LAPORAN PRAKTIKUM “GERAK PADA BIDANG MIRING” (Disusun Guna Memenuhi Salah Satu Tugas Fisika Dasar I) Dosen Pengampu : Drs.Suyoso, M.Si.
DISUSUN OLEH : NAMA : SITI NUR ALFIASARAH NIM : 16306141004 KELAS : FISIKA B
ASISTEN : IIN DWI LESTARI
PRODI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2016
1.
2.
3.
TUJUAN PERCOBAAN 1.1 Menentukan nilai koefisien gesek statis ( ) dan koefisien gesek kinetis ( ) permukaan benda pada bidang miring 1.2 Menentukan nilai percepatan efektif benda pada bidang miring ALAT DAN BAHAN 2.1 Gergaji 2.2 Obeng 2.3 Papan 2 buah ( 60 x 20 ) cm 2.4 Engsel 2.5 Balok Kayu 2.6 Statif 2.7 Tali 2.8 Bandul ( beban ) 2.9 Stopwatch 2.10 Skala 2.11 Busur 2.12 Kamera atau Hp 2.13 Laptop LANGKAH KERJA 3.1 Mencari nilai g (percepatan grafitasi) 3.1.1 Menyiapkan statis yang telah dipasang tali dan bandul 3.1.2 Memasang busur 3.1.3 Melakukan percobaan dengan variasi panjang tali yang berbeda yaitu 49 cm, 43 cm, 36 cm, dan 29 cm 3.1.4 Melakukan percobaaan pertama dengan panjang tali 49 cm 3.1.5 Menarik bandul sejauh = 5 dan melepasnya bersamaan dengan memulai perhitungan waktu hingga memperoleh 5 simpangan 3.1.6 Melakukan langkah 3.1.5 sebanyak 3 kali 3.1.7 Menulis data hasil percobaan 3.1.8 Mengulangi langkah 3.1.5 - 3.1.7 dengan panjang tali 43 cm, 36 cm, dan 29 cm 3.1.9 Menghitug nilai percepatan gavitasinya 3.2 Mencari nilai ( ) 3.2.1 Menyiapkan bidang miring yang sudah dibuat sedemikian rupa 3.2.2 Meletakkan busur dibagian ujung bawah bidang miring 3.2.3 Meletakkan balok kayu di atas bidang miring 3.2.4 Mengangkat dengan perlahan bagian ujung atas bidang miring hingga balok kayu bergerak 3.2.5 Mencatat besar sudut ketika balok kayu tepat akan bergerak 3.2.6 Melakukan langkah yang sama sebanyak 5 kali 3.2.7 Menghitung besar koefisien gesek statisnya 3.3 Mencari Nilai ( ) 3.3.1 Melakukan percobaan dengan menggunakan bidang miring yang telah dibuat sedemikian rupa 3.3.2 Meletakkan busur dibagian ujung bawah bidang miring 3.3.3 Memasang skala di samping bidang miring ( di bagian yang terlihat jelas apabila di rekam dengan kamera ) 3.3.4 Meletakkan balok kayu di atas bidang miring 3.3.5 Mengangkat bidang miring setinggi 30
4.
3.3.6 Merekam di setiap percobaan 3.3.7 Menulis data hasil percobaan 3.3.8 Melakukan langkah di atas dengan mengubah dari sudut 30 menjadi 45 3.3.9 Menentukan besar kecepatan dari data hasil percobaan 3.3.10 Menentukan besar percepatan 3.3.11 Menggunakan besar percepatan untuk mencari besar koefisien gesek kinetisnya DATA HASIL PERCOBAAN 4.1 Data Hasil Percobaan Mencari Gravitasi = 5 dan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
4.2 No 1 2 3 4 5
=5
l (m) 0.49
0.43
0.36
0.29
t (s) 7.02 7.01 7.03 6.73 6.70 6.57 6.02 6.03 6.01 5.40 5.63 5.29
Data Hasil Percobaan Mencari Nilai ( Percobaan 1 2 3 4 5
Sudut 260 25.50 250 250 260
4.3 Data Hasil Percobaan Mencari Nilai ( = 30 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
)
Waktu (s)
Jarak (cm)
0 0.045 0.086 0.139 0.191 0.242 0.289 0.343 0.391 0.437 0.484 0.533
0 1 3 6 9 13 17.5 23 29 35 45 57
)
= 45 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.
