PF-3/HUKUM II NEWTON

NAMA/NIM                                  : DANDI SAPUTRA HALIDI/442417041

JURUSAN/GUGUS                       : KIMIA/B

PROGRAM STUDI                       : S1 KIMIA

KELOMPOK                                 : IX (SEMBILAN)

KODE/NAMA PERCOBAAN       : PF-3/HUKUM II NEWTON

KOPENTENSI                               : Menentukan hubungan empiris                           antara gaya,   massa dan                           percepataan dari sebuah objek                           yang bergerak lurus tanpa gesekan.  

INDIKATOR                                              : setelah melaksanakan eksperimen                           ini mahasiswa diharapkan dapat :

1.     menggambar grafik yang menunjukkan hubungan percepatan rata-rata sebagai fungsi dari gaya yang dikerahkan (F_a).

2.     menggambar grafik yang menunjukkan hubungan percepatan rata-rata sebagai fungsi dari massa balok beroda. Dan menggunakan garafik untuk menetukan antar gaya diterapkan,massa,dan percepatan rata-rata.

3.     Mahasiswa dapat menginterpretasikan grafik.

4.     Mahasiswa dapat menjelaskan eksperimen apakah yang dapat membantu memperluas       hasil-hasil untuk mengikutkan percepatan sesaat.

TANGGAL PERCOBAAN                        :

TANGGAL MASUK LAPORAN AHIR   :

KAWAN KERJA                           :

NAMA ASISTEN                          :

LAPORAN PRAKTIKUM

PF-3

HUKUM II NEWTON

A. Judul                                                 

                   ‘’pengaruh gaya terhadap kecepatan dalam hukum newton kedua’’

B. Rumusan masalah

1.     Bagaimana penggambaran grafik yang menunjukan hubungan percepatan rata-rata sebagai fungsi dari gaya yang dikerahkan (F_a)?

2.     Bagaimana penggambaran grafik yang menunjukan hubungan percepatan rata-rata sebagai fungsi dari massa balok beroda. Dan penggunaan grafik untuk penetuan antar gaya diterapkan,massa,dan percepatan rata-rata?

3.     Bagaimana penginterpretasian grafik?

4.     Bagaimana cara memperluas hasil-hasil untuk mengikutkan percepatan sesaat?

C. Tujuan

1.     Mahasiswa dapat menggambar grafik yang menunjukkan hubungan percepatan rata-rata sebagai fungsi dari gaya yang dikerahkan (F_a).

2.     Mahasiswa dapat menggambar grafik yang menunjukkan hubungan percepatan rata-rata sebagai fungsi dari massa balok beroda. Dan menggunakan garafik untuk menetukan antar gaya diterapkan,massa,dan percepatan rata-rata.

3.     Mahasiswa dapat menginterpretasikan grafik.

4.  Mahasiswa dapat menjelaskan eksperimen apakah yang dapat membantu memperluas       hasil-hasil untuk mengikutkan percepatan sesaat.

D. Dasar teori

       ‘’percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya’’. Ini adalah hokum gerak Newton kedua. Bentuk persamaannya dapat dituliskan  :

                                                      

Dimana  adalah percepatan,  adalah massa, dan  merupakan gaya total. Symbol  (huruf yunani ‘’sigma’’) berarti ‘’jumlah dari’’, F adalah gaya, sehingga  berarti jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda tersebut yang kita definisikan sebagai gaya total.

       Kita susun kembali persamaan ini untuk mendapatkan pernyataan yang lebih kita kenal untuk hokum Newton kedua :    . Hukum Newton kedua menghubungkan antara deskripsi gerak dengan penyebabnya gaya. Hukum ini merupakan hubungan yang paling dasar pada fisika. Dari hukum Newton kedua kita bisa membuat definisi yang lebih tepat mengenai gaya sebagai sebuah aksi yang bisa mempercepat sebuah benda.

       Setiap gaya F adalah vektor yang memiliki besaran dan arah. Persamaan diatas merupakan vektor yang berlaku pada semua kerangka acuan inersia. Persamaan ini dapat dituliskan  dalam bentuk komponen pada koordinat persegi panjang sebagai berikut.

