Laporan Praktikum Pesawat Atwood
www.hajarfisika.com
Laporan Praktikum Pesawat Atwood
PRINSIP-PRINSIP YANG DIGUNAKAN PADA PESAWAT ATWOOD
I. Latar belakang
Bangsa Yunani, semenjak zaman dahulu telah yakin bahwa tarikan atau dorongan, yang disebut gaya ialah yang mengakibatkan sebuah benda bergerak dan tanpa adanya gaya, sebuah benda yang sedang bergerak akan segera berhenti. Sebuah benda yang sedang diam, yang berarti bahwa bila tidak ada gaya yang bekerja, sebuah benda akan terus diam. Tampaknya, pandangan bangsa Yunani ini beralasan, tetapi akan kita ketahui nanti bahwa ternyata pandangan tersebut tidak tepat.
Menurut 'Prinsip Inersia' yang diusulkan Galileo, sebuah benda yang sedang bergerak pada permukaan horizontal yang licin sempurna(tanpa gesekan) akan tetap terus bergerak dengan kelajuan sempurna. Berdasarkan pada pendapat Galileo tersebut, pada tahun 1678 Isaac Newton menyatakan Hukum pertamanya perihal gerak, yang kini kita kenal sebagai Hukum Newton I. Kemudian ia pun mengemukakan Hukum II dan Hukum III Newton. Sebuah benda yang mula-mula membisu akan sanggup bergerak jikalau mendapat imbas atau penyebab yang bekerja pada benda tersebut(Halliday,1996).
Dalam percobaan kali ini kita akan menyelidiki apakah Hukum Newton tersebut sanggup diaplikasikan terhadap alat peraga berupa pesawat atwood. Pesawat atwood merupakan alat eksperimen yang sering dipakai untuk mengamati aturan mekanika pada gerak yang dipercepat secara beraturan. Sederhananya pesawat atwood tersusun atas 2 benda yang terhubung dengan seutas kawat/tali. Bila kedua benda massanya sama, keduanya akan diam. Tetapi bila salah satu lebih besar(misal m1>m2). Maka benda akan bergerak ke arah m1 dengan dipercepat. Dari klarifikasi ini maka kita akan membahas secara khusus perihal pesawat atwood untuk menyelidiki prinsip-prinsip apa saja yang bekerja pada pesawat atwood.
II. Tujuan Percobaan
2.1 Membuktikan Hukum-hukum Newton melalui sistem katrol
2.2 Menentukan percepatan gravitasi dan kecepatan serta memahami konsep gerak lurus berarturan dan gerak lurus berubah beraturan pada pesawat Atwood
III. Dasar Teori
Hukum I Newton menyatakan "Sebuah benda akan berada dalam keadaan membisu atau bergerak lurus beraturan apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol". Secara matematis Hukum I Newton dinyatakan dengan persamaan :
∑F = 0 ..........(1)
Hukum diatas menyatakan bahwa jikalau suatu benda mula-mula membisu maka benda selamanya akan diam. Benda hanya akan bergerak jikalau pada suatu benda diberi gaya luar. Sebaliknya, jikalau benda sedang bergerak maka benda selamanya akan ebrgerak, kecuali bila ada gaya yang menghentikannya. Konsep gaya dan massa yang dijelaskan oleh Hukum Newton I mengungkap perihal sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya. Sifat ini sering disebut sebagai “Hukum kelembaman” (Kanginan,1995).
Hukum II Newton menyatakan bahwa percepatan dari sistem sebanding dengan gaya yang bekerja pada sistem itu :
∑F = m.a ...........(2)
Kesimpulan dari persamaan diatas yaitu arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Kaprikornus bila gayanya konstan maka percepatan yang timbul juga akan konstan. Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu aka nada gaya yang menyebabkannya. Untuk sebuah katrol dengan beban-beban akan berlaku :
Momen inersia(I) ialah ketika sebuah benda sanggup bergerak melingkar melalui porosnya, harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya(I m), dimana harga tersebut ialah harga yang tetap(Ganijanti,2014).
Gerak lurus sanggup dikelompokkan menjadi gerak lurus berubah beraturan dan gerak lurus beraturan yang dibedakan dengan ada dan tidaknya percepatan. Gerak lurus beraturan(GLB) ialah gerak lurus suatu obyek, dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap atau tanpa percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan ialah kelajuan kali waktu :
s = v.t ...........(4)
Sementara itu, gerak lurus berubah beraturan(GLBB) ialah gerak lurus suatu obyek, dimana kecepatannya berubah terhadap waktu akhir adanya percepatan yang tetap. Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II(∑F =m.a)(Serway,2014).
Gerak melingkar atau gerak rotasi merupakan gerak melingkar suatu benda pada porosnya pada suatu lintasan melingkar. Bila sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak ini akan berlaku persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak linier. Momen Inersia pada gerak rotasi sanggup dianalogikan dengan massa pada gerak translasi. Sedangkan gaya pada gerak translasi sanggup dianalogikan dengan momen gaya pada gerak translasi :
τ = I.α ..........(5)
Jika gaya mengakibatkan timbulnya percepatan pada gerak translasi maka momen gaya itulah yang mengakibatkan timbulnya percepatan sudut pada gerak rotasi(Giancoli,1997).
Pesawat atwood ialah alat yang dipakai untuk menjelaskan relasi antara tegangan, energi potensial, dan energi kinetik dengan memakai 2 pemberat(massa berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Benda yang lebih berat diletakkan lebih tinggi posisinya disbanding yang lebih ringan . Kaprikornus benda yang berat akan turun lantaran gravitasi dan menarik benda yang lebih ringan lantaran ada tali dan katrol(Sutrisno,1977).
IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan BahanIV. Metodologi Percobaan
a. Katrol tetap berfungsi sebagai pengubah arah gaya tarik dari menarik ke atas menjadi menarik ke bawah (1 buah)
b. Tali katrol berfungsi sebagai pengait kedua objek benda(penghubung) yang diletakkan pada katrol (1 buah)
c. Mistar berfungsi sebagai alat pengukur suatu objek dengan suatu besaran skalar (1 buah)
d. Neraca berfungsi sebagai alat pengukur massa dari suatu benda dengan memanfaatkan prinsip keseimbangan (1 buah)
e. Stopwatch digital berfungsi sebagai alat pengukur waktu (1 buah)
f. Beban berfungsi sebagai materi percobaan (6 buah)
g. Seperangkat alat atwood berfungsi seabgai daerah dari alat-alat atwood dipasang (1 set)
4.2 Gambar Alat
-
4.3 Langkah Kerja
4.3.1 Prosedur percobaan gerak AB(GLBB)
4.3.2 Prosedur percobaan gerak BC(GLB)
4.4 Metode Grafik
4.4.1 Grafik 1
4.4.2 Grafik 2
V. Data dan Analisa
5.2 Analisa Data
..........(1) dengan nilai I/R2 adalah sebesar 2,69.10-2 kg. AB ialah jarak dari A ke titik B sebesar 31,5.10-2 m. tAB adalah waktu yang diharapkan benda dari titik A ke B. Persamaan ini dipakai untuk memilih nilai dari gravitasi secara manual. Dapat juga dari persamaan 1 ditentukan nilai dari gravitasi secara grafik dengan persamaan liner garis y = m.x . Grafik dari hasil percobaan gerak AB(GLBB) sanggup dilihat pada grafik di bawah ini :
didapatkan nilai dari gradien sebesar mt = (0,0758 ± 0,028). Nilai dari gradien ini kemudian dimasukkan ke dalam persamaan garis dan didapatkan nilai gravitasi dari metode grafik sebesar 7,61 m/s2. Sedangkan dalam perhitungan secara manual memakai persamaan 1 didapatkan nilai dari gravitasi sebesar 9,03 m/s2. Menurut literatur dari Fisika Jilid 1 karya Douglas C Giancoli nilai dari gravitasi ialah sebesar 9,8 m/s2. Perbedaan data dari nilai gravitasi ini disebabkan oleh beberapa hal diantaranya lantaran kurangnya ketelitian pada ketika pengukuran, ketika melaksanakan perhitungan, pengambilan data, pembuatan grafik, dan lain lain yang mengaibatkan data yang diperoleh menjadi kurang akurat. Dapat disimpulkan juga bahwa perhitungan gravitasi secara manual memperoleh hasil yang lebih akurat daripada perhitungan gravitasi secara grafik, hal ini disebabkan lantaran pada perhitungan gravitasi secara grafik sulit menemukan titik-titik yang sesuai dengan data-data lainnya, sehingga sulit mencapai keakuratan.
