Pedoman Praktikum SMP Fisika

47
PENUNTUN PRAKTIKUM SEKOLAH MENENGAH (SMP DAN SMA) “MEKANIKA” Oleh : KELOMPOK III ARI UTARY NUR AYU HARDIANTI PRATIWI FARAHNA ABDULLAH NURWIRA SUPIARNI AR

description

fike ini berisi beberapa rancangan praktikum di tingkat Sekolah Menengah Pertama

Transcript of Pedoman Praktikum SMP Fisika

PENUNTUN PRAKTIKUM

SEKOLAH MENENGAH (SMP DAN SMA)

“MEKANIKA”

Oleh :

KELOMPOK III

ARI UTARY NUR

AYU HARDIANTI PRATIWI

FARAHNA ABDULLAH

NURWIRA SUPIARNI AR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR

2013

PERCOBAAN 1

A. Standar Kompetensi

Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

B. Kompetensi Dasar

Mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan pengaruhnya pada suatu benda

yang dikenai gaya

C. Indikator

Mengukur berat dan massa suatu benda

D. Judul Percobaan

Gaya berat dan massa

E. Tujuan Percobaan

Menemukan hubungan antara massa dan berat

F. Rumusan Masalah

Bagaimanakah hubungan antara gaya berat dan massa

G. Identifikasi Variabel

Variabel respon : Berat benda

Variabel kontrol : Percepatan gravitasi

Variabel manipulasi : Massa benda

H. Teori Singkat

Gaya adalah segala sesuatu yang dapat menyebabkan perubahan pada arah dan

besar kecepatan suatu benda. Gaya bisa berupa tarikan atau dorongan atau bisa

merupakan hasil interaksi langsung berupa antara satu benda dengan benda lain, bisa juga

tidak . gaya adalah besaran vektor yang mempunyai nilai dan arah yang dapat dilukiskan

dengan anak panah. Arah gaya ditinjukkan pada arah anak panah.

Resultan gaya yang bekerja pada satu benda yang segaris dan mempunyak arah

yang sama, dituliskan secara matematis :

FR = F1 + F2

Sedangkan, resultan gaya yang bekera pada satu benda dan berlainan arah, dituliskan

secara matematis :

FR = F1 - F2

Keterangan, FR = Resultan gaya (Hasil penjumlahan gaya)

F1 = Besar gaya Pertama

F2 = Besar gaya kedua

1. MassaDalam kehidupan sehari-hari kita sering mencampurkan antara pengertian

massa dan berat. Ketika mengukur badan kita dengan timbangan, kita selalu

menyatakan dengan berat. Jika ditinjau dari ilmu fisika, yang kita maksud

sebenarnya massa bukan berat. Dalam ilmu fisika massa diartikan sebagai ukuran

inersia alias kelembaman suatu benda (kemampuan mempertahankan keadaan suatu

gerak). Makin besar massa suatu benda, makin sulit merubah keadaan gerak benda

tersebut. Semakin besar massa benda, semakin sulit menggerakannya dari keadaan

diam, atau menghentikannya ketika sedang bergerak. Lambang massa adalah m,

yang merupakan inisial dari kata mass (kata massa dalam bahasa Inggris). Satuan

sistem internasional untuk massa adalan kilogram (kg). Massa termasuk besaran

skalar, besaran fisika yang hanya mempunyai nilai saja.

2. BeratDalam bidang ilmu fisika, berati diartikan sebagai gaya gravitasi yang bekerja

pada sebuah benda. Secara matematis, berat ditulis sebagai berikut : w = mg. w

adalah inisial dari weight (kata berat dalam bahasa inggris). M adalah lambang massa

dan g adalah lambang percepatan gravitasi. Jadi secara matematis, w adalah hasil kali

antara massa dan gravitasi. Berat termasuk besaran vektor (besaran vektor adalah

besaran yang memiliki besar dan arah). Arah berat sama dengan arah gravitasi, yakni

menuju ke pusat bumi alias tegak lurus ke bawan (permukaan tanah)

3. Percepatan Gravitasi

Percepatan gravitasi di permukaan bumi secara rata-rata bernilai 9,8 m/s2.

Kenyataanyya, nilai percepatan gravitasi (g) berbeda-beda pada setiap tempat di

permukaan bumi, dari kira-kira 9,78 m/s2 sampai 9,82 m/s2. Dalam perhitungan

kadang kita menggunakan nilai g = 10 m/s2.

4. Gaya Normal

Gaya normal merupakan sebuah gaya kontak yang tegak lurus terhadap

permukaan kontak antara dua benda yang bersentuhan (normal berarti tegak lurus).

Lambang gaya normal adalah Fn atau bisa ditulis N. Perhatikan gambar berikut :

N=W

W=mg

N = w cos θ

N = mg w cos θ

I. Alat dan Bahan

1. Sebuah neraca pegas dengan kemampuan mengukur sampai dengan 100 N.

2. Lima buah benda (anak timbangan) dengan massa berturut-turut 1 kg, 2 kg, 3 kg, 4

kg, 5kg.

3. Selembar kertas grafik

J. Prosedur Kerja

1. Berturut-turut gantunglah benda bermassa 1 kg, 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5kg pada kait neraca

pegas. Bacalah berat tiap-tiap benda yang ditunjukkan oleh jarum neraca pegas.

