air track
DESCRIPTION
air trackTRANSCRIPT
LAPORAN LENGKAP PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
Topik Percobaan : Air Track (Hukum Kekekalan Momentum)
Oleh :
Nama : Hariadi
NIM : DBD 109 047
Kelompok :III (Tiga)
Praktikum Ke :
Tanggal Praktikum :
Dosen Pembimbing : Lendra, ST., MT.
Asisten Pembimbing :
UPT. LAB. DASAR DAN ANALITIK
UNIVERSITAS PALANGKARAYA
2010
I. Topik Percobaan
Air Track (Hukum Kekekalan Momentum)
II. Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan dapat :
1. Memahami hukum kekekalan momentum.
2. Dapat membedakan tumbukan elastis dengan tumbukan tidak elastis.
III. Alat dan Bahan
1. Rel Udara
2. Kereta
3. Pegas Tumbuk
4. Timer Counter
5. Beban
6. Penghalang Cahaya
7. Velcro
8. Gerbang Cahaya
IV. Landasan Teoritis dan Prosedur Pengamatan
A. Dasar Teori
1. Tumbukan
Kita tinjau tumbukan antara dua benda bermassa mA dan mB seperti diperlihatkan
dalam gambar (2.1) di bawah ini. Dalam selang tumbukan yang sangat singkat kedua
benda saling memberikan gaya pada yang lainnya. Menurut hukum Newton ketiga, pada
saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar dan
berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A.
FA FB
Gambar 2.1
Perubahan momentum benda A akibat tumbukan ini adalah :
∆PA = A dt = A ∆t
dengan A adalah harga rata-rata gaya FA dalam selang waktu tumbukan ∆t = t2 – t1.
Perubahan momentum benda B akibat tumbukan adalah :
∆PB = B dt = B ∆t
dengan B adalah harga rata-rata gaya FB dalam selang waktu tumbukan ∆t = t2 – t1.
Jika tidak ada gaya lain yang bekerja maka ∆PA dan ∆PB menyatakan perubahan
momentum total masing-masing benda. Tetapi telah kita ketahui bahwa pada setiap saat FA
= -FB sehingga A = B dan karena itu ∆PA = ∆PB.
Jika kedua benda kita anggap sebagai sebuah sistem toleransi, maka momentum total
sistem adalah P = PA + PB dan perubahan momentum total sistem akibat tumbukan sama
dengan nol yaitu ∆P = ∆PA + ∆PB = 0.
Jadi jika tidak ada gaya luar yang bekerja maka tumbukan tidak mengubah momentum
total sistem. Gaya implusif yang bekerja selama tumbukan merupakan gaya internal,
karena itu tidak mempengaruhi momentum total sistem.
Pada tumbukan dua partikel atau lebih berlaku dua hukum :
a. Hukum Kekekalan Momentum
b. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Pada semua tumbukan selalu berlaku hukum Kekekalan Momentum, tetapi tidak
semua tumbukan berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik. Hanya tumbukan tertentu
yang berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik.
Ditinjau dari berlakunya hukum Kekekalan Momentum dan hukum Kekekalan Energi
Mekanik ada tumbukan elastis sempurna dan tumbukan tidak elastis. Pada tumbukan
elastis sempurna berlaku dua hukum, yaitu sebagai berikut.
a. Hukum Kekekalan Momentum
Misalkan dua buah benda (A dan B) dengan massa mA dan mB bergerak dengan
kecepatan vA dan vB. Kecepatan benda setelah tumbukan v’A dan v’B. Hukum kekekalan
momentum dapat kita tuliskan :
mA ∙ vA ∙ + mB ∙ vB = mA ∙ v’A + mB ∙ v’B
Dimana : mA = massa benda A
mB = massa benda B
vA = kecepatan benda A sebelum tumbukan
vB = kecepatan benda B sebelum tumbukan
v’A = kecepatan benda A sesudah tumbukan
v’B = kecepatan benda B sesudah tumbukan
Jika kita dapat mengukur kecepatan kedua sistem sebelum dan sesudah tumbukan, massa
benda bisa kita ketahui, maka hukum kekekalan momentum dapat kita buktikan.
b. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Perlu diperhatikan pada tumbukan tidak elastis hanya berlaku hukum Kekekalan
Momentum saja.
