Lapres Praktikum Gerak Peluru (M6).doc

Abstrak

Apabila suatu peluru ditembakkan dengan membentuk sudut sebesar o

terhadap sumbu x maka lintasan peluru akan berbentuk parabola. Hal ini disebabkan

karena gerak peluru menurut sumbu y dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi sehingga

pada suatu saat kecepatan peluru menurut sumbu y adalah nol dan yang ada hanyalah

kecepatan menurut sumbu x. Pada gerak peluru dipengaruhi beberapa faktor, yaitu :

kecepatan awal ( Vo ), sudut yang dibentuk ( o ), besarnya percepatan dalam hal ini

adalah percepatan gravitasi ( g ). Ketiga faktor ini akan mempengaruhi kecepatan

sesaat peluru di udara, jarak terhadap sumbu x, dan tinggi yang akan dapat dicapai.

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pada umumnya kita hanya mengenal gerak pada bidang lurus saja. Kita sering

melupakan lintasan – lintasan yang berbentuk lain ( misal : lintasan parabola ) yang

sebenarnya sangat penting untuk kita ketahui. Pada kehidupan sehari – hari kita

sering menjumpai gerak parabola, misalnya gerak peluru yang ditembakkan dari

senapan, batu yang dilemparkan dan sebagainya. Gerak semacam itu disebut gerak

peluru dan lintasan yang ditempuh peluru yang ditembakkan oleh suatu alat

penembak dinamakan trayektori.

Gerak parabola ini terjadi karena dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor

– faktor inilah yang akan kita pelajari dalam percobaan ini dan kita akan mempelajari

hubungan antara faktor – faktor yang mempengaruhi terhadap jarak yang akan

ditempuh, tinggi yang akan dicapai sehingga kita bisa mengaplikasikan gerak

parabola ini dalam kehidupan kita sehari-hari sehingga dapat bermanfaat bagi

kehidupan kita.

I.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dilaksanakannya percobaan ini adalah untuk mempelajari gerak peluru

suatu benda.

I.3 Permasalahan

Permasalahan yang akan kita hadapi dalam percobaan ini adalah:

1. Bagaimana menentukan harga Vo dari data-data yang telah kita peroleh.

2. Bagaimana kita menentukan tinggi maksimum yang dapat dicapai peluru.

3. Bagaimana keadaan V dan pada saat mengenai switch stop.

I.4 Sistematika Laporan

Laporan percobaan ini disusun dengan perincian sebagai berikut, yaitu :

1. Bab I pendahuluan berisi tentang latar belakang, tujuan , permasalahan dan

sistematika laporan

2. Bab II dasar teori berisi tentang teori yang digunakan untuk melakukan Percobaan

3. Bab III berisi tentang peralatan yang digunakan selama percobaan dan cara kerja

yang dipakai

4. Bab IV berisi tentang analisa dan pembahasan dari data – data yang telah

didapatkan selama percobaan

5. Bab V berisi tentang kesimpulan yang diambil berdasarkan analisa data yang ada.

2

BAB II

DASAR TEORI

Setiap benda yang diberi kecepatan awal, lalu diteruskan untuk menempuh

suatu lintasan yang arahnya dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang bekerja padanya

dan juga dipengaruhi oleh gesekan udara, disebut peluru ( proyektil ). Dan lintasan

yang dilalui oleh peluru itu disebut trayektori.

Gaya gravitasi terhadap peluru arahnya ke pusat bumi dan berbanding terbalik

dengan kuadrat jarak dari pusat bumi. Pertama, gerak kita proyeksikan pada sumbu –

sumbu yang melekat pada bumi. Karena sistemnya bukan suatu sistem yang lembam,

tidaklah tepat betul memberlakukan Hukum Newton kedua untuk menghubungkan

gaya terhadap peluru itu dengan percepatannya. Tetapi untuk trayektori yang

jaraknya pendek, ketidaktepatan itu sangat kecil. Efek gesekan udara pun diabaikan,

sehingga semua hasil perhitungan hanya berlaku untuk gerak dalam vakum di bumi

yang tidak berputar dan permukaannya datar.

Karena satu – satunya gaya yang bekerja terhadap peluru dalam suatu kondisi

yang diidealkan ini hanyalah beratnya sendiri, yang besar dan arahnya dianggap

konstan, maka geraknya diproyeksikan saja pada sepasang sumbu koordinat tegak

lurus. Sumbu yang horisontal kita sebut sumbu x dan yang vertikal sumbu y, dan titik

pangkal peluru mulai meluncur bebas. Maka komponen x gaya terhadap peluru

adalah nol dan komponen y ialah berat peluru itu sendiri, -mg. Jadi,

berdasarkan hukum Newtin kedua :

Artinya, komponen horisontal percepatannya adalah nol dan komponen vertikalnya

mengarah ke bawah dan sama seperti arah gerak benda jatuh bebas. Komponen ke

depan kecepatan tidak “membantu” peluru selama terbangnya. Karena percepatan nol

berarti kecepatannya konstan, maka geraknya dapat dianggap sebagai kombinasi

gerak horisontal yang kecepatannya konstan dengan gerak vertikal yang

percepatannya konstan.

