Format-laporan-rbl (udah Diedit Billy).docx

LAPORAN RESEARCH BASED LEARNING (RBL) FI1201FISIKA DASAR IA SEMESTER I 2018-2019 KINEMATIKA DAN DINAMIKA GERAK LURUS

Disusun oleh: Adiza Salsabila

16618221

Amanda Abiella Resmana

16618226

Natasya Melani Puteri

16618231

Billy Tanadi

16618241

Alamsyah Noorkala Madani

16618246

Azifah Izzahturrahma

16618251

Adith Pramudya Chandra

16618256

M. Wijaya

16618261

PROGRAM TAHAP PERSIAPAN BERSAMA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2018

1. TUJUAN PERCOBAAN 1) Membuat suatu alat dengan mengaplikasikan kinematika dan dinamika gerak lurus 2) Menentukan koefisien gesek kinetis lintasan 3) Menentukan konstanta, energi potensial dan efisiensi pegas 4) Menetukan implus sistem 2. TEORI DASAR Dinamika merupakan salah satu cabang fisika yang mempelajari gerak benda beserta penyebabnya (gaya). Newton telah merumuskan konsep dinamika melalui hukum-hukumnya yang terkenal, yaitu keseimbangan/inersial, sistem dipercepat dan aksi-reaksi. Selain dirumuskan dalam hukum Newton, gerak benda beserta kaitannya dengan gaya ternyata dapat ditulis ulang dalam bentuk yang lebih umum menjadi teorema usaha-energi atau dalam bentuk khususnya, yaitu adalah kekekalan energi baik secara umum maupun kekekalan energi mekanik. 2.1 Hukum II Newton Dalam Hukum II Newton, disebutkan bahwa jika sebuah benda yang mempunyai massa M diberi gaya sebesar F, maka akan timbul percepatan sebesar a, sesuai dengan hubungan berikut : F= Ma apabila F dan M konstan, maka a konstan. Gaya yang menyebabkan percepatan pada rel udara disebabkan oleh tegangan tali yang dihubungkan pada beban gantung. Pada gambar 1 ditunjukkan dua buah benda bermassa m dan mo dihubungkan oleh tali dengan gaya tegangan tali T. Ada gaya gesek yang bekerja pada benda m, tetapi besarnya dapat diabaikan dalam perhitungan karena licinnya permukaan rel udara. m

mb

F = mb.g Gambar 2.1. Ilustrasi sistem dalam eksperimen dinamika. Jika tali selalu dalam keadaan tegang, maka percepatan benda mo akan sama dengan percepatan m, atau percepatan sistem dengan total massa yang berperan dalam sistem adalah m + mb. Untuk eksperimen bagian ini, kita ingin mengetahui hubungan massa dan percepatan dengan cara mengubah-ubah massa m dengan gaya F dibuat tetap. Selain itu akan dicari pula hubungan gaya F terhadap percepatan, dengan massa sistem m + mo dibuat tetap. 2.2. Teorema Usaha-Energi

Konsep energi dapat dikaitkan dengan usaha oleh suatu gaya. Usaha oleh suatu gaya F yang bekerja pada sistem sehingga sistem berpindah sejauh d adalah W 7.dr. Dengan penurunan secara matematik, maka diperoleh: == m(vakhir - va (9.2) Fotal awal total 2 Jika didefinisikan EK = mv2 sebagai energi kinetik benda, maka usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut akan menyebabkan perubahan energi kinetik benda, yakni W= AEK Itotal Gaya total yang bekerja pada suatu benda bisa terdiri dari gaya konservatif dan gaya non konservatif. Usaha oleh gaya konservatif akan nol bila bekerja dalam satu lintasan penuh. Jika benda mendapatkan energi dari gaya konservatif, maka energi tersebut akan tersimpan sebagai energi potensial. Sebagai contoh, gravitasi bumi merupakan gaya konservatif dan benda yang dipengaruhi oleh gravitasi bumi akan memiliki energi potensial. Energi potensial benda bergantung pada jarak (posisi) benda terhadap bumi (misalnya diukur terhadap acuan tanah). Salah satu sifat energi adalah tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Usaha total terdiri dari usaha dari gaya yang tak bergantung lintasan (konservatif) dan gaya yang bergantung lintasan (non konservatif), sehingga W =Wnx +W* = AEK Dalam eksperimen yang akan dilakukan, usaha nonkonservatif berasal dari gesekan yang tidak bisa diabaikan. Usaha konservatif tidak lain adalah perubahan energi potensial gravitasi benda. Lengkapnya, teorema usaha energi (9.3) dapat ditulis menjadi: W. - EP = AEK Hukum Hooke dan Getaran Setiap sistem yang memenuhi hukum Hooke akan bergetar dengan cara yang unik dan sederhana, yang disebut gerak harmonik sederhana. Sebagai contoh, tinjau perilaku pegas seperti pada Gambar 2.2. Bila ditinjau benda B saja, yang berada dalam kesetimbangan, tentulah ada gaya F' yang dilakukan oleh pegas pada benda B, gaya F ini sama besar tapi berlawanan arah dengan gaya F. Untuk simpangan x kecil maka gaya luar yang dibutuhkan berbanding lurus dengan x. Andaikan gaya luar F ditiadakan maka benda akan ditarik oleh gaya F' sehingga benda akan bergerak ke kiri sejauh x pula. Jika tidak ada gaya lain

