LAPORAN PRAKTIKUM KESETIMBANGAN GAYA LABORATORIUM FISIKA PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM KESETIMBANGAN GAYA Nama : Muhammad Arif Putra Wibowo NIM :2000016138 Prodi/Kelas : SISTEM INFORMASI / C LABORATORIUM FISIKA UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN YOGYAKARTA 2020 KESETIMBANGAN GAYA A. Tujuan Percobaan 1. Memahami konsep gaya dan vektor gaya 2. Menentukan resultan gaya – gaya 3. ...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM

KESETIMBANGAN GAYA

Nama

: Muhammad Arif Putra

Wibowo NIM

:2000016138

Prodi/Kelas : SISTEM INFORMASI / C

LABORATORIUM FISIKA UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN YOGYAKARTA 2020

KESETIMBANGAN GAYA A. Tujuan Percobaan 1. Memahami konsep gaya dan vektor gaya 2. Menentukan resultan gaya – gaya 3. Memahami konsep kesetimbangan B. Alat dan Bahan 1.

Water Past

2.

Statip

3.

Katrol

4.

Dynamometer

5.

Penggaris

6.

Busur

7.

Timbangan

C. Dasar Teori Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nol. Kesetimbangan benda sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali kegunaannya, antara dalam bidang Teknik, bidang olahraga, dan terkadang juga bidang medis. (Pedoman Praktikum Fisika Dasar 1, 2013:16) Benda-benda dalam pengalaman kita paling tidak memiliki satu gaya yang bekerja pada mereka (gravitasi), dan jika benda-benda tersebut dalam keadaan diam, maka pasti ada gaya lain yang juga bekerja sehingga gaya total menjadi nol. Sebuah benda yang diam di atas meja, misalnya, mempunyai gaya yang bekerja padanya, gaya gravitasi ke bawah dan gaya normal yang diberikan meja ke atas pada benda tersebut. Karena gaya total nol, gaya ke atas yang diberikan oleh meja harus sama besarnya dengan gaya gravitasi yang bekerja ke bawah. Benda seperti itu dikatakan dalam keadaan setimbang (equilibrium: bahasa Latin untuk “gayagaya yang sama” atau “kesetimbangan”) di bawah oengaruh kedua gaya ini. (Giancoli, 2001) Agar sebuah benda diam, jumlah gaya yang bekerja padanya harus berjumlah nol. Karena gaya merupakan vector, komponen-komponen gaya total masing-masing harus nol. Dengan demikian, syarat kesetimbangan adalah: 𝑭⃗𝒙 = 𝟎 ,

𝑭⃗𝒚 = 𝟎,

𝑭⃗𝒛 = 𝟎

Agar benda tetap diam, maka torsi total yang bekerja padanya (dihitung dari sumbu mana saja) harus nol. Sehingga syarat kesetimbangan adalah: ∑𝜏 = 𝟎

(Giancoli, 2001) Dengan demikian terdapat dua kondisi yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk mencapai kesetimbangan. Kondisi pertama adalah pernyataan dari kesetimbangan translasional: yang menyatakan bahwa percepatan linier dari pusat massa benda haruslah nol ketika diamati dari kerangka acuan inersia. Kondisi yang kedua adalah pernyataan tentang kesetimbangan rotasional dan menyatakan bahwa percepatan sudut terhadap semua sumbu haruslah nol. Dalam kasus khusus kesetimbangan statis merupakan keadaan benda berada dalam keadaan diam relatif terhadap pengamat dan oleh karena itu tidak memiliki percepatan linier maupun percepatan sudut (yakni VPM = 0 dan Ѡ = 0). (Serway, 2009) Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nol. Kesetimbangan benda sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali kegunaannya, antara dalam bidang teknik, bidang olahraga, dan terkadang juga bidang medis. Kesetimbangan pada sebuah partikel dapat dianggap sebagai satu benda yang 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 partakel, titik tangkap gaya berada tepat pada partikel-partikel tersebut. Oleh karena itu , partikel hanya mengalami gerak translasi dan tidak mengalami gerak rotasi. Suatu partikel dikatakan dalam keadaan setimbang apabila resultan gaya bekerja pada partikel sama dengan nol.

∑𝑭 = 𝟎

Apabila partikel pada bidang x,y maka syarat kesetimbangan adalah resultan gaya pada komponen sumbu x dan sumbu y sama dengan nol.

