LAPORAN PRAKTIKUM
PERTEMUAN I PHYSICS II
(SCIE6005)
Disusun Oleh Kelompok (BI41) :
TOMMY SALIM
2201791925
KELVIN FERNANDI
2201792000
HENRY A. GOZALI
LUIS FERNANDO
2201748712
2201750793
Asisten :
John Sen – TK004
Frick S Tantona – TK007
LABORATORIUM FISIKA
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK INDUSTRI
UNIVERSITAS BINA NUSANTARA JAKARTA
2019
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur praktikan panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa karena berkat
dan rahmat Tuhan yang Maha Kuasa. laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penyusunan laporan ini bertujuan untuk memenuhi dan menyelesaikan tugas mata
kuliah Physics Laboratorium.
Laporan ini juga diharapkan agar dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Diharapkan laporan ini dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan mahasiswa
dan mahasiswi Bina Nusantara University dan seluruh pihak yang menggunakan
laporan ini.
Tidak lupa praktikan juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak- pihak
berikut yang telah mendukung dan membantu dalam penyusunan laporan ini:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Harjanto Prabowo. M.M., selaku Rektor BINUS University.
2. Bapak Dr. Ir. John Fredy Bobby Saragih. M.Si., selaku Dekan Fakultas Teknik
BINUS University
3. Bapak Taufik. S.T., M.M., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Industri BINUS
University.
4. Bapak Tan Hauw Sen Rimo S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Teknik
Industri.
5. Saudara John Sen dan Frick S. Tantona selaku asisten laboratorium fisika yang
telah membimbing dan membantu dalam kegiatan laboratorium fisika.
6. Teman-teman kelompok yang telah berkerjasama dan saling membantu
dalam meyelesaikan penulisan laporan akhir ini
Dalam penyusunan laporan ini. praktikan menyadari masih terdapat kesalahan.
Atas segala kekurangan yang terdapat dalam penulisan laporan ini. praktikan memohon
maaf dan menerima segala kritik saran yang membangun guna memperbaiki penyajian
laporan ini. Praktikan berharap agar para pembaca mendapatkan manfaat dari laporan
Laboratorium Fisika ini. Akhir kata, kami sampaikan ucapan terima kasih.
Jakarta.……………
Peneliti
ii
DAFTAR ISI
LAPORAN PRAKTIKUM............................................................................................i
KATA PENGANTAR..................................................................................................ii
DAFTAR ISI...............................................................................................................iii
DAFTAR NOTASI......................................................................................................iv
BAB I............................................................................................................................1
1.1.
Tujuan Praktikum..............................................................................................1
1.2.
Dasar Teori........................................................................................................2
1.3.
Peralatan dan Bahan...........................................................................................5
1.4.
Analisis..............................................................................................................7
1.5.
Foto Peralatan.................................................................................................18
1.6.
Kesimpulan......................................................................................................19
BAB II.........................................................................................................................20
2.1
Tujuan Praktikum............................................................................................20
2.2
Dasar Teori......................................................................................................20
2.3
Peralatan dan Bahan.........................................................................................23
2.4
Analisis............................................................................................................26
2.5
Foto Peralatan..................................................................................................35
2.6
Kesimpulan......................................................................................................36
BAB III.......................................................................................................................38
3.1
Tujuan Praktikum............................................................................................38
3.2
Dasar Teori......................................................................................................38
3.3
Peralatan dan Bahan.........................................................................................40
3.4
Analisis............................................................................................................42
3.5
Foto Peralatan..................................................................................................49
3.6
Kesimpulan......................................................................................................50
BAB IV.......................................................................................................................51
4.1
Tujuan Praktikum............................................................................................51
4.2
Dasar Teori......................................................................................................51
4.3
Peralatan dan Bahan.........................................................................................53
4.4
Analisis............................................................................................................55
4.5
Foto Peralatan..................................................................................................63
4.6
Kesimpulan......................................................................................................65
BAB V........................................................................................................................66
5.1
Tujuan Praktikum............................................................................................66
5.2
Dasar Teori......................................................................................................66
5.3
Peralatan dan Bahan.........................................................................................66
3
5.4
Analisis............................................................................................................66
5.5
Foto Peralatan..................................................................................................66
5.6
Kesimpulan......................................................................................................66
4
DAFTAR NOTASI
• s = Jarak
• t = Waktu
• a = Percepatan
• g = Gravitasi
• δ = Devisiasi
• A = Konstanta
• B = Konstanta
• v = Kecepatan
• F = Gaya
• I = Momen Inersia
• m = Massa
• T = Tegangan Tali
• α = Percepatan Sudut
• τ = Torsi
• r = Radius
• ω = Kecepatan Sudut
• L = Momentum sudut
• KE = Energi Kinetik
• p = Momentum
• k = Konstanta Pegas
• x = Pertambahan Panjang Pegas
• e = Konstanta Restitusi
• Ep = Energi Potensial
• T = Periode
• f = Frekuensi
• I = Arus Listrik
• V = Tegangan Listrik
• R = Hambatan Listrik (Resistansi)
• ρ = Hambatan Jenis Kawat
• l = Panjang Kawat
• A = Luas Penampang Kawat
• C = Kapasitas Kapasitor
5
• Q = Muatan
• W = Energi yang Tersimpan atau Usaha
• L = Reaktansi Induktif
• µ = Permeabilitas
• N = Jumlah Lilitan
• l = Panjang Solenoida atau Toroida
• A = Luas Penampang
• G = Sieme
6
BAB I
HUKUM NEWTON
1.1.
Tujuan Praktikum
Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai dari kegiatan praktikum tentang
Hukum Newton ini. tujuan-tujuan tersebut adalah sebagai berikut:
1. Praktikan mengerti tentang Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
sistem dalam eksperimen
2. Praktikan mengerti tentang Hukum Newton dan aplikasinya dalam
kehidupan sehari-hari
3. Menentukan hubungan antara jarak terhadap waktu. kecepatan terhadap
waktu dan korelasi antara Massaa, percepatan dan gaya
1
Gambar 1.1 Smart Cart
1.2.
Dasar Teori
Isaac Newton menemukan adanya 3 hukum dasar untuk materi yang dikenal
sebagai 3 Hukum Newton:
1. Hukum Pertama Newton
"Jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama dengan nol.
maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam. Benda yang
mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap lurus beraturan
dengan kecepatan tetap"
Hukum ini juga dikenal dengan Hukum Inersia.
Contoh 1: Ketika kita berdiri dalam bus yang sedang melaju kencang.
tiba-tiba bus direm. Para penumpang akan terdorong ke depan.
Contoh 2: Kertas yg dibawah gelas kaca ditarik dengan cepat, maka
gelas akan tetap diam karna resultan gayanya sebesar nol.
2. Hukum Kedua Newton
"Percepatan dari suatu benda akan sebanding dengan jumlah gaya
(resultan gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding
terbalik dengan Massaanya".
2
Pernyataan diatas dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:
Δ( m⃗v)
F
= ⃗
Δt
Biasanya. Massaa dianggap sebagai konstan:
mΔ⃗T
v
Δ( m⃗v)
= Δ t = m a⃗
Δt
Contoh 1: Permainan kelereng. Kelereng yang kecil saat dimainkan
akan lebih cepat menggelinding. sedangkan kelereng yang lebih besar
relatif lebih lama (percepatan berbanding terbalik dengan Massaanya).
Contoh 2: Bus yang melaju dijalan raya akan mendapatkan percepatan
yang sebanding dengan gaya dan berbading terbalik dengan Massaa
bus.
3. Hukum Ketiga Newton
"Jika suatu benda memberikan gaya pada benda lain maka benda
yang dikenai gaya akan memberikan gaya yang besarnya sama
dengan gaya yang di terima dari benda pertama tetapi arahnya
berlawanan".
Atau F aksi = -F reaksi
Contoh 1: Pada senapan peluru mendorong senapan kebelakang(aksi).
Sebagai reaksi, senapan mendorong peluru kedepan sehingga senapan
akan terdorong kebelakang.
Contoh 2: Ketika peluncuran roket, roket mendorong asap ke
belakang(aksi). Reaksi: asap mendorong roket ke atas.
Hukum-hukum ini telah menjadi teori dasar dari mekanika klasik yang
telah digunakan di seluruh dunia karena dapat menjelaskan hamper
seluruh fenomena dari gerakan bahkan pergerakan planet sekalipun.
Kelemahan dari teori mekanika klasik adalah gagal menjelaskan beberapa
eksperimen yang dilakukan di awal abad ke-20. Yang menyebabkan
kemunculan dari teori relativitas mekanika dan teori mekanika kuantum.
Walaupun itu. teori-teori dari mekanika klasik
3
cukup akurat dan tepat jika diimplementasikan untuk fenomenafenomena gerakan dalam skala makro dalam kehidupan sehari-hari
Untuk membuktikan kebenaran Hukum Newton terutama Hukum
Kedua Newton. kami menggunakan sistem satu dimensi yang terlihat
seperti Gambar 1.1
Gambar 1.2
Smart Cart dan beban digantung pada tali
Persamaan (pers.1.2) akan menerima a⃗ di posisi vektor :
´
d r
á =
dt2
Jika sebuah gaya konstan mempengaruhi sebuah objek. maka:
2
Jika: v́ (0) = 0 ; ŕ (0) = 0
v́ (t) = F́ . t
m
Maka. posisi vector Massaa m adalah:
ŕ (t ) =
1 F́ 2
.
2 m t
Untuk gerak pada m1:
¿ F́ ∨¿ = m1 . ¿ ǵ∨¿ = m1 g ; g : acceleration of
gravity
Pada Gambar 1.2. kita mendapatkan:
4
Gambar 1.3
Jika total Massaa dari Glider adalah m2. maka persamaan gerak dari
sistem adalah:
( m2+ m1) . |a| = m1 g
|v (t )| = v =
Kecepatannya adalah :
m1 g
.t
m1 +m2
Posisi vektor menjadi:
1
S = v0 . t +
2
α .t
1
v 0 = 0 karena objek tidak bergerak. S =
2
α .t
Untuk menentukan deviasi (δ) atau nilai error. maka gunakan rumus:
δx =
xtheory− xpractice
× 100%
x theory
Referensi:
Hunt. C. (2017. April 30). Newton's Laws Experiment. Retrieved from
PASCO: https://www.pasco.com/prodCatalog/EX/EX-5503_newtonslaws-experiment
1.3. NoPeralatan
Namadan Bahan
Kode
.
1.
Alat
Smart Cart
Blue
Tipe
Komposisi
ME-1241 Tekanan:
Kisaran ± 100N
Resolusi 0.1 N
Akurasi ± 2%
Smart Cart 1 buah
Tingkat pengambilan
Pengait 1 buah
sampel/s
sampel maksimum 500
Resolusi posisi ± 0.2 mm
Bumper Karet 1
buah
Kecepatan: maksimal ±3
5
m/s
Tingkat sampel maks 100
Bumper Magnet 1
buah
sampel / s
Percepatan:
Kisaran ± 16g (g=9.8m/s2)
Kabel USB 1
buah
Tingkat sampel
maksimum 50 sampel/s
Jangkauan nirkabel
maksimal 30m
2.
Massaa
ME-8979 Gantungan Massaa 5g ±
2%
dan
Hanger Set
Massaa 100g 3
buah
Massaa 50g 3
buah
Massaa 20g 6
buah
Massaa 10g 3
buah
Massaa 5g 3 buah
Massaa 2g 3 buah
Massaa 1g 3 buah
Massaa 0.5g
3buah Massaa
Hanger 4 buah
Molded Storage
Box 1 pc
3.
Lintasan
ME-8972
Kaki
4.
5.
Dinamik
Bumper
2
ME-8998 Material Elastis atau
Elastis
Gelang Karet
Katrol
ME-9448 Cocok dengan ketebalan
Bracket 2 buah
6
dengan
6.