EA + EB = E’A + E’B
EKA + EKB + EPA + EPB = EKA’ + EKB’ + EPA’ + EPB’
½ mvA2 + ½ mvB
2 + mghA + mghB = ½ mvA’2 + ½ mvB’2 + mghA’ + mghB’
Dimana : hA = tinggi benda A sebelum tumbukan
hA’ = tinggi benda A sesudah tumbukan
hB = tinggi benda B sebelum tumbukan
hB’ = tinggi benda B sesudah tumbukan
Jika tumbukan kedua benda berada pada bidang datar yang tingginya sama, berlaku :
hA = hA’ = hB = hB’
Pada tumbukan ini hukum Kekekalan Enerbgi Mekanik sama dengan hukum
Kekekalan Energi Kinetik
EA + EB = EA’ + EB’
EKA + EKB = EKA’ + EKB’
½ mvA2 + ½ mvB
2 + mghA + mghB = ½ mvA’2 + ½ mvB’2
2. Jenis Tumbukan
Pada peristiwa tumbukan dua atau lebih benda selalu berlaku hukum Kekekalan
Momentum. Terdapat tumbukan dengan energi mekanik sistem tetap tetapi ada juga yang
tidak. Tumbukan dengan energi mekanik sistem tetap dinamakan tumbukan lenting
sempurna (elastis sempurna), sedangkan tumbukan dengan energi mekanik sistem tidak
tetap dinamakan tumbukan tidak lenting sempurna (tumbukan tidak elastis sempurna).
Pada peristiwa tumbukan terdapat besaran yang dapat membedakan jenis tumbukan
yaitu koefisien restitusi (e).
─(v’1 ─ v’2) e = v1 ─ v2
Berdasarkan nilai koefisien restitusi, maka ada tiga jenis tumbukan, yaitu :
a. tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna), dengan e = 1,
b. tumubukan tidak lenting (lenting sebagian), dengan 0 < e < 1,
c. tumbukan tak lenting sempurna (tidak lenting sama sekali), dengan e = 0
Seperti yang telas dijelaskan di atas bahwa tumbukan terbagi menjadi tiga. Namun
pada praktikum ini hanya dibahas dua tumbukan saja, yaitu tumbukan lenting sempurna
(elastis sempurna) dan tumbukan tak lenting sempurna (tidak lenting sama sekali).
Penjelasan mengenai dua tumbukan tersebut ialah sebagai berikut.
1. Tumbukan Lenting Sempurna (Elastis Sempurna)
Misalkan massa kedua benda sama besar mA = mB , dan benda A mua-mula diam vA = 0.
Benda B mendekati dan menumbuk benda A dengan kecepatan vB Di dapatkan dan v'A = v'B
dan vB = 0, artinya kedua benda bertukar kecepatan.
Untuk benda dengan massa berbeda, dan benda A mula-mula diam, persamaannya
menjadi :
mB.. vB = mA . v'A + mB.. v'B
2. Tumbukan Tak Lenting Sempurna (Tidak Lenting Sama Sekali)
Misalkan benda A dan benda B sama besar mA = mB , benda A mula-mula diam, dan
benda B bergerak dengan kecepatan V, setelah tumbukan kecepatan kedua benda sama
besar, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan menjadi v' = ½ v.
Jika kedua benda memiliki kecepatan mula-mula tetapi untuk arah yang sama maka
kecepatan benda setelah tumbukan menjadi v' = ½ (vA + vB ).
Jika massa kedua benda tidak sama maka persamaan menjadi :
mB.. vB =( mA + mB )
B. Prosedur Kegiatan
Percobaan Tumbukan Lenting sempurna.
1. Mengatur Timer Counter pada fungsi COLLISION.
2. Meletakan kereta diatas rel.
3. Kereta A dalam keadaan diam di antara 2 gerbang cahaya.
4. Mendorong kereta B sehingga bergerak dengan kecepatan vB yang besarnya dapat
diukur melalui gerbang cahaya G2.
5. Menahan kereta sehingga hanya satu kali melewati gerbang cahaya.
6. Mengamati waktu kereta melewati gerbang cahaya kemudian tekan tombol
CHANGE OVER untuk mengubah menjadi data kecepatan, dan mencatat pada
tabel pengamatan.
7. Mengulangi percobaan diatas dengan mengubah massa pada kereta A,dan mencatat
hasilnya pada tabel pengamatan.
Percobaan Tumbukan tidak lenting sempurna.
1. Memasang Velcro pada kedua kereta dan penghalang cahaya hanya pada salh satu
kereta.
2. Meletakan kereta A diantara kedua gerbang cahaya.
3. Mendorong kereta B sehingga menumbuk kereta A (setelah tumbukan kedua
kereta akan bergerak sama-sama).
