PESAWAT ADWOOD

PESAWAT ADWOOD

I. TUJUAN

2.1 Tujuan

Menentukan percepatan gravitasi bumi g.

2.2 Manfaat

Dapat menghitung percepatan gravitasi bumi g.

Ddapat menjelaskan factor-faktor yang mempengaruhi percepatan

graviatasi bumi.

II. DASAR TEORI

2.1 Gravitasi

Gravitasi adalah interaksi tarik menarik antar dua buah benda

pengamatan, gaya graviatsi sangat sulit kecuali untuk benda-benda

yang bermassa besar namun gaya gravitasi sangat penting, karena

gravitasilah yang telah mengikat benda-benda. Gaya gravitasi dapat

ditulis seebagai berikut:

F=Gm1 .m2

r2

Keterangan;

F : gaya graviatasi antar kedua massa (N)

G : konstanta gravitasi (6,67 x 10-11 N/kg2)

r : jarak antara kedua massa (m)

m1m2 : massa titik 1 dan 2 (kg)

(Alonso dan Finn,1994)

2.2 Massa

Massa adalah ukuran ari inersia (kelembaman) massa selalu

berhubungan dengan gaya gesek benda. Hal ini terdapat dalam hokum

Newton. Massa suatu partikel juga menentukan kuat antar aksi

gravitasinya dengan partikel-partikel lain. Massa juga dapat

didefinisikan secara operasional dengan prinsip neraca. Ada cara

mengukur massa yaitu secara dinamis, yaitu bila partikel bergerak

sebagai akibat bekerjanya garis yang sama.

2.3 Hukum II Newton

Sejumlah gaya yang ada dalam system ada atau terjadi karena

adanya interaksi antara dua massa dan percepatan . dalam kasus

pesawat adwood, adanya interaksi antara massa atau massa benda

yang tergantung pada katrol berinteraksi antara massa atau massa

benda yang tergantung pada katrol berinteraksi antara massa dengan

percepatan gravitasi bumi. Gaya yang terjadi dalam system membuat

system bergerak mengikuti arah dari percepatan gravitasi bumi. Dalam

hal ini sering disebut dengan gaya berat arah gaya akan mengarah pada

massa yang lebih besar dan akan menimbulkan percepatan tertentu

pada system katrol tersebut dimana jumlah massa yang berpengaruh

adalah selisih dari kedua massa benda yang tergantung pada katrol.

Dengan percepatan pergerakan, system akan lebih kecil daripada

percepatan gravitasi,

Σ=Σ m. a

a= ΣFΣm

…………………………..(2.2)

a=(m1−m2 ) g(m1+m2)

dimana;

F : gaya (N)

m : massa (kg)

g : gaya gravitasi (m/s2)

a percepatan

artinya katrol akan bergerak kearah massa yang lebih besar dengan

percepatan sebesar selisih jumlah massa yang berinteraksi dengan

percepatan gravitasi, karena itu secara fisis gaya dapat dikatakan

sebagai ungkapan kuantitatif dari interaksi. (Priyambodo dan Eka

Jati,2009)

2.4 Hukum III Newton

Bunyi hukum ketiga Newton

“Bila kedua partikel berinteraksi , maka gaya pada partikel yang

satu sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang bekerja pada

partikel lain.”

F1=−F2

Hal ini juga terjadi pada pesawat adwood, dimana gaya aksi

merupakan gaya yang mengarah kearah gravitasi bumi dan gaya reaksi

berlawanan dengan arah gaya aksi. Karena m1m2 dihubungkan dengan

tali maka gaya reaksi akan memberikan kontribusinya terhadap tali

yang disebut gaya tegangan tali, yang tentu saja besarnya sama dengan

gaya aksi. (Soedojo,2000)

2.5 Momen Kelembaman

Kita dapat meninjau momen inersia dengan meninjau benda

sederhana, yaitu sebuah benda titik bermassa m yang ditempatkan

diujung sebuah tongkat. Massa tongkat dianggap nol, panjang tongkat

adalah r. jika benda berotasi terhadap sumbu dengan kecepatan sudut

w, maka kecepatan translasi benda adalah N=wr dengan energy

kinetiknya adalah

k=12

m v2

¿ 12

m ( wr )2

¿ 12(mr¿¿2)w2 ¿

Dengan;

M= massa (kg)

w= kecepatan sudut

r= jari-jari obyek dari pusat massa

k= konstanta tidak berdimensi yang dinamakan “konstanta inersia”.