Penjepit
Lintasan
0-2 cm
1 buah
ME-9493 Panjang 1.2 m
Aluminiu
7.
m Dinamik
Tali
SE-8050
Tahan hingga 133 N
Kepang
8.
1 kumparan
Fisika
Perangkat
Lunak:
PASCO
Capstone
1.4.
Analisis
Prosedur
1. Buka file PASCO Capstone "Practicum 1" di desktop.
Nyalakan Smart Cart. Buka Hardware Setup di Capstone dan
sambungkan melalui Bluetooth ke Smart Cart.
2. Gunakan kaki yang bisa disesuaikan di kedua ujung untuk
meratakan trek. Berikan gerobak sedikit dorongan ke satu arah
untuk melihat apakah gerobak berhenti atau berakselerasi lalu
dorong gerobak ke arah sana untuk melihat apakah gerobak
berhenti dengan sama rata di kedua arah.
3. Jepit katrol ke ujung trek yang lain. Tempatkan ujung ini di tepi
meja. Pasang ujung elastis untuk mencegah kerusakan pada
katrol.
4. Ikatkan satu lingkaran di salah satu ujung tali sepanjang satu
meter. Pasang takik gantungan Massaal ke loop. Tambahkan 5
g ke gantungan untuk total 10 g (termasuk gantungan 5 g.) Ikat
lingkaran di ujung tali dan pasang loop ke kait Smart Cart.
Gantung gantungan Massaal di atas katrol. Sesuaikan tali
sehingga Massaa tepat di atas lantai saat pendorong gerobak
menabrak ujung-berhenti.
5. Seimbangkan tali dengan menyesuaikan katrol.
7
Prosedur 1.1
Berdasarkan prosedur diatas. Massaa total dari m1 adalah 10 gr dan m2 adalah 255
gr. Ambillah data t (waktu) untuk berbagai jarak pada table 1.1 menggunakan
“Multi-Coordinates Tool atau Coordinate/Delta Tool”. Hitunglah percepatan dari
gravitasi g untuk setiap waktu berdasarkan pers.1.11. Hitunglah percepatan praktek
system berdasarkan pers.1.12 dan percepatan teori system berdasarkan pers.1.8
Analisis 1.1
Grafik 1.1
Dari grafik diatas kita dapat melihat bahwa semakin jauh jarak yang ditempuh. maka
waktu yang diperlukan juga semakin besar. Hal ini sesuai dengan toeri GLB dan
GLBB yaitu:
S=v.t
S= V0 + ½ at2
Tabel 1.1 Hubungan antara Jarak (s) dan waktu (t)
S
0.4
t
1.46
a
a
g
practice theory practice
0.375
0.347 10.578
g
δa
δg
theory
9.8
-0.080
-0.079
8
0.5
0.6
0.7
0.8
1.66
1.82
1.97
2.12
0.363
0.362
0.360
0.355
0.347
0.347
0.347
0.347
10.240
10.212
10.155
10.014
9.8
9.8
9.8
9.8
-0.046
-0.043
-0.039
-0.023
-0.044
-0.042
-0.036
-0.021
Dari data diatas dapat kita lihat hubungan antara jarak dan waktu. Semakin besar
jarak maka semakin besar pula waktu yang dibutuhkan. Lalu hasil yang didapatkan
melalui percobaan dibandingkan dengan hasil perhitungsan teori yang didapatkan.
Untuk perhitungan data-data diatas dapat menggunakan persamaan dibawah:
a prac:
m1. g
10 ×10.578
=
= 0.375
m +m
272.1+10
2
1
m 1. g
a theory:
m 2+ m1
=
10 ×9.8
272.1+10
=¿ 0.347
g prac: α prac ¿ ¿ = 10.578
g theory:α theory ¿ ¿ 9.8
setelah mendapatkan hasil percepatan dan gravitasi. deviasi dapat dicari dengan
rumus berikut :
αtheory−αpractice × 100% = 0.347− 0.375 ×100 % = -0.080
0.347
αtheory
9.8−10.578
gtheory− gpractice × 100% =
× 100% = -0.079
deviasi g:
9.8
g theory
deviasi a:
Prosedur 1.2
Pindahkan hasil t yang diperoleh dari eksperimen data table 1.2 dibawah. Hasil ini
akan digunakan untuk menghitung regresi dari perhitungan ini.
Analisis 1.2
Tabel 1.2 Regresi hubungan antara jarak dan waktu
S
0.
4
0.
5
ln s
-0.916
t
1.4
ln t
0.378
ln s . ln t
-0.346
(ln t¿2
0.142
-0.693
6
1.6
0.506
-0.350
0.256
B
A
0.19547 1.87454
6
9
0.
-0.510
1.8
0.598
-0.304
0.357
6
0.
-0.356
2
1.9
0.678
-0.241
0.459
-0.223
7
2.1
0.751
-0.167
0.564
7
0.
8
∑ −2.698
2
∑ 2.911 ∑ −1.408 ∑ 1.778
Dari data yang kita peroleh diatas maka kita mendapatkan perhitungan regresi untuk
perhitungan data pada hubungan antara jarak terhadap waktu. Di tabel ini yang
menjadi variable bebas adalah waktu sementara variable terikat adalah jarak.
Artinya hasil jarak yang didapatkan akan tergantung kepada waktu yang diberikan.
Perhitungan data diatas dapat dilihat pada rumus dibawah:
B= ∑ ln x . ∑ ln y−n ¿ ¿ = −2.698 . ( 2.911 )−5 (−1.408 ) = 1.87454
¿¿
a=¿ ¿
=
(−2.698 )
2.911
−1.87454
=−1.67852
5
5
A= ln-1 a = e a = 0.19547
Y=A.XB
0.4 = 0.19547 × 1.461.87454
0.4 ≈ 0.39645
Dari hasil Y yang dari perhitungan diatas, didapatkan hasil Y berbeda tipis dengan
perhitungan di tabel yang berarti perhitungan regresinya sudah tepat.
Prosedur 1.3
Cari t 1dan t 2 berdakarkan table 1.3. t 2 adalah waktu setelah jarak dan t 1adalah waktu
sebelum jarak. Hitung ∆ t dengan mengurangi t 2dan t 1 dan hitung ∆ s dengan
menggunakan “koordinat/Delta Tool” yang terdapat di t 1 dan t 2. Kecepatan sesaat
dapat dihitung dengan rumus berikut :
Vprac =
∆s
∆t
(eq.1.13)
10
Vtheory = √ 2 as
(eq.1.14)
Analisa 1.3
Grafik 1.3
Tabel 1.3 Hubungan antara kecepatan dan waktu
S
0.4
t2
1.55
∆t
t1
1.5
∆s
Vprac
Vtheor
δ v (%)
0.092
0.05
0.021
0.434
y
0.526
0.484
0.589
0.105
0.5
1.80
1.75
0.05
7
0.024
0.6
2.00
1.95
0.05
2
0.026
0.524
0.645
0.121
0.05
2
0.027
0.554
0.696
0.142
0.05
7
0.029
0.596
0.745
0.149
0.7
0.8
2.15
2.35
2.10
2.30
8
Dari data diatas. kita dapat mengetahui ∆ t dan ∆ s dan dapat melakukan perhitungan
untuk mencari kecepatan.
Vprac =
∆s
0.0217
=0.434
=¿
∆t
0.05
Vtheory = √ 2 as = √ 2 .0.347 . 0.4 = 0.526
Prosedur 1.4
11
Pindahkan hasil dari table 1.3 ke table 1.4 dan hitung nilai B dan A.
Gambarkan relasi antara v(m/s) dan s(m) dalam laporan.
Analisa 1.4
Tabel 1.4 Regresi hubungan antara jarak dan waktu
S
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
∆t
0.05
0.10
0.05
0.05
0.05
V
0.434
0.484
0.524
0.554
0.596
ln V
-0.8347
-0.7257
-0.6463
-0.5906
-0.5175
∑ −3.31
t1
1.50
1.75
1.95
2.10
2.30
ln t 1
0.40547
0.55962
0.66783
0.74194
0.83291
∑ 3.2077
ln s . ln t
-0.3384
-0.4061
-0.4316
-0.4382
-0.4310
∑ −2.04
(ln t¿2
B
0.16440
0.31317
0.44600
0.55047 0.73948
0.69374
∑ 2.1677
A
0.32066
Dari data table diatas yang menjadi variable bebas adalah t1 dan yang menjadi
variable terikat adalah kecepatan (v). Artinya hasil kecepatan yang didapatkan akan
bergantung pada besarnya t1. Perhitungan data diatas dapat dirumuskan sebagai
berikut:
Y=A.Xb
0.434=0.32066 . 1.50.73948
0.434≈0.432
Dari perhitungan regresi diatas dapat dilihat bahwa hasil Y berbeda tipis dengan
variable terikat pada tabel yang berarti perhitungan regresi diatas sudah tepat.
Prosedur 1.5
Kita harus menambah beban sebanyak 20g pada Smart Cart’s dan kecepatan sesaat
untuk menentukan percepatan sebagai fungsi dari Massaa akselerasi. Tuliskan hasil
penelitian di table 1.5 dibawah ini. Analisa perbandingan antara percepatan yang
diperoleh dari pengukuran t dengan persamaan (eq1.12) dan percepatan yang
dihitung secara teoritis menggunakan persamaan (eq.1.18) di laporan anda.
12
Tegangan tali dapat dilihat dari persamaan (eq.1.18). gambarkan relasi antara
percepatan hasil dari perhitungan dan tegangan tali di laporan anda.
Analisis 1.5
Grafik 1.5 (20 gr)
Grafik 1.5 (40 gr)
Grafik 1.5 (60 gr)
13
Grafik 1.5 (80gr)
Tabel 1.5 Hubungan antara akselerasi dan Massaa
Massaa
t
practice
Tambahan
pada m2
20 g
40 g
60 g
80 g
a
2.15
2.20
2.25
2.32
0.3461
0.3305
0.3160
0.2972
a
theory
0.3243
0.3042
0.2864
0.2706
T
T
theory
practice
0.0947
0.0949
0.0951
0.0951
0.1010
0.1031
0.1043
0.1046
δa
0.1011
0.1031
0.1049
0.1046
14
Dari data diatas dapat kita lihat hubungan antara Massaa dan waktu. Semakin berat
beban/Massaa maka semakin besar pula waktu yang dibutuhkan. Untuk perhitungan
data-data diatas dapat menggunakan persamaan dibawah:
a prac:
2 s 2 .0.8
= 0.3461
2 =
4.6225
t
m1. g
a theory:
m 2 + m1
=¿
0.01 .9.8
0.01+0.2921
= 0.3243
t theory = m2 . atheory = 0.2921 . 0.3243 = 0.0947
t prac = m2 . aprac = 0.2921 . 0.3261 = 0.101
Prosedur 1.6
Salin hasil dari table 1.5 ke table 1.6 kemudian hitung B dan A. Gambarkan relasi
antara A dan m2 di laporan. Dari data tersebut kemudian dicari variable bebas dan
terikat.
Analisa 1.6
Tabel 1.6 Regresi antara percepatan dan Massaa
M2
20 g
T
2.15
A=2s/t2
ln a
0.3461 -
ln m2
5.6770
ln . ln m2
-6.0230
(ln m2¿2
32.2283
5.7433
-6.3584
32.9854
40 g
2.20
0.3305
1.0610
-
60 g
2.25
0.3160
1.1071
-
5.8054
-6.6872
32.7026
0.2972
1.1520
-
5.8639
-7.1146
32.3853
1.2133
∑ −4.5
∑ 23.08 ∑ −26.183 ∑ 133.301 6
80 g
2.32
B
A
-0.8035
33.274
Dari data yang kita peroleh diatas maka kita mendapatkan perhitungan regresi untuk
perhitungan data pada hubungan antara Massaa terhadap waktu. Variabel bebas
adalah m2 dan variable terikat adalah percepatan (a). Artinya hasil percepatan yang
didapatkan akan bergantung pada besarnya Massaa m2. Perhitungan data diatas dapat
dilihat pada rumus dibawah:
15
0.3461= A. X b
292.1−0.8053
0.3461= 33.274 .