Waktu (s)
Jarak (cm)
0 0.033 0.066 0.1 0.135 0.171 0.208 0.246 0.285 0.322 0.361 0.399
0 1 2.5 5 8 11.5 16 21 30 39 49.5 60
ANALISIS DATA 5.1 Analisis Nilai Percepatan Gravitasi = 5 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
n(m) 0.49 0.49 0.49 0.43 0.43 0.43 0.36 0.36 0.36 0.29 0.29 0.29
t (s) 7.02 7.01 7.03 6.73 6.70 6.57 6.02 6.03 6.01 5.40 5.63 5.29 Jumlah
Rata-rata
Rumus mencari periode : =
Rumus Mencari gravitasi : =
4
T 1.404 1.402 1.406 1.346 1.340 1.314 1.204 1.206 1.202 1.080 1.126 1.058
g (m/s2) 9.803 9.831 9.776 9.360 9.444 9.821 9.794 9.762 9.827 9.805 9.021 10.217 116.461 9.7051 = 9.7
5.2 Analisis Nilai Koefisien Statis No 1 2 3 4 5
Percobaan 1 2 3 4 5 Jumlah
Sudut 260 25.50 250 250 260 127.50 25.50
=
= tan (25.5)0
= tan
= 0.38471 = 0.4
5.3 Analisis Nilai Koefisien Kinetis 5.3.1 Grafik hubungan waktu (t) dan jarak (y) = 30
= 45
t (s)
y (cm)
t (s)
y (cm)
0
0
0
0
0.045
1
0.033
1
0.086
3
0.066
2.5
0.139
6
0.1
5
0.191
9
0.135
8
0.242
13
0.171
11.5
0.289
17.5
0.208
16
0.343
23
0.246
21
0.391
29
0.285
30
0.437
35
0.322
39
0.484
45
0.361
49.5
0.533
57
0.399
60
Grafik y terhadap t
0
30 0 45
60
50
Jarak (cm)
40
30
20
10
0 0.0
0.1
0.2
0.3
Waktu (s)
0.4
0.5
0.6
5.3.2 Grafik hubungan waktu (t) dan kecepatan (v) = 30
= 45
t(n+1)-t(n)
s(n+1)-s(n)
t(v)
v(m/s)
t(n+1)-t(n)
s(n+1)-s(n)
t(v)
v(m/s)
0.045
1
0.0225
22.22222
0.033
1
0.0165
30.30303
0.041
2
0.0655
48.78049
0.033
1.5
0.0495
45.45455
0.053
3
0.1125
56.60377
0.034
2.5
0.083
73.52941
0.052
3
0.165
57.69231
0.035
3
0.1175
85.71429
0.051
4
0.2165
78.43137
0.036
3.5
0.153
97.22222
0.047
4.5
0.2655
95.74468
0.037
4.5
0.1895
121.6216
0.054
5.5
0.316
101.8519
0.038
5
0.227
131.5789
0.048
6
0.367
125
0.039
9
0.2655
230.7692
0.046
6
0.414
130.4348
0.037
9
0.3035
243.2432
0.047
10
0.4605
212.766
0.039
10.5
0.3415
269.2308
0.049
12
0.5085
244.898
0.038
10.5
0.38
276.3158
Jumlah Rata-rata
1175.425 106.8
Jumlah Rata-rata
Grafik v terhadap t 300
Kecepatan (cm/s)
250
200
150
100
% (30) % (45) Linear Fit of B Linear Fit of D
50
0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Waktu (s)
Equation Adj. R-Square B B D D
y = a + b*x 0.86218 Intercept Slope Intercept Slope
0.94453 Value 2.09412 395.19142 3.05383 738.95642
Standard Error 15.23204 49.57096 12.71591 56.46367
Dari data grafik di atas besarnya percepatan adalah: a. Untuk sudut 300 sebesar 395.19142 cm/s2 atau 3.952 m/s2 b. Untuk sudut 450 sebesar 738.95642 cm/s2 atau 7.389 m/s2
1604.983 145.9
5.3.3 Grafik hubungan waktu (t) dan percepatan (a) = 30
= 45
tv(n+1)-tv(n)
v(n+1)-v(n)
t(a)
a(cm/s2)
tv(n+1)-tv(n)
v(n+1)-v(n)
t(a)
a(cm/s2)
0.043
26.55827
0.044
617.6341
0.033
15.15152
0.033
459.1368
