Universitas Padjadjaran
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 2 PESAWAT ATWOOD
Disusun oleh : Puri Andani ( 2!""!!#!!$%& Lu'an Nur )a'i ( 2!""!!#!!$*& Naoi Las+ri A,riana ( 2!""!!#!!$-& Desi Nur Indah ( 2!""!!#!!$#& Muhaad Ri.al S ( 2!""!!#!!%!&
FAKULTAS TEKNOLO/I INDUSTRI PERTANIAN TEKNIK DAN MANA0EMEN INDUSTRI PERTANIAN UNI1ERSITAS PAD0AD0ARAN 2!!#
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
A I PENDA)ULUAN
"3"3
La+ar ela'an4
Pada praktikum kali ini kita akan belajar dua macam gerak yaitu gerak linear dan gerak rotasi. Penyebeb terjadinya gerak ini akan kita pelajari dan kebenaran akan hukum-hukum mengenai gerak ini akan kita selidilki. Didala praktikum ini kita juga menggunakan alat dan bahan yang cukup sederhana. Di dalam ilmu fisika, kita dapat mengenal apa yang dimaksud dengan pengertian Hukum I Newton, Hukum II Newton, Hukum III Newton. etiga hukum tersebut diungkapkan oleh salah seorang ilmuan besar dalam sejarah, beliau bernama !ir Isaac Newton. "asanya telah membawa peradaban yang luar biasa, #kibatnya banyak sekali manfaat yang dapat kita ambil dengan adanya hukum newton tersebut terhadap gejalagejala. $ang terjadi dimuka bumi ini. Pada percobaan yang kami lakukan, kami mencoba untuk membuktikan apakah hokum Newton tersebut dapat diaplikasikan terhadap alat peraga kami, yakni pesawat atwood. #lat peraga yang terdiri dari tiang berskala % yang paa ujung atasnya terdapat katrol, tali penggantung yang massanya dapat diabaikan, dua beban &' dan &( berbentuk silinder dengan massa yang sama masing-masing & diikatkan pada ujung tali penggantung, dua beban tambahan dengan massa masing-masing m ' dan m(, dan yang terakhir genggaman dengan pegas, penahan beban dan juga penahan beban tambahan berlubang. Percobaan ini pun kami lakukan guna memenuhi tugas laporan praktikum fisika setelah sebelumnya melakukan percobaan pesawat atwood. !emoga percobaan yang pernah kami lakukan dapat memberi dampak positif khususnya bagi kami para praktikan.
"323
Tu5uan •
Dapat menyelesaikan soal-soal tentang gerak translasi dan gerak rotasi dengan menggunakan Hukum Newton
•
Dapat melakukan percobaan #twood untuk memperlihatakan berlakunya Hukum Newton
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
•
Dapat menghitung momen inersia katrol
A II TIN0AUAN PUSTAKA
)alileo melakukan pengamatan mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan
dari pengamatan-pengamatan yang dia lakukan bahwa benda-
benda berat jatuh dengan cara yang sama dengan benda-benda ringan. *iga puluh tahun kemudian, %obert +oyle, dalam sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa akum barunya, menunjukan bahwa pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuh tanpa adanya hambatan dari gesekan udara. )alileo mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh. *etapi pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara, masih cukup sesuai dengan hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai orangpada saat itu tetapi tidak diuji dengan eksperimen yaitu kesimpulan #ristoteles yang menyatakan bahwa,/ +enda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan/. !elain itu Hukum Newton I menyatakan bahwa,/ Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang /. 01 2 3
Hukum Newton II berbunyi 4/ Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda dengan massa m tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah yang sama dengan gaya/. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. a 2 1 atau 1 2 m.a m
Hukum Newton II memberikan pengertian bahwa 4
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
'.
#rah percepatan benda sama dengan arah gaya yang
bekerja pada benda. (.
+esarnya
percepatan berbanding lurus dengan
gayanya. 5.
+ila
gaya
bekerja
pada
benda
maka
benda
mengalami percepatan dan sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya penyebabnya.