Dari persamaan tersebut gerak rotasi besaran mr2 sebagai

momen inersia. (Abdullah, 2007)

Momen inersia (kelembaman) adalahg komponen momentum sudut

total benda berotasi dan didapat dengan menambah hasil kali massa

dengan kuadrat jarak terhadap sumbu. Oleh karena itu, semakin

melebar suatu benda semakin besar momen inersianya. Percepatan

sama dengan selisih dari massa benda yang berinteraksi dengan

gravitasi berbanding terbalik dengan jumlah massa keseluruhan

system, termasuk massa katrol yang dapat digantikan oleh momen

inersia katrol tersebut.

2.6 Gaya Gesek

Gaya gesek adalah gaya yang disebabkan adanya interaksi

antara molekul-molekul benda-benda yang saling bergerak (relative)

berupa gaya-gaya dan kohesi. Gejala ini sukar dan bergantung pada

banyak factor misalnya: keadaan permukaan, kecepatan relative dan

lain-lain. Besar gaya gesek f berbanding lurus dengan gaya normal N

dengan suatu konstanta perbandingan µ yang dibnamakan koefisien

gesek. Gaya gesek pada gerak relative antara dua benda yang

bersinggungan adalah gaya gesek luncur.

f = µ.N

dengan;

f = gaya gesek

µ= koefisien gesekan

N = gaya normal pada benda yang ditinjau gaya geseknya

Gaya gesek luncur selalu melawan gerakan benda, karena itu

arahnya selalu berlawanan dengan kecepatan. Umumnya ada dua

macam koefisien gesekan. Koefisien gesekan statis (fs) yang bila

dikalikan dengan gaya normal, memberikan gaya minimum yang

diperlukan untuk gaya normal, memberikan gaya minimum yang

diperlukan untuk menimbulkan gerak relative antara dua benda yang

mula-mula saling bersentuhan dan relative diam. Koefisien gerak

luncur (fk) bila dikalikan dengan gaya normal memberikan gaya yang

diperlukan untuk mempertahankan kedua benda gerak relative lurus

berlawanan.

(Sarojo,2002)

2.7 Tegangan Tali

Benda bermassa m1,m2 dan m3 dihubungkan dengan tali. Benda

m3 ditarik dengan gaya mendatar F. percepatan ketiga benda sama

besarnya (karena dihubungkan oleh tali) yaitu:

a= Fm1 m2m3

Dengan;

a= percepatan

F= gaya

M1=massa benda 1

M2= massa benda 2

M3= massa benda 3

Tegangan tali yang menghubungkan benda m1 dan m2 berbeda

dengan tegangan tali yang menghubungkan benda m2 dan m3. Gaya

mendatar yang bekerja pada benda m1 hanya tegangan tali yang

menghubungkan dengan benda m1.

Gaya mendatar (T1) menghasilkan percepatan a, sehingga

terpenuhi:

T 1=m1a

Pada pesawat adwood m1 dan m2 dihubungan dengan tali

melalui sebuah katrol. Massa tali biasanya sangat kecil dibandingkan

dengan massa dua beban sehingga massa tali dapat diabaikan. Jika

katrol juga sangat kecil dibandingkan dua massa beban maka katrol

juga dianggap tidak bermassa. Untuk mengasumsi m1>m2, kita harus

menganalisis gerakan dua benda kita misalkan tegangan tali T. Dengan

asumsi ini maka benda m1 bergerak ke bawah dan benda m2 bergerak

ke atas.

