Perhitungan percepatan gerak pada trolly
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
PERHITUNGAN PERCEPATAN GERAK PADA TROLLY DENGAN
PERSAMAAN HUKUM II NEWTON DAN GLBB
Oleh :
Hasan Nuurul H.
(15030184084)
Puji Rahayu
(15030184081)
KELAS : PFC 2015
ABSTRAK
Percobaan hukum newton tentang gerak ini bertujuan untuk menentukan nilai percepatan
trolly yang dihitung menggunakan persamaan hukum II newton dan gerak lurus berubah beraturan,
untuk mengetahui pengaruh percepatan trolly terhadap penambahan massa beban, dan untuk
mengetahui hubungan antara waktu tempuh trolly dengan percepatan pada trolly. Metode yang
digunakan dalam percobaan ini untuk arah bidang datar dan arah bidang miring
adalah
menimbang massa trolly dan beban, kemudian merangkai alat, menentukan jarak lintasan pada
papan luncur, menarik dan melepaskan trolly kemudian menghitung waktu tempuh dan
mengulangi percobaan sebanyak 5 kali manipulasi dan 3 kali pengulangan dengan manipulasi
massa beban(m2) pada arah bidang datar dan manipulasi sudut kemiringan(α) untuk arah bidang
miring. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh perbedaan nilai percepatan pada
perhitungan menggunakan persamaan hukum newton dengan persamaan GLBB. Salah satu contoh
percobaan trolly pada arah bidang datar. Untuk percepatan yang dihitung menggunakan rumus
hukum II newton diperoleh nilai a sebesar 2,08 m/s2 sedangkan percepatan yang dihitung
menggunakan rumus GLBB diperoleh nilai a sebesar ( 0,84±0,10) m/s2 dengan taraf ketelitian
sebesar 89,00%. Hal tersebut menunjukan adanya perbedaan yang disebabkan salah satunya
diabaikan gaya gesek pada trolly.
I. PENDAHULUAN
bergerak. Selain contoh tersebut ada
Dalam kehidupan sehari-hari
banyak lagi benda yang dapat bergerak,
kita pasti menggunakan berbagai
yaitu: katrol, sepeda, mobil, trolly, dan
macam benda yang mempunyai
lain sebagainya. Untuk bergerak benda –
massa yang berbeda dan dapat
benda tersebut memiliki gaya yang
bergerak. Seperti saat seseorang
mendorong atau menariknya, dengan
mendorong
demikian
tersebut
gerobak,
memiliki
gerobak
massa
dan
benda
tersebut
memiliki
kecepatan dan percepatan. Percepatan
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
1
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
yang dimiliki oleh suatu benda
mempunyai
dengan
Issac Newton (1642 – 1727 )
tentang
menerbitkan sebuah paper yang amat
gerak, khususnya hukum II newton,
monumental dan bahkan menjadi sebuah
dan juga berhubungan dengan gerak
buku dasar yang melandasi seluruh teori
lurus berubah beraturan. Adapun
tentang gerak benda. Dalam bukunya
tujuan dari percobaan ini adalah
menyatakan tiga pokok pernyataan, yang
untuk menentukan nilai percepatan
dikenal dengan tiga hukum Newton. Tiga
trolly yang dihitung menggunakan
hukum Newton inilah yang menjadi
persamaan hukum II newton dan
landasan ilmu mekanika hingga saat ini
gerak
(Ishaq.2007).
Hukum Newton 1
“ Jika resultan gaya (jumlah
prinsip
hubungan
II. DASAR TEORI
hukum
newton
lurus
berubah
beraturan(GLBB),
untuk
mengetahui pengaruh percepatan
trolly (a) terhadap penambahan
massa
beban
(m2),
dan
untuk
seluruh gaya) pada sebuah benda nol,
maka kecepatan
benda tidak berubah
mengetahui hubungan antara waktu
(tetap)” (Ishaq.2007).
Hukum Newton pada dasarnya
tempuh trolly (t) dengan percepatan
menyatakan bahwa setelah benda secara
pada trolly (a). Adapun rumusan
alami
masalah dari percobaan ini adalah
keadaannya, kecuali ada gaya yang
“Berapakah percepatan trolly yang
mengganggu keadaan ini. Artinya jika
dihitung
menggunakan
benda mula-mula diam, maka ia akan
persamaan hukum II newton dan
tetap diam. Tapi jika semula benda
gerak lurus berubah beraturan?”,
bergerak dengan kecepatan tetap v , maka
“Bagaimanakah
pengaruh
akan tetap bergerak dengan kecepatan (v)
terhadap
juga dalam bahasa matematis, dituliskan
penambahan massa beban ?”, dan
tempuh trolly dengan percepatan
sebagai berikut :
∑F = 0
Hukum II newton
“Jika resultan gaya pada suatu
pada trolly?”.
benda tidak nol, maka benda akan
dengan
percepatan
trolly
“Bagaimana hubungan antara waktu
cenderung
mengalami
memertahankan
perubahan
kecepatan.”
(Ishaq.2007).
