LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

GERAK JATUH BEBAS

(PERCOBAAN ME2)

Disusun oleh :

KELOMPOK 1

Teguh Prakoso Tri H. (1250903000111041)

Yasmin Saniyyah (125090300111037)

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA FMIPA

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan

Setelah menyelesaikan percobaan ini pesera praktikum Fisika Dasar diharapkan

dapat memahami konsep dari gerak jatuh bebas, mengukur waktu benda yang jatuh bebas

sebagai fungsi dari jarak dan menentukan percepatan gravitasi bumi di tempat percobaan

dengan metode gerak jatuh bebas.

1.2. Dasar Teori

Contoh gerak dengan percepatan (hampir) konstan yang sering dijumpa adalah gerak

benda yang jatuh ke bumi. Bila tidak ada gesekan udara, ternyata semu benda yang jatuh

pada tempat yang sama, tidak bergantung pada ukuran, berat maupun susunan benda, dan

jika jarak yang ditempuh selama jatuh tidak terlalu besar, maka percepatannya dapat

dianggap kostan selama jatuh. Gerak ideal ini, yang mengabaikan gesekan udara dan

perubahan kecil percepatan terhadap ketinggian, disebut gerak jatuh bebas. Percepatan

yang dialami benda jatuh bebas disebut percepatan yang disebabkan oleh gravitasi dan

diberi simbol g. Di dekat permukaan bumi, besarnya kira-kira 32 kaki/s2

atau 9,8 m/s2

atau 980 cm/s2, dan berarah ke bawah meuju pusat bumi(Halliday,1985).

Satu dari contoh yang paling umum mengenai gerak lurus berubah beraturan adalah

benda yang dibiarkan jatuh bebas dengan jarak yang tidak jauh dari permukaan tanah.

Kenyataan bahwa benda yang jatuh mengalmi percepatan mungkin pertama kali tidak

begitu terlihat. Dan hati hati dengan pemikiran yang dipercayai banyak orang sampai

masa Galileo, bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat dari beda yang lebih ringan

dan bahwa laju jatuhnya benda tersebut sebanding dengan berat benda itu. Semua benda

akan jatuh dengan percepatan konstan yang sama jika tidak ada udara atau hambatan

lainnya. Sebuah benda yang jatuh dari keadaan diam, jarak yang ditempuh akan

sebanding dengankuadrat waktu yaitu, d t2. Kita dapat melihat halini dari persamaan,

tetapi Galileo adalah orang pertama yang menurunkan hubungan matematis ini. Pada

kenyataannya, di antara sumbangan-sumbangan Galileo yang hebat untuk sains adalah

enetuan hubungan-hubungan matematis seperti itu, dan penekanan kepentingannya.

Sumbangan besar lainnya dari Galileo adalah pengajuan teori dengan hasil-hasil

eksperimen yang speifik yang bisa diperiksa secara kuantitatif (seperti d t2). Untuk

mempekuat penegasannya bahwa laju benda yang jatuh bertambah ketika benda itu jatuh,

Galileo menggunakan argumen yang cerdik: sebuah batu berat yang dijatuhkan dari

ketinggian 2 m akan memukul sebuah tiang pancang lebih dalam ke tanah dibandinkan

dengan batu yang sama tetpi dijatuhkan dari ketinggian 0,2 m. Jelas, batu tersebut

bergerak lebih cepat pada keadaan yang pertama. Seperti kita lihat, Galileo juga

menegaskan bahwa semua benda, berat atau ringan, jatuh dengan percepatan yang sama,

paling tidak jika tidak ada udara. Jika anda memegang selembar kertas secara horisontal

pada satu tangan dan sebuah benda lain yang lbih beratkatakanlah, sebuah bola

baseball, di tangan yang lain dan melepaskan kertas dan bola tersebut pada saat yang

sama, benda yang lebih berat akan lebih dulu mencapai tanah. Tetapi jika annda

mengulang percobaan ini, kali ini dengan membentuk kertas menjadi gumpalan kecil.

Anda akan melihat bahwa kedua benda tersebut mencapai lantai pada saat yang hampir

sama. Galileo yakin bahwa udara berperan sebaga hambatan untuk benda yang sangat

ringan yang memiliki permukaan yang luas. Tetapi pada banyak keadaan biasa, hambatan

udara ini bisa diabaikan. Pada suatu ruang dimana udara tekah dihisap, maka benda

ringan seperti bulu atau selembar kertas yang dipegang horisontal pun akan jatuh dengan

percepatan yang sama seperti benda yang lain. Demonstrasi pada ruang hampa udara

seperti ini tdak ada pada masa Galileo, yang membuat keberhasilan Galileo lebih hebat

lagi. Galileo sering disebut bapak sains modern, tidak hanya disebabkan isi dari sainsnya

(penemuan astronomik, inersia, jatuh bebas), tetapi juga gaya atau pendekatannya

terhadap sains (idealisasi dan penyederhanaan, matematisasi teori, teori yang memiliki

hasil yang dapat diuji, eksperimen untuk menguji ramalan teoritis). Subangan Galileo

yang spesifk terhadap pemahaman kita mengenai gerak jatuh bebas dapat di rangkum

sebagai berikut: pada suatu lokasi tertentu di bumi dan dengn tdk danya hambatan udara,

semua benda jath dengan percepatan konstan yang sama. Kita menyebut percepatan ini

percepatan yang disebabkan oleh gravitasi ada bumi, dan memberinya simbo g, besarnya

kira-kira 9,80 m/s2. Dalam satuan inggris g kira-kira 32 ft/s

2. Laju sebuah benda yang

jatuh di udara (atau fluida lainnya) tidak bertambah secara tak tentu. Jika benda tersebut

jatuh cukup jauh, ia akan mencapai kecepatan maksimum yang disebut kecepatan

terminal. Percepatan yang dissebabkan oleh gravitasi adalah sebuah vektor (sebagaimana

juga percepatan lainnya), dan arahnya ke bawah menuju pusat bumi (Giancoli,1999).

Contoh paling umum dari gerak dengan percepatan kostan adalah gerak jatuh bebas

atau benda jatuh bebas ke bumi. Dalam kondisi tidak ada gesekan udara yang ditemukan

pada semua sisi benda, anpa memperhatikan ukuran atau berat mereka, jatuh paa

percepatan yang sama pada titik yang sama pada permukaan bumi, dan jika jarak yang

ditempuh selama jatuh tidakterlalu besar, maka percepatan benda tersebut dapat dianggap

kostan selama jatuh. Gerk ideal ini disebut dengan jatuh bebas. Percepatan yang dialami

benda jatuh bebas disebut percepatan yang disebabkan oleh gravitasi dan diberi simbol g.

Di dekat bumi, besarnya kira-kira 32 kaki/s2 atau 9,8 m/s

2 atau 980 cm/s

2, dan berarah ke

bawah meuju pusat bumi(Sears,1962).

Contoh paling umum dari gerak dengan percepatan kostan adalah gerak jatuh bebas

atau benda jatuh bebas ke bumi. Dalam kondisi tidak ada gesekan udara yang ditemukan

pada semua sisi benda, anpa memperhatikan ukuran atau berat mereka, jatuh paa

percepatan yang sama pada titik yang sama pada permukaan bumi, dan jika jarak yang

ditempuh selama jatuh tidakterlalu besar, maka percepatan benda tersebut dapat dianggap

kostan selama jatuh. Gerk ideal ini disebut dengan jatuh bebas. Percepatan yang dialami

benda jatuh bebas disebut percepatan yang disebabkan oleh gravitasi dan diberi simbol g.

Di dekat permukaan bumi, besarnya kira-kira 32 kaki/s2 atau 9,8 m/s

2 atau 980 cm/s

2, dan

berarah ke bawah meuju pusat bumi. Pada umumnya orang menganggap gravitasi sama

dengan gaya gravitasi, itu salah. Gravitasi adalah fenimena, dan gaya gravitasi berarti

gaya yang menarik benda ke bumi, ataulebih dikenal berat pada benda tersebut, simbol g

mewakii ercepatan yang diakibatkan oleh gaya yang ditibulkan oleh fenomena gravitasi

(Richards,1960).

Kita dapat mengaplikasikan ide ini karena sebuah penelitian yang penting yang dibut

oleh Galileo. Dia menemukan setelah banyak melakukan eksperimen, dimana semua

benda dekat bumi jatuh ke bumi dengan percepatan yang sama. Percepatan ini, 32 kaki/s2

di Inggris dan 9,8 m/s2

di sistem matrik. Ini disebut dengan percepatan gravitasi dan

disimbolkan g (Beiser,1964).

BAB II

MEODOLOGI

2.1. Peralatan

Alat-alat yang dipergunakan dalam perobaan ini adalah satu set instrumen penjatuh

benda, dua buah bola besi atau baja, satu buah pencatat waktu, satu buah skala vertikal,

satu buah sumber tegangan DC, kabel penghubung secukupnya dan skalar morse.

2.2. Tata Laksana Percobaan

Pada percobaan ini pertama yang harus dilakukan adalah peralatan-peralatan pada

praktikum disusun. Kemudian, besi penopang diatur agar tegak lurus dengan sekrup

pengatur. Kemudian klem b dikunci pada posisi serendah mungkin dan plat kontak c diatur

sehingga bola jatuh tepat pada permukaan plat. Selanjutnya, sumber tegangan dihidupkan

dan bola ditempelkan pada bagian bawah magnet penahan. Kemudian, beberapa lembar

kertas berukuran perangko disusun dianta bola dan magnet penahan. Arus magnet

dinaikkan sampai bolatetap menempel (tanpa suara dengung) arus diatur agar arus magnet

mejadi rendah. Kemudian, pencacah pada pengukur waktu diatur dengan resolusi 1 ms,

kemudian direset. Selanjutnya, jarak antara sisi bawah bola dan permukaan plat kontak

diatur. Kemudian kunci morse ditekan dengan cepat. Begituwaktu t terbaca dan dicatat,

pencacah di reset dan plat kontak dibuka kembali. Selanjutnya, agar diperoleh hasil

seakurat mungkun, pengukuran diulangi tujuh kali pada jarak yang sama. Kemudian klem

bdi geser agar jrak s berkurang dan pengukuran dilkuan seperti diatas minimal lima variasi

jarak. Kemudian, langkah-langkah diatas di ulangi pada bola besi yng linnya.