(umpamanya gaya gesek), maka benda ini akan terus menerus bergerak ke kiri dan kekanan sejauh x dari posisi setimbangnya semula. Hal inilah yang disebut getaran atau gerak harmonis sederhana, dan F' adalah gaya Hooke. Gambar 2.2. Sistem pegas a. Pegas dan benda berada dalam keadaan setimbang tanpa pengaruh gaya luar (Gambar 2.2.a). b. Bila gaya luar F bekerja pada sistem maka kesetimbangan akan dicapai bila pegas teregang sejauh x (Gambar 2.2.b). Jika beban bermassa m kita gantungkan pada pegas dalam posisi vertikal, maka keseimbangan akan dicapai setelah pegas mengalami perpanjangan x,. Bila beban ditarik dari kedudukan setimbangnya lalu dilepaskan maka benda di ujung pegas ini akan bergetar (berosilasi). Anda sudah sering melihat getaran benda di ujung pegas sepeti itu. Perilaku benda secara umum terlihat pada gambar di bawah ini. Dalam Gambar 2.3 di bawah ini, diperlihatkan massa di ujung pegas meninggalkan jejak kertas yang memperlihatkan bagaimana massa itu berosilasi ke atas dan ke bawah. amplitudo Gambar 2.3. Gerak periodik atau getaran Gerak getar sistem yang memenuhi Hukum Hooke seperti sistem pegas dan benda di atas disebut gerak harmonik sederhana. Selanjutnya akan ditunjukkan bahwa kurva yang dibentuk oleh massa di atas selama bergetar berbentuk sinusoidal. 3. METODE PERCOBAAN A. Desain dan Bahan TABEL 3.1 Daftar alat dan bahan RBL No. Nama Alat atau bahan 1 Pegas 2 Tripleks 3 Lem tembak 4. selotip 5. Kayu 6. bor 7. pisau 8. gunting Total pengeluaran (Rp) A.2 Desain Barang

Harga (Rp) 20.000,00 25.000,00 45.000,00

Dibawah

ini

adalah

gambar

dari

desain

Gambar A.2.1 pelontar

alat

yang

telah

Gambar A.2.2 Lintasan

Gambar A.2.4 Tambahan beban

Gambar A.2.3 Beban

Gambar A.2.5 Pegas

B. Prosedur Percobaan dan Cara Kerja Alat B.1 Menentukan konstanta pegas 1. Ukur panjang awal pegas 2. Gantungkan pegas pada statif 3. Gantungkan beban di bawahnya,lalu ukur perubahan panjang pegas 4. Tambahkan beban dan ukur kembali perubahan panjang pegas 5. Lakukan regresi terhadap hasil pengukuran B.2 Mengumpulkan data dengan 5 titik percobaan

dibuat.

