Laporan Akhir Praktikum Momen Inersia [PDF]

Citation preview

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA UMUM MOMEN INERSIA Tanggal Pengumpulan



: 12 November 2017



Tanggal Praktikum



: 07 November 2017



Waktu Praktikum



: 16.00-17.30 WIB



Nama



: Anna Fajria



NIM



: 11170161000012



Kelompok/Kloter



: 3 (Tiga) / I (Satu)



Nama Anggota



:



1. Aulia Rihhadtul Aisy Kelas



(11170161000022)



: Pendidikan Biologi 1 A LABORATORIUM FISIKA DASAR



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017



MOMEN INERSIA



A. Tujuan Praktikum 1. Memahami konsep momen inersia 2. Menentukan periode masing-masing benda 3. Menentukan hubungan periode terhadap momen inersia 4. Menentukan hubungan sumbu rotasi terhadap momen inersia



B. Dasar Teori Benda tegar adalah istilah yang sering digunakan dalam dunia fisika untuk menyatakan suatu benda yang tidak akan berubah bentuknya setelah diberikan suatu gaya pada benda itu. Pada sebuah benda tegar, setiap titik harus selalu berada pada jarak yang sama dengan titik-titik lainnya,sehingga bentuknya hampir selalu lingkaran. Benda tegar yang sedang berputar memiliki momen kelembaman, percepatan linear dan percepatan sudut (Sutarno, 2013: 55). Salah satu besaran yang penting yang dimiliki benda tegar adalah momen inersia. Untuk memahami momen inersia, mari kita tinjau sebuah benda sederhana,yaitu sebuah benda titik bermassa m yang ditempatkan di ujung sebuah tongkat. Massa tongkat dianggap nol,panjang tongkat adalah r. Salah satu ujung tongkat dikaitkan dengan poros sehingga benda m dapat berputar dengan bebas terhadap poros tersebut. Pada gerak translasi, m disebut massa atau inersia. Karena kemiripan fungsi tersebut maka pada gerak rotasi, kita definisikan



sebagai



momen inersia. Jadi untuk benda titik yang berotasi terhadap sumbu yang berjarak r dari sumbu rotasi, momen inersianya memenuhi (Abdullah, 2016: 630).



Momen inersia yang merupakan ukuran bagi kelembaman (inersia) sebuah benda yang berotasi,memainkan peran yang sama dengan massa dalam gerak translasi. Inersia rotasi pada sebuah benda bergantung tak hanya pada massaanya saja, namun juga pada bagaimana massa benda tersebut terdistribusi terhadap posisi sumbu rotasinya (Giancoli, 2014: 262).



Istilah benda tegar yaitu benda dengan bentuk tertentu yang tidak berubah, sehingga partikel-partikel pembentuknya berada pada posisi yang tetap relatif satu sama lain. Benda dikatakan bergerak atau berubah bentuk apabila dikenakan gaya (Sutrisno, 2007: 182). Aplikasi momen inersia dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika sepeda motor yang sedang melaju dengan kecepatan tinggi tiba-tiba rem mendadak. Ban sepeda tersebut mengalami gaya gesek dan mempertahankan keadaan diamnya. Hal ini seperti bunyi Hukum I Newton, “Semua benda cenderung mempertahankan keadaannya: benda yang diam tetap diam dan benda yang bergerak, tetap bergerak dengan kecepatan konstant” (Abdullah, 2016: 234).



C. Alat dan Bahan No.



Alat dan Bahan



Jumlah



1.



Neraca digital



1



2.



Alat momen inersia



1



3.



Jangka sorong



1



4.



Bola pejal



1



Gambar



5.



Silinder pejal



1



6.



Silinder berongga



1



7.



Perangkat beban



1



8.



Cakram berlubang



1



9.



Cakram 2 cm



1



10.



Cakram 3 cm



1



11.



Mistar



1



12.



Kerucut pejal



1



13.



Benang nilon



1



14.



Stopwatch



1



15.



Obeng



1



D. Langkah Percobaan  No. 1.



Percobaan I: Menentukan momen inersia benda secara teori Langkah Percobaan Siapkan semua alat dan bahan



Gambar



2.



Timbang semua massa benda yang akan ditentukan momen inersianya dengan neraca digital, kemudian catat hasilnya



3.



Ukur



diameter



semua



benda



dengan



menggunakan jangka sorong



4.



Ukur diameter bola pejal dengan cara melilit bola pejal dengan benang nilon, kemudian ukur panjang benang nilon menggunakan mistar



5.



