Pesawat Atwood

KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 1

TETAPAN

PERCOBAAN I

PESAWAT ATTWOOD

Hari / tanggal Percobaan : SELASA, 30 APRIL 2013

Tempat Percobaan : LAB. Fisika kampus III UMSU

Jl. Kapt. Muchtar Basri No. 3 Medan

I. MAKSUD

1. Mempelajari penggunaan hukum Newton II

2. Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan

3. Menentukan momen inersia/katrol

II. ALAT-ALAT

1. Pesawat Atwood lengkap:

tiang berskala,

2 beban dengan tali,

beban tambahan (2 buah),

katrol,

penjepit beban,

penyangkut beban,

meja akhir.

2. Jangaka sorong

3. Stopwatch

4. Neraca teknis


TETAPAN

III. A. TEORI

Hukum Newton I menyatakan, jika resultan gaya yang bekerja pada suatu

system adalah (benda) sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan

semula.

Sedangkan Hukum Newton II memberikan pengertian bahwa :

1.Arah percepatan benda benda sama dengan arah gaya yang bekerja

Pada benda.

2.Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya

3.Bila gaya bekerja pada beban, maka benda mengalami percepatan dan

sebalik nya,bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya

penyebabnya.

Untuk percepatan yang tetap/konstan, maka berlaku persamaan gerak

yang disebut “ gerak lurus erubah beraturan". Bila sebuah benda bergerak

melingkar melalui porosnya, maka pada gerak melingkar ini berlaku

persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan-persamaan

gerak linier.

Dalam hal ini ada besaran fisis”momen inersia” (momen kelembapan) I

yang ekivalen dalam besaran fisis “massa” m pada gerak linier.

Momen gaya ekivalen dengan gaya dan seterusnya. Momen inersia I

suatu benda terhadap poros tertentu harganya sebanding dengan massa

benda tersebut dan sebanding dengan ukuran atau jarak benda pangkat

dua terhadap poros.

I ~ m

I ~ r²

Untuk katrol dengan seperti pada gambar 1. Maka berlaku pesamaan :

................................................................(1))/( 2321

3

rImmm

gma


TETAPAN

P

m3

m2

A

B

m1

r

C

Pada saat m₁ P dijepit m₂ dan m3 di A, jika kemudian m1 diepas maka

m₂ + m3 akan turun dari A ke B dengan gerak dipercepat.

Pada saat melalui B, m3 akan tertinggal maka gerak dari B ke C merupakan

gerak lurus beraturan bila m₁ = m₂

.

p


TETAPAN

B. TEORI TAMBAHAN

Pesawat Atwood merupakan alat eksperimen yang sering digunakan untuk

mengamati hukum mekanika pada gerak yang dipercepat secara beraturan.

Sederhananya pesawat atwood tersusun atas 2 benda yang terhubung dengan

sekitar kawat/tali. Bila kedua benda massanya sama, keduanya akan diam.

Tapi bila salah satu lebih besar (misalnya m1 > m2) mka kedua akan bergrak

kearah m1 dengan di percepat.

Gaya penariknya sesungguhnya adalah berat benda 1. Namun karena benda

2 juga di tarik ke bawah (oleh gravitasi), maka gaya penarik resultannya

adalah berat benda 1 di kurangi berat benda 2.

Berat benda 1 adalah m1g dan berat benda 2 adalah m2 g.

Gaya resultannya adalah : (m1 – m2). g

Gaya ini menggerakkan kedua benda

Sehingga, percepatan kedua benda adalah resultan gaya tersebut di bagi

jumlah massa kedua benda. Untuk mencari tegangan tali kita lihat benda 1.

Gaya yang bekerja padanya adalah m1g dan tegangan tali T di peroleh

M1 g. T = m1 a

Pada mulanya orang berpendapat bahwa sifat alamiah benda adalah diam.

Supaya benda bergerak maka harus menerima atau diberi gaya luar baik

tanpa tarikan ataupun dorongan. Namun setelah Galiloe mengadakan

percobaan, pendapat ini berubah dan terkenallah dengan prinsip Galileo atau

lebih baku terkenal dengan sebutan Hukum Newton I.

