Laporan Praktikum Fisika Gerak Jatuh Bebas

1 Gerak Jatuh Bebas

Laporan Praktikum Fisika 1 A. Judul Gerak Jatuh Bebas. B. Tujuan Praktikum Dengan dilakukannya percobaan ini, diharapkan mahasiswa dapat memahami ciri – ciri dari gerak jatuh bebas (GJB) sehingga dapat menentukan percepatan gerak jatuh bebas. C. Alat dan Bahan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

No. Katalog FPT 16.02/66 FPT 16.04/68 FME 51.40 FME 69 FME 27.01 GMM 221

KAL 99/10-025 KAL 99/20-025

Nama Alat Rel Presisis Kaki Rel Pewaktu Ketik Pita Ketik Beban Bercelah dan Penggantung Mistar Penjepit Kertas Kertas Manila Penyemat Kertas (stapler) Gunting Kabel Penghubung 25 cm (hitam) Kabel Penghubung 25 cm (merah) Power Supply

D. Teori Dasar Gerak jatuh bebas merupakan salah satu contoh penerapan dari gerak lurus berubah beraturan. Dimana gerak jatuh bebas ini memiliki asumsi bahwa benda dibiarkan jatuh bebas ke tanah, sehingga benda bergerak dengan kecepatan awal (Vo) sama dengan nol dan yang mempengaruhi gerak benda hanyalah gaya gravitasi. Hal yang menjadi perhatian disini adalah benda dibiarkan jatuh ke tanah bukan dilemparkan ke tanah. Jika benda dilemparkan ke tanah maka Vo tidak sama dengan nol dan itu tidak termasuk kedalam gerak jatuh bebas. Kasus dalam gerak

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

Jumlah 1 buah 1 pasang 1 buah 3 buah 1 set 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah

2 Gerak Jatuh Bebas

jatuh bebas ini hampir sama dengan gerak lurus berubah beraturan, yang memiliki persamaan : Vt = Vo + at S = Vot + ½ at2 Vt2 = Vo2 + 2as Persamaan tersebut akan mengalami perubahan jika dikontribusikan kedalam gerak jatuh bebas, dimana a = g ; s = h ; V o = 0. Dalam GJB percepatan hanya dipengaruhi oleh gravitasi, jarak (s) dalam GLBB berupa garis horizontal tetapi jika dalam GJB jarak (h) berupa garis vertikal dan ciri khas dari gerak jatuh bebas ini adalah Vo sama dengan nol. Sehingga : Vt = Vo + gt h = Vot + ½ gt2 Vt2 = Vo2 + 2ah Karena Vo sama dengan nol, maka: Vt = gt h = ½ gt2 Vt2 = 2ah Ket :       

Vt Vo g t a s h

= kecepatan akhir = kecepatan awal = percepatan gravitasi = waktu = percepatan = jarak tempuh = ketinggian

(m/s) (m/s) (m/s2) (s) (m/s2) (m) (m)

Sedangkan energi mekanik pada gerak jatuh bebas memiliki persamaan : Em = Ep + EK Ep = m.g.h Ek = ½ mv2

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

3 Gerak Jatuh Bebas

Contoh pada kasus, sebuah benda sebut saja benda A dibiarkan jatuh bebas dari ketinggian h dibawah pengaruh gaya gravitasi. Pada ketinggian awal benda A memiliki energi potensial tetapi benda A tidak memiliki energi kinetik, karena kecepatan awal benda sama dengan nol. Sehingga didapatlah persamaan sebagai berikut: EmA = EpA + EkA EmA = m.g.h + 0 EmA = m.g.h Bila kondisi benda telah jatuh, misal benda B. Maka benda tersebut akan mengalami pengurangan ketinggian (diukur dari tanah, benda semakin dekat ke tanah) dan kecepatan benda yang awalnya nol akan bertambah sebelum terhenti menumbuk tanah. Sehingga, tepat sebelum menyentuh tanah benda memiliki energi kinetik ½ mv2 dan energi potensialnya menjadi nol. EmB = EpB + EkB EmB = 0 + ½ mv2 EmB = ½ mv2 Dengan demikian, jika sebuah benda bergerak dengan pengaruh gaya gravitasi saja, tidak dipengaruhi oleh massa dari benda dan didapatkan bahwa energi mekanik akan selalu tetap. Benda – benda yang jatuh akan memiliki percepatan yang sama, baik benda itu ringan maupun berat. Setidaknya bila tidak ada pengaruh dari udara yang menghambat pergerakan benda misalnya pada ruang hampa, percepatan yang dialami adalah percepatan gravitasi yaitu 9,8 m/s 2, tetapi pada kenyataannya gravitasi disetiap tempat itu berbeda beda. Pada kasus lain, bila kita menjatuhkan sebuah bola dengan kertas yang terbuka kemudian dijatuhkan dengan ketinggian yang sama dalam waktu

