Fisika Pesawat Atwood [PDF]

Citation preview

PRATIKUM



: Fisika Dasar



MODUL PERCOBAAN: Pesawat Atwood DISUSUN OLEH KELOMPOK



: : VII



(Tujuh) 1. Ayuni Rahmi 2. Muhammad Farhan 3. Roni Rivando 4. Ilham Hidayat



PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA BAHAN NABATI POLITEKNIK ATI PADANG



TAHUN AJARAN 2015/2016



LEMBARAN PENGESAHAN



Kelompok



: VII (Tujuh)



Pratikum



: Fisika Dasar



Modul percobaan



: Pesawat Atwood



Tanggal Pratikum



: 07Oktober 2015



Dosen Pembimbing



: Dedy Rahmat.M.Sc



Asisten



: 1.Rajjif Ahmad Fhadril 2. Silvia Aditika



No 1. 2. 3. 4. 5.



Nama Pratikum Ayuni Rahmi Muhammad Farhan Roni Rivando Ilham Hidayat



Catatan



Buku Pokok 1512037 1512048 1512049 1512055



Tanggal



Paraf Dosen Pembimbing



LEMBARAN PENUGASAN



Kelompok



: VII (Tujuh)



Pratikum



: Fisika Dasar



Modul percobaan



: Pesawat Atwood



Tanggal Pratikum



: 07 Oktober 2015



Dosen Pembimbing



: Dedy Rahmat.M.Sc



Asisten



: 1. Rajjif Ahmad Fhadril 2. Silvia Aditika



No 1. 2. 3. 4. 5.



Nama Pratikum Ayuni Rahmi Muhammad Farhan Roni Rivando Ilham Hidayat



Buku Pokok 1512037 1512048 1512049 1512055



Alat dan bahan yg digunakan a. pesawat atwood 1 set : untuk mengilustrasikan pesawat atwood b. stop watch 1 buah : alat yang digunakan untuk mengukur waktu c. beban tambahan : benda yang dihitung massanya dengan setulas tali di pesawat atwood d. beban massa 5,10 dan 15 : sbgai beban pada percobaan pesawat atwood e. kertas millimeter : sebagai kertas untuk membuat sketsa pada sebuah grafik



LEMBARAN DATA PENGAMATAN



Kelompok



: VII (Tujuh)



Pratikum



: Fisika Dasar



Modul percobaan



: Pesawat Atwood



Tanggal Pratikum



: 07 Oktober 2015



Dosen Pembimbing



: Dedy Rahmat.M.Sc



Asisten



: 1. Rajjif Ahmad Fhadril dan Silvia Aditika



A. masssa 10 gr Massa 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10



Jarak tempuh



Waktu tempuh



Kecepatan



0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1



1,06 1,15 1,22 1,48 1,75 2,06 2,18 2,41 2,47 2,60



m/s 0,18 0,36 0,32 0,33 0,34 0,33 0,36 0,37 0,40 0,42



Jarak 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1



Waktu 0,56 0,72 0,94 1,1 1,15 1,27 1,47 1,56 1,62 1,81



Kecepatan 0,35 0,41 0,42 0,45 0,52 0,56 0,54 0,57 0,61 0,60



Jarak 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1



Waktu 0,53 0,60 0,66 0,75 0,78 0,84 0,97 1,03 1,11 1,27



Kecepatan 0,37 0,50 0,60 0,66 0,76 0,83 0,82 0,87 0,90 0,86



B. massa 20 gr Massa 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 C. Massa 50 gr Masssa 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50



BAB I PENDAHULUAN I.1



Latar Belakang Pesawat Atwood 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/tali.Bila kedua benda massanya sama, keduanya akan diam. Tapi bila salah satu lebih besar (misal m 1>m2). Maka kedua benda akan bergerak ke arah m1 dengan dipercepat. Gaya penariknya sesungguhnya adalah berat benda 1. Namun karena banda 2 juga ditarik ke bawah (oleh gravitasi), maka gaya penarik resultannya adalah berat benda 1 dikurangi berat benda 2.



Berat benda 1 adalah m1.g dan berat benda 2 adah m2.g.Gaya resultannya adalah (m2-m1) g. Gaya ini menggerakan kedua benda. Sehingga, percepatan kedua benda adalah resultan gaya tersebut dibagi jumlah massa kedua benda. Untuk mencaru tegangan tali, gaya yang bekerja padanya adalah m 1.g dan tegangan tali T. M1 .g-T = m1 . a



I.2 TUJUAN PUSTAKA Mempelajari pengunaan hukum-hukum newton Untuk menentukan hubungan antara percepatan dgn gaya Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan Untuk mengetahui apa-apa saja hukum yang terdapat dalam menentukan gaya  Untuk membuktikan hukum-hukum newton    



