Page 1
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 1
TETAPAN
PERCOBAAN I
PESAWAT ATTWOOD
Hari / tanggal Percobaan : SELASA, 30 APRIL 2013
Tempat Percobaan : LAB. Fisika kampus III UMSU
Jl. Kapt. Muchtar Basri No. 3 Medan
I. MAKSUD
1. Mempelajari penggunaan hukum Newton II
2. Mempelajari gerak beraturan dan berubah beraturan
3. Menentukan momen inersia/katrol
II. ALAT-ALAT
1. Pesawat Atwood lengkap:
tiang berskala,
2 beban dengan tali,
beban tambahan (2 buah),
katrol,
penjepit beban,
penyangkut beban,
meja akhir.
2. Jangaka sorong
3. Stopwatch
4. Neraca teknis
Page 2
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 2
TETAPAN
III. A. TEORI
Hukum Newton I menyatakan, jika resultan gaya yang bekerja pada suatu
system adalah (benda) sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan
semula.
Sedangkan Hukum Newton II memberikan pengertian bahwa :
1.Arah percepatan benda benda sama dengan arah gaya yang bekerja
Pada benda.
2.Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya
3.Bila gaya bekerja pada beban, maka benda mengalami percepatan dan
sebalik nya,bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya
penyebabnya.
Untuk percepatan yang tetap/konstan, maka berlaku persamaan gerak
yang disebut “ gerak lurus erubah beraturan". Bila sebuah benda bergerak
melingkar melalui porosnya, maka pada gerak melingkar ini berlaku
persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan-persamaan
gerak linier.
Dalam hal ini ada besaran fisis”momen inersia” (momen kelembapan) I
yang ekivalen dalam besaran fisis “massa” m pada gerak linier.
Momen gaya ekivalen dengan gaya dan seterusnya. Momen inersia I
suatu benda terhadap poros tertentu harganya sebanding dengan massa
benda tersebut dan sebanding dengan ukuran atau jarak benda pangkat
dua terhadap poros.
I ~ m
I ~ r²
Untuk katrol dengan seperti pada gambar 1. Maka berlaku pesamaan :
................................................................(1))/( 2321
3
rImmm
gma
Page 3
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 3
TETAPAN
P
m3
m2
A
B
m1
r
C
Pada saat m₁ P dijepit m₂ dan m3 di A, jika kemudian m1 diepas maka
m₂ + m3 akan turun dari A ke B dengan gerak dipercepat.
Pada saat melalui B, m3 akan tertinggal maka gerak dari B ke C merupakan
gerak lurus beraturan bila m₁ = m₂
.
p
Page 4
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 4
TETAPAN
B. TEORI TAMBAHAN
Pesawat Atwood merupakan alat eksperimen yang sering digunakan untuk
mengamati hukum mekanika pada gerak yang dipercepat secara beraturan.
Sederhananya pesawat atwood tersusun atas 2 benda yang terhubung dengan
sekitar kawat/tali. Bila kedua benda massanya sama, keduanya akan diam.
Tapi bila salah satu lebih besar (misalnya m1 > m2) mka kedua akan bergrak
kearah m1 dengan di percepat.
Gaya penariknya sesungguhnya adalah berat benda 1. Namun karena benda
2 juga di tarik ke bawah (oleh gravitasi), maka gaya penarik resultannya
adalah berat benda 1 di kurangi berat benda 2.
Berat benda 1 adalah m1g dan berat benda 2 adalah m2 g.
Gaya resultannya adalah : (m1 – m2). g
Gaya ini menggerakkan kedua benda
Sehingga, percepatan kedua benda adalah resultan gaya tersebut di bagi
jumlah massa kedua benda. Untuk mencari tegangan tali kita lihat benda 1.
Gaya yang bekerja padanya adalah m1g dan tegangan tali T di peroleh
M1 g. T = m1 a
Pada mulanya orang berpendapat bahwa sifat alamiah benda adalah diam.
Supaya benda bergerak maka harus menerima atau diberi gaya luar baik
tanpa tarikan ataupun dorongan. Namun setelah Galiloe mengadakan
percobaan, pendapat ini berubah dan terkenallah dengan prinsip Galileo atau
lebih baku terkenal dengan sebutan Hukum Newton I.
