m1 dan m2 masing masing sebanyak 3 kali 2. Gantungkan massa beban utama dan pada ujung ujung tali kemudian pasang pada katrol. 3. Pasangkan pada pemegang beban berpegas, selidiki apakah tiang sejajar dengan tali. Jika tidak aturlah sampai sejajar 4. Tambahkan beban m oada beban M2 5. Tekan pegas pada pemegang beban, maka M1 akan terlepas dari pemegang beban dan bergerak ke atas, sedangkan M2 + m akan bergerak kebawah 6. Catat waktu perpindahan M2 + m dari A ke B ( t1 ) dan dari B ke C ( t2 ) 7. Ulangi pengamatan sebanyak 3 kali untuk setiap jarak yang aditentukan asisten a. Percobaan A: Jarak A – B tetap, jarak B – C berubah b. Percobaan B: Jarak A – B berubah, jarak B – C tetap. 3.3 Alat alat percobaan Berikut adalah alat alat percobaan yang digunakan 1. Alat pesawat atwood dengan jumlah 1 set 2. Tali penggantung ( benang nilon ) sepanjang 1 m 3. Pemegang beban pegas dengan jumlah 1 buah 4. Neraca dengan jumlah 1 buah 5. Beban penggantung M1 dan M2 ( 100 g ) masing masing sebanyak satu buah 6. Beban tambahan m 20 g sebanyak 2 buah 7. Penahan eban berlubang dan tanpa lubang sebanyak 1 buah 8. Penggaris sebanyak 1 buah 9. Stopwatch sebanyak 1 buah
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Data hasil percobaan Berikut adalah data hasil percobaan pesawat atwood PERCOBAAN A e) M1 + m = 110,1 Table 4.1 Data hasil percobaan A AB (cm)
12
12
12
12
𝒕̅1 (detik)
0,74
0,74
0,74
0,77
a(m/s2)
0,44 m/s2
0,44 m/s2
0,44 m/s2
0,40 m/s2
BC (cm)
12
14
16
18
𝒕̅2 (detik)
0,33
0,38
0,42
0,51
v ( m/s)
0,36 m/s
0,37 m/s
0,38 m/s
0,35 m/s
PERCOBAAN B f) M2 + m = 110,6 g Table 4.2 Data hasil percobaan B AB (cm)
12
14
16
18
𝒕̅1 (detik)
0,75
0,74
0,81
0,88
a(m/s2)
0,43 m/s2
0,51 m/s2
0,49 m/s2
0,46 m/s2
BC (cm)
12
12
12
12
𝒕̅2 (detik)
0,33
0,29
0,28
0,30
v ( m/s)
0,36 m/s
0,41 m/s
0,43 m/s
0,40 m/s
14
Table 4.1.1 Ralat langsung M n
M1
1
100
2
100
3
100
∑
300
̅̅̅̅ 𝑀1
̅̅̅̅| |𝑀1
̅̅̅̅|2 |𝑀1
𝛼
SM1
SR
̅̅̅̅ 𝑀1 ± SM1
100
0
0
0
0
0
100 ± 0
Table 4.1.2 Ralat langsung M2 n
M2
1
100,5
2
100,5
3
100,5
∑
301,5
̅̅̅̅ 𝑀2
̅̅̅̅| |𝑀2
̅̅̅̅|2 |𝑀2
𝛼
SM2
SR
̅̅̅̅ 𝑀2 ± SM2
100,5
0
0
0
0
0
100,5 ± 0
Table 4.1.3 Ralat langsung m2 n
m2
1
10,1
2
10,1
3
10,1
∑
30,3
𝑚 ̅2
|𝑚 ̅ 2|
|𝑚 ̅ 2|2
𝛼
Sm2
SR
̅̅̅̅ 𝑚 ̅ 2 ± Sm2
10,1
0
0
0
0
0
10,1 ± 0
Table 4.1.4 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A n
ta
1
0,74
2
0,74
3
0,74
∑
2,22
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,74
0
0
0
0
0
0,74 ± 0
Table 4.1.5 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A n
ta
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
15
1
0,74
0
0
2
0,74
0
0
3
0,73
0,01
0,0001
∑
2,21
0,01
0,0001
0,74
0,000033
0,00707
0,955%
0,74 ± 0,00707
