A.TUJUAN PRAKTIKUM

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat memverifikasikan hukum kedua newton tentang gerak.

B.TEORI DASARHukum Newton II menyatakan bahwa: percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda adalah berbanding lurus dengan besra gaya itu, searah dengan gaya itu, daan berbanding terbalik dengan massa benda itu.

Dalam bentuk matematis, dapat dituliskan :

A=F/m atau F=m.a

Dengan: - F : resultan gaya yang dikerjakan pada benda ( Newton , lbf )

- m: massa benda ( kg, slug, lbm )

- a : percepatan benda ( m/s2 , ft/s2 )

gaya dan percepatan adalah besaran vector, sehingga persamaan diatas setara dengan tiga persamaan vector berikut ini:

Fx = m.ax ; Fy = m.ay ; Fz = m.azHarsu diingat bahwa kedua persamaan diatas hanya berlaku jika massa partikel adalah tetap, dan harus diingat pula bahwa F dalam kedua persamaan tersebut adalah resultan gaya yang bekerja pada benda. Untuk mengingat hal tersebut persamaan berikut sering digunakan untuk menyatakan Hukum II Newton:

F= m.a

Jika massa benda tidak tetap, seperti halnya dalam gerak roket, kita dapat menyatakan Hukum II Newton dalam bentuk yang lain.

Newton mengatakan bahwa kecepatan perubahan momentum suatu partikel sama dengan resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut.

Bila ada resultan gaya yang timbul pada sebuah benda, dapat dipastikan benda tersebut akan bergerak dengan suatu percepatan tertentu. Bila benda semula dalam keadaan diam, akan bergerak dipercepat dengan percepatan tertentu, sedangkan bila benda semula bergerak dengan kecepatan tetap akan berubah menjadi gerak dipercepat atau diperlambat.

C.ALAT ALAT PERCOBAAN

No. KatalogNama AlatJumlah

FPT 16.02/66Rel Presisi1

FPT 16.03/67Penyambung rel1

FPT 16.04/68Kaki Rel1

FME 69Pita Ketik1

PMK 201Pasak penumpu1

FME 27.01Beban Bercelah dan penggantung1 set

GSN 126Puli klem meja1

FME 51.40Pewaktu Ketik1

FME 51.08Tali nilon1

GMM 221Mistar Pita 3 m1

FME 51.37/72Balok bertingkat1

Kertas manila2

KAL 60/5ACatu daya1

GSN 185Klem meja

KAL 99/10-025Kabel penghubung 25 cm, Hitam1

KAL 99/20-025Kabel Penghubung 25 cm, Merah1

D.LANGKAH LANGKAH PERCOBAAN TAHAP PERSIAPAN

a. Rangkai alat percobaan. Tiga beban bercelah 50 gram dan satu buah beban bercelah 20 gram dipasang pada kereta dinamika dengan menggunakan sebuah pasak penumpu yang dimasukan ke lubang yang ada di atas kereta dinamika.

b. Adakan konpensasi terhadap gaya gesek yang ada diantara kereta dinamika dan rel dengan jalan memiringkan rel secukupnya sedemikian sehingga kereta diberi dorongan kecil dan sebentar saja,kereta kira-kira bergerak lurus beraturan. Untuk memiringkan rel anda juga dapat menggunakan uang logam yang ditumpuk di ujung bagian yang akan ditinggikan. Balok bertingkat mungkin kurang cocok untuk keperluan ini.

c. Setelah gesekan di konpensasi, gantung beban 10 gram pada ujung tali nilon.potong tali secukupnya sedemikian rupa sehingga cukup untuk memberi gantungan pada beban dengan keretadinamika berada di dekat pewaktu ketik dengan beban sedekat-dekatnya dengan katrol.

Catatan:

Pada awalnya kereta dinamika perlu ditahan untuk mencegah beban jatuh sebelum percobaan di mulai.

d. Potong pita ketik dengan lebih tinggi beberapa cm dari ketinggian meja. Pasang pita ketik dengan pewaktu ketik dan jepit salah satu ujungnya pada kereta dinammika.

e. Hubungkan pewaktu ketik ke catu daya.dan pastikan catu daya ada dalam keadaan OFF.

