“PESAWAT ATWOOD”
BAB I
PENDAHULUAN
1.
Latar
Belakang
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 seutas kawat/tali.Bila kedua
benda massanya sama, keduanya akan diam. Tapi bila salah satu lebih besar
(misal m1>m2). Maka kedua benda akan bergerak ke arah m1 dengan dipercepat.
Gaya penariknya sesungguhnya adalah berat benda 1. Namun karena banda 2 juga
ditarik ke bawah (oleh gravitasi), maka gaya penarik resultannya adalah berat
benda 1 dikurangi berat benda 2.
Berat
benda 1 adalah m1.g dan berat benda 2 adah m2.g. Gaya resultannya adalah
(m2-m1) g. Gaya ini menggerakan kedua benda. Sehingga, percepatan kedua benda
adalah resultan gaya tersebut dibagi jumlah massa kedua benda.
Untuk
mencaru tegangan tali, gaya yang bekerja padanya adalah m1.g dan tegangan tali T.
M1
. g-T = m1 . a
2.
Pembatasan
Masalah
Percobaan
ini dibatasi dengan bagaimana praktikan melakukan percobaan dengan menghitung
percepatan gravitasi dan mengenali sistem katrol.
3.
Tujuan
Percobaan
Tujuan percobaan ini adalah mengenali
Hukum Newton, menghitung percepatan gravitasi, dan mengenali sistem katrol.
4.
Metodologi
Adapun metodologi yang penulis
gunakan dalam laporan praktikum ini adalah berbentuk eksperimen di laboratorium
dan perhitungan secara kuantitatif.
BAB II
DASAR TEORI
Bangsa
Yunani, sejak zaman dahulu telah yakin bahwa tarikan atau dorongan, yang
disebut gaya, adalah yang menyebabkan sebuah benda bergerak dan tanpa adanya
gaya, sebuah benda yang sedang bergerak akan segera berhenti. Sebuah benda yang
sedang diam, yang berarti bahwa bila tidak ada gaya yang bekerja, sebuah benda
akan terus diam. Tampaknya, pandangan bangsa Yunani ini beralasan, tetapi akan
kita ketahui nanti bahwa ternyata pandangan tersebut tidak tepat.
Orang
yang pertama menyangkal pandangan kuno bangsa Yunani tersebut adalah Galileo.
Menurut “prinsip inersia” yang diusulkan Galileo, sebuah benda yang sedang
bergerak pada permukaan horizontal yang licin sempurna (tanpa gesekan) akan
tetap terus bergerak dengan kelajuan sempurna.
Berdasarkan
pada pendapat Galileo tersebut, pada tahun 1678 Isaac Newton menyatakan hukum
pertamanya tentang gerak, yang sekarang kita kenal sebagai Hukum I Newton, kemudian ia pun mengemukakan Hukum
II dan Hukum III Newton. Sebuah benda
yang mula-mula diam, akan dapat bergerak jika
mendapat pengaruh atau penyebab
yang bekerja pada benda tersebut.
Penyebabnya dapat berupa pukulan, tendangan, sundulan, atau lemparan.
Dalam Fisika, penyebab gerak tersebut dinamakan gaya. Ilmu yang mempelajari
tentang gerak dengan memperhitungkan gaya penyebab dari gerak tersebut
dinamakan dinamika gerak. Seperti yang telah disebutkan tadi bahwa orang yang
sangat berjasa dalam kajian Fisika tentang dinamika adalah Sir Isaac Newton.
Galileo
melakukan pengamatan mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan dari
pengamatan-pengamatan yang dia lakukan bahwa benda-benda berat jatuh dengan
cara yang sama dengan benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian, Robert
Boyle, dalam sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya,
menunjukan bahwa pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuh tanpa
adanya hambatan dari gesekan udara.
Galileo
mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh. Tetapi
pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara, masih cukup sesuai dengan
hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai orang
pada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen) yaitu kesimpulan
Aristoteles yang menyatakan bahwa, ”Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain
akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan”.
Selain
itu Hukum Newton I menyatakan bahwa,
”Jika
resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam
keadaan setimbang”.
ΣF = 0
Hukum
Newton II berbunyi:
”Bila
gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda dengan massa m tidak sama dengan
nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah yang sama dengan gaya”.
Hukum
Newton II memberikan pengertian bahwa :
1. Arah percepatan benda sama dengan arah
gaya yang bekerja pada benda.
2. Besarnya percepatan berbanding lurus
dengan gayanya.
3. Bila gaya bekerja pada benda maka benda
mengalami percepatan dan sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada
gaya penyebabnya.
Pesawat
Atwood bekerja dengan memanfaatkan hukum II Newton, yaitu
“percepatan
sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total
yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah
percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.”
Hukum
Newton III:
”Setiap
gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkan gaya lain yang sama besarnya
dengan gaya tadi, namun berlawanan arah”.
Gaya
reaksi ini dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum ini
dikenal dengan Hukum Aksi Reaksi. Faksi = -Freaksi untuk percepatan yang
konstan maka berlaku persamaan Gerak yang disebut Gerak Lurus Berubah
Beraturan.
Bila
sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku
persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan- persamaan gerak
linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia (I) yang ekivalen dengan
besaran fisis massa (m) pada gerak linier.
Momen
inersia suatu benda terhadap poros tertentu harganya sebanding dengan massa
benda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak benda pangkat
dua terhadap poros.
I
~ mI ~ r2 untuk katrol dengan beban maka berlaku persamaan:
a
= (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/ r2 dengan
a
= percepatan gerak m = massa beban I = momen inersia katrolr = jari-jari
katrolg = percepatan gravitasi
Udara
akan memberikan hambatan udara atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh.
Besarnya gaya gesekan udara yang akan gerak jatuh benda berbanding lurus dengan
luas permukaan benda. Makin besar luas permukaan benda, makin besar gaya
gesekan udara yang bekerja pada benda tersebut. Gaya ini tentu saja akan
memperlambat gerak jatuh benda.
Untuk
lebih memahami secara kualitatif tentang hambatan udara pada gerak jatuh, kita
dapat mengamati gerak penerjun payung. Penerjun mula-mula terjun dari pesawat
tanpa membuka parasutnya. Gaya hambatan udara yang bekerja pada penerjun tidak
begitu besar, dan jika parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan
mencapai kecepatan akhir kira-kira 50 m/s ketika sampai di tanah. Kecepatan itu
kira-kira sama dengan kecepatan mobil balap yang melaju sangat cepat. Sebagai
akibatnya, penerjun akan tewas ketika sampai di tanah.
Dengan
mengembangkan parasutnya, luas permukaan menjadi cukup besar, sehingga gaya
hambatan udara yang bekerja pada penerjun cukup basar untuk memperlambat
kelajuan terjun. Berdasarkan hasil demonstrasi ini dapatlah ditarik kesimpulan
sementara bahwa jika hambatan udara dapat diabaikan maka setiap benda yang
jatuhakan mendapatkan percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bentuk
dan massa benda.
Percepatan
yang tetap ini disebabkan oleh medan gravitasi bumi yang disebut percepatan
gravitasi (g). Di bumi percepatan gravitasi bernilai kira-kira 9,80 m/s2. Untuk
mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.
Untuk membuktikan pernyataan
diatas bahwa jika hambatan udara dihilangkan, setiap benda jatuh akan mendapat
percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada benda dan massa benda, di
dalam laboratorium biasanya dilakukan percobaan menjatuhkan dua benda yang
massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam ruang vakum.
Sehubungan
dengan hal di atas, Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu benda dijatuhkan dari
suatu ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama geraknya mengalami percepatan
tetap yaitu percepatan gravitasi, sehingga gerak jatuh bebas termasuk dalam
gerak lurus berubah beraturan. Perhatikan karena dalam gerak jatuh bebas, benda
selalu bergerak ke bawah maka unutk mempermudah perhitungan, kita tetapkan arah
ke bawah sebagai arah positif.
BAB III
ALAT DAN BAHAN
A.
Alat yang digunakan :
1.
Pesawat Atwood lengkap
a.
Tiang berkala
b.
Dua beban dengan tali
c.
Beban tambahan
d.
Katrol
e.
Penjepit beban
f.
Penyangkut beban
2.
Stopwatch
B.
Bahan
1.
Keping bermassa 2 gram
2.
Keping bermassa 4 gram
BAB VI
METODE PERCOBAAN
Ø Gerak lurus beraturan
1. Timbangan beban m1,m2,m3,(usahakan m1=m2)
2. Letakan beban m1 pada penjepit P
3. Beban
m1 pada pejepit P
4. Catat kedudukan penyangkut beban B dan meja
C (secara table)
5. Bila penjepit P di lepas, m2 dan m3 akan
dipercepat antara AB dan selanjutnya bergerak beraturan antara BC setelah
tambahan beban tersangkut di B. catat waktu yang diperlukan gerak antara BC.
6. Ulangilah percobaan di atas engan
mengubah kedudukan meja C (ingat tinggi beban m2)
7. Ulangi percobaan di atas dengan
menggunakan beban m3 yang lain.
Catatan : Seama
serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah kedudukan jarak antara
A dan B.
Ø Gerak lurus berubah beraturan :
1. Aturlah kembali seperti percobaan gerak
lurus beraturan
2. Catatlah kedudukan A dan B (secara table)
3. Bila beban M1 dilepas, maka m2 dan m3
akan melakukan gerak lurus berubah braturan antara A dan B, catatlah waktu yang
diperlukan untuk gerak ini.
4. Ulangilah percobaan di atas dangan
mengubah-ubah kedudukan B catatlah selalu jarak AB dan waktu yang diperlukan.
5. Ulangilah percobaan diatas dengan
mengubah beban M3
BAB V
KESIMPULAN
1. Gerakan pada tali dapat dipercepat apabila
di salah satu tali diberi beban lebih berat dibanding dengan tali yang satunya.
2. Gerakan kecepatan akan tetap apabila
benda yang digantung diantara kedua tali tersebut memliki berat yang sama.
3. Semakin berat beban yang digantung
di salah satu tali maka semakin cepat pula gerakan tali yang akan turun, dan
sebaliknya jika kedua ujung tali tersebut diberi beban yang sama atau sedikit
berbeda maka gerakannya tidak akan dipercepat.
DAFTAR
PUSTAKA
0 comments:
Post a Comment