Pesawat atwood

Universitas Padjadjaran

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada praktikum kali ini kita akan belajar dua macam gerak yaitu gerak linear dan

gerak rotasi. Penyebeb terjadinya gerak ini akan kita pelajari dan kebenaran akan hukum-

hukum mengenai gerak ini akan kita selidilki. Didala praktikum ini kita juga menggunakan

alat dan bahan yang cukup sederhana.

Di dalam ilmu fisika, kita dapat mengenal apa yang dimaksud dengan pengertian Hukum I

Newton, Hukum II Newton, Hukum III Newton. Ketiga hukum tersebut diungkapkan oleh salah

seorang ilmuan besar dalam sejarah, beliau bernama Sir Isaac Newton. Jasanya telah membawa

peradaban yang luar biasa, Akibatnya banyak sekali manfaat yang dapat kita ambil dengan adanya

hukum newton tersebut terhadap gejala-gejala. Yang terjadi dimuka bumi ini.

Pada percobaan yang kami lakukan, kami mencoba untuk membuktikan apakah hokum

Newton tersebut dapat diaplikasikan terhadap alat peraga kami, yakni pesawat atwood. Alat peraga

yang terdiri dari tiang berskala R yang paa ujung atasnya terdapat katrol, tali penggantung yang

massanya dapat diabaikan, dua beban M1 dan M2 berbentuk silinder dengan massa yang sama

masing-masing M diikatkan pada ujung tali penggantung, dua beban tambahan dengan massa masing-

masing m1 dan m2, dan yang terakhir genggaman dengan pegas, penahan beban dan juga penahan

beban tambahan berlubang. Percobaan ini pun kami lakukan guna memenuhi tugas laporan

praktikum fisika setelah sebelumnya melakukan percobaan pesawat atwood. Semoga percobaan yang

pernah kami lakukan dapat memberi dampak positif khususnya bagi kami para praktikan.

1.2. Tujuan Dapat menyelesaikan soal-soal tentang gerak translasi dan gerak rotasi dengan

menggunakan Hukum Newton Dapat melakukan percobaan Atwood untuk memperlihatakan berlakunya Hukum

Newton Dapat menghitung momen inersia katrol

Pesawat Atwood


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

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 orangpada 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”. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding

terbalik dengan massa benda.

a = F atau F = m.a m

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


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 ~ m

I ~ r2

Untuk katrol dengan beban maka berlaku persamaan :

a = (m+m1) – m2 . g

m + m1 + m2 + I/ r2

dengan

a = percepatan gerak

m = massa beban

I = momen inersia katrol

r = jari-jari katrol

g = 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.

Pesawat Atwood


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 papa 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 jatuh akan 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.

Persamaan-persamaan yang digunakan dalam gerak jatuh bebas adalah :

vo = 0 dan a = g

keterangan :

a1, a2 : silinder beban

a3 : beban

b : katrol yang dapat bergerak bebas

c : tali penggantung

d : penyangkut beban

e : penghenti silinder

f : tiang penggantung

Pesawat Atwood


g : penjepit silinder

Jika pada sistem pesawat dilepaskan penjepitnya, maka sistem akan bergerak dengan

percepatan tetap. Besarnya percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. Untuk gaya yang

konstan, maka percepatan tetap sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan :

xt = ½ at2

dimana:

t = waktu tempuh

a = percepatan sistem

xt = jarak setelah t detik

Setelah beban mb ditahan oleh pengangkut beban, silinder a1 dan a2 tetap melanjutkan

gerakannya dengan kecepatan konstan. Dalam keadaan ini resultan gaya yang bekerja pada

sistem sama dengan nol (sesuai dengan hukum Newton I ). Sehingga jarak tempuh silinder a1

dan a2 setelah beban tersangkut, dapat dinyatakan sebagai berikut :

xt = v.t

Gerak Rotasi

Bila sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak ini

akan berlaku persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak linier.

Apabila torsi bekerja padabenda yang momen inersianya I, maka dalam benda

ditimbulkan percepatan sudut yaitu :

Τ = I.α

Pesawat Atwood


Persamaan Gerak untuk Katrol

Bila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka geraknya

dapat dianalisa sebagai berikut :

N

ΣF = 0

r -T1 – m + T2 + N = 0

-T1 + T2 = 0

-T1 = T2

mg

T1 T2

Bila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula maka geraknya dapat

dianalisis sebagai berikut :

T1 T2

T1 T2

m2

m1 m

Στ = Iα

T1.r + T2.r = Iα

Percepatannya adalah : a = (m+m1) – m2 . g m + m1 + m2 + I/ r2

Pesawat Atwood


BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1. Alat dan Bahan

Tiang berskala R yang pada ujung atasnya terdapat katrol P Tali pengantung yang massanya dapat diabaikan Dua beban M1 dan M2 berbentuk slinder dengan massa sama masing-masing M yang

diikatkan pada ujung-ujung tali penggantung Dua beban tambahan yang massanya masing-masing m1 dan m2

Gengam G dengan pegas S, penhan beban B, penahan beban tambahan A yang belubang

Stopwatch Neraca Teknis Kertas grafik (milimeter)

3.2. Prosedur Percobaan

Ambillah alat yang digunakan dalam praktikum Timbang dan catatlah M1 dan M2 juga m1 dan m2

M1 pasang pada genggaman selidiki apakah sudah sejajar dengan tali Setelah pesawat bekerja dengan baik, pasanglah M1 pada genggaman G, dan

tambahkan m1 pada M2. Catatlah kedudukan C, kedudukan penahan A dan kedudukan penahan B pada tiang berskala

Lepaskan M1 dari G dengan menekan S. Catatlah tab yaitu waktu yang diperlukan oleh M2 (setelah m1 tersangkut pada A) untuk menempuh jarak XAB (=AB)

Gantilah m1 dengan m2, lakukan percobaan ini sebanyak tiga kali Ubah jarak XAB dengan cara mengubah kedudukan B , sedangkan kedudukan C dan A

tetap, kemudian lakukan seperti pada tugas P-5

Uabah jarak XAB dangan cara mengubah kedudukan B, sedangkan kedudukan C tetap, kemudian lakukan tugas P-5 dan P-6

Ubah sekali lagi jarak XAB seperti pada tugas P-7, dan lakukan lagi tugas P-5 dan tugas P-6

Aturlah kedudukan A, B, C. Sebaiknya CA cukup jauh, sedangkan AB dekat. Catat kedudukan C dan A. Pasang M1 pada G dan tambahkan m1 pada M2

Lepaskan M1 dari G. Catatlah tCA

Gantilah m1 dengan m2, lakukan lagi seperti yang diatas Ubahlah jarak XCA dengan mengubah kedudukan G. Catatlah kedudukan C dan

lakukan lagi seperti yang diatas Ubahlah jarak XCA sekali lagi, catat kedudukan C dan lakukan lagi seperti yang

diatas.

Pesawat Atwood


Setelah praktikum ini selesai, kembalikan semua alat yang sudah diambil.

BAB VI

PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Dari percobaan pesawat Atwood ini, dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :

1) Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi atau sebagai alat yang dapat membantu dalam membuktikan Hukum-hukum Newton ataupun gejala-gejal lainnya.

2) Setiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari pesawat Atwood ini yang disebabkan oleh factor-faktor tertentu.

3) Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh pesawat Atwood itu disebakan oleh factor internal dan factor eksternal yang sangat biasa terjadi dalam melakukan percobaan yang butuh ketelitian.

6.2 Saran

Sebaiknya percobaan ini dilakukan dengan teliti pada saat pengukurun waktu dengan menggunakan stopwatch, agar didapatkan nilai koefisien yang tepat.

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, Frederick. 1989. Physics. Jakarta : Erlangga.

Halliday, David. 1985. Physics. Jakarta : Erlangga.

Sears & Zemansky. 1967. University Physics. Add Wesley.

Kanginan, Marthen. 1995. Fisika Jilid IA. Jakarta: Erlangga.

Pesawat Atwood


Pesawat Atwood

Documents

Pesawat atwood