(new file)bab 5 - kesetimbangan gaya

Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 Kesetimbangan GayaKelompok 6

BAB 5

KESETIMBANGAN GAYA

5.1MAKSUD DAN TUJUAN

5.1.1 Maksud

Maksud dari praktikum ini adalah :

Memahami dan mengetahui kesetimbangan yang bekerja pada bidang vertikal.

5.1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah :

1. Mencari besaran nilai tegangan T1 dan T2 pada dua buah senar yang

berlawanan arah gayanya dengan beban dan sudut yang telah diketahui.

2. Mencari besaran nilai tegangan pada senar dengan beban, sudut, dan tegangan

(T) yang telah diketahui.

5.2 DASAR TEORI

5.2.1 Kesetimbangan Gaya

Suatu benda bekerja hanya satu gaya, maka benda akan dipercepat searah dengan

arah gaya yang bekerja. Jika dua buah gaya bekerja pada sebuah benda tanpa

mengalami percepatan maka dikatakan bahwa gaya berada dalam kesetimbangan.

Dua gaya yang berada dalam kesetimbangan harus memenuhi tiga persyaratan,

yaitu :

1. Harus mempunyai ukuran yang sama.

2. Bekerja dalam arah yang berlawanan.

3. Garis aksi kedua gaya tersebut harus melewati satu titik.

Dua buah gaya tersebut dikatakan concurrent.

y

z

y

z

x α βᶲ

Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6

Garis aksi dua gaya melewati satu titik

Gambar 5.1 Dua Gaya Berada dalam Kesetimbangan

Tiga buah gaya bekerja pada benda dikatakan dalam kesetimbangan (equilibrium)

jika memenuhi sejumlah kondisi, yaitu :

1. Gaya harus berada pada bidang yang sama (coplanar).

2. Garis aksi gaya melalui satu titik (concurrent).

3. Jika arah gaya dinyatakan dengan arah panah dan besar gaya dinyatakan

denga panjang garis, maka gaya – gaya tersebut harus membentuk segitiga

gaya (triangle of forces).

Gambar 5.2 Tiga Gaya

dalam Kesetimbangan

Metode Segitiga Gaya

Menggunakan hukum sinus untuk menyelesaikan gaya – gaya yang tidak

diketahui:

= = …........................................ (6.1)

Sumber : (I Wayan Artana .dkk, Buku Ajar Mekanika Bahan, 2009)

5.2.2 Kesetimbangan Sistem Gaya Konkuren

x


Jika sebuah sistem gaya melalui satu titik berada dalam bidang yang sama

(coplanar concurrent force system), maka jumlah aljabar komponen vertikal dan

horizontal gaya masing – masing harus sama dengan nol. Ini dinyatakan dengan

persamaan : ∑Fx = 0 dan ∑Fy = 0

Sebaliknya, jika dinyatakan ∑Fy = 0 dan ∑Fx = 0 dalam sistem gaya konkuren,

maka dapat kita katakan bahwa sistem dalam kesetimbangan dan resultan gaya

adalah sama dengan nol.

5.3 ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

a. Katrol 1 buahb. Katrol Ganda 1 buahc. Papan Gaya 1 buahd. Penanda Garis 2 buahe. Tali Rakitan 6 buahf. Buku Catatan 1 buahg. Beban Menggantung 4 buahh. Busur Derajat 1 buah i. Neraca Pegasj. Allen Key

5.4 PROSEDUR PERCOBAAN


5.4.1 Percobaan 1

Gambar 5.3 Sketsa Frame Kesetimbangan Gaya Percobaan 1

Cara melakukan praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Rangkailah seluruh alat sesuai dengan gambar.

2. Gunakan senar untuk menggantungkan 2 pengait beban pada katrol tunggal

dan letakkan 1 pengait beban pada tengah senar untuk menyeimbangkan

antara kiri dan kanan.

3. Tambahkan beban yang telah ditentukan pada pengait beban.

4. Sejajarkan beban kiri dan kanan dengan cara mengatur posisi beban di tengah

untuk mencari titik keseimbangannya.

5. Hitung sudut di bawah kedua katrol dengan busur yang telah disediakan.

6. Hitung panjang vertikal (h1 dan h2) dari katrol sampai pusat titik beban di

tengah dengan menggunakan penggaris untuk mencari kesalahan relatif.

7. Hitung panjang horizontal (L1 dan L2) dari pusat titik beban sampai senar

beban di kiri dan kanan untuk mencari kesalahan relatif.

5.4.2 Percobaan 2


Gambar 5.4 Frame Kesetimbangan Gaya Percobaan 2

Cara melakukan praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Rangkailah seluruh alat sesuai gambar.

2. Geser katrol tunggal dengan menggunakan Allen key dengan mengendorkan

mur baut yang ada pada katrol tunggal.

3. Gantung senar pada katrol yang telah digeser, kemudian kaitkan ujung senar

satunya ke neraca pegas.

4. Gantungkan pengait beban beserta beban yang telah ditentukan pada senar

dan usahakan agar posisi senar tegak lurus 900.

5. Amati dan catat nilai tegangan yang ditunjukan di neraca pegas.

6. Kemudian hitung sudut di sebelah katrol dengan menggunakan busur yang

telah disediakan.

