PRAKTIKUM LABOLATORIUM FISIKA 1

LAPORAN PRAKTIKUM LABOLATORIUM FISIKA 1

1.      Nama Percobaan       :  MENGURAIKAN SEBUAH GAYA

2.      Tujuan Percobaan    :

Setelah menyelesaikan percobaan ini siswa diharapkan dapat menguraikan sebuah gaya menjadi dua komponen pada dua sumbu koordinat setimbang.

3.      Alat-alat Percobaan  :

1)      Papan Percobaan                                             : 1 buah

2)      Busur Derajat                                                  : 1 buah

3)      Benda Cincin                                                  : 1 buah

4)      Pasak Penumpu                                               : 2 buah

5)      Neraca Pegas                                                   : 1 buah

6)      Beban Bercelah dan penggantung beban        : 2 buah

7)      Puli                                                                  : 2 buah

8)      Tali Nilon

4.      Landasan Teori

            Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkannya jika gaya itu adalah satu-satunya gaya bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah hasil kali massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan gaya. Secara eksperimen telah ditemukan bahwa jika dua atau lebih gaya bekerja pada benda yang sama, percepatan benda adalah sama seperti jika benda dikenai gaya tunggal yang sama dengan penjumlahan vektor gaya-gaya itu sendiri. Artinya, gaya-gaya dijumlahkan sebagai vektor-vektor.(Paul Tipler, 1998: 91) 

            Bila sebuah benda yang dalam kesetimbangan digeser sedikit, maka besar, arah serat garis kerja gaya-gaya yang bekerja terhadapnya bisa berubah semuanya. Bila gaya-gaya pada benda yang sudah tergeser ini demikian rupa sehingga mengembalikan benda ke posisinya semula, kesetimbangan itu disebut stabil. Bila kerja gaya-gaya itu demikian rupa sehingga menambah pergeseran, kesetimbangan benda itu disebut tak stabil. Bila benda masih tetap setimbang dalam keadaan tergeser tadi, kesetmbangannya disebut netral. Apakah suatu benda keadaan setimbang stabil, tak stabil ataupun netrak hanya dapat diketahui dengan meninjau keadaan bila benda sedikit tergeser dari keadaan setimbang asal (Sears Zemanzky, 1982: 24)

            Hukum 1 : sebuah benda terus berada pada keadaan awalnya yang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali benda itu dipengaruhi oleh gaya yang tak setimbang, atau gaya luar neto. (Paul Tipler, 1998: 91) 

            Hukum 2 : percepatan sebuah benda berbanding terbalik dengan massanya dan sebanding dengan luar neto yang bekerja padanya . (Paul Tipler, 1998: 91) 

            Hukum 3 : gaya-gaya selalu terjadi berpasangan. Jika benda A, mengerjakan sebuah gaya pada benda B, gaya pada benda B, gaya yang sama besar dan berlawanan arah dikerjakan oleh benda B pada benda A. (Paul Tipler, 1998: 91) 

      Sebuah kerangka acuan dimana hukum-hukum Newton berlaku dinamakan kerangka acuan inersia. Setiap kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap kerangka acuan inersia merupakan sebuah kerangka acuan inersia juga. Sebuah kerangka acuan yang dipercepat relatif terhadap kerangka inersia bukan kerangka acuan inersia. Sebuah kerangka acuan yang diikatkan ke bumi hampir berprilaku sebagai kerangka acuan inersia. (Paul Tipler, 1998: 91) 

            Metode pemecahan persoalan umum untuk memecahkan soal dengan menggunakan hukum-hukum Newton mencakup langkah-langkah berikut ini :

1.      Gambarkan diagram dengan rapi.

2.      Isolasi benda (partikel) yang ditanyakan dan gambarlah diagram benda bebas, yang menunjukkan tiap gaya eksternal yang bekerja pada benda. Gambarlah diagram benda bebas terpisah untuk tiap benda yang ditanyakan.

3.      Pilihlah sistem koordinat yang mudah untuk tiap benda dan terapkan hukum kedua Newton dalam bentuk komponen.

4.      Pecahkan persamaan yang dihasilkan untuk besaran yang tak diketahui dengan menggunakan informasi tambahan yang dapat diperoleh.

