BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Benda yang bergerak
melingkar pasti memiliki gaya sentrifugal yang
arahnya selalu mengarah keluar dari pusat, mengimbangi gaya sentripetal yang mengarah ke pusat. Gaya sentrifugal dapat berupa fungsi
massa, kecepatan anguler dan juga jari-jari putaran. Oleh karena itu diadakan
percobaan untuk mengukur gaya sentrifugal, agar lebih memahami tentang gaya
sentrifugal ini.
1.2 Tujuan percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk
mengukur gaya sentrifugal Fr sebagai fungsi massa (m), kecepatan anguler (w), dan jari-jari putaran (R).
1.3 Permasalahan
Permasalahan yang mungkin timbul dalam percobaan ini
terutama adalah menentukan letak sinar dengan tepat, mengingat sinar, tidak
berhenti dan ruangan dalam keadaan gelap, maka sulit untuk menentukan dengan
tepat.
1.4 Sistimatika laporan
Laporan ini dimulai dengan abstrak, kemudian dilanjutkan
dengan daftar isi, daftar gambar, daftar tabel, dan daftar grafik. Bab I berisi
tentang pendahuluan, yaitu latar belakang, tujuan percobaan, permasalahan dan
sistimatika laporan. Bab II adalah dasar teori, sedangkan Bab III adalah
tentang peralatan dan cara kerja. Analisis data dan pembahasan diletakkan pada
Bab III, sedangkan kesimpulan pada Bab IV. Terakhir adalah daftar pustaka dan
kesimpulan.
BAB II
DASAR TEORI
Gerak melingkar adalah gerak benda
yang memiliki lintasan lingkaran. Gerak melingkar
dibagi menjadi dua, yaitu :
1.
Gerak melingkar beraturan ( GMB )
2. Gerak melingkar berubah beraturan ( GMBB )
Gerak melingkar dengan waktu perulangan berubah
Pada gerak
melingkar terdapat dua buah besaran :
1.
Kecepatan
linier ( v ) dalam m / s
Besar kecepatan ( laju ) linier adalah
sebagai hasil bagi panjang lintasan linier yang ditempuh dengan selang waktu
tempuhnya.
2.
Kecepatan sudut ( w ) dalam rad / s
Besar kecepatan sudut adalah
sebagai hasil bagi sudut pusat yang ditempuh dengan selang waktu tempuhnya.
Hubungan antara T dengan f adalah :
T = I / f
Dengan T dalam
detik dan f dalam hertz
·
Periode
( T ) = selang waktu yang diperlukan
oleh suatu benda untuk menempuh satu putaran
·
Frekuensi
( f ) = banyaknya putaran yang dapat
dilakukan oleh suatu benda dalam selang waktu satu detik
Hubungan laju linier dengan kecepatan sudut
Bila
selang waktu untuk menempuh satu putaran sama dengan satu periode (T), maka
berlaku :
V = 2 R
T
w = 2
T
V = w . R
dengan R = jari – jari lingkaran
Pada benda
yang bergerak melingkar beraturan, besar kecepatan adalah tetap, tetapi arahnya
berrubah dari saat ke saat, yang berarti vektor kecepatan berubah atau ada
percepatan.
 |
Gambar
1.1
Pada gerak melingkar dengan
jari-jari R dari p ke p’, arah kecepatan di p dan p’ seperti pada gambar 1.1.