Hukum Newton ini menunjukkan sifat benda yaitu sifat inersia namun tidak
terdefinisi secara kuantitatif dari Hukum Newton pertama,. Newton telah
merumuskan Hukum II Newton yang terdefinisikan massa secara kuantitatif
memperlihatkan hubungan gaya dengan gerak benda secara kauntitatif pula.
Salah satu kesimpula Hukum II Newton ini adalah jika
Page 5
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 5
TETAPAN
gayanya tetap maka benda akan mengalami percepatan yang tetap pula. Dua
massa yang digantungkan pada katrol dengan kabel atau benang kadang-
kadang disebut secara umum sebagai mesin Atwood , banyknya
penerapannya dalam kehidupan nyata dalam bentuk Vt + ( m1 ) dan beban
imbangnya ( m2 ) untuk mempekecil kerja yang dilakukan oleh motor untuk
menaikan dan menurunkan Vt dengan aman. m₁ dan m₂ akibat sama
massanya.
Pada dasarnya , Pesawat Atwood ini tidak lepas dari prinsip-prinsip Hukum
Newton. Dimana Hukum I Newton berbunyi “bahwa setiap benda tetap
berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepasang garis
lurus kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol.
Gerak Lurus Beraturan ( GLB )
Gerak lurus beraturan adalah gerak-gerak benda yang lintasanya lurus dan
kecepatanya konstan ( tetap ) contoh gerak GLB adalah mobil yang
bergerak pada jalan lurus dengan kecepatan tetap. Persamaan yang
digunakan pada GLB adalah sebagai berikut :
s = v.t atau v = st
keterangan :
s = jarak atau perpindahan ( m )
v= kelajuan atau kecepatan ( m/s )
t = waktu yang dibutuhkan ( s )
Perpindahan adalah besarnya jarak yang diukur dari titik awal menuju titik
akhir sedangkan jarak tempuh adalah panjang lintasan yang ditempuh benda
selama bergerak. Apabila perpindahan dan jarak itu berbeda maka antara
kecepatan dan kelajuan juga berbeda.
Kecepatan didefinisikan sebagai besarnya perpindahan tiap satuan waktu
dan kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu.
Perumusan yang digunakan pada kecepatan dan kelajuan adalah sama.
Page 6
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 6
TETAPAN
Karena dalam hal ini yang kita bahas gerak lurus maka besarnya
perpindahan dan jarak yang ditepuh adalah sama. Berdasarkan pada alasan
ini maka untuk sementara supaya mudah dalam membahas kecepatan dan
kelajuan dianggap sama.
Pada pembahasan GLB ada juga yang disebut dengan menempuh rata-rata,
kecepatan rata-rata didefinisikan besarnya perpindahan yang ditempuh
dibagi dengan jumlah waktu yang diperlukan selama benda bergerak.
V rata-rata = jumlah jarak atau perpindahan / jumlah waktu karena dalam
kehidupan sehari-hari tidak memungkinkan adanya gerak lurus beraturan
maka diambillah kecepatan rata-rata untuk menentukan kecepatan pada
gerak lurus beraturan.
Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB )
Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak linasannya lurus dengan
percepatan tetap dan kecepatannya berubah secara teratur. Contoh GLBB
adalah gerak buah jatuh dari pohonya, gerak benda di tempatkan ke atas.
Pesamaan yang digunakan GLBB adalah sebagai berikut :
Untuk kecepatan akhir :
v = v0 kurang lebih a.t
Untuk menentukan jarak yang di tempuh setelah t detik adalah
s = v0 . t kurang lebih ½ a.t2
yang diperlukan dalam menggunakan persamaan di atas saat GLBB di
percepat tanda yang menggunakan adalah +. Untuk diperlambat tanda yang
diperlukan adalah - . catatan penting disini adalah nila percepatan ( a ) yang
dimasukkan pada GLBB diperlambat bernilai positif karena dirumuskan
sudah menggunakan tanda negatif.