(Abdullah,2007)

2.8 Massa

Massa adlah ukuran dari inersia (kelembaman). Massa selalu

berhubungan dengan gaya dan gerak benda. Hal ini terdapat pada

hukum Newton. Massa suatu partikel juga menentukan kuat antar aksi

gravitasinya dengan partikel-partikel lain. Massa juga dapat

didefinisikan secara operasional dengan prinsip neraca berlengan

sama. Ada cara mengukur massa yaitu secara dinamis, biula partikel

bergerak sebagai akibat bekerjanya gaya yang sama. (Alonso dan

Finn,1994)

III. METODE PENGAMBILAN DATA

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1. Katrol : tempat menggantung beban

2. Tali : pengikat beban

3. Stopwatch : menghitung waktu ketika percobaan

4. Timbangan : untuk menimbang sebuah massa

5. Penggaris : untuk mengukur panjang tali

6. Statif : untuk menggantung katrol dan beban

3.2 Cara kerja

3.2.1 Diagram Kerja

Mulai

Menimbang massa m1,m2, dan beban ekstra

kemudian mengukur dan menimbang, diameter dan massa katrol

mengukur jarak yang akan ditempuh olehg katrol

mencatat waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut.

Mengulangi percobaan dengan menambah dan mengurangi beban

ekstra

Selesai

3.1 gambar diagram kerja

3.2.2 Diagram Fisis

Beban m1 dan m2 memiliki massa yang sama jumlah partikel

penyusun sama sehingga seimbang

M1 diberi beban tambahan dikarenakan massanya lebih besar dari

m2, maka m1 turun mengikuti arah percepatan gravitasi

Dengan jarak yang telah ditentukan m1 berhenti saat itu dilihat

waktu yang diperlukan beban m1 untuk mencapai jarak yang

ditentukan.

3.3 gambar diagram fisis

IV. PENGOLAHAN DATA

IV.1 Pengolahan data

IV.1.1 Data Hasil percobaan

a. Massa benda

NO massa

(gram)

m-mrata2

(gram)

|m-m

rata2|²∂=√ Σ(m−m)2

n(n−1)

m=mrata2

± δm

1 89,30 0,14 0,0196 0,05 (89,16±0,05)

gram

2 89,20 0,04 0,0016

3 89,20 0,04 0,0016

4 89,00 -0,016 0,0256

5 89,10 -0,06 0,0036

m

rata2=

89,16

=

0,052

RN= δmm

x 100%

=0,06%

K=100%-RN

=99,94%

b. Massa katrol

N

O

massa

(gram)

m-mrata2

(gram)

|m-m

rata2|²∂=√ Σ(m−m)2

n(n−1)

m=mrata2

± δm

1 29,80 0,04 0,016 0,02 (29,76±0,02)

gram

2 29,70 -0,06 0,0036

3 29,80 0,04 0,0016

4 29,80 0,04 0,0016

5 29,70 -0,06 0,0036

m

rata2=2

9,76

=

0,012

RN= δmm

x 100%

=0,07%

K=100%-RN

=99,93%

c. Massa beban ekstra 1

NO massa

(gram)

m-mrata2

(gram)

|m-m

rata2|²∂=√ Σ(m−m)2

n(n−1)

m=mrata2

± δm

1 13,80 -0,06 0,0036 0,02 (13,86±0,02)

gram

2 13,90 0,04 0,0016

3 13,90 0,04 0,0016

4 13,80 -0,06 0,0036

5 13,90 0,04 0,0016

m

rata2=

13,86

=

0,012

RN= δmm

x 100%

=0,14%

K=100%-RN

=99,86%

d. Massa beban ekstra 2

NO massa

(gram)

m-mrata2

(gram)

|m-m

rata2|²∂=√ Σ(m−m)2

n(n−1)

m=mrata2

± δm

1 5 0 0 0 (5±0) gram

2 5 0 0

3 5 0 0

4 5 0 0

5 5 0 0

m

rata2=

5

=

0,012

RN= δmm

x 100%

=0%

K=100%-RN

=100%

e. Massa beban ekstra 3

NO massa

(gram)

m-mrata2

(gram)

|m-m

rata2|²∂=√ Σ(m−m)2

n(n−1)

m=mrata2

± δm

1 5,90 0,02 0,0004 0,04 (5,88±0,04)

gram

2 5,80 -0,08 0,0064

3 5,80 -0,08 0,0064

4 5,90 0,02 0,0004

5 6,00 0,12 0,0144

m

rata2=

5,88

=

0,028

RN= δmm

x 100%

=0,7%

K=100%-RN

=99,3%

f. Waktu yang dibutuhkan beban + beban ekstra 1 untuk

menempuh jarak 10 cm

NO jarak

(detik)