Makna dari Hukum II newton ini
adalah
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
jika
ada
gaya
yang
tidak
2
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
berimbang
terjadi pada sebuah
terletak dalam satu garis lurus. Dalam
benda, maka benda yang semula
ungkapan matematis hukum aksi – reaksi
diam
ini adalah :
akan
bergerak
dengan
∑F aksi = - ∑F reaksi
Suatu benda dikatakan bergerak
kecepatan tertentu, atau jika benda
semula bergerak dapat menjadi
diam (kecepatan nol). Bertambah
kecepatannya atau melambat karena
dipengaruhi gaya luar tadi. Dalam
bahasa
matematika
hal
ini
diungkapkan dalam rumus Hukum
apabila terjadi perubahan posisi benda
terhadap sebuah titik acuan, salah satu
gerak lurus yang bekerja pada benda
adalah gerak lurus berubah beraturan
(GLBB) yaitu gerak dengan
lintasan
berupa garis lurus, dan kecepatannya
Newton yang amat terkenal yaitu :
∑F = m.a
selalu berubah secara beraturan setiap
dimana a adalah percepatan, m
waktu. (Ishaq.2007)
Fenomena gerak
adalah massa, dan ∑F merupakan
gaya total. Simbol ∑ (sigma) berarti
“jumlah dari”; F adalah gaya,
sehingga ∑F berarti jumlah vektor
dari semua gaya yang bekerja pada
benda
benda
didefiisikan
tersebut,
sebagai
gaya
yang
Hukum II newtonI
“ Setiap gaya (gaya aksi)
mengenai
sebuah
dipengaruhi gaya sangat sesuai dengan
Hukum
II
didefinisikan
benda
akan menghasilkan
gaya (gaya
reaksi)
besar
berlawanan
sama
arah
pada
Newton.
Yang
sebagai
bisa
perubahan
momentum tiap detik. Karena momentum
adalah perkalian massa dengan kecepatan
gerak yang dapat dituliskan :
F=
dp
dt
F=
d( mv)
dt
kedua, maka kedua benda tersebut
yang
yang
total.
(Giancoli.2001)
yang
benda
F=m
F=m a
dan
benda
pertama.” (Ishaq.2007).
Sifat pasangan gaya aksi
reaksi adalah besar dari kedua gaya
dv
dt
Ditinjau
suatu
kereta
(trolly)
bermassa m benda diatas papan luncur
digerakkn oleh beban W = m.g (gambar
1).
adalah sama. Arah gaya aksi dengan
reaksi berlawanan dan kedua gaya
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
3
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
miring
keatas,
maka
berlaku
persamaan :
Gambar 1
Trolly
mengalami
Trolly
pada arah bidang datar
pergerakan
dan
∑ F=m a
mempunyai
hokum Newton II dan gaya gesekan
−m1 g sin α +m2 g= Δm a
m2 g−m1 g sin α =( m 1+m2 ) a
m 2 g−m1 g sin α
a=
( m1+m2)
Karena trolly tersebut bergerak
pada roda trolly diabaikan, yang
dengan percepatan a, jika jarak yang
dapat dituliskan :
∑ F=m a
T 1−T 2+ w=Δm a
m2. g= ( m1+m2 ) a
ditempuh dan waktunya diukur akan
percepatan
tertentu
saat
digantungkan beban (m2). Berlaku
berlaku :
s = ½ a.t2
Atau dapat dituliskan :
a = 2s/ t2
Gerak pada trolly merupakan
Sehingga untuk mencari percepatan
yang
dialami
trolly
dapat
dirumuskan:
dimana jarak yang ditempuh benda
m2 . g
a=
(m1+m 2)
disetiap satuan waktu tidak sama besar,
Jika trolly tersebut berada
pada
bidsng
prinsip gerak lurus berubah beraturan
miring
yang
membentuk sudut α terhadap bidang
datar seperti pada gambar di bawah
tetapi arah gerak tetap. Karena nilai
jarak tempuh seriap satuan waktu
berbeda yang berate terdapat perubahan
kecepatan.
Bila
perubahan
tersebut
maka perubahan kecepatan tersebut
ini (gambar 2).
beraturan.
III. METODE PERCOBAAN
1. Alat dan Bahan
Gambar 2
Trolly pada arah bidang miring
Dengan
mengabaikan
a) Papan luncur
1 buah
b) Katrol
1 buah
c) Trolly
m2 g
d) Beban (kayu)
1 buah
e) Meteran
1 buah
f) Neraca analitik
1 buah
g) Stop watch
1 buah
h) Benang nilon
1 buah
gaya
gesekan pada trolly untuk gerak
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
1 set
4
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
2. Gambar Rancangan Percobaan
ditentukan,
yang
dapat
diukur
menggunakan stop wacth.
Variabel Kontrol = massa trolly
(m1), jarak lintasan (s)
Definisi
Operasional
Variabel
trolly
yang
timbang
neraca
analitik.
kontrol :
1. Massa
Gambar 1. Trolly pada Arah Bidang Datar
menggunakan
Massa trolly ini dikontrol sebesar
654,00 gram.
m1
2. Jarak antara titik awal sampai titik
α
m2 g akhir. Jarak ini dikontrol sebesar
Gambar 2. Trolly pada Arah Bidang
Miring
76,00cm.
b)
3. Variabel-variabel Percobaan :
a)
Percobaan 1 (Arah
Percobaan 2 (Arah Bidang
Miring)
Variabel
manipulasi
=
sudut
kemiringan (α)
Bidang Datar)
Variabel manipulasi = Massa
Definisi
operasional
variabel
beban (m2)
manipulasi: Sudut kemiringan yang
varibel
digunakan semakin lama semakin
manipulasi : massa beban yang
besaryang dicari dengan membagi
digunakan
lama,
ketinggian dengan kemiringan atau
semakin besar, yang ditimbang
dengan sin α. Dilakukan 5 kali
dahulu dengan neraca analitik
manipulasi sudut kemiringan yaitu
yang
0,06; 0,08; 0,09; 0,14; dan 0,17.