TAHAP PERCOBAAN

BAGIAN 1 : hubungan antara gaya F dan juga percepatan a,massa sistem m dipertahankan tetap.a. Tahan kereta dinamika pada ujung rel yang lebih tinggi,hidupkan catu daya dan lepaskan kereta dinamika. Kereta dinamika akan bergerak turun karena adanya tarikan beban.b. Hentikan kereta sebelum mencapai ujung rel dengan tangan ataupun tumpakan berpenjepit.c. Matikan catu daya.d. Dengan menggunakan 5-ketik sebagai satuan waktu,buat carta laju waktu pada kertas manila seperti percobaan sebelumnya.e. Kurva yang di dapatkan seharusnya menunjukan percepatan yang beraturan.satuan laju waktu tentulah cm/(5-ketik).f. Dari kurva laju waktu,buat grafik laju waktu dengan menghubungkan masing masing titik tengah ujung atas pita dengan garis lurus.g. Dari grafik laju waktu,hitung percepatan asistem berkaitan dengan gaya F yang bekerja pada sistem.h. Catat perhitungan percepatan yang diperoleh.i. Perbesar gaya yang bekerja pada sistem dengan mengantung 20 gram pada ujung tali. Untuk mempertahankan massa pada sistem tetap,pertukarkan beban 10 gram yang di gantung dengan beban 20 gram yang ada pada kereta dinamika,dan pasang beban 10 gram pada kereta dinamika.j. Ulangi langkah percobaan a sampai h dan catat hasil percobaannya pada tabel.BAGIAN 2: hubungan antara percepatan amassa total sistem m,gaya F dipertahankan tetap.k. Lepaskan semua beban yang ada pada kereta dinamika dan gantung beban 10 gram pada ujung tali. Massa total sistem adalah 90 gram (massa kereta dinamika 80 gram dan beban10 gram yang digantung).l. Ulangi langkah percobaan a sampai h dan catat hasil perhitungannyam. Tambahkan satu beban50 gram dan 2 beban 20 pada kereta dinamika sedemikian rupa sehingga massa total menjadi 180 gram (massa sistem menjadi dua kali massa sistem awal). Ulangi langkah percobaan di atas dan catat hasil perhitungannyaE.DATA PERCOBAANpercobaan ke-1