(Paul Tipler, 1998: 91) 

                        Berat suatu benda adalah gaya yang bekerja pada benda yang disebabkan oleh tarikan bumi. Benda dipercepat ke bumi dengan percepatan 9,81 m/s². Pada tiap titik di ruang, percepatan ini sama untuk semua benda, tak bergantung pada massanya. Kita namakan nilai percepatan ini g, dengan menggunakan a=g. Karena g adalah sama untuk semua benda disuatu titik, kita dapat menyimpulkan bahwa berat benda sebandiung dengan massanya. Vektor g adalah gaya persatuan massa yang dilakukan bumi untuk setiap benda dan dinamakan medan gravitasi bumi. (Douglas Giancoli , 2001: 80)  

 

Jika sebuah balok ditempatkan pada bidang miring kasar, maka pada balok akan bekerja gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah gerak balok. Dari ilustrasi pada gambar di atas, terlihat komponen gaya yang menyebabkan benda bergerak (mg sin θ) dan komponen gaya gesekan yang menghambat gerakan benda (Fg). Dalam hal ini terdapat dua macam kondisi, yaitu: dan komponen gaya gesekan yang menghambat gerakan benda (Fg). Dalam hal ini terdapat dua macam kondisi, yaitu: 

dan komponen gaya gesekan yang menghambat gerakan benda (Fg). Dalam hal ini terdapat dua macam kondisi, yaitu:

 

Menurut Hukum II Newton percepatan ditimbulkan oleh resultan gaya yang bekerja dan searah dengan arah geraknya. Maka dari gambar di atas diperoleh :

                                    ΣF = m g Sin θ

mg Sin θ merupakan komponen gaya berat pada bidang miring, yang membuat benda mengalami percepatan.

            Percepatan benda sepanjang bidang miring adalah:

                        ma = m g Sin θ atau

                        a = g Sin θ

                        g = percepatan gravitasi

                        θ = sudut kemiringan bidang

(http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gaya_(fisika)&oldid=5965386).

1.      Prosedur Percobaan

5.1 Persiapan Percobaan

            Rangkai alat percobaan seperti terlihat pada gambar 1.

 Selama percobaan, anda akan mengatur dynamometer dan atau pulisedemikian rupa sehingga bagian tali yang merentang diantara puli atau ( katrol ) dan benda cincin ada pada kedudukan horizontal, dan benda cincin berpusat pada diperoleh beberapa konfigurasi gaya yang bekerja pada benda cincin di dekat titik pusat busur derajat. ( untuk mengatur sistem dalam posisi horizontal atau vertical, anda barangkali menggunakan bidang miring).

            Pada keadaan tertentu, anda perlu menghilangkan efek gesekan pada sistem dengan cara mengetuk papan percobaan beberapa kali, atau menarik salah satu beban dan kemudian dilepaskan. Jika posisi beberapa alat berubah, atur lagi sedemikian rupa sehingga kembali kekeadaan awal.

            Gaya –F_x yang bekerja pada benda cincin pada gambar dapat dibaca pada dynamometer; gaya –F_y adalah gaya yang bekerja pada benda cincin oleh beban m¹; gaya F adalah gaya yang diberikan oleh beban m². Ketiga gaya tersebut dalam keadaan setimbang, dan resultan gaya –F_x dan –F_y setimbang dengan gaya F.

      

5.2  Langkah Percobaan

1)   Pasang beberapa beban pada penggantung beban sesuai kebutuhan sehingga anda dapat membaca besar gaya pada neraca pegas dengan mudah (yaitu dengan akurasi cukup baik sedemikian rupa sehingga anda dapat membaca neraca pegas dengan minimum 2 angka penting). Pertahankan posisi tali pada pada neraca pegas dalam posisi horizontal dan benda cincin dititik pusat busur derajat.

2)   Hilangkan pengaruh gesekan dengan mengetuk papan percobaan/ dengan menarik salah satu beban dan kemudian dilepaskan. Jika kedudukan horizontal tali seperti yang dimaksud diatas berubah, atur lagi peralatan sehingga kedudukan seperti itu lagi (yaitu bagian tali yang berasal dari dinamometer ke benda cincin arahnya horizontal).