B.2.1 Variasi ∆𝒙 1. Persiapkan lintasan dan benda yang akan di lontarkan.(Pada percobaan ini lintasan dan massa konstan) 2. Tetapkan 3 ∆𝑥 yang akan digunakan yaitu 0,08 m,0,09 m, dan 0,1m. 3. Tarik pegas sesuai dengan ∆𝑥 pertama yaitu 0,08 m. 4. Letakkan benda didepan pegas yang telah ditarik sejauh 0,08 m. 5. Lepaskan pegas,kemudian hitung waktu saat benda 2 meter. 6. Lakukan percobaan tersebut sebanyak 5 kali untuk ∆𝑥 yang sama dan catat waktu yang di peroleh. 7. Lakukan kembali percobaan diatas untuk ∆𝑥 0,09 m dan 0,1 m.

B.2.2 Variasi massa 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Persiapkan lintasan dan benda yang akan di lontarkan. (Pada percobaan ini lintasan dan ∆𝑥 konstan) Tetapkan 3 variasi massa yang di gunakan yaitu yang akan digunakan yaitu 1 gram,9,5 gram ,11 gram. Tarik pegas sesuai dengan ∆𝑥 konstan yaitu 0,08 m Letakkan benda didepan pegas yang telah ditarik sejauh 0,08 m dengan variasi massa 1 gram. Lepaskan pegas,kemudian hitung waktu saat benda telah menempuh jarak 2 meter Lakukan percobaan tersebut sebanyak 5 kali untuk variasi massa yang sama dan catat waktu yang diperoleh Lakukan kembali percobaan diatas untuk variasi massa9,5 gram ,11 gram.

B.2.3 Variasi koefisien gesek dinamis 1. Persiapkan lintasan dan benda yang akan di lontarkan. (Pada percobaan ini massa dan ∆𝑥 konstan) 2. Tetapkan 3 variasi permukaan benda yang di gunakan yaitu mika,selotip, dan kayu. 3. Tarik pegas sesuai dengan ∆𝑥 konstan yaitu 0,08 m 4. Letakkan benda didepan pegas yang telah ditarik sejauh 0,08 m dengan lintasan mika. 5. Lepaskan pegas,kemudian hitung waktu saat bendatelah menempuk jarak 2 meter. 6. Lakukan percobaan tersebut sebanyak 5 kali untuk variasi permukaan yang sama,dan catat waktu yang diperoleh 7. Lakukan kembali percobaan diatas untuk variasi lintasan selotip, dan kayu.

4. PERHITUNGAN BERDASARKAN DESAIN DAN TEORI a. Mencari energi potensial pegas EPp = ½ k x2 b. Koefisien gesek kinetis fg = N k c. Efisiensi pendorong Efisiensi pendorong = EK/EP x 100% d. Impuls I = m v, dengan vi = 0 5. PENGOLAHAN DATA 5.1 Menentukan konstanta pegas TABEL 5.1 Data Berat Beban dan Perubahan Panjang Pegas 1 No. ∆XPegas 1(m) Berat Beban (N) 1. 0,01 5,05626 2. 0,017 9,80445 3. 0,024 14,55264

Grafik Pegas 1 16 y = 678.31x - 1.7269

Berat Beban (N)

14 12 10 8 6 4 2 0 0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

∆X Pegas 1

Grafik 1. Hubungan Berat Beban dan∆X Pegas 1 Untuk memperoleh konstanta pegas maka dilakukan regresi dimana sumbu x adalah perubahan panjang pegas dan sumbu y adalah berat beban yang di berikan sesuai dengan persamaan sebagai berikut. m.g = K.∆X Maka dari Grafik 1. diperoleh konstanta pegas 1 sebesar 678,31 N/m

TABEL 5.2 Data Berat Beban dan Perubahan Panjang Pegas 2 No. ∆XPegas 2(m) Berat Beban (N) 1. 2. 3.

