GERAK LURUS BERATURAN
PERCOBAAN IV GERAK LURUS BERATURAN
A. Pelaksanaan Praktikum
1. Tujuan percobaan : a. Mahasiswa dapat menentukan kecepatan kereta dinamika pada gerak lurus beraturan.
b. Mahasiswa dapat menjelaskan karakteristik gerak lurus berdasarkan besaran-besaran kinematisnya.
2. Hari, tanggal
: Rabu, 11 november 2015
3. Tempat
: Laboratorium Fisika FKIP,
Universitas Mataram.
B. Landasan Teori
Menurut bentuk lintasannya, gerak dibagi menjadi beberapa jenis penting, seperti gerak melingkar, gerak parabola, dan gerak lurus. Secara umum, gerak lurus dibagi dalam dua kategori, yaitu gerak lurus beraruran dan gerak lurus berubah beraturan. Gerak lurus beraturan artinya gerak benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya tetap sehingga nilai percepatannya nol ( Beiser, 2007 : 24-25).
Hukum Newton I, jika tidak ada gaya eksternal, saat dilihat dari kerangka acuan inersia, maka sebuah benda yang berada dalam keadaan diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap (yaitu dengan kelajuan tetap sepanjang suatu garis lurus). Dalam istilah yang lebih sederhana, kita dapat mengatakan bahwa saat tidak ada gaya yang bekerja terhadap suatu benda, percepatan benda tersebut adalah nol. Jika tidak ada gaya apapun yang beraksi untuk mengubah gerak benda, maka kecepatannya tidak berubah. Dari hukum I, kita menyimpulkan bahwa setiap benda yang terisolasi (yang tidak berinteraksi dengan lingkungannya) akan berada dalam kondisi diam atau bergerak dengan kecepatan tetap (Darminto, 2009: 173).
Gerak lurus beraturan adalah gerak benda titik yang membuat lintasan berbentuk garis lurus dengan sifat bahwa jarak yang ditempuh tiap satu satuan waktu tetap baik besar
maupun arah. Pada gerak lurus beraturan, V rata-rata sama dengan V sesaat yang tetap baik besar maupun arah. Dengan perkataan lain: Kecepatan rata0rata pada gerak lurus beraturan tak tergantung ada interval (jangka) waktu yang dipilih. Percepatan pada gerak maupun arah. Pada gerak lurus beraturan, V rata-rata sama dengan V sesaat yang tetap baik besar maupun arah. Dengan perkataan lain: Kecepatan rata0rata pada gerak lurus beraturan tak tergantung ada interval (jangka) waktu yang dipilih. Percepatan pada gerak
0 , sebab V tetap, berarti pada gerak lurus berarturan tidak
dt
ada percepatan (Sarojo, 2002 : 37-39).
C. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah :
1. Alat
a. Mistar
1 buah
b. Rel presisi
2 buah
c. Penyambung rel
1 buah
d. Kaki rel
1 buah
e. Tumpakan berpenjepit
1 buah
f. Balok bertingkat
1 buah
g. Kereta dinamika
1 buah
h. Pewaktu ketik
1 buah
i. Catu daya
1 buah
j. Jarum pentul
1 buah
k. Gunting
1 buah
l. Kabel penghubung
2 buah
2. Bahan
a. Pita ketik secukupnya
b. Kertas karbon secukupnya
c. Kertas grafik (mm) secukupnya
D. Langkah Kerja
Untuk mendapatkan hasil yang baik maka dilakukan suatu langkah-langkah sebagai berikut :
1. Gerak kereta dinamika dengan 5 ketikan
a. Merangkai alat seperti gambar dibawah dengan langkah-langkah seperti berikut:
Gambar 2.1 Rangkaian alat praktikum GLB
b. Menghidupkan catu daya;
c. Mendorong kereta dinamika sedemikian rupa sehingga bergerak disepanjang rel presisi;
d. Menahan kereta dinamika menggunakan tangan atau tampakan berpenjepit ketika hampir mendekati ujung relpresisi;
e. Memperhatikan kereta dinamika jangan sampai jatuh ke rel presisi;
f. Mengambil pita ketik dari kereta dinamika;
g. Memeriksa titik ketikan yang diperoleh pada pita ketik;
h. Mencoba mengambil kesimpulan mengenai gerak yang dilakukan oleh kereta dinamika;
i. Memeriksa titik ketikan pada permulaan gerak kereta dinamika; j. mengabaikan jika terdapat titik-titik yang bertindihan; k. memotong bagian yang bertindihan tersebut; l. Mengukur panjang dari pita ketikan sebanyak 5 ketikan; m. Mencatat hasil pengukuran.
2. Gerak kereta dinamika dengan 10 ketikan.
a. Merangkai alat sesuai dengan langkah-langkah;
b. Menghidupkan catu daya; b. Menghidupkan catu daya;
d. Menahan kereta dinamika menggunakan tangan atau tumpukan berpenjepit ketika hampir mendekati ujung rel presisi;
e. Memperhatikan kereta dinamika jangan sampai jatuh ke rel presisi;
f. Mengambil pita ketik dari kereta dinamika;
g. Memeriksa titik ketikan yang diperoleh pada pita ketik;
h. Mencoba mengambil kesimpulan mengenai gerak yang dilakukan oleh kereta dinamika;
i. Memeriksa titik ketikan pada permulaan gerak kereta dinamika; j. Mengabaikan jika terdapat titik-titik yang bertindihan; k. Memotong bagian yang bertindihan tersebut; l. Memotong pita ketik secara berurutan ; m. Mengukur panjang dari pita ketik sebanyak 10 ketikan; n. Mencatat hasil pengukuran.
E. Hasil Pengamatan
1. Tabel hasil pengamatan gerak lurus beraturan (GLB) Jarak 5 Ketikan
Kecepatan No.
Waktu 5 ketikan
Tabel 1.1 hasil pengamatan gerak lurus beraturan dengan 5 ketikan.
Kecepatan No. ( )
Jarak 5 Ketikan
Waktu 5 ketikan
0,16 Tabel 1.2 Hasil pengamatan Gerak Lurus Beraturan dengan 10 ketikan.
2 .Grafik hasil pengamatan gerak lurus beraturan (GLB)
a. Grafik gerak lurus beraturan untuk 5 ketikan
Grafik 2.1 Hubungan antara v terhadap t.
s (m
v (m/s)
Grafik 2.2 Hubungan antara s terhadap v.
b. Grafik gerak lurus beraturan untuk 10 ketikan
/s 0,1 v (m 0,08
Grafik 2.3 Hubungan antara v terhadap t.
s (m 0,008
v (m/s)
Grafik 2.4 Hubungan antara s terhadap v.
F. Analisis Data
1.Gerak lurus beraturan untuk 5 ketikan
a. Menentukan kecepatan Diketahui
: Sı= 0,008 m
S = 0,010 m S = 0,009 m S = 0,011 m S = 0,010 m
t = 0,05 s
Ditanyakan
: V=.......?
Penyelesaian :
XFF HY
= 0,16 m/s
Jadi, kecepatan kereta dinamika satu untuk 5 ketikan adalah 0,16 m/s.
= 0,20 m/s.
Jadi, kecepatan kereta dinamika dua untuk 5 ketikan adalah 0,20 m/s.
= 0,18 m/s. Jadi, kecepatan kereta dinamika tiga untuk 5 ketikan adalah 0,18 m/s.
= 0,22 m/s.
Jadi, kecepatan kereta dinamika empat untuk 5 ketikan adalah 0,22 m/s.
= 0,20 m/s
Jadi, kecepatan kereta dinamika lima untuk 5 ketikan adalah 0,20 m/s.
b. Menentukan kecepatan rata-rata ( ̅ ) Diketahui : V = 0,16 m/s
V = 0,20 m/s
V = 0,18 m/s
V = 0,22 m/s
V = 0,20 m/s n=5
Ditanyakan : ̅ = ... ?
Penyelesaian : ̅ =
) m/s.
= 0,192 m/s
Jadi, kecepatan rata-rata kereta dinamika untuk yang 5 ketikan adalah 0,192 m/s.
c. Menghitung ketidakpastian Diketahui : Vmax = 0,22 m/s
Vmin = 0,16m/s
Ditanya : ∆V = ...?