(Lihat gambar 2.1)

2. Catatlah hasil pengamatan berat tersebut dalam tabel berikut.

Massa, m (kg) Berat, w (newton) m.g wm

(N/Kg)

12345

Gambar 1.1 Penunukkan arah gaya normal dan gaya berat

Gambar 1.2 Mengukur berbagai berat benda dengan neraca pegas

w

mMassa (kg)

Berat (N)

3. Siapkan kertas grafikmu, buatlah sumbu kartesian dengan sumbu tegak menyatakan

berat (dalam N) dan sumbu berdatar menyatakan massa (dalam kg) seperti pada

gambar 2.2. plotlah kelima pasangan terurut (massa, berat) yang kamu peroleh pada

sumbu kartesian yang telah kamu buat, hubungkan kelima titik itu untuk membuat

grafik berat w terhadap massa m (grafik w-m)

K. Hipotesis

1. Gaya berat bergantung pada massa dan percepatan gravitasi

2. Gaya berat berbanding lurus terhadap massa benda

L. Analisis Data

1. Bagaimana hasil hitungan w/m yang kamu peroleh ?

2. Bagaimanakah bentuk grafik berat terhadap massa ?

3. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya!

M. Daftar Pustaka

Kanginan, Marthen. 2002. Ipa Fisika untuk SMP Kelas VIII. Jakarta : Erlangga

Lohat, San, Alexander. 2009. Gaya Gesekan Edisi Kedua Untuk SMA Kelas X. www.gurumuda.com. Diakses, 14 Februari 2013.

PERCOBAAN 2

A. Standar Kompetensi

Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

B. Kompetensi Dasar

Mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan pengaruhnya pada suatu benda

yang dikenai gaya

C. Indikator

Menyelidiki besar gaya gesekan pada berbagai permukaan yang berbeda kekasarannya,

yaitu pada permukaan benda licin, agak kasar, dan kasar

D. Judul Percobaan

Gaya Gesek

E. Tujuan Percobaan

Menyelidiki besar dan sifat gaya gesekan antar zat padat

F. Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh kekasaran permukaan bidang terhadap gaya gesek ?

2. Bagaimanakah pengaruh massa benda terhadap gaya gesekan ?

G. Identifikasi Variabel

Variabel respon : Gaya tarikan

Variabel kontrol : 1. Massa Balok

2. Permukaan bidang

Variabel manipulasi : 1. Permukaan bidang

2. Massa balokH. Teori Singkat

Gaya gesek merupakan gaya yang terjadi karena bersentuhannya dua

permukaan benda. Gesekan biasanya teradi di antara dua permukaan benda yang

bersentuhan, baik terhadap udara, air atau benda padat. Ketika sebuah benda bergerak di

udara permukaan benda tersebut akan bersentuhan dengan udara sehingga teradi gesekan

antara benda dan udara. Demikian juga ketika bergerak di dalam air. Gaya gesekan juga

selalu terjadi antara permukaan benda padat yang bersentuhan, sekalipun benda tersebut

sangat licin. Permukaan benda yang sangat licin pun sebenarnya sangat kasar dalam skala

mikroskopik (mikro = kecil). Ketika sebuh benda begerak misalnya ketika kita

W=mg

N=W

FgesF

FgN

mendorong buku di atas meja gerakan buku tersebut mengalami hambatan dan akhirnya

berhenti. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi gesekan antara permukaan meja dengan

permukaan bawah buku, serta gesekan antara permukaan buku dengan udara.

Jika permukaan suatu benda bergeseran dengan permukaan benda lain, masing-

masing benda tersebut melakukan gaya gesekan antara satu dengan yang lain. Gaya

gesekan tersebut selalu berlawanan arah gerakan benda tersebut. Gaya gesek ada yang

menguntungkan, ada pula yang merugikan. Salah satu contoh gaya gesek yang merugikan

adalah gesekan yang terjadi pada mesin kendaraan. Gesekan yang terjadi pada bagian-

bagian mesin ini dapat di kurangi dengan cara memberikan minyak pelumas. Untuk gaya

gesek yang menguntungkan adalah gesekan pada sistem rem. Sistem rem ini

memanfaatkan gaya gesekan, yaitu gesekan antara firodo (bahan asbes yang kasar)

dengan rodanya sendiri. Selain itu, kita dapat berjalan karena adanya gaya gesek antara

permukaan sandal atau sepatu dengan permukaan tanah.

Gaya gesekan yang bekerja pada dua permukaan benda yang bersentuhan, ketika

benda tersebut belum bergerak disebut gaya gesek statis (lambangnya fs). Gaya gesek

statis yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai

bergerak. Ketika benda telah bergerak gaya gersekan antara dua permukaan biasanya

berkurang sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil agar benda bergerak dengan laju

tetap. Ketika benda telah bergerak, gaya gesekan masih bekerja pada permukaan benda

yang bersentuhan tersebut. Gaya gesekan yang bekerja ketika benda bergerak disebut

gaya gesekan kinetik (lambangnya fk). (“kinetik berasal dari bahasa Yunani yang berarti

bergerak”). Gaya gesekan kinetis selalu lebih kecil dari pada gaya gesekan kinetis (fk <

fs).

Gambar 2.1 Penunukkan arah gaya gesek

I. HipotesisGaya gesek terjadi karena adanya dua buah benda yang bersentuhan kemudian

salah satu benda bergerak terhadap benda yang lain.

J. Alat dan Bahan

1. Beberapa neraca pegas

2. Sebuah balok kayu

3. Beberapa buah roda

K. Prosedur Kerja1. Pilihlah sebuah neraca pegas dari sekumpulan neraca pegas yang ada. Cobalah setiap

neraca pegas. Jika neraca pegas yang kamu coba terlalu kuat atau terlalu lemah untuk

digunakan, gantilah dengan neraca pegas yang sesuai

2. Letakkan balok kayu pada permukaan kasar (misalnya permukaan meja kayu), lalu

hubungkan neraca pegas pada balok. Tariklah neraca pegas itu dengan gaya tarikmu

yang diperbesar secara berangsur-angsur sampai balok bergerak (gambar 2.1)