Pada percobaan 2 yang mana dalam percobaan ini ialah pada gerak BC(GLB) dibentuk variasi jarak(SBC) pada waktu tertetnu. Dengan memanfaatkan Hukum Newton I yang menyatakan bahwa benda membisu akan cenderung membisu dan benda yang bergerak akan tetap bergerak selama tidak ada gaya luar yang mempengaruhinya. Kaprikornus dengan memanfaatkan Hukum I Newton ini pada ketika beban(m) diletakkan diatas benda(M1) yang menjadikan benda dan beban menjadi turun ke bawah ketika beban tersangkut pada alat atwood, disaat ini juga lah benda(M1) mendapat Hukum Newton I atau sanggup dikatakan mempunyai kecepatan yang hampir konstan(karena masih ada gaya gesek yang sangat kecil pada katrol). Data dari waktu dan variasi jarak pada percobaan ini dimasukkan ke dalam persamaan :
...........(2) dengan nilai I/R2 adalah sebesar 2,69.10-2 kg. BC ialah jarak dari titik B ke titik C dengan variasi jarak yang berbeda. tBC adalah waktu yang diharapkan benda dari titik B ke C. Persamaan 3 dipakai untuk memilih nilai dari gaya gesek secara manual. Dapat juga dari persamaan 3 ditentukan nilai dari gaya gesek secara grafik dengan pola persamaan linier garis y = m.x . Grafik dari hasil percobaan gerak BC(GLB) sanggup dilihat dari grafik dibawah ini :
didapatkan nilai gradien sebesar mt = (8,8326 ± 2,000). Nilai dari gradien ini kemudian dimasukkan ke dalam persamanaan garis dan didapatkan nilai gaya gesek dari metode grafik seebsar 0,0528 N. Sedangkan dalam perhitungan secara manual memakai persamaan 2 diapatkan nilai dari gaya gesek rata-rata sebesar 0,0883 N. Perbedaan dari data gaya gesek perhitungan secara manual dan grafik ini disebabkan oleh beberapa hal diantaranya ialah lantaran kurangnya ketelitian pada ketika pengukuran, pembuatan grafik, pengambilan data, dan lain-lain sehingga terhdapat perbedaan hasil pada nilai dari gaya gesek
Percobaan pesawat atwood ini telah menerangkan Hukum-hukum Newton, Hukum I Newton tela dibuktikan pada percobaan 2 yaitu perihal gerak lurus beraturan lantaran sehabis beban tersangkut pada alat atwood, benda(M1) mempunyai kecepatan yang hamir konstan(karena ada gaya gesek dari katrol). Hukum II Newton juga telah dibuktikan pada percobaan 1 yaitu perihal gerak lurus berubah beraturan lantaran ketika benda diberi beban(m) benda mengalami perubahan kecepatan sehingga menimbulkan percepatan. Hukum III Newton juga dengan adanya tegangan tali dengan gaya berat(Aksi-Reaksi). Meskipun telah berumur lebih dari 4 kurun semenjak pertama kali menyatakan hukumnnya, hukum-hukum ini masih terbukti valid hingga sekarang.
Gerakan pada tali sanggup dipercepat apabila disalah satu tali diberi beban lebih berat dibanding dengan tali yang satunya. Gerakan kecepatan akan tetap apabila benda yang digantung diantara kedua tali tesebut mempunyai berat yang sama. Semakin berat beban yang digantung disalah satu tali maka semakin cepat pula gerakan tali yang akan turun, dan sebaliknya jikalau kedua ujung tali tersebut diberi beban yang sama atau sedikit berbeda maka gerakannya tidak akan dipercepat.
Pesawat atwood ini membantu kita dalam kehidupan sehari-hari lantaran sistem ini mengubah gaya yang pribadi menarik dari bawah menjadi gaya tarik kea atas. Sehingga gaya yang timbuk akhir dari percepatan gravitasi bumi sanggup diperkecil. Contoh pengaplikasian pesawat atwood dalam kehidupan sehari-hari ialah penarikan bendera, ketika menimba air di sumur, dalam produksi suatu industri, dan lain-lain.
VI. Kesimpulan
6.1 Pesawat atwood merupakan alat yang sanggup dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat yang sanggup membantu dalam menerangkan hukum-hukum Newton ataupun gejala-gekala lainnya. Melalui pesawat atwood ini kita sanggup mengetahui nilai kecepatan, percepatan, gaya gesek gravitasi, dan momen inersia dari suatu benda. Pada pesawat atwood semakin berat beban yang digantung disalah satu tali maka semakin cepat pula gerakan tali yang akan turun, dan sebaliknya jikalau kedua ujung tali tersebut diberi beban yang sama atau sedikit berbeda maka gerakannya akan dipercepat
6.2 Dalam percobaan kali ini didapatkan nilai dari gravitasi dan gaya gesek. Perhitungan yang akurat dan ketelitian yang tinggilah yang sanggup mengurangi nilai ketidakpastian lantaran angka-angka ini masih jauh berbeda dari literatur. Berikut ini ialah nilainya :
a. Nilai dari gravitasi : manual = 9,03 m/s2 ; grafik = 7,61 m/s2
b. Nilai dari gaya gesel : manual = 0,0883 N ; grafik = 0,0528 N
Aby, Ganijanti.2014. Seri Fisika Dasar Mekanika. Jakarta : Salemba Teknika.
Giancoli, Douglas C.1997. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Halliday, dkk.1996. Fisika Dasar Edisi ke 5 Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Kanginan, Marthen.1995. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Serway, Raymond A.2014. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknika.
Sutrisno.1977. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Pesawat Atwood"
Posting Komentar