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

4 Gerak Jatuh Bebas

yang bersamaan, maka seolah – olah bola memiliki percepatan yang lebih besar karena bola kasti menyentuh tanah pertama dibandingkan kertas. Hal tersebut dapat terjadi dikarenakan faktor gesekan dengan udara yang terjadi pada selembar kertas terbuka, luas penampang kertas lebih besar dibandingkan dengan bola. Cobalah untuk menggulung kertas tersebut (untuk mengurangi gesekan dengan udara) sehingga kertas menyerupai bentuk dari bola, lalu kertas yang telah dibentuk menyerupai bola kasti dijatuhkan bersamaan dengan bola, hasilnya kedua benda tersebut akan sampai ke tanah dengan waktu yang hampir bersamaan. Jarak hanya dipengaruhi oleh waktu dan kecepatan. Ini sebanding dengan ungkapan Galileo bahwa : “ Pada suatu lokasi tertentu dibumi dan dengan tidak adanya hambatan udara, semua benda jatuh dengan percepatan yang sama ”

E. Langkah Kerja Tempat yang cukup tinggi ± 1,5 meter untuk menempatkan benda dan pewaktu ketik, karena percepatan dari gerak jatuh bebas cukup besar. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil percobaan yang baik dalam menganalisis percobaan. Langkah percobaan terbagi menjadi dua : a) Langkah Persiapan Percobaan 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan. 2. Simpan rel presisi pada tempat yang sudah ditentukan (min. 1,5m dari tanah). 3. Rangkailah rel presisi dan kaki rel sehingga rel bisa berdiri. 4. Pasang pewaktu ketik pada salah satu ujung rel presisi. 5. Pasang pita ketik pada alur pewaktu ketik, pastikan pita ketik tidak terhambat ketika ditarik oleh beban. 6. Siapkan power supply, hubungkan kabel dari power supply ke pewaktu ketik dalam keadaan off.

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

5 Gerak Jatuh Bebas

7. Aturlah alat – alat tersebut sebaik mungkin agar meminimalisir kesalahan yang mungkin akan terjadi pada percobaan. b) Langkah Percobaan 1. Gantungkan beban pada salah satu ujung dari pita ketik dengan menggunakan stapler. 2. Tahan pita ketik agar beban tidak jatuh (posisi benda menggantung bebas). 3. Hidupkan pewaktu ketik dengan mengalirkan arus listrik dari power supply. 4. Lepas pita ketik yang tadinya ditahan agar benda dapat bergerak jatuh bebas hingga terhenti dilantai. 5. Jika benda sudah menumbuk lantai, matikan pewantu ketik. 6. Amati titik – titik yang terbuat oleh pewaktu ketik dipita ketik. Tuliskan hasil pengamatan yang anda lakukan dengan membuat kurva laju terhadap waktu. 7. Lakukan percobaan seperti langkah – langkah sebelumnya dengan menggunakan tiga buah beban yang memiliki massa berbeda (50g, 100g dan 200g). 8. Potonglah pita ketik dengan panjang lima ketikan. 9. Buatlah kurva kecepatan terhadap waktu,

dengan

menghubungkan titik – titik yang terbentukpada pita ketik sehingga membentuk garis lurus. 10. Tentukan percepatan benda dengan menghitung

∆ v dan

∆ t dari hasil data.

11. Asumsi per ketikan sama dengan 0,02 sekon. 12. Catatlah hasil dari pengamatan yang dilakukan.

F. Data Praktikum 1.

Benda bermassa 50 gram No .

Interval / 5 ketik

Jarak (cm) / 5 ketik

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

∆ t per 5 ketik

6 Gerak Jatuh Bebas

1 2 3

2.

Lima ketik pertama Lima ketik kedua Lima ketik ketiga Jumlah (∑)

3,5 10,1 16,8 ∑x = 30,4

0,1 s 0,1 s 0,1 s ∑t = 0,3 s

Jarak (cm) / 5 ketik

∆t / 5 ketik

3,5 10,8 18,0 ∑x = 32,3

0,1 s 0,1 s 0,1 s ∑t = 0,3 s

Jarak (cm) / 5 ketik

∆t / 5 ketik

3,9 11,0 18,1 ∑x = 33,0

0,1 s 0,1 s 0,1 s ∑t = 0,3 s

Benda bermassa 100 gram No . 1 2 3

3.

Interval / 5 ketik Lima ketik pertama Lima ketik kedua Lima ketik ketiga Jumlah (∑)

Benda bermassa 200 gram No . 1 2 3

4.