                               ,               ,             

Jika gerak tersebut sepanjang satu garis (satu dimensi), kita bisa menghilangkan indeks-indeks dan hanya menuliskan .

       Dalam satuan SI, dengan massa dalam kilogram, satuan gaya disebut Newton (N). dengan demikian, 1 Newton adalah gaya yang diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar 1 m/s² kepada massa 1 kg. berarti satu Newton = 1 kg.m/s². Dalam satuan cgs, satuan massa adalah gram (gr) sebagaimana yang telah dibahas sebelumnya. Satuan gaya adalah dyne, yang didefinisikan sebagai gaya total yang diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar km/s² kepada massa 1 gr. Dengan demikian 1 dyne =1 gr.cm/s². Dengan mudah dapat ditunjukkan bahwa 1 dyne = 10^-5 N.

       Satuan gaya total yang diberikan pada sebuah benda mungkin akan menyebabkan kecepatannya bertambah. Atau jika gaya total itu arahnya berlawanan arah dengan arah gerak benda , maka arah gaya tersebut akan memperkecil kecepatan benda. Karena perubahan kecepatan merupakan percepatan, sehingga dapat dikatakan bahwa gaya total menyebabkan percepatan. Tetapi percepatan juga bergantung pada massa benda. Misalnya saja jika kita mendorong gerobak yang kosong dengan gaya yang sama ketika kita mendorong gerobak yang penuh, maka kita akan menemukan bahwa gerobak yang penuh, maka kita akan menemukan bahwa gerobak yang penuh mempunyai percepatan yang lebih lambat. Jadi makin besar massa makin kecil percepatan , meskipu gayanya sama.

       Bagaimana pengaruh luar mempengaruhi perubahan kondisi gerak suatu benda? Hal ini dijawab dengan hukum kedua Newton. Karena keadaan ‘’alami’’ suatu benda adalah bergerak dengan kecepatan tertentu (diam adalah ‘’bergerak’’ dengan v=0), maka logis bila dikatakan ‘pengaruh luar’ akan menyebabkan perubahan kecepatan  Dari sini dapat kita simpulkan bahwa pengaruh tersebut akan menyebabkan percepatan pada benda.

       Tetapi dari berbagai pengamatan ditemukan bahwa untuk menghasilkan perubahan kecepatan yang sama, pada benda yang berbeda dibutuhkan ‘besar’ pengaruh luar yang berbeda pula sebaliknya dengan besar pengaruh luar yang sama, perubahan kecepatan pada benda-benda ternyata berbeda-beda. Jadi ada suatu kuantitas intrinsik (internal). Pada benda yang menentukan ukuran seberapa besar sebuah pengaruh luar dapat mengubah kondisi gerak benda tersebut. Kuantitas ini tampaknya sebanding dengan jumlah zatnya, tetapi juga bergantung pada jenis zatnya.

       Kuantitas intrinsik pada benda-benda ini kemudian disebut sebagai massa inersia, disimbolkan dengan m, massa inersia (atau sering juga disebut saja sebagai massa) memberikan ukuran derajat kelembaman atau derajat inersia sebuah benda. Makin besar massanya makin sulit untuk menghasilkan perubahan kondisi gerak pada benda tersebut. Pengaruh luar yang menyebabkan perubahannya  keadaan gerak suatu benda kemudian disebut sebagai gaya (force) dan disimbolkan dengan F.

       Pada sistem inggris, satuan gaya adalah pound (disingkat ib), dimana 1 ib=4,45 N. satuan massa adalah slung, yang didefinisikan sebagai massa yang akan mendapat percepatan 1ft/s² jika diberikan gaya 1 ib. dengan demikian 1 ib=1slung.ft/s².

Table 1 merangkum satuan-satuan pada sistem-sistem yang berbeda.

Sistem	massa	Gaya (termasuk berat)
SI	Kilogram (kg)	Newton (N) (=kg.m/s2)
Cgs	Gram (g)	Dyne (=g.cm/s2)
Inggris	slung	Pound (ib)

       Penting sekali untuk menggunakan hanya satu satuan saja pada suatu perhitungan dalam soal, dan lebih baik menggunakan satuan SI. Jika hanya gaya diketahui dalam, katakanlah, Newton, dan massa dalam gram, maka sebelum mencari percepatan dalam satuan SI, massa harus diubah menjadi kilogram. Sebagai contoh, jika gaya diketahui sebesar 2,0 N sepanjang sumbu X dan massa 500 g, kita ubah massanya tersebut menjadi 0.50 kg, dan percepatan dengan sendirinya akan memiliki satuan m/s² jika digunakan hukum Newton kedua :

   = 2,0/0,50= 4,0 m/s²

Referensi :

1.     Alonso, Marcelo,1992. Dasar-Dasar universitas

2.     Douglas, C. Giancoli, 2001. fisika, edisi ke-5, Jakarta : Erlangga.

3.     http://mirza.staff.umg.ac.id/fisdas/fisdasbook1.pdf.

E.  Variabel-variabel

1.     Variabel bebas       : massa

2.     Variabel terikat      : waktu

3.     Varabel terkontrol   : lebar plat kuning

F.     Alat dan Bahan

1.     Satu set valma ramp

2.     Photogate timer dan accesoriesnya

3.     Berbagai beban tambahan dengan massa

4.     Pengait dan benang

G.      Prosedur

1.     Menyusun Valma ramp seperti tampak pada Gambar 3.1. Mengusahakan posisi Valma ramp mendatar. Perhatikan terdapat pada kereta.

2.     Mengangkat dan menimbang kereta tersebut dengan massa tambahan sebesar 40-50 gram.  Menghitung massa total kereta beserta massa tambahan dan mencatat pada Tabel 3.1 sebagai m.

3.     Mengukur lebar efektif plat (kuning) yang ada pada kereta. Plat inilah yang akan ditriger oleh photogate timer, mencatat lebarnya sebagai L pada Tabel 3.1

4.     Menempatkan massa 5-10 gram pada hanger. Menimbang massa totalnya sebagai m_a, mencatat dalam Tabel 3.1.

5.     Menghubungkan m_a yang digantung pada ujung valma ramp menggunakan benang pada ujung kereta ( mengusahakan horizontal).

6.     Kemudian mengatur photogate ke mode GATE. Lalu menekan tombol RESET.

7.     Melepaskan balok beroda dari ujung kiri. memberikan gaya tolakan sekecil mungkin jika kereta tidak bergerak.

8.     Mencatat t₁yaitu waktu yang diperlukan oleh plat melewati photogate pertama dan t₂ untuk photogate kedua. Mengulangi pengukuran ini minimal sebanyak 3 kali. Mengambil rata-rata dari pengukuran rata-rata t₁ dan t₂. Mencatat hasilnya sebagai t₁ rata-rata dan t₂ rata-rata dalam tabel 3.1.

9.     Mengatur mode photogate ke mode PULSE. Tekan tombol RESET.

10.  Melepaskan kereta Sekali lagi. Mencatat waktu yang ditunjukkan oleh photogate sebagai t₃, yakni waktu yang diperlukan oleh plat untuk melewati kedua photogate timer. Mengulangi pengukuran ini minimal sebanyak 3 kali dan mencatat rata-ratanya ke dalam Tabel 3.1.

11.  Mengubah m_a dengan memindahkan massa tambahanpada kereta ke hanger yang tergantung (Mengusahakan m = m_a tetap). Mencatat kembali m dan m_a, lalu mengulangi langkah 6-11 untuk variasi m dan_a minimal sebanyak 4 kali.