∑ 𝐹𝑥 = 0 𝑑𝑎𝑛 ∑ 𝐹𝑦 = 0

Berdasarkan hukum 1 Newton, jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka percepatan benda menjadi nol. 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 maka disebut kesetimbangan dinamis. Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan bentuk akibat pengaruh gaya atau momen gaya. Sebenarnya benda tegar hanyalah suatu model idealisasi. Karena pada dasarnya benda akan mengalami perubahan bentuk apabila dipengaruhi oleh suatu gaya atau

momen gaya. Namun, karena perubahannya sangat kecil, pengaruhnya terhadap kesetimbangan statis dapat diabaikan. (Tim Edukatif HTS, 2013) Jika ada gaya yang bekerja pada benda maka titik tangkap gaya tidak selalu berada di pusat massa benda. Benda yang mengalami kesetimbangan rotasi resultan momen gaya sama dengan nol, kecepatan sudut konstan, dan percepatannya sama dengan nol. Sebuah benda dalam keadaan kesetimbangan static jika tidak mengalami percepatan translasi atau arotasi karena jumlah seluruh gaya-gaya dan seluruh momen yang bekerja adalah nol/ Namun, jika benda digeser sedikit, maka terdapat tiga kemungkinan sebagai berikut : 1. Benda Kembali ke posisi asalnya ( Kesetimbangan Stabil) 2. Benda bergerak semakin jauh dari posisi asalnya ( Kesetimbangan Labil ) 3. Benda tetap pada posisi barunya ( Kesetimbangan Netral ) (Sarwanto, 2014) Macam-macam kesetimbangan : 1. Kesetimbangan Stabil

Kesetimbangan stabil adalah kesetimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya akan kembali ke posisi semula begitu gaya dihilangkan. Jika bola digerakan atau diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola akan segera kembali ke posisi semula. Kesetimbangan stabil ditandai dengan naiknya kedudukan titik berat benda jika dipengaruhi gaya.

2. Kesetimbangan labil

Kesetimbangan labil adalah kesetimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya tidak kembali ke posisi semula. Jika bola digerakan atau diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola tidak akan kembali ke posisi semula. Kesetimbangan labil ditandai dengan turunnya kedudukan titik berat benda jika dipengaruhi gaya. 3. Kesetimbangan indenferensi (netral) Kesetimbangan adalah kesetimbangan benda yang jika pada benda dilakukan gangguan, maka titik berat benda selalu terdapat dalam satu garis lurus. Kesetimbangan netral ditandai dengan tidak berubahnya ketinggian titik benda walaupun ada gangguan pada benda. (Anonim, 2011)

D. Data Percobaan No 1. 2. 3.

m (g) 104.8 123.1 145.8

T1 (N) 0.9 1.0 1.1

T2 (N) 0.9 11.0 1.1

l1 (cm) 21.5 22.5 23

l2 (cm) 21.7 22.7 23.1

h1 (cm) 12 13.3 14

h2 (cm) 11.8 13.1 14.1

α 32 34 37

β 33 35 38

Catatan: g = 9.8 m/s2 E. Analisis Data dan Pembahasan

1. Analisis perhitungan untuk m1 = 0.1048kg

a.

Penentuan sudut antara T dan sumbu x Catatan: Konversikan satuan ke dalam bentuk Standar internasional

l1 (m)

l2 (m)

h1 (m)

h2 (m)

0.215

0.217

0.12

0.118

 h1      l1 

  arc sin

33.92723158

  arc sin

 h2      l2 

32.94125067

 h1   = arc sin (0.5581395348) = 33.92723158°  l1 

  arc sin 

 h2  l2

  arc sin 

b.

  = arc sin (0.5437788018) = 32.94125067° 

Pembuktian Kesetimbangan pada sumbu X o.1048 x 9.8 = 1.074677239 N 0.9 x cos (33.92723158) = 0.74677239039 N 0.9 x cos (32.94125067) = 0.75530572 N

(N)

T1x (N)

T2 x (N)

Berapakah

F

x

1.02704

0.74677239 0.75530572

∑

0

Kesimpulan Tidak setimbang

∑ 𝐹𝑥 = 𝑇1𝑥 + 𝑇2𝑥

= 0.74677239 + 0.75530572 = 1.50207811 N

Catatan: ∑ 𝐹𝑥 = 𝑇1𝑥 + 𝑇2𝑥 , jika hasil 0 maka kesimpulan “Setimbang”, ∑ 𝐹𝑥 ≠ 0 maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

c.