0.3461≈ 0.3475
Dari perhitungan diatas didapatkan bahwa hasil Y berbeda tipis dengan variable
terikat di tabel yang artinya perhitungan regresi diatas sudah benar.
Prosedur 1.7
Untuk menentukan akselerasi sebagai fungsi gaya. Tambahkan 10g Massaa ke smart
cart. lalu pindahkan 2g dari smart cart ke gantungan Massaa. Posisi telah ditetapkan
dengan jarak konstan (0.8 m). Tambahan Massaa tidak boleh lebih dari 10g.
Gambarkan relasi antara percepatandan Massaa berdasarkan data yang telah direkam
di table 1.7.
Analisa 1.7
Tabel 1.7 Hubungan antara percepatan dan gaya pada s = 0.8m
T
T
transferre
Practice
Theory
holder
2g
0.1214446
0.120174243
4g
6g
8g
0.1466306
0.1745203
0.2312922
0.155039902
0.189796054
0.230134412
δ T(%)
δ α (%)
a
a
practice
theory
1.921
0.43358
0.4290 -0.01060 -0.01060
1.742
1.591
1.377
0.52726
0.63209
0.84382
4
0.5575 0.05424
0.6874 0.08048
0.8396 0.00500
T
Massa that
d from
glider to
weight
0.05424
0.08048
0.00500
Dari data diatas. semakin besar beban yang diberikan makan waktunya akan semakin
lama. Deviasi dapat diperhitungan setelah mendapatkan percepatan dan waktu.
Perhitungannya dapat dilihat sebagai berikut.
δt =
t theory−t
t theory
prac
=
0.120174243−0.121444643
= -0.0106 %
0.120174243
0.42904 −0.43358
atheory−a
δa=
prac
a theory
=
0.42904
= -0.0106 %
16
Prosedur 1.8
Salin nilai dari table 1.7 dan hitung nilai B dan A di table 1.8. Gambarkan hubungan
antara a dan T di laporan.
Analisa 1.8
Tabel 1.8 Regresi hubungan antara gaya dan percepatan
M1
2g
4g
6g
8g
T
3.7
2.468
2.15
1.528
A=2s/t2
0.11687
0.26268
0.34613
0.68529
ln a
-2.146
-1.336
-1.060
-0.377
-4.922
ln F
-6.56951
-5.60551
-5.19610
-4.39530
-21.7664
ln a . ln F
14.1025
7.49352
5.51271
1.66105
28.7698
(ln F¿2
B
43.158
31.421
0.80864
26.999
19.318
120.898
A
23.8012
Dari data diatas kemudian dapat dicari variable bebas dan terikat. Variabel bebasnya
adalah gaya dan variable terikat adalah percepatan (a). Perhitungannya dapat dilihat
sebagai berikut:
0.11687= A. X b
0.11687= 23.8012.−3.70.80864
0.11687≈ 0.10906
Karena hasil Y yang didapatkan berbeda tipis dengan hasil variable terikat di data
pada table, berarti perhitungan regresi diatas sudah benar
1.5.
Foto Peralatan
Smart Cart
Massa
a
Hanger set
17
Katrol dengan penjepit
Lintasan Aluminium DInamik
Bumper Elastis
Perangkat lunak: PASCO Capstone
1.6.
Kesimpulan
Setelah melakukan eksperimen-eksperimen diatas, praktikkan dapat
mengambil beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1. Dari hasil percobaan yang pertama dapat diambil kesimpulan
bahwa jika waktu yang diperlukan semakin besar besar, maka
jarak yang harus ditempuh suatu benda juga akan semakin besar.
2. Dari hasil percobaan yang kedua dapat diambil kesimpulan bahwa
jika semakin banyak waktu yang diperlukan untuk menempuh
suatu jarak maka kecepatan benda tersebut juga akan semakin
cepat.
3. Dari hasil percobaan yang ketiga dapat diambil kesimpulan bahwa
jika semakin besar Massaa suatu benda maka percepatan benda
tersebut akan semakin kecil yang berarti waktu yang diperlukan
juga akan semakin lama.
4. Dari ketiga hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan
bahwa Massaa berbading lurus dengan percepatan. Semakin besar
18
Massaa suatu benda pada suatu system maka akan semakin besar
pula percepatan benda tersebut. Tetapi percepatan berbanding
terbalik dengan waktu. semakin besar percepatan suatu benda
maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suatu titik akan
semakin kecil.
BAB II
KONSERVASI MOMENTUM SUDUT
2.1Tujuan Praktikum
Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai dari percobaan/eksperimen tentang
konservasi momentum sudut adalah sebagai berikut.
1. Menentukan Momen Inersia dari lempeng dan cincin
2. Menentukan konservasi dari momentum sudut dalam praktikum
3. Menentukan berapa besar energi yang hilang saat terjadi tumbukan
2.2 Dasar Teori
1. Momen Inersia
Besar momen inersia dapat dihitung dengan rumus berikut.
1
I = M R2
2
19
Gambar 2.1
Lempeng dengan pusat dan diameternya
Saat M adalah massa dari suatu lempeng dan R adalah jari-jarinya.
Momen inersia berdasarkan diameternya dapat dihitung dengan:
I=
1
M R2
4
Secara teori, momen inersia atau I dari cincin berdasarkan massanya
dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
1
I = M ( R 1 2 + R 22 )
2
Ketika M adalah massa dari cincin, R1 adalah jari-jari dalam cincin. R2
adalah jari-jari luar cincin. lihat gambar 2.2
Gambar 2.2
Jari-jari luar dan dalam
20
Gambar 2.3
Pengaturan untuk
lempeng dan cincin
Untuk menentukan momen inersia dari eksperimen, sebuah torsi
diberikan ke objek yang mengakibatkan kecepatan sudut karena 𝜏 = I𝛼
I=
τ
α
Ketika 𝛼 adalah percepatan sudut yang setara dengan a/r dan 𝜏 adalah
torsi yang disebabkan oleh beban yang digantung pada benang yang
digulung pada dasar apparatus.
τ =rT
Saat r adalah jari-jari silinder yang digulungkan pada benang dan T
adalah tegangan pada benang saat apparatus berputar. Menerapkan
Hukum II Newton untuk massa yang digantung. dapat diperoleh:
Gambar 2.4
Perputaran apparatus dan diagram alat
Dapat ditentukan tegangan dengan menggunakan rumus:
T =m ( g−a)
Saat percepatan linear dari massa sudah ditentukan, torsi dan percepatan
sudut dapat ditentukan untuk menghitung momen inersia.
2. Konservasi Momentum Sudut
Saat cincin dijatuhkan pada lempeng berputar, tidak ada torsi bersih pada
system karena torsi pada cincin setara dan berlawanan pada torsi
lempeng. Karena itu, tidak ada perubahan momentum sudut.
L=Iiωi=Ifωf
Dimana Ii adalah momen inersia awal dan ꙍi adalah kecepatan sudut
awal.
Gambar 2.5
Pengaturan cincin yang dijatuhkan
1
%KE Lost = ( I 1 ¿ ¿
2
Referensi:
Hunt. C. (2012. July 17). Conservation of Angular Momentum
Experiment. Retrieved from PASCO:
https://www.pasco.com/prodCatalog/EX/EX5517_conservation-ofangular-momentum-experiment
Momentum terbagi menjadi 2 yaitu:
1. Momentum linear: momentum yang berlaku pada benda yang sedang
bergerak pada suatu lintasan lurus.
2. Momentum sudut: momentum yang berlaku pada benda yang sedang
berputar.
Ada beberapa contoh penerapan momentum dalam kehidupan sehari-hari
yaitu sebagai berikut:
Contoh 1: Seorang pemain akrobat yang melakukan gerak berputar saat
di udara menekukkan kedua kakinya sampai berimpit dengan badannya.
Hal ini mengakibatkan momen inersia badan pemain akrobat menjadi
kecil sehingga jumlah perputaran akan menjadi lebih banyak.
Contoh 2: Seorang pemain ice skating yang melakukan gerakkan
berputar di atas lapisan es merentangkan tangannya agar massa kedua
tangannya memudahkan dia untuk berputar lebih cepat. Ketika sudah
22
mencapai kecepatan yang diinginkan, ia pun menarik kembali tangannya
agar laju putarannya tidak semakin cepat.
2.3 Peralatan dan Bahan
No
Nama
Kode
Tipe
Komposisi
.
1
Sensor Gerak Rotasi
PS-2120
Pulley 3-Step 10.
29 dan 48 mm
Dimensi sensor
10x5x3.75 cm
Three-step
Shaft sensor Dia.
Pulley 1 pc
6.35 mm
Resolusi ±
Rod Clamper 1
0.09°/0.0078 mm
pc
Resolusi rotasional
0.00157 radian
Rotasi maksimal
30 rev/s
2
Aksesoris Rotasi
CI-6691
Diameter Lempeng
Lempeng putar
9.5 cm
1 pc
Diameter cincin
Cincin besar
dalam 5.4 cm
(465 gr) 1 pc
Diameter cinci
Massa 75 gr 2
luar 7.6 cm
pc
Panjang batang 38
Super Pulley 1
cm
pc
Benang nilon
3
4
Kaliper
Massa dan Hanger Set
SF-8711
hitam 1 gulung
Panjang maksimum 1 pc
ME-8979
18 cm
Massa Hanger 5 gr
Massaa 100g 3
± 2%
buah
Massaa 50g 3
buah
Massaa 20g 6
buah
Massaa 10g 3
buah
Massaa 5g 3
buah
Massaa 2g 3
buah
Massaa 1g 3
buah
Massaa 0.5g
3buah
Massaa Hanger
4 buah
Molded
Storage Box 1
5
6
Super Pulley dan Clamp
Batang Pendiri
ME-9448
Sesuai ketebalan
pc
1 pc
ME-8735
meja 0-2 cm
Berat 4 kg
Batang Pendiri
Diameter batang
1 pc Kaki
6.3-12.7 mm
penyeimbang 2
Jarak dengan kaki
pcs
penyeimbang 25
Baut penjepit 2
cm
pcs
7
Batang besi Panjang
ME-8736
8
850 Universal Interface
UI-5000
Panjang 45 cm
Diameter 12.7 mm
Interface 1 pc
Kabel USB 1
pc
Kabel Power 1
9
PASCO Capstone
UI-5400
pc
1 pc
24
2.4 Analisis
Prosedur 2.1
1. Ikat sensor gerak putar ke support rod dan hubungkan dengan 850
universal interface
2. Desain peralatan seperti gambar 2.4
3. Buka file PASCO Capstone “Praktikum 2” di desktop. pastikan sensor
gerak putar terhubung pada konfigurasi hardware
4. Letakan Massaa 20gr pada gantungan Massaa dimana pada jarak
tertentu dari tanah. Lepaskan beban pada kecepatan awal sama dengan
nol. dan rekam data akselerasi yang digunakan oleh beban untuk
mencapai tanah. Ulangi percobaan ini sebanyak 5 kali dan catat pada
tabel 2.1.
5. Hitungan T, τ , α, dan I
6. Hitung rata-rata I dari 5 kali percobaan
Analisis 2.1
Percobaan-1
Percobaan-2
25
Percobaan-3
Percobaan-4
Percobaan-5
26
Tabel 2.1 Inersia Lempengan
Eksperimen
1
2
3
4
5
a (m/sec2)
T (N)
0.579
0.18442
0.698
0.18204
0.691
0.18218
0.638
0.18324
0.688
0.18224
Rata-Rata I
� (Nm) α
(rad/sec2 )
0.004389 24.3277311
0.004333 29.3277311
0.004336 29.0336134
0.004361 26.8067227
0.004337 28.907563
Dari percobaan pertama didapatkan data seperti diatas. Dan untuk
perhitungannya dapat dilihat seperti berikut.
