GERAK PARABOLA (Fisika Dasar) [PDF]

Citation preview

GERAK PARABOLA



Hari/Tanggal : Rabu/9 Oktober 2019 Tempat



: Laboratorium Fisika Dasar Institut Teknologi Del



Instruktur



: Yohana Polin Simatupang



Nama Praktikan : Audrey Mihewi Samosir NIM



: 31S19003



Kelas



: 11 TB



Prodi



: Teknik Bioproses



LABORATORIUM FISIKA DASAR INSTITUT TEKNOLOGI DEL SITOLUAMA, KEC. LAGUBOTI, KAB. TOBASA T.A. 2019/2020



Daftar Isi I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.



Tujuan Dasar Teori Alat dan Bahan Prosedur Percobaan Data dan Pengolahan Data Analisis Data Kesimpulan dan Saran Daftar Pustaka



I.



Tujuan   



Mengukur kecepatan bola menggunakan sensor Photogate Menganalisa gerak parabola melalui pengukuran langsung menggunakan sensor Photogate Mempelajari pengaruh variasi kecepatan awal terhadap titik jatuh benda pada gerak parabola.



II.



Dasar Teori



Gerak dapat didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuan tertentu. Pada kebanyakan gerak yang sesungguhnya, tiap – tiap titik pada suatu benda bergerak menurutkan lintasannya masing – masing. Gerak seluruhnya dapat diketahui apabila kita mengetahui bagaimana gerak setiap titik pada benda itu. Karena itu kita mulai saja dengan meninjau suatu titik yang bergerak atau gerak suatu benda yang kecil sekali, yang disebut partikel. Suatu benda melakukan gerak, bila benda tersebut kedudukannya (jaraknya) berubah setiap saat terhadap titik asalnya ( titik acuan ). Sebuah benda dikatakan bergerak lurus, jika lintasannya berbentuk garis lurus. Contoh : - gerak jatuh bebas - gerak mobil di jalan. Gerak lurus yang kita bahas ada dua macam yaitu : 1. Gerak lurus beraturan (disingkat GLB) 2. Gerak lurus berubah beraturan (disingkat GLBB) Gerak parabola merupakan gerak yang terdiri dari gabungan GLB pada arah sumbu horizontal dan GLBB pada arah sumbu vertikal. Jadi untuk setiap benda yang diberi kecepatan awal sehingga menempuh lintasan gerak yang arahnya dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang bekerja terhadapnya dan juga dipengaruhi oleh gesekan udara, benda tersebut disebut mengalami gerak peluru. Gerak parabola merupakan gerak yang terdiri dari gabungan GLB pada arah sumbu horizontal dan GLBB pada arah sumbu vertikal. Jadi untuk setiap benda yang diberi kecepatan awal sehingga menempuh lintasan gerak yang arahnya dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang bekerja terhadapnya dan juga dipengaruhi oleh gesekan udara, benda tersebut disebut mengalami gerak peluru. Dinamakan Gerak parabola karena lintasannya berbentuk parabola, bukan bergerak lurus. Contoh bentuk gerak ini dapat kita lihat pada gerakan bola saat dilempar, gerakan pada peluru meriam yang ditembakkan, gerakan pada benda yang dilemparkan dari pesawat dan gerakan pada seseorang yang melompat maju.



Gerak lurus beraturan



Sistem koordinat kutub dua dimensi Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah suatu gerak lurus yang mempunyai kecepatan konstan. Maka nilai percepatannya adalah a = 0. Gerakan GLB berbentuk linear dan nilai kecepatannya adalah hasil bagi jarak dengan waktu yang ditempuh. Rumus: V= S/T Dengan ketentuan:   



S = Jarak yang ditempuh (km, m) V= Kecepatan (km/jam, m/s) T= Waktu tempuh (jam, sekon)



Catatan: 1. Untuk mencari jarak yang ditempuh, rumusnya adalah V x T. 2. Untuk mencari waktu tempuh, rumusnya adalah S/V. 3. Untuk mencari kecepatan, rumusnya adalah S/T.



Gerak lurus berubah beraturan Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak yang lintasannya berupa garis lurus dengan kecepatannya yang berubah beraturan. Percepatannya bernilai konstan/tetap.



III.



Alat dan Bahan



3.1.



Alat Spesifikasi



Alat Komputer / Laptop



Sudah ter install App Logger Pro



Jumlah 1



App Logger Pro



2



Statif



2



Klem sudut



Mistar



30 cm dan 100cm



2



Gambar



Digital



Stopwatch



1



LabQuest mini



1



Vernier photogates



2



Kamera Handphone



± 2 megapixel



1 1



Bandul Pipa paralon



3.2.



Diameter 3.5 cm, panjang 23 cm



1



Bahan



Bahan



Spesifikasi



Jumlah



Bola atau kelereng



Diameter 25 mm



1



Selotip atau spidol



Tidak permanen



1



Gambar



IV.



Prosedur Percobaan



Percobaan I. Mengukur kecepatan benda yang bergerak diantara 2 Photogate 1. Rangkailah alat dan bahan seperti tampak pada Gambar 1. Buat lintasan (ramp) yang cukup rendah/landai menggunakan pipa paralon sehingga bola dapat menggelinding didalam pipa paralon. 2. Pasangkan photogates pada batang statif menggunakan klem lalu atur jarak (Δs) kedua photogates sebesar 10cm. 3. Hubungkan Photogates 1 ke port digital (DIG 1) dan hubungkan Photogates 2 ke port digital (DIG 2) pada LabQuest mini. Catatan: Hubungkan sensor sehingga bola pertama melewati Photogate 1 terhubung ke (DIG 1) dan kemudian melewati Photogate 2 yang terhubung ke (DIG 2). Seperti tampak pada gambar 1 4. Perhatikan dan atur posisi awal lintasan bola dengan baik, sehingga Anda dapat berulang kali menggelindingkan bola pada posisi yang sama. Gelindingkan bola pada lintasan, kemudian bola bergulir melalui kedua Photogate, dan akhirnya meninggalkan meja. Tangkap bola dengan cepat setelah ia jatuh dari meja. Catatan: Jangan biarkan bola membentur lantai selama uji coba ini atau selama pengukuran kecepatan berlangsung agar tidak merusak prediksi. 5. Bukalah Logger pro kemudian buka file "08A Proyektil Motion (Photogate)" di Physics with Vernier. Sebuah tabel data dan dua grafik akan ditampilkan; satu grafik akan menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk bola untuk melewati Photogates untuk setiap percobaan, dan lainnya akan menampilkan kecepatan dari objek untuk setiap percobaan. 6. Anda harus mengatur jarak s, antar dua Photogates agar Logger Pro dapat menghitung kecepatan dengan baik sehingga berhasil memprediksi dampak yang ditimbulkan. Program ini akan membagi jarak dengan interval waktu, t, untuk mendapatkan kecepatan (v = s / t). Hatihati mengukur jarak dari Photogate 1 ke berkas Photogate 2. Anda dapat menggunakan garis lurus yang terdapat pada setiap Photogate sebagai patokan. 7. Klik collect Pastikan bahwa Photogates merespon dengan baik dengan cara mengujinya menggerakkan jari Anda melalui Photogate 1 dan kemudian ke Photogate 2. Logger Pro akan memplot interval waktu ( t) untuk setiap contoh gerakan yang melalui Photogate 1 atau Photogate 2. Klik stop lalu klik kembali collect untuk menghapus data percobaan dan memulai pengumpulan data yang baru. 8. Setelah semua peralatan bekerja dengan baik, Anda dapat menggelindingkan bola dari atas lintasan pipa, kemudian bola akan melalui kedua Photogates dan tangkap bola segera setelah ia jatuh dari tepi meja (jangan biarkan bola jatuh kelantai). Lakukan percobaan ini sebanyak minimal dalam 10 kali pengambilan data. Jaga laju bola agar tidak menabrak salah satu Photogates. Jika Anda membutuhkan lebih banyak waktu, klik collect untuk me restart, pilih Append. Setelah percobaan terakhir, klik stop. Catat kecepatan untuk setiap data percobaan pada Tabel 1. 9. Periksa data anda, apakah data yang anda peroleh memiiki nilai yang sama setiap waktu? Untuk menentukan nilai rata-rata, nilai maksimum, dan nilai minimum, klik velocity vs time pada grafik, lalu klik Statistik. Catat nilai-nilai pada Tabel data.