0.047
7.823286
0.089
166.4529
0.0335
28.07487
0.06625
838.0557
0.0525
1.088534
0.13875
20.73398
0.0345
12.18487
0.10025
353.1848
0.0515
20.73906
0.19075
402.7003
0.0355
11.50794
0.13525
324.1672
0.049
17.31331
0.241
353.3328
0.0365
24.3994
0.17125
668.4767
0.0505
6.107171
0.29075
120.9341
0.0375
9.957326
0.20825
265.5287
0.051
23.14815
0.3415
453.8853
0.0385
99.19028
0.24625
2576.371
0.047
5.434783
0.3905
115.6337
0.038
12.47401
0.2845
328.2635
0.0465
82.33117
0.43725
1770.563
0.038
25.98753
0.3225
683.8823
0.048
32.132
0.4845
669.4167
0.0385
7.08502
0.36075
184.0265
4691.287 469.1
Jumlah Rata-rata
Jumlah Rata-rata
6681.093 668.1
Grafik a terhadap t 0
2600
30 0 45
2400 2200
1800
2
Percepatan (cm/s )
2000
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
Waktu (s)
0.35
0.40
0.45
0.50
6.
PEMBAHASAN 6.1
Percobaan pertama mencari besar percepatan gravitasi Apabila suatu benda dilepaskan dari ketinggian tertentu, maka benda akan jatuh dan bergerak mengarah ke pusat bumi. Percepatan yang dialami oleh benda yang jatuh tersebut disebabkan oleh adanya gravitasi bumi. Percepatan gravitasi bumi dapat diukur dengan beberapa metode eksperimen salah satunya adalah bandul matematis yang terdiri atas titik massa m yang digantung dengan menggunakan seutas tali tak bermassa (massa dabaikan) dengan ujung atasnya dikaitkan pada dinding diam. Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode alias waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara lengkap. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik dimana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut.
A
C B sin
cos
Sebuah bandul diberi simpangan di sekitar titik setimbangnya dengan sudut ayunan (dalam hal ini sudut tidak boleh lebih besar dari 10°), maka akan terjadi gerak harmonis. Rumus mencari percepatan gravitasi yaitu :
=
4
Dengan
=
Keterangan : g = Percepatan gravitasi (m/s2) T = Periode (s) T = waktu (s) N = Jumlah simpangan
Analisis dilakukan dengan melakukan pengukuran pada alat percobaan percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul sederhana serta penggunaan stopwatch dalam perhitungan waktu yang dibutuhkan saat melakukan simpangan. Variasi panjang tali yang digunakan adalah 49 cm, 43
cm, 36 cm, dan 29 cm. dengan melakukan 3 kali percobaan pada masingmasung panjang tali dapat dicari besar perrcepatan gravitasinya menggunakan rumus seperti di atas yaitu sebesar 9,7 m/s2. Dari yang sudah diketahui bahwa besar percepatan gravitas secara umum atau sesuai materi sebesar 9,8 m/s2. Ketidaksamaan antara hasik ukur dengan materi dapat disebabkan berbagai factor diantaranta kondisi temoat saat mencari percepatan gravitasi.
6.2
Percobaan kedua mencari nilai koefisien gesek statis Gaya gesek statis bekerja pada saat benda dalam keadaan diam dan nilainya mulai dari nol sampai suatu harga maksimum. Jika gaya dorong atau tarik yang bekerja pada suatu benda lebih kecil dari gaya gesek statis maksimum, maka benda masih dalam keadaan diam dan gaya yang bekerja pada benda mempunyai besar yang sama dengan nilai gaya tarik atau gaya dorong pada benda tersebut. Dari pengertian tersebut dapat disimpulkan.
=0 −
=0
= sin
=
.
sin
=
.
=
sin cos
cos
= tan (Paul, Tipler A.1998)
Analisis dilakukan dengan menggunakan bidang miring untuk mencari besar sudut disaat benda tepat akan bergerak. Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa besar koefisien gesek statisnya sebesar :
6.3
=
= tan (25.5)0
= tan
= 0.38471 = 0.4
Percobaan ketiga mencari nilai koefisien gesek kinetis
Ketika sebuah benda bergerak sepanjang permukaan yang kasar, gaya gesekan kinetis bekerja dengan berlawanan arah terhadap kecepatan benda. Besar gaya gesek kinetis bergantung pada jenis kedua permukaan yang bersentuhan. Untuk suatu permukaan tertentu, eksperimen menunjukkan bahwa gaya gesekan kira-kira sebanding dengan gaya normal antara kedua
permukaan, yang merupakan gaya yang diberikan benda-benda tersebut satu sama lain dan tegak lurus terhadap permukaan sentuhnya.(Giancoli.2001:113) Gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda saat bergerak. Gaya gesek kinetis berlawanan dengan arah gerakan. Seperti gesekan statis, gesekan kinets adalah gejala yang rumit dan belum dimengerti secara lengkap. Koefisien gesekan kinetis didefinisikan sebagai rasio besarnya gaya gesekan kinetis dan gaya normal, maka :
sin cos
Pada sudut-sudut yang lebih besar daripada 0 , balok bergerak kebawah dibidang miring dengan , dalam hal ini gaya gesekan adalah hasil kali koefisien gesek kinetis dengan gaya normal.
sin − sin −
.
=
.
= =
. . sin −
=
cos
sin −
= =
cos
(sin − cos )
Analisis pada percobaan ini menghasilkan : Nilai Koefisien Kinetis = 9.7 / = 469.1287
/
= 668.1093
Untuk
=
= 4.691
/
= 6.681
/
°
= ( =(
/
2
− 30 –
cos ) cos 30 )
4.691 = (0.5 − 0.866) 9.7 0.866 = 0.5 − 0.484 0.016 0.866 = 0.018 = 0.02 =
=
Untuk
= ( = (
6.681 9.7
°
− cos ) 45 − cos 45 )
= (0.7071 −
0.7071)
= (0.7071 −
0.7071
0.701 = 0.7071 − 0.689 0.0183 = 0.7071 = 0.026 = 0.03 Analisis Data Grafik a.
Analisis grafik jarak (y) dengan waktu (s) Pada teori yang sudah ada, gambar grafik hubungan antara y dan t adalah seperti gambar : (
)
( ) Sedangkan sesuai dengan percobaan yang dilakukan gambar grafiknya sebagai berikut : Grafik y terhadap t
0
30 0 45
60
50
40
Jarak (cm)
6.4
30
20
10
0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Waktu (s)
Grafik di atas memiliki kesesuaiaan dengan teori yang telah di samapaikan.
b.
Analisis grafik kecepatan (V) dengan waktu (s) Berdasarkan teori yang telah di sampaikan bahwa grafik hubungan antara v dengan t, apabila antara dan dihubungkan pada suatu grafik. Nilai yang diperoleh dari rumus = Maka akan diperoleh grafik seperti berikut :
Sedangkan sesuai dengan percobaan yang telah dilakukan gambar brafik yang di dapat sebagai berikut : Berdasarkan analisis data yang diperoleh menghasilkan grafik seperti gambar di bawah ini. Grafik v terhadap t 300
Kecepatan (cm/s)
250
200
150
100
% (30) % (45) Linear Fit of B Linear Fit of D
50
0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Waktu (s)
Berdasarkan gambar grafik di atas ada ketidaksesuaian antara ambar grafik menurut teori dengan gambar grafik menuut percobaan. Hal ini disebabkan oleh berbagai factor diantaranya adanya kesalahan dalam mengambil data karena ketidakakuratnya penglihatan manusia. c.
Analisis grafik percepatan (a) dengan waktu (s) Bersasarkan teori, nilai =
yang didapatkan dari rumus berikut ini
maka akan diperoleh grafik seperti pada gambar dibawah ini:
Hasil dari analisis percobaan ini, menghasilkan grafik sebagai berikut : Grafik a terhadap t 0
2600
30 0 45
2400 2200
1800
2
Percepatan (cm/s )
2000
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
Waktu (s)
Grafik hasil percobaan diatas menujukkan perbedaan yang sangat banyak antara grafik yang sesuai teori dengan grafik hasil percobaan hal ini disebabkan oleh factor-faktor luar dintaranya kesalahan dalam mengambil data maupun ketidakakuratan data yang diambil. Pembahasan penyebab ketidaksesuaian teori dengan hasil praktikum Dari percobaan diapat dilihat bahwa ada beberapa factor eksternal yang mempengaruhi hasil yang didapatkan pada percobaan ini diantaranya:
7.
Alat percobaan yang digunakan. Karena alat ini dibuat secara manual maka sangat dimungkinkan adanya banyak kesalahan. Metode yang digunakan dalam meluncurkan balok dengan mengangkat Papan merupakan juga penyebab adanya kesalahan, hal ini dikarenakan saat mengangkat papan bisa jadi adanya pergeseran sudut sehingga data yang diperolehpun tidak sesuai. Kasar dan halusnya permukaan yang bergesekan. Waktu pengambilann data Pengambilah data dari aplikasi avidemux yang kurang tepat Faktor manusia itu sendiri. Faktor kesalahan yang paling besar adalah manusia, hal ini dapat terjadi karena adanya kesalahan dalam melakukan percobaan maupun pengamatan yang diakibatkan oleh ketidakakuratnya penglihatan manusia itu sendiri.
KESIMPULAN 7.1 7.2 7.3
Nilai percepatan yang di dapat sebesar 9.7 Besar koefisien gesek statis (
/
) pada bidang miring sebesar 0.4
Besar koefisien gesek kinetis
pada bidang miring dengan sudut 300 sebesar 0.02
Besar koefisien gesek kinetis
pada bidang miring dengan sudut 450 sebesar 0.03
Dari praktikum yang dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa besar nilai percepatan gravitasi tidak selalu sama, dipengaruhi oleh kondisi tempat pengambilan data. Besar koefisien gesek statis lebih besar dibandingkann dengan besar koefisien gesek kinetis. Serta semakin besar sudut pada bidang miring semakin cepat waktu yang diperlukan suatu beban untuk mencapai dasar dan juga semakin besar pula kecepatan yang dihasilkan 8.
DAFTAR PUSTAKA Giancoli. (1998). Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga. Zamansky, Sear. (1985). Fisika Untuk Universitas. Bandung: Bina Cipta. Tipler, Paul A. (1998). Fisika Untuk Sains dan teknik. Jakarta: Erlangga