Ukur



tinggi



semua



benda



dengan



menggunakan mistar



6.



Untuk tinggi kerucut pejal, ukur sisi miring kerucut pejal kemudian cari tinggi memakai teorema phytagoras



 No. 1.



Percobaan IV: Menentukan periode benda Langkah Percobaan Siapkan semua alat dan bahan



Gambar



2.



Letakkan benda



yang akan ditentukan



periodenya pada alat momen inersia



3.



Atur posisi jarum sebesar



dan lepaskan



baut silinder dudukan



4.



Hidupkan stopwatch dilepasnya



baut



bersamaan dengan



silinder



dudukan



dan



matikan ketika telah dihasilkan 3 getaran



5.



Lihat waktu yang dihasilkan stopwatch, kemudian ulangi percobaan sebanyak 3 kali







Percobaan V: Menentukan periode cakram berlubang untuk setiap pergeseran sumbu putar



No.



Langkah Percobaan



1.



Siapkan semua alat dan bahan



2.



Letakkan



cakram



berlubang



Gambar



untuk



menentukan periodenya pada alat momen inersia



3.



Atur posisi jarum sebesar



dan lepaskan



baut silinder dudukan



4.



Hidupkan stopwatch dilepasnya



baut



bersamaan dengan



silinder



dudukan



dan



matikan ketika telah dihasilkan 3 getaran



5.



Lihat waktu yang dihasilkan stopwatch, kemudian ulangi percobaan sebanyak 3 kali



E. Data Percobaan  No.



Percobaan I: Menentukan momen inersia benda secara teori



Nama Benda



Massa (kg)



Diameter



Diameter



Luar (m)



Dalam (m)



1.



Bola pejal



-



2.



Silinder pejal



3.



Silinder berongga



4.



Cakram 2 cm



-



5.



Cakram 3 cm



-



6.



Kerucut pejal



-



7.



Cakram berlubang



-



 No.



Tinggi (m)



( -



-



Percobaan IV: Menentukan periode benda Nama Benda



Waktu 3 Getaran (s)



Momen Inersia



T (s)



)



1.



Bola pejal



2,51



2,46



2,34



2,437



0,812



2.



Silinder pejal



1,99



1,69



1,95



1,877



0,94



3.



Silinder berongga



2,26



2,04



2,00



2,1



0,7



4.



Cakram 2 cm



4,13



3,96



3,98



4,023



1,34



5.



Cakram 3 cm



3,22



3,38



3,72



3,44



1,15



6.



Kerucut pejal



2,25



2,25



2,13



2,21



0,74







Percobaan V: Menentukan periode cakram berlubang



No.



l (m)



1.



0



Waktu 3 Getaran (s)



T (s)



3,79



3,80



3,73



3,77



1,26



2.



5,41



4,80



5,49



5,23



1,74



3.