x-xrata2

(gram)

|x-x

rata2|²∂=√ Σ(x−x )2

n(n−1)

x=xrata2± δm

1 0,54 0,11 0,0121 0,03 (0,73±0,03)

detik

2 0,71 -0,02 0,0004

3 0,69 -0,04 0,0016

4 0,63 -0,1 0,01

5 0,78 0,05 0,0025

x

rata2=

0,73

=

0,0266

RN= δmm

x 100%

=4,10%

K=100%-RN

=95,90%

g. Waktu yang dibutuhkan beban + beban ekstra 1 untuk


NO jarak

(detik)

x-xrata2

(gram)

|x-x

rata2|²∂=√ Σ(x−x )2

n(n−1)

x=xrata2± δm

1 1,06 0,046 0,0021

16

0,018 (1,014±0,018

) detik

2 1,03 0,016 0,0002

56

3 0,97 -0,044 0,0019

36

4 0,97 -0,044 0,0019

36

5 1,04 0,026 0,0006

76

x

rata2=

1,014

=

0,0069

2

RN= δmm

x 100%

=1,77%

K=100%-RN

=98,78%

h. Waktu yang dibutuhkan beban + beban ekstra 2 untuk


NO jarak

(detik)

x-xrata2

(gram)

|x-x

rata2|²∂=√ Σ(x−x )2

n(n−1)

x=xrata2± δm

1 0,69 -0,042 0,0017

64

0,020 (0,73±0,020)

detik

2 0,75 0,018 0,0003

29

3 0,75 0,018 0,0032

4

4 0,72 -0,012 0,0001

44

5 0,75 0,018 0,0032

4

x

rata2=

0,73

=

0,0087

12

RN= δxx

x 100%

=2,73%

K=100%-RN

=97,27%

i. Waktu yang dibutuhkan beban + beban ekstra 1+2 untuk


NO jarak

(detik)

x-xrata2

(gram)

|x-x

rata2|²∂=√ Σ(x−x )2

n(n−1)

x=xrata2± δm

1 1,120 0,0556 0,0031 0,017 (1,176±0,017

36 ) detik

2 1,190 0,014 0,0001

96

3 1,190 0,014 0,0001

96

4 1,220 0,044 0,0019

36

5 1,160 -0,016 0,0002

56

x

rata2=

1,176

=

0,0057

20

RN= δxx

x 100%

=1,45%

K=100%-RN

=98,55%

j. Waktu yang dibutuhkan beban 1 &3 untuk menempuh jarak

30 cm

NO jarak

(detik)

x-xrata2

(gram)

|x-x

rata2|²∂=√ Σ(x−x )2

n(n−1)

x=xrata2± δm

1 1,03 -0,102 0,0104

04

0,031 (1,132±0,031

) detik

2 1,16 0,026 0,0006

76

3 1,09 -0,042 0,0017

64

4 1,19 0,0528 0,0033

64

5 1,19 0,0528 0,0033

64

x

rata2=

1,132

=

0,0195

72

RN= δxx

x 100%

=2,74%

K=100%-RN

=97,26%

IV.1.2 Ralat Rambat

g=2 s (m1+m2+

12

mk)

t 2(m1−m2)

∂ g∂ m1

=−2 s ¿¿

∂ g∂ mk

=2 s2 m1

12

mk

¿¿

∂ g∂ s

=s (m1−m2 )

¿¿¿

∂ g∂ s

=2¿¿¿

∂ g∂t

=−4 st {m1

2−m22+ 1

2mk (m1 m2 )}

¿¿¿

a. Ralat rambat benda dan beban ekstra 1 (10cm)

g I=2.0,1

(0,734 )2x{(89,16+13,56+89,16+

12

29,76)}{(89,16+13,86 )−89,16 }

=5,55m

s2

∂ mg /(∂ m1)=(−2.0,1 {(2 (59,16+13,86)+1/2 x 29,76)})/({0,734 x (89,16+13,86)}2+(0,734 x 89,16)2−2(89,16+13,86)(89,16))