Table 4.1.6 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A n
ta
1
0,74
2
0,74
3
0,74
∑
2,22
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,74
0
0
0
0
0
0,74 ± 0
Table 4.1.7 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan A n
ta
1
0,77
2
0,77
3
0,77
∑
2,31
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,77
0
0
0
0
0
0,77 ± 0
Table 4.1.8 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan A |𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,02
0,0004
0,01
0,0001
0,32
0,01
0,0001
0,99
0,04
0,0006
n
ta
1
0,35
2
0,32
3 ∑
𝑡̅a
0,33
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,0002
0,01
3%
0,33 ± 0,01
Table 4.1.9 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 14 cm pada percobaan A n
ta
1
0,36
2
0,39
𝑡̅a
0,38
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,02
0,0004
0,01
0,0001
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,0002
0,0173
4,55%
0,38 ± 0,0173
16
3
0,39
0,01
0,0001
∑
1,14
0,04
0,0006
Table 4.1.10 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 16 cm pada percobaan A |𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,06
0,0036
0,03
0,0009
0,48
0,03
0,0009
1,35
0,12
0,0054
n
ta
1
0,39
2
0,48
3 ∑
𝑡̅a
0,45
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,0018
0,0519
11,5%
0,45 ± 0,0519
Table 4.1.11 Ralat langsung t1 dengan jarak BC 18 cm pada percobaan A n
ta
1
0,51
2
0,51
3
0,51
∑
1,53
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,51
0
0
0
0
0
0,51 ± 0
Table 4.1.12 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 12 cm pada percobaan B |𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,01
0,0001
0,03
0,0009
0,74
0
0
2,24
0,04
0,001
n
ta
1
0,73
2
0,77
3 ∑
𝑡̅a
0,74
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,00033
0,022
2,97%
0,74 ± 0,022
Table 4.1.13 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 14 cm pada percobaan B n
ta
1
0,74
2
0,74
3
0,74
∑
2,22
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,74
0
0
0
0
0
0,74 ± 0
17
Table 4.1.14 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 16 cm pada percobaan B |𝑡̅a|
|𝑡a|2
0
0
0,01
0,0001
0,81
0,01
0,0001
2,42
0,02
0,0002
n
ta
1
0,80
2
0,81
3 ∑
𝑡̅a
0,80
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,000067
0,0058
0,725%
0,80 ± 0,0058
Table 4.1.15 Ralat langsung t1 dengan jarak AB 18 cm pada percobaan B |𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,01
0,0001
0,05
0,0025
0,84
0,04
0,0016
2,66
0,1
0,0042
n
ta
1
0,89
2
0,93
3 ∑
𝑡̅a
0,88
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,0014
0,046
5,22%
0,88 ± 0,046
Table 4.1.16 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B n
ta
1
