Laporan Praktikum Air Track
www.hajarfisika.com
MENGUKUR KECEPATAN DAN PERCEPATAN RATA-RATA GERAK LURUS SUATU BENDA DENGAN VARIASI JARAK PADA LINEAR AIR TRACK
I. Latar belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai peristiwa-peristiwa yang bekerjasama dengan gerak. Gerak yang dilakukan suatu benda bermacam-macam, contohnya ialah gerak melingkar, gerak lurus, gerak vertikal, gerak parabola, dan lain-lain. Dalam hal ini, gerak yang dikaji ialah wacana pergerakan benda pada gerak lurus. Gerak lurus suatu benda terbagi menjadi 2, yaitu gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Contoh insiden gerak lurus berubah beraturan contohnya ketika sebuah bola dilempar lurus ke atas dengan kecepatan tertentu akan mengalami perlambatan dikala menuju klimaks dan akan mengalami perlambatan dikala menuju klimaks dan akan mengalami percepatan dikala bola jatuh menuju titik awal. Kemudian contoh dari gerak lurus beraturan contohnya ialah kendaraan beroda empat yang berjalan dilintasan jalan lurus dengan kcepatan tetap(konstan). Dalam kedua insiden tersebut sanggup diketahui bahwa gerak lurus mempunyai beberapa variabel yang besar lengan berkuasa yaitu posisi, perpindahan, kecepatan, dan percepatan. Tetapi dalam insiden gerak lurus beraturan, gerak ini sulit terjadi lantaran benda tersebut niscaya mengalami tabrakan dengan lintasan, contohnya tabrakan antara kaki dengan lantai, ban dengan tanah, dan lain-lain. Dengan adanya tabrakan tersebut, seringkali menciptakan perhitungan atau pengukuran menjadi lebih sulit atau bahkan menciptakan hasil yang diperoleh jauh dari kesesuaian.
Berdasarkan uraian diatas maka dilakukan suatu percobaan untuk mempelajari gerak lurus dengan memakai linear air track. Linear air track ialah suatu alat yang menyediakan lintasan lurus dan mempunyai keunggulan dibandingkan dengan alat-alat praktikum gerak lurus lainnya, yaitu gerakannya yang stabil dan bebas tabrakan antara benda dengan lintasannya. Bebas tabrakan dari alat linear air track ini lantaran adanya blower atau air supply yang mendorong benda ke atas, sehingga benda mengambang diatas lintasan. Dengan keunggulan dari alat linear air track dalam hal meminimumkan adanya gaya tabrakan maka dilakukanlah percobaan gerak lurus memakai linear air track.
II. Tujuan Percobaan
2.1 Memahami konsep dan percobaan gerak linier satu dimensi
2.2 Mengukur besar kecepatan v rata-rata dan percepatan a rata-rata suatu benda
2.3 Membuat grafik x-t, v-t, dan a-t
2.4 Mengukur besar percepatan rata-rata dengan memakai metode grafik
III. Dasar Teori
Gerak partikel sanggup benar-benar diketahui kalau posisi partikel setiap dikala didalam ruang diketahui. Posisi partikel ialah lokasi partikel pada suatu kerangka contoh yang kita anggap sebagai titik asal sistem koordinat. Perpindahan partikel didefinisikan sebagai perubahan posisi dalam suatu selang waktu. Ketika berpondah dari posisi awal xi ke posisi simpulan xf, perpindahan partikel didapat dengan xf-xi. Kita gunakan aksara Yunani delta(Δ) untuk meambangkan perubahan nilai. Maka perpindahan atau perubahan posisi partikel sanggup ditulis :
Δx = xf - xi ..........(1)
dari definisi ini sanggup dilihat bahwa Δx bernilai positif kalau xf lebih besar dari xi, dan negatif kalau xf lebih kecil dari xi(Serway,2014).