=9,23 x10−4

∂ mg∂m2

=2.0,1{¿¿

=1,05 x10−3

∂ g∂ mk

=2.0,1 {(89,16+13,86 )−89,16 }{0,734 (89,16+13,86 ) }2+¿¿

=4,66x10-4

∂ g∂ s

=2{¿¿

=0,37

∂ g∂t

=−4 x 0,1 x0,734¿¿

=15,11

δg={( ∂ g∂ m1

)2

∂ m12+( ∂ g

∂ m2)∂ m2

2+( ∂ g∂ mk )

2

∂ mk2+( ∂ g∂ s )∂ s2+( ∂ g

∂ t )2

∂ t 2}δg=¿1/2

=0,51 m/s2

Maka nilai g adalah

g = g ± δg

g = (5,5 ± 0,51) m/s2

b. Ralat rambat benda dan beban ekstra 1 (20cm)

g I=2.0,2

(1,01 )2x{(89,16+13,86¿89,16+

12

29,76)}{(89,16+13,86 )−89,16 }

=5,92 m/s2

∂ g∂ m1

=−2.0,2 {(2 x89,16 )+( 1

2x 29,76)}

{0,1 x (89,16+13,86 )}2+¿¿

=0,14

∂ mg∂m2

=2.0,2{¿¿

=0,06

∂ g∂ mk

=2.0,2 {(89,16+13,86 )−89,16 }{1,01 (89,16+13,86 )}2+¿¿

=1,68x10-4

∂ g∂ s

=2{¿¿

=0,21

∂ g∂t

=−4 x 0,2 x1,01¿¿

=11,6

δg=¿1/2

=0,23

Nilai g yang digunakan

g = gI ± δg

g = (5,92 ± 0,23) m/s2

c. Ralat rambat benda dan beban ekstra 2 (10cm)

g I=2.0,1

(0,722 )2x{(89,16+13,86+5¿89,16+

12

29,76)}{(89,16+13,86+5 )−89,16 }

=4,21 m/s2

∂ g∂ m1

=−2.0,1 {(2 x 89,16 )+(1

2x29,76)}

{0,722 x (89,16+13,86+5 )}2+¿¿

=4,28x10-3

∂ mg∂m2

=2.0,1{¿¿

=5,11x10-3

∂ g∂ mk

=2.0,1 {(89,16+13,86+5 )−89,16 }

{0,722 (89,16+13,86 ) }2+¿¿

=1,53x10-4

∂ g∂ s

=2{¿¿

=0,47

∂ g∂t

=−4 x 0,1 x0,722¿¿

=17,95

δg=¿1/2

=0,25

Maka nilai g yang dipakai

g = g±δg

g = (4,2 ± 0,25) m/s2

d. Ralat rambat benda dan beban ekstra 2 (30cm)

g I=2.0,3

(1,176 )2{(89,16+13,86+5¿89,16+

12

29,76)}{(89,16+13,86+5 )−89,16 }

=4,88 m/s2

∂ g∂ m1

=−2.0,3 {(2 x 89,16+13,86+5 )+( 1

2x29,76)}

{1,176 x (89,16+13,86+5 )}2+¿¿

=1,5x10-2

∂ mg∂m2

=2.0,3 {(2 (89,16+13,86+5 )+1

2.29,76)}

{1,176 (89,16+13,86+5 ) }2+¿¿

=1,7x10-2

∂ g∂ mk

=0,3 {(89,16+13,86+5 )−89,16 }{1,76 (89,16+13,86+5 ) }2+¿¿

=7,19x10-4

∂ g∂ s

=2{¿¿

=1,09

∂ g∂t

=−4 x 0,3 x1,176¿¿

=8,29

δg=¿1/2

=0,14


g = g±δg

g = (4,88 ± 0,14) m/s2

e. Ralat rambat benda dan beban ekstra 2 (30cm)