Dari gambar tersebut terlihat adanya perubahan kecepatan
D`V=`V’ –`V1
Jika O kecil sekali
maka tali busur PP’ dapat dianggap sama dengan busurnya, sehingga dapat ditulis
:
PP’ = V . Dt
Dapat juga dilihat
bahwa OPP’ sebangun dengan P’BA, yang berarti :
DV = PP’ =
V . Dt
atau,
V R
R
DV = V2
Dt = R
Karena definisi
kecepatan sesaat adalah :
a = lim DV
Dt®0 Dt
maka persamaan di
atas menjadi :
a = V2
R
Ini adalah
percepatan yang ada setiap kali benda bergerak melingkar, dan biasa disebut
sebagai percepatan normal atau radial, atau tepatnya sentripetal yang besarnya
sama dengan sentrifugal. Karena radial menuju ke pusat lingkaran, sehingga
dapat pula dituliskan :
at = V2
R
Jika
dinyatakan dalam besaran-besaran angular atau sudut, yaitu kecepatan sudut (w) dan
percepatan sudut (a),
maka hubungan antara besaran linier dan anguler:
ds = R . dq
Karena kecepatan
linear :
v = ds =
R dq
dt
dt
dan didefinisikan
kecepatan sudut (w)
:
w = lim Dq = dq rad/dtk
D®0 Dt dt
maka :
V = w . R
sehingga didapat
pula percepatan radialnya :
ar = (wR)2 = w2
R
R
Pada
benda yang melingkar dipercepat, perubahan yang terjadi tidak hanya pada arah
namun juga besar kecepatannya. Pada gambar 2.1, benda yang bergerak dengan
lintasan lengkung vektor kecepatannya akan mengalami perubahan hingga timbul a
= D
V / D
t ¹
0. Benda bergerak melingkar dari titk 1 ke titik 2 mengalami perubahan
kecepatan:
V = V2 – V1
sedangkan
V = Vt + Vr.
dimana : Vt = komponen
kecepatan tangensial
Vr
= komponen kecepatan normal atau radial
 |
Gambar 2.1
sehingga percepatan
tangensial :
at = d
Vt =
d Vt
t dt
dan percepatan
radial :
ar = lim Vr
= V2
Dt®0 Dt R
Karena :
ar = V2 / R, dan V = w R
maka :
ar = w2 R
Jika benda bermassa
m, maka gaya radial/sentrifugalnya ;
Fr = m . ar
= m V2/R = m . w2
. R
Massa
m digerakkan dengan kelajuan konstan V sehingga lintasannya melingkar, maka
massa akan mengalami gaya sentrifugal Fr = m . V2 / R. Bila massa
dengan bidang tidak terdapat gesekan maka tegangan tali adalah m . V2
/ R. Dalam percobaan kecepatan sudut w diperoleh dengan jalan
mengamati putaran untuk selang waktu tertentu.
Defleksi
D
diamati pada skala yang berjarak 2 m (mistar dengan cermin). Harga D akan
berubah jika R, m dan dan w berubah. Defleksi ini disebabkan karena adanya gaya
sentrifugal dimana relasi Fr dengan D dapat dinyatakan dalam bentuk grafik.
BAB III
PERALATAN DAN CARA KERJA
3.1 Peralatan
Untuk
percobaan ini dibutuhkan peralatan:
1. Peralatan gaya sentrifugal 1 set.
2. Lampu 1 buah
3. Lensa kondensor
4. Stop clock 1 buah
5. Beban dan kawat 2 buah
3.2 Cara kerja
1.
Memastikan bahwa peralatan sudah tersusun dengan benar
2.
Memulai dengan kecepatan rendah dan mencari harganya
dengan mencatat waktu untuk 10 putaran.
3.
Menimbang kawat dan beban yang digunakan
4.
Mengukur jari-jari putar R dan jarak cermin ke mistar r
5.
Mengamati posisi sinar pada mistar tanpa menggunakan
beban, dan menentukan harga w1
6.
Menggunakan m1, jari-jari putar R1
dan w1
lalu mencatat simpangan D pada mistar. Ini dilakukan 5 kali.
7.
Melakukan hal yang sama untuk beban m2
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1
Analisis
data
Ralat pengukuran
Dari hasil pengukuran yang berulang, didapatkan besar gaya
yang berbeda. Oleh karena itu perlu adanya ralat kebetulan.