2.3. Gambar

2.3.1. Susunan alat percobaan gerak jatuh bebas

BAB III

ANALISA DAN PEMBAHASAN

3.1 Data Hasil Percobaan

3.1.1 Bola 1

m=32,5gram=0,0325kg

No. S (cm) t(ms) (ms)

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

1. 10 149 147 143 145 141 143 148 145,14

2. 15 174 179 176 179 176 182 173 177

3. 20 195 196 196 197 199 198 199 197,14

4. 25 224 212 225 230 225 230 230 225,14

5. 30 250 247 254 251 250 249 252 250,43

3.1.2 Bola 2

m=16,2gram=0,0162kg

No. S (cm) t(ms) (ms)

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

1. 10 141 145 139 150 141 147 135 142,57

2. 15 181 179 176 180 178 183 177 179,14

3. 20 212 212 205 244 202 206 209 212,86

4. 25 233 238 234 232 235 236 233 234,43

5. 30 251 241 241 248 248 252 248 248,71

3.2. Perhitungan

3.2.1 Bola 1

No. S (m) t(ms)

(s) 2(s) g(m/s

2) |g- |

2 V(m/s2) |v-

2|

1. 0,10 0,145 0,021 9,524 0,062 0,69 0,0802

2. 0,15 0,177 0,031 9,677 0,009 0,85 0,0152

3. 0,20 0,197 0,039 10,256 0,234 1,015 0,0017

4. 0,25 0,225 0,051 9,803 0,00096 1,111 0,019

5. 0,30 0,250 0,0625 9,6 0,296 1,2 0,0514

48,86 0,60196 4,886 0,1675

g1= = = 9,524 m/s2

g2= = = 10,256 m/s2

g3= = = 9,677 m/s2

g4= = = 9,803m/s2

g5= = = 9,6m/s2

= = = 9,772 m/s

2

= = = = 0,1735 m/s2

Krg = x 100 % = x 100% = 1,78%

= 9,722 m/s2

= = = 0,9732 m/s2

= = = = 0,091515 m/s2

Krv = x 100 % = x 100% = 9,4 %

= 0,9372 m/s2

3.2.2 Bola 2

No. S (m) t(ms)

(s) 2(s) g(m/s

2) |g- |

2 V(m/s2) |v-

2|

1. 0,10 0,143 0,020 10 0,35236 0,699 0,063

2. 0,15 0,179 0,032 9,375 0,0096 0,838 0,012

3. 0,20 0,213 0,045 8,889 0,26729 0,939 0,011

4. 0,25 0,234 0,055 9,091 0,09923 1,068 0,014

5. 0,30 0,249 0,062 9,677 0,07344 1,205 0,065

47,032 0,79328 4,794 0,163

= = = 9,406 m/s

2

= = = = 0,1991582 m/s2

Krg = x 100 % = x 100% = 2,1 %

= 9,406 m/s2

= = = 0,9498 m/s2

= = = = 0,0902774 m/s2

Krv = x 100 % = x 100% = 9,5 %

= 0,9498 m/s2

3.4. Pembahasan

3.4.1. Analisa Prosedur

Pada percobaan ini menggunakan alat-alat yang dirangkai menjadi satu rangkaian

untuk menjalankan satu sistem dalam percobaan dan masing-masing alat mempunyai

fungsi-fungsi tersendiri yang diperlukan dalam proses percobaan. Pada percobaan ni

menggunakan sat set instrumen penjatuh benda dan dalam instrumen ini terdapat tiang

penyangga yang berfungsi untuk menyangga magnet penahan agar tepat diatas plat kontak

dan juga untuk megatur ketinggian magnet penahan. Terdapat juga sebuah magnet penahan

yang berfungsi untuk menahan dan kemudian menjatuhkan bola besi. Dalam percobaan ini

juga digunakan sebuh skala vertikal yang berfungsi untuk mengatur jarak antara megnet

dengan plat kontak.dalam percoban ini juga digunakan sebuah sumber tegangan DC yang

digunakan untuk mengalirkan arus listrik sehingga magnet bisa menarik atau menahan bol

besi. Dalam percobaan ini digunakan sebuah alat pengukur waktu yang berfungsi untuk

mengukur waktu tempuh jatuhnya bola dari magnet penyangga ke plat kontak. Dalam

percbaan ini juga digunakan beberapa kabel penghubung yang digunakan untuk

menghubungkan perangkat satu dengan perangkat lainnya. Dalam percobaan ini juga

dibutuhkan dua buah boa besi yang digunakan benda yang dijatuhkan dan di ukur

waktunya. Dan dalam percobaan ini juga digunakan kertas seukuran perangko yang

diletakkan diantara bola besi dan magnet yang gunanya agar bola besi langsung jatuh

seketika saat skalar morse ditekan dengan cepat.

3.4.1.2. Fungsi Perlakuan

Pada percobaan ini pertama alat-alat harus dipersiapkan terlebih dahulu. Kemudian

alat-alat tersebut dirangkai seperti pada gambar agar tidak terjadi kesalahan alat atau alat

tersebut dapat dengan mudah menjalankan fungsinya tanpa ada gangguan. Kemudian,

sumber tegangan dihidupkan kare percobaan ini membutuhkan arus listrik untuk

memberikan gaya tarik pada magnet penahan. Kemudia bola besi satu diletakkan pada

magnet dan diantaranya diletakkan sebuah keras seukuran perangko. Gunanya agar tidak

terjadi kesalahan pada magnet dan saat skalar morse ditekan magnet langsung kehilangan

gaya tariknya dan bola besi langsung jatuh. Pada saat menempekan bola besi, arus listrik

diatur sehingga bola dapat menempel dengan kuat dan tidak terdengar suara dengungan.

Kemudian, plat kontak dan magnet penahan diatur agar lurus vertikal agar bola besi yang

jatuh dari magnet penahan jatuh tepat pada plat kontak sehingga waktu dapat terbaca

dengan baik. Kemudian, alat pencacah waktu dihidupkan dan resolusnya diatur hingga 1

ms sehingga didapatkan ketelitian pengukuran waktu yang tinggi. Stelah semua alat

disiapkan, dan telah dihubungkan satu sama ain dengan kabel penghubung, bola

ditempelkan dan skalar morse ditekn dengan cepat. Ditekan dengan cepat agar ketika bola

jatuh, seketika itu wktu mulai diukur, jika menekannya lama maka ketika tangan dilepas

dari skalar morse itu adalah saat dimulaiya mengukur waktu bukan saat bola tepat jatuh.

Untuk setiap bola, dijatuhkan dari lima variasi jarak, dan untuk setiap variasi jarak,

dilakukan tujuh kali pengukuran waktu. Hal ini ditujukan agar diperoleh variasi data yang

kemudian ditujukan untuk mecari seberapa besar tingkat kesalahan pada percbaan tersebut

dan untuk membandingkan gravitasi pada setiap jarak pada percobaan ini.

3.4.2. Analisa Hasil

Pada percobaan ini hasil yang didapat tidak jauh beda antara waktu yang dibutuhkan

bola kecil danbola besar. Hal in menunjukkan bahwa pada gerak jatuh bebas ukuran dan

berat benda tidak begitu berpengaruh pada waktu yang dibutuhkan benda tersebut jatuh dari

magnet ke plat kontak. Hal ini adalah bukti bahwa pada gerak jatuh bebas ukuran dan berat

diabaikan sehingga kecepatan dan waktu yang dibutuhkan terpaut selisih yang sangat kecil.

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai gravitasi pada perhitungan dan pada grafik tidak jauh

beda. Pada perhitungan, nilai percepatan gravitasi yang didapatkan pada bola satu yaitu

sebesar 9.80,17 m/s2 kemudian bola kedua nilainya didapatkan sebesar 9.40,2 m/s2.

Kemudian pada grafik, nilai percepatan gravitasi pada bola pertama yang didapatkan sebesar

100,01 m/s2 kemudian pada bola kedua nilainya didapatkan sebesar 8,570,02 m/s2. Nilai

tersebut dapat dikatakan memiliki selisih yang sangat sedikit atau bahkan bisa lebih kecil

lagi jika nilai ralat pada nilai gravitasi yang kecil ditambahkan dan nila ralat pada gravitasi

yang besar dikurangkan. Dalam percccobaan ini kesalahn sedikit apapun dapat memberi

selisih nilai yang besar. Merurut hukum kedua newton, gerak jatuh bebas gerak jatuh beda

pada arah vertikal dari ketinggian tertentu tanpa kecepatan awal. Jadi, gerak benda hanya

dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi g. Pada gerak jatuh bebas benda tersebut termasuk

dalam hukum kekekalan energi (memiliki energi potensial dan energi kinetik). Dimana

energi mekanik benda akan selalu sama meskipun energi kinetik dan energi potensialnya

berubah. Pada ketinggian maksimum energi potensial maksimum dan energi kinetik sama

dengan nol berarti energi mekanik samadengan energi potensial benda tersebut. Pada

ketinggian nol energi potensial sama dengan nol dan energi kinetiknya maksimal berarti

energi mekanik sama dengan energ kinetik benda tersebut. Berat dari suatu benda adalah

gaya yang disebabkan oleh gravitasi berkaitan dengan massa benda tersebut. Berat benda

disebabkan oleh gravitasi sehingga arah gaya tersebut selalu mengarah kebawah atau ke inti

bumi. Satuan berat adalah Newton (N). Sedangkan massa adalah suatu sifat fisika dari suatu

benda untuk menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau. Gerak jatuh bebas

biasanya terjadi setiap hari, seperti buah jatuh dan lain sebagainya. Pada intinya semua

benda yang jatuh vertikal tanpa mempunyai kecapatan awal adalah benda yang bergerak

jatuh bebas. Pada percobaan ini digunakan arus DC atau arus searah dikarenakan arus DC

mengalirkan elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi

potensialnya rendah. Dan juga pada percobaan ini hany membutuhkan arus listrik yang kecil

dan jika menggunakan arus AC atau arus bolak balik maka akan terjadi kesalahan pada

pecobaan ini. Sehngga dalam percobaan ini arus serah lebih simpel dari arus bolak balik

karena arus searah lebih mudah untuk mengontrolnya (memutus arusnya lebih mudah)

sehingga lebih efisien digunakan dalam percobaan ini dibanding arus AC. Pada percobaan

ini beberapa kesalahan yang mungkin terjadi adalah pertama kesalahan pembacaan waktu

oleh pencacah waktu, kedua karena proses pemencetan skalar morse yang tidak benar atau

tidak cepat dalam memencetnya, ketiga kesalahan kerena bola tidak jatuh tepat pada plat

kontak. Setiap kesalahan tersebut dapat merubah hasil pada percobaan ini.

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa berat dari suatu benda tidak berpengaruh

pada proses gerak jatuh bebas tersebut. Setiap benda yang jatuh bebas mengalami

percepatann yang sama. Semakin jauh jarak tempuh bola maka semakin besar kecepatan

benda saat di titik akhir atau titik yag paling bawah. Semakin lama waktu tempuh bend

maka semakin cepat kecepatan benda saat berada di titik akhir dan semakin jauh jarak

tempuh benda. Gerak jatuh bebas selalu diawali dengan benda yang diam. Gravitasi bumi

memiliki simbol g dan satuan m/s2 jadi untuk mencari nilainya dapat dilakukan dengan

membagi jarak dengan waktu tempuh yang dikuadratkan.

4.2. Saran

Dalam melakukan percobaan ini, sebaiknya sebelum melakukan percobaan ini peserta

praktikum dwjibkan membaca langkah-langkah percobaan terlebih dahulu agar mengerti

semua yang harus dilakukan dalam percobaan. Kemudian, dalam pemencetan skalar morse

harus cepat agar pngukur waktu bisa membaca waktu dengan tepat. Para peserta praktikum

diharapkan mendengarkan dan mematuhi petunjuk dari asisten praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, Arthur. 1964. The Foundation of Physics. Addison-wesley publishing

company,inc: London.

Gincoli, Douglas C. 1999. Fisika. Erlangga: Jakarta.

Halliday, David. Robert R. 1985.Fisika. Erlangga: Jakarta.

Richards, James A. Dkk.1960.Modern University Physics. Addison-wesley publishing

company, inc: London.

Sears, Francis Weston.1962.Mechanics, Heat, and Sound. Addison-wesley publishing

company,inc: London.

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

TUMBUKAN

(PERCOBAAN ME3)

Disusun oleh:

Kelompok 2

Moh. Lutfi (125090300111003)

Choirun Nisa (125090300111001)

Dina Nurul Afifah (125090300111002)

M. Nur Huda Arifandy (125090300111039)

Sri Handayani (125090300111040)

Yuni Susiati (125090300111038)

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan Percobaan

Setelah melaksanakan praktikum ini, peserta praktikum diharapkan mampu

memahami dan menjelaskan konsep momentum linear dan mampu membuktikan hukum

kekekalan momentum pada peristiwa tumbukan serta mengaplikasikannya untuk

memecahkan fenomena yang bersifat fisis.