Page 7
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 7
TETAPAN
IV. GAMBAR ALAT DAN FUNGSINYA
Tiang berskala berfungsi sebagai jarak dari titik A, B dan C untuk lintasan beban
Beban dengan tali berfungsi sebagai beban yang digunakan untuk menghitung percepatan beban pada pesawat atwood baik pada GLB dan GLBB
Beban tambahan berfungsi sebagai tambahan dari beban awal (m1 dan m2) untuk menghitung beban percepatan setelah ditambah massanya
Katrol berfungsi untuk meletakkan tali yang ada di beban tersebut agar mudah bergerak
Page 8
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 8
TETAPAN
Penjepit berfungsi untuk menjepit beban yang belum dilepas
Penyangkut berfungsi sebagai penyangkut beban yang telah ditentukan
Meja akhir berfungsi sebagai tempat terjatuhnya benda
Jangka sorong berfungsi untuk mengukur diameter katrol
Page 9
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 9
TETAPAN
Stopwatch berfungsi untuk menghitung lamanya beban sampai dari suatu titik ke titik yang lain
Neraca teknis berfungsi untuk menghitung massa berat beban
V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN
A. GERAK LURUS BERATURAN
Page 10
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 10
TETAPAN
1. Menimbang beban m1, m2 dan m3
2. Meletakan beban m1 pada penjepit.
3. Meletakkan Beban m2 dan m3 pada kedudukan A
4. Mencatat kedudukan penyangkut beban B dan meja C (secara tabel)
5. Bila penjepit p dilepas, m2 dan m3 akan bergerak beraturan antara A-B
dan selanjutnya bergerak beraturan B-C setelah tambahan beban
tersangkut di B (ambil jarak A-B yang cukup besar lebih dari 50 cm).
Catat waktu yang diperlukan untuk gerak antara B-C.
6. Mengulangi percobaan di atas dengan mengubah kedudukan meja C
(ingat tinggi beban M2)
7. Mengulangi percobaan di atas dengan menggunakan beban tambahan
m3 yang lain.
Catatan : Selama serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah
kedudukan/jarak/jarak antara A dan B.
B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN
1. Mengatur kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan (GLB).
2. Mencatat A dan B ( Secara Tabel).
3. Melepas beban m1, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus
berubah beraturan antara A dan B. mencatat percobaan di atas dengan
mengubah-ubah kedudukan B. selalu mencatat jarak A-B dan waktu
yang diperlukan.
4. Mengulangi percobaan di atas dengan mengubah beban M3.
DATA HASIL PERCOBAAN
NAMA PERCOBAAN : PESAWAT ATWOODHARI / TANGGAL : SELASA, 30 APRIL 2013
Page 11
KELOMPOK : C11. RIZKI ANANDA 6. AMANDA YANTI
2. DEBBY SAHERTIAN 7. YAHYA
3. RASTO ANANDA SIAHAAN 8. ASRUL EFENDI LUBIS
4. UUN SAHPUTRA
5. TRIADI NANTA ASRIN SRG
DATA TABEL M1 + M2
A. GERAK LURUS BERATURAN (PERCOBAAN 1 DAN 2)TABEL 1
No M1 + M3 ( gr ) JARAK B-C ( cm ) WAKTU B-C ( s )1 122 + 4 50 1,292 122 + 4 60 1,543 122 + 4 70 1,91
TABEL 2No M1 + M3 (gr ) JARAK B-C ( cm ) WAKTU B-C ( s )1 122 + 6 50 1,062 122 + 6 60 1,393 122 + 6 70 1,75B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN ( PERCOBAAN 3 DAN 4 )TABEL 3No M1 + M3 ( gr ) JARAK A-B ( cm ) WAKTU A-B ( s )1 122 + 4 55 1,642 122 + 4 65 2,543 122 + 4 75 2,72
TABEL 4No M1 + M3 ( gr ) JARAK A-B ( cm ) WAKTU A-B ( s )1 122 + 6 55 2,202 122 + 6 65 2,493 122 + 6 75 2,61
VII. ANALISA DATA
I. KECEPATAN A. UNTUK GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN ( GLB )
TABEL I1. Dik : s = 50 cm = 0,5 m
DISETUJUI OLEH ASISTEN
( Riya Afrida )
Page 12
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 12
TETAPAN
t = 1,29 sDit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,5m1,29 s
= 0,39 m/s
2. Dik : s = 60 cm = 0,6 m
t = 1,54 s
Dit : v = ……….?
Jawab :
v = st
= 0,6m1,54 s
= 0,3896 m/s
3. Dik : s = 70 cm = 0,7 m
t = 1,91 s
Dit : v = ……….?