0,33
2
0,33
3
0,33
∑
0,99
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,33
0
0
0
0
0
0,33 ± 0
Table 4.1.17 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B n
ta
1
0,29
2
0,29
3
0,29
∑
0,87
𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,29
0
0
0
0
0
0,29 ± 0
18
Table 4.1.18 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B 𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,01
0,0001
0,02
0,0004
0,29
0,01
0,0001
0,84
0,04
0,0006
n
ta
1
0,29
2
0,26
3 ∑
0,28
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,0002
0,0173
6,17%
0,28 ± 0,0173
Table 4.1.19 Ralat langsung t2 dengan jarak BC 12 cm pada percobaan B 𝑡̅a
|𝑡̅a|
|𝑡a|2
0,01
0,0001
0
0
0,29
0
0
0,88
0,01
0,0001
n
ta
1
0,30
2
0,29
3 ∑
0,29
𝛼
Sta
SR
𝑡̅a ± Sta
0,000033
0,00707
2,43%
0,29 ± 0,00707
4.1.2 Ralat tidak langsung Berikut adalah ralat tidak langsung momen inersia pada percobaan A dan B
Pada percobaan A I= I=
𝑚𝑔𝑟 2 −𝑎𝑟 2 ( 𝑀2+𝑀1+𝑚 ) 𝑎 0,0101 𝑥 9,8 𝑥 0,062 −0,43 𝑥 0,062 ( 0,1005+0,1+0,0101) 0,43
I = 0,000093 kgm2 𝜕𝐼 𝜕𝑚
=
𝜕𝐼 𝜕𝑀1 𝜕𝐼 𝜕𝑀2
𝑔𝑟 2 𝑎
– r2 =
9,8 𝑥 0,062 0,43
– 0,062 = 0,078 kgm2
= -r2 = 0,062 = 0,0036 kg/m2 = -r2 = 0,062 = 0,0036 kg/m2 𝜕𝐼
𝜕𝐼
𝜕𝐼
SI = √(𝜕𝑚 𝑥 𝜕𝑚)2 + √(𝜕𝑀1 𝑥 𝜕𝑀1)2 + √(𝜕𝑀2 𝑥 𝜕𝑀2)2 SI = √(0,078 𝑥 0 )2 + √(0,0036 𝑥 0 )2 + √(0,0036 𝑥 0 )2 = 0
19
I ± SI = 0,000093 ± 0 kg/m2 Pada percobaan B I= I=
𝑚𝑔𝑟 2 −𝑎𝑟 2 ( 𝑀2+𝑀1+𝑚 ) 𝑎 0,0101 𝑥 9,8 𝑥 0,062 −0,38 𝑥 0,062 ( 0,1005+0,1+0,0101) 0,38
I = 0,000018 kgm2 𝜕𝐼
= 𝜕𝑚 𝜕𝐼 𝜕𝑀1 𝜕𝐼 𝜕𝑀2
𝑔𝑟 2 𝑎
– r2 =
9,8 𝑥 0,062 0,38
– 0,062 = 0,089 kgm2
= -r2 = 0,062 = 0,0036 kgm2 = -r2 = 0,062 = 0,0036 kgm2 𝜕𝐼
𝜕𝐼
𝜕𝐼
SI = √(𝜕𝑚 𝑥 𝜕𝑚)2 + √(𝜕𝑀1 𝑥 𝜕𝑀1)2 + √(𝜕𝑀2 𝑥 𝜕𝑀2)2 SI = √(0,089 𝑥 0 )2 + √(0,0036 𝑥 0 )2 + √(0,0036 𝑥 0 )2 = 0 I ± SI = 0,000018 ± 0 kg/m2
20
4.2
Pembahasan Pada percobaan A, jarak A dengan B dibuat sama untuk 4 kali
pengulangan. Sehingga nilai percepaatan yang didapat kurang lebih sama rataratanya yaitu 0.43 m/s2 dengan percobaan pertama sampai pengulangan ke-3 didapat 0.44 m/s2 dan nilai ini telah dibulatkan. Sementara untuk pengulangan ke4 memiliki nilai percepatan sebesar 0.40 m/s2 yang telah dibulatkan juga. Jarak B dengan C di percobaan A dibuat berbeda-beda antaralain: 12 cm, 14cm, 16cm, dan 18cm. Untuk mendapat kecepatan gerak m2 dari B ke C dilakukan perhitungan dengan membagi jarak B ke C dengan waktu rata-rata yang dibutuhkan m2 berpindah dari titik B ke titik C. Sehingga didapat nilai kecepatan dari B ke C dengan jarak 12cm, 14cm, 16cm, dan 18cm secara berturut-turut adalah 0.36 m/s, 0.37 m/s, 0.38 m/s, dan 0.35 m/s dimana ke-4 nilai tersebut telah dibulatkan. Kemudian, didapatkan kecepatan rata-rata dari ke-4 nilai tadi sebesar 0.365 m/s.
