Laporan Translasi Dan Rotasi [PDF]

Citation preview

Laporan Translasi dan Rotasi 20 February 2015



Tujuan Mempelajari Hukum Newton. Menentukan momen inersia katrol pesawat Atwood.



Alat dan Bahan Kereta Dinamika : Kereta dinamika/ 1 buah Beban tambahan @200 gram/ 4 buah Landasan rel kereta dengan variabel kemiringan/ 1 buah Ticker timer [6 volt AC, 50-60 Hz, celah pita 1 cm]/ 1 buah Power supply/ 1 buah Pita kertas [1x80 cm]/ 10 lembar Kertas karbon/ secukupnya Pesawat Atwood : Katrol [tebal 5 mm, diameter 12 cm]/ 1 buah Batang tegak [batang berskala cm, skala terkecil 1 cm]/ 1 buah Klem pemegang [ 1 klem memiliki pengatur panjang]/ 1 buah Silinder materi/ 2 buah Klem pembatas berlubang/ 1 buah Klem pembatas tak berlubang/ 1 buah Pemegang/pelepas silinder 1 buah Beban tambahan 2 buah [plat metal, m1 = ±2 gram dan m2 = ±4 gram] Stop watch [interupsi type]/ 1 buah Dasar Teori Hukum II Newton menyatakan : Percepatan yang dialami oleh sebuah benda besarnya berbanding lurus dengan besar resultan gaya yang bekerja pada benda itu, searah dengan arah gaya itu, dan berbanding terbalik dengan massa kelembamannya.



Kita dapat mempelajari hukum tersebut di atas pada percobaan kereta dinamika maupun pada percobaan pesawat Atwood. Pada percobaan kereta dinamika dapat dijelaskan sebagai berikut :



Gambar 1 Percobaan Kereta Dinamika



Perhatikan gambar 1 di atas, ketika kereta dinamika dilepaskan maka pola gerakan kereta dinamika dapat digambarkan melalui pita ticker timer. Dengan memvariasikan massa dan sudut kemiringan maka kita dapat mempelajari perilaku hukum I Newton pada persoalan ini.



Gambar 2 Pesawat Atwood



Percobaan dengan pesawat Atwood seperti pada gambar 2, bila massa silinder dan beban tambahan (M1+m) lebih besar daripada massa silinder M 2, maka silinder M1dan beban tambahan m akan bergerak dipercepat ke bawah sedangkan silinder M 2akan bergerak ke



atas dengan percepatan yang sama besarnya. Hal itu akan menyebebkan katrol berotasi pada sumbu tetapnya. Pada tiap silinder berlaku hukum II Newton :



Sedangkan untuk katrolnya berlaku :



Dengan menjabarkan persamaan (2) dan (3) di atas kita dapat menurunkan persamaan untuk menghitung percepatan silinder, yaitu :



Dari persamaan (4) kita dapat menentukan momen inersia katrol.



Prosedur Percobaan Kereta Dinamika 1. Susun alat seperti pada gambar 1 (Anda dapat memulai dengan empat beban di atas kereta dinamika), untuk menghidupkan ticker timer gunakan power supply dengan beda potensial cukup 3 Volt AC (Max 6 Volt AC). 2. Atur kemiringan landasan rel mulai dari 120. Pasang pita kertas pada penjepit pita di posisi belakang kereta dinamika. Pegang kereta dinamika pada posisi teratas. Lepaskan kereta dinamika bersamaan dengan menghidupkan ticker timer. Tangkap kereta dinamika pada saat pendorong-pegas kereta tepat menyentuh pembatas rel, jaga dengan hati-hati jangan sampai kereta terjatuh dan segera matikan ticker timer dengan memutus saklar penghubung. Amati jejak ketikan ticker timer pada pita kertas, bila baik tandailah pita dengan mencatat kemiringan dan massa beban pada pita lalu lakukan langkah berikutnya.



3. Ulangi langkah 2 (untuk kemiringan yang sama) dengan beban yang berbeda-beda (ambil lima data untuk beban yang berbeda). 4. Lakukan langkah 2 sampai 3 dengan pengurangan kemiringan hingga 5 0 (ambil lima data dengan massa yang sama). 5. Ukur dan catatlah massa kereta dinamika, massa beban tambahan dari setiap data yang diambil.



Pesawat Atwood Pertama : Menentukan momen Inersia katrol 1. Ukur dan catat massa silinder M1, M2, beban tambahan m1 dan m2 serta massa katrol mk, dan jari-jari katrol (R). 2. Atur sistem seperti pada gambar 2. tetapkan skala nol pesawat sebagai titik A dan tentukan letak pembatas berlubang sebagai titik B, dan catat jarak AB itu. 3. Tambahkan beban (boleh m1 atau m2 atau (m1+m2)) pada M1 dan atur agar posisi awal tepat di A. 4. Lepaskan pemegang M2 bersamaan dengan menghidupkan stopwatch. Catat waktu yang diperlukan untuk bergerak dari A ke B (tAB). 5. Lakukan langkah 1 sampai 4 sebanyak lima kali dengan jarak AB yang berbeda-beda dengan beban yang konstan. 6. Berdasarkan data yang Anda temukan, buatlah grafik SAB = f (tAB2).



