Laporan Gerak Melingkar 262312

LAPORAN 2

Gerak Melingkar Beraturan

A. Judul Percobaan : Gerak Melingkar Beraturan B. Tujuan Percobaan : Menyimpulkan karakteristik gerak melingkar beraturan melalui percobaan pengukuran besaran-besaran terkait. C. Landasan Teori

:

Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar. Gaya ini bukan merupakan gaya fisis, atau gaya dalam arti sebenarnya, melainkan hanya suatu penamaan atau penggolongan jenis-jenis gaya yang berfungsi membuat benda bergerak melingkar. Bermacam-macam gaya fisis dapat digunakan sebagai gaya sentripetal, antara lain gaya gravitasi, elektrostatik, tegangan tali, gesekan dan lainnya. Istilah sentripetal berasal dari kata bahasa Latin, yaitu centrum ("pusat") dan petere ("menuju arah"), yang berarti menuju arah pusat lingkaran. Sebuah benda yang bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju konstan v dikatakan mengalami gerak melingkar beraturan. Besar kecapatan dalam hal ini tetap konstan, tetapi arah kecepatan terus berubah sementara benda bergerak dalam lingkaran.

Rangkumannya, benda yang bergerak membentuk suatu lingkaran dengan radius r dan laju konstan v mempunyai percepatan yang arahnya menuju pusat lingkaran ( gaya sentripetal ) dan besarnya adalah

Sehingga percepatan ini bergantung pada v dan r. Untuk laju v yang lebih besar, semakin cepat pula kecepatan berubah arah, dan semakin besar radius, makin lambat kecepatan berubah arah. Vektor kecepatan menuju ke arah pusat lingkaran. Tetapi vektor kecepatan selalu menuju kearah gerak, yang tangensial terhadap lingkaran. Dengan demikian vektor kecepatan dan percepatan tegak lurus satu sama lain pada setiap titik dijalurnya untuk gerak melingkar beraturan. Gerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensif sebagai jumlah putaran per sekon. Periode T dari sebuah benda yang berputar membentuk lingkaran adalah waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu putaran. Dihubungkan dengan

Sebagai contoh, jika sebuah benda berputar dengan frekuensi 3 putaran / sekon, satu putaran memerlukan waktu 1/3 sekon. Untuk benda yang berputar membentuk lingkaran dengan laju konstan v, dapat kita tuliskan

Karena dalam satu putaran, benda itu menempuh satu keliling (=2πr) Menurut hukum Newton kedua, sebuah benda yang mengalami percepatan harus memiliki gaya total yang bekerja padanya. Benda yang membentuk lingkaran, harus mempunyai gaya yang diberikan padanya untuk mempertahankan geraknya dalam lingkaran itu. Dengan demikian dibutuhkan gaya total untuk memberinya percepatan sentripetal. Besar gaya yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan hukum Newton kedua untuk komponen radial, ΣFR= maR, dimana aR adalah percepatan sentripetal, aR= v²/r, dan ΣFR adalah gaya total atau netto dalam arah radial :

Karena aR diarahkan menuju pusat lingkaran pada setiap waktu, gaya total juga harus diarahkan kepusat lingkaran. Gaya total diperlukan, karena jika tidak ada yang diberikan, benda tersebut tidak akan bergerak membentuk lingkaran melainkan bergerak pada garis lurus. Arah gaya total dengan demikian terus berubah, sehingga selalu diarahkan kepusat lingkaran. Gaya ini sering disebut “Gaya Sentripetal“ Yaitu gaya yang menuju kepusat. Gaya sentripetal adalah gaya yang tidak mengindikasikan suatu jenis gaya yang baru Ada kesalah pahaman bahwa benda yang bergerak melingkar mempunyai gaya keluar yang bekerja padanya, yang disebut “Gaya Sentrifugal” ( menjauhi pusat ) Hal ini tidak benar; tidak ada gaya yang keluar. D. Alat dan bahan : a) Satu set alat sentripetal dengan beban kurang lebih 20 gram atau menyesuaikan b) Stopwatch c) Mistar d) Beban Pemberat ( Beban B) e) Karet sumbat ( Beban A ) f) Neraca Ohaus E. Langkah Percobaan : a) Mempersiapkan alat dan bahan b) Menimbang massa beban dengan neraca ohaus. (massa beban berbeda) c) Mengukur tali sebelum memutar (panjang tali sama). d) Memutar benda A (karet sumbat) sehingga bergerak melingkar beraturan. Usahakan tali AP horizontal dan panjang tali sesuai / sama. e) Memutar lagi benda A (karet sumbat) dengan beban pemberat berbeda sebanyak 3 kali dan panjang tali sama. f) Melakukan percobaan ini 3 kali dengan beban pemberat sama dan panjang tali berbedabeda. g) Membuat hasil data pengamatan yang sudah dilakukan. h) Membuat hasil kesimpulan.