BAB II TINJAUAN PUSTAKA II. TEORI DASAR 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. Galileo melakukan pengamatan mengenai benda-benda jatuh bebas.Ia menyimpulkan dari pengamatan-pengamatan yang dia lakukan bahwa benda - benda berat jatuh dengan cara yang sama dengan benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian, Robert Boyle, dalam sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya, menunjukan bahwa pengamatan ini tepat benar untuk bendabenda jatuh tanpa adanya hambatan dari gesekan udara.Galileo mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh.Tetapi pernyataannya walaupun



mengabaikan hambatan udara, masih cukup sesuai dengan hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai orangpada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen) yaitu kesimpulan Aristoteles yang menyatakan bahwa,” Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan”.Pada tahun 1678 Sir Isaac Newton menyatakan hukum pertamanya tentang gerak, yang sekarang kita kenal sebagai Hukum I Newton Hukum I Newton menyatakan “Sebuah benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol”. Secara matematis, Hukum I Newton dinyatakan dengan persamaan: ∑F = 0 Keterangan : ∑F = Resultan gaya (N) Hukum di atas menyatakan bahwa jika suatu benda mula-mula diam maka benda selamanya akan diam. Benda hanya akan bergerak jika pada suatu benda itu diberi gaya luar. Sebaliknya, jika benda sedang bergerak maka benda selamanya akan bergerak, kecuali bila ada gaya yang menghentikannya. Konsep Gaya dan Massa yang dijelaskan oleh Hukum Newton yaitu Hukum I Newton mengungkap tentang sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya atau dengan kata lain sifat kemalasan benda untuk mengubah keadaannya. Sifat ini kita ini kita sebut kelembaman atau inersia.Oleh karena itu, Hukum I Newton disebut juga Hukum Kelembaman. 2.2 Hukum II Newton “Setiap benda yang dikenai gaya maka akan mengalami percepatanyang besarnya berbanding lurus dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan besarnya massa benda.” a=



, ∑F = m a



Keterangan : a = percepatan benda (ms-2) m = massa benda (kg) F = Gaya (N) Kesimpulan dari persamaan diatas yaitu arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya percepatan sebanding dengan



gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya yang menyebabkannya. Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap yaitu : Vt = V0 + at Xt = X0 + V0t + ½ at2 V2 = V02 + 2a(Xt – X0) Keterangan : Vt = kecepatan akhir (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) V = kecepatan (m/s) Xt = jarak akhir (m) X0 = jarak awal (m) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui porosnya, makapada gerak melingkar ini akan berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia (momen kelembaman) I yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I) suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya. I~m I ~ r2 Dimana harga tersebut adalah harga yang tetap 2.3 Hukum III Newton Hukum III Newton menyatakan 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 : Faksi = - Freaksi Keterangan : F = gaya (N) Suatu pasangan gaya disebut aksi-reaksi apabila memenuhi syarat sebagai berikut : 1. sama besar 2. berlawanan arah



3. bekerja pada satu garis kerja gaya yang sama 4. tidak saling meniadakan 5. bekerja pada benda yang berbeda 2.4 Gerak translasi Gerak lurus adalah gerak suatu obyek yang lintasannya berupa garis lurus.Dapat pula jenis gerak ini disebut sebagai suatu translasi beraturan. Pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang besarnya sama. Gerak lurus dapat dikelompokkan menjadi gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan yang dibedakan dengan ada dan tidaknya percepatan. 1. Gerak Lurus Beraturan (GLB) Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu obyek, dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap atau tanpa percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu. s=vt Keterangan : s = jarak tempuh (m) v = kecepatan (m/s) t = waktu (s) 2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap.Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan ( a = + ) atau perlambatan ( a = - ) Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II ( Σ F = m a) Vt = V0 + at Vt2 = V02 + 2aS S = V0t + a t2 Keterangan: V0= kecepatan awal (m⁄s) Vt= kecepatan akhir (m⁄s) a= percepatan (m⁄ s2) t= waktu (s) S= jarak yang ditempuh (s)



GLBB dibagi menjadi 2 macam : a. GLBB dipercepat GLBB dipercepat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat, contoh GLBB dipercepat adalah gerak buah dari pohonnya. b. GLBB diperlambat GLBB diperlambat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat).Contoh GLBB diperlambat adalah gerak benda dilempar keatas. Persamaan yang digunakan dalam GLBB sebagai berikut : Untuk menentukan kecepatan akhir v = v0 +/- at Keterangan : V = kecepatan (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) Untuk menentukan jarak yang ditempuh setelah t detik adalah sebagai berikut: s = v0t +/- 1/2 at2 V = kecepatan (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) s = jarak (m)



BAB III METODOLOGI PERCOBAAN III. 1 ALAT DAN BAHAN  Alat a. Pesawat Atwood 1 set : untuk mengislutrasikan pesawat Atwood b. Stop Watch 1 buah : Alat yang digunakan untuk mengukur waktu c. Beban ambahan : benda yang akan dihitung massanya dengan seutas tali di pesawat Atwood  Bahan a. Beban massa 5, 10 dan 15 gram : berfungsi untuk beban pada percobaan pesawat Atwood b. kertas millimeter : berfungsi sebagai kertas untuk membuat sketsa pada sebuah grafik