T=w–m.a
= m . 9.8 – m . a
= 0.02 . 9.8 – 0.02 . 0.579
= 0.196 – 0.01158
= 0.18442 N
Kemudian dari hasil tegangan diatas, torsi dapat dicari dengan rumus
dibawah.
τ =T . r
= 0.18842 . 0.0238
= 0.00439 Nm
Kemudian perhitungan percepatan sudut dapat dihitung dengan rumus
berikut:
27
α=
a
0.579
=
= 24.327731 rad/sec2
r 0.0238
Kemudian momen Inersia dapat dihitung dengan rumus berikut:
I=
τ = 0.00439 = 0.00018 Kg/ 2
m
α 24.3277361
Prosedur 2.2
1. Desain peralatan seperti gambar 2.3 dengan cincin dan cakram
2. Lepaskan beban pada kecepatan awal sama dengan nol. lalu rekam data
akselerasi yang digunakan oleh beban untuk mencapai tanah. Ulangi
percobaan sebanyak 5 kali dan catat pada tabel 2.2
3. Hitungan T. τ . α. dan I
4. Hitung rata-rata I dari 5 kali percobaan
Analisis 2.2
Percobaan-1
Percobaan-2
28
Percobaan-3
Percobaan-4
Percobaan-5
29
Tabel 2.2 Inersia Lempengan dan Cincin
Eksperimen a (m/sec2 ) T (N) � (Nm) α (rad/sec2)
1
0.171
0.19258 0.004583 7.18487395
2
0.168
0.19264 0.004585 7.05882352
3
0.171
0.19258 0.004583 97.18487395
4
0.17
0.1926 0.004584 7.14285714
5
0.169
0.19262 0.004584 37.10084033
6
Rata-Rata I
I (kg/m2 )
0.0006379241
0.0006495179
0.0006379241
0.0006417432
0.0006456075
0.0006425433
Dari percobaan pertama didapatkan data seperti diatas. Dan untuk
perhitungannya dapat dilihat seperti berikut.
T=w–m.a
= m . 9.8 – m . a
= 0.02 . 9.8 – 0.02 . 0.171
= 0.196 – 0.00342
= 0.19258 N
Kemudian setelah mendapatkan tegangan. torsi dapat dicari dengan rumus
dibawah.
τ =T . r
= 0.19258 . 0.0238
= 0.00458 Nm
Kemudian perhitungan percepatan sudut dapat dihitung dengan rumus
berikut:
α=
a
0.171
=
= 7.18487395 rad/sec2
r 0.0238
Lalu Inersia dapat dihitung dengan rumus berikut.
I=
τ = 0.00458 = 0.000637924 Kg/ 2
m
α 7.18487395
Berdasarkan perhitungan dari kedua percobaan diatas. dapat dilihat perbedaan
pada Inersia rata-ratanya. Dapat dilihat bahwa inersia rata-rata percobaan
30
pertama lebih kecil daripada inersia rata-rata percobaan kedua. Hal ini karena
pada percobaan kedua. system mendapatkan tambahan beban dari massa
cincin yang ditambahkan pada lempeng sehingga menyebabkan inersianya
menjadi lebih besar.
Prosedur 2.3
1. Desain peralatan seperti gambar 2.5
2. Ubah tanda dari gerak rotasi pada setup property hardware
3. Putar cakram dengan kecepatan sudut sampai dengan 27-28 rad/s.
lepaskan cincin ketika kecepatan sudut antara 27-28 rad/s
4. Catat kecepatan sudut sebelum dan setelah cincin diletakan. ulangi
percobaan ini sebanyak 5 kali dan catat pada tabel 2.3
5. Hitung momentum sudut sebelum dan setelah cincin dijatuhkan
6. Hitung energi yang hilang ketika tumbukan sesuai rumus.
Analisis 2.3
Percobaan-1
Percobaan-2
Percobaan-3
31
Percobaan-4
Percobaan-5
32
Dari hasil grafik percobaan ketiga. dapat dilihat bahwa terjadi penurunan
yang drastis pada kecepatan sudut. Hal ini dikarenakan oleh adanya tambahan
beban yang mendadak pada lempengan yang sudah berputar sehingga
mempengaruhi momen inersianya sehingga kecepatan sudutnya juga berubah.
Selain itu juga ada energi yang hilang karena energi kinetik awal lempengan
yang berputar berubah menjadi bentuk energi yang lain yaitu energi panas
dan bunyi. Energi kinetik pada lempeng yang berputar dapat dilihat pada
1
2
KE rot = I ω
2
rumus berikut:
Tabel 2.3 Konservasi Momentum Sudut
Eksperimen
1
2
3
4
5
ꙍi
(rad/sec)
27.332
27.62
27.515
27.227
27.672
ꙍf
Li
Lf
KE% Lost
(rad/sec) (kg m2 sec-1 ) (kg m2 sec-1 )
7.304 0.004318456 0.0046931341 70.958181
6.571
0.00436396 0.0042221501 76.9823652
7.461
0.00434737 0.0047940133 70.0980056
5.524 0.004301866 0.0035494075 83.2600997
7.566 0.004372176 0.0048614803 69.5983829
Berdasarkan hasil-hasil data momen inersia pada percobaan pertama dan
kedua, dapat dicari momentum sudut dengan menggunakan rumus dibawah:
Momentum sudut tanpa cincin:
Li = I 1 . ωi = 0.000158 . 27.332 = 0.00431846 Kg m2 sec 2
33
Momentum sudut dengan cincin:
Lf = I f . ωf = 0.000642543 . 7.304 = 0.004693134 Kg m2 sec 2
Setelah mendapatkan data Li dan Lf. energi yang hilang dapat dihitung
dengan menggunakan rumus dibawah:
1
KE% Lost = ( I 1 ¿ ¿%
2
1
= ( 0.000158 ¿ ¿ ×100 %
2
=(
0.059016019−0.01713932563 ¿× 100
%
0.059016019
= ¿) ×100%
= 0.7095818064 × 100%
= 70.958181%
2.5 Foto Peralatan
Gambar 2.6 Hanger
34
Gambar 2.7 Sensor Kecepatan Rotasi Katrol. Lempengan Katrol. Penjepit Katrol
dan Katrol Putar Beban.
Gambar 2.8 Massa/beban
Gambar 2.8. Benang
Gambar 2.9. Alat 850 Universal Interface
35
2.6 Kesimpulan
Setelah melakukan eksperimen-eksperimen diatas. praktikkan dapat mengambil
beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1. Setelah melakukan percobaan-1, dapat disimpulkan bahwa momen inersia
dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti massa, percepatan sudut, torsi,
dan gaya.
2. Setelah melakukan percobaan-2, dapat disimpulkan bahwa semakin besar
massa atau beban benda yang berputar, maka semakin besar pula momen
inersia benda tersebut.
3. Setelah melakukan percobaan-3 dapat disimpulkan bahwa setelah
penambahan beban pada benda yang berputar dapat menyebabkan
penurunan kecepatan sudut karena pertambahan massa mempengaruhi
momen inersia suatu benda.
4. Setelah melakukan seluruh percobaan, dapat disimpulkan bahwa beban
berpengaruh terhadap momen inersia suatu benda. Sama pula pada
momentum sudut. momentum sudut juga dipengaruhi oleh beberapa
faktor seperti momen inersia dan kecepatan sudut. Kemudian energi
benda yang berputar dapat berubah menjadi bentuk energi lain seperti
kalor dan bunyi yang dikarenakan oleh tumbukan.
BAB III
KONSERVASI MOMENTUM
3.1Tujuan Praktikum
Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai dari percobaan/eksperimen tentang
konservasi momentum adalah sebagai berikut.
1. Menantukan pengaruh massa dalam berbagai jenis tumbukan dalam
percobaan.
36
2. Menentukan konservasi dari momentum dalam praktikum.
3. Memahami tentang Konservasi Momentum pada ledakan, tumbukan
benar-benar elastis, dan tumbukan tidak elastis.
3.2 Dasar Teori
1. Konservasi Momentum
Momentum gerobak tergantung pada massa dan kecepatannya.
Momentum = p⃗= mv⃗⃗
Gambar 3.1
Pengaturan Lengkap – Konservasi Momentum
Arah momentum sama dengan arah kecepatan. Selama tabrakan. momentum total
sistem kedua gerobak dilestarikan karena gaya total pada sistem dua gerobak adalah
nol. Ini berarti total momentum tepat sebelum tumbukan sama dengan total
momentum tepat setelah tumbukan. Jika momentum satu gerobak menurun,
momentum gerobak lainnya meningkat dengan jumlah yang sama. Ini benar terlepas
dari jenis tabrakan, dan bahkan dalam kasus di mana energi kinetik tidak
dilestarikan. Hukum kekekalan momentum dinyatakan sebagai
p⃗Total Sebelum Tabrakan = p⃗Total Setelah Tabrakan
Pada setiap jenis tabrakan, termasuk: ledakan, tabrakan benar-benar elastis, tabrakan
elastis, dan tabrakan tidak elastis, momentum akan dilestarikan. Ada cara untuk
menentukan elastisitas dalam tabrakan. Salah satunya adalah menemukan nilai 'e'
seperti yang dijelaskan di bawah ini:
𝑒 = −(��1′ −
��2′)
��1 −
��2
37
Jika:
38
e = 1 : benar-benar elastis
0 <e <1: elastis
e = 0 : benar-benar tidak elastis
Untuk menemukan momentum, gunakan persamaan di bawah ini:
𝑃 = 𝑚 .𝑉 awal
Karena menggunakan 2 gerobak dan kedua gerobak memiliki nilai momentum yang
berbeda. kombinasi keduanya akan mengikuti persamaan di bawah ini:
𝑃=
��′
��1��1 + ��2��2 = ��1��1′
+ ��2��2′
B. Referensi
1. Hunt. C. (2017. April 30). Newton's Laws Experiment. Retrieved from PASCO:
https://www.pasco.com/prodCatalog/EX/EX-5503_newtons-lawsexperiment
2. PASCO Scientific. [Online]. Instruction Manual and Experiment Guide for the
PASCO scientific model SF-8607 dan SF-8608. Available:
https://www.pasco.com/file_downloads/product_manuals/Basic-CurrentBalanceManual-SF-8607.pdf December 07.2015 [February 11. 2015]
3. http://thomasyg.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/8195/Regresi+dan+
Korelasi.pdf
3.3 Peralatan dan Bahan
No
Nama
Kode
Tipe
Komposisi
.