Jawab :
v = st
= 0,7m1,91 s
= 0,3664 m/s
TABEL II
1. Dik : s = 50 cm = 0,5 m
Page 13
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 13
TETAPAN
t = 1,06 sDit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,5m1,06 s
= 0,4716 m/s
2. Dik : s = 60 cm = 0,6 m t = 1,39 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,6m1,39 s
= 0,4316 m/s
3. Dik : s = 70 cm = 0,7 m t = 1,75 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,6m1,75 s
= 0,4 m/s
TABEL III
Page 14
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 14
TETAPAN
B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)
1. Dik : s = 55 cm = 0,55 m t = 1,64 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,55m1,64 s
= 0,3353 m/s
2. Dik : s = 65 cm = 0,65 m t = 2,54 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,65m2,54 s
= 0,2559 m/s
3. Dik : s = 75 cm = 0,75 m t = 2,72 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,75m2,72 s
= 0,2573 m/s
TABEL IV
Page 15
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 15
TETAPAN
1. Dik : s = 55 cm = 0,55 m t = 2,20 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,55m2,20 s
= 0,25 m/s
2. Dik : s = 65 cm = 0,65 m t = 2,49 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,65m2,49 s
= 0,2610 m/s
3. Dik : s = 75 cm = 0,75 m t = 2,61 s
Dit : v=………. ?Jawab :
v = st
= 0,75m2,61 s
= 0,2873 m/s
Page 16
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 16
TETAPAN
A. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)
II. PERCEPATAN
TABEL III
1. Dik : v = 0,33 m/s
t = 1,64 s
Dit : a =………. ?
Jawab :
a = vt
= 0,33m /s
1,64 s
= 0,2012 m/s2
2. Dik : v = 0,25 m/s
t = 2,54 s
Dit : a =………. ?
Jawab :
a = vt
= 0,25m /s
2,54 s
= 0,09 m/s2
3. Dik : v = 0,25 m/s
t = 2,72 s
Dit : a =………. ?
Jawab :
a = vt
= 0,25m /s
2,72 s
= 0,10 m/s2
Page 17
TABEL IV
1. Dik : v = 0,25m/s
t = 2,20 s
Dit : a =………. ?
Jawab :
a = vt
= 0,25m /s
2,20 s
= 0,11 m/s2
2. Dik : v = 0,26 m/s
t = 2,49 s
Dit : a =………. ?
Jawab :
a = vt
= 0,26m /s
2,49 s
= 0,10 m/s2
3. Dik : v = 0,28 m/s
t = 2,49 s
Dit : a =………. ?
Jawab :
a = vt
= 0,28m /s
2,49 s
= 0,10 m/s2
Page 18
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 17
TETAPAN GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)
III. MOMEN INERSIA
TABEL III
1. Dit : d = 12,35 cm
r = 6,175 cm
m1 = 118 gr
m2 = 122 gr
m3 = 4 gr
a = 0,20 m/s2
Dit : I = ……….?
Jawab :
I = r2 ( m3. ga
) ( m1 + m2 + m3 )
= ( 6,175 )2 ( 4 .9,80,20
) ( 118 + 122 + 4 )
= 38,13 ( 196 ) ( 244 )
= 7229,48 gr cm2
2. Dit : d = 12,35 cm
r = 6,175 cm
m1 = 118 gr
m2 = 122 gr
m3 = 4 gr
a = 0,09 m/s2
Dit : I = ……….?
Jawab :
I = r2 ( m3. ga
) ( m1 + m2 + m3 )
= ( 6,175 )2 ( 4 .9,80,09
) ( 118 + 122 + 4 )
Page 19
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 18
TETAPAN
= 38,13 ( 435,55 ) ( 244 )
= 16363,5215 gr cm2
3. Dit : d = 12,35 cm
r = 6,175 cm
m1 = 118 gr
m2 = 122 gr
m3 = 4 gr
a = 0,091 m/s2
Dit : I = ……….?
Jawab :
I = r2 ( m3. ga
) ( m1 + m2 + m3 )
= ( 6,175 )2 ( 4 .9,80,091
) ( 118 + 122 + 4 )
= 38,13 ( 430,76) ( 244 )
= 16180,8788 gr cm2
TABEL IV
1. Dit : d = 12,35 cm
r = 6,175 cm
m1 = 118 gr
m2 = 122 gr
m3 = 6 gr
a = 0,11 m/s2
Dit : I = ……….?
