PESAWAT ATWOOD | Laporan prak. A-8

PESAWAT ATWOOD

I.     MAKSUD DAN TUJUAN

1.  Mempelajari gerak dan kebenaran hukum – hukum mengenai gerak – gerak translasi dan rotasi.

2. Melakukan percobaan atwood untuk memperlihatkan berlakunya hukum Newton dan menghitung momen inersia katrol.

II.   ALAT – ALAT

1. Pesawat atwood yang terdiri dari :

a.  Tiang berskala R dengan ujungnya terdapat katrol P.

b. Tali pengganting.

c.  Dua beban M₁ dan M₂ berbentuk silinder dengan massa sama dan diikatkan pada ujung – ujung tali penggantung.

d. Dua beban tambahan dengan massa sama m₁ dan m₂.

e.  Genggaman G dengan pegas S, penahan beban B, penahan beban tambahan A yang berlubang.

2. Stopwatch.
3. Neraca teknis.
4. Jangka sorong.

III. TEORI DASAR.

 1.  Hukum –hukum Newton tentang gerak

Pada mulanya orang berpendapat bahwa sifat alamiah benda adalah diam, dan baru bergerak apabila diberi gaya dari luar, baik berupa tarikan atau dorongan secara terus menerus. Namun setelah Galileo melakukan percobaan, pendapat ini baru berubah dan terkenallah prinsif yang dikenal dengan Hukum Newton Pertama.

Hukum newton ini menunjukan bahwa benda mempunyai sifat inersia, namun tidak terdefinisi secara kwantitatif. Berdasarkan eksperimen dan dorongan intuitif dan Hukum Newton pertama, telah dirumuskan Hukum II Newton, yang mendefinisikan massa secara kuantitatif, serta memperlihatkan hubungan benda gaya secara kwantitatif pula. Dengan salah satu kesimpulan bahwa jika gayanya tetap pula, karena dapat diturunkan dari persamaan gerak lainnya.

Jika direlihatkan, ternyata gaya merupakan interaksi antara dua buah benda dan mempunyai sifat – sifat tertentu. Sifat ini pertama kali dikemukakan oleh Newton dalam Hukum Newton III sebagai gaya aksi reaksi.

 2.  Gerak Rotasi

Jika sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak ini berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak linier.

 3.  Persamaan gerak untuk katrol

Jika suatu katrol hanya dapat berputar pada porosnya, yang diam, maka geraknya dapat dianalisa sebagai berikut :

Σ_F = 0

-T -  M.g - T₂ + N = 0   .......................( 1 )

Στ  = I.α

-T₁ . R + T₂ . R  = Iα     .......................( 2 )

α = a / R                        .......................( 3 )

a menurut percepatan tangensial tepi katrol, percepatan ini sama dengan percepatan tali penggantung yang dililitkan pada katrol tanpa slip.

Jika suatu benda digantungkan pada tali seperti pada gambar ini, maka percepatan benda adalah :

a  =    ( m + M₁ ) - M₂     g ........................( 4 )

       m + M₁ + M₂ + I/R²

4.    Prinsip Percobaan

Dengan menggantungkan beban pada katrol beban katrol (melalui tali) kita dapat menyelidiki kebenaran hukum – hukum Newton.

Jika massa beban tidak sama, maka sistem tidak bergerak lurus dipercepat beraturan. Dengan mengukur jarak yang ditempuh dan mengukur waktu yang diperlukan kita dapat menentukan percepatan benda dari percobaan. Untuk lebih teliti dilakukan beberapa jarak, sehingga percepatan dapat dihitung dari grafik kuadrat waktu yang diperlukan.

Jika a telah diketahui, maka dengan menggunakan rumus (4) dapat dihitung momen inersia katrol.

Sekarang apabila massa beban sama, maka sistem akan bergerak lurus beraturan atau diam. Jika sistem bergerak lurus beraturan, dapat dihitung kecepatannya dengan mengukur jarak yang ditempuhnya dengan mengukur waktu yang ditempuhnya. Kecepatan ini pun dapat ditentukan secara teliti melalui grafik jarak terhadap waktu.

IV.   PROSEDUR  PERCOBAAN.

1.         Timbanglah beban M₁, M₂, m₁, dan  m₂ serta katrol dengan neraca teknis dan mengukur diameter katrol.

2.         Pasanglah genggaman G, penahan beban B dan penahan beban tambahan A. gantungkan M₁ dan M₂ pada ujung-ujung tali, dan pasanglah pada katrol. M₁ pasang pada genggaman, selidiki apakah tiang sejajar dengan tali.

3.         Setelah sejajar tekanlah S dan tulis apa yang terjadi dan beri penjelasannya.

4.         Setelah pesawat atwood bekerja dengan baik, pasanglah M₁pada genggaman g dan tambahkan m₁ pada M₂. catatlah kedudukan C, kedudukan penahan A dan kedudukan penahan B pada tiang berskala.

5.         Lepaskanlah M₁ dari G dengan menekan S. catatlah t_AB yaitu waktu yang diperlukan M₂ setelah m₁ tersangkut pada A, untuk menempuh jarak x_AB.

6.         Gantilah m₁ dengan M₂, lakukan lagi percobaan seperti pada No. 4.

7.         Ubah jarak x_AB dengan cara mengubah kedudukan B, sedangkan kedudukan C dan A tetap, kemudian lakukan lagi tugas No. 4 dan No.5.

8.         Aturlah kedudukan A, B dan C. sebaliknya CA cukup jauh, sedangkan AB dekat. Catatlah kedudukan C dan A. pasang M₁ pada G dan tambahkan m₁ dan M₂.

9.         Lepaskan m₁ dari G, catatlah t_CA.

10.     Gantilah m₁ dengan m₂ lalu lakukan lagi percobaan seperti pada No. 2.

11.     Ubahlah jarak X_ca, dengan mengubah kedudukan G. catat kedudukan C lakukan lagi No. 2 dan No. 3.