39
1
Smart Cart Red
ME-1240
Tekanan:
Kisaran ± 100N
Resolusi 0.1 N
Akurasi ± 2%
Smart Cart 1 pc
40
Tingkat pengambilan
Hook
1 pc
sampel maksimum 500
Bumper karet 1 pc
sampel/s
Bumper magnetik
Resolusi posisi ± 0.2 mm
1 pc
Kecepatan: maksimal ±3
Kabel USB 1 pc
m/s
Tingkat sampel maks 100
sampel / s
Percepatan:
Kisaran ± 16g
(g=9.8m/s2)
Tingkat sampel
maksimum 50 sampel/s
Jangkauan nirkabel
2
Smart Cart Blue
ME-1241
maksimal 30m
Tekanan:
Kisaran ± 100N
Resolusi 0.1 N
Akurasi ± 2%
Smart Cart
Tingkat pengambilan
pc
sampel maksimum 500
Hook
sampel/s
Bumper Karet
Resolusi posisi ± 0.2 mm
1 pc
Kecepatan: maksimal ±3
Bumper magnet
m/s
1 pc
Tingkat sampel maks 100
Kabel USB 1 pc
1
1 pc
sampel / s
Percepatan:
Kisaran ± 16g
(g=9.8m/s2)
Tingkat sampel
maksimum 50 sampel/s
Jangkauan nirkabel
maksimal 30m
39
3
4
Stackable Masses
Massa dan
ME-6757A Berat 250 g
ME-8979
Massa Hanger 5 gr ± 2%
Hanger Set
1 pc
Massaa 100g 3
buah
Massaa 50g 3 buah
Massaa 20g 6 buah
Massaa 10g 3 buah
Massaa 5g 3 buah
Massaa 2g 3 buah
Massaa 1g 3 buah
Massaa 0.5g 3buah
Massaa Hanger 4
buah
Molded Storage
5
Kaki Track
Box 1 pc
2 pcs
ME-8972
Dinamika
6
(kumpulan 2)
Bumper Elastis
ME-8998
Bahan elastis atau karet
Bracket 2 pcs
7
Super Pulley dan
ME-9448B
gelang
Sesuai ketebalan meja 0-2
1 pc
8
Clamp
Aluminum
ME-9493
cm
Panjang 1.2 m
Interface 1 pc
9
Dynamics Track
Kabel USB 1 pc
String Fisika
Kabel Power 1 pc
3 kumparan
SE-8050
Tahan hingga 133 N
Jalinan
3.4 Analisis
Prosedur
1. pasang kaki pada lintasan dan seimbangkan
2. Arahkan kedua smart cart’s di lintasan sehingga bumper magnetiknya
saling berhadapan seperti yang pada gambar 3.5.
3. Coba kasus a sampai c yang dijelaskan di bawah tabel. Gambar dua diagram
(satu untuk sebelum tabrakan dan satu untuk setelah tabrakan) untuk setiap
kasus.
40
4. Di setiap diagram. tunjukan vektor kecepatan untuk setiap smart cart’s
dengan panjang yang kira-kira mewakili kecepatan relatif smart cart’s.
5. Untuk setiap kondisi yang dicoba. isi data dalam tabel 3.1. 3.2 dan 3.3 di
bawah ini:
Prosedur 3.1
Ledakan
1. Tempatkan kedua smart cart’s berdampingan dengan pendorong yang
saling berhadapan di tengah.
2. Catat kecepatan kedua smart cart’s setelah ledakan untuk mengukur
momentum.
3. Temukan kecepatan di titik dalam grafik ini:
4. Ulangi langkah tadi dengan menambahkan massa pada m2 (salah satu smart
cart’s) berdasarkan informasi yang dibutuhkan untuk mengisi table.
Analisis 3.1
Percobaan 1
Percobaan 2
41
Percobaan 3
Dari data pada grafik dapat dilihat bahwa pada percobaan tersebut. jika
massa pada smart cart ditambahkan maka kecepatannya akan semakin
kecil sehingga jarak yang ditempuh juga akan semakin kecil.
Selain itu, jika kecepatannya semakin kecil maka energi kinetiknya juga
akan semakin kecil sesuai dengan rumus energi kinetik yaitu
1 2
Ek= mv
2
Tabel 3.1 Ledakan
Tambahan massa
v1 (m/s)
pada m2 (gr)
1.123
0
0.922
250
0.957
500
v2 (m/s) p1 (kg. m/s) p2 (kg. m/s)
-0.986
-0.422
-0.344
0
0
0
0.0372777
0.26105
0.4732973
Δp
0.0372777
0.26105
0.4732973
Dari data diatas dapat kita lihat hubungan antara kecepatan dan massaa.
Semakin berat beban/Massaa maka semakin besar pula momentum yang
42
dihasilkan. Untuk perhitungan momentum dapat menggunakan persamaan
dibawah:
P2 = (V 1 +V 2) × (0.2721 + m 1 × 0.001¿
= (1.123 + (−0.986 ¿ ׿0.2721 + (0 × 0.001)
¿ 0.137 × 0.2721
= 0.0372777 kg
m
s
∆ p = P2−P1 = 0.372777 – 0 = 0.372777kg
m
s
Dari data diatas dapat dilihat bahwa P=P'. Ini membuktikan bahwa momentum
terkonservasi dalam percobaan ini. Pada percobaan ini juga dapat dilihat jika
massa suatu benda semakin besar maka momentumnya juga akan semakin
besar sesuai rumus momentum yaitu P=m.v
Prosedur 3.2
1. Letakan satu smart cart’s ditengah lintasan
2. Sajikan smart cart’s lain dengan kecepatan awal menuju gerobak yang diam
dengan sisi magnet smart cart’s saling berh di bagian smart cart’s yang
bertabrakan.
3. Temukan kecepatan di titik dalam grafik ini:
4. Ulangi langkah tadi dengan menambahkan massa pada m2 (salah satu smart
cart’s) berdasarkan informasi yang dibutuhkan untuk mengisi table.
Analisis 3.2
Percobaan 1
43
Percobaan 2
Percobaan 3
44
Tabel 3.2 Tumbukan Lenting Sempurna
Tambahan massa
v 1 (m/s) v 2 (m/s)
pada m2 (gr)
0.662
0
0
0.794
0
250
0.695
0
500
v 1' (m/s) v 2' (m/s) p (kg. m/s)
-0.012
-0.207
-0.287
0.61
0.502
0.342
0.1801302
0.2160474
0.1891095
p' (kg. m/s)
0.1627158
0.2057695
0.1859655
Dari hasil percobaan yang dilakukan. perhitungan momentum dapat dilakukan
dengan rumus:
P = m1× v1 = 0.2721 × 0.662 = 0.1801302 kg .
m
s
P' = (m1 × v1 ) + (0.2721 + (m2 × 0.0001)) × v 2
'
'
= (0.2721× -0.012) + (0.2721 + (0× 0.0001))× 0.61
= (-0.0032652) + (0.165981)
= 0.1627158 kg
m
s
Dari data diatas dapat dilihat bahwa P= P'. ini membuktikan bahwa
momentum terkonservasi dalam percobaan ini.
Jika dua benda yang memiliki massa dan kecepatan yang sama saling
bertumbukan berhenti, momentum akan tetap terkonservasi karena setelah
tumbukan energi akan berubah menjadi energi panas dan bunyi.
Prosedur 3.3
1. Letakan satu smart cart’s ditengah lintasan
2. Sajikan smart cart’s lain dengan kecepatan awal menuju gerobak yang diam
dengan sisi magnet smart cart’s saling berhadapan di bagian smart cart’s yang
bertabrakan.
3. Temukan kecepatan di titik dalam grafik ini:
4. Ulangi langkah tadi dengan menambahkan massa pada m2 (salah satu smart
cart’s) berdasarkan informasi yang dibutuhkan untuk mengisi table.
45
Analisis 3.3
Percobaan 1
Percobaan 2
Percobaan 3
Tabel 3.3 Tumbukan Tidak Lenting
46
Tambahan massa
v1 (m/s) v 2 (m/s) v 1' (m/s) v 2' (m/s) p (kg. m/s) p' (kg. m
pada m2 (gr)
0
0.445
0.217
0.217 0.1210845 0.11809
0
0
0.62
0.388
0.388
0.168702 0.30814
250
0
0.507
0.365
0.365 0.1379547 0.38113
500
Dari hasil percobaan yang dilakukan. perhitungan momentum dapat dilakukan
dengan rumus:
P = m× v 2 = 0.2721 × 0.445 = 0.1210845 kg .
m
s
Semakin besar beban/massaa ditambah maka momentum setelah bertumbukan
akan semakin besar. Perhitungan momentum setelah bertumbukan dapat
dilakukan dengan rumus berikut:
P' = (m +¿ (m2× 0.0001) + m) × v1
'
= (0.2721 +¿ (0 × 0.001) + 0.2721) × 0.217
= (0.5442) ×(0.217)
= 0.1180914 kg
m
s
Pada percobaan kali ini P dan P' memiliki perbedaan karena adanya faktor luar
yang menyebabkan percobaan ini agak menyimpang yaitu adanya gaya
magnet pada smart cart yang mengakibatkan pengukuran momentum akhir
kurang tepat.
3.5 Foto Peralatan
47
Smart Cart
Massa
a
Hanger set
Katrol dengan penjepit
Lintasan Aluminium DInamik
Bumper Elastis
3.6 Kesimpulan
Setelah melakukan eksperimen-eksperimen diatas. praktikkan dapat mengambil
beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1. Setelah melakukan percobaan-1, dapat disimpulkan bahwa sebuah benda yang
diam memiliki momentum sama dengan nol dan hanya akan memiliki
momentum setelah mulai bergerak yang sama dengan massa dan kecepatan
gabungan.
2. Setelah melakukan percobaan-2, dapat disimpulkan bahwa dalam tumbukan
lenting sempurna momentum awal dan momentum akhir hampir sama besar yang
berarti momentum tidak berubah dan memenuhi hokum kekekalan momentum
3. Setelah melakukan percobaan-3, dapat disimpulkan bahwa dalam tumbukan tidak
lenting seharusnya memiliki momentum awal dan akhir yang sama tetapi dalam
percobaan sistem mengalami penyimpangan karena adanya faktor luar yaitu gaya
magnet yang menyebabkan perhitungan momentum akhir kurang tepat.
4. Setelah melakukan semua percobaan-percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa
momentum bergantung pada massa dan kecepatan suatu benda. Selain itu
momentum awal dan momentum akhir suatu benda yang bertabrakan akan selalu
sama yang memenuhi Hukum Kekekalan Momentum.
48
BAB IV HUKUM
HOOKE
4.1 Tujuan Praktikum
Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai dari percobaan/eksperimen tentang
konservasi momentum adalah sebagai berikut:
1. Memahami pegaplikasian Hukum Hooke terhadap pegas.
2. Menentukan energi kinetik dan potensial pada pegas dari percobaan.
3. Menentukan konstanta pegas saat pegas memuat dan membongkar.
4.2 Dasar Teori
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menemukan konstanta pegas untuk
dua pegas di bawah tekanan dan untuk memverifikasi bahwa energi yang
disimpan dalam pegas sesuai dengan apa yang diprediksi oleh Hukum Hooke.
Teori
Ketika mempelajari mata air dan elastisitas, fisikawan abad ke 17 Robert Hooke
memperhatikan bahwa kurva tegangan dengan regangan memiliki wilayah
linier. Dalam batas-batas tertentu, gaya yang diperlukan untuk
49
meregangkan benda elastis seperti pegas logam berbanding lurus dengan
ekstensi pegas. Ini dikenal sebagai hukum Hooke dan umumnya di tulis:
F = -k Δx
Figure 4.1
Dr. Robert Hooke
Di mana F adalah gaya yang diterapkan. Δx adalah ekstensi atau kompresi
pegas yang diukur dari panjang yang tidak terentang dan k adalah konstanta
proporsionalitas yang dikenal sebagai konstanta pegas yang biasanya diberikan
dalam N / m. Tanda-tanda dipilih sehingga ketika pegas direntangkan gaya negatif
karena Sensor Sensor mencatat gaya negatif ketika kita menariknya. (Catatan:
Hukum Hooke umumnya ditulis dalam hal gaya yang diterapkan pegas di sekitarnya
daripada gaya yang diterapkan pada pegas.) Kami sebenarnya akan mengukur posisi
gerobak yang terpasang pada pegas alih-alih Δx. Persamaan 1 dapat ditulis:
F = +k(x-xo) = kx – kxo = kx – b
Di mana x adalah posisi kereta. xo adalah posisinya ketika pegas pertama kali mulai
meregang (atau mengompres). dan b = kx o. Tanda berubah dalam Persamaan 2 sejak
saat pegas membentang. jarak ke Sensor Gerak berkurang. Tanda di sini
membingungkan. Pada dasarnya, k harus positif. Ini memiliki bentuk garis lurus ketika
F digambarkan grafik versus x dengan k menjadi kemiringan garis dan b menjadi
intersep (yang tidak memiliki signifikansi fisik). Energi yang disimpan dalam
pegas adalah:
Usp = ½ k(Δx)
2
50
Jika kereta dilepaskan dari posisi x = x 1. pada saat mobil mencapai xo. semua energi
pegas telah dikonversi menjadi energi kinetik mobil dan
2
2
Usp = ½ k(Δx) = ½ k(x1-xo)
Pekerjaan yang dilakukan pada kereta akan sama dengan energi kinetik akhir kereta.