Hukum Newton ini menunjukkan sifat benda yaitu sifat inersia namun tidak

terdefinisi secara kuantitatif dari Hukum Newton pertama,. Newton telah

merumuskan Hukum II Newton yang terdefinisikan massa secara kuantitatif

memperlihatkan hubungan gaya dengan gerak benda secara kauntitatif pula.

Salah satu kesimpula Hukum II Newton ini adalah jika


TETAPAN

gayanya tetap maka benda akan mengalami percepatan yang tetap pula. Dua

massa yang digantungkan pada katrol dengan kabel atau benang kadang-

kadang disebut secara umum sebagai mesin Atwood , banyknya

penerapannya dalam kehidupan nyata dalam bentuk Vt + ( m1 ) dan beban

imbangnya ( m2 ) untuk mempekecil kerja yang dilakukan oleh motor untuk

menaikan dan menurunkan Vt dengan aman. m₁ dan m₂ akibat sama

massanya.

Pada dasarnya , Pesawat Atwood ini tidak lepas dari prinsip-prinsip Hukum

Newton. Dimana Hukum I Newton berbunyi “bahwa setiap benda tetap

berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepasang garis

lurus kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol.

Gerak Lurus Beraturan ( GLB )

Gerak lurus beraturan adalah gerak-gerak benda yang lintasanya lurus dan

kecepatanya konstan ( tetap ) contoh gerak GLB adalah mobil yang

bergerak pada jalan lurus dengan kecepatan tetap. Persamaan yang

digunakan pada GLB adalah sebagai berikut :

s = v.t atau v = st

keterangan :

s = jarak atau perpindahan ( m )

v= kelajuan atau kecepatan ( m/s )

t = waktu yang dibutuhkan ( s )

Perpindahan adalah besarnya jarak yang diukur dari titik awal menuju titik

akhir sedangkan jarak tempuh adalah panjang lintasan yang ditempuh benda

selama bergerak. Apabila perpindahan dan jarak itu berbeda maka antara

kecepatan dan kelajuan juga berbeda.

Kecepatan didefinisikan sebagai besarnya perpindahan tiap satuan waktu

dan kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu.

Perumusan yang digunakan pada kecepatan dan kelajuan adalah sama.


TETAPAN

Karena dalam hal ini yang kita bahas gerak lurus maka besarnya

perpindahan dan jarak yang ditepuh adalah sama. Berdasarkan pada alasan

ini maka untuk sementara supaya mudah dalam membahas kecepatan dan

kelajuan dianggap sama.

Pada pembahasan GLB ada juga yang disebut dengan menempuh rata-rata,

kecepatan rata-rata didefinisikan besarnya perpindahan yang ditempuh

dibagi dengan jumlah waktu yang diperlukan selama benda bergerak.

V rata-rata = jumlah jarak atau perpindahan / jumlah waktu karena dalam

kehidupan sehari-hari tidak memungkinkan adanya gerak lurus beraturan

maka diambillah kecepatan rata-rata untuk menentukan kecepatan pada

gerak lurus beraturan.

Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB )

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak linasannya lurus dengan

percepatan tetap dan kecepatannya berubah secara teratur. Contoh GLBB

adalah gerak buah jatuh dari pohonya, gerak benda di tempatkan ke atas.

Pesamaan yang digunakan GLBB adalah sebagai berikut :

Untuk kecepatan akhir :

v = v0 kurang lebih a.t

Untuk menentukan jarak yang di tempuh setelah t detik adalah

s = v0 . t kurang lebih ½ a.t2

yang diperlukan dalam menggunakan persamaan di atas saat GLBB di

percepat tanda yang menggunakan adalah +. Untuk diperlambat tanda yang

diperlukan adalah - . catatan penting disini adalah nila percepatan ( a ) yang

dimasukkan pada GLBB diperlambat bernilai positif karena dirumuskan

sudah menggunakan tanda negatif.


TETAPAN

IV. GAMBAR ALAT DAN FUNGSINYA

Tiang berskala berfungsi sebagai jarak dari titik A, B dan C untuk lintasan beban

Beban dengan tali berfungsi sebagai beban yang digunakan untuk menghitung percepatan beban pada pesawat atwood baik pada GLB dan GLBB

Beban tambahan berfungsi sebagai tambahan dari beban awal (m1 dan m2) untuk menghitung beban percepatan setelah ditambah massanya

Katrol berfungsi untuk meletakkan tali yang ada di beban tersebut agar mudah bergerak


TETAPAN

Penjepit berfungsi untuk menjepit beban yang belum dilepas

Penyangkut berfungsi sebagai penyangkut beban yang telah ditentukan

Meja akhir berfungsi sebagai tempat terjatuhnya benda

Jangka sorong berfungsi untuk mengukur diameter katrol


TETAPAN

Stopwatch berfungsi untuk menghitung lamanya beban sampai dari suatu titik ke titik yang lain

Neraca teknis berfungsi untuk menghitung massa berat beban

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

A. GERAK LURUS BERATURAN


TETAPAN

1. Menimbang beban m1, m2 dan m3

2. Meletakan beban m1 pada penjepit.

3. Meletakkan Beban m2 dan m3 pada kedudukan A

4. Mencatat kedudukan penyangkut beban B dan meja C (secara tabel)

5. Bila penjepit p dilepas, m2 dan m3 akan bergerak beraturan antara A-B

dan selanjutnya bergerak beraturan B-C setelah tambahan beban

tersangkut di B (ambil jarak A-B yang cukup besar lebih dari 50 cm).

Catat waktu yang diperlukan untuk gerak antara B-C.

6. Mengulangi percobaan di atas dengan mengubah kedudukan meja C

(ingat tinggi beban M2)

7. Mengulangi percobaan di atas dengan menggunakan beban tambahan

m3 yang lain.

Catatan : Selama serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah

kedudukan/jarak/jarak antara A dan B.

B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

1. Mengatur kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan (GLB).

2. Mencatat A dan B ( Secara Tabel).

3. Melepas beban m1, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus

berubah beraturan antara A dan B. mencatat percobaan di atas dengan

mengubah-ubah kedudukan B. selalu mencatat jarak A-B dan waktu

yang diperlukan.

4. Mengulangi percobaan di atas dengan mengubah beban M3.

DATA HASIL PERCOBAAN

NAMA PERCOBAAN : PESAWAT ATWOODHARI / TANGGAL : SELASA, 30 APRIL 2013

KELOMPOK : C11. RIZKI ANANDA 6. AMANDA YANTI

2. DEBBY SAHERTIAN 7. YAHYA

3. RASTO ANANDA SIAHAAN 8. ASRUL EFENDI LUBIS

4. UUN SAHPUTRA

5. TRIADI NANTA ASRIN SRG

DATA TABEL M1 + M2

A. GERAK LURUS BERATURAN (PERCOBAAN 1 DAN 2)TABEL 1

No M1 + M3 ( gr ) JARAK B-C ( cm ) WAKTU B-C ( s )1 122 + 4 50 1,292 122 + 4 60 1,543 122 + 4 70 1,91

TABEL 2No M1 + M3 (gr ) JARAK B-C ( cm ) WAKTU B-C ( s )1 122 + 6 50 1,062 122 + 6 60 1,393 122 + 6 70 1,75B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN ( PERCOBAAN 3 DAN 4 )TABEL 3No M1 + M3 ( gr ) JARAK A-B ( cm ) WAKTU A-B ( s )1 122 + 4 55 1,642 122 + 4 65 2,543 122 + 4 75 2,72

TABEL 4No M1 + M3 ( gr ) JARAK A-B ( cm ) WAKTU A-B ( s )1 122 + 6 55 2,202 122 + 6 65 2,493 122 + 6 75 2,61

VII. ANALISA DATA

I. KECEPATAN A. UNTUK GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN ( GLB )

TABEL I1. Dik : s = 50 cm = 0,5 m

DISETUJUI OLEH ASISTEN

( Riya Afrida )


TETAPAN

t = 1,29 sDit : v=………. ?Jawab :

v = st

= 0,5m1,29 s

= 0,39 m/s

2. Dik : s = 60 cm = 0,6 m

t = 1,54 s

Dit : v = ……….?

Jawab :

v = st

= 0,6m1,54 s

= 0,3896 m/s

3. Dik : s = 70 cm = 0,7 m

t = 1,91 s

Dit : v = ……….?

Jawab :

v = st

= 0,7m1,91 s

= 0,3664 m/s

TABEL II

1. Dik : s = 50 cm = 0,5 m


TETAPAN

t = 1,06 sDit : v=………. ?Jawab :

v = st

= 0,5m1,06 s

= 0,4716 m/s

2. Dik : s = 60 cm = 0,6 m t = 1,39 s

Dit : v=………. ?Jawab :

v = st

= 0,6m1,39 s

= 0,4316 m/s

3. Dik : s = 70 cm = 0,7 m t = 1,75 s


v = st

= 0,6m1,75 s

= 0,4 m/s

TABEL III


TETAPAN

B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

1. Dik : s = 55 cm = 0,55 m t = 1,64 s


v = st

= 0,55m1,64 s

= 0,3353 m/s

2. Dik : s = 65 cm = 0,65 m t = 2,54 s


v = st

= 0,65m2,54 s

= 0,2559 m/s

3. Dik : s = 75 cm = 0,75 m t = 2,72 s


v = st

= 0,75m2,72 s

= 0,2573 m/s

TABEL IV


TETAPAN

1. Dik : s = 55 cm = 0,55 m t = 2,20 s


v = st

= 0,55m2,20 s

= 0,25 m/s

2. Dik : s = 65 cm = 0,65 m t = 2,49 s


v = st

= 0,65m2,49 s

= 0,2610 m/s

3. Dik : s = 75 cm = 0,75 m t = 2,61 s


v = st

= 0,75m2,61 s

= 0,2873 m/s


TETAPAN

A. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

II. PERCEPATAN

TABEL III

1. Dik : v = 0,33 m/s

t = 1,64 s

Dit : a =………. ?

Jawab :

a = vt

= 0,33m /s

1,64 s

= 0,2012 m/s2

2. Dik : v = 0,25 m/s

t = 2,54 s

Dit : a =………. ?

Jawab :

a = vt

= 0,25m /s

2,54 s

= 0,09 m/s2

3. Dik : v = 0,25 m/s

t = 2,72 s

Dit : a =………. ?

Jawab :

a = vt

= 0,25m /s

2,72 s

= 0,10 m/s2

TABEL IV

1. Dik : v = 0,25m/s

t = 2,20 s

Dit : a =………. ?

Jawab :

a = vt

= 0,25m /s

2,20 s

= 0,11 m/s2

2. Dik : v = 0,26 m/s

t = 2,49 s

Dit : a =………. ?

Jawab :

a = vt

= 0,26m /s

2,49 s

= 0,10 m/s2

3. Dik : v = 0,28 m/s

t = 2,49 s

Dit : a =………. ?

Jawab :

a = vt

= 0,28m /s

2,49 s

= 0,10 m/s2


TETAPAN GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

III. MOMEN INERSIA

TABEL III

1. Dit : d = 12,35 cm

r = 6,175 cm

m1 = 118 gr

m2 = 122 gr

m3 = 4 gr

a = 0,20 m/s2

Dit : I = ……….?

Jawab :

I = r2 ( m3. ga

) ( m1 + m2 + m3 )

= ( 6,175 )2 ( 4 .9,80,20

) ( 118 + 122 + 4 )

= 38,13 ( 196 ) ( 244 )

= 7229,48 gr cm2

2. Dit : d = 12,35 cm

r = 6,175 cm

m1 = 118 gr

m2 = 122 gr

m3 = 4 gr

a = 0,09 m/s2

Dit : I = ……….?

Jawab :

I = r2 ( m3. ga

) ( m1 + m2 + m3 )

= ( 6,175 )2 ( 4 .9,80,09

) ( 118 + 122 + 4 )


TETAPAN

= 38,13 ( 435,55 ) ( 244 )

= 16363,5215 gr cm2

3. Dit : d = 12,35 cm

r = 6,175 cm

m1 = 118 gr

m2 = 122 gr

m3 = 4 gr

a = 0,091 m/s2

Dit : I = ……….?

Jawab :

I = r2 ( m3. ga

) ( m1 + m2 + m3 )

= ( 6,175 )2 ( 4 .9,80,091

) ( 118 + 122 + 4 )

= 38,13 ( 430,76) ( 244 )

= 16180,8788 gr cm2

TABEL IV

1. Dit : d = 12,35 cm

r = 6,175 cm

m1 = 118 gr

m2 = 122 gr

m3 = 6 gr

a = 0,11 m/s2

Dit : I = ……….?

Jawab :

I = r2 ( m3. ga

) ( m1 + m2 + m3 )

= ( 6,175 )2 ( 6 .9,80,11

) ( 118 + 122 + 6 )

= 38,13 ( 534,54 ) ( 244 )


TETAPAN

= 20138,0102 gr cm2

2. Dit : d = 12,35 cm

r = 6,175 cm

m1 = 118 gr

m2 = 122 gr

m3 = 6 gr

a = 0,10 m/s2

Dit : I = ……….?

Jawab :

I = r2 ( m3. ga

) ( m1 + m2 + m3 )

= ( 6,175 )2 ( 6 .9,80,10

) ( 118 + 122 + 6 )

= 38,13 (588) ( 244 )

= 22176,44 gr cm2

3. Dit : d = 12,35 cm

r = 6,175 cm

m1 = 118 gr

m2 = 122 gr

m3 = 6 gr

a = 0,10 m/s2

Dit : I = ……….?

Jawab :

I = r2 ( m3. ga

) ( m1 + m2 + m3 )

= ( 6,175 )2 ( 6 .9,80,10

) ( 118 + 122 + 6 )

= 38,13 (588) ( 244 )

= 22176,44 gr cm2


TETAPAN

GERAK LURUS BERATURAN ( GLB )

TABEL I TABEL II

70 70

60 60

50 50

1,29 1,54 1,91 1,06 1,39 1,75

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN ( GLBB )

TABEL III TABEL IV

75 75

65 65

55 55


TETAPAN VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTAYAAN

1. Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan

graifk.

2. Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingatkan ketelitian

alat?

3. Tentukan besar percepatan gerak berubah beraturan tersebut secara

hitungan dan grafik.

4. Dari hasil ini apakah hukum Newton benar-benar berlaku? berilah

penjelasan!

5. Bandingkan harga percepatan yang didapat dengan menggunakan beban

tambahan yagn berbeda.

6. Tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan gravitasi

setempat = 9,78 m/det2.

*Jawaban*

1. Sudah terlampir pada analisa data.

2. Ya,karena gerak tersebut dimulai dari kecepatan sesaat hingga kecepatan

maksimum.


4. Iya, karena Hukum Newton benar-benar berlaku,dan arah percepatan

benda sama dengan arah yang bekerja pada benda,besarnya percepatan

sebanding dengan gaya yang bekerja pada beban,maka beban akan

mengalami percepatan dan sebaliknya, bila benda mengalami percepatan

tentu ada gaya yang bekerja padanya.



TETAPAN


IX. KESIMPULAN DAN SARAN

a. Kesimpulan

1. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda

tersebut.

2. Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya.

3. Bila gaya yang bekerja pada beban,maka benda akan mengalami

percepatan dan sebaliknya. Bila benda mengalami percepatan tentu ada

gaya penyebab bekerja pada beban tersebut.

4. Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh

Pesawat Atwood itu disebabkan oleh faktor ekternal yang sangat biasa

terjadi dalam melakukan percobaan yang butuh ketelitian.

5. Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi

atau sebagai alat yang dapat membantu membuktikan hukum-hukum

Newton atau pun lainya.

6. Setiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari Pesawat

Atwood ini disebabkan oleh faktor-faktor tertentu.

b. Saran

1. Peralatan mohon ditambah,agar mencukupi tiap-tipa kelompok yang

melakukan pratikum.

2. Pada saat melakukan pratikum diharapkan para mahasiswa bekerja sama

dengan baik.


TETAPAN


TETAPAN

X. DAFTAR PUSTAKA

Eneri gelombang dan newton P.D.K.1975

Search – zemansky,college physics, add Wasley.1960

http//dunia fisika.com

Bucche, Frederick, 1989 physics, Jakarta Erlangga.

Halliday, Dawid. 1985 physics Jakarta Erlangga

Kanginan, Marthen 1995 Fisika jilid I A Jakarta Erlangga.

Documents

Pesawat Atwood