g I=2.0,3

(1,312 )2{(89,16+13,86+5¿89,16+

12

29,76)}{(89,16+13,86+5 )−89,16 }

=4,17m/s2

∂ g∂ m1

=−2.0,3 {(2 x 89,16+13,86+5 )+( 1

2x29,76)}

{1,312 x (89,16+13,86+3,76 )}2+¿¿

=1,5x10-2

∂ mg∂m2

=2.0,3 {(2 (89,16+13,86+3,76 )+ 1

2.29,76)}

{1,312 (89,16+13,86+3,76 ) }2+¿¿

=9,61x10-3

∂ g∂ mk

=0,3 {(89,16+13,86+3,76 )−89,16 }{1,312 (89,16+13,86+3,76 ) }2+¿¿

=3,7x10-4

∂ g∂ s

=2{¿¿

=0,56

∂ g∂t

=−4 x 0,3 x1,312¿¿

=6,36

δg=¿1/2

=0,06


g = g±δg

g = (4,17 ± 0,06) m/s2

V. PEMBAHASAN

Pada percobaan pesawat adwood ini bertujuan untuk mencari nilai

percepatan gravitasi bumii. Konsep kerja pesawat adwood ini dengan

mengganntungkan dua benda yang tersambung dengan tali pada katrol.

Pesawat adwood ini tidak akan terjadi apa-apa dikarenakan massa benda

sama sehingga seimbang. Dalam percobaan ini massa pertama

ditambahkan dengan beban ekstra sehingga beban yang massanya lebih

besar akan turun mengikuti arah percepatan gravitasi bumi. Ketika beban

turun maka waktu mulai diperhitungkan hingga beban jatuh pada

ketinggian yang telah ditentukan.

Factor-faktor yang mempengaruhi percobaan yaitu:

1) Baban 1dan beban 2

Mempengaruhi keadaan awal benda ketika beban 1 dan beban 2

memiliki massa yang sama sehingga membuat kondisinya jadi

seimbang.

2) Panjang lintasan

Semakin panjang lintasannya maka semakin lama pula waktu yang

dibutuhkan beban untuk mencapai titik yang telah ditentukan.

3) Beban ekstra

Beban ekstra ini akan mempengaruhi karena massa yang

ditambahkan beban ekstra akan lebih besar dan menyebabkan

ketidak seimbangan lagi pada pesawat adwood.

4) Massa tali

Dalam percobaan ini massa tali diabaikan dan juga gaya gesek tali

diabaikan dan juga gaya gesek tali pada katrol, pahal hal tersebut

berpengaruh juga dalam percobaan.

5) Gaya gesek

Gaya gesek disebabkan adanya interaksi antara molekul benda-

benda yang bergerak. Gaya gesek pada percobaan ini dipengaruhi

oleh keadaan permukaan pada katrol, percepatan tali ketika

menarik beban yang lebih berat serta mempengaruhi waktu

percepatan. Gaya gesek yang tidak searah juga akan menghalangi

atau memperlambat jatuhnya beban dan beban ekstra yang

ditambah.

VI. KESIMPULAN dan SARAN

VI.1 Kesimpulan

a. Nilai percepatan gravitasi dipengaruhi oleh beberapa factor

diantaranya; gaya gesek,, perhitungan waktu, panjang lintasan,

panjan tali,beban yang dipakai.

b. Tali yang memiliki beban yang lebih berat akan lebih cepat

mempengaruhi lintasan yang telah ditentukan dibandingkan massa

beban yang lebih ringan.

c. Panjang lintasan menentukan waktu yang dibutuhkan beban untuk

mencapai titik.

d. Jika beban massa ditambah dengan beban ekstra maka yang lebih

berat akan mempercepat waktu tempuhnya.

VI.2 Saran

Lakukan praktikum dengan teliti dan benar.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, mikrajuddin.2007.Fisika Dasar.Bandung:ITB

Alonso,Marcello dan Edward J.Finn.1994. Dasar-Dasar Fisika

Universitas Jilid I Mekanika dan Termodinamika. Jakarta: Erlangga

Priyambodo, Tri Kuntoro dan Bambang Murdaka Jati.2009. Fisika

Dasar. Jakarta: Andi

Sarojo, Ginijanti.2002.Mekanika Dasar. Jakarta: Erlangga

Soedojo, Peter. 2004. Fisika Dasar. Yogyakarta: Andi

PESAWAT ADWOOD

Documents

Transcript of PESAWAT ADWOOD