K = ½ mv2
Contoh penerapan Hukum Hooke dalam kehidupan sehari-hari:
1. Digunakan dalam pembuatan Kasur atau spring bed agar saat digunakan
terasa lebih nyaman.
2. Digunakan sebagai pegas pada kendaraan seperti mobil agar dapat
mengurangi guncangan pada saat berkendara di jalanan.
Referensi
A Hunt, C. (2018, May 11). Hooke's Law and Spring Potential Experiment - EX5504. Retrieved from PASCO: https://www.pasco.com/prodCatalog/EX/EX5504_hookes-law-and-springpotential-experiment/
Khan Academy. (2019, Jan). What is Hooke's Law? Retrieved from Khan
Academy: https://www.khanacademy.org/science/physics/workandenergy/hookes-law/
4.3 Peralatan dan Bahan
No
.
1
Nama
Kode
Tipe
Lintasan
ME-1240
Panjang 1.2 m
Komposisi
Aluminium
2
3
Dinamis
PAScar
Ujung
ME-6950
ME-8971
Red PAScar
2 pcs
4
5
Lintasan
Kaki Lintasan
Penjepit
ME-8972
ME-9836
2 pcs
6
Lintasan
Sensor gerak
PS-2103A Rentang 0.15 - 8 m
1 pc
Resolusi 1mm Maks.
Sample Rate Rentang
51
Rotasi 50 Hz
7
360derajat
Pegas Pendek (5,75
Pegas lemah pendek 3
Lintasan
cm)
pcs
Dinamis
PegasPanjang (8,33
Pegas kuat pendek 3
cm)
pcs
Pegas Kuat (6,8 N /
Pegas lemah panjang 3
m)
pcs
Pegas Lemah (3,4 N /
Pegas kuat pendek 3
m)
pcs
Set Pegas
ME-8999
Diameter pegas 1,6
cm
8
Sensor
PS-2189
Bumper Lampiran 1 pc
Resolusi
Hook Lampiran 1 pc
Tinggi
Cart / Bracket
Thumbscrew 1 pc
Rod Clamp
9
Bracket
Thumbscrew 1 pc
Bracket 1 pc
ME-6622
Sensor
Bumper Pegas Ringan 1
pc
Bumper PegasBerat 1
pc
Bumper Magnetik 1 pc
Bumper Karet 1 pc
Clay Cup 1 pc T-sekrup
4 pcs # 0 Phillips Head
1 pc Obeng 1 pc Thumb
10
Peluncur
Screw 1 pc
Spring Cart Launcher 1
ME-6843
Kereta Pegas
pc
Trigger Pin 1 pc Spring
11
Bumper
elastis
ME-8998
Bahan Elastis / Karet
3 pcs
Bracket 2 pcs
gelang
52
12
13
Benang Fisika SE-8050
850 Universal UI-5000
Tahan hingga 133 N
Interface Set
Interface 1 pc
Kabel USB 1 pc
Kabel Daya 1 pc
14
PASCO
Capstone
Software
4.4 Analisis
Prosedur
Gambar 4.2
Grafik Kecepatan Konstan
1. Buka grafik kecepatan terhadap waktu di file “Praktikum 4.1” pada PASCO
Capstone.
Gambar 4.3
Pengaturan Regangan
53
Gambar 4.4
Keadaan
Benang Awal
2. Seimbangkan lintasa
l jika ada atau gunakan
n dengan menggunakan spirit leve
kereta pada lintasan. Jika tersedia spirit level maka periksa jalur lintasan dan
tegak lurus lintasannya.
3. Pasang Sensor Gaya pada Colokan Sensor Gaya dan pasang colokan seperti
yang tampak pada gambar 4.3.
4. Pasang Bumper Elastis pada lintasan untuk melindungi Sensor Gaya. Gelang
elastis harus berada pada posisi tertinggi dari tiga titik yang ada dan di sisi yang
mengarah pada Sensor Gaya agar saat terjadi tabrakan gelang elastis tersebut
tidak longgar.
5. Pasang Sensor Gerak pada sisi yang lain dari lintasan dan miringkan jalur
sedikit.
6. Hubungkan Sensor Gaya dan Sensor Gerak pada PASPORT di interface.
7. Pilih salah satu pegas lemah dari Set Pegas Lintasan Dinamis. Gunakan
sebuah benang pendek untuk mengikat pegas pada lubang bawah pada mobil
seperti gambar 1 sehingga mobil berada sejauh 15 cm dari pegas. Pasang
pegas pada kait di Sensor Gaya dengan simpul kecil benang. Bumper Elastis
harus berada pada beberapa cm lebih jauh dari Sensor Gaya daripada pegas agar
pegas tidak tertabrak oleh mobil yang menabrak bumper melainkan mobil
akan berada minimal 10 cm dari bumper saat pegas tidak regang.
8. Nolkan Sensor Gaya dengan menekan tombol “Nol” pada tombol sensor.
Prosedur 4.1
1. Tentukan posisi mobil pada saat pegas tidak tertekan. Catat posisi tersebut
sebagai x0.
54
2. Dorong mobil sampai pegas tertarik sejauh 15 cm dari Sensor Gerak dan
tentukan posisinya.
3. Klik “Rekam”. Tahan mobil dalam keadaan diam selama 2-3 detik.
4. Lepaskan mobil lalu tekan “Berhenti” saat mobil menabrak bumper. Jika
pegas lepas dari kait, coba untuk mencegah mobil menabrak Sensor Gerak.
5. Klik tombol Scale-to-Fit. Lalu klik ikon pilihan dan pindahkan selection box
untuk menandai puncak pertama. Klik Scale-to-Fit lagi.
6. Kemudian cari rata-ratanya dengan menggunakan toolbos pada software
PASCO Capstone.
7. Untuk menentukan konstanta pegas, gunakan grafik Gaya terhadap Posisi.
Kemudian gunakan selection box pada garis linear dan tentukan gradiennya.
8. Ulang langkah 2 untuk 30cm dan 45cm
Analisis 4.1
Weak (0.15)
Weak (0.30)
Weak (0.45)
55
Strong (0.15)
Strong (0.30)
Strong (0.45)
56
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pegas yang lebih kuat akan menghasilkan
kecepatan yang lebih besar sehingga akan menghasilkan energi kinetik yang dan
energi potensial yang lebih besar daripada pegas yang lemah.
Tabel 4.1 Energi Kinetik dan Potensial Pegas
Sensor
x delta x
pada mobil (m) (m) (m)
0.15
0.7 0.55
0.3
0.7
0.4
Weak
0.45
0.7 0.25
0.15
0.7 0.55
0.3
0.7
0.4
Strong
0.45
0.7 0.25
Pegas
v
k
Ek
Ep
Energy
(m/s) (N/m) (Joule) (Joule) Lost
1.99 3.42 0.50491 0.5173 -0.0124
1.48 3.38 0.27928 0.2704 0.0088
0.94 3.43 0.11266 0.1072 0,0054
2.72 6.58 0.9433 0.9952 -0.0519
2
6.51
0.51
0.5208 -0.0108
1.27 6.65 0.20564 0.2078 -0.0022
Dari percobaan yang telah kami lakukan, didapatkan data seperti tabel diatas. Dapat
dilihat jika, jarak semakin mengecil maka kecepatan yang dihasilkan semakin lama
semakin kecil dan menyebabkan Energi potensial semakin lama semakin kecil juga.
Perhitungan dapat dilakukan dengan rumus dibawah.
Ek =
1
×m × v 2
2
1
¿ ×0.255 × ( 1.99 )2
2
1
¿ ×0.255 ×3.9601
2
= 0.50491 J
1
2
Ep ¿ ×k × x
2
1
¿ ×3.42 × ( 0,55 )2
2
57
1
¿ ×3.42 ×0.3025
2
= 0.5173 J
Setelah mendapatkan energi potensial dan energi kinetic, maka dapat menghitung
energi yang hilang setelah bumper bertumbukan dengan perhitungan dibawah
sebagai berikut:
Energy lost = Ek-Ep
= 0.50491 – 0.5173
= -0.0124 J
Prosedur 4.2
Gambar 4.5
Ekuilibrium Pegas Percobaan
1. Untuk percobaan 4.2. Buka file “praktikum 4.2” pada PASCO Capstone pada
desktop.
58
2. Pasang Peluncur Pegas Mobil pada mobil seperti pada gambar 4. Gunakan
pegas sedang dengan ujung biru.
3. Letakkan Sensor Gerak pada lintasan sehingga ujung depan berada pada jarak
50cm pada lintasan. Jangan gerakkan mobil pada saat percobaan termasuk
mempercepat gerakkan.
4. Pasang Bumper Elastis pada lintasan untuk melindungi Sensor Gerak agar
gelang elastis berada pada jarak 55cm. Gelang elastis harus berada pada titik
terendah dari 3 titik pada Sensor Gerak sehingga saat terjadi tabrakan tidak
menjadi longgar.
5. Pasang titik akhir lintasan sehingga sisi yang mendekati Sensor Gerak berada
pada jarak 110 cm dari lintasan.
6. Dorong batangan plastik pada Peluncur Mobil melewati lubang titik akhir dan
ikat simpul kecil pada benang. Lalu kaitkan kait pada simpul di Sensor Gaya.
7. Setelah selesai mengatur setup untuk praktikum tabel 4.2. klik rekam pada
saat pegas tidak tertekan. Tarik Sensor Gaya sampai mobil berada pada posisi
seperti langkah pertama dan tahan agar mobil diam selama 15 detik. Klik
berhenti dengan posisi mobil diam. Lepaskan tegangan secara perlahan. Buka
Data Summary dan menandai percobaan ini sebagai “Load 1”. Ulangi
langkah ini 2 kali lagi dan tandai percobaan tersebut sebagai “Load 2” dan
“Load 3”.
8. Tarik Sensor Gaya sampai mobil berada pada posisi seperti di langkah-1.
Tahan mobil agar diam selama 15 detik. Klik rekam dan kurangi gaya secara
perlahan sampai mencapai 0 lalu klik berhenti. Kemudian tandai ulang
percobaan ini sebagai “Unload 1”. lalu ulangi langkah tersebut dua kali lagi dan
tandai senagai “Unload 2” dan “Unload 3”.
Analisis 4.2
Percobaan-1
59
Load-1
Unload-1
Percobaan-2
Load-2
60
Unload-2
Percobaan-3
Load-3
Unload-3
Tabel 4.2 Konstanta Pegas saat Ditarik dan Diregangkan
61
Experimen
t
1
2
3
K Load
121
129
130
K Unload
120
125
128
Konstanta pegas adalah Gaya yang diperlukan untuk menarik suatu pegas sepanjang
suatu satuan jarak. Dapat dilihat dari data pada tabel diatas, Konstanta pegas pada
saat pegas ditarik dan ditregangkan hampir sama besar. Hal ini membuktikan bahwa
Hukum Hooke tetap berlaku pada saat pegas ditarik maupun diregangkan. Konstanta
pada pegas juga berbanding terbalik dengan perubahan jarak pegas.
4.5 Foto Peralatan
2.2
Bumper
2.1
PA
62
PeSgeanssoLrinGtasyaanRDeisnoalumsisTinggi
4.6 Kesimpulan
Setelah melakukan eksperimen-eksperimen diatas. praktikkan dapat mengambil
beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1. Setelah melakukan percobaan-1, dapat disimpulkan bahwa pegas yang lebih
kuat akan menghasilkan energi potensial pegas dan energi kinetik pegas yang
lebih besar pula.
2. Setelah melakukan percobaan-2, dapat disimpulkan bahwa Hukum Hooke
tetap berlaku pada pegas yang ditarik maupun diregangkan.
3. Setelah melakukan percobaan-percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa
konstanta pegas berbanding terbalik dengan perubahahan jarak pada pegas.
4. Setelah melakukan percobaan-percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa
jika sebuah pegas ditarik semakin jauh, maka energi yang dihasilkan akan
semakin besar karena jarak dan kecepatannya akan bertambah yang
mengakibatkan pertambahan energi potensial dan energi kinetiknya.
63
BAB V INTRODUKSI
PERALATAN dan
KONSEP LISTRIK
5.1 Tujuan Praktikum
Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai dari percobaan/eksperimen tentang
konsep listrik adalah sebagai berikut:
1. Untuk memahami ide resistensi, kapasitansi, dan induktansi.
2. Untuk memahami konsep dan sumber sirkuit listrik.
3. Untuk memahami konsep pengukuran listrik.
5.2 Dasar Teori
1. Resistor
64
Resistor adalah komponen elektronik pasif yang memiliki properti
resistivitas, yang disebut resistensi. Perlawanan digunakan untuk menahan
aliran arus dalam suatu rangkaian. Aliran arus dalam suatu rangkaian
bergantung pada jumlah resistansi dalam rangkaian. Elektron bebas yang
mengalir oleh arus akan bertabrakan dengan atom-atom bahan resistor yang
menghasilkan resistansi. Hubungan antara aliran arus dan resistansi
dijelaskan dalam (eq.5.1).
Resistor sebenarnya terbuat dari karbon (atau bahan lain yang mengisolasi) dan
ketahanannya tergantung pada nilai panjang, luas, dan kepadatan propertinya.
Hubungan antara properti resistansi dijelaskan dalam persamaan (eq.5.2).
Unit perlawanan disebut Ohm (Ω). 0 resistansi (atau nilai yang sangat kecil)
dapat dianggap sebagai korsleting dan ∞ resistansi (atau nilai yang sangat
besar) dapat dianggap sebagai sirkuit terbuka. Resistor memiliki bentuk fisik
yang luas, seperti resistor karbon pada Gambar 5.2, permukaan mount, simm,
dan lain-lain. Setiap bentuk memiliki toleransi sendiri untuk kondisi fisik
tertentu. Gagasan resistensi tidak hanya berlaku di resistor, tetapi juga di
setiap bahan tunggal yang dapat diisolasi. Kita akan menggunakan resistor
karbon yang biasa digunakan dalam percobaan.
Gambar 5.1 Simbol Resistor
Bentuk Fisik:
65
Gambar 5.2 Resistor Tetap
2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang memiliki sifat
kapasitas, yang disebut kapasitansi. Kapasitor menyimpan muatan listrik dalam
unit Farad (F). Kapasitor umumnya digunakan dalam rangkaian seperti catu
daya, radio, dan RAM dalam memori komputer karena karakteristiknya.
Gambar 5.3
Kapasitor dibangun oleh dua pelat konduktif yang dipisahkan oleh bahan isolasi.
Ketika habis, kedua pelat akan memiliki jumlah elektron bebas yang sama yang
disebut sebagai keadaan netral. Ketika kapasitor dihubungkan ke sumber
tegangan, elektron dari sumber tegangan akan benar-benar membuat salah satu
pelat menjadi lebih positif atau dalam perspektif lain menjadi lebih banyak.
negatif daripada piring lainnya. Jika kapasitor terisi penuh, tidak akan ada lagi
elektron yang mengalir melalui rangkaian. Perbedaan muatan antara dua
lempeng akan menciptakan garis-garis gaya yang membentuk medan listrik
yang mempertahankan energi bahkan setelah terputus dari sumbernya.
Unit kapasitansi menggambarkan jumlah energi yang dapat disimpan oleh
kapasitor. Persamaan (persamaan.5.3) menggambarkan hubungan antara
elektron, tegangan, dan kapasitansi.
66
Ada beberapa jenis kapasitor seperti mika, keramik, plastik-film, elektrolit,
dan lain-lain. Masing-masing memiliki bahan khusus dan kisaran nilai.
Dibedakan oleh polaritasnya, ada dua jenis kapasitor, kapasitor polar dan nonpolar.
Gambar 5.4 Simbol Kapasitor
Bentuk Fisik :
Gambar 5.5 Kapasitor Tetap
3. Induktor
Induktor adalah komponen listrik pasif yang memiliki sifat induktif,
yang disebut induktansi. Induktor menyimpan medan magnet di unit Henry (H).
Induktor dibentuk oleh luka kawat oleh inti. Energi yang disimpan dalam
induktor dijelaskan dalam persamaan (persamaan.5.4).
67
Ketika ada arus yang mengalir melalui induktor, medan elektromagnetik akan
terbentuk mengelilingi induktor ke segala arah. Jika arus berubah, medan
elektromagnetik juga akan berubah dalam proporsi aliran arus. Bidang
elctromagnatic akan berkembang jika aliran arus meningkat, dan berkurang
jika aliran arus berkurang.
Gambar 5.6
Properti induktansi dalam sebuah induktor tergantung pada jumlah putaran
kawat, permeabilitas, luas, dan panjang inti. Hubungan antara parameterparameter tersebut dijelaskan dalam persamaan (eq.5.5).
Simbol induktor:
Gambar 5.7 Simbol Induktor
Bentuk Fisik :
68
Gambar 5.8 Induktor
4. Sumber Tegangan
Sumber tegangan memberikan tegangan untuk setiap arus yang dibutuhkan
oleh suatu rangkaian. Ada dua jenis sumber tegangan yang tersedia dan
banyak digunakan, yaitu sumber tegangan AC dan sumber tegangan DC.
Tegangan AC (arus bolak-balik) berarti bahwa ia akan menyediakan aliran
arus yang akan membalik arahnya secara berkala, sementara tegangan DC
(arus searah) akan selalu menyediakan aliran arus hanya dalam satu arah.
Tegangan DC dapat diperoleh dari baterai, sel surya, catu daya, termokopel,
sensor piezoelektrik, dan bahkan generator.
5. Buka dan Tutup Sirkuit
Buka dan tutup loop menentukan apakah arus mengalir di sirkuit atau tidak.
Sirkuit tertutup memungkinkan elektron mengalir dari awal hingga akhir sirkuit.
Gambar 5.9
69
Sirkuit terbuka berarti bahwa arus tidak dapat mengalir dalam rangkaian
karena berbagai alasan, seperti pecahnya sirkuit, atau nilai resistansi yang
sangat besar terjadi di sirkuit, dan lain-lain.
Gambar 5.10
6. Pengukuran menggunakan Digital Multimeter
Multimeter digunakan untuk mengukur tegangan, arus, dan resistansi. Ada 2
jenis multimeter, yaitu multimeter analog (Gambar 5.11) dan multimeter digital
(Gambar 5.12). Multimeter analog menggunakan jarum sebagai penunjuk nilai
sedangkan multimeter digital menggunakan LCD sebagai tampilan dan nilai
yang ditampilkan adalah angka desimal (seperti yang ada di kalkulator). Kami
akan menggunakan multimeter digital dalam percobaan.
Gambar 5.11
Gambar 5.12
70
Multimeter hanya mengukur nilai efektif sehingga ketika kami mengukur
sinyal AC, kami mengukur nilai kuadrat akar. Nilai RMS hanya divalidasi
untuk sinyal input yang membentuk gelombang sinus.
Pada pengukuran tegangan dan arus, nilai dalam multimeter bisa negatif jika
arus konvensional (dari positif ke negatif) membuat probe hitam
mendapatkan tegangan lebih tinggi dari probe merah. Ada tiga mode umum
dalam pengukuran menggunakan multimeter yaitu resistansi, tegangan, dan
pengukuran arus.
Untuk mengukur resistansi, pemilih probe pengukuran dalam mode Ω, probe
merah dipasang di probe + lubang di multimeter dan pengukuran dilakukan
secara paralel. Dalam mengukur resistansi, sirkuit harus tidak terhubung
dengan sumber tegangan. Dalam mode ini, multimeter resistif sangat tinggi.
Gambar 5.13
Untuk mengukur tegangan, selektor probe pengukuran dalam mode V, probe
merah dipasang di probe + lubang di multimeter dan pengukuran dilakukan
secara paralel dengan komponen yang kami ukur. Tekan tombol pilih untuk
mode tegangan DC atau AC. Dalam mengukur tegangan, rangkaian harus
dihubungkan dengan sumber tegangan. Dalam mode ini, multimeter resistif
sangat tinggi.
71
Gambar 5.14
Untuk mengukur arus, selektor pengukuran probe dalam mode mA, probe
merah dipasang di lubang probe mA & uA dan pengukuran dilakukan secara
serial. Tekan tombol pilih untuk mode tegangan DC atau AC. Dalam mode
ini, multimeter memiliki resistansi yang sangat rendah. Untuk melindungi
multimeter, kami menggunakan sekering 500mA.
Gambar 5.15
5.3 Peralatan dan Bahan
5.4 Analisis
Prosedur 5.1 (Sirkuit Terbuka Tertutup dan Polaritas LED)
1. Susun sirkuit seperti Gambar 5.16 pada breadboard.
Gambar 5.16
2. Nolkan output pada power supply (berlawanan arah jarum jam)
3. Atur Voltase pada power supply hingga 5V.
72
4. Setelah lampu menyala, balikkan polaritas power supply, lihat apakah
lampu masih menyala.
Gambar 5.17
5. Gambar skema pada LPS.
Analisis 5.1
Jika polaritas power supply dibalik, maka lampu tidak menyala. Hal itu
dikarenakan LED merupakan perangkat yang polar jadi memiliki kutub yang
berbeda dikedua ujungnya.
Analisis 5.2
Prosedur 5.2 (Pengukuran Voltase AC Dengan Osiloskop)
1. Nyalakan audio generator and pastikan titik attenuator berada pada 0 dB.
2. Pilih bentuk gelombang sinus.
3. Atur frekuensi menjadi 200 Hz.
4. Atur amplitude sampai menunjukkan 1 Vpp (diukur menggunakan
osiloskop)
5. Ulangi langkah 3-4 untuk mengisi tabel 5.1
6. Gambar output untuk ketiga sinyal tersebut.
Gambar 5.18
73
Tabel 5.1
Frekuensi
200 Hz
1 KHz
Periode
5.148 ms
104.0 us
Semakin besar frekuensi suatu getaran maka periodenya semakin kecil dan
begitu juga sebaliknya. Jika frekuensinya kecil maka periodenya semakin
1
besar. Karena berdasarkan rumusnya f = . Dapat dilihat bahwa periode
T
berbanding terbalik dengan frekuensi.
Analisis 5.3
Prosedur 5.3 (Pengukuran Voltase AC Dengan DMM)
1. Susun sirkuit seperti pada gambar 5.19.
2. Atur input voltase menggunakan multimeter pada mode AC.
3. Ukur voltase resistor menggunakan multimeter pada mode DC.
Gambar 5.19
Tabel 5.2
V Mode AC
1.87 V
V Mode DC
-19.5 V
Voltase pada mode DC didapatkan hasilnya negatif. Hal itu, dikarenakan
rangkaian yang terbentuk merupakan rangkaian dengan gelombang AC. Jadi
jika kita menghitung menggunakan mode DC maka hasilnya pasti akan
negatif.
Analisis 5.4
Prosedur 5.4 (Pengukuran Resistansi Dengan DMM)
1. Ambil selembar kertas kosong.
74
2. Ambil sebatang pensil 2B.
3. Buat skala dari 0-7cm menggunakan penggaris pada kertas.
4. Buat garis tebal sepanjang 7cm menggunakan pensil 2B pada kertas.
5. Ukur resistansi dari skala 0-7cm menggunakan multimeter dan catat
hasilnya pada tabel 5.3.