Percobaan 2. Percobaan Mengukur jarak titik jatuhnya bola pada sumbu x, ketika jatuh pada suatu ketinggian y. 1. Ukurah jarak ketinggian meja dari lantai dan mencatatnya sebagai Table height (h) dengan menggunakan meteran. Gunakan bandul secara tegak lurus untuk menemukan titik 0 sumbu y jatuh bola ketika meninggalkan meja di lantai secara tepat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Tandai titik tersebut dengan selotip atau spidol, titik tersebut akan berfungsi sebagai nilai titik (0.0) untuk awal lantai. 2. Gunakan nilai kecepatan yang anda peroleh pada percobaan 1 untuk memprediksi atau menghitung jarak dari titik asal lantai ke titik jatuh yang mungkin terjadi di mana bola akan jatuh ke lantai. Catatlah nilai pada Tabel sebagai “prediksi jarak jatuh bola”. Sejajarkan titik prediksi benturan dengan trek dan menandai titik prediksi benturan di lantai dengan selotip. Posisikan target pada titik prediksi benturan. 3. Kemudian gelindingkan bola dari lintasaan, dan membiarkan bola menggelinding dari meja sampai jatuh ke lantai. Tandai titik tumbukan dengan selotip. Ukur jarak dari titik (0,0) ke tumbukan sebenarnya dengan mistar dan masukkan jarak yang diperoleh pada tabel data sebagai “actual jatuh bola”. 4. Untuk mengukur waktu jatuhnya bola dari meja hingga bola menyentuh lantai gunakanlah stopwatch. 5. Rekamlah proses peristiwa jatuhnya bola dari ketinggian meja hingga pada titik jatuhnya bola agar dapat dianalisa proses gerak jatuhnya bola melalui analisa video.



V.



Data dan Pengolahan Data



1. Percobaan 1 Percobaan 1



Kecepatan (m/s)



1.



0,830



2.



0,824



3.



0,827



4.



0,848



5. 6.



0,824



7.



0,819



8.



0,794



9.



0,810



10.



0,806



* Kecepatan maksimum = 0,848 m/s * Kecepatan minimum = 0,794 m/s * Nilai rata-rata



= 0,8211 m/s



* Tinggi meja



= 85,3 cm = 0,853 m







Predicted Impact Point X = Vo x . t = 0,848 m/s . 0,413 s = 0,3502 m = 35,02 cm Y=y0 +voy.t ± ½ gt 0=h-1/2gt2 h=1/2gt2 √2ℎ 𝑔



t= 







=



√2.0,853 10



0,829



= 0,413



minimum impact point distance s =Vmin .ty =0,794 .0,413 =0,327922m = 32,79cm maksimum impact point distance s = vmax .ty =0,848m/s x 0,413 s 0,3502m=35,02 cm



2. Percobaan 2



III. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



NO V0x(m/s) 0,830 0,824 0,827 0,848 0,829 0,824 0,819 0,794 0,810 0,806



t prediksi (s) t actual (s) 0,413 0,413 0,413 0,413 0,413 0,413 0,413 0,413 0,413 0,413



0,74 0,70 0,66 0,68 0,72 0,85 0,73 0,83 0,74 0,71



x prediksi (m) 0,342759 0,340346 0,341497 0,350359 0,342471 0,340234 0,338405 0,3281017 0,334698 0,332836



x actual 0,346 0,372 0,364 0,362 0,357 0,358 0,345 0,353 0,359 0,367



3. Percobaan 3 1.3 percobaan 3 a.posisi x (m) terhadap waktu (s) linear fit for :video analisi (x) x =mt +b m(slope)=0,8294m/s b(Y-intercept)=-0,4396 correlation = 0,9994 Rmse =0,004099 b.posisi y(m) terhadap waktu (s) auto fit for : video analisis y y=at2 +Bt +C a=0,3153 b=-1,118 c=1,277 RMSE=0,1934 M maka y=0,3153 t2+(-1,118)t+1,277 B= - 1,118 C =1,277 RMSE= 0,1934 m



y=0,3153t2 – 1,118t + 1,277



 Auto fit for :video analisi y Y=at2+bt+C A=-0,3410 B =-0,8061 Maka y=-0,3410 t2-0,8061-0,4448 C = -0,4448 RSME = 0,1934 a. Keceapatan y-velocity terhadap waktu  Linear fit for :video analysis |y velocity



Vy = mt +b M(slope) = 1,169 b(y-intercept )=- 1,856 correclation =0,2797 RSEM = 1,492 m/s Persamaan : Vy =- 0,8365 t + (- 1,856) Vy= - 0,8365 t -1,856  Linear fit for ;video analiysis |y-velocity Vy = mt +b M(slope) = - 0,8365m/s B (y-intercpect )= - 1,024 Correclation = 0,2797 RSEM = 1,492 m/s Persamaan = Vy = - 0,8365 t +(-1,024) Vy=- 0,8365 t -1,024



Persen error % eror = |Xactual-Xpred/Xactual |x 100 % = |0,3583 – 0,502 /0,3583| x 100% = |0, 0081 /0,3583 |x100% = 2,26%



VI.