0,006 0,014 0,022

5,05626 9,80445 14,55264

Grafik Pegas 2 16 y = 593.52x + 1.4951

Berat Beban (N)

14 12 10 8 6 4 2 0 0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

∆X Pegas 2

Grafik 2. Hubungan Berat Beban dan∆X Pegas 2 Untuk memperoleh konstanta pegas maka dilakukan regresi dimana sumbu x adalah perubahan panjang pegas dan sumbu y adalah berat beban yang di berikan sesuai dengan persamaan sebagai berikut. m.g = K.∆X y = Bx + A Maka dari Grafik 2. diperoleh konstanta pegas 2 sebesar 593,52 N/m Karena kedua pegas di pasang seri maka untuk mencari konstanta pegas total 1

melalui:

𝐾𝑡𝑜𝑡

1

1

= 𝐾𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠1 + 𝐾𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠2

1 1 1 = + 𝐾𝑡𝑜𝑡 678,31 593,52 Diperoleh Konstanta Pegas Total sebesar 316,56 N/m. 5.2. Posisi, Kecepatan, Percepatan untuk Variasi kekuatan pendorong Massa benda= 48 gram 1. X = 8 cm TABEL 5.3 Data posisi dengan  x = 8 cm no 1

posisi (cm) 0

waktu (s) 0

2 3 4 5 6

40 80 120 160 200

0,04 0,07 0,09 0,12 0,17

x = 8 cm y = 2E-06x2 + 0,000x + 0,03 R² = 0,990

250 200

200 delta x = 8 cm

160

150 120

100

Poly. (delta x = 8 cm)

80

50

40

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

Grafik 3. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.4 Data kecepatan dengan x = 8 cm no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 2211,52 1852,01 1582,374 1402,618 1132,984 683,594

waktu (s) 0 0,04 0,07 0,09 0,12 0,17

x = 8cm y = -8987.8x + 2211.5 3000

R² = 1

2000

x = 8cm

1000

Linear (x = 8cm)

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

Grafik 4. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.5 Data percepatan dengan  x = 8 cm no 1 2 3

percepatan (cm/s^2) -8987 -8987 -8987

waktu (s) 0 0,04 0,07

4 5 6

-8987 -8987 -8987

0,09 0,12 0,17

x = 8 cm -8987 0 y = 7E-11x - 8987 R² = #N/A -8987 -8987

0.1

0.2

percepatan (cm/s^2) Linear (percepatan (cm/s^2))

-8987

Grafik 5. Hubungan percepatan terhadap waktu 2. x = 9 cm (48 gram) TABEL 5.6 Data posisi dengan  x = 9 cm no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14 - 11.372  x = 9cm y = -1273xR²+= 1693.1x 0.9967 2

400 delta x = 9cm 200

Poly. (delta x = 9cm)

0

Poly. (delta x = 9cm) 0

0.05

0.1

0.15

Grafik 6. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.7 Data kecepatan dengan  x = 9 cm no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 1693,1 1616,72 1540,34 1489,42 1413,04 1336,67

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

y = -2545.9x + 1693.1 R² = 1

x = 9cm 2000 1500

x = 9cm

1000 Linear (x = 9cm)

500 0 0

0.05

0.1

0.15

Grafik 7. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.8 Data percepatan dengan x = 9 cm no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-2545 -2545 -2545 -2545 -2545 -2545

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

x = 9 cm -2545

percepatan (cm/s^2) 0

0.05

0.1

0.15 Linear (percepatan (cm/s^2))

-2545

Grafik 8. Hubungan percepatan terhadap waktu 3.  x = 10 cm (48 gram) TABEL 5.9 Data kecepatan dengan x = 10 cm no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,07 0,1 0,13

y = -5462.9x2 + 2461.2x - 28.591 R² = 0.9988

x = 10 cm 300

delta x = 10 cm

200 100 0 0

0.05

0.1

0.15

Poly. (delta x = 10 cm)

Grafik 9. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.10 Data kecepatan dengan  x = 10 cm no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 2461,2 2133,426 1914,91 1696,39 1368,62 1040,846

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,07 0,1 0,13

x = 10 cm

y = -10926x + 2461.2 R² = 1 x = 10 cm

4000

2000 0 0

0.05

0.1

0.15

Linear (x = 10 cm)

Grafik 10. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.11 Data percepatan dengan  x = 10 cm no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-10926 -10926 -10926 -10926 -10926 -10926

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,07 0,1 0,13

x = 10 cm -10926 -10926

0

0.05

0.1

0.15

percepatan (cm/s^2)

-10926 -10926

-10926

Grafik 11. Hubungan percepatan terhadap waktu 5.3. Posisi, Kecepatan, Percepatan untuk Variasi Kekuatan Pendorong 1. Massa 1 = 48 gram ( x = 9 cm) TABEL 5.12 Data posisi dengan M1 = 48 gram no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

y = -1273x2 + 1693.1x 11.372 R² = 0.9967

massa 1 250

massa 1

200 150

Poly. (massa 1)

