PESAWAT ATWOOD

(E-1)

I. TUJUAN PERCOBAAN

☼ Menentukan percepatan katrol.

☼ Menentukan kecepatan.

II. ALAT-ALAT PERCOBAAN DAN FUNGSINYA

a. Pesawat Atwood yang terdiri dari :

Katrol yang bergerak bebas pada sumbunya sebagai alat Bantu Tiang

penggantung untuk menggantung katrol Penjepit silinder untuk menahan silinder

bebanPenahan beban untuk menahan piringan bebanKaki-kaki penyangga

tiang untuk menjaga agar tiang tetap tegak dan tetap seimbang

b. Dua silinder yang sama berat dan bentuknya sebagai beban dalam percobaan

c. Dua piringan beban yang berbeda massanya sebagai beban tambahan yang juga

diikatkan pada ujung-ujung tiang penggantung.

d. Tali penggantung beban untuk menggantung beban

e. Stopwatch untuk menghitung waktu

III. PEMBAHASAN MATERI

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

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.

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. 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

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

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

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

Percobaan I

1. Menggantungkan sepasang silinder pada katrol sedemikian rupa, sehingga a1

dijepit, sedangkan a2 tergantung bebas sejajar P. Penahan beban diletakkan pada titik

B dan penyangga silinder diletakkan pada titik C. Atur sedemikian rupa sehingga PC

= 100 cm dan PB = 30 cm.

2. Meletakkan piring beban a3 pada permukaan a2 dan siapkan stopwatch.

3. Membebaskan a1 dari penjepit dan hidupkan stopwatch.

4. Tetap pada saat piring beban tersangkut oleh penyangkut beban, matikan

stopwatch. Mencatat penunjukan waktu oleh stopwatch. Untuk jarak PB yang sama,

ulangi percobaan diatas dua kali lagi.

5. Mengulangi prosedur 1-4 diatas untuk PB yang lain. (PB= 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45

cm, 50 cm, 55 cm, 60 cm dan 70 cm).

V. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1 Menurut saya percepatan Pesawat atwood dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan

percepatannya selalu tetap

2 luas penampang akan mempengaruhi pecepatan sebuah kinerja pada pesawatn

etwood , semakin besar luas penampang maka semakin lambat percepatan yang

dilakukan oleh benda begitu juga sebaliknya.

3 percepatan pesawat atwood dipengaruhi juga berat sebuah benda semakin besar

berat benda maka percepatannya semakin cepat begitu juga sebaliknya.

Saran

1. didalam melakukan uji coba kita harus memahami

tentang pesawat

atwood agar kita lebih mudah untuk melakukan praktikum.

2. dalam melakukan percobaan kita harus jeli dan teliti , supaya biasa

mendapatkan hasil data yang benar.

3. dalam melakukan percobaan kita harus perhatikan dan cari alat yang

sesuai dengan kebutuhan kita.

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

Disusun Oleh :

NAMA : Muhammad Yusup

NRP : 13 2010 086.P

JUDUL :

Asisten :

LABORATORIUM FISIKA DASAR

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIAH PALEMBANG

TAHUN AJARAN 2010/2011