V. TINJAUAN PUSTAKA
Galileo melakukan pengamatan
mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkandari pengamatan-pengamatan
yang dia lakukan bahwa benda-benda berat jatuhdengan cara yang sama dengan
benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian,Robert Boyle, dalam sederetan
eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya, menunjukan bahwa
pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuhtanpa adanya hambatan dari
gesekan udara. Galileo mengetahui bahwa ada pengaruhhambatan udara pada gerak jatuh.
Tetapi pernyataannya walaupun mengabaikanhambatan udara, masih cukup sesuai
dengan hasil pengukuran dan pengamatannyadibandingkan dengan yang dipercayai orangpada saat itu (tetapi tidak diuji denganeksperimen) yaitu kesimpulan Aristoteles yang
menyatakan bahwa,” Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai
ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan”.Selain itu
Hukum Newton I menyatakan bahwa,” Jika resultan gaya yang bekerja pada
suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang”.
ΣF = 0
Hukum Newton II berbunyi :”
Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu
bendadengan massa m tidak sama dengan nol, maka
benda tersebut mengalami percepatanke arah yang sama dengan gaya”. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.a = F atau F = m.a m
Hukum Newton II memberikan
pengertian bahwa :
1. Arah percepatan benda sama
dengan arah gaya
yang bekerja pada benda.
2. Besarnya percepatan
berbanding lurus dengan gayanya.
3. Bila gaya
bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dansebaliknya bila benda
mengalami percepatan tentu ada gaya
penyebabnya.
Hukum Newton III :” Setiap gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkangaya lain
yang sama besarnya dengan gaya
tadi, namun berlawanan arah”. Gayareaksi ini dilakukan benda pertama pada benda
yang menyebabkan gaya. Hukum inidikenal dengan Hukum Aksi Reaksi.Faksi = -Freaksi
Untuk percepatan yang konstan
maka berlaku persamaan Gerak yang disebut Gerak Lurus Berubah Beraturan. Bila
sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku
persamaan-persamaan gerak yang
ekivalen dengan persamaan- persamaan
gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia (I) yang ekivalendengan
besaran fisis massa
(m) pada gerak linier. Momen inersia suatu bendaterhadap poros tertentu
harganya sebanding dengan massa
benda tersebut dansebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak benda pangkat
dua terhadap poros.
I ~ m
I
~ r2
Untuk katrol dengan beban
maka berlaku persamaan :
a = (m+m1) – m2 . gm + m1 +
m2 + I/ r2
dengan
a = percepatan gerak
m
= massa beban
I = momen inersia katrol
r = jari-jari katrol
g = percepatan gravitasi
Udara akan memberikan
hambatan udara atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh. Besarnya gaya gesekan udara yang
akan gerak jatuh benda berbanding lurusdengan luas permukaan benda. Makin besar
luas permukaan benda, makin besar gayagesekan udara yang bekerja pada benda
tersebut. Gaya
ini tentu saja akanmemperlambat gerak jatuh benda. Untuk lebih memahami secara
kualitatif tentanghambatan udara pada gerak jatuh, kita dapat mengamati gerak
penerjun payung.Penerjun mula-mula terjun dari pesawat tanpa membuka
parasutnya. Gaya
hambatanudara yang bekerja pada penerjun tidak begitu besar, dan jika
parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan mencapai kecepatan
akhir kira-kira 50 m/s ketika sampaidi tanah. Kecepatan itu kira-kira sama
dengan kecepatan mobil balap yang melajusangat cepat. Sebagai akibatnya,
penerjun akan tewas ketika sampai di tanah. Denganmengembangkan parasutnya, luas permukaan menjadi cukup besar,
sehingga gayahambatan udara yang
bekerja papa penerjun cukup basar untuk memperlambatkelajuan terjun.
Berdasarkan hasil demonstrasi ini dapatlah ditarik kesimpulansementara bahwa
jika hambatan udara dapat diabaikan maka setiap benda yang jatuhakan
mendapatkan percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bentuk danmassa
benda. Percepatan yang tetap ini disebabkan oleh medan gravitasi bumi yangdisebut percepatan
gravitasi (g). Di bumi percepatan gravitasi bernilai kira-kira 9,80m/s2. untuk
mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.