3. Perhatikan dengan cermat angka yang ditunjukkan oleh jarum neraca pegas, mulai

saat kamu menarik neraca sampai balok tempat akan bergerak, dan juga beberapa

waktu setelah balok bergerak

4. Ulangi langkah 2 dan 3, tetapi sekarang bagian bawah balok, kamu beri roda (lihat

gambar 2.2)

Gambar 2.1 Balok yang ditarik di atas permukaan meja

Gambar 2.1 Balok yang yang didukung roda ditarik dengan meja ditarik di atas permukaan meja

5. Ulangi langkah 2 dan 3, tetapi sekarang balok kayu tarik di atas permukaan yang

lebih licin (misalnya permukaan kaca)

6. Catat hasil pengamatanmu dalam tabel berikut

No Permukaan Panjang karet (cm)

1 Balok yang ditarik di atas

permukaan meja

2 Balok yang ditarik di atas

amplas

3 Balok yang ditarik di atas

permukaan kaca

L. Analisis Data

1. Bagaimana penunjukkan jarum neraca pegas saat balok mulai ditarik dari keadaan

diam sampai saat tepat akan bergerak, dan beberapa saat setelah bergerak ?

2. Manakah yang lebih mudah, menarik balok yang terletak di atas meja kayu

(permukaan kasar) atau balok yang terletak di atas kaca (pemukaan halus) ?

3. Manakah yang lebih besar gaya gesekannya, menarik balok dengan massa yang besar

atau yang kecil ?

4. Buatlah kesimpulan dari kegiatan ini !

M. Daftar Pustaka

Kanginan, Marthen. 2002. Ipa Fisika untuk SMP Kelas VIII. Jakarta : Erlangga.

Lohat, San, Alexander. 2009. Gaya Gesekan Edisi Kedua Untuk SMA Kelas X. www.gurumuda.com. Diakses, 14 Februari 2013.

Tri, Ruslan., Widodo, Cahyono. Ringkasan dan Kumpulan Soal Fisika SMP/MTS. Jakarta : Grasindo

PERCOBAAN 3

A. Standar Kompetensi

Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

B. Kompetensi Dasar

Menerapkan hukum newton untuk menjelaskan berbagai peristiwa dalam kehidupan

sehari-hari

C. Indikator

Mendemonstrasikan hukum III Newton dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

D. Judul Percobaan

Aplikasi Hukum III Newton

E. Tujuan Percobaan

Mengetahui besarnya gaya aksi dan reaksi dengan menggunakan neraca pegas.

F. Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh gaya aksi terhadap gaya reaksi

G. Identifikasi Variabel1. Variabel respon : Gaya reaksi

2. Variabel kontrol : Massa Benda

3. Variabel manipulasi : Gaya Aksi

H. Teori Singkat

Hukum Newton adalah sebuah rumusan yang menggambarkan kaitan antara gaya

dengan gerak sebuah benda. Dinamakan demikian karena yang merumuskan dan

mempublikasikan ke khalayak luas secara sistematis adalah Sir Isaac Newton (1643-

1727), seorang fisikawan Inggris.

Mengapa Ketika jari tangan kita menekan meja semakin kuat akan terasa sakit?

Sebenarnya ketika kita menekan meja berarti kita memberikan gaya pada meja. Tangan

kita akan merasa sakit sebab meja akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan

gaya tekan tangan kita, tetapi arahnya berlawanan. Jadi, jika kita perhatikan, gaya

bukanlah sesuatu dalam benda tersebut tetapi merupakan interaksi antara dua benda.

Peristiwa di atas merupakan contoh dari hukum III Newton, yang dikenal sebagai

hukum aksi-reaksi, yang bunyinya:

“Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua

akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Secara

matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

Faksi = - Freaksi (Tanda minus menunukkan bahwa kedua gaya berlawanan arah)

Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasangan aksi-reaksi.

Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:

1. bekerja pada dua benda yang berbeda,

2. saling berinteraksi,

3. besarnya sama dan berlawanan arah.

I. Hipotesis

Gaya aksi akan mempengaruhi gaya reaksi yang diberikan oleh benda yang diberikan

aksi. Dimana semakin besar gaya aksi maka semakin besar pula gaya reaksi yang

muncul.

J. Alat dan Bahan

1. Neraca pegas 2 buah

2. Statif dan klem 1 set

K. Prosedur Kerja

1. Pasang statif dan klem pada meja kemudian gantungkan kedua pegas secara seri

seperti tampak pada gambar!

2. Tarik neraca pegas kedua dan perhatikan besar skala yang ditunjukkan oleh kedua

neraca!

3. Ulangi langkah 1–2 sebanyak 4 kali dengan besar gaya yang berbeda-beda! Catat

besar gaya yang terbaca pada neraca pegas ke dalam tabel berikut!

TarikanGaya

Neraca I Neraca II1 ……………N ……………N2 ……………N ……………N3 ……………N ……………N4 ……………N ……………N5 ……………N ……………N

L. Analisis Data

1. Seberapa besar gaya reaksi yang terukur setelah menarik (memberikan aksi) pada

pegas ?

2. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya!

M. Daftar Pustaka

Sugiyarto, Teguh., Eny Ismawati. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam 1 untuk SMP/MTs/ Kelas VII. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Tri, Ruslan., Widodo, Cahyono. Ringkasan dan Kumpulan Soal Fisika SMP/MTS. Jakarta : Grasindo.

PERCOBAAN 4

A. Standar Kompetensi

Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

B. Kompetensi Dasar

Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari.

C. Indikator

Menunjukkan penggunaan beberapa pesawat sederhana yang sering dijumpai dalam

kehidupan sehari-hari misalnya tuas (pengungkit), katrol tunggal baik yang tetap maupun

yang bergerak, bidang miring, dan roda gigi (gear)

D. Judul Percobaan

Bidang Miring

E. Tujuan Percobaan 1. Mengetahui prinsip kerja bidang miring.

2. Mengidentifikasi keuntungan mekanis bidang miring.

F. Rumusan Masalah1. Bagaimanakah prinsip kerja bidang miring?

2. Bagaimana keuntungan mekanis bidang miring?

G. Identifikasi Variabel

Variabel respon : Gaya

Variabel kontrol : Massa beban

Variabel manipulasi : Tinggi bidang miring

H. Teori Singkat

Pesawat atau mesin adalah setiap alat yang memudahkan pekerjaan manusia.