4. Mengamati kecepatan kereta melewati gerbang cahaya sebelum dan sesudah
tumbukan pada Timer Counter kemudian catat pada tabel pengamatan.
5. Mengulangi langkah 2 sampai dengan langkah 4 dengan beban tambahan pada
kereta A kemudian mencatat pada tabel pengamatan.
V. Data Hasil Pengamatan
Tabel Pengamatan Tumbukan elastis dengan mA = mB dan vA= 0
No.
Sebelum tumbukan Setelah tumbukan
Benda A Benda B Benda A Benda B
VA PA VB PB V‘A P‘
A V‘B P‘
B
1. 0 0 15,12 756 14,57 728,5 0 0
2. 0 0 22,29 1114,5 19,18 959 0 0
3. 0 0 28,76 1438 27,8 1390 0 0
Tabel Pengamatan Tumbukan tidak lenting sama sekali dengan mA = mB dan vA= 0
No.
Sebelum tumbukan Setelah tumbukan
Benda A Benda B Benda A Benda B
VA PA VB PB V‘A P‘
A V‘B P‘
B
1. 0 0 31,33 1566,5 9,41 470,5 9,41 470,5
2. 0 0 29,8 1490 8,11 405,5 8,11 405,5
3. 0 0 37,53 1876,5 9,66 483 9,66 483
VI. Analisis Data dan Jawaban Tugas
A. Analisis Data
Lenting Sempurna
1. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram
vA : 0 sB : 2 sA
’ : 2 tB
: 0,13227 s tA’ : 0,13726 s vB’ : 0
V =
VB = = 15,12 cm/s
VA’ = = 14,57 cm/s
P = m. v
PB = 50 g ∙ 15,12 cm/s = 756 g cm/s
PA’ = 50 g · 14,57 cm/s = 728,5 g cm/s
mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB
’
0 + 756 = 728,5 + 0
1/2mAvA2 + 1/2 mBvB
2 = 1/2 mAvA
’ 2 + 1/2 mBvB
’2
0 + 5715,36 = 5301,12 + 0
2. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram
vA : 0 sB : 2 sA
’ : 2 tB : 0,08972 s
tA’ : 0,104275 s vB’ : 0
V =
VB = = 22,29 cm/s
VA’ = = 19,18 cm/s
P = m. v
PB = 50 g ∙ 22,29 cm/s = 1114,5 g cm/s
PA’ = 50 g ∙ 19,18 cm/s = 959 g cm/s
mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB
’
0 + 1114,5 = 959 + 0
1/2mAvA2 + 1/2 mBvB
2 = 1/2 mAvA
’ 2 + 1/2 mBvB
’2
0 + 12421,1 = 9196,81 + 0
3. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram
vA : 0 sB : 2 sA
’ : 2 tB
: 0,06954 s tA’ : 0,07194 s vB’ : 0
V =
VB = = 28,76 cm/s
VA’ = = 27,8 cm/s
P= m. v
PB = 50 g ∙ 28,76 cm/s = 1438 g cm/s
PA’ = 50 g ∙ 27,8 cm/s = 1390 g cm/s
mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB
’
0 + 1438 = 1390 + 0 1/2mAvA
2 + 1/2 mBvB
2 = 1/2 mAvA
’ 2 + 1/2 mBvB
’ 2
0 + 20678,44 = 19321 + 0
Tidak Lenting Sempurna
1. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram
vA : 0 sB : 2 sA
’ : 2 tB
: 0,06383 s tA’ : 0,2125 s
V =
VB = = 31,33 cm/s
VA’ = = 9,41 cm/s
P = m. v
PB = 50 g ∙ 31,33 cm/s = 1566,5 g cm/s
PA’ = PB’ = 50 g ∙ 9,41 cm/s = 470,5 g cm/s
mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB
’
0 + 1566,5 = 470,5 + 470,5
1566,5 = 941
1/2mAvA2 + 1/2 mBvB
2 = 1/2 mAvA
’ 2 + 1/2 mBvB
’2
0 + 24539,22 = 2213,7 + 2213,7
24539,22 = 4427,4
2. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram
vA : 0 sB : 2 sA
’ : 2 tB
: 0,0671 s tA’ : 0,2466 s
V =
VB = = 29,8 cm/s
VA’ = = 8,11 cm/s
P = m. v
PB = 50 g ∙ 29,8 cm/s = 1490 g cm/s
PA’ = PB’ = 50 g ∙ 8,11 cm/s = 405,5 g cm/s
mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB
’
0 + 1490 = 405,5 + 405,5
1490 = 811
1/2mAvA2 + 1/2 mBvB
2 = 1/2 mAvA
’ 2 + 1/2 mBvB
’2
0 + 22201 = 1644,3 + 1644,3
22201 = 3288,6
3. Diketahui : mA : 50 gram mB : 50 gram
vA : 0 sB : 2 sA
’ : 2 tB
: 0,05329 s tA’ : 0,2070 s
V =
VB = = 37,53 cm/s
VA’ = = 9,66 cm/s
P= m. v
PB = 50 g ∙ 37,53 cm/s = 1876,5 g cm/s
PA’ = PB’ = 50 g ∙ 9,66 cm/s = 483 g cm/s
mAvA + mBvB = mAvA’ + mBvB
’
0 + 1876,5 = 483 + 483
1876,5 = 966
1/2mAvA2 + 1/2 mBvB
2 = 1/2 mAvA
’ 2 + 1/2 mBvB
’ 2
0 + 35212,52 = 2332,89 + 2332,89
35212,52 = 4665,78
B. Tugas
Jawaban dari tugas praktikum ini ialah sebagai berikut.