F. Tabel Data Pengamatan A) Percobaan 1 Benda

M A (kg)

MB (kg)

R (m)

WA (N)

t=20 put (s)

4 butir 6 butir 9 butir

0,011 kg 0,011 kg 0,011 kg

0,027 kg 0,042 kg 0,065 kg

0,6 m 0,6 m 0,6 m

0,11 N 0,11 N 0,11 N

17,2 s 18,1 s 18,9 s

(ms-1)

T (s)

V=2

0,86 s 0,905 s 0,945 s

T 4,381 (ms-1) 4,164 (ms-1) 3,98 (ms-1)

as = V2 (ms-2) R 31,988 (ms-2) 28,898 (ms-2) 26,401 (ms-2)

Fs=mA*as (N) 0,352 N 0,318 N 0,29 N

f (Hz) 1,163 Hz 1,105 Hz 1,058 Hz

B) Percobaan 2 Benda

M A (kg)

MB (kg)

7 butir 7 butir 7 butir

0,011 kg 0,011 kg 0,011 kg

0,049 kg 0,049 kg 0,049 kg (ms-1)

T (s)

V=2

0,81 s 0,71 s 0,655 s

T 3,76 (ms-1) 3,759 (ms-1) 3,404 (ms-1)

Fs=mA*as (N) 0,352 N 0,318 N 0,29 N as = V2 (ms-2) R 29,149 (ms-2) 33,247 (ms-2) 32,64 (ms-2)

R (m)

WA (N)

t=20 put (s)

0,485 m 0,425 m 0,355 m

0,11 N 0,11 N 0,11 N

16,2 s 14,2 s 13,1 s

Fs=mA*as (N) 0,321 N 0,366 N 0,359 N

f (Hz) 1,235 Hz 1,409 Hz 1,527 Hz

G. Pembahasan 1. Percobaan 1 Benda 1 Diket : mA : 0,011 kg mB : 0,027 kg t selama 20 put : 17,2 s R : 0,6 m Ditanya : a) WA b) T c) f d) V e) as f) Fs Jawab : a) WA

b) T

: mA . g : 0,011 . 10 : 0,11 N :t n : 18,1

2. Benda 2 Diket : mA : 0,011 kg mB : 0,042 kg t selama 20 put : 18,1 s R : 0,6 m Ditanya : a) WA b) T c) f d) V e) as f) Fs

Jawab :

c) f

d) V

e) as

F) Fs

: 1 T :1 0,86 : 1,163 Hz :2 T : 2 . 3,14. 0,6 0,86 : 4,381 ms-1 : V2 R : (4,381)2 0,6 : 31,988 ms-2

Jawab :

a) WA : mA . g : 0,011 . 10 : 0,11 N b) T : t n : 18,1

a) WA : mA . g : 0,011 . 10 : 0,11 N b) T : t n : 18,9

20

20

20 : 0,86 S

3. Benda 3 Diket : mA : 0,011 kg mB : 0,065 kg t selama 20 put : 18,9 s R : 0,6 m Ditanya : a) WA b) T c) f d) V e) as f) Fs

: 0,905 S c) f

: 1 T :1 0,905 : 1,105 Hz d) V : 2 T : 2 . 3,14. 0,6 1,105 : 4,164 ms-1 e) as : V2 R : (4,164)2 0,6 : 28,898 ms-2 F) Fs

: mA*as

: 0,945 S c) f

: 1 T :1 0,945 : 1,058 Hz d) V : 2 T : 2 . 3,14. 0,6 0,945 : 3,98 ms-1 e) as : V2 R : (3,98)2 0,6 : 26,401 ms-2 F) Fs

: mA*as

: mA*as

: 0,011 * 28,898

: 0,011 * 26,401

: 0,011 * 31,988

: 0,318 N

: 0,29 N

: 0,352 N

Percobaan 2 4. Benda 1 Diket : mA : 0,011 kg mB : 0,049 kg t selama 20 put : 16,2 s R : 0,6 m Ditanya : a) WA b) T c) f d) V e) as f) Fs Jawab :