Pengukuran posisi, jarak, atau laju harus dibentuk dengan mengacu pada suatu kerangka acuan. Ketika berada di atas kereta api yang berjalan dengan laju 80 km/jam, anda mungkin akan memperhatikan seseorang yang berjalan melewati anda kea rah depan kereta dengan laju 5 km/jam. Ini ialah laju orang tersebut terhadap kereta sebagai kerangka acuan. Terhadap permukaan bumi, orang tersebut bergerak dengan laju 80 km/jam + 5 km/jam = 85 km/jam. Penentuan kerangka contoh penting dalam menyatakan laju. Dalam kehidupan sehari-hari maksudnya ialah ‘’terhadap permukaan bumi, tanpa menyadarinya sama sekali, tetapi kerangka contoh harus ditentukan kalau akan timbul kerancuan. Bahkan jarak pun bergantung pada kerangka acuan. Ketika menspesifikasikan gerak suatu benda ialah penting untuk tidak hanya menyatakan laju tetapi juga arah gerak(Giancoli.2001).
Gerak lurus berubah beraturan(GLBB) ialah gerak benda titik yang menciptakan lintasan berbentuk garis lurus dengan sifat bahwa jarak yang ditempuh tiap satuan waktu tidak sama besar, sedangkan arah gerak tetap. Dalam hal ini, jarak yang ditempuh tiap satuan waktu makin besar atau makin kecil, maka terjadi gerak dipercepat atau diperlambat. Jika perubahannya tetap disebut gerak lurus berubah beraturan. Contoh gerak lurus dipercepat beraturan ialah gerak jatuh bebas, arah gerak vertikal ke bawah, berarti sejajar dengan sumbu y dan arah ke bawah diambil sebagai arah positif(Sarojo,2014).
Kelajuan rata-rata partikel didefinisikan sebagai perbandingan jarak total yang ditempuh terhadap waktu total yang dibutuhkan :
satuan SI kelajuan rata-rata ialah meter per sekon, dan satuan yang lazim di Amerika ialah feet per sekon(ft/s). Kelajuan rata-rata tidak menceritakan apa-apa wacana rincian perjalanan itu. Konsep kecepatan serupa dengan konsep kelajuan tetapi berbeda lantaran kecepatan meliputi arah gerakan. Kecepatan ialah lau perubahan posisi. Kecepatan rata-rata partikel didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan dalams selang waktu Δt = t2 - t1 :
Perhatikan bahwa perpindahan dan kecepatan rata-rata sanggup positif atau negatif, bergantung apakah x2 lebih besar atau lebih kecil daripada x1(Tipler,1998).
Ketika kecepatan partikel berubah, partikel dikatakan mengalami percepatan. Untuk gerakan sepanjang sumbu, percepatan rata-rata aavg selama interval waktu tertentu Δt ialah :
dimana partikel mempunyai kecepatan v1 pada t1 dan v2 pada t2. Percepatan sesaat(atau percepatan saja) ialah turunan dari kecepatan terhadap waktu :
a = dv/dt ..........(5)
dengan kata lain, percepatan sebuah partikel pada suatu dikala ialah dimana kecepatannya berubah pada dikala itu. Secara grafis, percepatan pada suatu titik ialah kemiringan kurva v(t) pada titik tersebut(Halliday,2010).
IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan Bahana. Air track berfungsi sebagai lintasan troly (1 buah)
b. Air supply berfungsi sebagai penyuplai udara biar trolly bergerak mengambang dan mengurangi adanya tabrakan (1 buah)
c. Counter berfungsi untuk menghitung internal waktu pergerakan trolly (1 buah)
d. Sensor berfungsi untuk mendeteksi trolly ketika melintas pada air track biar didapat interval waktu (2 buah)
e. Dimmer berfungsi untuk mengatur kuat lemahnya hembusan udara dari air supply (1 buah)
f. Trolly berfungsi sebagai objek yang akan diuji pada lintasan air track (1 buah)
g. Magnet berfungsi untuk menahan trolly (1 buah)
h. Control magnet berfungsi untuk mengaktifkan dan menonaktifkan magnet (1 buah)
i. Benang berfungsi untuk menghubungkan antara beban dan trolly (secukupnya)
j. Beban berfungsi sebaga pemberat yang juga menarik trolly biar bergerak (2 buah)
k. Mistar berfungsi untuk memvariasikan jarak antar 2 sensor (1 buah)
4.2 Gambar Rangkaian Alat
-
4.3 Langkah Kerja
4.4 Metode Grafik
4.4.1 Grafik 1
4.4.2 Grafik 2
V. Data dan Analisa
5.2 Analisa Data
Prinsip pada percobaan linear air track ini ialah dengan menciptakan gerakan trolly atau benda menjadi stabil dan bebas tabrakan antara benda dengan lintasannya. Ketika air supply dinyalakan, trolly akan terdorong ke atas dan tertarik oleh beban yang dihubungkan dengan trolly memakai benang, sehingga mengambang di atas lintasan. Prinsip ini dilakukan biar benda mengalami gerak lurus berubah beraturan tanpa adanya gaya gesek terhadap lintasan.