100 50

Linear (massa 1)

0

0

0.05

0.1

0.15

Grafik 12. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.13 Data kecepatan dengan M1 = 48 gram no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 1693,1 1616,72 1540,34 1489,42 1413,04 1336,67

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

M1

y = -2545.9x + 1693.1 R² = 1

2000 m1

1000

Linear (m1)

0 0

0.05

0.1

0.15

Grafik 13. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.14 Data percepatan dengan M1 = 48 gram no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-2545 -2545 -2545 -2545 -2545 -2545

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

M1 -2545 0

0.1

0.2

percepatan (cm/s^2)

-2545

Grafik 14. Hubungan percepatan terhadap waktu 2. M2 = 57,5 gram TABEL 5.15 Data posisi dengan M2 = 57,5 gram no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,02 0,04 0,07 0,11 0,16

y = -4474x2 + 1918.6x + 6.423 R² = 0.9976 massa 2

massa 2 300 200 100

Poly. (massa 2)

0 0

0.1

0.2

Grafik 15. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.16 Data kecepatan dengan M2 = 57,5 gram no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 1918,6 1739,64 1560,678 1292,24 934,32 486,91

waktu (s) 0 0,02 0,04 0,07 0,11 0,16

m2 3000

y = -8948x + 1918.6 R² = 1

2000

m2

1000

Linear (m2)

0 0

0.1

0.2

Grafik 16. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.17 Data percepatan dengan M2 = 57,5 gram no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-8948 -8948 -8948 -8948 -8948 -8948

waktu (s) 0 0,02 0,04 0,07 0,11 0,16

m2 -8948 -8948

0

0.1

0.2

percepat an (cm/s^2)

-8948

Grafik 17. Hubungan percepatan terhadap waktu

3. M3 = 68,5 gram TABEL 5.18 Data posisi dengan M3 = 68,5 gram no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,09 0,13 0,18 y = -2856.8x2 + 1629x 1.6493 R² = 0.9948

massa 3 300

massa 3

200 100

Poly. (massa 3)

0

0

0.1

0.2

Grafik 18. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.19 Data kecepatan dengan M3 = 68,5 gram no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 1629 1457,592 1343,32 1114,776 886,232 600,552

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,09 0,13 0,18

m3

y = -5713.6x + 1629 R² = 1

2000

kecepatan (cm/s)

1000 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

Grafik 19. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.20 Data percepatan dengan M3 = 68,5 gram no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-5713 -5713 -5713 -5713 -5713 -5713

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,09 0,13 0,18

m3 -5713 0

0.1

0.2

-5713

percepatan (cm/s^2)

-5713

Grafik 20. Hubungan percepatan terhadap waktu 5.4. Posisi, Kecepatan, dan Percepatan terhadap variasi koefisien dinamis 1. Koef 1 (mika + selotip) TABEL 5.21 Data posisi dengan koef 1 no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

2

y = -1273x + koef 1 1693.1x - 11.372 300

R² = 0.9967

200

koef 1

100

Poly. (koef 1)

0 0

0.1

0.2

Grafik 21. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.22 Data kecepatan dengan koef 1 no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 1693,1 1616,72 1540,34 1489,42 1413,04 1336,67

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

koef 1 2000

y = -2545.9x + 1693.1 R² = 1

kecepatan (cm/s)

1000 0 0

0.05

0.1

0.15

Grafik 22. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.23 Data percepatan dengan koef 1 no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-2545 -2545 -2545 -2545 -2545 -2545

waktu (s) 0 0,03 0,06 0,08 0,11 0,14

koef 1 -2545 0

0.05

0.1

0.15

percepatan (cm/s^2)

-2545

Grafik 23. Hubungan percepatan terhadap waktu 2. Koef 2 (Mika) TABEL 5.24 Data posisi dengan koef 2 no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,02 0,05 0,08 0,11 0,15

koef 2 250 200

y = -1750.5x2 + 1543.3x + 8.8158 R² = 0.9992

200 koef 2

160

150

120

100

Poly. (koef 2)