Ralat t, pada
percobaan tanpa beban
No.
|
t (detik)
|
_
t - t
|
_
( t - t )2
|
1.
|
60.14
|
0.44
|
0.1936
|
2.
|
59.94
|
0.24
|
0.0576
|
3.
|
58.82
|
-0.88
|
0.7744
|
4.
|
59.83
|
0.13
|
0.0169
|
5.
|
59.77
|
0.07
|
0.0049
|
_
t = 59.7
|
_
S ( t - t )
2 = 1.0474
|
||
Tabel 1.1
Ralat
mutlak:
_
å (D F - D F) 2 1/2
D
=
n ( n - 1)
= 1.0474 1/2
20
= 0.2
Ralat nisbi: I = D / t x 100
%
= 0.2
x 100 %
59.7
= 0.34 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
= 100 % - 0.34 %
K = 99.66 %
Ralat t pada percobaan dengan
dengan beban 15 gr
No.
|
t (detik)
|
_
t - t
|
_
( t - t )2
|
1.
|
50.88
|
0.038
|
0.001444
|
2.
|
50.85
|
0.008
|
0.000064
|
3.
|
50.63
|
-0.212
|
0.044944
|
4.
|
51.07
|
0.228
|
0.051984
|
5.
|
50.78
|
-0.062
|
0.003844
|
_
t = 50.842
|
_
S ( t - t )
2 = 0.10228
|
||
Tabel 1.2
Ralat mutlak:
_
å ( t - t ) 2 1/2
D
=
n ( n - 1)
= 0.10228 1/2
20
1/2
= 0.005114
= 0.07
|
Ralat nisbi: I = D / t x 100 %
= 0.07 x 100 %
50.842
= 0.14 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
= 100 % - 0.14 %
K
= 99.86 %
Ralat t pada percobaan dengan
dengan beban 25 gr.
No.
|
t (detik)
|
_
t - t
|
_
( t - t )2
|
1.
|
51.25
|
0.3268
|
0.106798
|
2.
|
49.97
|
-0.9532
|
0.90859
|
3.
|
51.21
|
0.2868
|
0.082254
|
4.
|
51.006
|
0.0828
|
0.006856
|
5.
|
51.18
|
0.2568
|
0.065946
|
_
t = 50.9232
|
_
S ( t - t )
2 = 1.170445
|
||
Tabel 1.3
Ralat mutlak:
_
å ( t - t ) 2 1/2
D
=
n
( n - 1)
= 1.170445 1/2
20
1/2
= 0.058522
= 0.2
|
Ralat nisbi: I = D / t x 100 %
= 0.2 x 100 %
50.9232
= 0.39 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
= 100 % - 0.39 %
K
= 99.61 %
Besar Fr dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
Fr
= m . ar
Sedangkan ar diperoleh dari :
ar = w2
. R
dimana
w = 2 p f
sehingga
Fr = m . w2 . R
Ø
Fr untuk percobaan dengan beban 0,015 kg
w = 2 . p . 10/50,842
Fr = 0,015 . (1,235)2 . 0,12
= 0,002746
N
= 274,6
dyne
Ø
Fr untuk percobaan dengan beban 0,025 kg
w = 2 . p . 10/50,9232
Fr = 0,025 . (1,233)2 . 0,12
= 0,002738
N
= 273,8
dyne
 |
Dari data Fr dan D dapat dibuat grafik.
Grafik 1.1
4.2
Pembahasan
Pada percobaan untuk menentukan D
didapatkan hasil yang (-), yang berarti bayangan sinar turun. Padahal
seharusnya bayangan tersebut naik, karena tertarik beban sehingga cermin
terangkat. Hal ini disebabkan karena pada saat melakukan percobaan terjadi
kesalahan.