Definisi
operasional
semakin
dilakukan
5
kali
manipulasi massa yaitu 115,00
Variabel Respon = waktu (t)
g; 147,00 g; 192,70 g; 209,80;
Definisi Operasional Variabel respon :
dan 235,00 g.
Waktu tempuh dialami trolly sampai
Variabel Respon = waktu (t)
jarak yang sudah ditentukan, yang
Definisi Operasional Variabel
dapat
respon :Waktu tempuh dialami
wacth.
diukur
menggunakan
stop
trolly sampai jarak yang sudah
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
5
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
Variabel Kontol = massa trolly
trolly
(m1), massa beban (m2), dan
bersamaan mengukur waktu tempuh
jarak lintasan (s)
trolly saat melintasi jarak lintasan.
Definisi Operasional Variabel
Megulangi langkah-langkah tersebut
kontrol :
sebanyak 5 kali percobaan 3 kali
1. Massa trolly yang ditimbang
pengulangan dengan massa beban
menggunakan
dan
secara
neraca
(m2) yang berbeda yaitu 115,00 g;
analitik. Massa trolly ini
147,50 g; 192,70 g; 209,00 g; dan
dikontrol
235,00 g.
sebesar
gram.
2. Massa
654,00
b. Percobaan 2
beban
ditimbang
yang
Langkah percobaan
menggunakan
3. Jarak
antara
titik
tetapi
awal
miring.
dikontrol sebesar 76,00 cm.
trolly
sebagai
itu
merangkai
percobaan, mengukur jarak
lintasan pada papan luncur,
lalu memberi beban (m2) yang
pada
dengan
sudut
0,06; 0,08; 0,09; 0,14; dan 0,17
m2.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
peralatan seperti rancangan
digantungkan
langkah-
kemiringan (α) yang berbeda yaitu
sebagai m1 dan menimbang
Setelah
Mengulangi
pengulangan
beban
percobaan
sebanyak 5 kali percobaan 3 kali
a. Percobaan 1
massa
langkah
langkah seperti percobaan pertama
Langkah-langkah Percobaan
massa
pada
kedua munggunakan arah bidang
sampai titik akhir. Jarak ini
Menimbang
kedua sama
seperti langkah percobaan pertama
neraca analitik. Massa
4.
dilepaskan
benang
Berdasarkan
percobaan
untuk
menentukan percepatan trolly pada arah
bidang datar dan arah bidang miring
didapatkan hasil sebagai berikut:
Percobaan 1 (arah bidang datar)
yang terhubung dengan katrol
Tabel 1. Data Hasil Percobaan 1
hingga trolly dapat berjalan
pelan
dipercepat.
selanjutnya
yaitu
Langkah
menarik
ujung trolly ke ujung jarak
lintasan
kemudian
ditahan,
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
6
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
Perc.
Ke-
dengan m1= 654,00 g; s= 76,00 cm
2,0
2,0
1,8
1,8
1,8
1,8
1,4
1,4
1,4
1,2
1,2
1,2
1,0
1,0
1,0
1.
2.
3.
Percobaan 2 (arah bidang miring)
Tabel 2. Data Hasil Percobaan 2
Perc
. Ke1.
2.
3.
4.
5.
(t±0,1)
s
1,0
1,0
1,2
1,2
1,4
1,4
1,6
1,6
1,6
2,0
2,0
2,0
2,2
2,2
2,2
a(Hk.New
ton)m/s2
2,64
2,50
2,43
2,10
1,89
a(GLBB)
m/s2
1,52
1,52
1,05
1,05
0,77
0,77
0,59
0,59
0,59
0,38
0,38
0,38
0,31
0,31
0,31
a(Hk.Newto
n)m/s2
(t±0,1)s
4.
5.
a(GLBB)
m/s2
0,38
0,38
0,46
0,46
0,46
0,46
0,77
0,77
0,77
1,05
1,05
1,05
1,52
1,52
1,52
1,46
1,79
2,21
2,37
2,58
hukum II newton sebagai berikut :
a=
m2 . g
(m1+m 2)
Sedangkan menggunakan persamaan gera
lurus berubah beraturan(GLBB) sebagai
berikut:
2
a = 2s/ t
Dari persamaan rumus di atas maka
didapatkan nilai percepatan (a) pada
percobaan
1
dengan
menggunakan
dengan m1= 654,00 g; m2= 295,00 g;
persamaan Hukum II newton sebesar 2,08
dan s= 76,00 cm
m/s2
Untuk percobaan 1(arah pada
bidang
datar),
dimana
untuk
dan
menggunakan
persamaan
(0,84±0,11)
m/s2dengan
GLBBsebesar
ketidakpastian
11,00
%
dan
taraf
menentukan percepatan (a) dengan
ketelitian
melakukan
grafik hubungan antara percepatan (a)
manipulasi
terhadap
massa beban(m2). Kemudian untuk
sebesar
89,00%.
diperoleh
dengan massa beban(m2) sebagai berikut:
mendapatkan percepatan (a) dapat
digunakan
dengan
persamaan
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
2015
7
Laporan Praktikum Fisika Dasar
2015
M-5
grafik hubungan antara a
dengan m2
percepatan (a)
2
didapatkan nilai percepatan (a) pada
percobaan
1.5
0.5
0.1
0.15
0.2
2
dengan
menggunakan
persamaan Hukum II newton sebesar 2,31
f(x) = 8.99x - 0.77
R² = 0.89
1
0
Dari persamaan rumus di atas maka
Linear ()
m/s2
0.25
massa beban (m2)
dan menggunakan persamaan
GLBB sebesar (0,70±0,14) m/s2 dengan
ketidakpastian
ketelitian
Dari grafik di atas dapat kita
14,00
sebesar
%
dan
86,00%.
taraf
diperoleh
grafik hubungan antara percepatan (a)
analitis hubungan antara percepatan
dengan sudut kemiringan (α)
(a) dengan massa beban (m2) yaitu
berikut:
semakin tinggi massa beban maka
sebagai
Grafik hubungan antara a
dengan α
percepatan pada trolly juga semakin
1.5
cepat. Dapat disimpulkan hubungan
percepatan (a)
antara percepatan dengan massa
beban berbanding lurus yang dapat
dilihat dari grafik di atas.
Kemudian Untuk percobaan
1
f(x) = - 8.29x + 1.59
R² = 0.78
0.5
0
0.04
2(arah pada bidang miring), dimana
Linear ()
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
sudut (α)
untuk menentukan percepatan (a)
dengan
melakukan
terhadap
sudut
Dari grafik di atas dapat kita analitis
manipulasi
(α).
hubungan antara percepatan(a) dengan
mendapatkan
sudut kemirigan(α) yaitu semakin tinggi
dapat digunakan
sudut kemiringan maka percepatan pada
dengan persamaan hukum II newton
trolly semakin lambat. Dapat disimpulkan
sebagai berikut :
hubungan antara percepatan dengan sudut
Kemudian
untuk
percepatan (a)
a=
kemiringan
m 2 g−m1 g sin α
( m1+m2)
kemiringan
berbanding terbalik yang
dapat dilihat dari grafik di atas.
Hasil yang diperoleh dari percobaan
Sedangkan menggunakan
persamaan gera lurus berubah
1 dan 2 untuk mencari percepatan trolly
beraturan(GLBB) sebagai berikut:
menggunakan
a = 2s/ t2
persamaan
hukum II
newton dan GLBB tidak sama. Perbedaan
ini terjadi karena perhitungan dengan
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
8
0.16
0.18
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
menggunakan persamaan Hukum II
diperoleh nilai rata – rata percepatan
Newton mengabaikan gaya gesek
(a) dengan menggunakan hukum II
pada trolly terhadap bidang, massa
newton
tali dan momen inersia pada katrol.
menggunakan
Faktor lainnya yang menyebabkan
sebesar (0,70±0,14) m/s2 dengan taraf
perhitungan berbeda adalah kurang
telitinya
dalam
membaca
waktu
mengukur
dan
tempuh.
Nilai
pada
beban(m2)
lebih
lama.
dengan percepatan pada trolly yaitu
berbanding terbailk. Semakin banyak
waktu
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan analisis data dan
pembahasan di atas, dapat diambil
kesimpulan bahwa :
menggunakan
newton II
diperoleh nilai rata – rata pada
arah bidang datar sebesar 2,08
dan
(GLBB)
(0,84±0,11) m/s2 dengan
ketelitian
pada
arah
jarak
diperlukan
untuk
tertentu
maka
percepatan akan semakin lama, begitu
juga sebaliknya semakin sedikit waktu
diperlukan
maka
percepatan
semakin cepat.
Adapun saran dari penulis yakni:
1. Cek
seluruh
digunakan,
alat
yang
akan
karena
alat
mempengaruhi hasil praktikum.
menggunakan
persamaan gerak lurus berubah
beraturan
yang
mencapai
yang
1. Percepatan (a) pada trolly yang
m/s2
digantungkan.
berbanding lurus.
3. Hubungan antara waktu tempuh trolly
oleh gaya berat ke bawah.
persamaan hukum
massa
percepatan dengan massa beban(m2)
bergerak ke atas yang dipengaruhi
dihitung
trolly
pula, begitu juga sebaliknya. Artinya
ini
disebabkan trolly di bidang miring
yang
GLBB
percepatan pada trolly semakin cepat
bidang
Hal
terhadap
dan
Semakin berat massa beban(m2) maka
miring lebih kecil sehingga waktu
tempuh
persamaan
berpengaruh
datar dan bidang miring berbeda
percepatan
m/s2
2,31
ketelitian sebesar 86,00%
2. Percepatan gerak
pada
percepatan gerak trolly pada bidang
karena
sebesar
89,00%.
beban
terlepas,
jangan
sebesar
sampai beban terbentur dengan
taraf
lantai karena bisa menyebabkan
Sedangkan
bidang
2. Saat
miring
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
ketidak-
akuratan
dalam
menghitung waktu tempuh.
9
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
3. Saat
akan
menggunakan
stopwatch, tekan stopwatch
bersamaan
dengan
saat
melepas
trolly
agar
pehitungan
waktu
bias
akurat.
4. Saat
mencatat
praktikum
hasil
usahakan
cek
kembali apakah benar atau
salah, karena hal itu memiiki
pengaruh
yang
besar
terhadap akhir perhitungan
5. Saat
selesai
melakukan
percobaan, diskusikan hasil
percobaan
dengan
coas/
dosen pembimbing.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C.2001.Fisika
Jilid
I
Edisi
Keilma.Jakarta:Erlangga.
Ishaq, Mohamad.2007.Fisika Dasar
Edisi
2.Yogyakarta:Graha
Ilmu.
Tim
Fisika
Dasar.2015.Panduan
Praktikum
Fisika
Dasar
I.Surabaya:UNIPRESS
UNESA.
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
10
2015
M-5
PERHITUNGAN PERCEPATAN GERAK PADA TROLLY DENGAN
PERSAMAAN HUKUM II NEWTON DAN GLBB
Oleh :
Hasan Nuurul H.
(15030184084)
Puji Rahayu
(15030184081)
KELAS : PFC 2015
ABSTRAK
Percobaan hukum newton tentang gerak ini bertujuan untuk menentukan nilai percepatan
trolly yang dihitung menggunakan persamaan hukum II newton dan gerak lurus berubah beraturan,
untuk mengetahui pengaruh percepatan trolly terhadap penambahan massa beban, dan untuk
mengetahui hubungan antara waktu tempuh trolly dengan percepatan pada trolly. Metode yang
digunakan dalam percobaan ini untuk arah bidang datar dan arah bidang miring
adalah
menimbang massa trolly dan beban, kemudian merangkai alat, menentukan jarak lintasan pada
papan luncur, menarik dan melepaskan trolly kemudian menghitung waktu tempuh dan
mengulangi percobaan sebanyak 5 kali manipulasi dan 3 kali pengulangan dengan manipulasi
massa beban(m2) pada arah bidang datar dan manipulasi sudut kemiringan(α) untuk arah bidang
miring. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh perbedaan nilai percepatan pada
perhitungan menggunakan persamaan hukum newton dengan persamaan GLBB. Salah satu contoh
percobaan trolly pada arah bidang datar. Untuk percepatan yang dihitung menggunakan rumus
hukum II newton diperoleh nilai a sebesar 2,08 m/s2 sedangkan percepatan yang dihitung
menggunakan rumus GLBB diperoleh nilai a sebesar ( 0,84±0,10) m/s2 dengan taraf ketelitian
sebesar 89,00%. Hal tersebut menunjukan adanya perbedaan yang disebabkan salah satunya
diabaikan gaya gesek pada trolly.
I. PENDAHULUAN
bergerak. Selain contoh tersebut ada
Dalam kehidupan sehari-hari
banyak lagi benda yang dapat bergerak,
kita pasti menggunakan berbagai
yaitu: katrol, sepeda, mobil, trolly, dan
macam benda yang mempunyai
lain sebagainya. Untuk bergerak benda –
massa yang berbeda dan dapat
benda tersebut memiliki gaya yang
bergerak. Seperti saat seseorang
mendorong atau menariknya, dengan
mendorong
demikian
tersebut
gerobak,
memiliki
gerobak
massa
dan
benda
tersebut
memiliki
kecepatan dan percepatan. Percepatan
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
1
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
yang dimiliki oleh suatu benda
mempunyai
dengan
Issac Newton (1642 – 1727 )
tentang
menerbitkan sebuah paper yang amat
gerak, khususnya hukum II newton,
monumental dan bahkan menjadi sebuah
dan juga berhubungan dengan gerak
buku dasar yang melandasi seluruh teori
lurus berubah beraturan. Adapun
tentang gerak benda. Dalam bukunya
tujuan dari percobaan ini adalah
menyatakan tiga pokok pernyataan, yang
untuk menentukan nilai percepatan
dikenal dengan tiga hukum Newton. Tiga
trolly yang dihitung menggunakan
hukum Newton inilah yang menjadi
persamaan hukum II newton dan
landasan ilmu mekanika hingga saat ini
gerak
(Ishaq.2007).
Hukum Newton 1
“ Jika resultan gaya (jumlah
prinsip
hubungan
II. DASAR TEORI
hukum
newton
lurus
berubah
beraturan(GLBB),
untuk
mengetahui pengaruh percepatan
trolly (a) terhadap penambahan
massa
beban
(m2),
dan
untuk
seluruh gaya) pada sebuah benda nol,
maka kecepatan
benda tidak berubah
mengetahui hubungan antara waktu
(tetap)” (Ishaq.2007).
Hukum Newton pada dasarnya
tempuh trolly (t) dengan percepatan
menyatakan bahwa setelah benda secara
pada trolly (a). Adapun rumusan
alami
masalah dari percobaan ini adalah
keadaannya, kecuali ada gaya yang
“Berapakah percepatan trolly yang
mengganggu keadaan ini. Artinya jika
dihitung
menggunakan
benda mula-mula diam, maka ia akan
persamaan hukum II newton dan
tetap diam. Tapi jika semula benda
gerak lurus berubah beraturan?”,
bergerak dengan kecepatan tetap v , maka
“Bagaimanakah
pengaruh
akan tetap bergerak dengan kecepatan (v)
terhadap
juga dalam bahasa matematis, dituliskan
penambahan massa beban ?”, dan
tempuh trolly dengan percepatan
sebagai berikut :
∑F = 0
Hukum II newton
“Jika resultan gaya pada suatu
pada trolly?”.
benda tidak nol, maka benda akan
dengan
percepatan
trolly
“Bagaimana hubungan antara waktu
cenderung
mengalami
memertahankan
perubahan
kecepatan.”
(Ishaq.2007).
Makna dari Hukum II newton ini
adalah
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
jika
ada
gaya
yang
tidak
2
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
berimbang
terjadi pada sebuah
terletak dalam satu garis lurus. Dalam
benda, maka benda yang semula
ungkapan matematis hukum aksi – reaksi
diam
ini adalah :
akan
bergerak
dengan
∑F aksi = - ∑F reaksi
Suatu benda dikatakan bergerak
kecepatan tertentu, atau jika benda
semula bergerak dapat menjadi
diam (kecepatan nol). Bertambah
kecepatannya atau melambat karena
dipengaruhi gaya luar tadi. Dalam
bahasa
matematika
hal
ini
diungkapkan dalam rumus Hukum
apabila terjadi perubahan posisi benda
terhadap sebuah titik acuan, salah satu
gerak lurus yang bekerja pada benda
adalah gerak lurus berubah beraturan
(GLBB) yaitu gerak dengan
lintasan
berupa garis lurus, dan kecepatannya
Newton yang amat terkenal yaitu :
∑F = m.a
selalu berubah secara beraturan setiap
dimana a adalah percepatan, m
waktu. (Ishaq.2007)
Fenomena gerak
adalah massa, dan ∑F merupakan
gaya total. Simbol ∑ (sigma) berarti
“jumlah dari”; F adalah gaya,
sehingga ∑F berarti jumlah vektor
dari semua gaya yang bekerja pada
benda
benda
didefiisikan
tersebut,
sebagai
gaya
yang
Hukum II newtonI
“ Setiap gaya (gaya aksi)
mengenai
sebuah
dipengaruhi gaya sangat sesuai dengan
Hukum
II
didefinisikan
benda
akan menghasilkan
gaya (gaya
reaksi)
besar
berlawanan
sama
arah
pada
Newton.
Yang
sebagai
bisa
perubahan
momentum tiap detik. Karena momentum
adalah perkalian massa dengan kecepatan
gerak yang dapat dituliskan :
F=
dp
dt
F=
d( mv)
dt
kedua, maka kedua benda tersebut
yang
yang
total.
(Giancoli.2001)
yang
benda
F=m
F=m a
dan
benda
pertama.” (Ishaq.2007).
Sifat pasangan gaya aksi
reaksi adalah besar dari kedua gaya
dv
dt
Ditinjau
suatu
kereta
(trolly)
bermassa m benda diatas papan luncur
digerakkn oleh beban W = m.g (gambar
1).
adalah sama. Arah gaya aksi dengan
reaksi berlawanan dan kedua gaya
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
3
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
miring
keatas,
maka
berlaku
persamaan :
Gambar 1
Trolly
mengalami
Trolly
pada arah bidang datar
pergerakan
dan
∑ F=m a
mempunyai
hokum Newton II dan gaya gesekan
−m1 g sin α +m2 g= Δm a
m2 g−m1 g sin α =( m 1+m2 ) a
m 2 g−m1 g sin α
a=
( m1+m2)
Karena trolly tersebut bergerak
pada roda trolly diabaikan, yang
dengan percepatan a, jika jarak yang
dapat dituliskan :
∑ F=m a
T 1−T 2+ w=Δm a
m2. g= ( m1+m2 ) a
ditempuh dan waktunya diukur akan
percepatan
tertentu
saat
digantungkan beban (m2). Berlaku
berlaku :
s = ½ a.t2
Atau dapat dituliskan :
a = 2s/ t2
Gerak pada trolly merupakan
Sehingga untuk mencari percepatan
yang
dialami
trolly
dapat
dirumuskan:
dimana jarak yang ditempuh benda
m2 . g
a=
(m1+m 2)
disetiap satuan waktu tidak sama besar,
Jika trolly tersebut berada
pada
bidsng
prinsip gerak lurus berubah beraturan
miring
yang
membentuk sudut α terhadap bidang
datar seperti pada gambar di bawah
tetapi arah gerak tetap. Karena nilai
jarak tempuh seriap satuan waktu
berbeda yang berate terdapat perubahan
kecepatan.
Bila
perubahan
tersebut
maka perubahan kecepatan tersebut
ini (gambar 2).
beraturan.
III. METODE PERCOBAAN
1. Alat dan Bahan
Gambar 2
Trolly pada arah bidang miring
Dengan
mengabaikan
a) Papan luncur
1 buah
b) Katrol
1 buah
c) Trolly
m2 g
d) Beban (kayu)
1 buah
e) Meteran
1 buah
f) Neraca analitik
1 buah
g) Stop watch
1 buah
h) Benang nilon
1 buah
gaya
gesekan pada trolly untuk gerak
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
1 set
4
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
2. Gambar Rancangan Percobaan
ditentukan,
yang
dapat
diukur
menggunakan stop wacth.
Variabel Kontrol = massa trolly
(m1), jarak lintasan (s)
Definisi
Operasional
Variabel
trolly
yang
timbang
neraca
analitik.
kontrol :
1. Massa
Gambar 1. Trolly pada Arah Bidang Datar
menggunakan
Massa trolly ini dikontrol sebesar
654,00 gram.
m1
2. Jarak antara titik awal sampai titik
α
m2 g akhir. Jarak ini dikontrol sebesar
Gambar 2. Trolly pada Arah Bidang
Miring
76,00cm.
b)
3. Variabel-variabel Percobaan :
a)
Percobaan 1 (Arah
Percobaan 2 (Arah Bidang
Miring)
Variabel
manipulasi
=
sudut
kemiringan (α)
Bidang Datar)
Variabel manipulasi = Massa
Definisi
operasional
variabel
beban (m2)
manipulasi: Sudut kemiringan yang
varibel
digunakan semakin lama semakin
manipulasi : massa beban yang
besaryang dicari dengan membagi
digunakan
lama,
ketinggian dengan kemiringan atau
semakin besar, yang ditimbang
dengan sin α. Dilakukan 5 kali
dahulu dengan neraca analitik
manipulasi sudut kemiringan yaitu
yang
0,06; 0,08; 0,09; 0,14; dan 0,17.
Definisi
operasional
semakin
dilakukan
5
kali
manipulasi massa yaitu 115,00
Variabel Respon = waktu (t)
g; 147,00 g; 192,70 g; 209,80;
Definisi Operasional Variabel respon :
dan 235,00 g.
Waktu tempuh dialami trolly sampai
Variabel Respon = waktu (t)
jarak yang sudah ditentukan, yang
Definisi Operasional Variabel
dapat
respon :Waktu tempuh dialami
wacth.
diukur
menggunakan
stop
trolly sampai jarak yang sudah
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
5
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
Variabel Kontol = massa trolly
trolly
(m1), massa beban (m2), dan
bersamaan mengukur waktu tempuh
jarak lintasan (s)
trolly saat melintasi jarak lintasan.
Definisi Operasional Variabel
Megulangi langkah-langkah tersebut
kontrol :
sebanyak 5 kali percobaan 3 kali
1. Massa trolly yang ditimbang
pengulangan dengan massa beban
menggunakan
dan
secara
neraca
(m2) yang berbeda yaitu 115,00 g;
analitik. Massa trolly ini
147,50 g; 192,70 g; 209,00 g; dan
dikontrol
235,00 g.
sebesar
gram.
2. Massa
654,00
b. Percobaan 2
beban
ditimbang
yang
Langkah percobaan
menggunakan
3. Jarak
antara
titik
tetapi
awal
miring.
dikontrol sebesar 76,00 cm.
trolly
sebagai
itu
merangkai
percobaan, mengukur jarak
lintasan pada papan luncur,
lalu memberi beban (m2) yang
pada
dengan
sudut
0,06; 0,08; 0,09; 0,14; dan 0,17
m2.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
peralatan seperti rancangan
digantungkan
langkah-
kemiringan (α) yang berbeda yaitu
sebagai m1 dan menimbang
Setelah
Mengulangi
pengulangan
beban
percobaan
sebanyak 5 kali percobaan 3 kali
a. Percobaan 1
massa
langkah
langkah seperti percobaan pertama
Langkah-langkah Percobaan
massa
pada
kedua munggunakan arah bidang
sampai titik akhir. Jarak ini
Menimbang
kedua sama
seperti langkah percobaan pertama
neraca analitik. Massa
4.
dilepaskan
benang
Berdasarkan
percobaan
untuk
menentukan percepatan trolly pada arah
bidang datar dan arah bidang miring
didapatkan hasil sebagai berikut:
Percobaan 1 (arah bidang datar)
yang terhubung dengan katrol
Tabel 1. Data Hasil Percobaan 1
hingga trolly dapat berjalan
pelan
dipercepat.
selanjutnya
yaitu
Langkah
menarik
ujung trolly ke ujung jarak
lintasan
kemudian
ditahan,
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
6
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
Perc.
Ke-
dengan m1= 654,00 g; s= 76,00 cm
2,0
2,0
1,8
1,8
1,8
1,8
1,4
1,4
1,4
1,2
1,2
1,2
1,0
1,0
1,0
1.
2.
3.
Percobaan 2 (arah bidang miring)
Tabel 2. Data Hasil Percobaan 2
Perc
. Ke1.
2.
3.
4.
5.
(t±0,1)
s
1,0
1,0
1,2
1,2
1,4
1,4
1,6
1,6
1,6
2,0
2,0
2,0
2,2
2,2
2,2
a(Hk.New
ton)m/s2
2,64
2,50
2,43
2,10
1,89
a(GLBB)
m/s2
1,52
1,52
1,05
1,05
0,77
0,77
0,59
0,59
0,59
0,38
0,38
0,38
0,31
0,31
0,31
a(Hk.Newto
n)m/s2
(t±0,1)s
4.
5.
a(GLBB)
m/s2
0,38
0,38
0,46
0,46
0,46
0,46
0,77
0,77
0,77
1,05
1,05
1,05
1,52
1,52
1,52
1,46
1,79
2,21
2,37
2,58
hukum II newton sebagai berikut :
a=
m2 . g
(m1+m 2)
Sedangkan menggunakan persamaan gera
lurus berubah beraturan(GLBB) sebagai
berikut:
2
a = 2s/ t
Dari persamaan rumus di atas maka
didapatkan nilai percepatan (a) pada
percobaan
1
dengan
menggunakan
dengan m1= 654,00 g; m2= 295,00 g;
persamaan Hukum II newton sebesar 2,08
dan s= 76,00 cm
m/s2
Untuk percobaan 1(arah pada
bidang
datar),
dimana
untuk
dan
menggunakan
persamaan
(0,84±0,11)
m/s2dengan
GLBBsebesar
ketidakpastian
11,00
%
dan
taraf
menentukan percepatan (a) dengan
ketelitian
melakukan
grafik hubungan antara percepatan (a)
manipulasi
terhadap
massa beban(m2). Kemudian untuk
sebesar
89,00%.
diperoleh
dengan massa beban(m2) sebagai berikut:
mendapatkan percepatan (a) dapat
digunakan
dengan
persamaan
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
2015
7
Laporan Praktikum Fisika Dasar
2015
M-5
grafik hubungan antara a
dengan m2
percepatan (a)
2
didapatkan nilai percepatan (a) pada
percobaan
1.5
0.5
0.1
0.15
0.2
2
dengan
menggunakan
persamaan Hukum II newton sebesar 2,31
f(x) = 8.99x - 0.77
R² = 0.89
1
0
Dari persamaan rumus di atas maka
Linear ()
m/s2
0.25
massa beban (m2)
dan menggunakan persamaan
GLBB sebesar (0,70±0,14) m/s2 dengan
ketidakpastian
ketelitian
Dari grafik di atas dapat kita
14,00
sebesar
%
dan
86,00%.
taraf
diperoleh
grafik hubungan antara percepatan (a)
analitis hubungan antara percepatan
dengan sudut kemiringan (α)
(a) dengan massa beban (m2) yaitu
berikut:
semakin tinggi massa beban maka
sebagai
Grafik hubungan antara a
dengan α
percepatan pada trolly juga semakin
1.5
cepat. Dapat disimpulkan hubungan
percepatan (a)
antara percepatan dengan massa
beban berbanding lurus yang dapat
dilihat dari grafik di atas.