80

50

40

0 0

0.1

0.2

Grafik 24. Hubungan posisi terhadap waktu TABEL 5.25 Data kecepatan dengan koef 2 no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 1543,34 1473,34 1368,34 1263,34 1158,34 1018,34

waktu (s) 0 0,02 0,05 0,08 0,11 0,15

koef 2

y = -3500x + 1543.3 R² = 1

2000 kecepatan (cm/s)

1000 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

Grafik 25. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.26 Data percepatan dengan koef 2 no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-3500 -3500 -3500 -3500 -3500 -3500

waktu (s) 0 0,02 0,05 0,08 0,11 0,15

koef 2 0 -1000

0

0.1

0.2 percepata n (cm/s^2)

-2000 -3000 -4000

Grafik 26. Hubungan percepatan terhadap waktu 3. Koef 3 (tanpa mika dan selotip) TABEL 5.27 Data posisi dengan koef 3 no 1 2 3 4 5 6

posisi (cm) 0 40 80 120 160 200

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,08 0,11 0,15

Grafik 27. Hubungan posisi terhadap waktu

koef 3

y = -4089.3x2 + 2051.3x - 15.998 R² = 0.9987

300 200

koe 3

100

Poly. (koe 3)

0 0

0.1

0.2

TABEL 5.28 Data kecepatan dengan koef 3 no 1 2 3 4 5 6

kecepatan (cm/s) 2051,3 1805,942 1642,37 1397,012 1151,654 824,51

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,08 0,11 0,15

y = -8178.6x + 2051.3 R² = 1

koef 3 3000 2000

koef 3

1000

Linear (koef 3)

0 0

0.1

0.2

Grafik 28. Hubungan kecepatan terhadap waktu TABEL 5.29 Data Percepatan dengan koef 3 no

percepatan (cm/s^2)

1 2 3 4 5 6

-8178 -8178 -8178 -8178 -8178 -8178

waktu (s) 0 0,03 0,05 0,08 0,11 0,15

koef 3 -8178 0 -8178

0.1

0.2

percepatan (cm/s^2)

-8178

Grafik 29. Hubungan percepatan terhadap waktu 5.5 Menentukan Efisiensi Pendorong TABEL 5.30 Data Perubahan Nilai Efisiensi variasi kekuatan energi potensial variasi massa

variasi lintasan

∆x(m)

22,1152 16,931

K (N/m) 1271,83 1271,83

24,612 16,931 19,186 16,29 16,931 15,4334 20,531

1271,83 1271,83 1271,83 1271,83 1271,83 1271,83 1271,83

0,1 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11

M (g) 0,048 0,048

v (m/s)

0,048 0,048 0,0585 0,0695 0,048 0,048 0,048

0,08 0,09

Rata-rata

e(%) 288,4125 133,620 228,615 89,411 139,93 119,84 89,411 74,293 131,477 143,890

5.6 Menentukan Besar Koefisien Gesek Dinamis () Dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan Wnk = EM2 – EM1, dengan kondisi 1 tepat setelah benda ditumbuk dan kondisi 2 setelah benda mencapai jarak 2 meter. -Fgesek × s = EP2 + EK2 – EP1 – EK1, karena kondisi 1 dan 2 memiliki ketinggian yang sama, maka EP1=EP2 Fgesek × s = EK1 - EK2 µ×𝑚×𝑔×𝑠 =

1 2

1

× 𝑚 × 𝑣12 − × 𝑚 × 𝑣22 1

µ=

2

×

(𝑣12

−

2 2 𝑣2 )

𝑔 × 𝑠

Keterangan: µ = koefisien gesek dinamis 𝑔 = percepatan gravitasi (m/s2), dengan asumsi 𝑔 = 9,78 𝑚/𝑠 2 𝑠 = jarak tempuh (m) 2 𝑣1 = kecepataan benda pada kondisi 1 (m/s) 2 𝑣2 = kecepataan benda pada kondisi 2 (m/s)

1. Koefisien gesek dinamis pada percobaan dengan variasi kekuatan Dengan kondisi normal berupa bagian bawah benda dilapisi mika 1. Saat x = 8 cm 1

µ=

2

× (22,11522 − 6,835942 ) 9,78 × 2

= 11,3076

2. Saat x = 9 cm 1

µ=

2

× (16,9312 − 13,36672 )