3

Y

Vy V V = Vx

Vx

Y a = -g

Voy Vo

o X

Vox = -o

X V

Gambar 1: Trayektori sebuah peluru dengan kecepatan awal Vo

dan sudut elevasi o

Sekarang perihal kecepatan peluru, sumbu x dan sumbu y dilukiskan dengan

titik pangkal koordinatnya pada titik di mana peluru itu mulai terbang bebas. Pada

titik ini kita tetapkan t = 0. Kecepatan pada titik awal dilukiskan oleh vektor V o, yang

dinamakan kecepatan awal, atau kecepatan laras jika peluru itu ditembakkan dari

senapan. Sudut o adalah sudut elevasi ( angle of departure ). Kecepatn awal

diuraikan menjadi komponen horisontal Vox yang besarnya Vo Cos o, dan komponen

vertikal Voy yang besarnya Vo Sin o.

Karena komponen kecepatan horisontal konstan, maka pada tiap saat t kita

dapatkan :

Vx = Vox = Vo Cos o

Percepatan vertikal ialah –g, sehingga komponen kecepatan vertikal pada saat

t ialah :

Vy = Voy – gt = Vo Sin o – gt

Komponen – komponen ini dapat dijumlahkan secara vektor untuk

menentukan kecepatan resultan V. Besarnya ialah :

4

dan sudut yang dibentuk terhadap horisontal ialah :

Vektor kecepatan V tangen pada trayektori, sehingga arahnya sama dengan

arah trayektori.

Koordinat peluru pada sembarang saat lalu dapat ditentukan berdasarkan

gerak dan kecepatan konstan serta percepatan konstan. Koordinat sumbu x ialah :

X = Vox t = Vo Cos o t

dan koordinat sumbu y ialah :

Y = Voy t – ½ gt2 = Vo Sin o t – ½ gt2

Pada saat mencapai puncak (tinggi maksimum), maka kecepatan menurut

sumbu y adalah nol, maka :

Vy = Vo Sin o –gt

0 = Vo Sin o – gt

gt = Vo Sin o

Nilai t diperoleh dari persamaan di atas dan dapat disubstitusikan pada persamaan X

dan Y sehingga diperoleh persamaan :

X = Vo Cos o t

= Vo Cos o x

X = Jarak horisontal maksimal yang dapat ditempuh peluru.

Y = Vo Sin o – ½ g t2

= Vo Sin o x – ½ g

5

Y = Jarak vertikal maksimum yang dapat

ditempuh peluru

Bukti dari suatu trayektori suatu gerak peluru berbentuk parabola dapat dilihat dari

mensubstitusi persamaan X = Vo Cos o ke persamaan Y = Vo Sin o – ½ gt2, maka :

Y = Vo Sin o x – ½ g

= Tan o X –

Bentuk ini sesuai dengan persamaan Y = BX – AX2, dimana persamaan ini adalah

persamaan parabola yang terbuka ke bawah ( karena koefisien dari X2 bernilai

negatif ).

6

BAB III

PERALATAN DAN CARA KERJA

3.1 Peralatan

Peralatan yang diperlukan dalam percobaan ini :

1. Kontak stop switch.

2. Digital stop clock.

3. Ballistik missile.

4. Bola logam.

5. Kabel penghubung dua pasang.

3.2 Cara Kerja

Dalam melakukan percobaan ini diperlukan langkah – langkah sebagai

berikut :

1. Merangkai peralatan seperti gambar 2.

a

b c

Gambar 2 : Peralatan Percobaan

Keterangan gambar :

a. Stop clock

b. Swicth on/off

c. Ballistik missile

2. Mengatur sudut elevasi tembakan peluru sesuai dengan arahan

asisten.

3. Menembakkan peluru dengan cara menarik pelatuk tembak.

7

4. Mencatat waktu yang diperlukan oleh peluru setelah ditembakkan

dengan sudut elevasi yang berbeda dan kecepatan yang berbeda.

5. Mengulangi percobaan di atas sebanyak lima kali dan mencatat

waktu dan jaraknya.

8

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisa Data

Tabel 4.1sudut t T S V0 V0-V (V0-V)2

Tabel 1 : Perhitungan Ralat

*Ralat Mutlak

*Ralat Nisbi

*Keseksamaan

Tabel 1

Ralat Mutlak ( 139,49 )½

= –––––––––––––

( 30 )½

= 2,15.

Ralat Nisbi 2,15

I = ––––––––– * 100 %

40,07

9

= 5,36 %.

Keseksamaan K = 100 % - 5,36 %

= 94,64 %.

Tabel 2


= –––––––––––––

( 30 )½

= 0,76.

Ralat Nisbi 0,76

I = ––––––––– * 100 %

50,28

= 1,51 %.


= 98,49 %.

Tabel 3


= –––––––––––––

( 30 )½

= 0,55.