Grafik V terhadap t2 0,39 0,38 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,33
0,38
0,42
0,51
Grafik diatas merupakan grafik V terhadap t2 dipercobaan A pada jarak B dengan C yang dilakukan 4 kali pengulangan. Dapat dilihat dalam percobaan bahwa seiring pertambahan jarak B dengan C kecepatannya meningkat sedikit juga namun pada pengulangan ke-4 kecepatannya menurun menjadi 0.35 m/s. Dengan kata lain pertambahan jarak B dengan C mempengaruhi nilai kecepatan benda m1 dari titik B ke titik C. Semakin besar jaraknya dan semakin sedikit
21
waktu yang dibutuhkan maka kecepatannya semakin bertambah. Namun, di percoban dengan jarak B dengan C percepatan gravitasi tidak mempengaruhi benda m1 karena disebelah kanan unit statif ada beban m1 juga sehingga gerak yang terjadi adalah gerak lurus beraturan. Kemudian dilanjutkan dengan percobaan B menggunakan beban m2 seberat 100.5 gram dengan pemberat tambahan 10.1 gram. Pada percobaan B ini jarak A dengan B dibuat berbeda-beda di setiap pengulangannya. Sementara itu, untuk jarak B dengan C dibuat sama dike-4 pengulangannya. Pada bercobaan B jarak A dengan B pertama sekali dibuat 12 cm. Kemudian diukur waktunya sebanyak 3 kali dan didapat rata-rata pengukuran waktu sebesar 0.75 detik. Lalu dihitung nilai percepatannya dengan cara kali jarak A dengan B dan dibagi dengan kuadrat rata-rata waktunya. Didapat nilai percepatan pada jarak 12 cm adalah 0.43 m/s2. Dilakukan perhitungan yang sama untuk jarak 14 cm, 16 cm, dan 18cm serta didapat nilai percepatan secara berturut-turut adalah 0.51 m/s2, 0.49 m/s2, dan 0.46 m/s2. Dimana ketiga nilai percepatan tersebut sudah dibulatkan. Bila dilihat nilainya naik turun walapun jaraknya ditambah tetapi nilai percepatannya cenderung tetap. Dapat dikatakan bahwa gerak benda m1 dari titik A ke titik B memiliki percepatan tetap atau gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Dalam percobaan B jarak titik B dengan C dibuat sama untuk 4 kali pengulangan percobaan dengan jarak B dan C sebesar 12 cm. Kemudian didapatkan nilai kecepatan benda m1 dari titik B ke titik C. Caranya membagi jarak B ke C dengan rata-rata waktu yang dibutuhkan benda m1 dari titik B ke titik C. Hasil yang didapat dari percobaan pertama sampai 4 kali pengulangan secara berturut-turut adalah 0.36 m/s, 0.41 m/s, 0.43 m/s, dan 0.40 m/s. Hasil yang didapat tidak memiliki perubahan yang signifikan. Meskipun memiliki jarak yang sama dalam 4 kali pengulangan tetapi ada sedikit perbedaan nilai kecepatan yang didapat. Hal ini dapat disebabkan karena beberapa faktor kesalahan. Karena pada jarak B ke C nilai kecepatan yang didapat tidak memiliki perbedaan yang besar maka dapat dikatakan bahwa dari titik B ke titik C benda
22
m1 bergerak dengan kecepatan tetap atau benda m1 mengalami gerak lurus beraturan. Sehingga m1 tidak memiliki percepatan.