9,78 × 2 3. Saat x = 10 cm 1

µ=

2

= 2,7605

× (24,6122 − 10,408462 )

= 12,7150 9,78 × 2 2. Koefisien gesek dinamis pada percobaan dengan variasi beban Dengan kondisi normal berupa bagian bawah benda dilapisi mika 1. Saat m = 0,048 kg 1

µ=

2

× (16,9312 − 13,36672 )

9,78 × 2 2. Saat m=0,0575 kg 1

µ=

2

= 2,7605

× (19,1862 − 4,86912 )

9,78 × 2 3. Saat m = 0,0685 kg 1

µ=

2

= 8,8035

× (16,292 − 6,00552 )

= 6,8614 9,78 × 2 3. Koefisien gesek dinamis pada percobaan dengan variasi koefisien gesek 1. Saat koefisien gesek 1, yaitu bagian bawah benda dilapisi dengan mika 1

µ=

2

× (16,9312 − 13,36672 ) 9,78 × 2

= 2,7605

2. Saat koefisien gesek 2, yaitu bagian bawah benda dilapisi dengan selotip 1

µ=

2

× (15,43342 − 10,18342 )

= 3,4378 9,78 × 2 3. Saat koefisien gesek 3, yaitu bagian bawah benda tidak dilapisi apaapa 1

µ=

2

× (20,5132 − 8,24512 ) 9,78 × 2

5.7 Menentukan Impuls pada Benda Dengan menggunakan persamaan I = m × ∆v

= 9,018

I = m (vt – v0) Saat sebelum diberi impuls, benda dalam keadaan diam, maka v0 = 0, sehingga didapat I = m × vt Dengan I = impuls pada benda m= massa benda (kg) vt = kecepatan sesaat setelah benda dikenai impuls (m/s²) 1. Impuls pada percobaan dengan variasi kekuatan 1. Saat x = 8 cm I = (0,048)(22,1152) = 1,0615 kg m/s² 2. Saat x = 9 cm I = (0,048)(16,931) = 0,8126 kg m/s² 3. Saat x = 10 cm I = (0,048)(24,612) = 1,1813 kg m/s² 2. Impuls pada percobaan dengan variasi beban 1. Saat m = 0,048 kg I = (0,048)(16,931) = 0,8126 kg m/s² 2. Saat m=0,0575 kg I = (0,0575)(19,1866) = 1,1032 kg m/s² 3. Saat m = 0,0685 kg I = (0,0685)(16,29) = 1,1158 kg m/s² 3. Impuls pada percobaan dengan variasi koefsien gesek 1. Saat koefisien gesek 1 I = (0,048)(16,931) = 0,8126 kg m/s² 2. Saat koefisien gesek 2 I = (0,048)(15,4334) = 0,7408 kg m/s² 3. Saat koefisien gesek 3 I = (0,047)(20,513) = 0,9641 kg m/s² 4. ANALISIS Data yang didapat dari hasil percobaan dan hasil perhitungan berbeda cukup jauh. Selain itu, data hasil percobaan yang didapat juga bervariasi fluktuatif meskipun untuk variabelvariabel yang sama. Selain itu terdapat beberapa hasil perhitungan dari data yang tidak valid, seperti koefisien gesek kinetis yang lebih besar dari 1, efisiensi pendorong lebih besar dari 100%,dll. Ada beberapa faktor yang dapat diduga menjadi penyebab terjadinya ketidaksesuaian ini. Yang pertama adalah cara pengambilan data. Saat benda belum bergerak, benda ditahan oleh tangan. Ketika benda dilepas, maka pegas akan memberikan dorongan dan mendorong benda ke depan. Namun gaya tahan oleh tangan yang menahan pegas ini ketika dilepas tidak seketika, sehingga masih ada sejumlah gaya yang tersisa yang menahan gerak pegas ketika dilepas. Pada saat pengambilan data, gaya yang kecil ini mempengaruhi percepatan benda