Kemudian Untuk percobaan
1
f(x) = - 8.29x + 1.59
R² = 0.78
0.5
0
0.04
2(arah pada bidang miring), dimana
Linear ()
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
sudut (α)
untuk menentukan percepatan (a)
dengan
melakukan
terhadap
sudut
Dari grafik di atas dapat kita analitis
manipulasi
(α).
hubungan antara percepatan(a) dengan
mendapatkan
sudut kemirigan(α) yaitu semakin tinggi
dapat digunakan
sudut kemiringan maka percepatan pada
dengan persamaan hukum II newton
trolly semakin lambat. Dapat disimpulkan
sebagai berikut :
hubungan antara percepatan dengan sudut
Kemudian
untuk
percepatan (a)
a=
kemiringan
m 2 g−m1 g sin α
( m1+m2)
kemiringan
berbanding terbalik yang
dapat dilihat dari grafik di atas.
Hasil yang diperoleh dari percobaan
Sedangkan menggunakan
persamaan gera lurus berubah
1 dan 2 untuk mencari percepatan trolly
beraturan(GLBB) sebagai berikut:
menggunakan
a = 2s/ t2
persamaan
hukum II
newton dan GLBB tidak sama. Perbedaan
ini terjadi karena perhitungan dengan
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
8
0.16
0.18
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
menggunakan persamaan Hukum II
diperoleh nilai rata – rata percepatan
Newton mengabaikan gaya gesek
(a) dengan menggunakan hukum II
pada trolly terhadap bidang, massa
newton
tali dan momen inersia pada katrol.
menggunakan
Faktor lainnya yang menyebabkan
sebesar (0,70±0,14) m/s2 dengan taraf
perhitungan berbeda adalah kurang
telitinya
dalam
membaca
waktu
mengukur
dan
tempuh.
Nilai
pada
beban(m2)
lebih
lama.
dengan percepatan pada trolly yaitu
berbanding terbailk. Semakin banyak
waktu
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan analisis data dan
pembahasan di atas, dapat diambil
kesimpulan bahwa :
menggunakan
newton II
diperoleh nilai rata – rata pada
arah bidang datar sebesar 2,08
dan
(GLBB)
(0,84±0,11) m/s2 dengan
ketelitian
pada
arah
jarak
diperlukan
untuk
tertentu
maka
percepatan akan semakin lama, begitu
juga sebaliknya semakin sedikit waktu
diperlukan
maka
percepatan
semakin cepat.
Adapun saran dari penulis yakni:
1. Cek
seluruh
digunakan,
alat
yang
akan
karena
alat
mempengaruhi hasil praktikum.
menggunakan
persamaan gerak lurus berubah
beraturan
yang
mencapai
yang
1. Percepatan (a) pada trolly yang
m/s2
digantungkan.
berbanding lurus.
3. Hubungan antara waktu tempuh trolly
oleh gaya berat ke bawah.
persamaan hukum
massa
percepatan dengan massa beban(m2)
bergerak ke atas yang dipengaruhi
dihitung
trolly
pula, begitu juga sebaliknya. Artinya
ini
disebabkan trolly di bidang miring
yang
GLBB
percepatan pada trolly semakin cepat
bidang
Hal
terhadap
dan
Semakin berat massa beban(m2) maka
miring lebih kecil sehingga waktu
tempuh
persamaan
berpengaruh
datar dan bidang miring berbeda
percepatan
m/s2
2,31
ketelitian sebesar 86,00%
2. Percepatan gerak
pada
percepatan gerak trolly pada bidang
karena
sebesar
89,00%.
beban
terlepas,
jangan
sebesar
sampai beban terbentur dengan
taraf
lantai karena bisa menyebabkan
Sedangkan
bidang
2. Saat
miring
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
ketidak-
akuratan
dalam
menghitung waktu tempuh.
9
2015
Laporan Praktikum Fisika Dasar
M-5
3. Saat
akan
menggunakan
stopwatch, tekan stopwatch
bersamaan
dengan
saat
melepas
trolly
agar
pehitungan
waktu
bias
akurat.
4. Saat
mencatat
praktikum
hasil
usahakan
cek
kembali apakah benar atau
salah, karena hal itu memiiki
pengaruh
yang
besar
terhadap akhir perhitungan
5. Saat
selesai
melakukan
percobaan, diskusikan hasil
percobaan
dengan
coas/
dosen pembimbing.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C.2001.Fisika
Jilid
I
Edisi
Keilma.Jakarta:Erlangga.
Ishaq, Mohamad.2007.Fisika Dasar
Edisi
2.Yogyakarta:Graha
Ilmu.
Tim
Fisika
Dasar.2015.Panduan
Praktikum
Fisika
Dasar
I.Surabaya:UNIPRESS
UNESA.
Diseminarkan Tanggal 18 Desember 2015
10
2015