Analisis Data



1. Percobaan 1 



terdapat gaya yang berbeda pada saat menjatuhkan kelereng dalam pipa terdapat gaya yang bekerja (gaya >0) dari gaya=0,sehingga mempengaruhi kecepatan yang diperoleh.  Ketidakpastian dalam menentukan Vernier photogates karena terjadi pergeseran yang dilakukan oleh praktikan.  Sebisa mungkin berikan gaya yang sama pada setiap percobaan agar data yang telah diprediksi sesuai dengan kecepatan yang diperoleh secara manual.  Praktikan harus memastikan bahwa telah memahami dengan baik cara penggunaan stopwatch agar waktu yang telah diprediksi melalui perhitungan dapat sesuai dengan waktu actual yang diperoleh. 3.1 analisis percobaan 2  prediksi yang kami lakukan mendekati pada percobaan yaitu 0,3502.dimana X actualnya 0,3583.dan dari hasil percobaan tersebut,prediksi kami cocok dengan hasil perhitungan (percobaan kami) dengan persen error 2,26%  memprediksi titik pendaratan bila dengan cara mengambil mengambil data percobaan yang telah dilakukan lebih baik dari prediksi tanpa dilakukan percobaan.hasil ini dikarenakan percobaan yang akan dilakukan akan menghasilkan data yang lebih akurat dibandingkan hanya diprediksikan tanpa melakukan percobaan beberapa kali.pada percobaan ini dilakukan 10 kali percobaan tetapi menghasilkan kecepatan yang berbeda dari prediksi dalam percobaan tersebut dapat menghasilkan data yang lebih akurat.  Terdapat factor factor pengukuran lain yang mempengaruhi prediksi praktikum yaitu : A. terdapat gaya yang berbeda,pada saat menjatuhkan kelereng dalam pipa terdapat gaya bekerja (gaya >0) dari gaya =0 sehingga mempengaruhi kecepatan yang diperoleh. B. Ketidakpastian dalam menentukan venier photogates karena terjadinya pergeseran oleh praktikan. 3.2 analisis percobaan 3 persamaan posisi-x vs waktu (s) x=mt+b x=(0,8294t-0,4396)m persamaan posisi Y vs waktu (s) Y=At2 +Bt+C Y=(0,3153±0,3410)tm/s2 + (-1,118±0,806)+(1,2277 ±0,4448) Persamaan posisi y –velocity vs waktu (s) Vy=mt +b Vy=(1,169±0,8365)t +9-1,856 ±1,024) Semakin besar nilai kemiringan maka semakin besar niai kecepatan. Perbandingan parameter nilai nilai dari A dan B untuk nilai A dalam fit kuadrat ke y posisi vs waktu dari b untuk nilai kemiringan fit linear ke y velocity vs waktu.1



1. Percobaan pada pelemparan bola



2. Gate 1 to gate 2 time (s)



3. Velocity (m/s)



4. Grafik Linear



5. Grafik Waktu terhadap Kecepatan



6. Grafik x terhadap m



7. Grafik Waktu terhadap Kecepatan



VII. Kesimpulan dan Saran 1. Kesimpulan  Aplikasi Logger Pro dapat membantu membuat persamaan garis linear dengan menampilkan grafik posisi untuk masing-masing sumbu x dan sumbu y sebagai fungsi waktu.  Hubungan antara posisi vs waktu dan kecepatan vs waktu: Y = m = At + Bt + C Vy = mt + b  Kecepatan bola meluncur berbeda-beda karena pada saat praktikan melemparkan bola memberi gaya yang berbeda-beda besarnya. 2. Saran  Ketika praktikan melemparkan bola melalui pipa paralon sebaiknya tidak perlu memberi gaya yang besar ataupun berbeda-beda agar tidak terlalu mempengaruhi kecepatan  Ketika bola jatuh, praktikan sebaiknya teliti memperhatikan dimana jatuhnya bola



VIII. Daftar Pustaka http://id.m.wikibooks.org/wiki/Rumus-Rumus_Fisika_Lengkap/Gerak