1.2. Dasar Teori

Tumbukan merupakan peristiwa yang digunakan untuk menyelidiki partikel-

partikel kecil yang bertumbukan bersinggungan, dengan memandang partikel-partikel

yang bertumbukan sebagai suatu sistem, sehingga dapat menggunakan hukum-hukum

kekekalan untuk memprediksikan apa yang akan terjadi setelah tumbukan serta dapat

menentukan gaya interaksi tumbukan. Pada peristiwa tumbukan terjadi dua hal, pertama

yaitu perpindahan momentum melalui impuls yang disebabkan oleh gaya interaksi yang

terjadi dalam jangka waktu yang sangat pendek. Sehingga impuls gaya luar dapat

diabaikan terhadap gaya interaksinya, akibatnya momentum dianggap kekal. Kedua,

terjadi perpindahan energy, karena pada saat tumbukan gaya interaksi juga menyebabkan

partikel lain bergeser sehingga partikel tersebut melakukan kerja. Saat tumbukan gaya

interaksi dianggap sebagai gaya konservatif, sehingga energy mekanik pada suatu system

adalah kekal. Pada peristiwa tumbukan dapat dibedakan menjadi tiga. Pertama, tumbukan

elastis sempurna yaitu energi kinetik sebelum dan setelah tumbukan adalah konstan tanpa

ada yang tersimpan sebagai energi potensial maupun menjadi kalor. Kedua, tumbukan tak

elastis yaitu energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan konstan. Ketiga, tumbukan tak

elastis sempurna yaitu apabila ada dua benda atau partikel-partikel bersatu dan bergerak

bersama setelah tumbukan (Sutrisno,1997).

Gagasan dasar tumbukan adalah gerak partikel yang bertumbukan (minimal satu

partikel) berubah secara mendadak sehingga dapat dibedakan secara fisis partikel sebelum

mengalami tumbukan dan setelah mengalami tumbukan (Halliday,Resnick,1978).

Momentum total sistem akibat tumbukan sama dengan nol, jika tidak ada gaya

eksternal yang bekerja, gaya impuls yang bekerja berupa gaya internal sehingga tidak

mempengaruhi momentum total sistem (Halliday dkk,1992).

Pada tumbukan elastis, energi kinetik total di dalam suatu sistem sama sebelum

maupun sesudah tumbukan. Dalam tumbukan tidak elastis, tumbukan mengubah energi

kinetik dalam sistem tertutup, sehingga energi kinetiknya tidak tetap (Holzner,1992).

Dibandingkan dengan gaya impuls yang relatif besar, gaya eksternal gravitasi dapat

diabaikan dalam penentuan perubahan gerak, semakin pendek waktu tumbukannya,

hasilnya semakin mendekati nilai sebenarnya (Halliday,1978).

Sebuah bola yang bersifat elastis sebagian, apabila dijatuhkan dari ketinggian h1

dengan kecepatan v1 akibat energi potensial gravitasi akan memantul kembali dengan

ketinggian h2 dengan kecepatan v2, dimana perbandingan tingginya sama dengan kuadrat

dari perbandingan kecepatannya (Sears,1962).

Rasio antara kecepatan relatif antara posisi awal dengan posisi berikutnya dalam

suatu tumbukan elastic sebagian dinamakan koefisien restitusi. Jika koefisien restitusinya

bernilai 1 restitusinya antara 0 dan 1 maka disebut tumbukan elastis tidak sempurna dan

jika koefisien restitusinya bernilai 0, maka disebut tumbukan tidak elastik (Beiser,1992).

BAB II

METODOLOGI

2.1. Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini, antara lain seperangkat rel udara,

pencacah waktu, garpu penghalang cahaya, kabel dan sumber tegangan.

2.2. Tatalaksana Percobaan

Pada percobaan ini, pertama disusun trak udara, kereta luncur dan counter sesuai

dengan sistem pada gambar 2.1. Lalu kedua papan luncur dilengkapi dengan beban

tambahan 100 gram dan penahan (a) serta pegas (b) seperti pada gambar 2.2. Kemudian

diselipkan empat lempeng interrupter (c) pada tiap papan luncur. Kemudian dikumpulkan

kebagian tengah sehingga dibentuk susunan lempeng rapat selebar S = 2cm. Setelah itu,

diletakkan papan luncur ke rel. Kedua, dihidupkan blower dan rel diatur supaya datar

dengan diubah sekrup pengatur ketinggian. Jika sudah benar, maka papan akan tetap

diam ketika ditempatkan direl. Selanjutnya dihubungkan kabel-kabel penghubung seperti

gambar 2.1. Lalu diatur pencacah pada angka nol dengan tombol reset. Posisi penghalang

cahaya seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.2.

Percobaan dengan massa sama ( m1= m2 , v2 = 0 ). Pertama, diletakkan papan

luncur 1 pada posisi awal dari rel dan papan luncur 2 dalan keadan diam, diletakkan

diantara kedua penghalan cahaya. Diatur kedua pencacah pada posisi nol. Didorong

papan luncur 1, dicatat waktu yang ditunjukkan oleh pencacah untuk masing-masing

papan luncur. Dicatat t1 sebagai t1 dan t2 sebagai t2. Diulang untuk beberapa kecepatan

awal yang berbeda.

Percobaan dengan massa yang berbeda ( m1 m2 , v2 = 0 ). Pertama, dilakukan

percobaan seperti pada uraian untuk massa yang sama. Setiap kali dilakukan pengukuran,

diubah massa papan luncur dengan ditambahkan beban yang sesuai. Jika papan luncur 1

berbalik arah setelah tumbukan ( m1 < m2 ), direset pencacah (1) pada posisi nol secepat

mungkin setelah dicatat t1 agar t1 dapat diukur oleh penghalang pertama. Jika papan

luncur 1 terus maju setelah tumbukan ( m1 > m2 ), direset pencacah (2) secepat mungkin,

setelah dicatat t2 agar t1 dapat diukur oleh penghalang kedua.

2.3 Gambar

Gambar 2.1 Susunan trak udara, kereta luncur dan counter

Gambar 2.2 Beban luncur ; (a) Plat penahan tumbukan, (b) per, (c) lapisan peluncur,

(d) pemberat tambahan.

BAB III

ANALISA DAN PEMBAHASAN

3.1 Data Hasil Pembahasan

3.1.1. Percobaan Pertama

S= 0,02 m

m1 = m2 = 0,1 kg

No. m1 (kg) m2 (kg)

1 0,011 0,024

2 0,015 0,017

3 0,015 0,016

4 0,015 0,016

5 0,013 0,014

3.1.2. Percobaan Kedua

S = 0,02 m

No. m1 (kg) m2 (kg) t1 (s) t1 (s) t2 (s)

1 0,1 0,2 0,009 0,040 0,013

2 0,1 0,2 0,010 0,045 0,013

3 0,1 0,2 0,009 0,040 0,013

4 0,1 0,2 0,009 0,043 0,013

5 0,1 0,2 0,010 0,047 0,014

3.1.3. Percobaan Ketiga

S = 0,02 m

m1 = m2 = 0,1 kg

NO. t1 (s) t1 (s) t2 (s) t2 (s)

1 0,013 0,027 0,011 0,038

2 0,013 0,038 0,020 0,047

3 0,014 0,024 0,030 0,032

3.2. Perhitungan

3.2.1. Percobaan Pertama

S = 0,02 m

m1 = m2 = 0,1 kg

v2 = 0 m/s

No. v1 (m/s) v2 (m/s) P1 (kg. m/s) P2 (kg. m/s) Ek1 (J) Ek2 (J)

1 1,818 0,833 0,182 0,083 0,165 0,035

2 1,333 1,176 0,133 0,118 0,089 0,069

3 1,333 1,250 0,133 0,125 0,089 0,078

4 1,333 1,250 0,133 0,125 0,089 0,078

5 1,538 1,429 0,154 0,143 0,102 0,118

7,355 5,938 0,736 0,594 0,534 0,378

1,471 1,188 0,147 0,119 0,107 0,076

1. v1 = = = 1,818 m/s

v2 = = = 0,833 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.1,818 kg m/s

= 0,182 kg m/s

P2 = m2 v2 = 10-1

.0,833 kg m/s

= 0,083

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (1,818)

2 J

= 0,165 J

Ek2 = m2v22 = 10

-1 (0,833)

2 J

= 0,035 J

2. v1 = = = 1,333 m/s

v2 = = = 0,176 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.1,333 kg m/s

= 0,133 kg m/s

P2 = m2 v2 = 10-1

.1,176 kg m/s

= 0,118 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (1,333)

2 J

= 0,089 J

Ek2 = m2v22 = 10

-1 (1,176)

2 J

= 0,069 J

3. v1 = = = 1,333 m/s

v2 = = = 1,250 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.1,333 kg m/s

= 0,133 kg m/s

P2 = m2 v2 = 10-1

.1,250 kg m/s

= 0,125 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (1,333)

2 J

= 0,089 J

Ek2 = m2v22 = 10

-1 (0,250)

2 J

= 0,078 J

4. v1 = = = 1,333 m/s

v2 = = = 1,250 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.1,333 kg m/s

= 0,133 kg m/s

P2 = m2 v2 = 10-1

.1,250 kg m/s

= 0,125 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (1,333)

2 J

= 0,089 J

Ek2 = m2v22 = 10

-1 (0,250)

2 J

= 0,078 J

5. v1 = = = 1,538 m/s

v2 = = = 1,429 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.1,538 kg m/s

= 0,154 kg m/s

P2 = m2 v2 = 10-1

.1,429 kg m/s

= 0,143 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (1,538)

2 J

= 0,118 J

Ek2 = m2v22 = 10

-1 (0,143)

2 J

= 0,102 J

Hukum Kekekalan Momentum

+ = +

=

0,147 0,119

= =

=

1,471 0,188

Hukum kekekalan Energi Kinetik

E +E = E +E

E = E

0,107 0,076

3.2.2. Percobaan Kedua

S = 0,02 m

m1 = 0,1 kg

m2 = 0,2 kg

v2 = 0 m/s

No v1(m/s) v1(m/s) v2(m/s) P1(kg. m/s) P1(kg. m/s) P2(kg. m/s) Ek1(J) Ek1(J) Ek2(J)

1 2,222 0,500 1,538 0,222 0,050 0,308 0,247 0,013 0,237

2 2,000 0,444 1,538 0,200 0,044 0,308 0,200 0,010 0,237

3 2,222 0,500 1,538 0,222 0,050 0,308 0,247 0,013 0,237

4 2,222 0,465 1,538 0,222 0,047 0,308 0,247 0,011 0,237

5 2,000 0,426 1,429 0,200 0,043 0,286 0,200 0,009 0,204

10,666 2,335 7,581 1,066 0,234 1,518 1,141 0,056 0,230

2,133 0,467 1,516 0,213 0,047 0,304 0,228 0,011 0,230

1. v1 = = = 2,222 m/s

v1 = = = 0,500 m/s

v2 = = = 1,538 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.2,222 kg m/s

= 0,222 kg m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.0,500 kg m/s

= 0,050 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,538 kg m/s

= 0,308 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (2,222)

2 J

= 0,247 J

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (0,500)

2 J

= 0,013 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,538)

2 J

= 0,237 J

2. v1 = = = 2,000 m/s

v1 = = = 0,444 m/s

v2 = = = 1,538 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.2 kg m/s

= 0,200 kg m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.0,444 kg m/s

= 0,044 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,538 kg m/s

= 0,308 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (2,000)

2 J

= 0,200 J

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (0,444)

2 J

= 0,010 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,538)

2 J

= 0,237 J

3. v1 = = = 2,222 m/s

v1 = = = 0,500 m/s

v2 = = = 1,538 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.2,222 kg m/s

= 0,222 kg m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.0,500 kg m/s

= 0,050 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,538 kg m/s

= 0,308 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (2,222)

2 J

= 0,247 J

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (0,500)

2 J

= 0,013 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,538)

2 J

= 0,237 J

4. v1 = = = 2,222 m/s

v1 = = = 0,465 m/s

v2 = = = 1,538 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.2,222 kg m/s

= 0,222 kg m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.0,465 kg m/s

= 0,047 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,538 kg m/s

= 0,308 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (2,222)

2 J

= 0,247 J

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (0,465)

2 J

= 0,011 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,538)