5. Benda 2 Diket : mA : 0,011 kg mB : 0,049 kg t selama 20 put : 14,2 s R : 0,6 m Ditanya : a) WA b) T c) f d) V e) as f) Fs

Jawab :

6. Benda 3 Diket : mA : 0,011 kg mB : 0,049 kg t selama 20 put : 13,1 s R : 0,6 m Ditanya : a) WA b) T c) f d) V e) as f) Fs

Jawab :

a) WA : mA . g : 0,011 . 10 : 0,11 N b) T : t n : 16,2

a) WA : mA . g : 0,011 . 10 : 0,11 N b) T : t n : 14,2

a) WA : mA . g : 0,011 . 10 : 0,11 N b) T : t n : 13,1

20

20

20

: 0,81 S c) f

: 1 T :1 0,81 : 1,235 Hz d) V : 2 T : 2 . 3,14. 0,6 0,81 : 3,76 ms-1 e) as : V2 R : (3,76)2 0,6 : 29,149 ms-2 F) Fs

: mA*as

: 0,71 S c) f

: 1 T :1 0,71 : 1,409 Hz d) V : 2 T : 2 . 3,14. 0,6 0,71 : 3,759ms-1 e) as : V2 R : (3,759)2 0,6 : 33,247 ms-2 F) Fs

: mA*as

: 0,655 S c) f

: 1 T :1 0,655 : 1,527 Hz d) V : 2 T : 2 . 3,14. 0,6 0,655 : 3,404 ms-1 e) as : V2 R : (3,404)2 0,6 : 32,64 ms-2 F) Fs

: mA*as

: 0,011 * 29,149

: 0,011 * 33,247

: 0,011 * 32,64

: 0,352 N

: 0,366 N

: 0,359 N

B)Ketidakpastian Percobaan 1 Data yang diperoleh :

B)Ketidakpastian Percobaan 2 Data yang diperoleh :

Fs=mA*as (N) 0,352 N 0,318 N 0,29 N

Fs=mA*as (N) 0,321 N 0,366 N 0,359 N

x = 0,352 + 0,318 + 0,29 3 = 0,96 3 = 0,32 g/cm3

x = 0,321 + 0,366 + 0,359 3 = 1,046 3 = 0,35 g/cm3

Δx =

Δx =

(Σx )2 = (0,352+0,318+0,29)2

(Σx )2 = (0,321+0,366+0,359)2

= 0,92 g/cm3

= 1,094 g/cm3

i

Σx 2 i

i

Σx 2

= 0,3522 + 0,3182 + 0,292

i

= 0,124 +0,101 +0,084 = 0,31 g/cm3

= 0,103 +0,134 +0,129 = 0,37 g/cm3

= 1 √ (3*0,31) – 0,92 3 √3–1

= 1 √ (3*0,37) – 1,094 3 √3–1

= 1 3

= 1 3

√ 0,93 – 0,92 √ 2

= 1 √ 0,01 3 √ 2 = 0,024 g/cm3

X

= 0,3212 + 0,3662 + 0,3592

= x = (0,32

= 1 √ 0,016 3 √ 2 = 0,03 g/cm3

Δx 0,024) g/cm

√ 1,11 – 1,094 √ 2

X 3

= x = (0,35

Δx 0,03) g/cm3

GRAFIK HUBUNGAN FS (Gaya sentripetal) DENGAN R (Jari-jari) A) Percobaan 1

HUBUNGAN Fs DAN R 0.7 0.6

jari-jari

0.5 0.4 0,352 0.3

0,318

0.2

0,29

0.1 0 Fs=mA*as Gaya Sentripetal

B) Percobaan 2

HUBUNGAN Fs DAN R 0.6

0.5

jari-jari

0.4 0,321

0.3

0,366 0.2

0,359

0.1

0 Fs=mA*as Gaya Sentripetal

H. Kesimpulan A) Percobaan 1 Dari data hasil pengamatan dapat diperoleh kesimpulan bahwa massa benda (pemberat) berbanding terbalik dengan frekuensi putaran dan berbanding lurus dengan kecepatan dan percepatan putaran. B) Percobaan 2 Dari data hasil pengamatan dapat diperoleh kesimpulan bahwa jari-jari (R) lintasan berbanding lurus dengan kecepatan dan berbanding terbalik dengan percepatan dan frekuensi putaran. 

Percobaan 1

m∞ 1 f m∞ V m∞ a



Percobaan 2 R∞ 1 F R∞ 1 a R∞ v