Kedua : Mempelajari perilaku hukum II Newton



1. Letakkan pembatas C di bawah titik B. Atur jarak AB 80 cm dan jarak BC min 20 cm. (Ket: angka-angka ini hanya untuk memudahkan). 2. Tambahkan beban (m1+m2) pada M1 lalu atur agar posisi awal tepat di A, lepaskan pemegang M2 sehingga dapat bergerak naik, M1 turun melewati B hingga ke C sedangkan m1 tertahan di B. Ukur dan catat waktu yang diperlukan untuk bergerak dari A ke B (tAB) dan dari B ke C (tBC). 3. Lakukan langkah 8 dan 9 lima kali dengan jarak AC tetap sedangkan jarak AB dan BC berbeda-beda, melalui perubahan posisi B. 4. Berdasarkan data yang diperoleh buatlah grafik SAB = f(tAB2) dan grafik SBC = f(tBC).



Data Hasil Percobaan Tabel 1 Keadaan Laboratorium



Keadaan Ruangan Suhu (0C) Tekanan (cmHg)



Awal Praktikum 27 ± 0,25 68,5 ± 0,05



Akhir Praktikum 27,5 ± 0,25 68,5 ± 0,05



Eksperimen Kereta Dinamika Tabel 2 Perubahan Sudut Kemiringan



Pengukuran ke-



(m ± 0,005) gram



(θ ± 0,5)o



1



11



2



10



3



1502,38



9



4



8



5



7



Tabel 3 Perubahan Massa Beban



Pengukuran ke-



(m ± 0,005) gram



1



1502,38



2



1253,98



3



1004,82



4



756,32



5



507,72



12



Eksperimen Pesawat Atwood Mkatrol = (71,54± 0,005) gram M1



(θ ± 0,5)o



= (71,52± 0,005) gram



M2 = (70,82± 0,005) gram m1 = (4,01± 0,005) gram m2 = (4,01± 0,005) gram Rkatrol = (6± 0,05) cm



Tabel 4 Pengukuran Percobaan Pertama



Pengukuran ke1



(SAB ± 0,05) cm 30



(tAB ± 0,005) s 0,94



2



35



1,06



3



40



1,22



4



45



1,32



5



50



1,38



Tabel 5 Pengukuran Percobaan Kedua



Pengukur an ke1



(SAB ± 0,05) cm 80



(SBC ± 0,05) cm 20



(tAB ± 0,005) s 1,99



(tBC ± 0,005) s 0,27



2



75



25



1,72



0,33



3



70



30



1,64



0,34



4



65



35



1,48



0,44



5



60



40



1,15



0,50



Pengolahan Data T = 1/f Dik : f = 50 Hertz T = 1/f = 1/50 = 0,02 s tn = T x jumlah ketukan t1 = 0,02 . 5 = 0,1 s t2 = 0,02 . 10 = 0,2 s t3 = 0,02 . 15 = 0,3 s t4 = 0,02 . 20 = 0,4 s t5 = 0,02 . 25 = 0,5 s



Eksperimen Kereta Dinamika untuk Kemiringan yang Sama (120) Massa kereta+ 4 beban



Tabel 6 Data Pembuatan Grafik v=f(t)



Ketikan ke1 2 3 4 5



(s±0,05) x10-2 m 4,3 10,3 18,0 27,9 39,0



(t±0,005) s



v (m/s)



0,1 0,2 0,3 0,4 0,5



43 60 77 99 111



Grafik 1 Grafik s=f(t)



Grafik 2 Grafik v=f(t)



Parameter



Value



Error



-----------------------------------------------------------A



25,5



2,53311



B



175



7,63763



------------------------------------------------------------



R



SD



N



P



-----------------------------------------------------------0,99716



2,41523



5



1,8208E-4



------------------------------------------------------------



Massa kereta+ 3 beban



Tabel 7 Data Pembuatan Grafik v=f(t)



Ketikan ke1 2 3 4 5



(s±0,05) x10-2 m 3,9 9,6 17,0 26,4 37,3



(t±0,005) s



v m/s



0,1 0,2 0,3 0,4 0,5



39 57 74 94 109



Grafik 3 Grafik s=f(t)



Grafik 4 Grafik v=f(t)



Parameter



Value



Error



-----------------------------------------------------------A



21,5



1,25565



B



177



3,78594



------------------------------------------------------------



R



SD



N



P



-----------------------------------------------------------0,99931



1,19722



5