DATA HASIL PENGAMATAN

PF-3

HUKUM KE-2 NEWTON

M (gr)	Ma (gr)	t1 (s)	t1+t2 (s)	t3 (s)
343,4 gr	11	0,3467	0,7403	0,4657

PENGOLAHAN DATA PF III

HUKUM II NEWTON

A.    Mencari Nilai (M) dan (Ma) yang berubah-ubah

Ø  Untuk M

M₁ = 343,4 gram = 0,3434 kg

 ½ x 0,1 gram

          =0,05 gram = 0,00005 kg

 =  x 100%

=  x 100%

       = 0,0145%   ( 5 AP)

 = (3,4340  0,0005) 10^-1 kg

Ø  Untuk Ma

Ma  = 11 g = 0,011 kg

  ½ x 0,1 gr = 0,05 gr = 0,00005 kg

 =  x 100%

    =  x 100% = 0,456 %( 4 AP)

 = ( 1,100  0,005) 10^-2 kg

Ø  Mencari Nilai t (waktu), v (kecepatan), a (percepatan), dan F (gaya)

1.     Menghitung t (waktu)

Ø  Untuk data M dan Ma

Mencari (t₁) waktu

t (s)	t² (s)
0,3467 s 0,7403 s 0,4657 s	0,1202 s 0,5480 s 0,2168 s
∑t = 1,5527 s	∑t² =0,885 s
(∑t)²= 2,4108 s

t =  =  = 0,5175 s

 =

=  =

=

=

= 0,116 s

 =  x 100%

   x 100 % =2 2,4 %    ( 2 AP)

t )= ( 5,1  1,1) 10^-1 s       

2.     Menghitung v (kecepatan)

Untuk menghitung V₁

V=   =  s = 0,0483 s

   x

                   =  x 0,0483 m/s

       =

       = 22,4 % (2 AP)

      ) =  (0,4  0,1) 10^-1 m/s

3.     Menghitung  a  percepatan

=  = 0,093 m/s²

   m/s²

= 0,2236 + 0,224  m/s²

=0,0415 m/s²

=  x 100 %

                  = 44,6 %     ( 2AP)

       )= (     ) 10^-1 m/s²

4.     Menghitung Gaya (F)

Ma = 0,011 kg

Fa = Ma g

= 0,011 x 9,8

= 0,1078 N

   x 0,1078

= 0,00049 N

 

= 0,45 % ( 4 AP)

)= ( 1,078  0,004) 10^-1 N

B.    Tabel-tabel Hasil Pengamatan

·       Tabel hubungan antara a dengan Fa

(a ) satuan	(Fa ) satuan
(     ) 10-1	( 1,078  0,004) 10-1 N

·       Tabel hubungan antara a dengan Ma

(a ) satuan	(Ma ) satuan
(     ) 10-1	( 1,100  0,005) 10-2 N

·  Membuat grafik hubungan antara a dengan Fa

a (m/s2)	Fa (N)
0,09	0,1

  

·     Interpretasi grafik

Berdasarkan grafik diatas hubungan antara Fa dengan a adalah berbanding terbalik.

·     Menghitung kemiringan grafik

=0,1078

                                =0,093

M =  = = 1,159

 

= 0,0046 + 0,0053

= 0,0114 mm

 

= 0,98

(1,59  0,11) 10^-1 mm

·     Membuat grafik hubungan antara a dengan Ma

a (m/s2)	Ma (kg)
0,09	0,01

                       

·     Interpretasi grafik

Berdasarkan grafik diatas hubungan antara Ma dengan a adalah berbanding terbalik.

·     Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa eksperimental hukum 2 newton yang pelajari suatu kereta pada valma ramp dibawah pengaruh gaya tetap. Gaya yang tetap ini diperoleh dengan menggantungkan sebuah massa pemberat yang akan digunakan untuk menarik kereta. Dengan mengubah-ubah berat pemberat kereta dan mengukur percepatan suatu kereta. Suatu gaya total yang diberikan menyebabkan lajunya bertambah atau gaya total itu mempunyai arah berlawanan dengan gerak, gaya tersebut akan memperkecil benda itu. Jika arah gaya bekerja pada arah benda yang bergerak maka arah kecepatannya akan bertambah.

·     Kemungkinan kesalahan

1.     Besar kecilnya gaya tambahan yang diberikan tidak konstan.

2.     Pemasangan photogate timer yang tidak sempurna dikarenakan alat penempel photogate timer dengan valmaramp rusak.