Pada tabel percobaan 5.1.1 sanggup dilihat bahwa rata-rata waktu yang didapatkan cenderung lebih besar pada massa beban 20.10-3 kg daripada massa beban 50.10-3 kg, hal ini disebabkan massa beban yang lebih kecil akan menarik trolly dengan gaya kecil juga, sehingga waktu yang diharapkan untuk menempuh jarak tersebut semakin usang atau besar. Dan hal ini juga membuktikan teori impuls bahwa gaya yang diberikan terhadap suatu benda berbanding terbalik terhadap waktu.
Data-data tabel percobaan 5.1.1 dipakai untuk menghitung kecepatan rata-rata benda, percepatan rata-rata benda, dan percepatan sesaat benda secara perhitungan manual dan grafik. Berikut ini ialah gambar grafik relasi x-t pada massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg :
Pada grafik x-t massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg terbentuk kurva kuadratik. Kurva pada massa beban 20.10-3 kg agak sedikit melebar kekanan pada arah sumbu x, hal ini membuktikan bahwa gambar grafik massa beban 20.10-3 kg memperoleh waktu yang lebih usang daripada massa beban 50.10-3 kg. Jadi, semakin besar massa beban(gaya) semakin kecil waktu yang dibutuhkan untuk menempuh lintasan tersebut. Grafik tersebut membentuk kurva lantaran jarak berbanding lurus dengan kuadrat dari waktu(persamaan garis), sehingga memenuhi persamaan garis y = x2(parabola).
Selain relasi dari grafik x-t, percobaan ini juga dilakukan untuk mendapat grafik dari relasi percepatan rata-rata terhadap waktu(Δa-Δt), berikut ini grafiknya :
Pada gambar grafik relasi antara percepatan rata-rata dengan waktu rata-rata diatas, diperoleh kemiringan gradien yang berbeda. Pada gambar grafik massa beban 50.10-3 kg diperoleh gradien yang lebih besar dibanding gambar grafik massa beban 20.10-3 kg. Hal ini mengatakan bahwa massa beban yang besar(gaya) menjadikan percepatan yang besar juga. Hal ini bersesuaian dengan Hukum II Newton bahwa gaya berbanding lurus dengan percepatan benda. Kaprikornus semakin besar gaya yang dikerjakan pada benda semakin besar juga percepatan yang dihasilkan. Gambar grafik diatas seharusnya lurus horizontal lantaran percepatannya konstan akhir dari gaya gesek yang ditiadakan oleh linear air track, tidak miring atau sanggup dikatakan nilai gradiennya haruslah nol. Penyebabnya ialah kesalahan-kesalahan yang dilakukan dikala percobaan ibarat kesalahan dalam pengambilan data atau dikala perhitungan, hal inilah yang menciptakan gambar grafik menjadi miring. Pada perhitungan metode manual pada massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg mempunyai percepatan rata-rata sebesar 3,49 m/s2 dan 3,81 m/s2, secara grafik pada massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg mempunyai percepatan rata-rata sebesar 5,75 m/s2 dan 6,5 m/s2.
Gambar grafik selanjutnya ialah grafik percepatan sesaat, berikut ini ialah gambar grafik relasi 2x-t2 :
Nilai gradien kedua gambar grafik diatas memilih nilai dari percepatan sesaat, didapatkan nilai dari gradien gambar grafik massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg sebesar (4,76 ± 0,4) m/s2 dan nilai dari gambar grafik massa beban 50.10-3 kg sebesar (6,03 ± 0,52) m/s2 dengan ketelitian masing-masing beban ialah 99,46% dan 99,1% . Pada perhitungan secara metode manual didapatkan nilai percepatan sesaat dari massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg sebesar 6,92 m/s2 dan 7,62 m/s2. Nilai dari metode perhitungan secara grafik dan manual ini mengatakan bahwa percepatan sesaat massa beban 20.10-3 kg lebih kecil dibandingkan dengan massa beban 50.10-3 kg. Hal ini berarti mengatakan bahwa massa beban(gaya) yang kecil menjadikan percepatan yang kecil juga. Tidak hanya itu, hasil percobaan tersebut juga telah membuktikan Hukum II Newton yang menyatakan bahwa gaya(massa beban) yang kecil menjadikan percepatan yang kecil juga, lantaran gaya berbanding lurus dengan percepatan.