Massa Kereta+beban= 80+20 g

Massa Gantung= 10g

Panjang= 773 mm

intervalPanjang(mm)waktua [cm/(5-ketik)^2

140.140

250.150

35.50.155

460.160

570.170

67.50.175

780.180

890.190

9100.1100

10110.1110

1111.50.1115

12120.1120

13130.1130

1413.50.1135

15140.1140

1613.50.1135

17140.1140

18150.1150

1915.50.1155

20160.1160

21170.1170

22180.1180

23200.1200

24190.1190

25220.1220

2621.50.1215

27230.1230

2821.50.1215

29250.1250

3024.50.1245

31250.1250

32280.1280

33290.1290

34300.1300

3529.50.1295

3634.50.1345

37330.1330

38370.1370

3934.50.1345

4036.50.1365

4139.50.1395

Grafik percobaan 1

Percobaan ke-2

Massa kereta+beban=80+10 g

massa Gantung= 20 g

Panjang=773 mm

IntervalPanjangWaktua [cm/(5-ketik)^2

13.50.135

27.50.175

3110.1110

414.50.1145

518.50.1185

622.50.1225

725.50.1255

829.50.1295

933.50.1335

1035.50.1355

1139.50.1395

1244.50.1445

13450.1450

1451.50.1515

1552.50.1525

1656.50.1565

1762.50.1625

18650.1650

19670.1670

20760.1760

Grafik percobaan ke-2

percobaan ke-3

Massa Kereta+beban=80+0 g

Massa Gantung= 10 g

Panjang= 773 mm

IntervalPanjang(mm)waktua [cm/(5-ketik)^2

140.140

250.150

360.160

480.180

5100.1100

6120.1120

7150.1150

816.50.1165

9240.1240

10260.1260

11240.1240

12260.1260

13280.1280

14290.1290

15310.1310

1628.50.1285

17260.1260

1825.50.1255

19240.1240

20280.1280

21260.1260

22310.1310

2335.50.1355

24270.1270

25310.1310

26270.1270

27220.1220

28220.1220

Grafik percobaan ke-3

percobaan ke-4

Massa kereta+beban=80+90 g

Massa Gantung= 10 g

Panjang=769 mm

IntervalPanjangwaktua [cm/(5-ketik)^2

150.150

25.50.155

370.170

4110.1110

5100.1100

612.50.1125

713.50.1135

813.50.1135

913.50.1135

10150.1150

1116.50.1165

1217.50.1175

1318.50.1185

14200.1200

1520.50.1205

1621.50.1215

17230.1230

18250.1250

19260.1260

2027.50.1275

2128.50.1285

22300.1300

23300.1300

24340.1340

2534.50.1345

2636.50.1365

27400.1400

2841.50.1415

2942.50.1425

30450.1450

3147.50.1475

3244.50.1445

Grafik percobaan ke-4

F.PERHITUNGANA. Menentukan panjang atau jarak antara 5 ketik (dalam satuan cm).

B. Menentukan waktu tiap ketikan dengan perioda 1/50 atau 0,02 s.

Dapat kita ketahui melalui hubungan antara perioda dan frkuensi sebagai berikut:

1.1 F = 1/T

1.2F = n/t1.3n/t=1/T Didapat : t = n x T

Keterangan : F = Frekuensi ( Hz )

n = Jumlah getaran ( kali atau ketik )

T = Perioda ( s )

Asumsikan bahwa T = 1/50 atau 0,02 s, n = 20 ketikan untuk mencari t ( waktu ) dengan jumlah 20 ketikan.

t = n x T = 20 x 0,02 = 0,4 s ; hal ini berarti 0,1 s untuk tiap interval 5 ketik.

C.Untuk percobaan ke-1 dan ke-2, kita harus mencari besarnya percepatan a dengan gaya F dan massanya tetap (massa total = 240 gram). Sesuai dengan tabel kita mencari percepatan yaitu dengan membagi jarak atau panjang/(5-ketik)2. Jadi untuk perhitungannnya sebagai berikut:a. untuk percobaan ke-1, m=240 gr, jarak antara 5-ketik (S) =779 mm, dan waktu= 4.1 sekon. a= S/t2

= 779 mm/(4.1s)2

= 779 mm/16.81s2

a= 46.34 mm/s2

a= 4.634 cm/s2

F= 240 x 4.634 cm/s2

F= 1112.16 N.cm/s2b. untuk percobaan ke-2, m=240 gr, jarak antara 5-ketik=761.5 mm, dan waktu=2 sekon.

a= S/t2

= 761.5/(2s)2

= 761.5 mm/4s2

= 190.38 mm/s2

a= 19.038 cm/s2F= 240 x 19.038 cm/s2F= 4569.12 N.cm/s2Untuk percobaan ke-3 dan ke-4, kita harus mencari besarnya percepatan a, dengan massa total dan percepatan berbeda, sedangkan F-nya sama.

Perhitungannya sebagai berikut:

a.untuk percobaan ke-3, m=90 gr, jarak antara 5-ketik=618 mm, dan waktu=2.8 sekon.

a= S/t2

= 618 /(2.8s)2

= 618 mm/7.84 s2

a= 78.83 mm/s2

a= 7.883 cm/s2

F= 90 x 7.883 cm/s2

F= 709.47 N.m/s2b.untuk percobaan ke-4, m=180 gr, jarak antara 5-ketik=777 mm, dan waktu=3.2 sekon.

a= S/t2

= 777/(3.2)2

= 777 mm/10.24s2

= 75.88mm/s2

a= 7.588cm/s2F= 180 x 7.588cm/s2F= 1365.84 N.cm/s2 Tabel Hasil PengamatanTabel hubungan antara percepatan a gaya F, massa total m tetap.

Gaya F (satuan gaya)1 satuan2 satuan

Percepatan a[cm/(5-ketik)2]4.6319.04

Tabel hubungan antara percepatan a, massa total-m, gaya F tetap.

Massa Total Sistem90 gram180 gram

Percepatan a[cm/(5-ketik)2]7.887.59

G.PEMBAHASAN

Hukum newton II mengatakan bahwa F= m.a. Kita verifikasikan persamaan tesebut untuk mencari nilai a, pada keadaan massa tetap, sedangkan gaya berbeda.Dari persamaan tersebut dapat dilihat, bahwa:

a. Gaya berbanding lurus dengan massa dan percepatan

b. Massa berbanding terbalik dengan percepatan, sebanding dengan gaya.

c. Percepatan berbanding terbalik dengan massa, dan sebanding dengan gaya.

Sesuai dengan data percobaan dan hasil perhitungan , telah dibuktikan bahwa apabila 2 benda bermassa sama, sedangkan percepatannya diperbesar 4 kali, maka gaya nya akan menjadi 4 kali gaya semula. Seperti ditunjukan pada percobaan 1 dan 2. Dengan kata lain percepatan berbanding lurus dengan gaya.kita bisa membuktikannya dengan cara perhitungan seperti diatas F=m.a .Sedangkan pada percobaan ke-3 dan ke-4, kita verifikasikan hukum newton tersebut untuk mencari nilai a, dengan nilai F tetap, sedangkan massa berbeda.

Apabila massa diperbesar 2 kali, maka gaya menjadi 2 kali lipat dari dari gaya semula. Dengan kata lain, massa berbanding lurus dengan gaya. Percepatan yang dihasilkan semula berdasarkan hasil pembagian antara gaya dan waktu a= F/mPada saat praktikum, biasanya terjadi beberapa kesalahan. Dan itu akan mempengaruhi terhadap hasil praktikum .Kesalahan dapat terjadi karena gesekkan tidak diperhitungkan (gesekkan dianggap tidak ada, padahal

seharusnya ada walaupun kecil sekali).H.KESIMPULANa.Dari data yang didapat pada tabel di atas, tuliskan kesimpulan mengenai hubungan antara percepatan a dan gaya F untuk massa m yang tetap, dan hubungan antara percepatan a dan massa m dengan F tetapjawab:

F=m.a, maka:Gaya berbanding lurus dengan massa dan percepatan.

Massa berbanding terbalik dengan percepatan, dan berbanding lurus dengan gaya.

Percepatan berbanding terbalik dengan massa, dan berbanding lurus dengan gaya.

Semakin besar gaya maka akan semakin besar percepatannya. Semakin besar massa akan diperlukan gaya yang lebih besar untuk mendapatkan percepatan yang sama.

b.Jika kesalahan data hasil percobaan diperkenankan sampai 10%, dapatkah anda mengatakan bahwa hukum kedua newton tentang gerak terbukti kebenarannya? Jelaskan jawaban anda!Jawab:

Ya terbukti, karena secara factual beberapa kesalahan terjadi pada saat praktikum, dimulai dari perangkat yang memiliki hambatan walaupun hanya sekian persen.Dan F berpengaruh terhadap hasil perhitungan percepatan dan massa benda pada percobaan tersebut, sehingga kita dapat mengatakan bahwa hukum kedua Newton tentang gerak terbuki kebenarannya.

c.Sebutkan sumber-sumber kesalahan dalam percobaan ini? Jelaskan jawaban anda!Jawab:

-faktor alat-alat, seperti: pada rel presisi yang kurang miring.

-faktor manusia, seperti : pada saat peembacaan alat ukur dan kecerobohan manusia.

-faktor lingkungan, seperti : apabila keadaan ruangan ribut , maka akan mengganggu konsentrasi orang-orang yang melakukan praktek.

-pada saat perhitungan antar 5-ketik sulit dihitung karena jaraknya berhimpit.

- hasil ketikan yang tidak lurus, hal ini dapat menyebabkan perbedaan dalam pengukuran yang di sebabkan tidak lurusnya kertas pada saat pengetikan.J. DAFTAR PUSTAKA

Ambesadors.blogspot.com (2011) atiq khamdiFISIKA MEKANIKA, Jonifan, Iin Lidya, Yasman Hamidah, Ida. Dr, M.Si., 2009 Fisika 1, Bandung : Universitas Pendidikan IndonesiaModul Praktikum Fisika, Bandung : Pudak Scientific

www.wikipedia.com11Jurusan Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI