Igil Febriani - PFD1 - 06 [PDF]

Citation preview

TUGAS LAPORAN PRATIKUM Hukum Kekekalan Energi Mekanik



DOSEN PENGAMPU Drs.Amalli Putra,M.Pd DISUSUN OLEH : Igil Febriani 20034102



UNIVERSITAS NEGERI PADANG



Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Fisika Nk PRATIKUM FISIKA DASAR 1 2020



KATA PENGANTAR



Puji syukur kehadirat tuhan semesta alam yang telah memberikan rahmat dan hidayatnya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas laporan praktikum ini tepat pada waktunya. Adapun tujuan laporan praktikum ini ialah untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh Bapak Drs. AMALI PUTRA, M.Pd pada mata kuliah praktikum fisika dasar 1. Saya berterimakasih kepada Bapak Drs. Amali Putra ,M.Pd, selaku dosen pengampu di mata kuliah praktikum fisika dasar 1, yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah ilmu pengetahuan dan wawasan saya dibidang studi praktikum fisika dasar 1. Saya juga berterimakasih kepada rekan-rekan yang memberikan beberapa informasi dan pengetahuannya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas ini tepat waktu. saya juga menyadari bahwa laporan ini masih belum sepenuhnya sempurna, oleh karna itu saran dan kritik sangat saya butuhkan untuk perbaikan laporan ini nantinya



HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Memahami konsep hukum kekekalan energi mekanik. 2. Mengidentifikasi energi kinetik dan energi potensial dalam persamaan energi mekanik. 3. Merumuskan persamaan matematis hukum kekekalan energi mekanik. 4. Mempresentasikan laporan hasil analisis terkait percobaan hokum kekekalan energi mekanik.



II. KOMPETENSI Mahasiswa mampu mengajukan gagasan penyelesaian masalah usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari dengan menerapkan metode ilmiah, konsep energi, usaha (kerja), dan hukum kekekalan energi serta mangolah data hasil pengukuran menggunakan angka berarti disertai ketidakpastiannya.



III. TEORI DASAR Jika gaya konservatif adalah satu-satunya gaya yang melakukan usaha pada benda, maka usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan pengurangan energi potensial sistem dan juga sama dengan pertambahan energi kinetik sistem benda. Sebuah gaya disebut konservatif jika usaha total yang dilakukannya pada sebuah benda adalah nol. (1)



Jadi, (2) Jumlah energi kinetik dan energi potensial merupakan energi mekanik. (3)



Sehingga,



Em  0



Em2  Em1  0 Karena tidak mengalami perubahan, maka energi mekanik total selama benda bergerak adalah tetap. (4)



Ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik, yang menyatakan bahwa: “jika pada suatu sistem bekerja gaya-gaya konservatif, mak energy mekanik sistem pada posisi apa saja selalu tetap (kekal)”.



Energi potensial yang dipengaruhi oleh gravitasi merupakan energi alami yang dapat dimanfaatkan untuk mempermudah kerja industri saat ini. Energi ini dapat dimanfaatkan sebagai pengganti energi mesin. Kasus ini dapat ditinjau pada industri hiburan roller coaster. Roller coaster bekerja dengan menggunakan prinsip energi yang sangat berkaitan dan merupakan aplikasi dari fisika. Mesin (berupa converoy belt) digunakan untuk menjalankan roller coaster sampai ketinggian tertentu, akan tetapi setelah itu mesin dimatikan dan roller coaster berjalan tanpa menggunakan energi dari mesin. Prinsip yang digunakan dalam roller coaster sehingga dapat berjalan adalah gravitasi, energi mekanik, dinamika gerak, gaya sentripetal, dan gaya gesek. Selain itu, lintasan dari roller coaster tidak selalu naik turun berupa parabola. Seringkali untuk meningkatkan adrenaline, lintasan dibuat menyerupai loop. Sehingga perlu kita membahas mengenai gerak melingkar dan gaya sentripetal yang mempengaruhi roller coaster sehingga dapat melintasi loop dengan aman. Kapan energi kinetik maksimum terjadi? Bagaimana dengan energi potensial? Dan bagaimana konsep hukum kekekalan energi mekanik yang dimanfaatkan dalam dunia industri roller coaster?



Gambar 1. Kereta luncur roller coaster sedang meluncur pada lintasannya



IV. ALAT DAN BAHAN 1. Komputer/Laptop/HP Android 2. Sofware simulasi Phet “Energy Skate Park Simulation Lab” 3. Jaringan internet



V. TUGAS PENDAHULUAN



1. Sebuah benda bermassa 20 kg mula-mula diam di atas lantai yang licin, kemudian benda didorong selama 4 sekon oleh gaya yang besarnya 40 N. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah . . . . A. 320 J



JAWAB:



B. 480 J



F=m.a



C. 520 J



40 = 20 . a



= 40 . 16



D. 640 J



a=2



= 640 j



w=f.s



E. 720 J s = vt+1/2 at2



Kunci : D



= 0 . 4 + ½ . 2 . 42 = 0 + 16 = 16



2. Sebuah benda bermassa 0,5 kg dilemparkan dari atas tanah secara vertikal ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Energi kinetik benda pada saat benda berada pada ketinggian 4 meter di atas tanah adalah . . . .



a. 5 J b.



6J



jawab : EK2 = EP 2 + EK 2 = EP1 – EK1



C. 7 J



m . g .h2 + EK2= 0 + ½ m . v .t 2



D. 8 J



EK2 = ( ½ ) m . v 2 – m.g.h2



E. 10 J



EK2 = (1/2 ) 0,5 . 102 – 0,5 . 10 . 4



Kunci : A



EK2 = 5 J



3. Benda bermassa 4 kg yang sedang diam di atas tanah ditarik ke atas dengan gaya 60 N selama 5 sekon. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah . . . . A. 625 J



JAWAB :



w=f.s



B. 650 J



F=m.a



= 60 . 187 , 5



C. 750 J



60 = 4 . a



= 11250 j



D. 1000 J



a = 15



E. 11250 J



s = v . t+1/2 at2 = 0 . 5 + ½ . 15 . 52



Kunci : E



.



= 0 + ½ . 375 = 187,5



4



Benda dilepaskan dari puncak seperempat lingkaran, lalu berhenti di titik C yang berjarak 5 m dari B. Koefisien gesekan kinetis permukaan BC jika AB licin adalah . . .



c. 0,1



jawab :



d. 0,2



Koefisien gesek untuk BC = R / JARAK



C. 0,25



= 1,25 / 5



D. 0,40



= 0,25



E. 0,5 Kunci : C



5. Sebuah balok bermassa 3 kg bergerak ke atas pada suatu bidang miring yang sudut miringnya 60°, dengan energi kinetik awal 18 J. Jika koefisien gesekannya 0,3 maka jarak terjauh yang dicapai balok pada saat meluncur pada bidang miring adalah . . . . A. 1 m



JAWAB :



B. 0,8 m



Gaya berat W



Usaha energy



C. 0,6 m



W = m . g = 3 kg . 10 m/s = 30 N



(wx + f gesek ) s = EK



D. 0,4 m



komponen gaya berat



(26 + 4,5 ) s = 18



sejajar bidang miring



30,5 s = 18



E. 0,2 m



wy = w cos ∅ = 30 cos 60° = 30 . ½ = 15 N



Kunci : C



Gaya normal N = w cos ∅ = 15 N Gaya gesekan = 0,3 . 15 = 4,5 N



s = 0,6 m



VI. PROSEDUR KEGIATAN 1. Buka link: https://phet.colorado.edu/in/simulation/energy-skate-park-basics



2. Klik bagan batang, kisi-kisi dan kelajuan yang terdapat di pojok kanan atas. 3. Tempatkan pemain skate board pada sisis bagian paling atas dari lintasan. 4. Klik tombol play.



5. Ketika skate board berada pada posisi paling bawah klik tombol stop. 6. lihat bagan batang dan kelajuan yang terjadi. Jawablah pertanyaan nomor 1-3 pada data pengamatan pengamatan.



7. Klik tombol play. 8. Ketika skate board berada pada posisi paling atas klik tombol stop. 9. lihat bagan batang dan kelajuan yang terjadi. Jawablah pertanyaan nomor 4-6 pada data pengamatan pengamatan. 10. Klik tombol play 11. Ketika skate board berada pada posisi tengah klik tombol stop. 12. lihat bagan batang dan kelajuan yang terjadi. Jawablah pertanyaan nomor 7 pada data pengamatan pengamatan. 13. Ulangi langkah-langkah di atas untuk lintasan skate board yang lebih ekstrem seperti gambar berikut.



VII. DATA PENGAMATAN 1. Apa yang terjadi dengan total energi ketika skate board berada di posisi paling bawah?







Ketika skate board bearda diposisi paling bawah maka total energy tetap besar namun hanya terdiri dari energy kinetic dan energy termal.



2. Bagaima energi kinetik ketika skate board berada di posisi paling bawah? 



Energy kinetic masih ada dan cukup besar.



3. Bagaimana energi potensial ketika skate board berada di posisi paling bawah? 



Energy potensial tidak ada sama sekali.



4. Apa yang terjadi dengan total energi ketika skate board berada di posisi paling atas? 



Ketika skate board berada di posisi paling atas total energy yang ada tetap besar. Namun, hanya terdiri dari energy potensial saja.



5. Bagaima energi kinetik ketika skate board berada di posisi paling atas? 



Energy kinetic tidak ada sama sekali



6. Bagaimana energi potensial ketika skate board berada di posisi paling atas? 



Energy potensial ada dan cukup besar.



7. Kemanakah hilangnya energi potensial ketika skate board berada di posisi tersebut? 



Energy potensial hilang ketika skate board berada di posisi bawah.



VIII. PENGOLAHAN DATA 1. Jika energi potensial ketika di posisi paling atas dinotasikan dengan Ep1 dan energi kinetik dinotasikan dengan Ek1, bagaimana formulasi energi total ketika skate board berada di posisi paling atas? 



Jika EP diatas = Ep2 dan EK1 Ketika dipaling atas formulasi energy total cukup besar. Ep1 nya juga ada dan cukup besar dan Ek1 tidak ada sama sekali.



2. Jika energi potensial ketika di posisi paling atas dinotasikan dengan Ep2 dan energi kinetic dinotasikan dengan Ek2, bagaimana formulasi energi total ketika skate board berada di posisi paling atas? 



ketika skate board diposisi paling atas energy potensial cukup besar dan energy kinetic tidak ada sama sekali. Dan total energy cukup besar.



3. Samakah total energi ketika skate board berada di posisi paling atas dan ketika berada di posisi paling bawah? 



Ketika skate board berada pada posisi paling atas energy potensial cukup besar dan energy kinetic tidak ada







Ketika skate board berada pada posisi paling bawah energy potensial tidak ada sama sekali dan energy kinetiknya cukup besar. Jadi, energy totalnya sama karena bergantian.



4. Jika total energi sama dan total energi di notasikan sebagai energi mekanik Em, formulasikan total energi antara skate board yang berada di posisi paling atas dan posisi paling bawah!: (Hasil yang diperoleh merupakan formulasi dari hukum kekekalan energi mekanik). 



Em = Ek + Ep Misalnya ketika skate board diatas ( puncak = 6 ) Em = Ek + Ep Em = 0 + 6 Em = 6



begitu juga sebaliknya.



IX. TUGAS AKHIR 1. Jelaskan menurut pemahaman ananda konsep hukum kekekalan energi mekanik!



 Hukum kekekalan energy mekanik merupakan hasil dari penjumlahan energy kinetic dan energy potensial.



2. Kemukakan pendapatmu tentang hubungan antara usaha dengan energi kinetik benda!



 Besarnya nilai usaha sama dengan perubahan energy kinetic 3. Kemukakan pendapatmu tentang hubungan antara usaha dengan energi potensial benda!



 Apabila sebuah benda berada pada ketinggian tertentu dan diangkat hingga ketinggiannya berubah, maka besar usaha yang dilakukan adalah sebesar perubahan energy potensial benda tersebut.



4. Rumuskan persamaan matematis hukum kekekalan energi mekanik! 



Energy mekanik merupakan hasil dari penjumlahan energy kinetic dengan energy potensial Sehingga Em = Ek + Ep



5. Buatlah kesimpulan berkaitan dengan tujuan praktikum! Untuk mengetahui hubungan antara energy potensial dan juga energy kinetic, dan juga mengetahui hubungan antara energy mekanik dan energy kinetic dan juga energy potensial. Dapat dirumuskan Em = Ek + Ep Hukum kekekalan energy mekanik “ jika tidak terdapat gaya luar, jumlah energy kinetic dan energy potensial selalu tetap” Em = Em Ek1 + Ep 1 = Ek1 + Ep2



1/2 mv12 + mgh1 = ½ mv22 + mgh



X.



DAFTAR PUSTAKA 1. Cicero, H. Bernard D. EEP, (1995) Laboratory Experiment in College Pysics, Jonh Willey & Sons Inc. New York. 2. Laboratorium Fisika Dasar ITB, (2002). Modal Pratikum Fisika DASAR I, Penerbit ITB, Bandung.