Penyelesaian : ∆V =
= = 0,03 m/s
Jadi, ketidajpastian (∆V) untuk 5 ketikan adalah 0,03 m/s.
d. Menghitung standar deviasi (SD) No
V(m/s) (v- ̅)m/s (v- ̅)²m/s
5 0,20 0,008 0.000064 Σ(v- ̅)²m/s
0,00208 Diketahui : Σ((v- ̅)²m/s = 0,00208 m/s
n=5
Ditanya : SD =...?
Penyelesaian : SD = √
SD
SD 0 , 000416
= 0,0203 m/s
Jadi, standar deviasinya untuk 5 ketikan adalah 0,0203 m/s.
e. Menghitung nilai pengukuran (Np)
Diketahui : SD = 0,0203 m/s ̅ = 0,192 m/s
Ditanya : Np = ...? Penyelesaian : Np = ̅ ± SD
= ̅+ SD Np
= (0,192 + 0,0203)m/s = 0,2123 m/s
Np = ̅ – SD = (0,192 - 0,0203) m/s = 0,1717 m/s
Jadi, nilai pengukuran (Np) untuk 5 ketikan adalah 0,1717 m/s sampai 0,2123 m/s.
f. Menghitung % Kesalahan Relatif (KR) Diketahui
: SD = 0,0203 m/s
̅ = 0,192 m/s
Ditanya : % KR = ...?
Penyelesaian : % KR =
Jadi, persentase kesalahan relatif untuk 5 ketikan adalah 10,5 .
g. Menghitung % Kp (persentase kebenaran) Diketahui : % KR = 10,5 Ditanya : % Kp =...?
= 100% - 10,5 % = 89,5 %
Jadi, persentase kebenaran untuk 5 ketikan adalah 89,5 %.
2. Gerak lurus beraturan untuk 10 ketikan
a. Menentukan kecepatan Diketahui : Sı = 0,012 m
S = 0,016 m S = 0,013 m
S = 0,015 m S = 0,016 m t = 0,1
Ditanya : V = ...?
Penyelesaian : HY
= 0,12 m/s
Jadi, kecepatan kereta dinamika satu untuk 10 ketikan adalah 0,12 m/s.
= 0,16 m/s.
Jadi, kecepatan kereta dinamika dua untuk 10 ketikan adalah 0,16 m/s.
= = 0,13 m/s
Jadi, kecepatan kereta dinamika tiga untuk 10 ketikan adalah 0,13 m/s.
= 0,15 m/s.
Jadi, kecepatan kereta dinamika empat untuk 10 ketikan adalah 0,15 m/s.
= 0,16 m/s
Jadi, kecepatan kereta dinamika lima untuk 10 ketikan adaah 0,16 m/s.
c. Menentukan kecepatan rata-rata ( ̅ ) Diketahui : V = 0,12 m/s
V = 0,16 m/s
V = 0,13 m/s
V = 0,15 m/s
V = 0,16 m/s n=5
Ditanyakan : ̅ = ... ?
Penyelesaian : ̅=
= ) m/s.
= 0,144 m/s
Jadi, kecepatan rata-rata kereta dinamika untuk 10 ketikan adalah 0,144 m/s.
d. Menghitung ketidakpastian Diketahui : Vmax = 0,16 m/s
Vmin = 0,12 m/s
Ditanya : ∆V = ...?
Penyelesaian : ∆V =
= 0,02 m/s Jadi, ketidakpastian (∆v) untuk yang 10 ketikan adalah 0,02 m/s.
e. Menghitung standar deviasi (SD) No
V(m/s)
(v- ̅)m/s (v- ̅)²m/s
0,14 0,0196 Σ(v- ̅)²m/s
0,0782 Diketahui : Σ(v- ̅)²m/s = 0,0782
n=5
Ditanya : SD =...?
Penyelesaian : SD = √
= 0, 125 m/s Jadi, standar deviasi untuk 10 ketikan adalah 0,125 m/s.
f. Menghitung nilai pengukuran (Np)
g.
Diketahui : SD = 0,0203 m/s ̅ = 0,192 m/s Ditanya : Np = ...?
Penyelesaian : Np = ̅± SD = ̅+SD Np
= (0,144+0,125)m/s = 0,269 m/s
̅ – SD Np = = (0,144- 0,125) m/s
= 0,019 m/s
Jadi, nilai pengukuran (Np) untuk yang 10 ketikan adalah 0,019 m/s sampai 0,269 m/s.
f. Menghitung % Kesalahan Relatif (KR) Diketahui
: SD = 0,125 m/s
̅ = 0,144 m/s
Ditanya : % KR = ...?
Penyelesaian : % KR =
Jadi, persentase kesalahan relatif untuk 10 ketikan adalah 86, 80 m/s.
h. Menghitung % Kp(persentase kebenaran) Diketahui : % KR = 86,80 Ditanya : % Kp =...? Penyelesaian : % Kp = 100% - % KR
= 100% - 86,80% = 13,20 %
Jadi, persentase kebenaran untuk yang 10 ketikan adalah 13,20 %.
G. Pembahasan
Gerak lurus beraturan adalah gerak benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya tetap. Menurut hukum Newton I tentang gerak sebuah benda dapat bergerak lurus beraturan jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada benda tersebut. Hal ini juga berarti bahwa jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, maka percepatannya nol. Inilah yang menjadi ciri khas gerak lurus berarturan, yaitu kecepatan tetap dan percepatan yang nilainya nol.
Dalam praktikum kali ini, mengamati gerak lurus beraturan pada kereta dinamika. Untuk membuat kereta dinamika bergerak lurus beraturan, menggunakan Dalam praktikum kali ini, mengamati gerak lurus beraturan pada kereta dinamika. Untuk membuat kereta dinamika bergerak lurus beraturan, menggunakan
rumus :V = .
Dalam 5 ketikan pertama diperoleh kecepatan sebesar 0,16m/s, dalam 5ketikan kedua diperoleh 0,20 m/s dan seterusnya. Dari hasil pengamatan 5 ketikan hubungan grafik antara v terhadap t dihasilkan tidak berbentuk garis lurus karena kecepatannya tidak tetap tiap satuan waktu. Mula-mula kecepatannya 0m/s kemudian naik menjadi 0,16m/s,dan naik terus hingga turun lagi pada nilai 0,20 m/s. Kemudian dapat dilihat pada grafik hubungan antara S tehadap V. Grafikya membentuk garis lurus hingga pada ketikan terakhir naik mencapai 0,011 m/s.
Dalam 10 ketikan pertama diperoleh kecepatan sebesar 0,12 m/s, hingga 10 ketikan terakhir mencapai kecepatan sebesar 0,16 m/s. Dari hasil pengamatan 10 ketikan grafik yang dihasilkan hubngan antara V terhadap t tidak berupa lintasan lurus karena kecepatannya tidak tetap tiap satuan waktu. Kemudian dapat dlihat grafik hubungan antra S terhadap V dalam grafik ini membentuk garis lurus terus naik dan terus hingga mencapai 0,016m/s. Kesalahan yang sering terjadi dalam praktikum dapat disebabkan oleh dua faktor,yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal berasal dari alat-alat ataupun bahan-bahan yang sudah disediakan , sedangkankan faktor eksternal berasal dari praktikum.
H .Kesimpulan dan Saran
1. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan, analisis data, dan tujuan dilaksanakannya praktikum dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
a. Jenis gerak yang dilakukan oleh kereta dinamika adalah gerak lurus beraturan.
b. Karakteristik gerak lurus beraturan adalah jarak yang ditempuh tiap satu satuan waktu adalah tetap.
c. Dengan memperkecil selang waktu ketik, kecepatan kereta dinamika dapat ditentukan dengan lebih cepat.
d. Untuk data 5 ketikan, persentase kesalahan praktikum adalah 10,5% dan persentase keberhasilan praktikum adalah 89,5%.
e. Untuk data 10 ketikan, persentase kesalahan praktikum adalah 86,80% dan persentase keberhasilan praktikum adalah 13,20 %.
f. Kecepatan yang diperoleh dalam 5 ketikan dan 10 ketikan berbeda-beda.
2. Saran Praktikum ini dapat berjalan lebih maksimal serta hasilnya dapat mendekati konsep jika alat-alat praktikum yang digunakan semuanya berfungsi dengan baik. Dalam percobaan gerak lurus beraturan ada beberapa alat yang tidak berfungsi dengan baik, sehingga antara kelompok yang satu dengan kelompok yang lainny harus saling menunggu untuk menggunakan alat. Selain itu, alat yang tidak berfungsi dengan baik juga membuat praktikan harus mengulang percobaan berkali-kali untuk mendapat hasil yang baik.