Jawab :
I = r2 ( m3. ga
) ( m1 + m2 + m3 )
= ( 6,175 )2 ( 6 .9,80,11
) ( 118 + 122 + 6 )
= 38,13 ( 534,54 ) ( 244 )
Page 20
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 19
TETAPAN
= 20138,0102 gr cm2
2. Dit : d = 12,35 cm
r = 6,175 cm
m1 = 118 gr
m2 = 122 gr
m3 = 6 gr
a = 0,10 m/s2
Dit : I = ……….?
Jawab :
I = r2 ( m3. ga
) ( m1 + m2 + m3 )
= ( 6,175 )2 ( 6 .9,80,10
) ( 118 + 122 + 6 )
= 38,13 (588) ( 244 )
= 22176,44 gr cm2
3. Dit : d = 12,35 cm
r = 6,175 cm
m1 = 118 gr
m2 = 122 gr
m3 = 6 gr
a = 0,10 m/s2
Dit : I = ……….?
Jawab :
I = r2 ( m3. ga
) ( m1 + m2 + m3 )
= ( 6,175 )2 ( 6 .9,80,10
) ( 118 + 122 + 6 )
= 38,13 (588) ( 244 )
= 22176,44 gr cm2
Page 21
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 20
TETAPAN
GERAK LURUS BERATURAN ( GLB )
TABEL I TABEL II
70 70
60 60
50 50
1,29 1,54 1,91 1,06 1,39 1,75
GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN ( GLBB )
TABEL III TABEL IV
75 75
65 65
55 55
Page 22
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 21
TETAPAN VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTAYAAN
1. Tentukan besar kecepatan gerak beraturan tersebut secara hitungan dan
graifk.
2. Apakah gerak tersebut benar-benar beraturan mengingatkan ketelitian
alat?
3. Tentukan besar percepatan gerak berubah beraturan tersebut secara
hitungan dan grafik.
4. Dari hasil ini apakah hukum Newton benar-benar berlaku? berilah
penjelasan!
5. Bandingkan harga percepatan yang didapat dengan menggunakan beban
tambahan yagn berbeda.
6. Tentukan momen inersia katrol bila diambil percepatan gravitasi
setempat = 9,78 m/det2.
*Jawaban*
1. Sudah terlampir pada analisa data.
2. Ya,karena gerak tersebut dimulai dari kecepatan sesaat hingga kecepatan
maksimum.
3. Sudah terlampir pada analisa data.
4. Iya, karena Hukum Newton benar-benar berlaku,dan arah percepatan
benda sama dengan arah yang bekerja pada benda,besarnya percepatan
sebanding dengan gaya yang bekerja pada beban,maka beban akan
mengalami percepatan dan sebaliknya, bila benda mengalami percepatan
tentu ada gaya yang bekerja padanya.
5. Sudah terlampir pada analisa data.
Page 23
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 22
TETAPAN
6. Sudah terlampir pada analisa data.
IX. KESIMPULAN DAN SARAN
a. Kesimpulan
1. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda
tersebut.
2. Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya.
3. Bila gaya yang bekerja pada beban,maka benda akan mengalami
percepatan dan sebaliknya. Bila benda mengalami percepatan tentu ada
gaya penyebab bekerja pada beban tersebut.
4. Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan benda dalam menempuh
Pesawat Atwood itu disebabkan oleh faktor ekternal yang sangat biasa
terjadi dalam melakukan percobaan yang butuh ketelitian.
5. Pesawat Atwood merupakan alat yang dapat dijadikan sebagai aplikasi
atau sebagai alat yang dapat membantu membuktikan hukum-hukum
Newton atau pun lainya.
6. Setiap benda mempunyai perbedaan dalam menempuh jalur dari Pesawat
Atwood ini disebabkan oleh faktor-faktor tertentu.
b. Saran
1. Peralatan mohon ditambah,agar mencukupi tiap-tipa kelompok yang
melakukan pratikum.
2. Pada saat melakukan pratikum diharapkan para mahasiswa bekerja sama
dengan baik.
Page 24
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 23
TETAPAN
KELOMPOK : C1 PESAWAT ATWOOD HAL: 24
TETAPAN
X. DAFTAR PUSTAKA
Eneri gelombang dan newton P.D.K.1975
Search – zemansky,college physics, add Wasley.1960
http//dunia fisika.com
Bucche, Frederick, 1989 physics, Jakarta Erlangga.
Halliday, Dawid. 1985 physics Jakarta Erlangga
Kanginan, Marthen 1995 Fisika jilid I A Jakarta Erlangga.