Hukum Newton III 4/ Setiap gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkan gaya lain yang sama besarnya dengan gaya tadi, namun berlawanan arah/. )aya reaksi ini dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum ini dikenal dengan Hukum #ksi %eaksi. 1aksi 2 -1reaksi
6ntuk percepatan yang konstan maka berlaku persamaan )erak yang disebut )erak 7urus +erubah +eraturan. +ila sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang ekialen dengan persamaan-persamaan gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia I yang ekialen dengan besaran fisis massa m pada gerak linier. &omen inersia suatu benda terhadap poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak benda pangkat dua terhadap poros. I8 m I 8 r ( 6ntuk katrol dengan beban maka berlaku persamaan 4 a 2
m9m' : m( m 9 m' 9 m( 9 I; r (
dengan a 2 percepatan gerak
Pesawat Atwood
.g
Universitas Padjadjaran
m 2 massa beban I 2 momen inersia katrol r 2 jari-jari katrol g 2 percepatan graitasi
6dara akan memberikan hambatan udara atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh. +esarnya gaya gesekan udara yang akan gerak jatuh benda berbanding lurus dengan luas permukaan benda. &akin besar luas permukaan benda, makin besar gaya gesekan udara yang bekerja pada benda tersebut. )aya ini tentu saja akan memperlambat gerak jatuh benda. 6ntuk lebih memahami secara kualitatif tentang hambatan udara pada gerak jatuh, kita dapat mengamati gerak penerjun payung. Penerjun mula-mula terjun dari pesawat tanpa membuka parasutnya. )aya hambatan udara yang bekerja pada penerjun tidak begitu besar, dan jika parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan mencapai kecepatan akhir kira-kira <3 m;s ketika sampai di tanah. ecepatan itu kira-kira sama dengan kecepatan mobil balap yang melaju sangat cepat. !ebagai akibatnya, penerjun akan tewas ketika sampai di tanah. Dengan mengembangkan parasutnya, luas permukaan menjadi cukup besar, sehingga gaya hambatan udara yang bekerja papa penerjun cukup basar untuk memperlambat kelajuan terjun. +erdasarkan hasil demonstrasi ini dapatlah ditarik kesimpulan sementara bahwa jika hambatan udara dapat diabaikan maka setiap benda yang jatuh akan mendapatkan percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bentuk dan massa benda. Percepatan yang tetap ini disebabkan oleh medan graitasi bumi yang disebut percepatan graitasi g. Di bumi percepatan graitasi bernilai kira-kira =,>3 m;s(. untuk mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi '3 m;s (. 6ntuk membuktikan pernyataan diatas bahwa jika hambatan udara dihilangkan, setiap benda jatuh akan mendapat percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada benda dan massa benda, di dalam laboratorium biasanya dilakukan percobaan menjatuhkan dua benda yang massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam ruang akum.
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
!ehubungan dengan hal di atas, )erak "atuh +ebas adalah gerak suatu benda dijatuhkan dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama geraknya mengalami percepatan tetap yaitu percepatan graitasi, sehingga gerak jatuh bebas termasuk dalam gerak lurus berubah beraturan. Perhatikan karena dalam gerak jatuh bebas, benda selalu bergerak ke bawah maka unutk mempermudah perhitungan, kita tetapkan arah ke bawah sebagai arah positif. Persamaan persamaan yang digunakan dalam gerak jatuh bebas adalah 4
o 2 3 dan a 2 g keterangan 4 a', a(
4
silinder beban
a5
4 beban
b
4 katrol yang dapat bergerak bebas
c
4 tali penggantung
d
4 penyangkut beban
e
4 penghenti silinder
f
4 tiang penggantung
g
4 penjepit silinder "ika pada sistem pesawat
dilepaskan
penjepitnya, maka sistem akan
bergerak dengan percepatan tetap. +esarnya percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. 6ntuk gaya yang konstan, maka percepatan tetap sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan 4 ?t 2 @ at (
dimana4 t 2 waktu tempuh a 2 percepatan sistem ?t 2 jarak setelah t detik !etelah beban m b ditahan oleh pengangkut beban, silinder a ' dan a( tetap melanjutkan gerakannya dengan kecepatan konstan. Dalam keadaan ini resultan gaya yang bekerja pada sistem sama dengan nol sesuai dengan hukum Newton