Pada percobaan ini pada saat
pengukuran, putaran dihentikan, sehingga tidak ada gaya yang terjadi dan
pantulan sinar turun. Seharusnya putaran tidak boleh berhenti, hingga gaya yang
terjadi mengangkat beban dan menarik cermin sehingga sinar yang dipantulkan
naik.
Hubungan antara Fr dengan w
adalah Fr = m . ar, dimana ar = w2 . R sehingga
Fr = m . w2
. R. Hubungan inilah yang kemudian digunakan untuk mencari besar Fr dalam
percobaan ini.
BAB V
KESIMPULAN
Dari berbagai kegiatan yang kami lakukan dalam
melaksanakan percobaan ini, kami dapat menyimpulkan beberapa masalah, antara
lain:
·
Gaya sentrifugal merupakan bagian dari gerak
melingkar
·
Gaya sentrifugal dipengaruhi oleh besar massa,
kecepatan anguler dan jari – jari putaran
·
Gaya sentrifugal dapat dinyatakan dalam
persamaan frekuensi atau dalam periode, apabila kecepatan angulernya dinyatakan
dalam frekuensi atauu periode.
· Besar gaya sentrifugal pada percobaan dengan beban 15
gr adalah 222,3 dyne
· Besar gaya sentrifugal pada percobaan dengan beban 25
gr adalah 221,9 dyne
ABSTRAK
Banyak kejadian sehari-hari
yang melibatkan perputaran benda yang berbentuk melingkar. Gerakan melingkar
akan membangkitkan percepatan sentrifugal yang mengarah keluar dari pusat
lintasan yang diimbangi gaya sentripetal yang mengarah ke pusat lintasan. Dari
percepatan ini, yang dengan massa benda, kemudian menimbulkan gaya sentrifugal.
Dalam percobaan ini kita mencoba menentukan gaya sentrifugal.
Gaya sentrifugal tidak
terlepas dari penerapan hukum Newton dalam peristiwa dinamika, maka dengan
praktikum ini gaya sentrifugal dapat diperjelas dalam pemahamannya.
DAFTAR ISI
1.
Abstrak ............................................................................................ (
i )
2.
Daftar isi ...................................................................................... (
ii )
3.
Daftar gambar ................................................................................
(
iii )
4.
Daftar tabel ..................................................................................... (
iv )
5.
BAB I Pendahuluan .....................................................................
1
1.1
Latar belakang ........................................................................ 1
1.2 Tujuan
percobaan ................................................................... 1
1.3 Permasalahan ......................................................................... 1 1.4 Sistimatika laporan .................................................................. 1
7. BAB II
Dasar Teori ................................................................... 2
8. BAB III
Peralatan dan cara kerja ..................................................... 6
3.1 Peralatan ................................................................................. 6
3.2 Cara
kerja ............................................................................... 6
9. BAB IV
Analisis data dan pembahasan ........................................... 7
4.1 Analisis
data ............................................................................ 7
4.2 Pembahasan ............................................................................ 11
10. BAB V
Kesimpulan ...................................................................... 17
11. Daftar Pustaka .............................................................................. (
v )
12. Lampiran
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar
gerak melingkar beraturan
Gambar 1.1 ......................................................................................... 3
2. Gambar gerak melingkar dipercepat
Gambar 1.1 ......................................................................................... 4
DAFTAR TABEL
1.
Tabel ralat , pada percobaan tanpa beban
Tabel
1.1 .............................................................................................. 7
2.
Tabel ralat t pada percobaan dengan dengan beban 15 gr
Tabel 1.2 .............................................................................................. 8
3.
Tabel ralat t pada percobaan dengan dengan beban 25 gr
Tabel 1.3 .............................................................................................. 9
DAFTAR PUSTAKA
1. Dosen - dosen
Fisika, Fisika I, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 1998.
2. Sears. Zemansky,
Fisika Untuk Universitas 1, Yayasan Dana Buku Indonesia, Jakarta-New York, 1994.
3. Dosen - dosen
Fisika, Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 1998.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar