Kesetimbangan Benda Partikel - Joni Bayu Setiawan.doc

LAPORAN FISIKA TEKNIK KESETIMBANGAN BENDA PARTIKEL

OLEH : JONI BAYU SETIAWAN 18503241009 PENDIDIKAN TEKNIK MESIN – S1 KEMENTRIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA TAHUN 2018

KATA PENGANTAR

i

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan YME yang telah memberikan Rahmat dan Hidayahnya, sehingga saya dapat menyelesaikan sebuah praktikum dan laporan fisika teknik kesetimbangan benda partikel dengan baik. Dengan selesainya laporan praktikum ini saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat, khususnya kepada : 1. Bapak Yuianto Eko Wibowo, M.Pd. selaku dosen pengampu mata kuliah Praktik Fisika Teknik. 2. Segenap asisten Lab. Fisika Fakultas Teknik UNY yang telah melayani kami mahasiswa dengan baik. 3. Seluruh teman mahasiswa yang telah berkenan membantu saya dalam menyelaikan praktik maupun laporan ini. Demikianlah laporan praktikum ini yang saya buat, tidak lupa saran dan kritik saya harapkan agar laporan ini menjadi lebih baik lagi untuk kedepannya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dalam menambah wawasan dan bahan pengetahuan dalam bidang teknik mesin, khususnya bidang fisika teknik.

Yogyakarta, 18 September 2018

Penulis

DAFTAR ISI

ii

1. HALAMAN JUDUL ...........................................................................i 2. KATA PENGANTAR ........................................................................ii 3. DAFTAR ISI .....................................................................................iii 4. BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................1 A. LATAR BELAKANG .................................................................1 B. TUJUAN (KOMPETENSI) ........................................................2 C. TUJUAN (SUB KOMPETENSI) ..............................................2 5. BAB 2 LANDASAN TEORI .............................................................3 A. LANDASAN TEORI ..................................................................3 B. KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA ......................3 6. BAB 3 ALAT DAN BAHAN ..............................................................4 A. ALAT ............................................................................................4 B. BAHAN ........................................................................................4 7. BAB 4 LANGKAH KERJA ..............................................................5 A. LANGKAH KERJA ...................................................................5 B. GAMBAR KERJA ......................................................................6 C. HASIL KERJA ............................................................................8 8. BAB 5 PENUTUP.............................................................................11 A. SARAN .......................................................................................11 B. KESIMPULAN...........................................................................11 9. DAFTAR PUSTAKA .......................................................................13

BAB 1 PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nomor. Kesetimbangan benda sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali kegunaannya, antara lain dalam bidang teknik, bidang olahraga dan terkadang juga bidang medis. Keseimbangan merupakan konsep yang sangat erat kaitannya dengan kenyamanan hidup manusia. Dalam tubuh manusia saja konsep keseimbangan itu ada. Manusia bisa berjalan dengan baik salah satunya karena adanya konsep keseimbangan.

iii

Kesetimbangan biasa terjadi pada: 1. Benda yang diam (statik) Contoh: semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan dan lain-lain. 2. Benda yang bergerak lurus beraturan (dinamik) Contoh: gerak meteor diruang hampa, gerak kereta api diluar kota, elektron mengelilingi inti anom, bumi mengelilingi matahari, dan lain-lain. Kesetimbangan benda sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali kegunaannya, antara lain dibidang teknik, bidang olahraga dan terkadang juga dalam bidang medis. Kesetimbangan pada sebuah partikel dapat dianggap sebagai suatu kesetimbangan pada suatu titik. Partikel dianggap sebagai satu benda yang dapat diabaikan massanya atau dianggap bekerja pada titik tersebut. Partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan sehingga dapat digambarkan sebagai suatu titik materi. Akibatnya, jika gaya bekerja pada partikel, titik tangkap gaya berada tepat pada partikel-partikel tersebut. Oleh karena itu, partikel hanya mengalami gerak translasi dan tidak mengalami gerak rotaso. Suatu partikel dikatakan dalam keadaan setimbang apabila resultan gaya yang berkerja pada partikel sama dengan nol. Apabila partikel pada bidang xy, maka syarat kesetmbangan adalah resultan gaya pada komponen sumbu x dan sumbu y sama dengan nol. Berdasarkan hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka percepatan benda menjadi no. Artinya bahwa partikel dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap. Apabila partikel dalam keadaan diam disebut mengalami kesetimbangan statis, sedangkan jika bergerak dengan kecepatan tetap disebut kesetimbangan dinamis. Berdasarkan kedudukan titik beratnya, keseimbangan benda ketika dalam keadaan diam (keseimbangan statis) dikelompokkan menjadi tiga: 1. Keseimbangan stabil 2. Keseimbangan labil 3. Keseimbangan indeferen atau netral Suatu benda tegar berada dalam keadaan seimbang jika pas diletakkan dititik beratnya. Titik berat adalah titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak mengalami rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi sekaligus maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasan gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya.

iv

B. TUJUAN (KOMPETENSI) Adapun kompetensi dari praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel ini adalah diharapkan mahasiswa dapat membuktikan bahwa benda yang setimbang, resultan gayanya sama nol, secara perhitungan dan secara lukisan dengan poligon gaya.