Ralat Nisbi 0,55

I = ––––––––– * 100 %

50,98

= 1 %.

Keseksamaan K = 100 % - 1 %

= 99 %.

Tabel 4


10

= –––––––––––––

( 30 )½

= 3,69.

Ralat Nisbi 3,69

I = ––––––––– * 100 %

58,24

= 6,34 %.


= 93,66 %.

Tabel 5


= –––––––––––––

( 30 )½

= 5,54.

Ralat Nisbi 5,54

I = ––––––––– * 100 %

115,70

= 4,79 %.


= 95,21 %.

Tabel 6


= –––––––––––––

( 30 )½

= 6,54.

11

Ralat Nisbi 6,54

I = ––––––––– * 100 %

75,55

= 8,66 %.


= 91,34 %.

IV.2 Pembahasan

Dari data yang telah diperoleh dalam percobaan maka dapat ditentukan harga

kacepatan awal (Vo) dari setiap percobaan. Formula yang digunakan untuk

mendapatkan harga Vo adalah :

Dari data hasil percobaan maka didapat harga Vo sebagai berikut :

Perc Sudut (o) t S ( cm ) Vo ( cm / s )

I 60 1,93 38,67 40,07

30 1,8 45,25 50,28

45 1,99 50,73 50,93

II 60 2,63 76,58 58,24

30 1,42 82,15 115,70

45 2,19 82,73 75,55

Tabel 2 Harga Vo

Dari data yang telah diperoleh maka dapat kami tentukan kecepatan peluru (V) pada

saat mengenai switch stop dan juga arah dari peluru pada saat itu (). Adapun

formula yang digunakan adalah :

12

1. Menentukan harga V

Vx = Vox = Vo Cos o

Vy = Voy – gt = Vo Sin o – gt

2. Menentukan harga

,

Perc Sudut (o) T S ( cm ) Vo Vx Vy V

I 60 1,93 38,67 40,07 20,035 15,79 25,51 38,24

30 1,8 45,25 50,28 43,54 7,5 44,18 9,77

45 1,99 50,73 50,98 36,05 16,55 39,67 24,66

II 60 2,63 76,58 58,24 29,12 24,66 38,16 40,26

30 1,42 82,15 115,70 100,2 86,28 132,22 40,73

45 2,19 82,73 75,55 53,42 31,96 62,25 30,89

Tabel 3 : Harga V dan

Untuk menentukan harga tinggi maksimum digunakan formula :

Vy = Vo sin - g . tmak , dimana untuk tinggi maksimum Vy = 0 ,sehingga

Vo sin

tmak = ––––––––––– , dan dari harga tmak yang sudah diketahui ,maka

g

Ymak = Vo sin tmak - ½ . g . tmak²

13

Perc Sudut () Vo tmak Ymak

I 60 40,07 3,54 61,44

30 50,28 2,57 32,25

45 50,98 3,68 66,30

II 60 58,24 5,15 129,79

30 115,70 5,9 170,75

45 75,55 5,45 145,61

Tabel 4 : Harga tinggi maksimum.

14

BAB V

KESIMPULAN

Dari serangkaian percobaan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik

beberapa kesimpulan :

1. Peluru yang ditembakkan dengan sudut elevasi 45o, menempuh jarak

horisontal terjauh

2. Dari data yang telah kita peroleh dalam percobaan, kami mendapatkan

harga kecepatan awal ( Vo ) tiap – tiap percobaan, yaitu :

Percobaan I :

Sudut 60 adalah 40,07 cm / s.



Percobaan II :




3. Dari data yang sama pula kami juga memperoleh harga kecepatan ( V )

dan arah ( ) peluru pada saat menyentuh switch stop dari tiap – tiap

percobaan, yaitu :

Percobaan I :

Sudut 60 . V = 25,51 cm / s dengan sudut 38,24.



Percobaan II :




4. Dan juga untuk harga tinggi maksimum (Y) yang dapat ditempuh peluru

dari tiap – tiap percobaan, yaitu :

Percobaan I :

Sudut 60 . Ymak = 61,44 cm.



Percobaan II :

Sudut 60 . Ymak = 129,79 cm.

15

Sudut 30 . Ymak = 170,75 cm.

Sudut 45 . Ymak = 145,61 cm.

5. Dari harga-harga yang telah kami peroleh baik itu harga kecepatan awal,

kecepatan sesaat, arah dan juga tinggi maksimum terdapat perbedaan. Hal

ini terjadi karena banyaknya pembulatan – pembulatan dan mungkin telah

terjadi salah perhitungan dalam melakukan percobaan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Buku Petunjuk Praktikum Fisika dasar FMIPA – ITS.

2. Sears & Zemansky. 1992. Fisika Universitas 1 (Terjemahan), Jakarta : Penerbit

Binacipta.

3. Dosen-dosen Fisika. 1997. Diktat Fisika 2, Surabaya : Penerbit ITS.

16

Lapres Praktikum Gerak Peluru (M6).doc

Documents

Transcript of Lapres Praktikum Gerak Peluru (M6).doc