Grafik a terhadap t2 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,33
0,29
0,28
0,3
Dapat dilihat pada grafik diatas walaupun grafik yang didapat bukan grafik lurus mendatar tetapi nilai percepatannya tidak memiliki perbedaan yang signifikan sehingga benda m1 dapat dikatakan bergerak dengan percepatan tetap. Perbedaan nilai percepatan ini disebabkan oleh beberapa faktor kesalahan. Misalnya, saat menekan tombol start pada stopwatch benda m1 sudah jatuh terlebih dahulu sehingga waktu yang didapatpun kurang akurat begitujuga ketika menekan tombol split pada stopwatch. Karena benda m1 memiliki percepatan tetap dari titik A ke titik B maka benda m1 tersebut disebut gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Meskipun pada percobaan B jarak dari titik A ke titik C ditingkatkan jaraknya dalam 4 kali pengulangan tetapi nilai percepatannya bisa dikatakan tetap. Dengan katalain jarak pada percobaan kali ini tidak mempengaruhi nilai percepatannya karena benda bergerak dengan percepatan tetap. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatannya berubah secara teratur tiap detik. Perubahan kecepatan tiap detik disebut juga dengan percepatan. Akibat adanya percepatan tetap, maka jumlah jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik. Gerak lurus beraturan merupakan gerak partikel dengan lintasan berbentuk garis lurus dalam arah yang tetap yang menempuh jarak yang sama dalam tiap
23
satuan waktu. Gerak lurus beraturan biasa dikenal dengan nama Gerak Satu Dimensi dengan Percepatan Nol. Dari titik A ke titik C benda mengalami Gerak Lurus Berubah Beraturan karena diatas benda ditaruh beban tambahan yang membuat m1 bergerak jatuh makin cepat.Sementara itu, dari titik B ke titik C beban tambahan pada m1 lepas sehingga m1 mengalami gerak lurus beraturan. Hilangnya percepatan gravitasi disebabkan oleh tegangan tali yang berasal dari benda m1 lain disisi kanan unit. Momen inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi pada porosnya, momen inersia juga disebut sebagai besaran pada gerak rotasi yang analog dengan massa pada gerak translasi. Jika momen inersia besar maka benda sulit melakukan perputaran dari keadaan diam dan semakin sulit berhenti ketika dalam keadaan berotasi, itu sebabnya momen inersia disebut juga sebagai momen rotasi. Setelah dilakukan perhitungan nilai momen inersia pada percobaan 1 dan percobaan 2 secara berturut-turut adalah 0,000093 Kgm2 dan 0,000018 Kgm2. Terdapat pebedaan yang cukup besar dari nilai momen inersia pada percobaan A dengan percobaan B. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor kesalahan. Pertama saat menenkan tombol start, split, dan stop tidak ditekan tepat saat benda melewati titik A, B ataupun C hal ini mempengaruhi nilai waktu yang didapat dan mempengaruhi nilai momen inersia. Kedua, bisa saja terdapat gesekan dengan udara ataupun gesekan antara tali dengan katrol. Akibatnya berpegaruh terhadap waktu jatuh benda dan mempengaruhi nilai momen inersianya.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan Setelah melakukan percobaan dan menulis pembahasan kami
mendapatkan kesimpulan dari praktikum pesawat atwood sebagai berikut: 1. Praktikan dapat mengenal besaran fisis momen inersia. Besaran fisis adalah besaran yang dapat dinyatakan dengan angka berbeda dengan besaran matematis. Nilai momen inersia pada percobaan A dan B berturutturut adalah 0,000093 Kgm2 dan 0,000018 Kgm2. 2. Praktikan dapat mengenal hukum newton melalui sistem katrol. 3. Praktikan dapat mengamati gerak dipercepat dan gerak dengan kecepatan tetap. Dari titik A ke titik B benda memiliki percepatan tetap sedangkan dari titik B ke titik C benda memiliki kecepatan tetap baik pada percobaan A maupun percobaan B. 4. Hukum newton, baik I, II, atau III, berlaku baik pada sistem katrol. Dan terdapat fenomena hukum III Newton saat benda mencapai titik C benda terpental keatas. 5. Harga momen inersia dapat dihitung apabila percepatan gravitasi diketahui. 5.2
Saran Setelah melakukan praktikum dan menentukan hasil percobaan praktikan
memiliki saran sebagai berikut: 1. Lebih interaktif dalam melakukan tes lisan. 2. Prosedur percobaan yang ada pada video percobaan lebih disesuaikan dengan modul praktikum.
DAFTAR PUSTAKA [1] http://dewirohmatulizzati.web.unej.ac.id/2015/12/01/pesawat-atwood/ [ 10 Desember 2020 ] [2] Banjarnahor, H. Sistem Pengukuran Momen Inersia Benda Pejal Dengan Metode Osilasi Harmonik Berbasis Mikrokontroler. (pp. 1-29). Depok: Universitas Indonesia. 2012. [3] Rivia, N. Pembuatan Alat Ukur Momen Inersia Benda Digital Menggunakan Sensor Optocoupler. Pillar Of Physics , 8, 81-88. 2016. [4] Sahala S., S. Penentuan Inersia Benda Tegar Dengan Bandul Fisis. PendidikaMatematika Dan IPA , 4 (2), 36-42. 2013. [5] Hara, Y. Moment of Inertia Dependence of Vertical AxisWind Turbines in. International Journal of Rotating Machinery , 1-13. 2012. [6] https://www.studiobelajar.com/momen-inersia/ [12 Desember 2020] [7] https://lesonlinefisika.blogspot.com/2018/08/menentukan-momen-inersiabenda-dengan-teorema-sumbu-sejajar.html [11 Desember 2020] [8] Tipler, Paul . Fisika untuk Sains dan Teknik, Edisi ketiga Jilid I. Jakarta: Erlangga. 1998. [9] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fisika Dasar 1 Edisi 1 Jilid 7. Jakarta: Erlangga. 2010. [10]
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika, Edisi kelima Jilid I. Jakarta:
Erlangga.
LAMPIRAN A PERHITUNGAN
27
Pada percobaan A Nilai t rata rata ( AB ) 𝑡1+𝑡2+𝑡3
t1 =
3 0,74+0,74+0,74
t1 =
3 0,74+0,74+0,73
t1 =
3 0,74+0,74+0,74
t1 =
3 0,77+0,77+0,77
t1 =
3
= 0,74 s = 0,74 s = 0,74 s = 0,77 s
Nilai percepatan a= a= a= a= a=
2𝑥 𝐴𝐵 𝑡2 2𝑥 0,12 0,742 2𝑥 0,12 0,742 2𝑥 0,12 0,742 2𝑥 0,12 0,772
= 0,44 m/s2 = 0,44 m/s2 = 0,44 m/s2 = 0,40 m/s2
Nilai t rata rata ( BC ) t2 = t2 = t2 = t2 = t2 =
𝑡1+𝑡2+𝑡3 3 0,35+0,32+0,32 3 0,36+0,39+0,39 3 0,39+0,48+0,38 3 0,51+0,51+0,51 3
= 0,33 s = 0,38 s = 0,42 s = 0,51 s
Nilai V ( BC ) V=
𝑋𝐵𝐶 𝑡 0,12
V = 0,33 = 0,36 m/s 0,14
V = 0,38 = 0,37 m/s
28
0,16
V = 0,42 = 0,38 m/s 0,18
V = 0,51 = 0,35 m/s Momen Inersia Percobaan A I= I=
𝑚𝑔𝑟 2 −𝑎𝑟 2 ( 𝑀2+𝑀1+𝑚 ) 𝑎 0,0101 𝑥 9,8 𝑥 0,062 −0,43 𝑥 0,062 ( 0,1005+0,1+0,0101) 0,43
I = 0,000093 kgm
2
Pada percobaan B Nilai t rata rata ( AB ) t1 = t1 = t1 = t1 = t1 =
𝑡1+𝑡2+𝑡3 3 0,73+0,77+0,74 3 0,74+0,74+0,73 3 0,80+0,81+0,81 3 0,89+0,93+0,84 3
= 0,75 s = 0,74 s = 0,81 s = 0,88 s
Nilai percepatan a= a= a= a= a=
2𝑥 𝐴𝐵 𝑡2 2𝑥 0,12 0,752 2𝑥 0,14 0,742 2𝑥 0,16 0,812 2𝑥 0,18 0,882
= 0,43 m/s2 = 0,51 m/s2 = 0,49 m/s2 = 0,46 m/s2
Nilai t rata rata ( BC ) t2 = t2 =
𝑡1+𝑡2+𝑡3 3 0,33+0,33+0,33 3
= 0,33 s
29
0,29+0,29+0,29
t2 =
3 0,29+0,26+0,29
t2 =
3 0,30+0,29+0,29
t2 =
3
= 0,29 s = 0,28 s = 0,30 s
Nilai V ( BC ) V=
𝑋𝐵𝐶 𝑡 0,12
V = 0,33 = 0,36 m/s 0,12
V = 0,29 = 0,41m/s 0,12
V = 0,28 = 0,43 m/s 0,12
V = 0,30 = 0,40 m/s Momen Inersia Percobaan B I= I=
𝑚𝑔𝑟 2 −𝑎𝑟 2 ( 𝑀2+𝑀1+𝑚 ) 𝑎 0,0101 𝑥 9,8 𝑥 0,062 −0,38 𝑥 0,062 ( 0,1005+0,1+0,0101)
I = 0,000018 kgm2
0,38
LAMPIRAN B JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS
31
Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus 1.
B.1 Jawaban Pertanyaan Apabila diameter katrol dan massa beban dalam percobaan diubah, apakah mampu mempengaruhi data yang didapatkan? Mengapa demikian?
Jawab : Ya mempengaruhi, karena diameter katrol digunakan untuk menghitung nilai momen inersianya sehingga bila diameter diubah nilai momen inersia juga berubah. Begitujuga dengan massa beban apabila beban tambahan diubah massanya maka mempengaruhi waktu yang didapat dan waktu tersebut mempengaruhi nilai kecepatan dan percepatan. 2. Dua buah benda yang masing-masing bermassa 4 kg dan 12 kg digantung dengan seutas tali melalui sebuah katrol yang massa dan diameternya dapat diabaikan. Hitunglah percepatan gerak system dan tegangan yang dialami oleh tali!
Jawab: diketahui: Ma= 4 kg Mb = 12 kg Ditanya: a=? T=? Jawab: a= a=
(𝑀𝑏 −𝑀𝑎 )𝑔 𝑀𝑎 +𝑀𝑏
(12−4)10 4+12 80
a=16 a=5 m/s2 T=𝑀𝑎 × 𝑔 + 𝑀𝑎 × 𝑎
32
T=4 × 10 + 4 × 5 T=40 + 20 = 60 N
3. Ujung sebuah balok bermassa 12 kg ditarik di sebuah bidang datar kasar dengan gaya 60 N. Berapakah gaya gesek yang bekerja pada balok tersebut jika koefisien gesek kinetiknya 0,2 dan gaya Tarik yang bekerja pada balok tersebut membentuk sudut 53° terhadap garis vertikal? Jawab: 𝑓𝑘 = 𝜇𝑁 𝑓𝑘 = 𝜇(𝑤 − 𝐹𝑠𝑖𝑛37𝑜 ) 𝑓𝑘 = 0,2(12𝑥10 − 60. 𝑠𝑖𝑛37𝑜 ) 𝑓𝑘 = 0,2 × 84 𝑓𝑘 = 16,8 𝑁 4. Seorang mahasiswa FT UNTIRTA melakukan percobaan penimbangan badan di dalam sebuah lift. Saat lift belum bergerak, timbangan menunjukkan angka 65 kg. Sesaat setelah lift bergerak mahasiswa ini merasa sedikit pusing dan timbangan pun menunjukkan angka tertinggi sebesar 75 kg, hal ini terjadi pula sesaat sebelum lift behenti. Di tengah perjalanan, ternyata timbangan menunjukkan angka konstan 72 kg. Berapakah percepatan gerak lift tersebut? Mengapa timbangan menunjukkan angka tertinggi sesaat lift akan bergerak dan berhenti? Jelaskan! Jawab: W’= W+F
70 = 65a
W’ = m.g + m.a
a = 70/65
720 = 650 + 65a
a =1.07 m/s2
Percepatannya adalah 1.07 m/s2 Timbangan menunjukkan angka tertinggi sesaat lift akan bergerak dan berhenti, dikarenakan oleh perubahan kecepatan dan perubahan keadaan lift. Dari lift keadaan diam menjadi lift bergerak. Begitu pula dengan saat
33
berhenti, ketika lift hendak berhenti, ada perubahan kecepatan dan keadaan lift dari bergerak menjadi diam. Dalam hal ini lift menggunakan konsep dari pesawat atwood sehingga prinsip kerjanya sama. B.2
Tugas Khusus
1. Cari grafik GLB dan GLBB? Jawab :
Pada grafik dapat dilihat perbedaan GLB dengan GLBB, dimana pada grafik jarak terhadap waktu GLB merupakan garis lurus sementara, GLBB grafik kuadratik. Hal itu dikarenakan pada GLBB terdapat perubahan kecepatan. 2. Apa perbedaan gerak Rotasi dengan Translasi? Jawab : Translasi dapat diartikan sebagai gerakan berpindahnya benda dengan cara bergeser atau seluruh bidang benda yang menempel pada permukaan lintasan tersebut ikut berpindah tempat. Sedangkan rotasi yaitu gerakan berputar pada suatu benda dimana perputarannya bertumpu pada suatu sumbu putar. Salah satu perbedaan gerakan ini dengan translasi yaitu pada translasi seluruh benda ikut berpindah tempat, sedangkan gerak rotasi hanya bertumpu pada suatu titik.
LAMPIRAN C GAMBAR ALAT DAN BAHAN
35
Lampiran C. Gambar Alat dan Bahan
Gambar C.1 Stopwatch Atwood
Gambar C.2 Alat Pesawat
Gambar C.3 Tali Penggantung berpegas
Gambar C.4 Pemegang beban
Gambar C.5 Neraca
Gambar C.7 Beban M2 Tambahan
Gambar C.6 Beban M1
Gambar C.8 Beban
36
Gambar C.9 Penahan beban
Berlubang
Gambar C.11 Penggaris
Gambar C.10 Penahan beban tanpa lubang
LAMPIRAN D BLANKO PERCOBAAN
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
LABORATORIUM FISIKA TERAPAN Jalan Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon 42435 Telp. (0254) 395502 Website: http://fisdas.ft-untirta.ac.id Email: [email protected]
BLANGKO PERCOBAAN PESAWAT ATWOOD DATA PRAKTIKAN Yohanes Juan Bagus Simorangkir 3331200042 / E 2 Teknik Mesin 1. Alwan Habibie 2. Dimas Satrio 3. Raihan Rabby 5 Desember 2020
NAMA NIM / GRUP JURUSAN REKAN TGL. PERCOBAAN M1 (g) M2 (g) m (g)
100 100.5 10.1
100 100.5 10.1
100 100.5 10.1
PERCOBAAN A
a) M1 + m = 110.1 g AB (cm) t1 (detik)
𝑡̅1 (detik) 2
a (m/s ) BC (cm) t2 (detik)
12 12 12 12 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.73 0.74 0.74 0.74 0.77 0.77 0.77 0.74
0.74
0.74
0.77
0.44
0.44
0.44
0.40
12 14 16 18 0.35 0.32 0.32 0.36 0.39 0.39 0.39 0.48 0.38 0.51 0.51 0.51
𝑡̅2 (detik)
0.33
0.38
0.42
0.51
v (m/s)
0.36
0.37
0.38
0.35
I (kgm2)
0,000093
PERCOBAAN B
b) M2 + m = 110.6 g AB (cm) t1 (detik)
12 14 16 18 0.73 0.77 0.74 0.74 0.74 0.74 0.80 0.81 0.81 0.89 0.93
𝑡̅1 (detik)
0.75
0.74
0.81
0.88
a (m/s2)
0.43
0.51
0.49
0.46
BC (cm) t2 (detik)
12 12 12 12 0.33 0.33 0.33 0.29 0.29 0.29 0.29 0.26 0.29 0.30 0.29
𝑡̅2 (detik)
0.33
0.29
0.28
0.30
v (m/s)
0.36
0.41
0.43
0.40
I (kgm2)
0,000018
0.84
0.29
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK U0NIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
LABORATORIUM FISIKA TERAPAN Jalan Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon 42435 Telp. (0254) 395502 Website: http://fisdas.ft-untirta.ac.id Email: [email protected]
Grafik Kecepatan Percobaan A (𝒗𝑨 ) terhadap Waktu (𝒕̅𝟐 )
Grafik V terhadap t2 0,39 0,38 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33
0,33
0,38
0,42
0,51
Grafik Percepatan Percobaan B (𝒂𝑩 ) terhadap Waktu (𝒕̅𝟏 )
Grafik a terhadap t2 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0 0,33
0,29
0,28
0,3
Suhu ruang awal = Suhu ruang akhir = Sikap barometer awal = Sikap barometer akhir =
26℃ 26℃ 760 mmHg 760 mmHg