Gambar grafik yang terakhir ialah grafik kecepatan rata-rata, berikut ini ialah gambar grafiknya :
Pada kedua grafik relasi ΔV-Δt diatas didapatkan nilai dari gradien sama dengan nilai dari kecepatan rata-rata, nilai dari gradien gambar grafik massa beban 20.10-3 kg sebesar (0,0732 ± 0,012 ) m/s dan nilai dari gambar grafik massa beban 50.10-3 kg sebesar (6,0321 ± 0,0160 ) m/s dengan ketelitian masing-masing sebesar 92,5% dan 99,1%.
Pada perhitungan secara metode manual didapatkan nilai dari kecepatan rata-rata dari massa beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg sebesar 1,11 m/s dan 1,16 m/s. Nilai dari metode perhitungan secara grafik dan manual ini mengatakan bahwa kecepatan rata-rata massa beban 20.10-3 kg lebih kecil dibandingkan dengan massa beban 50.10-3 kg. Hal ini membuktikkan bahwa kecepatan rata-rata berbanding lurus dengan gaya, jadi semakin besar gaya yang diberikan semakin besar juga kecepatan rata-ratanya.
6.1 Percobaan gerak lurus satu dimensi dengan memakai linear air track ini sanggup dipahami sebagai aplikasi dari konsep GLBB lantaran benda mengalami percepatan yang kosntan dan benda tidak mengalami gaya tabrakan pada lintasan. Gaya gesek tersebut diminimumkan oleh air supply yang menciptakan benda(trolly) terdorong ke atas, sehingga benda mengambang di atas lintasan, dan benda bebas tabrakan terhadap lintasan. Ketika air supply dinyalakan benda akan tertarik oleh beban yang dihubungkan melalui benang, beban disini bersifat sebagai gaya tarik pada trolly. Ketika trolly melewati sensor 1 dan sensor 2 didapatkan interval waktu yang dipakai untuk menghitung kecepatan rata-rata, percepatan rata-rata, dan sesaat serta masing-masing grafiknya.
6.2 Kecepatan rata-rata benda sanggup dicari dengan memakai persamaan Δv = Δx/Δt, dan percepatan rata-rata benda sanggup dicari dengan persamaan Δa = Δv/Δt. Dari data percobaan tabel 5.1.1 didapatkan hasil perhitungan kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata pada beban 20.10-3 kg dan 50.10-3 kg :
a. Kecepatan rata-rata massa beban 20.10-3 kg ; metode manual Δv = 1,11 m/s
b. Kecepatan rata-rata massa beban 50.10-3 kg ; metode manual Δv = 1,16 m/s
c. Percepatan rata-rata massa beban 20.10-3 kg ; metode manual Δa = 6,92 m/s2
6.3 Grafik relasi x-t, v-t, dan a-t
a. Pada massa beban 20.10-3 kg
b. Pada massa beban 50.10-3 kg
6.4 Ketika memakai metode pada grafik a-t didapatkan nilai dari percepatan rata-rata, yaitu :
a. Massa beban 20.10-3 kg ; grafik ; Δa = (4,76 ± 0,4) m/s2
b. Massa beban 50.10-3 kg ; grafik ; Δa = (6,03 ± 0,52) m/s2
VII. Daftar Pustaka
Giancoli, Douglas C.2001. Fisikia Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Halliday, David.2010. Fisika Dasar Edisi 7 Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Sarojo, Ganijanti A.2014. Seri Fisika Dasar Mekanika Edisi 5. Jakarta : Salemba Teknika.
Serway, Raymond A.2014. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi 6 Jilid I. Jakarta : Salemba Teknika.
Tipler, Paul A.1998. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi 3 Jilid I. Jakarta : Erlangga.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Air Track"
Posting Komentar