Berbagai macam pesawat yang komplek dan rumit sesungguhnya tersusun dari banyak

unit yang disebut pesawat sederhana. Pesawat sederhana dirancang dengan maksud :

1. Melipatgandakan kemampuan suatu gaya

2. Mengubah arah gaya sehingga memudahkan pekerjaan

3. Memperbesar kecepatan

Bidang miring termasuk pesawat sederhana yang gunanya untuk memudahkan

usaha/kerja mengangkat beban yang berat. Misalnya bidang miring dibuat untuk

memudahkan menaikkan barang pada kendaraan yang biasa memuat benda-benda atau

barang-barang yang berat dengan cara dipasang papan atau balok kayu yang berfungsi

sebagai bidang miring. Dengan melalui bidang miring ini benda-benda lebih mudah

dinaikkan ke atas truk.

Bidang miring yaitu pesawat sederhana yang dibuat dari papan atau bidang untuk

memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi. Bidang miring merupakan salah

satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan

lintasan yang miring. Dengan menggunakan bidang miring beban yang berat dapat

dipindahkan ke tempat yang lebih tinggi dengan lebih mudah, artinya gaya yang

kita keluarkan menjadi lebih kecil bila dibanding tidak menggunakan bidang miring.

Semakin landai bidang miring semakin ringan gaya yang harus kita keluarkan. Bagian-

bagian penting pada bidang miring dapat digambarkan sebagai berikut :

 Gambar 4.1. Gaya-gaya pada bidang miring panjang bidang miring adalah s, dan

ujung tingginya mempunyai ketinggian h. bila beban yang diangkat seberat w=m . g.

gaya kuasa yang diperlukan adalah F. Dari persamaan usaha adalah selisih energy

potensial gravitasi, diperoleh persamaan sebagai berikut.

W =Ep

F . s=m. g .h

karena berat beban w = m.g maka F.s = w.h Keuntungan mekanis dari bidang miring

ditentukan dari persamaan berikut ini.F.s = w.h

s/h ¿w / FI. Hipotesis

1. Prinsip kerja pada bidang miring yaitu memperkecil gaya yang harus dikeluarkan

untuk memindahkan benda.

2. Keuntungan mekanis pesawat sederhana ditentukan dengan perbandingan gaya berat

dengan gaya.

J. Alat dan Bahan

1. Bidang Miring 1 buah

2. Neraca Pegas 1 buah

3. Balok kayu 1 buah

4. Beban 100 gr 1 buah

5. Tali secukupnya

K. Prosedur Kerja

1. Mengaitkan neraca pegas dengan balok kayu dengan menggunakan tali.

2. Mengukur berat balok kayu tanpa beban dengan melihat penunjukan skala

pada neraca pegas.

3. Mengulangi kegiatan 2 dengan menambah ketinggian bidang miring,

sehingga diperoleh 5 data.

4. Mengukur berat balok dengan beban 100 gram dengan melihat penunjukan

skala pada neraca pegas.

5. Mengulangi kegiatan 4 dengan menambah ketinggi bidang miring,

sehingga diperoleh 5 data.

6. Mencatat hasilnya pada tabel pengamatan dengan format sebagai berikut:

Tinggi Bidang MiringGaya

Tanpa Beban Beban 100 gr

L. Analisis Data

1. Bagaimana hasil pengukuran keuntungan mekanis yang anda peroleh dengan rumus

s/h dan bandingkan dengan w/F ?

2. Manakah yang lebih mudah, mengangkat beban dengan ketinggian bidang miring

yang besar atau kecil ?

3. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya!

M. Daftar Pustaka

Tri, Ruslan., Widodo, Cahyono. Ringkasan dan Kumpulan Soal Fisika SMP/MTS. Jakarta : Grasindo

PERCOBAAN 5

A. Standar Kompetensi

Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

B. Kompetensi Dasar

Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari

C. Indikator

Menunjukkan penggunaan beberapa pesawat sederhana yang sering dijumpai dalam

kehidupan sehari-hari misalnya tuas (pengungkit), katrol tunggal baik yang tetap maupun

yang bergerak, bidang miring, dan roda gigi (gear).

D. Judul Percobaan

Katrol

E. Tujuan Percobaan

1. Mengetahui prinsip kerja katrol.

2. Membandingkan keuntungan mekanis pada setiap susunan katrol.

F. Rumusan Masalah

1. Bagaimanakah prinsip kerja katrol?

2. Bagaimana keuntungan mekanis katrol?

G. Identifikasi Variabel

1. Variabel respon : Berat beban

2. Variabel kontrol : Gaya

3. Variabel manipulasi : Jumlah katrol

H. Teori Singkat

Katrol merupakan salah satu bentuk dari pesawat sederhana yang berfungsi untuk

memudahkan pemindahan benda. Prinsip kerja dari pesawat sederhana adalah

melipatgandakan gaya atau mengubah arah gaya. Benda atau beban yang berat dapat

dipindahkan dengan memberikan sedikit gaya saja. Bilangan yang menyatakan pelipat

gandaan hasil dari suatu pesawat sederhana terhadap gaya atau jarak perpindahan disebut

keuntungan mekanis. Dalam pemakaian katrol, biasanya katrol dilengkapi dengan tali.

Terdapat dua jenis katrol yaitu katrol tetap {gambar 5.1a} dan katrol bergerak {gambar

5.1b}. Dalam pemakaiannya kita sering menggabungkan beberapa katrol yang disebut

dengan sistem katrol {gambar 5.1c}.