Mulai

Rangkai alat

Memasang senar pada katrol

Gantungkan pengait beban pada senar

Tambahkan beban yang telah ditentukan pada tiap tiap pengait beban


5.5 ALUR KERJA

5.5.1 Pada Percobaan 1

Alur kerja pada percobaan kesetimbangan gaya ke-1 dapat dilihat sebagai berikut :

Grafik 5.1 Alur Kerja Percobaan 1 Kesetimbngan Gaya

Sejajarkan beban kanan dan kiri dengan menggeser beban di tengah

Pertahankan posisi beban agar tetap setimbang

Amati dan hitung sudut α dan sudut β

Ukur panjang horizontal L1 dan L2 dari pusat beban di tengah

Ukur tinggi vertikal h1 dan h2 dari katrol tunggal kanan dan kiri

Hitung tegangan tali T1 dan T2

Selesai

Mulai

Rangkai alat

Memasang senar pada katrol

Memasang neraca pegas pada senar

Gantungkan pengait beban beserta beban yang telah ditentukan


5.5.2 Percobaan 2

Alur kerja pada percobaan kesetimbangan gaya ke-2 dapat dilihat sebagai berikut :

Grafik 5.2 Alur Kerja Percobaan 2 Kesetimbngan Gaya

Posisikan senar yang ada di neraca pegas tegak lurus 90O

Amati dan tulis tegangan yang ditunjukkan di neraca pegas

Ukur sudut lancip α

Hitung tegangan pada senar miring (T2)

Selesai


5.6 DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 5.1 Hasil data percobaan 1 dan 2 kesetimbangan gaya

Percobaan

α Β Beban h1 h2 L1 L2

W1 (N) W2

(N)W3 (N)

1 62,5° 65° 25 N 30 N 28 N 26,1 cm 26,1 cm 51,5 cm 36 cm

2 63° - - 27 N - - - - -

T1

T2

62,50

52,50


5.7 ANALISIS DATA

5.7.1 Percobaan 1

Diketahui :

Beban 1 (W1) : 25 N

Beban 2 (W2) : 30 N

Beban 3 (W3) : 28 N

Sudut α : 62,50

Sudut β : 650

Gambar 5.5 Kesetimbangan Gaya

Konkuren

Mencari nilai tegangan T1 dan T2 dengan menggunakan rumus segitiga gaya :

30 N

62,5052,50

52,50

62,50

650

T2

25 N

T1

y

x


= =

= =

Maka, diperoleh nilai :

T1 = = 26,26 N

T2 = = 29,36 N

Ketidakpastian :

Jika T1 = W1 dan T2=W3 maka,

W2(act) = T1 Cos + T2 Cos

= 25 Cos 62,50 + 28 Cos 650

= 23,37 N

Kesalahan rata-rata :

KR = x 100%

= x 100% = 22,1 %

5.7.2 Percobaan 2

Diketahui :

Beban (W) : 27 N

Sudut α : 630

Tegangan (T1) : 13 N


Gambar 5.6 Kesetimbangan Gaya

630

270

T2 cos 630

T2 sin 630


Mencari nilai T2 :

∑Fx = 0

T2 Cos - T1 = 0

T2 Cos 63o -13 = 0

T2 = 28,635 N

∑Fy = 0

T2 sin - W = 0

28,635 sin 630 - W=0

W = 25,514 N

Kesalahan rata-rata :

KR = x 100%

= x 100%

= 5,50 %

5.8 HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan data yang telah disusun pada tabel 5.1 diperoleh data perhitungan

pada table di bawah ini :

Tabel 5.2 Hasil Percobaan

Percobaa

n

α β Beban h1

(cm)

h2

(cm)

L1

(cm)

L2

(cm)

T1

(N)T2 (N)

W1

(N)W2

(N)W3 (N)

1 62,5

°

65° 25 30 28 26,1 26,1 51,5 36 26,2

6

29,3

6

2 63° - - 27 - - - - - 13 28,6

35


Tabel 5.3 Ketelitian Nilai Percobaan 1

Tabel 5.4 Ketelitian Nilai Percobaan 2

5.8.1 Pembahasan

Perhitungan Hasil

W2(act) = T1 Cos + T2 Cos

23,37 N

KR = x 100%22,1 %

Ketelitian = (100-KR) % 77,9 %

Perhitungan Hasil

T2 sin - W = 0

28,635 sin 630 - W=0

W = 25,514 N 25,514 N

KR = x 100%5,50 %

Ketelitian = (100-KR) % 94,5 %


Pada percobaan kesetimbangan gaya, desain dari segala jenis struktur didasarkan

pada efek berat desain struktur itu sendiri, gaya yang bekerja pada struktur

tersebut dan apakah struktur itu bergerak. Biasanya dalam desain struktural tidak

terdapat gerak dan benda yang dimaksud berada dalam kesetimbangan statis.

Untuk mengetahui nilai dari masing-masing benda uji, dalam hal ini tegangan tali,

beban benda yang menggantung, kesalahan rata-rata serta ketelitian pengukuran

bisa dimulai menggunakan :

Cara matematik yang biasa dipakai untuk 3 sistem dimensional adalah dengan 6

kondisi :

Jika gaya yang bekerja hanya dalam satu bidang maka 3 kondisi kesetimbangan

adalah :

Atau

Menggunakan hukum sinus untuk menyelesaikan gaya – gaya yang tidak

diketahui:

= =

5.8.2 Kemungkinan Kesalahan


Hasil yang kami peroleh mungkin belum sempurna. Hal ini disebabkan karena :

a) Kurang teliti dalam mengukur sudut α, sudut β atau sudut ϕ.

b) Kurang cermat dalam penyesuaian terhadap gambar uji.

c) Kesalahan dalam perhitungan.

5.9 KESIMPULAN

Dari hasil praktikum dan pengolahan data dapat ditarik kesimpulan :

1) Gaya berpengaruh terhadap kesetimbangan itu sendiri.

2) Rumus untuk mencari nilai tegangan, sudut atau gaya dapat menggunakan

aturan sinus : = =

3) Rumus untuk mencari nilai Kesalahan Rata-rata (KR) = x 100%

(new file)bab 5 - kesetimbangan gaya

Documents