C. TUJUAN (SUB KOMPETENSI) Adapun sub kompetensi dari praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel ini meliputi : 1. Mahasiswa dapat menguraikan gaya pada sumbu x dan sumbu y. 2. Mahasiswa dapat menghitung besarnya resultan gaya secara perhitungan. 3. Mahasiswa dapat menghitung besarnya resultan gaya secara poligon gaya. 4. Mahasiswa dapat memahami prinsip kesetimbangan partikel.

BAB 2 LANDASAN TEORI

A.

LANDASAN TEORI Ditunjukan sebuah titik/partikel ditarik oleh gaya-gaya F 1, F2, F3, dan F4 yang

berturut turut membentuk sudut θ1, θ2, θ3, dan θ4. Bila setiap gaya diuraikan pada sumbu x dan sumbu y diperoleh Fx = F Cos θ dan Fy = F Sin θ Jumlah gaya-gaya atau resultan gayanya : R = √ Rx² + Ry² dengan Rx = ƩFx, Ry = ƩFy Dalam keadaan setimbang, besarnya R = 0, atau bila gaya-gayanya dibuat lukisan segi banyak, akan membentuk segi banyak yang tertutup.

B.

KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA Yang harus dilakukan mahasiswa untuk meminimalisir cidera akibat kecelakan

kerja saat praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel ini meliputi : v

1. Memilih beban jangan terlalu berat, sesuaikan dengan kekuatan benang. 2. Menimbang jangan berpindah-pindah, nanti jatuh. 3. Jangan menimbang melebihi kapasitas timbangan.

BAB 3 ALAT DAN BAHAN

A. ALAT Peralatan yang digunakan dalam praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel ini meliputi : 1. Perangkat percobaan kesetimbangan benda partikel. 2. Timbangan. 3. Ballpoin atau spidol. B. BAHAN Bahan yang digunakan dalam praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel ini tidak ada.

vi

BAB 4 LANGKAH KERJA

A. LANGKAH KERJA Tahapan yang harus dilaksanakan dalam praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel meliputi : 1. Memastikan pemasangan benang pada puli dan kertas millimeter telah betul. 2. Memberikan beban pada masing-masing ujung tali, beban dapat dibuat bervariasi beratnya. Usahakan sedemikian sehingga titik pusat cincin terketak pada perpotongan sumbu x dan sumbu y pada kertas millimeter. Posisi katrol 3. 4.

juga dapat membantu memposisikan sumbu cincin. Memberi tanda titik pada tengah cincin, tepatkan pada perpotongan sumbu. Membuat sebuah titik pada kertas millimeter yang dilewati masing-masing

benang. Ada 4 titik. 5. Menentukan koordinat titik-titik tersebut, x dan y. 6. Melepas beban dan menimbanglah. Lakukan lagi percobaan untuk beban yang berbeda, bergantian dengan temannya.

B.

GAMBAR KERJA Adapun gambar kerja yang terdapat dalam praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel yaitu : 1. x = -4,8 cm ; y = 2,6 cm

vii

2. x = 3,5 cm ; y = 2,2 cm

3. x = 8,2 cm ; y = -9,4 cm

viii

4. x = 8,2 cm ; y = -7,4 cm

ix

10

C. HASIL KERJA Adapun hasil kerja yang dapat kita peroleh dari praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel meliputi : Massa (kg)

Gaya (N)

x (cm)

y (cm)

(m1) = 70

(F1) = 0,68

(x1) = -48

(y1) = 26

(m2) = 70

(F2) = 0,68

(x2) = 35

(y2) = 22

(m3) = 100

(F3) = 0,98

(x3) = 82

(y3) = -94

(m4) = 100

(F4) = 0,98

(x4) = -82

(y4) = -74

Dari hasil kerja diatas, maka dapat kita peroleh : 1. Resultan gaya secara perhitungan  R1 = √ (-4,8)² + (2,6)² = √ 23,04 + 6,76 = √ 29,8 = 5,46  R2 = √ (3,5)² + (2,2)² = √ 12,25 + 4,84 = √ 17,09 = 4,13  R3 = √ (8,7)² + (9,4)² = √ 75,69 + 88,36 = √ 164,05 = 12,8  R4 = √ (8,2)² + (7,4)² = √ 67,24 + 54,76 = √ 122 = 11,05 2. Resultan gaya secara poligon

11

3. Resultan gaya secara lukisan

12

BAB 5 PENUTUP

A. SARAN Berdasarkan praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel yang telah saya lakukan, sebaiknya saya sarankan untuk lebih cermat dan lebih teliti dalam praktik. Hal ini dibuktikan dengan percobaan menggunakan katrol pada ujung pemberat akan mengalami gesekan antara tali dan katrol yang mengakibatkan terjadi perubahan nilai gaya dari yang tercantum. Selain itu, pengukuran perpindahan titik tengah dari posisi awal ke posisi akhir sulit untuk dilakukan seakurat mungkin saat dilakukan secara manual. B. SIMPULAN Berdasarkan praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel yang telah saya lakukan, maka saya simpulkan bahwa : 1. Resultan gaya tidak sama dengan nol dikarenakan besarnya gaya yang diberikan pada setiap ujung tali berbeda-beda. Pemberian besar gaya yang berbeda ini menyebabkan perpindahan titik setimbang tali dari posisi awal ke posisi akhir yang membuktikan bahwa terjadi resultan gaya. Apabila gaya yang diberikan pada setiap ujung tali sama besar, maka akan didapatkan besarnya resultan = 0 yang dibuktikan tidak terjadinya perpindahan titik setimbang tali. Awalnya kesetimbangan titik berada di tengah bidang pengamatan sebelum ada pemberian pemberat / gaya pada masing-masing ujung tali sehingga resultan gaya dianggap nol. Setelah diberi pemberat yang berbeda nilainya pada setiap ujung tali, terjadi perpindahan posisi titik seimbang. Perpindahan posisi dari titik semula (O) ke posisi akhir dinyatakan dalam (R) melalui perhitungan yang sudah dilakukan besar nilai (R) dapat ditemukan melalui jarak antara posisi awal dan posisi akhir titik seimbang dan penjumlahan gaya-gaya yang bekerja pada sistem ini.

13

2. Kelemahan dari percobaan praktik fisika teknik kesetimbangan benda partikel meliputi : a.

Kelemahan pada perangkat percobaan 

Perangkat percobaan menggunakan katrol pada ujung tali pemberat, mengakibatkan pemberian gaya pada ujung tali akan mengalami gaya gesek antara tali dan katrol. Selain itu juga akan terjadi perubahan nilai gaya dari yang tercantum.



Pengukuran perpindahan titik tengah dari posisi awal ke posisi akhir sulit untuk dilakukan seakurat mungkin saat dilakukan secara manual. Sehingga membutuhkan waktu yang agak lama dalam melakukan perhitungan.

b. Kelemahan dalam pembahasan. Penarikan garis tegak lurus pada titk akhir terkadang banyak menimbulkan kekeliruan pada perhitungan. Oleh karena itu membutuhkan tingkat ketelitian dan akurasi yang tinggi.

14

DAFTAR PUSTAKA 1.

Tim.Pemesinan

(2018).Job

Sheet

Praktkum

Fisika

Teknik.Yogyakarta:Jurusan Pendidikan Teknik Mesin UNY. 2. Zamhari(2016).3 Contoh Kata Pengantar Makalah Yang Baik. https://www.academicindonesia.com/contoh-kata-penghantar-laporan-praktikum Dikutip pada hari Senin, 17 September 2018 pukul 18.10 WIB. 3. Faisal,Rachman(2008).Contoh daftar pustaka, panduan cara menulis, tata cara, buku, karya ilmiah. https://moondoggiesmusic.com/contoh-daftar-pustaka/amp/ Dikutip pada hari Senin, 17 September 2018, pukul 18.39 WIB. 4. Fisika.Zone(2013).Kesetimbangan Partikel dan Gerak Translasi. http://fisikazone.com/kesetimbangan-partikel-dan-gerak-translasi/ Dikutip pada hari Senin, 17 September 2018, pukul 19.44 WIB. 5. Paris.Darmi(2015).Kesetimbangan Partikel http://mydarmini.blogspot.com/2015/12/laporan-praktikum-fisika-semester1.html Dikutip pada hari Selasa, 18 September 2018, pukul 18.34 WIB.