3)   Baca nilai –F_x pada neraca pegas. Nilai ini adalah sesungguhnya adalah negatif komponen x gaya penyeimbang F. Catat hasil yang didapatkan pada tabel 1.

4)   Hitung nilai F menggunakan persamaan F = m_2.g, dengan m₂ adalah massa beban yang tergantung pada puli-2. Gunakan g= 9,8 m/detik² . Catat hasil yang didapat pada tabel 1.

5)   Ukur sudut θ antara gaya F dan garis horizontal yang melewati busur derajat. Catat hasil yang didapatkan pada tabel 1.

6)   Ulangi langkah percobaan 1 sampai 5 menggunakan kombinasi beban yang berbeda-beda untuk minimal 2 data. Catat hasilnya yang didapat pada tabel 1.

1.      Hasil Pengamatan

No	M1 (gr)	M2 (gr)	-Fx (N)	Fx2 (N)	-Fy (N)	Fy2 (N)	F (N)	θ o	F cos θ(N)	F sin θ (N)		% Galat
1	90	80	0,5	0,25	0,88	0,77	0,78	60	0,392	0,67	1,009	25 %
2	80	70	0,35	0,36	0,78	0,61	0,47	60	0,235	0,40	0,85	25 %
3	90	110	0,8	0,64	0,88	0,77	1,07	60	0,53	0,92	1,18	9,03 %
4	110	150	1,6	2,56	1,07	1,16	1,47	60	0,73	1,26	1,92	26,5 %
5	40	60	0,1	0,04	0,39	0,15	0,58	60	0,29	0,5	0,43	31 %

1)        Analisa Data

1)   Menggunakan data yang didapatkan. Lengkapi Tabel 1  data hasil perhitungan.

a)         m₁  = 90 gr = 0,09 kg

m₂ =  80 gr = 0,08 kg

F_x = 0,5 N , F_x² = 0,25 N

F_{y =}  m₁ x  g = 0,09 x 9,8 = 0,882 , F_y² = 0,777

F  = m₂ x g = 0,08 x 9,8 = 0,784

θ = 60º

F cos θ = 0,784 cos 60 = 0,784 x 0,5 = 0,392

F sin θ = 0,785 sin 60 = 0,784 x 0,86 = 0,67

 

a)         m₁  = 80 gr = 0,08 kg

m₂ =  70 gr = 0,07 kg

F_x = 0,35 N , F_x² = 0,1225 N

F_{y =}  m₁ x  g = 0,08 x 9,8 = 0,784 , F_y² = 0,614

F  = m₂ x g = 0,07 x 9,8 = 0,47

θ = 60º

F cos θ = 0,47 cos 60 = 0,47 x 0,5 = 0,235

F sin θ = 0,47 sin 60 = 0,47 x 0,86 = 0,40

b)        m₁  = 90 gr = 0,09 kg

m₂ =  110 gr = 0,11 kg

F_x = 0,8 N , F_x² = 0,64 N

F_{y =}  m₁ x  g = 0,09 x 9,8 = 0,882 , F_y² = 0,77

F  = m₂ x g = 0,11 x 9,8 = 1,078

θ = 60º

F cos θ = 1,078 cos 60 = 1,078 x 0,5 = 0,539

F sin θ = 1,078 sin 60 = 1,078 x 0,86 = 0,92

c)         m₁ = 110 gr = 0,11 kg

m₂ =  150 gr = 0,15 kg

F_x = 1,6 N , F_x² = 2,56 N

F_{y =}  m₁ x  g = 0,11 x 9,8 = 1,078 , F_y² = 1,16

F  = m₂ x g = 0,15 x 9,8 = 1,47

θ = 60º

F cos θ = 1,47 cos 60 = 1,47 x 0,5 = 0,735

F sin θ = 1,47 sin 60 = 1,47 x 0,86 = 1,26

d)        m₁ = 40 gr = 0,04 kg

m₂ =  60 gr = 0,06 kg

F_x = 0,2 N , F_x² = 0,04 N

F_{y =}  m₁ x  g = 0,04 x 9,8 = 0,392 , F_y² = 0,15

F  = m₂ x g = 0,06 x 9,8 = 0,588

θ = 60º

F cos θ = 0,588 cos 60 = 0,588 x 0,5 = 0,298

F sin θ = 0,588 sin 60 = 0,588 x 0,86 = 0,50

1)   Bandingkan nila-nilai F dengan nilai-nilai  dengan menghitung perbedaan persentasenya, yaitu menggunakan persamaan :

a)         m₁  = 90 gr = 0,09 kg

m₂ =  80 gr = 0,08 kg

b)        m₁  = 80 gr = 0,08 kg

m₂ =  70 gr = 0,07 kg

c)         m₁  = 90 gr = 0,09 kg

m₂ =  110 gr = 0,11 kg

d)        m₁  = 110 gr = 0,11 kg

m₂ =  150 gr = 0,15 kg

                       

e)         m₁  = 40 gr = 0,04 kg

m₂ =  60 gr = 0,06 kg

1)        Pembahasan

Berdasarkan pada hasil-hasil perhitungan diatas, menurut pendapat kami, berdasarkan perbedaan antara  dengan F, yaitu lebih besarkah perbedaannya dari 10% ? atau memiliki nilai yang tidak jauh berbedakah  dan F, yaitu lebih kecil daripada 10% kah perbedaan itu?

Jawab :

Dari hasil pengamatan yang kami lakukan didapat hanya satu data ( m₁  = 90 gr  dan m₂ =  110 gr dengan % galat = 9,03 %) yang diperoleh nilai antara  dengan F, yaitu lebih kecil dari 10 % . Dan keempat data lainnya antara  dengan F, yaitu lebih besar  perbedaannya dari 10% adalah 25,09 %, 25,08%, 26,8% dan 31%. Hal ini bisa terjadi karena beberapa hal yaitu :

1.      Kesalahan sistematis.

Kesalahan ini berkaitan dengan alat ukur. Pada percobaan yang dilakukan diketahui bahwa pengantung beban yang diikat dengan nilon pada busur derajat tidak tepat berada ditengah busur derajat karena ikatan nilonnya berubah-ubah tempatnya, sehingga melilit pada busur derajat.

2.      Kesalahan acak.

Kesalahan ini berkaitan dengan faktor lingkungan, cuaca, serta udara sekitarnya yang bisa mengakibatkan kesalahan, misalnya faktor angin yang dapat mengubah kesetimbangan penggantung beban.

3.      Kesalahan pengamatan.

Kesalahan ini berkaitan dengan pengamatan dari setiap manusia kadang berbeda-beda cara pandangannya. Maka dalam pengamatan pembacaan neraca pegas si pengamatan harus berada tegak lurus dengan neraca pegas.

2)        Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang didapat diatas, dapat dikatakan bahwa gaya F dapat diuraikan ke bentuk F cos θ sepanjang sumbu –x dan F sin θ sepanjang sumbu-y. Agar kita dapat menggunakan syarat-syarat kesetimbangan untuk menghitung suatu gaya yang belum diketahui, maka kita tinjau dulu sesuatu benda yang dalam keadaan setimbang, dimana bekerja gaya yang akan dihitung seperti beban m₁ tergantung. Disini gaya tegangan dalam tali nilon vertikal ( F sin θ) pada mana balok tergantung sama besarnya dengan berat balok. Tali nilon yang serong tidak melakukan gaya pada beban m₂ tetapi pada pusat busur derajat ( F cos θ). Oleh karena itu pusat busur derajat dianggap sebagai suatu benda kecil dalam keadaan setimbang yang beratnya dapat diabaikan.

3)        Daftar Pustaka

Giancoli, Dauglas C. 2001. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga.

Tipler.A.Paul. 1998. Fisika Untuk Sains Dan Teknik. Jakarta : Erlangga.

Zemansky.Sears. 1982. Fisika Untuk Universitas 1. Bandung : Binacipta.

(http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gaya_(fisika)&oldid=5965386).