III.2 PROSEDUR KERJA a. Siapkan semua peralatan seperti gambar ( pesawat Atwood yang sudah harus terpasang pada dinding tembok secara tegak) b. Tetapkan massa m2 pada batas atas di A dan tetapkan pula jarak jangkauan gerak massa m2 ketika jatuh di B sambil menetapkan pula kedudukan massa m1 pada penjepit luncur c. Tambahkan massa m=5 kg pada massa m2 dan siapkan Stopwatch d. Lepaskan massa m dengan cara membuka penjepit luncur. Amati gerakan massa m2 dari Ake B dan catat berapa detik waktu dan tuliskan hasilnya pada tabel 1 e. Ulangi kegiatan 3 dan 4 untuk massa m=15gr, m=25 gr dan masukan pada tabel 2 dan 3 f. Buatlah grafik pada kertas millimeter hubungan kecepatan dan waktu pada masing-masing tabel 1,2 dan 3 g. Carilah nilai percepatan dari masing-masing tabel tersebut



III.3 SKETSA KERJA



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 HASIL A. masssa 10 gr Massa 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 B. massa 20 gr



Jarak tempuh 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1



Waktu tempuh 1,06 1,15 1,22 1,48 1,75 2,06 2,18 2,41 2,47 2,60



Kecepatan m/s 0,18 0,36 0,32 0,33 0,34 0,33 0,36 0,37 0,40 0,42



Massa 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 C. Massa 50 gr Masssa 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50



Jarak 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1



Waktu 0,56 0,72 0,94 1,1 1,15 1,27 1,47 1,56 1,62 1,81



Kecepatan 0,35 0,41 0,42 0,45 0,52 0,56 0,54 0,57 0,61 0,60



Jarak 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1



Waktu 0,53 0,60 0,66 0,75 0,78 0,84 0,97 1,03 1,11 1,27



Kecepatan 0,37 0,50 0,60 0,66 0,76 0,83 0,82 0,87 0,90 0,86



IV.2 PEMBAHASAN Gerak lurus beraturan adalah gerak benda yang lintasannya dan kecepatannya konstan. Contoh gerak GLB adalah mobil yang bergerak pada jalan lurus dan berkecepatan tetap Keterangan: S= Jarak atau perpindahan (m) V=Kelajuan atau kecepatan (m/s) T=Waktu yang dibutuhkan (s)



Karena dalam hal ini yang kita bahas adalah gerak lurus maka besarnya perpindahan dan jarak yang ditempuh adalah sama V rata-rata = Jumlah jarak atau perpindahan jumlah waktu Pertama, pesawat Atwood diberikan beban seberat 10,20 dan 50 gr. Lalu lakukanlah percobaan pada pesawat atwood yang jarak tempuhnya sudah ditentukan yang dimulai dari 0 sampai 110 yang satuannya dalam cm. seterusnya gantungkan beban dengan seutas tali yang tidak sama panjang. Karena tali tersebut akan digunakan untuk menentukan waktu A ke B dengan satuan detik. Contoh rata-rata waktu pada jarak tempuh 10 cm =0,28+0,34+0,47+0,50/4 =0,39 sekon



BAB V PENUTUP V.1 KESIMPULAN Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau alat yang dapat membantu dalam membuktikan hukum-hukum newton atau gejalagejala lainnya.Setiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari pesawat atwood ini yang disebabkan oleh faktor-faktor tertentu.Faktor internal dan faktor eksternal yang sangat biasa terjadi dalam melakukan percobaan. -



Gerakan pada tali dapat dipercepat apabila salah satu tali diberi beban berat disbanding dengan tali yang satunya. Gerakan kecepatan akan tetap apabila benda yang digantungkan diantara dua tali tersebut meniliki berat yang sama. Semakin vberat beban yang digantungkansalah satu tali maka semakin cepat pula gerakan tali yang akan turun tersebut diberi beban yang sama.



V.2 SARAN Sebaiknya dalam pratikum pesawat atwood ini kita perlu bekerja dengan sangat hat-hati dan cepat agar dalam menggunakn pesawat atwood tidak terjadi kesalahan dan menentukan waktunya, karena dalam penggunaan stopwatch harus lebih teliti lagi agar didapatkan sesuai dengan yang sebenarnya, serta memasang katrol serta penjepit luncur haruslah dengan cermat supaya tidak ada bergeser sedikitpun. Jangan ada yang gegabah karena bisa tertimpa oleh massa benda tersebut.



LAMPIRAN - Perhitungan Contoh rata-rata waktu pada jarak tempuh 10cm =0,28+0,34+0,47+0,50/4 =0,39 sekon Dik : jarak tempuh A-B= 10 cm0,10 m Waktu tempuh = 0,28 sekon Dit: kecepatan? Jawab : V=s/t =0,10/0,28 =0,35 Begitu selanjutnya untuk mencari yang lain.



DAFTAR PUSTAKA  Pharmayeni, modul fisika dasar. ATIP.2014  Zemasky , sears,fisika untuk universita,1994  Dedy rahmad.2014.modul pratikum fisika terapan,Padang,Politeknik ATI Padang



 Tim fisika dasar FMIPA.2015.pratikum fisika dasar I.unik,Bandar lampung.  Alonso marcelo.1994.dasar-dasar fisika. Universitas erlangga. Jakarta