6,77



6,73



6,35



6,12



2,04



F. Pengolahan Data 



Percobaan I: Menentukan momen inersia benda secara teori 1. Bola Pejal



2. Silinder Pejal



3. Silinder Berongga



4. Cakram 2 cm



5. Cakram 3 cm



6. Kerucut



7. Cakram Berlubang







Percobaan IV: Menentukan periode benda 1. Bola Pejal



s



s



2. Silinder Pejal



s



s



3. Silinder Berongga



s



s



4. Cakram 2 cm



s



s



5. Cakram 3 cm



s



s



6. Kerucut Pejal



s



s 



Percobaan V: Menentukan periode cakram berlubang 1. Sumbu di 0 cm



s



s



2. Sumbu di 5 cm



s



s



3. Sumbu di 10 cm



s



s



G. Pembahasan Berdasarkan hasil pengamatan diatas, besarnya momen inersia bergantung pada berbagai bentuk benda, pusat rotasi, jari-jari rotasi dan massa benda. Pada penentuan momen inersia bentuk tertentu seperti bola pejal, silinder pejal, kerucut atau bentuk yang lain cenderung lebih mudah daripada momen inersia benda yang memiliki bentuk tidak sempurna atau tidak beraturan. Bentuk yang tidak beraturan ini tidak bisa dihitung jari-jarinya. Pada percobaan pertama ini digunakan bola pejal, silinder pejal, silinder berongga, cakram 2 cm, cakram 3 cm, kerucut pejal dan cakram berlubang. Dari ketujuh benda ini, didapatkan hasil momen inersia yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan oleh massa benda yang berbeda dan jari-jari benda tersebut. Percobaan IV adalah menentukan periode benda. Data yang dihasilkan dalam percobaan ini menunjukkan bahwa massa benda mempengaruhi periode benda yang melakukan rotasi. Semakin besar massanya maka semakin banyak waktu yang digunakan benda untuk membuat satu getaran. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar periode yang dihasilkan maka akan semakin besar momen inersianya. Momen inersia yang paling besar adalah silinder berongga, karena massa silinder berongga tidak merata seperti benda yang lainnya. Pada silinder berongga massanya tidak tersebar merata, hanya pada ujung-ujung saja sehingga semakin besar massa silinder berongga, maka semakin besar pula momen inersianya. Pada percobaan V dilakukan percobaan untuk menentukan periode cakram pada jarak yang berbeda-beda. Dari data yang dihasilkan dapat diketahui bahwa pada sumbu yang berada ditengah waktu yang dibutuhkan cakram untuk berotasi kecil. Sedangkan pada sumbu yang berada ditepi cakram dihasilkan waktu yang



lebih lama. Hal ini menunjukkan bahwa sumbu rotasi pada benda mempengaruhi momen inersianya dan juga massa yang tersebar tidak merata. Praktikum kali ini membuktikan bahwa momen inersia bergantung pada massa, jari-jari, dan sumbu rotasinya. Momen inersia juga periode yang dihasilkan pada rotasi benda berbanding lurus sehingga jika momen inersianya besar, maka periodenya juga besar, begitu pula sebaliknya.



H. Tugas Pasca Praktikum 1. Apa hubungan periode dengan momen inersia? Dari data praktikum yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa massa benda mempengaruhi periode benda dalam melakukan rotasi. Semakin besar massa benda maka semakin besar periode yang dihasilkan. Begitu juga momen inersia, semakin massa benda maka semakin besar momen inersianya. Sehingga hubungan periode dengan momen inersia adalah periode berbanding lurus dengan momen inersianya. Semakin besar periodenya semakin besar juga momen inersianya.



2. Pada percobaan dengan menggunakan cakram berlubang. Bagaimana perbandingan dengan pusat berada di pinggir? Dari data praktikum yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa momen inersia ketika pusat berada di tengah lebih kecil daripada ketika pusat berada di pinggir. Hal ini disebabkan karna tidak adanya jarak massa ke sumbu rotasi benda sehingga massa bertitik berat pada sumbu putar.



3. Berdasarkan praktikum yang telah kalian lakukan, apa yang dapat kalian pahami dari materi momen inersia? Dari praktikum ini dapat dipahami bahwa momen itu adalah massa dan inersia adalah kelembaman. Momen inersia adalah kelembaman suatu massa benda terhadap perubahan gerak rotasi. Setiap benda yang berotasi pasti memiliki momen inersia. Momen inersia sangat dipengaruhi oleh massa dan sumbu rotasinya. Semakin besar massa dan sumbu rotasinya maka akan



semakin besar momen inersianya. Momen inersia juga berbanding lurus dengan periode sebuah benda dalam berotasi.



I. Kesimpulan 1. Momen adalah massa dan inersia adalah kelembaman. Momen inersia adalah kelembaman suatu massa benda terhadap perubahan gerak rotasinya. 2. Periode benda yang dihasilkan bergantung pada massa bendanya. 3. Semakin besar periodenya, maka semakin besar momen inersianya. 4. Semakin besar jarak sumbu bendanya, maka semakin besar momen inersianya



J. Kritik dan Saran 1. Hendaknya sebelum praktikum terlebih dahulu memahami konsep momen inersia. 2. Hendaknya praktikan melakukan percobaan dengan hati-hati dan teliti agar percobaan tersebut berhasil. 3. Hendaknya praktikan tidak melakukan kesalahan menghitung waktu 3 getaran pada saat melepaskan baut silinder dudukan.



K. Daftar Pustaka Abdullah, Mikhrajudin. 2016. Fisika Dasar I. Bandung: ITB. Giancoli, D.C. 2014. FISIKA: Prinsip dan Aplikasi. Jakarta: Erlangga. Sutarno, Ir. 2013. Fisika Untuk Universitas. Yogyakarta: GrahaIlmu. Sutrisno dan Sitti Ahmiarti. 2007. Fisika Dasar I (Mekanika, Fluida dan Gelombang). Jakarta: UIN Jakarta Press.



L. Lampiran