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
I . !ehingga jarak tempuh silinder a ' dan a ( setelah beban tersangkut, dapat dinyatakan sebagai berikut 4 ?t 2 .t
•
)erak %otasi +ila sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada
gerak ini akan berlaku persamaan gerak yang ekuialen dengan persamaan gerak linier. #pabila torsi bekerja padabenda yang momen inersianya I, maka dalam benda ditimbulkan percepatan sudut yaitu 4 A 2 I.B
•
Persamaan )erak untuk atrol +ila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka
geraknya dapat dianalisa sebagai berikut 4 N 01 2 3 r
-*' : m 9 * ( 9 N 2 3 -*' 9 *( 2 3 -*' 2 *(
mg
*'
*(
+ila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula maka geraknya dapat dianalisis sebagai berikut 4
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
*'
*(
*'
*( m(
m'
m
0C 2 IB *'.r 9 *(.r 2 IB Percepatannya adalah :
Pesawat Atwood
a 2
m9m' : m( . g m 9 m' 9 m( 9 I; r (
Universitas Padjadjaran
A III METODE PRAKTIKUM
63"3 Ala+ dan ahan •
*iang berskala % yang pada ujung atasnya terdapat katrol P
•
*ali pengantung yang massanya dapat diabaikan
•
Dua beban &' dan &( berbentuk slinder dengan massa sama masingmasing & yang diikatkan pada ujung-ujung tali penggantung
•
Dua beban tambahan yang massanya masing-masing m ' dan m(
•
)engam ) dengan pegas !, penhan beban +, penahan beban tambahan # yang belubang
•
•
•
!topwatch Neraca *eknis ertas grafik milimeter
6323 Prosedur Per7o8aan •
#mbillah alat yang digunakan dalam praktikum
•
*imbang dan catatlah &' dan &( juga m' dan m(
•
&' pasang pada genggaman selidiki apakah sudah sejajar dengan tali
•
!etelah pesawat bekerja dengan baik, pasanglah & ' pada genggaman ), dan tambahkan m ' pada &(. atatlah kedudukan , kedudukan penahan # dan kedudukan penahan + pada tiang berskala
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
•
7epaskan &' dari ) dengan menekan !. atatlah t ab yaitu waktu yang diperlukan oleh &( setelah m' tersangkut pada # untuk menempuh jarak E#+ 2#+
•
)antilah m' dengan m(, lakukan percobaan ini sebanyak tiga kali
•
6bah jarak E#+ dengan cara mengubah kedudukan + , sedangkan kedudukan dan # tetap, kemudian lakukan seperti pada tugas P-<
•
6abah jarak E#+ dangan cara mengubah kedudukan +, sedangkan kedudukan tetap, kemudian lakukan tugas P-< dan P-F
•
6bah sekali lagi jarak E #+ seperti pada tugas P-G, dan lakukan lagi tugas P-< dan tugas P-F
•
#turlah kedudukan #, +, . !ebaiknya # cukup jauh, s edangkan #+ dekat.
•
atat kedudukan dan #. Pasang & ' pada ) dan tambahkan m ' pada &(
•
7epaskan &' dari ). atatlah t#
•
)antilah m' dengan m(, lakukan lagi seperti yang diatas
•
6bahlah jarak E# dengan mengubah kedudukan ). atatlah kedudukan dan lakukan lagi seperti yang diatas
•
6bahlah jarak E# sekali lagi, catat kedudukan dan lakukan lagi seperti yang diatas. !etelah praktikum ini selesai, kembalikan semua alat yang sudah diambil.
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
A 1I PENUTUP
%3" Kesi,ulan
Dari percobaan pesawat #twood ini, dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut 4 ' Pesawat #twood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat yang dapat membantu dalam membuktikan Hukumhukum Newton ataupun gejala-gejal lainnya. ( !etiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari pesawat #twood ini yang disebabkan oleh factor-faktor tertentu. 5 1aktor-faktor yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh pesawat #twood itu disebakan oleh factor internal dan factor eksternal yang sangat biasa terjadi dalam melakukan percobaan yang butuh ketelitian.
%32 Saran
!ebaiknya percobaan ini dilakukan dengan teliti pada saat pengukurun waktu dengan menggunakan stopwatch, agar didapatkan nilai koefisien yang tepat.
Pesawat Atwood
Universitas Padjadjaran
DAFTAR PUSTAKA
+ueche, 1rederick. '=>=. Physics. "akarta 4 rlangga. Halliday, Daid. '=><. Physics. "akarta 4 rlangga. !ears Jemansky. '=FG. University Physics. #dd Kesley. anginan, &arthen. '==<. Fisika Jilid A. "akarta4 r langga.
Pesawat Atwood