Pembuktian Kesetimbangan pada sumbu Y

𝑤 = 𝑚1 𝑔 = 0.1048 x 9.8 = 1.02704 𝑇1𝑦 = 𝑇1 𝑠𝑖𝑛 𝛼 = 0.9 x sin (33.92723158°) = 0.50232558 N 𝑇2𝑦 = 𝑇2 𝑠𝑖𝑛 𝛽 = 0.9 x sin (32.94125067°) = 0.48940092 N

T1y (N)

(N)

Berapakah

T2 y (N)

 F 0

Kesimpulan

y

1.02704

0.50232558 0.48940092

Tidak setimbang

∑

∑ 𝐹𝑦 = 𝑇1𝑦 + 𝑇2𝑦 − 𝑤 = 0.50232558 + 0.48940092 – 1.02704 = - 0.0353135 N Catatan: ∑ 𝐹𝑦 = 𝑇1𝑦 + 𝑇2𝑦 − 𝑤, jika hasil 0 maka kesimpulan “Setimbang”, ∑ 𝐹𝑦 ≠ 0 maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

d.

Nilai  dan  dari Percobaan dan Perhitungan adalah

m1 0.1048

Percobaan

Perhitungan

 

 

 

 

32

33

34

33

Kesimpulan Tidak setimbang

Keterangan: -

 dan  Percobaan didapat dari table Data Percobaan

-

 dan  Perhitungan didapat dari table 1.a (Penentuan Sudut antara T dan sumbu X)

-

Jika  dan  Percobaan =  dan  Perhitungan maka kesimpulan “Setimbang”

-

Jika  dan  Percobaan ≠  dan  Perhitungan maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

2. Analisis perhitungan untuk m2 = 0.1231 kg

a.

Penentuan sudut antara T dan sumbu x Catatan: Konversikan satuan ke dalam bentuk Standar internasional

l1 (m)

l2 (m)

h1 (m)

h2 (m)

0.225

0.227

0.133

0.131

 h1      l1 

  arc sin

36.23589572

  arc sin

 h2      l2 

35.24630411

 h1   = arc sin (0.5911111111) = 36.23589572°  l1 

  arc sin 

 h2  l2

  arc sin  b.

  = arc sin (0.5770925110) = 35.24630411° 

Pembuktian Kesetimbangan pada sumbu X

𝑤 = 𝑚2 𝑔 = 0.1231 x 9.8 = 1.20638 N 𝑇1𝑥 = 𝑇1 𝑐𝑜𝑠 𝛼 = 1.0 x cos (36.23589572°) = 0.80659014 N 𝑇2𝑥 = 𝑇2 𝑐𝑜𝑠 𝛽 = 1.0 x cos (35.24630411°) = 0.81667878 N

(N)

T1x (N)

T2 x (N)

Berapakah

F

x

1.20638

0.80659014 0.81667878

0

∑ 𝐹𝑥 ≠ 0

Kesimpulan Tidak setimbang

∑ 𝐹𝑥 = 𝑇1𝑥 + 𝑇2𝑥

= 0.80659014 + 0.81667878 = 1.62326892 N

Catatan: ∑ 𝐹𝑥 = 𝑇1𝑥 + 𝑇2𝑥 , jika hasil 0 maka kesimpulan “Setimbang”, ∑ 𝐹𝑥 ≠ 0 maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

c.

Pembuktian Kesetimbangan pada sumbu Y

𝑤 = 𝑚2 𝑔 = 0.1231 x 9.8 = 1.20638 N 𝑇1𝑦 = 𝑇1 𝑠𝑖𝑛 𝛼 = 1.0 x sin (36.23589572°) = 0.59111111 N 𝑇2𝑦 = 𝑇2 𝑠𝑖𝑛 𝛽 = 1.0 x sin (35.24630411°) = 0.57709251 N

T1y (N)

(N)

Berapakah

T2 y (N)

 F 0

Kesimpulan

y

1.20638

0.59111111

∑ 𝐹𝑦 = 𝑇1𝑦 + 𝑇2𝑦 − 𝑤

0.57709251

Tidak setimbang

∑ 𝐹𝑦 ≠ 0

= 0.59111111 + 0.57709251 – 1.02638 = 0.14182362 N

Catatan: ∑ 𝐹𝑦 = 𝑇1𝑦 + 𝑇2𝑦 − 𝑤, jika hasil 0 maka kesimpulan “Setimbang”, ∑ 𝐹𝑦 ≠ 0 maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

d.

Nilai  dan  dari Percobaan dan Perhitungan adalah

m1 0.1048

Percobaan

Perhitungan

 

 

 

 

34

35

36

35

Kesimpulan Tidak setimbang

Keterangan: -

 dan  Percobaan didapat dari table Data Percobaan

-

 dan  Perhitungan didapat dari table 2.a (Penentuan Sudut antara T dan sumbu X)

-

Jika  dan  Percobaan =  dan  Perhitungan maka kesimpulan “Setimbang”

-

Jika  dan  Percobaan ≠  dan  Perhitungan maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

3. Analisis perhitungan untuk m3 = 0.1458 kg

a.

Penentuan sudut antara T dan sumbu x Catatan: Konversikan satuan ke dalam bentuk Standar internasional

l1 (m)

l2 (m)

h1 (m)

h2 (m)

0.23

0.231

0.14

0.141

 h1      l1 

  arc sin

37.49524976

 h1   = arc sin (0.6086956521) = 37.49524976°  l1 

  arc sin 

 h2  l2

  arc sin 

b.

  = arc sin (0.6103896103) = 37.61767966° 

Pembuktian Kesetimbangan pada sumbu X

𝑤 = 𝑚3 𝑔 = 0.1458 x 9.8 = 1.42884 N 𝑇1𝑥 = 𝑇1 𝑐𝑜𝑠 𝛼 = 1.1 x cos (37.49524976°) = 0.87274418 N 𝑇2𝑥 = 𝑇2 𝑐𝑜𝑠 𝛽 = 1.1 x cos (37.61767966°) = 0.87131146 N

  arc sin

 h2      l2 

37.61767966

T1x (N)

(N)

Berapakah

T2 x (N)

F

x

1.42884

0.87274418 0.87131146

∑ 𝐹𝑥 = 𝑇1𝑥 + 𝑇2𝑥

0

Kesimpulan Tidak setimbang

∑

= 0.87274418 + 0.87131146 = 1.74405564 N

Catatan: ∑

, jika hasil 0 maka kesimpulan “Setimbang”, ∑

maka kesimpulan

“Tidak Setimbang”

c.

Pembuktian Kesetimbangan pada sumbu Y 0.1458 x 9.8 = 1.42884 N 1.1 x sin (37.49524976) = 0.6695621 N 1.1 x sin (37.61767966) = 0.67142857 N

T1y (N)

(N)

Berapakah

T2 y (N)

 F 0

Kesimpulan

y

1.42884

0.66956521 0.67142857

∑

Tidak setimbang

∑

= 0.66956521 + 0.67142857 – 1.42884 = - 0.08784662 N

Catatan: ∑ , jika hasil 0 maka kesimpulan “Setimbang”, ∑ maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

d.

Nilai  dan  dari Percobaan dan Perhitungan adalah

m1 1.4048

Percobaan

Perhitungan

 

 

 

 

37

38

37

38

Kesimpulan Setimbang

Keterangan: -

 dan  Percobaan sdidapat dari table Data Percobaan

-

 dan  Perhitungan didapat dari table 3.a (Penentuan Sudut antara T dan sumbu X)

-

Jika  dan  Percobaan =  dan  Perhitungan maka kesimpulan “Setimbang”

-

Jika  dan  Percobaan ≠  dan  Perhitungan maka kesimpulan “Tidak Setimbang”

F. Kesimpulan 1.

Konsep gaya dapat didefinisikan sebagai tarikan atau dorongan dan sangat berkaitan dengan aktivitas yang dapat mengubah kecepatan suatu objek, namun tidak semua gaya mengakibatkan benda bergerak. Konsep gaya dapat juga diartikan sebagai interkasi apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami perubahan gerak, baik dalam bentuk arah, maupun bentuk dari benda tersebut. Dengan kata lain, sebuah gaya dapat menyebabkan suatu objek dengan masssa tertentu untuk mengubah kecepatannya, atau mengalami percepatan, atau mengalami deformasi. Gaya dilambangkan dengan simbol F (force), memiliki besaran (magnitude) dan arah, sehingga merupakan besaran vektor. Satuan yang digunakan untuk mengukurnya adalah Newton (dilambangkan dengan N).

2.

Dalam menentukan resultan gaya – gaya dapat menggunakan rumus: 𝑅𝑥 = ∑ 𝐹𝑥 = 0 𝑑𝑎𝑛 𝑅𝑦 ∑ 𝐹𝑦 = 0

R = √𝑅𝑥2 + 𝑅𝑦2

𝑡𝑔 𝜃𝑥 =

3.

𝑅𝑥 𝑅𝑦

Kesetimbangan pada benda terjadi apabila gaya dan torsi pada benda nol, maka benda tidak akan mengalami perubahan gerak maupun rotasi. Benda yang bergerak dengan kecepatan konstan memiliki momentum linear konstan. Artinya, tidak ada gaya total yang bekerja pada benda iru atau gaya bernilai nol. Apabila

benda bergerak dengan kecepatan sudut konstan maka momentum sudut benda konstan dan memiliki nilai torsi pada benda itu adalah nol.

G. Daftar Pustaka https://sainsmini.blogspot.com/2015/12/Jenis-jenis-kesetimbangan-pada-benda.html (diakses pada tanggal 27 November 2020) http://fisikazone.com/kesetimbangan/ (diakses pada tanggal 27 November 2020)...