Tabel 5.3
Semakin panjang jaraknya maka resistansinya akan semakin besar. R=ρ
L
A
dapat dilihat jika L sejajar dengan R maka dari itu, semakin panjag lintasan
akan semakin besar resistansinya. Selain itu, pensil mengandung karbon
sehingga percobaan ini dapat dilakukan.
Analisis 5.5
Prosedur 5.5 (Pengukuran Voltase Dengan DMM)
Gambar 5.20
1. Susun sirkuit seperti pada breadboard.
2. Ukur voltase pada R1, R2, R3, R4 dan LED menggunakan multimeter.
Catat hasilnya pada tabel 5.4.
Tabel 5.4
V R1
V R2
V R3
V R4
V LED
2.831
0.567
0.557
0.617
3.607
Dapat dilihat pada hasil percobaan, R2 dan R3 memiliki voltase yang hamper
sama. Hal itu, dikarenakan R2 dan R3 merupakan rangkaian pararel.
75
Analisis 5.6
Prosedur 5.6 (Pengukuran Arus Dengan DMM)
1. Susun sirkuit seperti gambar 5.21 pada breadboard.
2. Ukur arus pada setiap titik yang ada pada gambar 5.21. Pastikan setiap
lampu LED dalam keadaan menyala.
3. Catat hasilnya pada tabel 5.5.
Gambar 5.21
Tabel 5.5
IAB
ICD
IEF
IGH
11.3 mA
5.26 mA
6.05 mA
11.3 mA
5.5 Foto Peralatan
5.6 Kesimpulan
BAB VI
SIRKUIT SERI, PARALEL
dan
HUKUM OHM
76
6.1 Tujuan Praktikum
Ada beberapa tujuan yang ingin dicapai dari percobaan/eksperimen
tentang konsep Hukum Ohm adalah sebagai berikut:
1. Untuk memahami karakteristik rangkaian seri dan paralel.
2. Untuk memahami karakteristik tegangan, arus, dan resistansi dalam
rangkaian serial dan paralel.
3. Untuk membuktikan Hukum Ohm.
6.2 Dasar Teori
1. Hukum Ohm
Sebuah sirkuit aktif ketika ada aliran arus dalam sirkuit tertutup. Praktis, sirkuit
yang terdiri dari baterai mampu menyalakan lampu yang terhubung ke kutub
baterai. Ini disebabkan oleh arus yang mengalir dari kutub positif kemudian ke
lampu dan mengalir kembali ke kutub negatif. Lihat Gambar
6.1.
Gambar 6.1
Jika tegangan baterai meningkat, lampu akan lebih terang. Ini karena arus
yang mengalir melalui lampu bertambah. Hubungan antara tegangan dan arus
juga hambatan lampu dapat dinyatakan dalam hukum Ohm, yaitu V = I. R
2.
Seri Resistor
Resistor dalam rangkaian akan memiliki arus yang sama. Jumlah arus
tergantung pada sumber tegangan dan resistansi total dalam rangkaian seri
(hukum Ohm).
77
3. Pembagi Tegangan
Pembagi tegangan digunakan untuk menyatakan tegangan di salah satu dari
dua seri resistor,
ditunjukkan dalam persamaan berikut:
R V
1
V=
1
R +R
1
V = R
S
2
2
V
2
R+R
1
S
2
Gambar 6.3
Jika sirkuit pada Gambar 6.3 diperpanjang dengan mengubah R2 dengan R2,
R3, ..., Rn yang sedang seri, kita bisa mendapatkan pola pembagi tegangan
umum:
V1 =
R1
Vs
(eq.6.3)
R1 + R2 +... + Rn
4. Resistor Paralel
Susunan resistor disebut paralel jika tegangan pada masing-masing paralel
memiliki tegangan yang sama.
78
5. Pembagi Arus
Current Divider digunakan untuk mengetahui berapa banyak arus yang
mengalir di salah satu resistor paralel. Biasanya kami menggunakan
konduktor G, yaitu:
Jadi, untuk pembagi arus:
79
Terutama untuk dua resistor paralel:
6.3 Peralatan dan Bahan
6.4 Analisis
Analisis 6.1
Prosedur 6.1 (Hukum Ohm dengan Variasi Voltase)
Gambar 6.7
1. Susun sirkuit pada breadboard.
2. Atur supplai voltase menjadi 1V.
3. Ukur arus dengan menggunakan multimeter dan catat hasilnya pada tabel
6.1.
4. Ulangi pengukuran berdasarkan suplai voltase pada tabel 6.1 dan catat
arus pada setiap voltase yang diminta.
80
5. Isi tabel 6.1 lalu buat persamaan regresi tentang hubungan V dan I pada
tabel. Lampirkan pada laporan dan lakukan analisa.
Tabel 6.1
V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Σ
I
0.97
1.99
3
4
4.98
6.01
6.97
8.08
9.02
10.15
ln V
0
0.69315
1.09861
1.38629
1.60944
1.79176
1.94591
2.07944
2.19722
2.30259
ln I
-0.030459
0.688135
1.098612
1.386294
1.60543
1.793425
1.941615
2.089392
2.199444
2.317474
lnI^2
0.000928
0.473529
1.206949
1.921812
2.577405
3.216372
3.76987
4.365558
4.837555
5.370684
ln V . ln I
B
0
0.47697858
1.20694896
1.92181206
2.58383973
3.21338578
0.98634
3.77820877
4.34476826
4.83267315
5.33618041
A
1.02305
55.17 15.1044 15.08936 27.74066 27.6947957
Dari data yang kita peroleh dibawah maka kita mendapatkan perhitungan
jumlah arus. Di tabel ini yang menjadi variable bebas adalah Voltase
sementara variable terikat adalah Arus.
Artinya hasil arus yang didapatkan akan tergantung kepada voltase yang
diberikan.
B= ∑ ln x × ∑ ln y−n ¿ ¿ = 15.0894 × ( 15.104 )−10 (27.694796 ) = 0.98634
¿¿
a=¿ ¿
=
(15.104 )
−0.98634 15.0894 =¿ 0.02279
10
10
A = ln−1 a=e a=1.02305
Y
= A. X B
100 = 1.02305 × 0.970.98634
100 ≈ 0.99278
Dari hasil Y yang dari perhitungan diatas, didapatkan hasil Y berbeda tipis
dengan perhitungan di tabel yang berarti perhitungan regresinya sudah tepat.
Analisis 6.2
Prosedur 6.2 (Hukum Ohm dengan Variasi Resistansi)
81
Gambar 6.8
1. Nyalakan power supply dan atur sehingga menjadi 10V sebelum
dsiambungkan dengan sirkuit.
2. Pertama ambil resistor 100 Ω.
3. Susun sirkuit pada breadboard.
4. Ukur arus dan voltase dari R dan catat hasilnya pada tabel 6.2.
5. Ulangi pengukuran sesuai resistor pada tabel 6.2 dan catat arus dan
voltase dari R yang diinginkan.
6. Isi tabel 6.2 dan buat perhitungan regresi tentang hubungan I dan R pada
tabel. Lampirkan pada laporan dan lakukan analisa.
Tabel 6.2
R
100
220
470
560
680
1000
1200
2000
3000
4700
Σ
V_s
10230
10098
10128.5
10108
10084.4
10150
10080
9940
10200
10058
I
102.3
45.9
21.55
18.05
14.83
10.15
8.4
4.97
3.4
2.14
ln R
4.60517
5.393628
6.152733
6.327937
6.522093
6.907755
7.090077
7.600902
8.006368
8.455318
ln I
4.62791
3.82647
3.07038
2.89315
2.69665
2.31747
2.12823
1.60342
1.22378
0.76081
lnI^2
21.4175
14.6418
9.42721
8.37029
7.27193
5.37068
4.52937
2.57096
1.49763
0.57883
ln R . ln I
B
A
21.312312
20.638528
18.891202
18.307643
17.587816
16.008541
-0.9968 10026.2
15.089326
12.187438
9.7979959
6.4328551
101076.9 231.69 67.06198 25.1483 75.6763 156.25366
Dari data table diatas yang menjadi variable bebas adalah arus dan yang
menjadi variable terikat adalah kecepatan R (resistansi). Artinya hasil arus
yang didapatkan akan bergantung pada besarnya R (resistansi). Perhitungan
data diatas dapat dirumuskan dibawah.
B = ∑ ln x × ∑ ln y−n ¿ ¿ = 25.148 ×( 67.062 )−10 (156.2537 ) = - 0.9968
¿¿
a=¿ ¿
82
=
(
)
(67.062 )
2 5. 148
− −0.9968.
=9.21295
10
10
A = ln−1 a=e a=¿ 10026.2
Y
= A. X B
100 = 10026.2 ×1 0 2 .3(−0.9 968)
100 ≈99.470049
Dari perhitungan diatas didapatkan bahwa hasil Y berbeda tipis dengan
variable terikat di tabel yang artinya perhitungan regresi diatas sudah benar.
Dari data yang diketahui diatas juga kita dapat mencari Voltase dengan
menggunakan rumus dibawah.
Vs= I×R = 102.3 ×100=10230 Volt
Analisis 6.3
Prosedur 6.3 (Sirkuit Seri)
1. Susun sirkuit seperti gambar 6.9 pada breadboard.
2. Ukur VR1, IAB dan catat hasilnya pada tabel 6.3.
Gamba
3. Tambahkan resistor pada ujung sirkuit sehingga sirkuit menjadi seperti
gambar 6.10.
4. Ukur VR1, VR2, IAB, ICD lalu catat hasil pada tabel 6.3.
Gambar 6.10
5. Tambahkan resistor pada ujung sirkuit sehingga sirkuit menjadi seperti
gambar 6.11.
6. Ukur VR1, VR2, VR3, IAB, ICD, IEF dan catat hasilnya pada tabel 6.3.
83
Gambar 6.11
Tabel 6.3
Sirkuit
V_R1
Voltase
V_R2
V_R3
I_AB
Arus
I_CD
I_EF
A
B
C
6.16
2.078
0.991
4.15
1.985
2.987
62.4
2.1
1
2.09
1
1
Pada praktikum ini, dapat dilihat rangkaian diatas adalah rangkaian seri
semua maka dari itu dapat dilihat hasilnya pada table arus, hasilnya kurang
lebih dapat dikatakan sama. Karena jika rangkaian seri maka nilai arusnya pasti
akan sama.
Analisis 6.4
Prosedur 6.4 (Sirkuit Paralel)
1. Susun sirkuit seperti gambar 6.14 pada breadboard.
2. Ukur VR1, IAB dan catat hasilnya pada tabel 6.4.
Gambar 6.14
3. Tambahkan resistor pada ujung sirkuit sehingga sirkuit menjadi seperti
gambar 6.15.
4. Ukur VR1, VR2, IAB, ICD lalu catat hasil pada tabel 6.4.
84
Gambar 6.15
5. Tambahkan resistor pada ujung sirkuit sehingga sirkuit menjadi seperti
gambar 6.16.
6. Ukur VR1, VR2, VR3, IAB, ICD, IEF dan catat hasilnya pada tabel 6.4.
Gambar 6.16
Tabel 6.4
Sirkuit
A
B
C
V_R1
Voltase
V_R2
V_R3
5.94
5.94
5.97
5.96
5.96
5.94
I_AB
Arus
I_CD
I_EF
6.05 mA
6.09 mA 3.04 mA
6.08 mA 2.99 mA 2.01 mA
Dapat dilihat, jika rangkaian diatas merupakan rangkaian pararel k ecuali
“sirkuit A” yang merupakan rangkaian seri. Di hasil praktikum yang kita
dapatkan pada table Voltase, memiliki nilai yang kurang lebih sama. Hal itu
dikarenakan jika pada rangkaian pararel maka akan didapatkan nilai Voltase
yang kurang lebih sama.
6.5 Foto Peralatan
6.6 Kesimpulan
85