2 J

= 0,237 J

5. v1 = = = 2,000 m/s

v1 = = = 0,426 m/s

v2 = = = 1,429 m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.2 kg m/s

= 0,200 kg m/s

P1 = m1 v1 = 10-1

.0,426 kg m/s

= 0,043 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,429 kg m/s

= 0,286 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (2,000)

2 J

= 0,200 J

Ek1 = m1v12 = 10

-1 (0,426)

2 J

= 0,009 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,429)

2 J

= 0,204 J

Hukum Kekekalan Momentum

+ = +

= +

0,213 0,351

Hukum kekekalan Energi Kinetik

E +E = E +E

E = E +E

0,228 0,170

3.2.3. Percobaan Kedua

S = 0,02 m

m1 = m2 = 0,2 kg

No v1(m/s) v2(m/s) v1(m/s) v2(m/s) P1(kg.

m/s)

P2(kg.

m/s)

P1(kg.

m/s)

P2(kg.

m/s) Ek1(J) Ek2(J) Ek1(J) Ek2(J)

1 1,538 1,818 0,741 0,526 0,308 0,364 0,148 0,105 0,237 0,331 0,055 0,028

2 1,538 1,000 0,526 0,426 0,308 0,200 0,105 0,085 0,237 0,100 0,028 0,018

3 1,429 0,667 0,833 0,625 0,286 0,133 0,167 0,125 0,204 0,045 0,069 0,039

4,505 3,485 2,100 1,577 0,902 0,697 0,420 0,315 0,678 0,476 0,152 0,085

1,501 1,162 0,700 0,526 0,300 0,232 0,140 0,105 0,226 0,159 0,051 0,028

1. v1 = = = 1,538 m/s

v2 = = = 1,818 m/s

v1 = = = 0,741 m/s

v2 = = = 0,526 m/s

P1 = m1 v1 = 2.10-1

.1,538 kg m/s

= 0,308 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,818 kg m/s

= 0,364 kg m/s

P1 = m1 v1 = 2.10-1

.0,741 kg m/s

= 0,148 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.0,526 kg m/s

= 0,105 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 2.10

-1 (1,538)

2 J

= 0,237 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,818)

2 J

= 0,331 J

Ek1 = m1v12 = 2.10

-1 (0,741)

2 J

= 0,055 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (0,526)

2 J

= 0,028 J

2. v1 = = = 1,538 m/s

v2 = = = 1,000 m/s

v1 = = = 0,526 m/s

v2 = = = 0,426 m/s

P1 = m1 v1 = 2.10-1

.1,538 kg m/s

= 0,308 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.1,000 kg m/s

= 0,200 kg m/s

P1 = m1 v1 = 2.10-1

.0,526 kg m/s

= 0,105 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.0,426 kg m/s

= 0,085 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 2.10

-1 (1,538)

2 J

= 0,237 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (1,000)

2 J

= 0,100 J

Ek1 = m1v12 = 2.10

-1 (0,526)

2 J

= 0,028 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (0,426)

2 J

= 0,018 J

3. v1 = = = 1,429m/s

v2 = = = 0,667 m/s

v1 = = = 0,833 m/s

v2 = = = 0,625 m/s

P1 = m1 v1 = 2.10-1

.1,429 kg m/s

= 0,286 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.0,667 kg m/s

= 0,133 kg m/s

P1 = m1 v1 = 2.10-1

.0,833 kg m/s

= 0,167 kg m/s

P2 = m2 v2 = 2.10-1

.0,625 kg m/s

= 0,125 kg m/s

Ek1 = m1v12 = 2.10

-1 (1,429)

2 J

= 0,204 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (0,667)

2 J

= 0,045 J

Ek1 = m1v12 = 2.10

-1 (0,833)

2 J

= 0,069 J

Ek2 = m2v22 = 2.10

-1 (0,625)

2 J

= 0,039 J

Hukum Kekekalan Momentum

+ = +

0,300+0,232=0,140+0,105

0,532 0,245

Hukum kekekalan Energi Kinetik

E +E = E +E

0,226+0,159=0,051+0,028

0,385 0,079

33 Pembahasan

3.3.1. Analisa Prosedur

3.3.1.1 Fungsi Alat

Dalam melakukan praktikum ini, peralatan yang digunakan yaitu seperangkat rel

udara, pencacah waktu, garpu penghalang cahaya (interuptor), kabel dan sumber

tegangan. Rel udara digunakan sebagai lintasan peluncur untuk mengurangi gesekan

antara rel dengan peluncur sehingga kecepatan peluncur lebih stabil. Pencacah waktu

digunakan untuk mencatat waktu yang dibutuhkan interuptor pada saat menghalangi

cahaya. Pencacah waktu yang digunakan yaitu digital counter sehingga lebih akurat

karena memiliki ketelitian 1 milisekon. Prinsip kerja pencacah waktu dengan garpu

penghalang cahaya yaitu apabila cahaya ditutupi interuptor, pencacah waktu akan mulai

melakukan perhitungan waktu dan akan berhenti setelah interuptr tidak menghalanginya.

Kabel digunakan untuk membuat rangkaian listrik sistem dan sumber tegangan sebagai

sumber energi listrik sistem.

3.3.1.2 Fungsi Perlakuan

Dalam melakukan percobaan ini, pastikan rangkaian sistem sudah terpasang

dengan benar agar meminimalisir ketidaktepatan percobaan. Peluncur diberi beban

tambahan agar peluncur diasumsikan memiliki massa yaitu massa beban tambahan

karena massa peluncur diabaikan. Sistem dari rel udara digunakan untuk meminimalisir

gesekan antara rel dengan peluncur, namun peluncur tetap memiliki gaya normal.

Sebelum pelcur didorong, atur pencacah waktu setiap kali perhitungan. Hal ini bertujuan

untuk memperoleh nilai sebenarnya, bukan kumulatif. Pada percobaan pertama, massa

benda pertama dan massa benda kedua sama serta benda kedua pada mulanya diam.

Dilakukan perhitungan waktu sebelum dan sesudah tumbukan pada masing-masing

benda, untuk memperoleh ketepatan benda melalui persamaan vi=s/t. Perhitungan

dilakukan sebanyak lima kali. Sedangkan pada percobaan kedua, massa benda pertama

dan benda kedua tidak sama agar mendapatkan variasi data serta benda kedua pada

mulanya dalam keadaan diam. Dilakukan perhitungan waktu dan dilakukan sebanyak

lima kali. Kemudian pada percobaan ketiga, massa benda pertama dan kedua sama serta

masing-masing benda pada mulanya bergerak dan memiliki kecepatan sebelum

tumbukan. Dilakukan perhitungan waktu dan diulang sebanyak tiga kali. Hal yang

penting yang harus diperhatikan adalah pada percobaab kedua dan ketiga, setelah terjadi

tumbukan maka pencacah waktu harus direstart agar tidak terjadi kumulasi data.

3.4 Analisa Hasil

Berdasarkan hasil perhitungan, pada percobaan pertama nilai momentum sistem

sebelum dan sesudah tumbukan memiliki selisih (m=0,028 kg.m/s) dan energi

kinetiknya juga memiliki selisih nilai ((Ek=0,031 J). Sedangkan pada percobaan kedua,

selisih momentum ((m=0,142 kg.m/s) dan ((Ek=0,058 J), pada percobaan ketiga

(( m=0,287 kg.m/s) dan ((Ek=0,306 J).

Dari hasil percobaan diperoleh selisih nilai momentum dan energi kinetik yang

cukup besar. Hal ini terjadi disebabkan beberapa faktor antara lain: kedua benda peluncur

tidak bertumbukan tepat di tengah sehingga jarak untuk kembali ke posisi semula tidak

seimbang, setelah peluncur-peluncur bertumbukan dan terpental maka semakin lama

kecepatannya semakin berkurang arena rel udara dan blower kurang efektif, keadaan

peluncur kedua yang sulit utuk dibuat dalam keadaan diam sehingga mempengaruhi

kecepatannya setelah tumbukan dan terjadi banyak pembulatan angka pada perhitungan.

Prinsip tumbukan yaitu aliran udara rel yang berasal dari blower dilewatkan pada

papan luncur (peluncur) sehingga peluncur akan melayang di atas rel yang berguna untuk

meminimalisir gesekan antara peluncur dan rel. Ketika papan luncur didorong dan

melewati penghalang cahaya, lempeng interuptor akan menutup cahaya dan pencacah

waktu mulai bekerja. Kecepatan peluncur diperoleh dari jarak tempuh lempeng (lebar

lempeng/s) menutup cahaya dibagi watu tempuh yang tercatat pada pencacah waktu.

Sedangkan momentumnya diperoleh dari massa tambahan peluncur diali kecepatannya.

Tumbukan yaitu bertumbuknya dua benda atau lebih yang masing-masing benda

memiliki massa dan minimal satu benda menumbuk dengan kecepatan tertentu, sehingga

perpindahan momentum benda. Sedangkan momentum merupakan besar massa dikali

kecepatan benda.

Tumbukan dibedakan menjadi tiga. Pertama, tumbukan elastis sempurna yang

berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Kedua,

tumbukan elastis sebagian dan tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik, sebagian

energi kinetik menjadi energi panas, energi bunyi maupun bentuk deformsi lainnya.

Ketiga, tumbukan tidak elastis yaitu tumbukan yang menghasilkan penyatuan benda dan

tidak berlaku hukum kekekalan momentum.

Dalam tumbukan elastis sempurna berlaku persamaan:

P = P P1+P2+.....= P1+P2+.....

Ek = Ek m1v12 + m2v2

2 + .. = m1v1

2 + m2v2

2 + ..

V = V V2 V1 = (V2 V1)

Dalam tumbukan elastic sebagian tidak memiliki persamaan khusus :

P = P m1v1 + m2v2 + .. = m1v1 + m2v2

+ ..

Dalam tumbukan elastis berlaku persamaan :

m1v1 + m2v2 + .. = (m1 + m2 + ..)v

Persamaan Koefisien Restitusi :

e = =

atau e =

Contoh soal :

Dua buah benda yang memiliki massa m1 = m2 = 2 kg bergerak saling mendekati

seperti pada gambar, V1= 10 dan V2 = 20 . Jika kedua benda bertumbukan

lenting sempurna, hitung kecepatan masing-masing benda setelah tumbukan!

Penyelesaian :

Pada tumbukan lenting sempurna, berlaku persamaan :

V2 V1 = (V2 V1)

V2 V1 = (20 + 10)

V2 V1 = 30

V1 = V2 30 . . . . . .. (persamaan 1)

m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2 x

V1 + V2 = V1 + V2

(10) + (20) = (V2 30) + V2

10 = 2 V2 30

2 V2 = 20

V2 = 10 (ke kanan)

V1 = (1030)

V1 = 20 (ke kiri)

Perbedaan antara tumbukan elastic dan tumbukan tidak elastic, yaitu pertama,

sifat fisis benda hasil tumbukan pada tumbukan elastis tetap, sedangkan pada tumbukan

tidak elastis, kedua benda akan menjadi satu. Kedua, untuk tumbukan elastis, kecepatan

relatif benda-benda sesudah tumbukan sama dengan minus kecepatan relatif sebelum

tumbukan (V = V) dan untuk tumbukan tak elastis karena benda-benda menjadi

satu sehingga menambah nilai momen inersia benda sehingga benda tersebut akan lebih

lembam atau lambat kecepatannya. Ketiga, koefisien restitusi yang merupakan

perbandingan antara kecepatan relatif sesaat sesudah tumbukan dengan kecepatan relatif

sesaat sebelum tumbukan, pada tumbukan elastis e = 1 dan pada tumbukan tak elastis e =

0.

Apabila dua benda saling bertumbukan elastis di mana mula-mula benda pertama

bergerak dengan kecepatan V1 dan benda kedua diam (V2= 0). Berikut merupakan bukti

bahwa : (a) V1 = V2 jika kedua benda bermassa sama dan (b) P1 = P1 + P2 jika keduanya

bermassa tidak sama.

(a) m1 = m2 P = P

P1 + P2 = P1 + P2

m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2 x

V1 = V1 + V2

V1 = V2

(b) m1 m2 P = P

P1 + P2 = P1 + P2

m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2

P1 = P1 + P2

Apabila suatu benda yang ringam dan sebuah benda yang berat memiliki energi

kinetik yang sama. Maka momentum benda berat lebih besar daripada momentum benda

ringan. Bukti :

Ek1 = Ek2

benda ringan : 1 m1v12= m2v2

2

benda berat : 2 =

Karena m1< m2 maka V1> V2 sehingga P = m, jadi P v dan dapat

disimpulkan bahwa P1 > P2

Adanya transfer energi dari

benda 1 ke benda 2, karena

massanya sama sehingga V1

= 0

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Dalam peristiwa tumbukan berlaku hukum Kekekalan Momentum dan hukum

Kekekalan Energi Kinetik pada tumbukan elastis. Dalam percobaan ini persentase bukti

hukum kekekalan momentum besar, karena hanya memiliki selisih yang tipis.

4.2. Saran

Penulis menyarankan agar perangkat rel udara perlu dilakukan servis dan

memperbaiki keadaan rel udara agar dapat seimbang dan tetap terjaga komponen-

komponennya.

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, Arthur. 1992. Modern Technical Physics. USA: Addision Wesley Publishing

Company.

Halliday, David, dkk. 1992. Physics. USA: John Willey and Sons, Inc.

Halliday, Resnick. 1978. Fisika. Jakarta: Erlangga.

Holzner, Steven. 1992. Physics 1st. USA: John Willey and Sons, Inc.

Sears, Francis W. 1962. Mekanika, Panas dan Bunyi. Jakarta: Erlangga.

Sutrisno. 1997. Fisika Dasar. Bandung: Penerbit ITP Press.

TUGAS PENDAHULUAN

1. Pada tumbukan elastis, sifat fisis benda yang saling bertumbukan tetap, sedangkan

pada tumbukan tak-elastis, benda yang saling bertumbukan akan menjadi satu.

minus kecepatan relatif sebelum tumbukan( v = v ) dan untuk tumbukan tak-

elastis, karena benda-benda tersebut menjadi satu sehingga menambah nilai momen

inersia benda yang akibatnya benda tersebut akan lebih lembam atau lambat

kecepatannya.

Koefisien restitusi yang merupakan perbandingan antara kecepatan relatif sesaat

sesudah tumbukan dengan kecepatan relatif sesaat sebelum tumbukan pada tumbukan

elastis bernilai 1 dan pada tumbukan tak-elastis bernilai nol.

2. a. Jika masa m1 = m2 , berlaku =

v2 = 0 & v1 = 0 ( imbas dari v2 yang diam ) & ( imbas dari massa yang sama

x

b. Jika massa m1 m2 =

Pawal = Pakhir

P1 + P2 = P1 + P2

m1v1 + m2v2 = m2v2 + m2v2 v2 = 0

m1v1 = m1v2 + m2v2

P1 = P1 + P2

3. Jika benda ringan merupakan benda 1 dan benda berat merupakan benda 2

X 2

Karena m1 < m2 maka v1 > v2

P1 P2 m1v1 m2v2 v2

2v1 v1

2v2

v2 < v1

P2 > P1

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

MOMEN INERSIA

(PERCOBAAN ME1)

Disusun oleh:

Kelompok 3

Ainun Rohimus Sofah (125090300111004)

Dian Sulistyoningsih (125090300111005)

Dimas Barra Kurniawan (125090300111009)

M. Sofyan Habibi (125090300111007)

Nilatul Asna (125090300111008)

Yudo Perbowo (125090300111006)

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Dewasa ini ilmu pengetahuan berkembang sangat pesat. Begitu juga dalam bidang

ilmu fisika, salah satunya yaitu mengenai momen inersia. Banyak sekali aktivitas dalam

kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan momen inersia. Oleh karena itu, praktikum

kali ini akan melakukan percobaan mengenai momen inersia suatu cakram. Setelah

melakukan percobaan momen inersia ini, peserta harus bisa menghitung momen inersia dari

suatu cakram serta menentukan momen inersia dari cakram berlubang.

1.2 Dasar Teori

Momen inersia merupakan ukuran sudut kuantitatif dari properti objek yang tahan

percepatan rotasi. Momen inersia tergantung pada bentuk dan sumbu rotasi tubuh. Rumus

yang berbeda memungkinkan perhitungan bentuk momen inersia yang berbeda. Rumus untuk

massa merupakan titik penting untuk diketahui (Bresnick, 1996).

Sebuah benda berputar memiliki energi kinetik karena partikel penyusunnya bergerak,

meskipun tubuh secara keseluruhan tetap di tempat. Kecepatan partikel yang merupakan jarak

r dari sumbu benda kaku berputar dengan kecepatan sudut , adalah:

v= r

massa partikel itu adalah m, sedang energi kinetik yaitu:

Ek= mv2=(mr

2)

2

dimana simbol tersebut berarti seperti yang disebutkan sebelumnya, jumlah dari persamaan

menyatakan bahwa energi kinetik memutar benda kaku sama dengan satu setengah jumlah

dari mr2. Nilai partikel benda dikalikan dengan kuadrat dari kecepatan sudut.

Persamaan ini

I=mr2

dikenal sebgai momen inersia. Memiliki nilai yang sama terlepas dari pergerakannya.

Semakin jauh sebuah partikel yang diberikan adalah dari sumbu rotasi, semakin cepat

bergerak dan semakin besar konstribusinya terhadap energi kinetik dari benda. Momen inersia

benda bergantung pada cara di mana massa dikonstribusikan relatif terhadap sumbu rotasi.

Hal ini sangat mungkin untuk suatu benda untuk memiliki momen inersia yang lebih besar

dari pada yang lain meskipun massanya mungkin jauh lebih kecil dari dua (Beiser, 1964).

Faktor yang diwakili oleh simbol I disebut momen inersia dan momen gayanya:

=I.

Dimana harus diukur dalam radian per detik kuadrat (Bueche,1988).

Persamaan yang menghubungkan persamaan sudut dengan persamaan linear tangensial

atg=r., didapatkan:

F=m.a

=m.r.

Jika kedua sisi dikalikan dengan r, akan didapatkan bahwa torsi =r.F dinyatakan dengan

=m.r2., dari persamaan tersebut akan didapatkan hubungan langsung antara percepatan

sudut dan torsi yang diberikan. Kuantitas mr2 menyatakan inersiatt torsi partikel dan disebut

meomen inersia (Giancoli, 1998).

Suatu benda tegar terdiri dari sejumlah besar sekali partikel. Maka penjumlahan dalam

persamaan yang sederhana harus digantikan dengan integral, I== ; atu jika

adalah kecepatan benda , maka dm= dV dan

I= dV

I=

Besaran tersebut disebut momen inersiarelatif terhadap sumbu rotasi dan didapat

dengan menambahkan hasil kali massa tiap partikel dengan kuadrat jaraknya terhadap sumbu.

Oleh karena itu, semakin melebar suatu benda, semakin besar momen inersianya.

Dengan definisi momen inersia, persamaan tersebut dapat dituliskan dalam bentuk:

L=I. (hanya untuk rotasi terhadap sumbu linear utama), dimana I merupakan

momen inersia utama yang bersesuaian (Beer,1976).

BAB II

METODOLOGI

2.1 Peralatan

Untuk melakukan praktikum momen inersia membutuhkan peralatan-peralatan.

Peralatan yang digunakan yaitu sebuah mistar/penggaris, sebuah stopwatch, beberapa buah

cakram, sebuah timbangan dan beberapa buah pemberat.

2.2 Tata Laksana Percobaan

Pertama massa pemberat m dan cakram ditimbang. Kemudian, jari-jari cakram

berlubang diukur RL dan RD -nya. Lalu posisi titik A dan B ditentukan dan diukur jaraknya.

Setelah itu pemberat dilepaskan dititik A, waktu yang diperlukan untuk mencapai titik B juga

ikut diukur sebanyak 7 kali. Langkah selanjutnya cakram berlubang di atas cakram pertama

sampai cakram yang tersedia terpakai semua.

2.3 Gambar

Gambar 2.1 Penggaris/Mistar

Gambar 2.2 Stopwatch

Gambar 2.3 Timbangan

BAB III

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

3.1 Data hasil Percobaan

3.1.1 Massa Pemberat = 30 gr = 0,03 Kg

3.1.2 Massa Cakram

3.1.2.1 Massa Cakram Tak Berongga

m=276,5 gr=0,2765 Kg= 0,28 Kg

3.1.2.2 Massa Cakram Berongga

Cakram (gr) (Kg)

m1 289,5 0,2895

m2 288,9 0,2889

m3 288,2 0,2882

m4 288,2 0,2882

m5 289,3 0,2893

3.1.3 Jari-Jari Cakram

Cakram RL (m) RD (m)

Tak berongga 0,08 -

Berongga satu 0,08 0,03

Berongga dua 0,08 0,03

Berongga tiga 0,08 0,03

Berongga empat 0,08 0,03

Berongga lima 0,08 0,03

3.1.4 Jarak Tempuh

S=30 cm=0,3 m

3.1.5 Waktu Tempuh

Jumlah

Penambahan

(n)

Waktu Tempuh (s)

0 11,1 27,1 6,5 5,0 6,4

1 7,7 6,4 6,9 7,0 7,1

2 8,3 8,5 8,5 7,9 7,5

3 10,0 8,7 8,7 8,5 8,4

4 12,0 10,5 9,9 10,4 9,9

5 12,2 15,0 10,5 11,9 12,3

3.2 Perhitungan

3.2.1 Cakram Tak Berongga

I0=MR2

=0,28(0,08)2

=0,28.0,0064

=0,001792

I0=0,0018 Kg

/m2

m=.nst

=.0,1

m=0,05

R=.nst

=.0,1

R =0,05

I0=( )I

=( +

=(0,19+0,625)0,0018

=0,815.0,0018

=0,001467

I0=0,0015 Kg.m2

Kr I0= x 100%

=

=0,8.100%

Kr I0=80%

3.2.2 Cakram Berongga

3.2.2.1 Cakram Berongga (M1)

=

=

Kg

I=.M1(RL2-RD

2)

=.0,2895(0,082-0,03

2)

=.0,2895(0,0064-0,0009)

=0,14475.0,0055

I=0,000796 Kg.m2

No T 2

1 7,7 0,4624

2 6,4 0,3844

3 6,9 0,0144

4 7,0 0,0004

5 7,1 0,0064

=0,868

=

=

=

=

=

Kr t= x 100%

= x100%

=0,0296.100%

Kr t=2,96%

3.2.2.2 Cakram Berongga (M2)

=0,28882 Kg

I=.M2(RL2-RD

2)

=.0,2889(0,082-0,03

2)

=.0,2889(0,0064-0,0009)

=0,14445.0,0055

I=0,00079 Kg.m2

No T 2

1 8,3 0,0256

2 8,5 0,1296

3 8,5 0,1296

4 7,9 0,0576

5 7,5 0,4096

=0,752

=

=

=

Kr t= x 100%

= x100%

=0,0238.100%

Kr t=2,38%

3.2.2.3 Cakram Berongga (M3)

=0,28882 Kg

I=.M3(RL2-RD

2)

=.0,2882(0,082-0,03

2)

=.0,2882(0,0064-0,0009)

=0,1441.0,0055

I=0,000792 Kg.m2

No T 2

1 10 1,2996

2 8,7 0,0256

3 8,7 0,0256

4 8,5 0,1296

5 8,4 0,2116

=1,692

=

=

=

Kr t= x 100%

= x100%

=0,0328.100%

Kr t=3,28%

3.2.2.4 Cakram Berongga (M4)

=0,28882 Kg

I=.M4(RL2-RD

2)

=.0,2882(0,082-0,03

2)

=.0,2882(0,0064-0,0009)

=0,1441.0,0055

I=0,000792 Kg.m2

No T 2

1 12 2,1316

2 10,5 0,0016

3 9,9 0,4096

4 10,4 0,0196

5 9,9 0,4096

=2,972

=

=

=

Kr t= x 100%

= x100%

=0,0366.100%

Kr t=3,66%

3.2.2.5 Cakram Berongga (M5)

=0,28882 Kg

I=.M1(RL2-RD

2)

=.0,2893(0,082-0,03

2)

=.0,2893(0,0064-0,0009)

=0,14465.0,0055

I=0,00080 Kg.m2

No T 2

1 12,2 0,0324

2 15 6,8644

3 10,5 3,5344

4 11,9 0,2304

5 12,3 0,0064

=10,668

=

=

=

Kr t= x 100%

= x100%

=0,0590.100%

Kr t=5,90%

3.2.3 Percepatan Cakram Tak Berongga

=

=

=

=

=0,0048

=

=

=16,67

3.2.4 Percepatan Cakram Berongga

3.2.4.1 Cakram 1

=

=

=

=0,0122

=

=

=6,56

3.2.4.2 Cakram 2

=

=

=

=0,0090

=

=

=8,89

3.2.4.3 Cakram 3

=

=

=

=0,0076

=

=

= 10,53

3.2.4.4 Cakram 4

=

=

=

=0,0054

=

=

=14,81

3.2.4.5 Cakram 5

=

=

=

=0,0039

=

=

=20,51

3.2.4 Grafik hubungan dengan

=

=

=

=18,59

=

=

=2,5

Maka koordinat centroid (2,5;18,59)

R=

=

=

=64,6

=

=

=0,1536

= + +

= + +

= +

= - 8,075.

=(20,12-0,0081)24

=20,119. 24

=482,6856

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6

Grafik Hubungan Antara dan n

3.2 Pembahasan

3.2.1 Analisa Prosedur

3.2.1.1 Fungsi Alat

Beberapa fungsi alat praktikum seperti penggaris digunakan untuk pengukuran jarak dari

titik A ke titik B. Sopwatch digunakan utnuk menghitung waktu yang diperlukan pemberat dari

titik A ke titik B. Cakram dan pemberat berfungsi sebgai benda uji. Sedangkan timbangan

digunakan untuk menimbang pemberat, cakram berongga dan cakram tak berongga.

3.2.1.2 Fungsi Perlakuan

Awalnya cakram tak berongga dan cakram berongga ditimbang agar diketahui massanya,

lalu massanya dicatat. Kemudian, untuk cakram yang tidakn berongga diukur jari-jarinya

menggunakan jangka sorong, sedangkan cakram yang berongga diukur juga jari-jari luar dan

dalamnya dengan menggunakan jangka sorong. Jari-jari luar diukur menggunakan pisau ukur

jangka sorong bagian bawah, sedangkan jari-jari cakram bagian dalam diukur menggunakann

pisau ukur jangka sorong bagian atas. Cakram yang sudah diukur jari-jarinya dicatat. Disamping

itu, jarak antara titik A dan titik B yang telah ditentukan sebelumnya diukur dengan

menggunakan mistar atau penggaris, lalu dicatat hasilnya. Kemudian, pemberat dilepaskan dari

titik A agar menuju titik B. Setelah itu, waktu yang diperlukan pemberat menuju titik B dari titik

A dicatat. Hal tersebut dilakukan selama lima kali berturut-turut. Kemudian cakram yang

berlubang ditambahkan satu per satun di atas cakram pertama dan catat waktuunya. Hal itu

diulangi sampai cakram yang tersedia terpakai semua.

3.2.2 Analisa Hasil

Momen inersia adalah ukuran kelembaman (resistansi) sebuah partikel terhadap

perubahan kedudukan atau posisi dalam gerak rotasi. Momen inersia juga dikatan sebagai

kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaannya. Berdasarkan hasil dari pengamatan

dan perhitungan, dapat diketahui bahwa semakin besar nilai jari-jari dan massa cakram berongga,

maka momen inersia semakin besar, dan begitu pula sebaliknya.

Hubungan antara percepatan tangensial dan percepatan angular dinyatakan oleh a=.R

yang artinya =a/R dan momen gayanya adalah =I. =I0.. momen inersia pada cakram berongga

dapat diketahui dari rumus I=.m(RL2-RD

2) dimana RL jari-jari luar dan RD jari-jari dalam.

Sedangkan hubungan antara massa dan percepatan terletak pada hukum Newton yang

kedua yaitu F=m.a, dari formula ini dapat diketahui bahwa massa berbanding tebalik dengan

percepatan. Semakin besar massa maka percepatannya semakin kecil dan sebaliknya.

Dari hasil yang diperoleh Kr yang besar yaitu 8,3%; 2,96%; 2,38%; 3,28%; 3,66%;

590%. Bisa diambil kesimpulan bahwa telah terjadi kekeliruan atau berbanding terbalik dengan

teori. Hal tersebut bisa terjadi karena terdapat kesalahan dalam pengukuran seperti kesalahan

pembacaan skala yang tidak benar, faktor tidak terduga yang terjadi dalam pengukuran misalnya

getaran di sekitar tempat pengukuran sehingga pembacaan skala kurang sempurna serta

kurangnya ketelitian pengamat. Aplikasi momen inersia dalam kehidupan sehari-hari seperti pada

orang yang sedang fitness dan lain sebagainya.

BAB 1V

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dalam praktikum kali ini dilakukan berbagai pengulangan pengukuran agar memperoleh

hasil yang akurat, agar momen inersia dari suatu cakram dapat diketahui. Momen inersia suatu

cakram dapat diketahui dari I=MR2, sedangkan momen inersia dari sistem divariasi dengan

menmbah massa cakram dengan beberapa cakram berongga dengan menggabungkan momen

ienrsia dari kedua cakram tersebut. Sehingga momen inersia total dari momen inersia tottal dari

cakram gabungan yaitu I=M(RL2-RD

2). I dapat diperoleh dengan menggambar grafik

hubungan antara 1/ dengan n dan menghitung kemiringan grafik.

4.2 Saran

Pada praktikum kali ini perlu ketelitian yang besar agar data atau hasil pengukuran akurat.

Bersifat hati-hati dan penuh kesabaran diperlukan, dalam pembuatan skala diperlukan ketelitian

juga dan skala pada grafik sekecil mungkin agar ketelitian yang didapatkan dengan susah payah

dan hasil pengukuran tidak sia-sia.

DAFTAR PUSTAKA

Beer, F.P dan Russel J. 1976. Mekanika Untuk Insinyur Statika. Jakarta: Erlangga.

Beiser, A. 1964. The Foundation Of Physics. USA: Addison-Wesley.

Bresnick, S. 1996. High Yield Phisics. USA: William & Wilkins.

Bueche, F.J. 1988. Priciple Of Physics. United States Of America: McGraw-Hill.

Giancolli. 1998. Fisika. Jakarta: Erlangga.

S. Taswa E, Ahmadi, Abu. 1996. Kamus Lengkap Fisika. Jakarta: Bumi Aksara.

Wilardjo, L. 1997. Kamus Istillah Fisika. Jakarta: Gramedia Widiasarana.

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

MODULUS ELASTISITAS

(PERCOBAAN ME-5)

Disusun oleh:

Kelompok 4

Tias Pranata Marga Siwi (125090801111011)

Ardhi Wibowo (125090800111020)

Dhika Rizkiansah (125090800111027)

Galih Rahmat Maulana (125090800111021)

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

UNIVERSI TAS BRAWIJAYA

MALANG

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dilakukanya percobaan ini yaitu, agar praktikan mampu menjelaskan konsep

tegangan regangan tarik dan modulus elastisitas dari suatu bahan serta mampu mengaplikasiakn

teori-teori yang ada dalam kehidupan sehari-hari.

1.2 DASAR TEORI

Perbandingan antara tegangan dan regangan dengan syarat-syarat tertentu merupakan definisi

singkat dari hukum hooke , hukum hooke bukan hukum yang bersifat umum , tetapi hanya

merupakan temuan ekspiremental yang hanya berlaku pada rentang yang terbatas . secara singkat

modulus elastisitas memiliki persamaan pemanjangan sebuah pegas ideal berbanding lurus

dengan gaya-gaya yang menariknya = /, jika dijabarkan satu per satu tegangan menyatakan

kekuatan dari gaya-gaya dari penarikan yang biasanya dinyatakan dalam bentuk gaya persatuan

luas, sedangakan regangan menyatakan hasil deformasinya. Saat tegangan dan regangan cukup

kecil, ditentukan bahwa keduanya berbanding lurus dengan konstanta sebagai pembandingnya.

Dalam modulus elastisitas menunjukkan suatu fakta jika semakin kuat suatu benda ditarik, maka

semakin panjang benda tersebut. Semakin kuat gaya tekan yang dilakukan maka semakin tertekan

pula benda tersebut(young dan freedman, 2002).

Gaya yang menarik suatu benda sebesar l adalah perubahan panjang dan K adalah

konstanta pembanding dimana rumusan ini sering disebut dengan hukum hooke yang berlaku

hamper untuk semua materi padat namun dalam system yang terbatas, karena jika gaya terlalu

besar atau sangat besar maka benda dengan kemampuan elastis secara otomatis akan patah.

Modulus elastis atau yang sering disebut dengan modulus young merupakan hasil perkalian gaya

dan panjang mula-mula dan perkalian antara luas permukaan dengan perubahan panjangngnya

sebagai pembandingnaya. Dengan persamaan umum sebagai berikut = dengan kata lain

modulus young berbanding lurus dengan nilai tegangan dan berbanding terbalik dengan nilai

reganganya (Giancoli, 2001).

Stress atau tegangan merupakan hasil bagi antara gaya dengan luas permukaandari suatu

benda. Strin atau regangan merupakan hasil bagi antara delta panjang dengan panjang mula-mula

suatu benda, terutama benda yang memiliki kemampuan untuk berelastis. Kika dijabarkan secara

menyeluruh nilai modulus elastis atau modulus young memiliki persamaan sebagai berikut

= dengan satuan (Jones Childern, 1992).

Teganagan memiliki beberapa kesamaan dengan tekanan, persamaan yang ditunjukkan

keduanya antara lain komponenya. Dimana tegangan(stress) merupakan hasil bagi dari gaya

dengan luas permukaan suatu benda. Sama dengan tekanan yang merupakan hasil bagi dari gaya

dengan luas permukaan penampangnya. Kedua besaran ini pun secara otomatis memiliki satuan

yang sama pula yakni atau sama dengan pascal( Wiston francis, 1994).

Modulus elastisitas merupakan persamaan yang terjadi karena pengembangan dari dasar

teori-teori tegangan regangan yang terjadi pada suatu benda dimana persamaan-persamaan yang

ada pada benda berbahan elastic ada tiga yakni, persamaan young, hooked an bulk. Namun secara

umum hanya ada dua persamaan yang paling sering digunakan yakni persamaan modulus young(

elastis )= dan persamaan hooke F= k.x(Alonso, 1997).

BAB II

METODOLOGI

2.1 PERALATAN

Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain, dua utas kawat, perangkat alat

baca skala utama dan nontius, seperangkat beban , mistar atau roll meter dan sebuah

micrometer secrub.

2.2 TATA LAKSANA PERCOBAAN

Mula-mula dua utas kawat digantungkan dan dilengkapi dengan seperangkat alat baca

skala utama dan nontius. Agar kawat lurus maka kawat diberi beban awal yang tidak terlalu

besar. Lalu diameter dan panjang kawat diukur serta ditentukan nilai modulus elastisitasnya.

Setelah itu kedudukan skala utama terhadap kedudukan skala nontius dicatat dan bebabn

ditambah beratnya secara berkala. Setelah beberapa saat( kurang lebih 10 sekon) kedudukan

skala utama dan nontius dicatat kembali dan dihitung pertambahan panjangnya. Langkah-

langkah tersebut diulangi hingga lima atau tujuh kali penambahan. Setelah penambahan

dilakukan beban dikurangi secara berkala dan dicatat kedudukan skala utama serta skala

nontiusnya. Dihitung pengurangan panjang yang terjadi. Diulangi langkah-langkah pada

pengurangan seperti langkah-langkah pada penambahan beban, sehingga semua beban habis.

2.3 GAMBAR PERLATAN

2.3.1. Gb. Skala nontius dan skala utama

2.3.2. Gb. Kawat

BAB III

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

3.1 DATA HASIL PERCOBAAN

A. Data hasil penambahan beban

B. Data hasil pengurangan beban

No. m (Kg) L 1 (mm)

1 0,15 1,568

2 1 1,567

3 1,5 1,564

4 2 1,562

5 2,5 1,561

6 3 1,560

7 3,5 1,550

NO m (kg) L 1(mm)

1 1 1.562

2 1.5 1.564

3 2 1.566

4 2.5 1.568

5 3 1.569

6 3.5 1.57

7 4 1.571

Diameter kawat = 0,26 mm

Panjang kawat mula-mula (l0) = 156 cm = 1560 mm = 1,56 m

3.2 Perhitungan (penambahan beban)

No m

(Kg) L1 (m) L (cm)

F =

m.g

(N)

A (m2)

l / l = F/A Y (Pa)

1 1 1,562x10-3 155,84 x10

-2 10 53x10

-10 0,998 0,18x10

10 0,18x10

10

2 1,5 1,564x10-3 155,84 x10

-2 15 53x10

-10 0,998 0,28x10

10 0,28x10

10

3 2 1,566x10-3 155,84 x10

-2 20 53x10

-10 0,998 0,37x10

10 0,37x10

10

4 2,5 1,568x10-3 155,84 x10

-2 25 53x10

-10 0,998 0,47x10

10 0,47x10

10

5 3 1,569x10-3 155,84 x10

-2 30 53x10

-10 0,998 0,56x10

10 0,56x10

10

6 3,5 1,570x10-3 155,84 x10

-2 35 53x10

-10 0,998 0,66x10

10 0,66x10

10

7 4 1,571x10-3 155,84 x10

-2 40 53x10

-10 0,998 0,75x10

10 0,75x10

10

L = L1 L0

L = mxn

L 21084,1557

847,155

A = d2 = x 3,14 x (0,26)

2 = 0,053 m

2

= 998,07

986,6

n m

= 7

1027,3 10x

n0,467 x 10

10 N/m

2

F = 257

175

n

F N

Y = Y/n = 7

1027,3 10x= 0,467 x 10

10 Pa

Y = )1(

2

nn

YY =

)17(7

109 6x =

42

109 6x=

61021,0 x = 0,45 x 103 Pa

Y = (Y Y)

= (0,467 x 1010

0,45 x 103) Pa

KY = Y

Yx 100% =

10

3

1046,0

1045,0

x

x= 0,97 x 10

-7 x 100% = 0,97 x 10

-4%

Centroid

Y = b a = 0,56 0,18 = 0,38

X = 0,988

Y = 0,467

Tan = 472,0988,0

467,0

X

Y

Kry = tan

Yx 100% =

472,0

38,0 x 100% = 80%

3.3. Perhitungan (pengurangan beban)

No m

(Kg) L1 (m) L (cm)

F =

m.g

(N)

A (m2)

l / l = F/A Y (Pa)

1 1 1,56x10-3 156,31 x10

-2 10 53x10

-10 1,009 0,09x10

10 0,09x10

10

2 1,5 1,56x10-3 156,31 x10

-2 15 53x10

-10 1,009 0,18x10

10 0,18x10

10

3 2 1,561x10-3 156,31 x10

-2 20 53x10

-10 1,009 0,28x10

10 0,28x10

10

4 2,5 1,562x10-3 156,31 x10

-2 25 53x10

-10 1,009 0,37x10

10 0,37x10

10

5 3 1,566x10-3 156,31 x10

-2 30 53x10

-10 1,009 0,47x10

10 0,47x10

10

6 3,5 1,567x10-3 156,31 x10

-2 35 53x10

-10 1,009 0,56x10

10 0,56x10

10

7 4 1,568x10-3 156,31 x10

-2 40 53x10

-10 1,009 0,66x10

10 0,66x10

10

L = L1 L0

L = mxx

n

L 21031,1567

731,156

A = d2 = x 3,14 x (0,26)

2 = 0,053 m

2

= 069,17

069,7

n m

= 7

6110,2 10

n0,37 x 10

10 N/m

2

F = 207

140

n

F N

Y = Y/n = 7

1061,2 10x= 0,37 x 10

10 Pa

Y = )1(

2

nn

YY =

42

1049,246 6x =

61086,5 x = 1,55 x 103 Pa

Y = (Y Y)

= (0,37 x 1010

1,55 x 103) Pa

KY = Y

Yx 100% =

10

5

1037,0

1055,1

x

x= 4,18 x 10

-5 x 100% = 4,18 x 10

-3%

Centroid

Y = b a = 0,56 0,09 = 0,47

X = 1,009

Y = 0,372

Tan = 712,2372,0

009,1

X

Y

Kry = tan

Yx 100% =

712,2

47,0 x 100% = 17,3%

3.2 ANALISA PROSEDUR

Perangkat baca skala utama dan nontius digunakan untuk proses pengkalibrasian

yang secara tidak langsung kedua perangkat baca ini digunakan untuk pengatur

kesetimbangan saat dilakukan penambahan dan pengurangan beban saat percobaan

dilakukan. Micrometer secrub memiliki fungsi sebagai pengukur diameter kawat. Beban

digunakan untuk meluruskan kawat dan kawat digunakan sebagai obyek amat di saat

perubahan panjang terjadi baik pada saat penambahan beban atau pengurangan beban.

Skala utama dan nontius harus dikalibrasi terlebih dahulu setiap dilakukan

penambahan dan pengurangan beban dilakukan. Pengukuran panjang kawat digunakan

alat bantu roll meter dimana pengukuranya dimulai dari ujung pengait atas hingga pengait

bawah yang mendekati skala nontius, mengapa pada pengukuran panjang kawat tidak

digunakan penggaris , alsanya hanya satu tidak menutup kemungkinan jika pengukuran

panjang kawat menggunakan penggaris berpotensi memiliki nilai deviasi atau

ketidakpastian hasil pengukaran yang besar. Maka untuk itu digunakan roll meter dalam

pengukuran panjang kawat untuk meminimalisir nilai deviasi yang timbul.

3.3 ANALISA HASIL

Tegangan merupakan suatu gaya yang dilakukan terhadap suatu benda dengan luas

penampang tertentu. Di dalam praktikum ini tegangan berhubungan dengan beban yang

dikaitkan atau digantungkan dengan seutas kawat berskala utama dan nontius.

Sedangakan regangan merupakan suatu perbandingan delta panjang dengan panjanbg

mula-mula suatu benda dengan kemampuan elastis, jika di dalam percobaan ini

berkenaan dengan perubahan panjang kawat saat penambahan dan pengurangan beban

dilakukan pada kawat. Dengan menggunakan micrometer secrub didapatkan nilai

diameter kawat sebesar 0,2666 mm, dihitung satu per satu setiap penambahan beban

begitu pula yang diperoleh dari pengurangan antara dengan ( panjang setelah

dilakukan penambahan beban ddengan panjang mula-mula atau sebelum penambahan

beban dilakukan dengan menggunakan bantuan roll meter. Setelah itu dari perhitungan

tersebut dapat dihitung nilai regangannya satu per satu( tiap perubahan panjang yang

terjadi. Begitu pula nilai teganganya beserta komponen-komponenya seperti F dan A.

setelah dihitung semuanya dilakukan perhitungan rata-rata, dari data perhitungan yang

diperoleh tersebut akan dimasukkan pada perhitunga selanjutnya yaitu nilai modulus

elastisnya beserta angka deviasinya. Nilai penambahan dipereoleh sebesar 0,46 x

sedangkan pada pengurangan diperoleh sebesar 0,37 x %. Terdapat pula grafik

dimana nilai Kr grafik pada penambahan beban sebesar 80% dan Kr grafik pengurangan

beban sebesar 17,3%. Terdapat kejanggalan pada Kr antara perhitungan manual dan

grafik. Hal ini terjadi dikarenakan kekurang telitian praktikan dalam melakukan setiap

detail perhitungan dan percobaan. Tak hanya itu saja terdapat faktor lain yang

mempengaruhi diantaranya yaitu keyerbatasan alat ukur yang digunakan dalam

pengukuran.

BAB IV

PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

Tegangan adalah perbandingan antara gaya dengan luas permukaan suatu benda.

Regangan adalah perbandingan antara delta panjang engan panjang mula mula.

Sedangkan modulus elastis merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan.

4.2 SARAN

Praktikan harus melakukan setiap detail percobaan dan perhitungan dengan seteliti

mungkin untuk mengurangi potensi nilai ketidakpastian (devisiasi) yang besar beserta

untuk meminimalisir kemungkinan kekeliruan dalam memasukkan atau mengolah data

percobaan.

DAFATAR PUSTAKA

Alonso, macello and edward.J Finn. 1967. Fundamental University Phyics.USA:

Addison wesly

Young, D Hugh dan Roger A freedman. 2002. Physics University. USA:

Addison wesly

Gincoli. 2001. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga

Jones, Childern. 1992. Contampory Collage Physics. USA: Addison Wesly

Wiston, Francis. 1994. Fisika universitas 1. Jakarta: Yayasan Buku

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

VISKOSITAS

(PERCOBAAN FP1)

Disusun oleh :

KELOMPOK 5

1. Dessy Ana Laila Sari

2. Dwiky Rahmadian

3. Fandi Ahmad Rayvaldo

4. Fia Gladnesia

5. Simsom Bintang

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA FMIPA

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan

Dengan dilakukannya percobaan yang membahas tentang viskositas dari suatu zat cair

ini, peserta percobaan praktikum ini diharapkan untuk dapat mengerti serta memahami

secara menyeluruh pada aspek hokum Stokes. Selain itu, peserta percobaan juga

diharapkan untuk dapat menentukan nilai koefisien kekentalan (viskositas) suatu zat cair

dengan menerapkan konsep hokum Stokes dengan tepat dan akurat

1.2 Dasar Teori

Kekentalan fluida Newton adalah sifat termodinamika yang sebenarnya, nilai sifat ini

sangat bergantung kepada besaran suhu (T) dan tekanan (P). Pada suatu keadaaan tertentu

nilai kekentalan fluida sangat berbeda dibandingkan zat fluida lainnya. Parameter utama

yang mengkolerasikan perilaku kekentalan semua fluida Newton ialah bilangan Reynolds

yang nirmatra (White, 1986)

Di dalam fluida yang bergerak setiap elemen dalam fluida mengalami tegangan yang

didesakkan kepadanya oleh elemen-elemen yang lainnya yang berada di sekelilingnya.

Tegangan pada setiap bagian dari permukaan elemen dipecahkan ke dalam suatu

komponen-komponen normal dan komponen tangensial terhadap arah gerakan fluida yang

kita kenal secara umum sebagai tekanan dan tegangan geser. Tekanan dapat timbul baik

fluida di keadaan bergerak maupun pada keadaan diam atau tidak bergerak. Akan tetapi,

tegangan geser hanya akan timpul apabila cairan atau fluida dalam keadaan bergerak. Sifat

yang menimbulkan tegangan geser inilah yang disebut viskositas atau kekentalan.

(Dugdale, 1981)

Viskositas dapat juga dianggap sebagai kelengketan internal dari suatu fluida. Properti

ini dapat menghasilkan suatu tegangan geser di dalam suatu aliran fluida sehingga dapat

menyebabkan rugi yang terjadi pada pipa. Viskositas sangat bergantung kepada

temperatur atau suhu. Apabila suhu dinaikkan maka tingkat viskositas suatu fluida akan

terjadi penurunan begitu juga sebaliknya, apabila suhu diturunkan maka tingkat viskositas

fluida tersebut akan meningkat. Di dalam fluida, viskositas disebabkan oleh gaya-gaya

kohesif, dan apabila pada gas terjadi karena tumbukan antara molekul satu dengan yang

lainnya. (Potter, Merlec and Wiggert. 2008)

Viskositas dari gas akan bertambah apabila suhu dinaikkan, tetapi viskositas pada

cairan akan mengalami penurunan apabila suhu dinaikkan. Variasi dalam efek temperatur

sendiri dapat dijelaskan melalui percobaan tentang penyebab terjadinya viskositas.

Resistensi dan cairan untuk dapat bergeser atau bergerak bergantung pada gaya kohesi

milik fluida tersebut dan pada laju transfer dari momentum molekul gas tersebut.

(Streeter. 1971)

Dari semua properti fluida yang ada, viskositas merupakan properti yang paling

penting dalam pembelajaran aliran fluida. Viskositas adalah properti dari fluida

berdasarkan yang memberikan resistensi untuk bergeser atau bergerak. Menurut hukum

Newton tentang keadaan kekentalan suatu fluida, bahwa pada tingkatan tertentu deformasi

suatu sudut fluida tegangan gesernya berbanding lurus dengan viskositas fluida tersebut.

Sirup gula dan aspal salah satu contoh dari fluida yang memiliki tingkat kekentalan zat

yang tinggi; air dan udara merupakan contoh dari fluida yang tingkat kekentalannya

sangat rendah. (Streeter and Whyle. 1979)

Koefisien dari kekentalan atau viskositas mungkin sangat dipengaruhi dengan

temperature atau suhu dan tekanan, akan tetapi kurang atau lebih unik terjadi pada fluida

yang spesifik. (Jerome and Elder. 1989)

BAB II

METODOLOGI

2.1 Peralatan

Untuk membantu dalam proses percobaan tentang viskositas fluida digunakan

beberapa peralatan dalam pratikum II ini, antara lain: Mistar; Jangka sorong; Kaliper

micrometer; Neraca ohaus dan Stopwatch. Sedangkan benda-benda yang digunakan

sebagai bahan percobaan antara lain: Beberapa tabung gelas yang berisi zat cair yang

berbeda yaitu oli, gliserin dan minyak; beberapa bola kecil yang ukurannya berbeda.

2.2 Tata Laksana Percobaan

Untuk didapatkan volume tabung yang difungsikan sebagai wadah cairan, pertama-

tama dengan digunakannya alat berupa jangka sorong kita tentukan besar diameter (D)

dari tabung. Pengukuran diameter ini dilakukan di titik pengukuran yang berbeda. Di

dalam percobaan ini digunakan tiga tabung sehingga ditemukan tiga data diameter yang

dinyatakan dalam satuan millimeter (mm). Berdasarkan dengan rumus volume tabung

maka dapat ditentukan luas alas dari tabung dan dikalikan dengan tinggi dari tabung

sehingga didapatkan nilai dari volume tabung.

Selanjutnya ditentukan besar massa jenis () dengan digunakannya alat berupa

aerometer. Massa jenis dapat ditentukan dengan aerometer yang memanfaatkan konsep

dari gaya apung benda.

Untuk didapatkannya massa jenis dari benda yang berupa bola () dengan

diterapkannya rumus antara massa benda (m) dibagi dengan besar volumenya. Untuk

didapatkannya data massa dari benda, bola akan ditimbang dengan neraca ohaus.

Kemudian pada pengukuran volume bola, ditentukan terlebih dahulu besar nilai diameter

dari bola (D) sehingga dapat disubtitusikan kedalam persamaan rumus volume bola.

Bola kemudian dijatuhkan kedalam tabung yang berisi larutan yang berbeda, pada titik

awal benda mulai bergerak konstan akan ditandai. Kemudian waktu yang diperlukan

benda untuk mencapai dasar diukur dengan menggunakan stopwatch, waktu yang diukur

dinyatakan dalam satuan detik (sekon). Penjatuhan bola diulangi pada setiap tabung yang

akan diuji dengan setiap bola yang berbeda.

Batas bawah akan diubah sehingga didapatkan besar perubahan jarak (S), lalu dengan

digunakan sebuah bola waktu yang dibutuhkan untuk jatuh dihitung dengan stopwatch.

2.3 Gambar

2.3.1 Areometer

2.3.2 Mistar

2.3.3 Jangka Sorong

2.3.4 Kaliper Mikrometer

2.3.5 Neraca Ohaus

2.3.6 Stopwatch

2.3.7 Bola Uji

2.3.8 Tabung Gelas

BAB III

ANALISA dan PEMBAHASAN

3.1 Data Hasil Percobaan

3.1.1 Diameter dan Massa Bola

No Bola I Bola II Bola III

D (mm) m (gr) D (mm) m (gr) D (mm) m (gr)

1 15.45 5.4 7.48 2.0 19.44 32.7

2 15.47 5.5 7.46 2.1 19.44 32.6

3 15.46 5.3 7.44 2.0 19.43 32.2

46.38 16.2 22.38 6.1 58.31 97.5

3.1.2 Diameter Tabung

No. Tabung A

(Oli)

Tabung B

(Minyak)

Tabung C

(Gliserin)

1 73.06 72.1 73.56

2 73.06 71.9 74

3 73.1 72.29 73.52

3.1.3 Percobaan pada Bola 3

Tabun

g

Zat D (mm) (g/cm) S (cm) Waktu Tempuh (s)

t t t

A Oli 73.07 0.9 23.7 (900) 0.5 0.3 0.3

21.1 (800) 0.2 0.2 0.3

18.5 (700) 0.1 0.1 0.1

B Minyak 72.08 0.93 26.1 (900) 0.2 0.25 0.2

23.4 (800) 0.1 0.15 0.15

20.8 (700) 0.1 0.15 0.15

C Gliserin 73.69 1.3 24.3 (900) 0.4 0.5 0.45

21.6 (800) 0.35 0.4 0.4

19.0 (700) 0.3 0.3 0.1

3.2 Perhitungan

3.2.1 Bola I

No. D (cm) |d- | m (gr) |m- | V

(cm ) |v- |

1 1.545 5.4 0 1.930

2 1.547 5.5 1.937

3 1.546 0 5.3 1.933 0

4.638 16.2 5.8

3.2.2 Bola II

No. D (cm) |d- | m (gr) |m- | V

(cm ) |v- |

1 0.748 2.0 0.219

2 0.760 2.1 0.229

3 0.744 2.0 0.215

2.238 6.1 0.663

3.2.2 Bola III

No. D (cm) |d- | m (gr) |m- | V

(cm ) |v- |

1 1.944 32.7 3.845

2 1.944 32.6 3.845

3 1.943 32.2 3.839

5.831 97.5 11.529

3.2.2 Grafik

3.2.2.1 Pada Fluida Berupa Oli

No. S

(cm)

T (s)

1 23.7 0.4

2 21.1 0.23

3 18.5 0.1

63.3 0.73

Titik sentroid

Jadi, (x,y) = (21.6; 0.39)

3.2.2.2 Pada Fluida Berupa Minyak

No. S

(cm)

T (s)

1 26.1 0.216

2 23.4 0.16

3 20.8 0.13

70.3 0.5

Titik sentroid

Jadi, (x,y) = (21.6; 0.39)

3.2.2.3 Pada Fluida Berupa Gliserin

No. S

(cm)

T (s)

1 24.3 0.45

2 21.6 0.39

3 19 0.33

64.9 1.17

Titik sentroid

Jadi, (x,y) = (21.6; 0.39)

3.3.1 Analisa Prosedur

3.3.1.1 Fungsi Alat

Untuk menunjang proses praktikum kali ini, digunakan beberapa jenis alat ukur, antara

lain: Areometer yang berfungsi sebagai pengukur besar massa jenis dari larutan dengan

berdasarkan pada konsep daya apung yang ada pada benda, akan tetapi dalam percobaan

kali ini, alat ini tidak digunakan dan sebagai gantinya besar nilai massa jenis larutan telah

ditetapkan sesuai dengan besar massa jenis larutan dalam keadaan standar; Mistar dalam

percobaan ini berfungsi sebagai pengukur panjang ataupun tinggi dari tabung yang diisi

oleh larutan tertentu serta sebagai patokan ukuran tinggi saat bola besi dijatuhkan; Jangka

sorong berfungsi dalam pengukuran besar diameter dari tabung; Neraca ohaus berfungsi

saat pengukuran bola sehingga bola dapat diketahui massanya secara pasti; Kaliper

mikrometer berfungsi sebagai pengukur besar dari diameter bola yang akan dijatuhkan

pada larutan dan stopwatch berfungsi untuk pengambilan data waktu yang diperlukan oleh

bola besi untuk mencapai dasar dari tabung saat dijatuhkan ke dalam larutan tertentu.

Dalam percobaan ini juga digunakan tiga jenis larutan dengan besar nilai kekentalan yang

berbeda yaitu larutan oli, minyak dan gliserin selain itu dalam percobaan ini juga

digunakan beberapa bola pejal dengan ukuran yang berbeda sebagai bahan yang akan

diujicobakan.

3.3.1.2 Fungsi Perlakuan

Dalam proses pengukuran terdapat beberapa pengukuran yaitu, pengukuran diameter,

pengukuran waktu dan pengukuran panjang. Dalam pengukuran diameter digunakan

beberapa alat yaitu jangka sorong dan caliper mikrometer. Jangka sorong digunakan

dalam pengukuran diameter (D) objek tabung yang diisi oleh tiga jenis fluida. Pada jangka

sorong besar ketelitiannya yang dapat diukur sebesar 0.01 cm. Untuk didapatkannya data

yang lebih akurat diwajibkan untuk digunakannya kunci yang tepat pada bagian slide ber-

vernier yang terdapat pada jangka sorong. Pada proses pengukuran diameter pada bola (d)

tidak digunakan jangka sorong tetapi dengan menggunakan kaliper mikrometer karena

tingkat ketelitiannya yang lebih besar ketimbang dengan jangka sorong yaitu 0.001 cm

sehingga lebih baik daripada jangka sorong karena benda yang relatif lebih kecil. Pada

pengukuran tinggi tabung (S) digunakan mistar berketelitian 0.1 cm sebagai alat

pengukurnya. Pada pengukuran massa benda (m), digunakan neraca ohaus sebagai

pengganti neraca analitik. Jenis neraca ohaus yang digunakan pada pengukuran ini adalah

neraca ohaus tiga lengan, neraca ini digunakan dalam pengukuran massa dari bola pejal.

Pada perhitungan waktu pada bola pejal ketiga untuk tenggelam di tiap-tiap fluida

digunakan stopwatch sebagai alat pengukur waktunya.

3.2.2 Analisa Hasil

Untuk menentukan nilai rata-rata dari tiap data seperti diameter (d), waktu (t), jarak

(S), massa (m) dan volume (v) dapat ditentukan dengan rumus,

Rumus ini berlaku pada setiap penentuan besar nilai rata-rata dari data yang

didapatkan. Sehingga dalam rumus di atas besaran diameter (d) dapat digantikan dengan

besaran lainnya yang ingin ditentukan nilai rata-ratanya. Rumus ini hanya berlaku pada

besaran yang memiliki jumlah data sebesar lebih dari satu data.

Untuk menentukan besar volume objek pengukuran karena dalam praktikum

digunakan dua benda yaitu tabung dan bola. Untuk menentukan volume bola digunakan

rumus,

Dalam kasus ini nilai d dibagi dua menjadi nilai r atau jari-jari bola. Untuk nilai

dapat berupa pecahan maupun angka desimal. Pada bentuk pecahan sama dengan 22/7 dan

pada bentuk desimal nilai senilai 3.14. sendiri merupakan