Interval / 5 ketik Lima ketik pertama Lima ketik kedua Lima ketik ketiga Jumlah (∑)

Kurva

20 18 16 14 12

Massa 200 gram

10

Massa 100 gram

8

Massa 50 gram

6 4 2 0 0.1

0.2

0.30000000000000032

G. Pengolahan Data

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

7 Gerak Jatuh Bebas

Karena kita mengasumsikan 1 ketik = 0.02 s, maka waktu per 5 ketik = 5 x 0.02 = 0.1 s. Untuk menentukan kecepatan didapat dari persamaan ∆v = ∑x / ∑t, maka: 1. Beban bermassa 50 gram ∆v = ∑x / ∑t = 30,4 / 0,3 = 101,47 2. Beban bermassa 100 gram ∆v = ∑x / ∑t = 32,3 / 0,3 = 107,67 3. Beban bermassa 200 gram ∆v = ∑x / ∑t = 33 / 0,3 = 110,0 Untuk menentukan percepatan yang dialami didapat dari persamaan a = ∆v / ∆t. 1. Beban bermassa 50 gram ∆v cm a= =… ∆t (5 ketik )2 a=

101,47 2 (0.3)

a=1124,44 2. Beban bermassa 100 gram ∆v cm a= =… 2 ∆t (5 ketik ) a=

107,67 2 (0.3)

a=1196,33

3. Beban bermassa 200 gram ∆v cm a= =… ∆t (5 ketik )2

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

8 Gerak Jatuh Bebas

a=

110,0 (0.3)2

a=1222,22

Tabel data – data dari perhitungan diatas : ∆v cm =… ∆t (5 ketik )2

Mass

Δv[cm/

Δt (5

a

(5ketik)]

ketik)

50 g

101,47

0,3

1124,44

11,24

100 g

107,67

0,3

1196,33

11,96

200 g

110,0

0,3

1222,22

12,22

a=

a =...m/s2

. H. Pembahasan Setelah dilakukannya

praktikum

dilabolatorium,

diperoleh

bahwa

percepatan benda yang jatuh akan sama dengan percepatan gravitasi, tetapi hasil yang saya peroleh dari praktikum yang dilakukan percepatan benda hampir mendekati percepatan gravitasi. ketidakselarasan ini bisa teradi karena kesalahan – kelasahan yang mungkin dapat terjadi, seperti : alat yang kurang baik, tidak berada dalam ruang hampa (terjadi gesekan udara) ataupun karena faktor kecerobohan dalam menganalisis data. Percepatan benda tidak dipengaruhi oleh massa dari benda tersebut, pada dasarnya berapapun massa benda maka akan mengalami percepatan yang sama bila jatuh bebas, hal itu telah dicetuskan oleh Galileo. Lain cerita bila benda yang jatuh mengalami gesekan udara ataupun kecepatan awalnya tidak sama dengan nol, percepatan akan berbeda. Kurva yang memiliki kemiringan garis yang positif berarti membuktikan bahwa gerak jatuh bebas ini termasuk gerak lurus berubah beraturan. I. Kesimpulan a. Besarkah ( lebih besar dari pada 10%-kah ) perbedaan percepatan jatuh bebas benda - benda yang massanya yang berbeda - beda yang digunakan diatas? Atau tidak besarkah perbedaannya ? Jawaban :

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

9 Gerak Jatuh Bebas

Persentase perbandingan dari percepatan yang dialami oleh benda bermassa 50 gram, 100 gram dan 200 gram adalah : m a 1=11,24 2  = Percepatan benda bermassa 50 gram s 

a 2=11,96

m s2

= Percepatan benda bermassa 100 gram



a 3=12,22

m 2 s

= Percepatan benda bermassa 200 gram

Maka akan diperoleh :  Perbandingan a3 dan a1 a3 12,22 x 100 = x 100 a1 11,24

= 108%

108 % - 100 % = 8 % Perbandingan a3 dan a2 a3 12,22 x 100 = x 100 a2 11,96

= 102 %

102 % - 100 % = 2 % Perbandingan a2 dan a1 a2 11,96 x 100 = x 100 a1 11,24

= 106%





106 % - 100 % = 6 % Jadi bila diberi toleransi 10%, maka perbedaan percepatan yang dialami benda dengan massa yang berbeda – beda tidak lebih dari 10%. b. Jika untuk percobaan ini diberikan toleransi sebesar 10% terhadap kemungkinan adanya kesalahan, dapatkah dikatakan bahwa percepatan akibat gravitasi tidak bergantung pada massa benda ? Jawaban : Dalam teori dasar sudah dapat dipastikan bahwa massa dari benda tidak berpengatuh terhadap percepatan, dari percobaan praktikum pun perbedaan dari percepatan yang dialami oleh ketiga benda (50g, 100g dan 200g) kurang dari 10% dan itu masih berada dalam lingkup toleransi yang diberikan, ini membuktikan bahwa percepatan benda 1,2 dan 3 adalah sama. Mungkin toleransi diberikan karena kemungkinan terjadinya

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin

10 Gerak Jatuh Bebas

gesekan dengan udara, gesekan pita ketik dengan alur pewantu ketik maupun vo ≠ 0. Hal – hal tersebut yang bisa mempengaruhi perbedaan percepatan. Oleh karena itu lakukan praktikum dengan baik dan teliti. J. Daftar Pustaka Hamidah, Ida. 2009. Fisika I. Bandung :UniversitasPendidikan Indonesia. Giancoli. 2001. Fisika Edisi Kelima, Jilid 1.Jakarta: Erlangga. Modul Praktikum Fisika. Pudak Scientific

Dwi Perdana – 1301455 – Pend . Teknik Mesin