Gambar 5.1 Katrol tetap, katrol bergerak, dan sistem katrol.

Pernahkah Anda mengangkat ember yang berisi air dari sumur menggunakan satu

buah katrol (kerekan)?. Bagaimana rasanya bila dibandingkan dengan mengangkat

langsung? Anda pasti merasakan mengangkat ember berisi air menggunakan katrol

terasa lebih ringan. Mengapa demikian ? ketika Anda mengangkat air menggunakan

katrol, maka sebenarnya anda memberikan gaya tarik yang arahnya sama dengan gaya

gravitasi bumi, sehingga seolah-olah anda merasakan gaya gaya gravitasi bumi

membantu anda dalam melakukan pekerjaan.

Pernahkah anda memikirkan apa yang harus dilakukan agar anda dapat

mengangkat benda menggunakan gaya yang lebih kecil ?. Bagaimana kalau

menggunakan system katrol atau katrol ganda (dua, tiga, atau empat katrol) yang

disusun sedemikian rupa. Apakah anda dapat mengangkat beban dengan menggunakan

gaya yang lebih kecil lagi ?. Semakin banyak katrol yang digunakan, maka semakin

kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda.

Untuk memantapkan pemahaman anda tentang katrol, berikut ini kita akan

melakukan percobaan tentang cara merangkai system katrol, menentukan keuntungan

mekanik, serta kerugian bila kita menggunakan katrol. Sebelum melakukan percobaan,

siapkan dulu alat dan bahan yang dibutuhkan, baca prosedur kerja dengan cermat.

I. Hipotesis

1. Prinsip kerja pada katrol yaitu memperkecil gaya yang harus dikeluarkan untuk

memindahkan benda.

2. Keuntungan mekanis pesawat sederhana ditentukan dengan perbandingan gaya berat

dengan gaya.

J. Alat dan Bahan

1. Standar / Klem

2. Katrol tunggal

3. Katrol ganda

4. Tali

5. Neraca pegas

6. Pengait

7. Beban

8. Mistar

K. Prosedur Kerja

1. Menyiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan.

2. Mengangkat sebuah beban dengan menggunakan neraca pegas seperti gambar 5.2a.

Mengukur besar gaya dengan cara membaca skala neraca pegas, lalu mencatat hasil

pengamatan kedalam tabel pengamatan.

3. Memasang sebuah katrol pada standar, lalu pasangkan tali yang mengikat pengait

melalui katrol seperti tampak pada gambar 5.2b. Menarik tali ke bawah sehingga

beban terangkat dari kedudukan semula. Mencatat hasil pengamatan.

4. Memasang sebuah katrol bebas dan menghubungkan dengan tali seperti gambar 5.2c.

Dengan cara yang sama dengan langkah pada no.3, mencatat hasil pengamatan.

Gambar 5.2 Sistem katrol (katrol tetap dan katrol bebas)

6. Mencatat hasil perngamatan pada tabel pengamatan seperti berikut.

L. Analisis Data

1. Bagaimana penunjukkan skala neraca pegas saat mengangkat beban tanpa katrol dan

dengan katrol ?

2. Manakah yang lebih mudah, mengangkat beban tanpa katrol atau dengan katrol ?

3. Manakah yang lebih mudah, mengangkat beban dengan katrol tetap atau dengan

katrol tetap ditambah dengan katrol bebas ?

4. Buatlah kesimpulan dari kegiatan ini !

M. Daftar Pustaka

Tri, Ruslan., Widodo, Cahyono. Ringkasan dan Kumpulan Soal Fisika SMP/MTS. Jakarta : Grasindo.

No.

Kegiatan Besar Gaya (N)

1. Mengangkat beban secara langsung

2. Mengangkat beban dengan 1 katrol tetap

3. Mengangkat beban dengan menggunakan 1

katrol tetap dan 1 katrol bebas

SMA

PERCOBAAN 6

A. Standar Kompetensi

Menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik

B. Kompetensi Dasar

Menganalisis besaran fisika pada gerak dengan kecepatan dan percepatan konstan

C. Indikator

Menyimpulkan karakteristik gerak lurus beraturan (GLB) melalui percobaan dan

pengukuran besaran-besaran terkait.

D. Judul Percobaan

Gerak Lurus Beraturan (GLB)

E. Tujuan Percobaan

Melakukan percobaan gerak lurus beraturan dengan mobil mainan berbaterai

F. Rumusan Masalah

1. Bagaimana hubungan antara kecepatan (v) dengan waktu (t)?

2. Bagaimana hubungan antara jarak yang ditempuh (s) dengan waktu (t).

G. Identifikasi Variabel

Variabel Manipulasi : panjang lintasan (s)

Variabel Respon : waktu (t)

Variabel Kontrol : kecepatan

H. Teori Singkat

Suatu benda dikatakan mengalami gerak lurus beraturan jika lintasan yang ditempuh

oleh benda itu berupa garis lurus dan kecepatannya selalu tetap setiap saat. Sebuah benda

yang bergerak lurus menempuh jarak yang sama untuk selang waktu yang sama. Sebagai

contoh, apabila dalam waktu 5 sekon pertama sebuah mobil menempuh jarak 100 m, maka

untuk waktu 5 sekon berikutnya mobil itu juga menempuh jarak 100 m.

Secara matematis, persamaan gerak lurus beraturan (GLB) adalah:

s=v .t atau v=st

dengan:

s = jarak yang ditempuh (m)

v = kecepatan (m/s)

t = waktu yang diperlukan (s)

Jika kecepatan vmobil yang bergerak dengan laju konstan selama selang waktu t sekon,

diilustrasikan dalam sebuah grafik v-t, akan diperoleh sebuah garis lurus, tampak seperti

pada Gambar dibawah.

Grafik hubungan v-t Grafik hubungan s-t

Grafik hubungan v-t tersebut menunjukkan bahwa kecepatan benda selalu tetap, tidak

tergantung pada waktu, sehingga grafiknya merupakan garis lurus yang sejajar dengan

sumbu t(waktu). Berdasarkan Grafik hubungan v-t jarak tempuh merupakan luasan yang

dibatasi oleh grafik dengan sumbu t dalam selang waktu tertentu. Hal ini berlaku pula untuk

segala bentuk grafik yaitu lurus maupun lengkung.

Sementara itu, hubungan jarak yang ditempuh s dengan waktu t, diilustrasikan dalam

sebuah grafik s-t, sehingga diperoleh sebuah garis diagonal ke atas. Dari grafik hubungan s-t

tampak, dapat dikatakan jarak yang ditempuh s benda berbanding lurus dengan waktu

tempuh t. Makin besar waktunya makin besar jarak yang ditempuh. Grafik hubungan antara

jarak s terhadap waktu t secara matematis merupakan harga tan α, di mana α adalah sudut

antara garis grafik dengan sumbu t (waktu).

I. Hipotesis

1. Hubungan antara kecepatan dan waktu bahwa kecepatan benda selalu tetap, tidak

tergantung pada waktu.

2. Hubungan antara jarak yang ditempuh dengan waktu adalah jarak yang ditempuh s benda

berbanding lurus dengan waktu tempuh t. Makin besar waktunya makin besar jarak yang

ditempuh

J. Alat Dan Bahan

1. Mobil mainan berbaterai,

2. neraca/timbangan,

3. papan mendatar berpenggaris,

4. beban, dan

5. stopwatch.

K. Prosedur Kerja

1. Timbanglah massa mobil mainan beserta baterai dan bebannya

2. Pasanglah batu baterai baru pada mobil mainan, letakkan di atas papan mendatar

berpenggaris, dan on-kan baterainya, maka mobil itu akan me-luncur di atas papan.

3. Tentukan sepanjang lintasan papan mendatar dengan jarak tertentu s berdasarkan

penggaris yang tersedia, ukurlah waktunya dengan stopwatch (t) ketika mobil mainan

tersebut melintasi lintasan papan mendatar tersebut.

4. Ulangilah langkah 2 dan 3 untuk berbagai panjang lintasan yang berbeda.

5. Ulangi langkah 1 sampai dengan 4 untuk mobil mainan yang diberi beban di atasnya.

6. Masukkan hasil data percobaan pada tabel yang tersedia.

Massa mobil mainan + beban

s (lintasan)Waktu

tempuh (t)Laju (s/t)

L. Analisis Data

1. Tentukan laju dari mobil mainan tersebut.

2. Buatlah grafik antara panjang lintasan (s) dengan waktu tempuh (t).

s v

v t

Grafik s-v Grafik v-t

M. Daftar Pustaka

Handayani, Sri., dan Ari Damari. 2009. Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Kanginan, Marthen. 2002. Fisika 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: PT Erlangga.

Sumarsono, Joko. 2009. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

PERCOBAAN 7

A. Standar Kompetensi

Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik

B. Kompetensi Dasar

Menganalisis pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan

C. Indikator

Mengaplikasikan elastisitas bahan pada kehidupan sehari-hari

D. Judul Percobaan

Elatisitas Bahan

E. Tujuan Percobaan

Mengetahui batas elastisitas suatu benda

F. Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh gaya terhadap benda yang elastis?

G. Identifikasi Variabel

Variabel Manipulasi : Berat beban

Variabel Respon : Pertambahan panjang pegas

Variabel Kontrol :

H. Teori Singkat

Jika suatu benda dikenai gaya, maka apa yang terjadi pada benda tersebut? Ada dua

akibat yang mungkin terjadi pada benda yang dikenai gaya, yaitu:

1. Benda mengalami perubahan gerak. Sesuai hukum II Newton, jika ΣF≠0, maka akan

timbul percepatan a=∑Fm

2. Benda akan mengalami perubahan bentuk (deformasi).

Berdasarkan kemampuan melakukan perlawanan terhadap perubahan bentuk dan volume,

benda benda di alam dibagi menjadi tiga macam wujud, yaitu benda padat, cair, dan gas.

Berdasarkan pengalaman sehari-hari, bila Anda menarik karet gelang dengan simpangan

yang kecil (karet gelang diberi gaya yang kecil), maka karet gelang dapat kembali ke bentuk

semula. Namun, bila karet gelang ditarik dengan gaya yang besar, maka bentuknya tidak

kembali seperti semula. Pada keadaan terakhir ini, karet gelang sudah tidak bersifat elastis.

Jadi, sifat elastis zat padat memiliki batas tertentu. Pegas atau benda-benda lain yang dikenai

gaya besar akan hilang sifat elastisitasnya. Gaya pada benda elastis akan menimbulkan

tegangan, sehingga benda bertambah panjang.

I. Hipotesis

Apabila karet gelang ditarik dengan gaya yang besar, maka bentuknya tidak kembali seperti

semula. Pada keadaan terakhir ini, karet gelang sudah tidak bersifat elastis. Jadi, sifat elastis

zat padat memiliki batas tertentu. Pegas atau benda-benda lain yang dikenai gaya besar akan

hilang sifat elastisitasnya. Gaya pada benda elastis akan menimbulkan tegangan, sehingga

benda bertambah panjang. Oleh karena itu, Semakin besar gaya yang diberikan maka sifat

elastisitasnya juga akan cepat hilang.

J. Alat Dan Bahan

1. Pegas

2. Beban

3. Statif

K. Prosedur Kerja

1. Ambillah pegas yang terbuat dari kawat tembaga!

2. Gantungkan pegas tersebut sehingga ujung lainnya tergantung

bebas

3. Pada ujung yang bebas tersebut berilah beban secara

bergantian berturut-turut 50 g, 100 g, 150g, 200 g, dan 250 g!

4. Catatlah pertambahan panjang pegas setiap pemberian beban!

5. Lakukanlah penambahan beban terus-menerus sampai pegas

tidak elastis lagi!

BebanPanjang

Awal (cm)

Panjang saat ada beban

(cm)

Panjang setelah beban dilepas (cm)

L. Analisis Data

1. Bagaimana perbandingan panjang awal pegas, panjang pegas saat diberikan beban dan

saat beban dilepaskan?

2. Bagaimana pengaruh massa benda terhadap panjang pegas?

3. Buatlah kesimpulan berdasarkan kegiatan ini!

M. Daftar Pustaka

Handayani, Sri., dan Ari Damari. 2009. Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Kanginan, Marthen. 2002. Fisika 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: PT Erlangga.

Nurachmandani, Setya. 2009. Fisika 2 untuk SMA/MA Kelas XI. . Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Sumarsono, Joko. 2009. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

PERCOBAAN 8

A. Standar Kompetensi

Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik

B. Kompetensi Dasar

Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan HKE Mekanik

C. Indikator

Mendefinisikan pengertian usaha dan tenaga kinetik.

D. Judul Percobaan

Hukum Kekekalan Energi (HKE)

E. Tujuan Percobaan

Menentukan energi kinetik benda yang meluncur.

F. Rumusan Masalah

Kapan benda pada saat jatuh dikatakan energy potensial, energy kinetic dan energy

mekanik?

G. Identifikasi Variabel

Variabel Manipulasi : ketinggian h

Variabel Respon : waktu, kecepatan

Variabel Kontrol :

H. Teori Singkat

Energi mekanik adalah energi yang dihasilkan oleh benda karena sifat geraknya. Energi

mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda.

Secara matematis dituliskan:

Em= Ep+ Ek

Misalnya, sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian h di bawah pengaruh gravitasi . Pada

ketinggian tersebut, benda memiliki energy potensial Ep= m.g.h dan

energi kinetik Ek= 0. Energi mekanik di titik A adalah:

EmA=EpA+ EkA

EmA = m.g.h+ 0 = m.g.h

Pada saat benda bergerak jatuh, tingginya berkurang dan

kecepatannya bertambah. Dengan demikian, energy potensialnya

berkurang, tetapi energi kinetiknya bertambah. Tepat sebelum benda

menyentuh tanah (di titik B), semua energi potensial akan diubah

menjadi energi kinetik. Dapat dikatakan energi potensial di titik B, EpB = 0 dan energy

kinetiknya E k B=12

m v B2 sehingga energi mekanik pada titik tersebut adalah:

E mB=E pB+E k B

E mB=0+ 12

m vB2=1

2m vB

2

Dengan demikian, dapat dikatakan jika hanya gaya gravitasi yang bekerja pada benda,

maka energi mekanik besarnya selalu tetap. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum

Kekekalan Energi Mekanik, yang dirumuskan:

E mA=E mB

E pA+E kB=E pB+E kB

mg hA+12

mv A2=mg hB+

12

mv B2

Persamaan diatas berlaku jika benda dalam medan gaya gravitasi dan tidak ada gaya lain

yang bekerja. Misalnya, pegas yang mengalami getaran harmonis dalam ruang hampa (tidak

ada gesekan dengan udara) akan terus bergetar tanpa henti karena energi mekaniknya tidak

hilang.

I. Hipotesis

Pada saat benda bergerak jatuh, tingginya berkurang dan kecepatannya bertambah.

Dengan demikian, energy potensialnya berkurang, tetapi energi kinetiknya bertambah.

Tepat sebelum benda menyentuh tanah (di titik B), semua energi potensial akan diubah

menjadi energi kinetik. Dapat dikatakan energi potensial di titik B, EpB = 0 dan energy

kinetiknya E k B=12

m v B2 sehingga energi mekanik pada titik tersebut adalah:

E mB=E pB+E k B

E mB=0+ 12

m vB2=1

2m vB

2

J. Alat Dan Bahan

1. Mobil mainan,

2. papan luncur,

3. meteran,

4. stopwatch,

5. balok,

6. kayu penyangga

K. Prosedur Kerja

1. Susunlah peralatan seperti pada gambar berikut ini.

2. Pada papan luncur, tandai garis start dan garis finis. Kemudian ukurlah jarak kedua garis

tersebut.

3. Tempatkan papan luncur pada balok penyangga pada posisi A.

4. Lepaskan mobil mainan dari garis start, kemudian catatlah waktu yang diperlukan untuk

mencapai garis finis.

5. Ulangilah sebanyak tiga kali, kemudian hitunglah waktu rata-ratanya.

6. Ulangilah langkah 3 - 5 untuk papan luncur pada balok penyangga pada posisi B dan C.

7. Hitunglah besarnya energi mekanik (Em) = Ep+ Ek, tanpa menghiraukan kemiringan

papan luncur, dan catatlah dengan mengikuti format tabel berikut ini.

Panjang lintasan s= ... m, m= ... kg.

Posisi Papan luncur

Ketinggian h (m)

Waktu yang diperlukan t (s)

Kelajuan v (m/s)

Energi Kinetik Ek (J)

Energi Potensial

Ep (J)

Energi Mekanik Em (J)

t1 t2 t3 tA1

A2

B1

B2

C1

C2

L. Analisis Data

1. Di manakah posisi mobil mainan sehingga Ek= 0? Mengapa demikian?

2. Di manakah posisi mobil mainan sehingga Ep= 0? Mengapa demikian?

3. Tulislah dalam pembahasanmu!

M. Daftar Pustaka

Handayani, Sri., dan Ari Damari. 2009. Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Kanginan, Marthen. 2002. Fisika 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: PT Erlangga.

Nurachmandani, Setya. 2009. Fisika 2 untuk SMA/MA Kelas XI. . Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Sumarsono, Joko. 2009. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

PERCOBAAN 8

A. Standar Kompetensi

Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik

B. Kompetensi Dasar

Menunjukkan hubungan antara konsep impuls dan momentum untuk menyelesaikan

masalah tumbukan.

C. Indikator

Mengintegrasikan hukum kekekalan energi dan kekekal-an momentum untuk berbagai

peristiwa tumbukan danmerumuskan besar koesien restitusi pada peristiwatumbukan

D. Judul Percobaan

Hukum Kekekalan Momentum

E. Tujuan Percobaan

Mengetahui penerapan Hukum Kekekalan Momentum dalam Kehidupan Sehari-hari.

F. Rumusan Masalah

Bagaimana penerapan Hukum Kekekalan Momentum dalam kehidupan sehari-hari?

G. Identifikasi Variabel

Variabel Manipulasi : berat beban

Variabel Respon : kecepatan

Variabel Kontrol :

H. Teori Singkat

Aplikasi Hukum Kekekalan Momentum dapat dilihat pada peristiwa balon yang ditiup

dan prinsip kerja roket. Pada saat balon yang ditiup dilepaskan balon akan melesat cepat di

udara. Ketika balon melesat, udara dalam balon keluar ke arah berlawanan dengan arah

gerak balon. Momentum udara yang keluar dari balon mengimbangi momentum balon yang

melesat ke arah berlawanan. Hal yang sama berlaku pada roket. Semburan gas panas

menyebabkan roket bergerak ke atas dengan kecepatan sangat tinggi.

Sebuah roket mengandung tangki yang berisi bahan hidrogen cair dan oksigen cair.

Pembakaran bahan-bahan tersebut menghasilkan gas panas yang menyembur keluar melalui

ekor roket. Pada saat gas keluar dari roket terjadi perubahan momentum gas selama waktu

tertentu, sehingga menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas.

Berdasarkan Hukum III Newton, timbul reaksi gaya yang dikerjakan gas pada roket yang

besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Gaya inilah yang menyebabkan roket terdorong

ke atas. Prinsip terdorongnya roket memenuhi Hukum Kekekalan Momentum. Jika mula-

mula roket diam, maka momentumnya sama dengan nol, sehingga berdasarkan Hukum

Kekekalan dapat dinyatakan sebagai berikut:

m1v1 + m2v2 = 0

m1v1 = - m2v2

Kecepatan akhir yang dicapai sebuah roket tergantung pada kecepatan semburan gas dan

jumlah bahan bakar yang dibawanya. Beberapa aplikasi Hukum Kekekalan Momentum

antara lain adalah bola baja yang diayunkan dengan rantai untuk menghancurkan dinding

tembok. Benturan meteor terhadap Bumi dapat dilihat di kawah Barringer, Winlow,

Arizona, Amerika Serikat. Bola golf yang dipukul dengan stik golf juga menggunakan

Hukum Kekekalan Momentum.

I. Hipotesis

Berdasarkan Hukum III Newton, timbul reaksi gaya yang dikerjakan gas pada roket yang

besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Gaya inilah yang menyebabkan roket terdorong

ke atas. Prinsip terdorongnya roket memenuhi Hukum Kekekalan Momentum. Jika mula-

mula roket diam, maka momentumnya sama dengan nol, sehingga berdasarkan Hukum

Kekekalan dapat dinyatakan sebagai berikut:

m1v1 + m2v2 = 0

m1v1 = - m2v2

J. Alat Dan Bahan

1. Ticker timer(pewaktu ketik),

2. mobil-mobilan,

3. kereta troli,

4. jalur lintasan,

5. pita ketik.

K. Prosedur Kerja

1. Rangkailah alat dan bahan seperti gambar di samping.

2. Gandenglah troli A dengan pengetik 1 dan troli B dengan pengetik

3. Bila menggunakan mobil-mobilan, gunakan mobil A dengan baterai baru dan B dengan

baterai lama.

4. Letakkan troli B di depan troli A sejauh 30 cm. Dalam kondisi troli B diam, jalankan troli

A

dengan menggunakan mekanik penggerak.

5. Perhatikan mobil A akan menumbuk mobil B, dan keduanya akan bergerak.

6. Ambillah kertas pita pengetik dari pengetik 1 dan 2. Pengetik 1 untuk mobil A akan

didapatkan kecepatan kereta sebelum dan sesudah tumbukan. Pengetik 2untuk kecepatan

mobil sesudah tumbukan.

7. Timbanglah kereta A (mA) dan kereta B (mB).

8. Ulangilah langkah-langkah di atas untuk berbagai beban pada kereta A(mA+ mA' ) dan

kereta B (mB+ mB' ).

9. Ulangilah langkah-langkah di atas untuk kereta B bergerak dengan kecepatan lebih kecil

dari kecepatan kereta A (untuk mobil baterai).

10. Catatlah ha

11. sil percobaan dengan mengikuti format berikut ini.

mA mB mA’ mB’ mA + mB mA’+ mB’ vA vA’ vB vB’

L. Analisis Data

1. Carilah harga:

- (mA– mA' )vA + (mB+ mB' )vB,

- (mA– mA' )vA + (mB + mB' )vB'!

2. Apakah yang dapat disimpulkan dari percobaan yang telah kalian lakukan?

M. Daftar Pustaka

Handayani, Sri., dan Ari Damari. 2009. Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Kanginan, Marthen. 2002. Fisika 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: PT Erlangga.

Nurachmandani, Setya. 2009. Fisika 2 untuk SMA/MA Kelas XI. . Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Sumarsono, Joko. 2009. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.