sehingga dianggap sebagai gaya gesek, memberikan impresi gaya gesek yang terjadi lebih besar daripada seharusnya. Metode pengambilan data lainnya yang kemungkinan kurang baik adalah penggunaan video untuk mendapatkan data posisi terhadap waktu. Posisi terhadap waktu dicari dengan merekam gerak benda, kemudian memutar ulang video dan melambatkannya untuk mengetahui waktu benda saat berada di suatu titik/jarak tertentu. Namun kelemahannya adalah terbatasnya jumlah frame yang dapat ditangkap oleh kamera HP, dan terbatasnya pengukuran waktu yang dilakukan oleh video HP saat diputar ulang. Jumlah fps (frame per second) pada HP yang digunakan hanyalah 30 fps atau 30 gambar setiap detiknya, sehingga saat video dilambatkan menjadi 100 kali, gambar yang terlihat tidak akurat waktunya, yaitu lebih kecil dari waktu sebenarnya sehingga benda terkesan bergerak lebih cepat dan efisiensi lebih tinggi dari seharusnya. Kemudian ada faktor momen inersia benda. Pada perhitungan, benda dianggap sebagai partikel yang tidak memiliki bentuk. Kenyataannya, benda memiliki bentuk trapesium, sehingga memiliki momen inersia tertentu. Momen inersia ini ketika diberi gaya akan menyebabkan terjadinya perpindahan sudut, sehingga menghabiskan sebagian energi kinetik bukan untuk bergerak ke depan. Komposisi benda pun tidak homogen, sehingga momen inersia benda tidak dapat dihitung. Faktor lainnya yang mungkin mempengaruhi adalah hambatan udara benda, yang pada perhitungan diabaikan namun sebenarnya berpengaruh terhadap perhitungan gaya gesek benda. 5. KESIMPULAN 1. Alat yang dibuat adalah satu buah lintasan, satu pelontar pegas rangkaian seri, satu benda bermassa, variasi lintasan (perbedaan permukaan benda bermassanya), dan variasi massa. Sistem yang diterapkan adalah sistem pelontar pegas dengan menggunakan konsep dinamika usaha-energi untuk meninjau perubahan-perubahan energi yang terjadi dalam sistem. Energi berasal dari potensial pegas yang terkonversi menjadi energi kinetik untuk gerak translasi benda bermassa. 2. Koefisien gesek dinamis: Koefisien gesek dinamis mika, µ=2,7605 Koefisien gesek dinamis selotip, µ=3,4378 Koefisien gesek dinamis balok (tanpa dilapisi mika dan selotip), µ=9,018

3. Konstanta pegas: Konstanta Pegas 1 sebesar 678,31 N/m Konstanta Pegas 2 sebesar 593,52 N/m Konstanta total sebesar 316,544 N/m Energi potensial pegas: Efisiensi pegas:

4. Impuls Sistem: a) Impuls pada percobaan dengan variasi kekuatan Saat x = 8 cm, I = 1,0615 kg m/s² Saat x = 9 cm, I = ,8126 kg m/s² Saat x = 10 cm, I = 1,1813 kg m/s² b) Impuls pada percobaan dengan variasi beban Saat m = 0,048 kg, I = 0,8126 kg m/s² Saat m=0,0575 kg, I = 1,1032 kg m/s² Saat m = 0,0685 kg, I = 1,1158 kg m/s² c) Impuls pada percobaan dengan variasi koefisien gesek Saat koefisien gesek 1, I = 0,8126 kg m/s² Saat koefisien gesek 2, I = 0,7408 kg m/s² Saat koefisien gesek 3, I = 0,9641 kg m/s² 6. REFERENSI Tuliskan semua referensi yang anda gunakan untuk menjelaskan dan/atau membantu anda dalam meyusun percobaan dan laporan. Gunakan format referensi baku. 7. PEMBAGIAN TUGAS Tuliskan pembagian tugas yang dilakukan untuk setiap anggota kelompok Anda. Gunakan TABEL untuk mempermudah penulisan. Nama Alamsyah Noorkala Madani

M. Wijaya

NIM 16618246

16618261

Deskripsi Tugas Menghitung koefisien gesek dinamis, mengukur waktu balok mencapai 2 meter, dan membuat pagar lintasan Mencari dan menghitung Konstanta pegas 1 dan pegas 2 serta Konstanta pegas total, merekatkan pagar lintasan ke papan triplek, membantu pelontaran benda.