PAL / K-17 (STEI 2013)
Alat Sederhana Peraga Hukum I dan II Newton Pada Gerak Benda
Oleh :
1. M. Faisol Yahya
16513024
2. Dharma Favitri Hariyanto
16513049
3. M. Azis Alfaridzi
16513089
4. Irfan Sihab B. F
16513124
5. A. Mutafakir Alam
16513174
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung 2013
PAL / K-17 (STEI 2013)
A. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari- hari kita sering merasakan ketika kita sedang menaiki kendaraan yang sedang melaju dengan kecepatan konstan tiba-tiba berhenti, tubuh kita selalu terbanting kedepan. Sebenarnya dalam fenomena ini dapat dijelaskan dengan Hukum 1 dan 2 Newton. Dalam fenomena diatas berlaku hukum 1 Newton yang mengatakan bahwa benda akan cenderung untuk mempertahankan kedudukannya. Benda akan cenderung untuk dalam posisi diam berhenti atau dalam keadaan diam dengan kecepatan konstan. Untuk mencoba memahami tentang itu kita membuat suatu alat yang akan menjelaskan tentang fenomena tersebut. Disini
kita akan membahas tentang
fenomena yang berhubungan dengan Hukum 1 dan 2 Newton dengan bantuan alat sederhana yang kami buat .
B. Tujuan Membuktikan terjadinya Hukum I dan II Newton, dalam gerak suatu benda.
C. Alat dan Bahan a. Rangkaian roda b. Rel roda c. Tabung plastik mika d. Beban e. Benang f. Motor dc g. Adaptor (sumber tegangan) 12 volt h. Rangkaian Variable Resistor (pengubah kecepatan).
D. Teori Singkat Hukum 1 Newton ∑𝐹 = 0 Mengatakan bahwa jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda itu dalam keadaan diam atau melaju dalam kecepatan konstan.
PAL / K-17 (STEI 2013)
Hukum 2 Newton ∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎 Mengatakan bahwa resultan gaya yang bekerja pada suatu benda yang bermasa m, mengakibatkan benda mengalami percepatan sebesar a.
E. Persiapan dan Cara Kerja
Persiapan :
1. Membuat rangkaian roda dan rel. 2. Membuat tabung dari plasik mika, kmuadian buat garis lubang pada sisi tabung yang juga diberi ukuran dengan panjang (10 cm). 3. Membuat rangkaian beban, kemudian rangkaian beban ini dipasangkan pada garis lubang pada tabung. (usahakan bebas bergerak). 4. Pasang tabung dan beban pada rangkaian roda dan rel. 5. Pasang benang yang telah dihubungkan dengan penggulung benang (motor DC) pada rangkaian roda. (usahakan rangkaian roda pada rel bergerak bebas majumundur).
Cara Kerja :
1.
Letakkan posisi beban pada titik tengah/depan dari garis lubang pada tabung, percobaan pertama dilakukan dengan kecepatan tetep. Dilakukan dengan tidak memutar variable resistor (tentukan kecepatan tertentu).
2.
Amati perubahan posisi dari beban terjadi perubahan posisi atau tidak, dengan kecepatan konstan tersebut.
3.
Letakkan posisi beban pada titik tengah/depan dari garis lubang pada tabung, percobaan kedua dilakukan dengan merubah kecepatan (dipercepat). Dilakukan dengan memutar variable resistor dari keadaan hambatan besar menjadi kecil, sehingga terjadi perubahan arus yang menyebabkan perubahan kecepatan putaran motor DC yang berpengaruh juga terhadap kecepatan gerak rangkaian roda pada rel.
PAL / K-17 (STEI 2013)
4.
Amati perubahan posisi dari beban terjadi perubahan posisi atau tidak, dengan kecepatan yang dipercepat tersebut.
F. Proses
Benda mula-mula diam, ketika benda tiba-tiba ditarik dengan percepatan konstan maka benda akan cenderung untuk mempertahankan kedudukannya, itu terlihat ketika benda berubah posisi semakin kebelakang. Ketika benda bergerak semakin kebelakang benda akan bergerak dengan perepatan konstan, disini berlaku Hukum 2 Newton ∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎 disini terdapat gaya tegangan tali yang bekerja pada benda yang bermasa m yang mengakibatkan benda mengalami perceatan konstan. Setelah benda ditarik dengan percepatan konstan, alat akan menarik benda dengan kecepatan konstan(artinya percepatan = 0) disni akan terlihat benda akan tetap diam dalam posisinya, maka disini Hukum 1 Newton berlaku ∑𝐹 = 0 artinya resultan gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nol, sehingga membuat benda tetap dalam posisinya. Dari percobaan ini maka terbukti kebenaran dari Hukum 1 dan 2 Newton.
G. Data dan Pengolahan
Massa (m)
= m Kg
Percobaan pertama : Jarak (x)
= 1,83 m
Waktu (t)
=8s
Kecepatan awal (Vo) = Kecepatan akhi (Vt) = 0,23 m/s
(konstan)
𝑉𝑡 − 𝑉𝑜 𝑡 0 𝑎= 𝑡
𝑎=
𝑎=0 Maka,
∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎 ∑ 𝐹 = 𝑚. (0) → ∑ 𝐹 = 0
PAL / K-17 (STEI 2013)
Percobaan Kedua :
Jarak (x)
= 0,92 m
Waktu (t)
= 2,2 s
Kecepatan awal (Vo) = 0 Kecepatan akhir (Vt) = 0,836 m/s X = Vo.t + ½ a.t2 0,92 = 0.t + ½ a.(2,2)2 0,92 = a. 2,42 a = 0.92 / 2,42 a = 0,38 m/s2 ∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎 ∑ 𝐹 = 𝑚. 0,38 𝐹 = 0,38𝑚𝑁
H. Analisis dan Pembahasan Hukum I Newton menjelaskan bahwa gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka benda diam akan tetap diam, dan suatu benda yang bergerak, akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap. ∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎 Karena dalam percobaan pertama kita tidak merubah kecepatan (konstan), maka 𝑎 = 0. Sehingga : ∑ 𝐹 = 𝑚. (0) ∑𝐹 = 0 Jika tidak terjadi perubahan kecepatan suatu benda akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap, sengingga tidak ada gaya yeng bekerja pada benda tersebut. Dalam percobaan dilakukan dengan tidak merubah kecepatan dari benda, diamati pada posisi beban tidak ada perubahan sehingga dikatakan tidak ada gaya yang terjadi F = 0. Sesuai dengan hukum I Newton.
PAL / K-17 (STEI 2013)
Hukum II Newton menjelaskan bahwa percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dan searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda. 𝐹
𝑎=𝑚
→
∑F = m.𝑎
Dengan mengubah kecepatan (dipecepat), maka akan timbul adanya percepatan. Dari persamaan di atas percepatan berbanding lurus dengan gaya, sehingga timbulnya percepatan mengakibatkan timbulnya gaya yang bekerja pada benda. Percobaan kedua dilakukan dengan mempercpat kecepatan benda. Diamati posisi beban berpidah terhadap keadaan awal (tedorong ke belakang), ini membuktikan adanya pengaruh gaya terhadap beban tersebut.
I. Simpulan
Percobaan dilakukan untuk mengamati terjadinya Hukum I dan II Newton pada gerak suatu benda dengan alat sederhana. Dari analogi alat percobaan dibuktikan bahwa Hukum Newton memang taerjadi, yaitu pada percobaan pertama Hukum I Newton berlaku dimana pada kecepatan konstan suatu benda yang digunakan untuk acuan adanya gaya tidak brubah posisinya, membuktikan ∑ 𝐹 = 0. Demikian juga dengan percobaan kedua, Hukum II Newton berlaku dimana dengan adanya percepatan, maka timbul adanya gaya yang mengakibatkan beban acuan gaya bergerak kebelakang (terdorong), ini membuktikan ∑ 𝐹 = 𝑚. 𝑎.
PAL / K-17 (STEI 2013)
Reference :
Ruwanto, Bambang. 2009. Asas-asas Fisika 2A. Yogyakarta:Yudhistira
Sugijono, dkk. 1996. Konsep-konsep Fisika. Klaten: PT Intan Pariwara
Tipler, P. A., 1998. Fisika untuk sains dan tekni-jilid 1 (Terjemahan),
Jakarta: Penerbit Erlangga Jilid 1. -
Publishing Company, Inc. -
Young, H. D., 1992, University phisics, USA: Addison Wesley
Halliday dan Resnick, 2011, Fisika Jilid 9 (Terjemahan), Jakarta:
Penerbit Erlangga. -
Kanginan, M., Fisika Jilid 1A, 1B, Jakarta: Penerbit Erlangga.
PAL / K-17 (STEI 2013)
Lampiran :
Beban dengan Massa m
Rangkaian Roda dan Beban
PAL / K-17 (STEI 2013)
Perangkat Pengatur kecepatan
Lintasan (rel)
PAL / K-17 (STEI 2013)
Rangkaian Alat Percobaan
