laporan fisdas pesawat atwood

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

1. Mempelajari penggunaan Hukum-hukum Newton

2. Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan

3. Menentukan momen inersia roda/katrol

1.2 Dasar Teori

Pesawat atwood adalah alat yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara

tegangan, energi potensial dan energi kinetik dengan menggunakan 2 pemberat (massa

berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol. Benda yang lebih berat diletakkan

lebih tinggi posisinya dibanding yang lebih ringan. Jadi benda yang berat akan turun

karena gravitasi dan menarik benda yang lebih ringan karena adanya tali dan katrol.

Dengan menggunakan pesawat atwood memungkinkan kita untuk mengamati bagaimana

sebuah benda bergerak lurus beraturan ( GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB)

dan dalam mempelajari konsep dinamika gerak, teori yang paling penting dan yang

banyak dipakai adalah Hukum Newton.

1.2.1 Hukum Newton

Hukum Newton dibagi atas Hukum Newton 1, Hukum Newton 2 dan Hukum

Newton 3. Ketiga Hukum Newton diatas dijelaskan dibawah ini.

1. Hukum Newton 1

Menyatakan bahwa, “Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem sama

dengan dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang”

∑F = 0...................................................................(1)

Keterangan:

∑F = jumlah gaya yang bekerja

2. Hukum Newton 2

Menyatakan bahwa, “Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda

dengan massa ‘m’ tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami

percepatan kearah yang sama dengan gaya”. Percepatan a berbanding lurus

dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

1

F = m.a...................................................................(2)

Keterangan:

F = Gaya

a = Percepatan

m = massa benda

Hukum Newton 2 memberikan pengertian bahwa:

a. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.

b. Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.

c. Bila gaya bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan

sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya

penyebabnya.

3. Hukum Newton 3

Setiap Gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkan gaya lain yang

sama besarnya dengan gaya tadi, namun berlawanan arahnya. Gaya reaksi ini

dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum ini

dikenal dengan Hukum Aksi Reaksi. Hukum ini dirumuskan sebagai berikut.

Faksi = - Freaksi...................................................................................(3)

Keterangan:

Faksi= gaya yang diberikan pada suatu benda

-Freaksi = gaya yang diberikan benda

1.2.2 Gerak Lurus

Dinamika Gerak mempelajari tentang berbagai jenis gerak. Konsep yang harus

dipelajari adalah konsep Gerak Lurus. Gerak lurus adalah gerak suatu objek yang

lintasannya berupa garis lurus. Dapat pula jenis geak ini disebut sebagai suatu

translasi beraturan. Pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang

besarnya sama (Andriasani, 2013).

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus suatu objek dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap atau

konstan sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah

kelajuan kali waktu.

S = v.t....................................................................(4)

2

Keterangan:

S = jarak tempuh (m)

v = kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus suatu objek diman kecepatanna berubah terhadap waktu akibat

adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan jumlah jarak yang

ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik. Pada umumnya GLBB didasari

oleh Hukum Newton 2 (∑F = 0 ) (Tunisssa, 2014).

Vt = Vo + at........................................................(5)

Vt2 = Vo2 + 2 as..................................................(6)

S = Vot + ½ t2......................................................(7)

Keterangan :

Vo = kecepatan awal (m/s)

Vt = kecepatan akhir (m/s)

a = percepatan (m/s2)

t = waktu (t)

s = jarak yang ditempuh (m)

1.2.3 Momen Inersia

Bila sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku

persamaan- persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan-persamaan gerak

linier. Dalam hal ini besaran fisis momen momen inersia (I) yang ekivalen dengan

besaran fisi massa (m) pada gerak linier. Momen inersia suatu benda terhadap

poros tertentu nilainya sebanding dengan massa benda tersebut dan sebanding

dengan massa mbenda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dari ukuran atau

jarak benda pangkat dua terhadap poros.

Untuk katrol dengan beban maka persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut:

a = (m+m1)±m2m + m1 +m2 +I/r2 g.......................................................(8)

Keterangan :

3

a = percepatan gerak

m = massa beban

I = momen inersia katrol

r = jari-jari katrol

g = percepatan gravitasi

1.2.4 Gerak Melingkar

Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui porosnya, maka pada gerak

melingkar ini akan berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan

gerak linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia (momen kelembaman)

I yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia

(I) suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda

terhadap porosnya.

I ~ m

I ~ r2

Dimana harga tersebut adalah harga yang tetap

1.2.5 Pemakaian Hukum Newton pada Pesawat Atwood.

Untuk sebuah katrol dengan beban-beban seperti pada gambar dibawah, maka

berlaku persamaan seperti berikut,

Gambar 3. Pesawat Atwood

Bila dianggap M1 = M2 = M

4

BAB II

ALAT DAN BAHAN

2.1 Alat

1. Pesawat Atwood Lengkap

a. Tiang bersekala

b. Dua beban dengan tali

c. Beban tambahan (dua buah)

d. Katrol

e. Penjepit

f. Penyangkut beban

2. Jangka sorong

3. Stopwatch

2.2 Bahan

1. Keping massa 2 gram



5

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1 Gerak lurus beraturan

1. Ditimbang beban m1, m2, m3, (usahakan m1=m2)

2. Letakan beban m1 pada penjepit P.

3. Beban m2 dan m3 terletak pada kedudukan A.

4. Catat kedudukan penyangkut beban B dan meja C (secara tabel)

5. Bila penjepit P dilepas, m2 dan m3 akan dipercepat antara AB dan selanjutnya

bergerak beraturan antara BC setelah tambahan beban tersangkut di B.Catat waktu

yang diperlukan gerak antara BC.

6. Ulangilah percobaan di atas dengan mengubah kedudukan meja C (ingat tinggi

beban m2)

7. Ulangi percobaan di atas dengan menggunakan beban m3 yang lain.

Catatan : Selama serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah kedudukan

jarak antara A dan B.

3.2 Gerak Lurus Berubah Beraturan

1. Aturlah kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan

2. Catatlah kedudukan A dan B (secara table)

3. Bila beban m1 dilepas, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus berubah

braturan antara A dan B, catatlah waktu yang diperlukan untuk gerak ini.

4. Ulangilah percobaan di atas dangan mengubah-ubah kedudukan B. Catatlah selalu

jarak AB dan waktu yang diperlukan.

5. Ulangilah percobaan diatas dengan mengubah beban m3

6

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1 Data Pengamatan

Nama Percobaan : pesawat atwood

Tanggal Percobaan : 18 Oktober 2016

Nama Asisten : 1. Desi A

2. Puri Indah. J

3. Indra L

4. Nurul M

Nama Mahasiswa: 1. Ridho Hamdani Nrp. : 0661 16 081

2. Widya Fitriyani Nrp. : 0661 16 095

3. Oktaviani W.L Nrp. : 0661 16 105

Keadaan ruangan P (cm)Hg T (oC) C (%)

Sebelum percobaan 75, 55 (cm)Hg 28 (oC) 66 %

Sesudah percobaan 75,55 (cm)Hg 28 (oC) 68 %

A. GLB (Gerak Lurus Beraturan)

NO Massa S t V

1 220 1,50 13,333

2,39 8,368

25 2,57 9,7282,77 9,025

2 420 0,84 23,809

0,82 24,390

25 0,98 26,8810,96 26,041

3 620 0,62 32,258

0,57 35,008

25 0,57 43,8600,53 47,170

x 24,989∆ x 3,80154

7

B. GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan)

Massa bandul =137,5 gram

Diameter katrol =12,53 cm

Jari-jari katrol =6,265 cm

NO Massa (gram) S (cm) T (s) a (cm/s2) V (cm/s) I (cm/s)

1 2 gram20 cm

1,77 s 12,767 cm/s2 22,5975 cm/s 550,316 1,77 s 12,767 cm/s2 22,5975 cm/s 550,316

25 cm 2,06 s 11,782 cm/s2 24,2709 cm/s 1054,0762,00 s 12,5 cm/s2 25 cm/s 679,025

2 4 gram20 cm

0,93 s 46,248 cm/s2 43,0106 cm/s 5549,6480,80 s 62,5 cm/s2 50 cm/s 3092,115

25 cm1,6 s 19,531 cm/s2 31,2496 cm/s 2323,8571,26 s 31.494 cm/s2 39,3675 cm/s -668,500

3 6 gram20 cm

0,75 s 71,111 cm/s2 53,333 cm/s -2386,8850,98 s 41,649 cm/s2 40,816 cm/s -91,065

25 cm0,97 s 53,14 cm/s2 51,5458 cm/s -1289,3181,14 s 38,473 cm/s2 43,859 cm/s 366,377

x 32,494 cm/s2 4477,2761 cm/s 810.8295

∆ x 4,7339 cm/s2 4441.43 cm/s

4.2 Perhitungan

GLB (Gerak Lurus Beraturan)

Massa keping 2gram: s20 cm

V1 = st= 20

1,50 = 13,333 cm/s V2 = st= 20

2,39 = 8,368 cm/s

Massa keping 2gram: s 25 cm

V1 = st= 25

2,57 = 9,728 cm/s V2 = st= 25

2,77 = 9,025 cm/s


V1 = st= 20

0,84 = 23,809 cm/s V2 = st= 20

0,82 = 24,390 cm/s


V1 = st= 25

0,93 = 26,881 cm/s V2 = st= 25

0,96 = 26,041 cm/s

8

Massa keping 6gram: s 20cm

V1 = st= 20

0,62 = 32,258 cm/s V2 = st= 20

0,57 = 35,008 cm/s

Massa keping 6 gram: s 25 cm

V1 = st= 25

0,57 = 43,860 cm/s V2 = st= 25

0,53 = 47,170 cm/s

x dan ∆x pada v

x=

13,333+8,368+9,728+9,025+23,809+24,390+26,881+26,041+32,258+35,008+43,860+47,17012

= 24, 989 cm/s

∆x=

√ (24 ,989−13,333 )2+(24 ,989−8,368 )2+(24 ,989−9,728 )2+(24 ,989−9,025 )2 (24 ,989−23,809 )2 (24 ,989−24,390 )2

+ (24 ,989−26,881 )2+(24 ,989−26,041 )2+ (24 ,989−32,258 )2+ (24 ,989−35,008 )2+(24 ,989−43,860 )2+¿ (24 ,989−47,170 )2

12(12−1)

∆x= 3,80154 cm/s

GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan)

dik : 2M = 137,5 cm

R = 6,265 cm

g = 980 cm/s2

Massa keping 2gram: 20 cm

a1=2 st2

=2x 201,772 = 12,767cm/s2 a2=

2 st2

=2x 201,772 = 12,767 cm/s2

v1=a . t=12,767 x 1,77=22,597 5 cm/s v2=a . t=12,767 x 1,77=22,5975 cm/s

I 1={mga −2M+m}R2 I 2={mga −2M+m}R2

= {2 x 98012,768

−137,5+2}6,2652 = {2 x 98012,768

−137,5+2}6,2652

¿550,316 ¿550,316

9

Massa keping 2gram: 25cm

a1=2 st2

=2x 252,062 = 11,782 cm/s2 a2=

2 st2

=2x 2522 = 12,5 cm/s2

v1=a . t=11,782x 2,06=24,270 9 cm/s v2=a . t=12,5 x 2=25 cm/s


= {2 x 98011,782

−137,5+2}6,2652 = {2 x 98012,5

−137,5+2}6,2652

¿1.054,076 ¿679,025


a1=2 st2

=2x 200,932 = 46,248 cm/s2 a2=

2 st2

=2x 200,802 = 62,5 cm/s2

v1=a . t=46,248 x0,93=43,0106 cm / s v2=a . t=¿62,5 x 0,80 = 50 cm/s


= { 4 x98043,0106

−137,5+4 }6,2652 = {4 x 98062,5

−137,5+4 }6,2652

¿−5.549,648 ¿3092,115


a1=2 st2

=2x 251,602 =19,531cm/s2 a2=

2 st2

=2x 251,2 62 =¿ 31,494 cm/s2

v1=a . t=19,531 x1,60 = 31,2496cm/s v2=a . t=31,494 x1,26=39 ,3675 cm/s


= {4 x 98019,531

−137 ,5+4 }6 ,2652 = {4 x 98031,494

−137,6+4 }6 ,2652

¿2.323,857 ¿−668,500


a1=2 st2

=2x 200,752 = 71,111 cm/s2 a2=

2 st2

=2x 200,982 = 41,649 cm/s2

10

v1=a . t=71,111x0,75=¿ 53,333 cm/s2 v2=a . t=41,649 x0,98=40,816 cm/s


= {6 x 98071,111

−137,5+6}6,2652 = {6 x 98053,333

−137,6+6 }6,2642

¿−2.386,885 ¿−91,065


a1=2 st2

=2x 250,972 = 53,14 cm/s2 a2=

2 st2

=2x 251,142 = 38,473 cm/s2

v1=a . t=53,14 x0,97=¿51,5458 cm/s v2=a . t=38,473 x 1.14=43,859 cm/s


= {6 x 98053,14

−137,5+6}6,2652 = {6 x 98038,473

−137,5+6}6,2652

¿−1289,318 ¿366,377

x dan ∆x pada a

x=

12,767+12,767+11,782+12,5+46,248+62,5+19,531+31,494+71,111+41,649+53,14+38,47312

= 39,494 cm/s2

∆x=

√ (39,494−12,767 )2+(39,494−12,767 )2+(39,494−11,782)2+(39,494−12,5 )2+(39,494−46,248 )2+(39,494−62,5 )2

+ (39,494−19,531 )2+(39,494−31,494 )2+(39,494−71,111 )2+ (39,494−41,649 )2+(39,494−53,14 )2+¿+(39,494−38,473 )2

12(12−1)

∆x= 4,7339 cm/s

x dan ∆x pada v

x=

22,597 5+22,595 7+24,27 09+25+43,0106+50+31,2496+39,3675+53,333+40,816+51,5458+43,85912

= 37,3039 cm/s

11

∆x=

√ (37,3039−22,597 5 )2+(37,3039−22,597 5 )2+(37,3039−24,27 09 )2+(37,3039−25 )2+(37,3039−43,0106 )2+(37,3039−50 )2+¿ (37,30398−31,2496 )2+(37,3039−39,3675 )2+ (37,3039−53,333 )2+(37,3039−40 ,816 )2+¿ (37,3039−51,5458 )2+(37,3039−43,859 )2

12(12−1)

∆x= 2,8271 cm/s

X dan ∆x pada I

x=

550,316+550,316+1054,076+679,025+5549,648+3092,115+2323,857+(−668,500 )+(−2386,885 )+ (−91,065 )+(−1289,318 )+366,377

12= 810,8295cm/s

∆x=

√ (810,8295−550,316 )2+ (810,8295−550,316 )2+ (810,8295−1054,076 )2+(810,8295−679,025 )2+(810,8295−5549,648 )2+¿ ( 810,8295−3092,115 )2+(810,8295−2323,857 )2+(810,8295−(−668,500))2+(810,8295−(−2386,885))2+(810,8295−(−91,065))2

(810,8295−(−1289,318))2+ (810,8295−366,377 )2

12(12−1)∆x=291,073

BAB V

PEMBAHASAN

Apabila benda yang lebih berat diletakan lebih tinggi posisinya dibanding yang lebih

ringan. Jadi benda yang berat akan turun karena gravitasi dan menarik benda yang lebih

ringan karena ada tali dan katrol.

GLB (Gerak Lurus Beraturan) tidak menghitung percepatan(a) karena percepatan

pada gerak lurus beraturan bernilai nol dan kecepatan(v) dalam GLB bernilai konstan.

Sedangkan pada GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) nilai percepatan akan dicari karena

nilai a≠0 dan kecepatan pada GLBB nilainya berubah-ubah.

Setelah mendapatkan nilai a maka kita bisa masukan ke dalam rumus Momen Inersia(

I). Dalam percobaan ini kelompok kami mendapatkan hasil dari I (Momen Inersia) adalah

min (-) seharusnya positif (+), hasil min (-) ini dikarenakan waktunya (t) terlalu singkat/cepat

dan juga pengaruh angin yang mempengaruhi kecepatan benda. Dimana rumus momen

inersia sendiri sebagai berikut :

I={mga −2M+m}R2

12

BAB VI

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan :

Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat

yang dapat membantu dalam membuktikan Hukum-hukum Newton ataupun gejala-gejala

lainnya

Semakin berat beban yang digantung di salah satu tali maka semakin cepat pula gerakan

tali yang akan turun, dan sebaliknya jika kedua ujung tali tersebut diberi beban yang

sama atau sedikit berbeda maka gerakannya tidak akan dipercepat.

Adanya hasil nilai perhitungan dalam bentuk negatif membuktikan bahwa terjadi

kesalahan saat mengukur jarak benda yang dapat di sebabkan beberapa hal, misal

kesalahan pada pengamat dalam menentukan waktu dan adanya pengaruh gaya lain.

14

DAFTAR PUSTAKA

Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar, Laboratorium Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Pakuan

Giancoli. C. 2001. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta: Erlangga

15

TUGAS AKHIR

1) Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan grafik?

2) Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingat ketelitian alat?

3) Tentukan besaran kecepatan gerak berubah beraturan tersebut secara hitungan dan

grafik?

4) Dari hasil ini apakah Hukun Newton benar-benar berlaku?

5) Bandingkanlah harga kecepatan yang didapat dengan menggunakan beban tambahan

yang berbeda

6) Tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan gravitasi setempat = 9,83 m/det.

JAWABAN

1. GLB (Gerak Lurus Beraturan)

Massa keping 2gram: s20 cm

V1 = st= 20

1,50 = 13,333 cm/s V2 = st= 20

2,39 = 8,368 cm/s


V1 = st= 25

2,57 = 9,728 cm/s V2 = st= 25

2,77 = 9,025 cm/s


V1 = st= 20

0,84 = 23,809 cm/s V2 = st= 20

0,82 = 24,390 cm/s


V1 = st= 25

0,93 = 26,881 cm/s V2 = st= 25

0,96 = 26,041 cm/s

Massa keping 6gram: s 20cm

V1 = st= 20

0,62 = 32,258 cm/s V2 = st= 20

0,57 = 35,008 cm/s

Massa keping 6 gram: s 25 cm

V1 = st= 25

0,57 = 43,860 cm/s V2 = st= 25

0,53 = 47,170 cm/s

2. Kurang teliti, karena kecepatan benda dapat berubah,-ubah karena beberapa factor

diantaranya faktor katrol yang tidak stabil, adanya pengaruh angin yang dapat

mempengaruhi kecepatan katrol dan pengukuran-pengukuran yang kurang tepat.

16

3. GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan)


v1=a . t=12,767 x 1,77=22,5975 cm/s v2=a . t=12,767 x 1,77=22,5975 cm/s


v1=a . t=11,782x 2,06=24,2709 cm/s v2=a . t=12,5 x 2=25 cm/s


v1=a . t=46,248 x0,93=43,0106 cm / s v2=a . t=¿62,5 x 0,80 = 50 cm/s


v1=a . t=19,531 x1,60 = 31,2496cm/s v2=a . t=31,494 x1,26=39,682 cm/s


v1=a . t=71,111x0,75=¿ 53,333 cm/s2 v2=a . t=41,649 x0,98=40,816 cm/s


v1=a . t=53,14 x0,97=¿51,5458 cm/s v2=a . t=38,473 x 1.14=43,859 cm/s

4. Ya berlaku, karena untuk menghitung data-data pengamatan menggunakan beberapa hukum newton

5.

GLB GLBB

2gr 4gr 6gr 2gr 4gr 6gr

V1= 13,333cm/s

V1=23,809cm/s

V1=32,258cm/s V1=22,597cm/s V1=4,0106cm/s V1=53,333cm/s

V2 = 8,368cm/s

V2 = 24,390 cm/s

V2 = 35,008 cm/s

V2 = 22,597 cm/s

V2 = 50 cm/s V2 = 40,816 cm/s

V1= 9.728 cm/s

V1= 26,881 cm/s

V1= 43,860 cm/s

V1=24,2709 cm/s

V1= 31,2496 cm/s

V1= 51,5458 cm/s

V2 = 9,025 cm/s

V2 = 26, 041 cm/s

V2 = 47, 170 cm/s

V2 = 25 cm/s V2 = 39, 3675 cm/s

V2 = 43,859 cm/s

17

6. Massa keping 2gram:

dik : 2M = 137,5 cm

R = 6,265 cm

g = 983 cm/s2



= { 2 x98312 ,767

−137 ,5+2}6 ,2652 = { 2 x98312 ,767

−137 ,5+2}6 ,2652

¿568,762 ¿568,762



= {2 x 98311,782

−137 ,5+2}6 ,2652 = {2 x 98312,5

−137,6+2}6,2642

¿1. 07 4 ,064 ¿679 ,856



= {4 x 98346,248

−137 ,5+4 }6 ,2652 = {4 x 98362,5

−137 ,5+4 }6 ,2652

¿−2.216,844 ¿−3.084,579



= {4 x 98319,531

−137 ,5+4 }6 ,2652 = {4 x 98331,494

−137 ,5+4 }6 ,2652

¿1.524 ¿−6 53,544

18



= {6 x 98371,111

−137 ,5+6}6 ,2652 = {6 x 98353,333

−137 ,5+6}6 ,2652

¿−2376,98 ¿−1.291,788



= {6 x 98353,14

−137 ,5+6}6 ,2652 = {6 x 98338,473

−137 ,5+6}6 ,2652

¿−1276,023 ¿384,740

19

laporan fisdas pesawat atwood

Education