Untuk membuktikan pernyataan
diatas bahwa jika hambatan udara dihilangkan, setiap benda jatuh akan
mendapat percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bendadan massa benda,
di dalam laboratorium biasanya dilakukan percobaan menjatuhkandua benda yang
massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam ruang vakum.Sehubungan dengan hal
di atas, Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu bendadijatuhkan dari suatu
ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama geraknyamengalami percepatan tetap
yaitu percepatan gravitasi, sehingga gerak jatuh bebastermasuk dalam gerak
lurus berubah beraturan. Perhatikan karena dalam gerak jatuh bebas, benda
selalu bergerak ke bawah maka unutk mempermudah perhitungan, kitatetapkan arah
ke bawah sebagai arah positif. Persamaan-persamaan yang digunakandalam gerak jatuh bebas adalah :
vo = 0 dan a = g
vo = 0 dan a = g
keterangan :
a1, a2 : silinder beban
a3 : beban
b : katrol yang dapat
bergerak bebas
c : tali penggantung
d : penyangkut beban
e : penghenti silinder
f : tiang penggantung
g : penjepit silinder
Jika pada sistem
pesawat dilepaskan penjepitnya,
maka sistem akan bergerak dengan percepatan
tetap. Besarnya percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. Untuk gaya yang konstan, maka
percepatan tetap sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan
:
xt = ½ at2
dimana:
t = waktu tempuh
a = percepatan system
xt = jarak setelah t detik
Setelah beban mb ditahan oleh
pengangkut beban, silinder a1 dan a2 tetapmelanjutkan gerakannya dengan
kecepatan konstan. Dalam keadaan
ini resultan gayayang bekerja pada
sistem sama dengan nol (sesuai dengan hukum Newton I ).Sehingga jarak tempuh silinder a1
dan a2 setelah beban tersangkut, dapat dinyatakansebagai berikut :
xt = v.t
Gerak RotasiBila sebuah benda
mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak iniakan berlaku
persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak linier.
Apabila torsi bekerja padabenda yang momen inersianya I, maka
dalam bendaditimbulkan percepatan sudut yaitu :Τ = I.α
Persamaan Gerak untuk
KatrolBila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka
geraknyadapat dianalisa sebagai berikut :
NΣF = 0
r -T1 – m + T2 + N = 0
-T1 + T2 = 0
-T1 = T2mg
T1 T2
Bila beban diputar dan katrol
pun dapat berputar pula maka geraknya dapat dianalisissebagai berikut :
T1 T2
T1 T2
m2
m1 m
Στ = Iα
T1.r + T2.r = Iα
Percepatannya adalah : a = (m+m1) – m2 . g
m + m1 + m2 + I/ r2
Hukum Newton III :” Setiap gaya yang
diadakan pada suatu benda, menimbulkangaya lain yang sama besarnya dengan gaya tadi, namun
berlawanan arah”. Gaya reaksi ini dilakukan
benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya.
Hukum inidikenal dengan Hukum Aksi Reaksi.Faksi = -Freaksi Untuk percepatan
yang konstan maka berlaku persamaan Gerak yang disebut Gerak Lurus Berubah
Beraturan. Bila sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar
ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan- persamaan
gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia (I) yang ekivalen
dengan besaran fisis massa
(m) pada gerak linier. Momen inersia suatu bendaterhadap poros tertentu
harganya sebanding dengan massa
benda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak benda pangkat
dua terhadap poros.I ~ mI ~ r2Untuk katrol dengan beban maka berlaku persamaan
:a = (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/ r2 dengan a = percepatan gerak m = massa beban I = momen
inersia katrolr = jari-jari katrolg = percepatan gravitasi Udara akan
memberikan hambatan udara atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh.
Besarnya gaya
gesekan udara yang akan gerak jatuh benda berbanding lurusdengan luas permukaan
benda. Makin besar luas permukaan benda, makin besar gayagesekan udara yang
bekerja pada benda tersebut. Gaya
ini tentu saja akan memperlambat gerak jatuh benda. Untuk lebih memahami secara
kualitatif tentanghambatan udara pada gerak jatuh, kita dapat mengamati gerak
penerjun payung.Penerjun mula-mula terjun dari pesawat tanpa membuka
parasutnya. Gaya
hambatan udara yang bekerja pada penerjun tidak begitu besar, dan jika
parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan mencapai kecepatan akhir
kira-kira 50 m/s ketika sampaidi tanah. Kecepatan itu kira-kira sama dengan
kecepatan mobil balap yang melajusangat cepat. Sebagai akibatnya, penerjun akan
tewas ketika sampai di tanah. Dengan mengembangkan parasutnya, luas permukaan
menjadi cukup besar, sehingga gayahambatan udara yang bekerja papa penerjun
cukup basar untuk memperlambatkelajuan terjun. Berdasarkan hasil demonstrasi
ini dapatlah ditarik kesimpulan sementara bahwa jika hambatan udara dapat
diabaikan maka setiap benda yang jatuhakan mendapatkan percepatan tetap yang
sama tanpa bergantung pada bentuk dan massa
benda. Percepatan yang tetap ini disebabkan oleh medan gravitasi bumi yang disebut percepatan
gravitasi (g). Di bumi percepatan gravitasi bernilai kira-kira 9,80m/s2. untuk
mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.
Untuk membuktikan pernyataan diatas bahwa jika hambatan udara
dihilangkan, setiap benda jatuh akan mendapat percepatan tetap yang sama tanpa
bergantung pada benda dan massa benda, di dalam laboratorium biasanya dilakukan
percobaan menjatuhkandua benda yang massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam
ruang vakum.Sehubungan dengan hal di atas, Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu
bendadijatuhkan dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama
geraknyamengalami percepatan tetap yaitu percepatan gravitasi, sehingga gerak
jatuh bebastermasuk dalam gerak lurus berubah beraturan. Perhatikan karena
dalam gerak jatuh bebas, benda selalu bergerak ke bawah maka unutk mempermudah
perhitungan, kitatetapkan arah ke bawah sebagai arah positif.
Persamaan-persamaan yang digunakandalam gerak jatuh bebas adalah :vo = 0 dan a
= gketerangan :a1, a2 : silinder bebana3 : beban b : katrol yang dapat bergerak
bebasc : tali penggantungd : penyangkut bebane : penghenti silinder f : tiang
penggantungg : penjepit silinder Jika pada sistem pesawat dilepaskan
penjepitnya, maka sistem akan bergerak dengan percepatan tetap. Besarnya
percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. Untuk gaya yang konstan, maka percepatan tetap
sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan :xt = ½ at2dimana:t =
waktu tempuha = percepatan sistemxt = jarak setelah t detik Setelah beban mb
ditahan oleh pengangkut beban, silinder a1 dan a2 tetapmelanjutkan gerakannya
dengan kecepatan konstan. Dalam keadaan ini resultan gayayang bekerja pada
sistem sama dengan nol (sesuai dengan hukum Newton I ).Sehingga jarak tempuh silinder a1
dan a2 setelah beban tersangkut, dapat dinyatakansebagai berikut :xt = v.tGerak
RotasiBila sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada
gerak ini akan berlaku persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak
linier.
Apabila torsi bekerja pada benda yang momen inersianya I, maka dalam
bendaditimbulkan percepatan sudut yaitu :Τ = I.αPersamaan Gerak untuk
KatrolBila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka
geraknyadapat dianalisa sebagai berikut : NΣF = 0r -T1 – m + T2 + N = 0-T1 + T2
= 0-T1 = T2mgT1 T2Bila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula maka
geraknya dapat dianalisissebagai berikut :T1 T2T1 T2m2m1 mΣτ = IαT1.r + T2.r =
IαPercepatannya adalah : a = (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/ r2
Pesawat Atwood..
adalah alat yang digunakan untuk
yang menjelaskan hubungun antara
tegangan, energi pontensial dan energi kinetik
dengan alat dua benda dengan 2 pemberat (massa berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol
ok benda yang yang lebih berat diletakan lebih tinggi
posisinya dibanding yang lebih ringan..
jadi nanti benda yang berat akan turun karena gravitasi... dan menarik benda yang lebih ringan karena ada tali dan katrol
ok.. sebenernya ada rumusnya ada termasuk gaya gesekan... di poros katrol.. pada tali.. dan gesekan pada udara...
Dan juga ada momen inersia dari katrol (harus gunakan katrol yang sangat ringan)
tapi gesekan dan moment inersia ini diabaikan.. (dianggap sangat kecil)
maka tegangan pada tali...
T − m1g = m1a; m2g − T = m2a
nah percobaannya... dengan mengunakan stopwatch...
panjang jatuh di ukur dengan pengukur panjang
ketemu dech kecepatannya
dimana v = l / t (kecepatan rata2)
dan v awal = 0
maka diketahui dech percepatannya
nah percepatannya adalah = g
alias gravitasi...
jadinya alat ini adalah alat sederhana untuk mengetahui percepatan gravitasi... walau ada kekurangan yaitu.. dengan asumsi gesekan diabaikan :)
tapi dulu waktu praktikum fisika dasar.. aku mendapatkan angka yang mendekati dengan angka gravitasi yang cocok loh :)
adalah alat yang digunakan untuk
yang menjelaskan hubungun antara
tegangan, energi pontensial dan energi kinetik
dengan alat dua benda dengan 2 pemberat (massa berbeda) dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol
ok benda yang yang lebih berat diletakan lebih tinggi
posisinya dibanding yang lebih ringan..
jadi nanti benda yang berat akan turun karena gravitasi... dan menarik benda yang lebih ringan karena ada tali dan katrol
ok.. sebenernya ada rumusnya ada termasuk gaya gesekan... di poros katrol.. pada tali.. dan gesekan pada udara...
Dan juga ada momen inersia dari katrol (harus gunakan katrol yang sangat ringan)
tapi gesekan dan moment inersia ini diabaikan.. (dianggap sangat kecil)
maka tegangan pada tali...
T − m1g = m1a; m2g − T = m2a
nah percobaannya... dengan mengunakan stopwatch...
panjang jatuh di ukur dengan pengukur panjang
ketemu dech kecepatannya
dimana v = l / t (kecepatan rata2)
dan v awal = 0
maka diketahui dech percepatannya
nah percepatannya adalah = g
alias gravitasi...
jadinya alat ini adalah alat sederhana untuk mengetahui percepatan gravitasi... walau ada kekurangan yaitu.. dengan asumsi gesekan diabaikan :)
tapi dulu waktu praktikum fisika dasar.. aku mendapatkan angka yang mendekati dengan angka gravitasi yang cocok loh :)
Daftar Pustaka :
http://novanurfauziawati.files.wordpress.com/2012/01/modul-2-pesawat-atwood1.pdf
Tidak ada komentar:
Posting Komentar