1. Dapat, karena dalam selang tumbukan yang sangat singkat kedua benda
saling memberikan gaya pada yang lainnya. Menurut hukum Newton ketiga, pada
saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar dan
berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A.
2. Pada hukum kekekalan momentum, jarak dapat memberkan pengaruh. Hal tersebut
dapat dibuktikan sebagai berikut.
V =
Dimana V = Kecepatan
s = Jarak
t = Waktu
Hubungan terhadap hukum kekekalan momentum
P = m. v
Dimana P = Momentum
m = Massa
v = Kecepatan
Terlihat pada rumus di atas bahwa jarak memiliki pengaruh dalam hukum
kekekalan momentum.
3. Syarat-syarat yang harus dipenuhi agar hokum kekekalan momentum dapat
berlaku ialah sebagai berikut.
a. Kedua benda saling memberikan gaya pada yang lainnya
b. Hukum Newton ketiga, pada saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A
oleh benda B sama besar dan berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada
benda B oleh benda A.
4. Berdasarkan percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa :
- Gerakan suatu benda yang bertabrakan atau bertumbukan dengan benda
lainnya dapat ditentukan apabila gaya yang bekerja selama benda-benda itu
bertumbukan diketahui. Sering kali gaya itu tidak diketahui, tetapi dengan prinsip
kekekalan momentum yaitu massa suatu benda dikali kecepatan suatu benda
maka dapat diselesaikan.
- Hukum kekekalan momentum dapat dibedakan menjadi tumbukan lenting
sempurna (elastis sempurna) dan tumbukan lenting tidak sempurna (tidak elstis
sama sekali).
5. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi berlakunya hukum kekekalan
momentum pada sebuah tumbukan ialah sebagai berikut.
- Adanya gaya yang bekerja selama benda-benda itu bertumbukan.
- Adanya pengaruh jarak, waktu, kecepatan serta masa benda dalam suatu
kekekalan momentum.
VII. Diskusi, Kesimpulan dan Saran
A. Diskusi
Menurut kami, praktikum mengenai air track (Hukum Kekekalan Momentum) kemarin
berjalan lancar dan tanpa hambatan walaupun kami masih agak kebingungan dalam
menggunakan alat-alat tersebut karena alat-alat tersebut masih asing dan baru bagi kami.
Hal tersebut jugatidak terlepas karena mengenai penggunaan alat tersebut sebelumnya
telah dijelaskan dengan baik oleh asisten laboratorium.
B. Kesimpulan
Dari percobaan di atas dapat kami simpulkan bahwa :
Berdasarkan percobaan di atas, dapat kami simpulkan bahwa :
1. Dengan dilakukannya percobaan, mahasiswa telah memahami tentang hukum
kekekalan momentum. Yang mana hukum tersebut menyatakan bahwa : ”Dalam
peristiwa tumbukan, momentum total sistem sesaat sebelum tumbukan sama dengan
momentum total sistem sesaat sesudah tumbukan, asalkan tidak ada gaya luar yang
bekerja pada sistem”.
Psebelum = Psesudah
PA + PB = PA’ + PB’
mA ∙ vA ∙ + mB ∙ vB = mA ∙ v’A + mB ∙ v’B
2. Tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna) dan tumbukan tak lenting sempurna
(tidak elastis sama sekali) merupakan jenis-jenis dari tumbukan yang pasti berbeda
definisinya. Tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna) adalah jenis tumbukan
dimana setelah terjadi tumbukan jumlah energi kinetik kedua benda sama dengan
jumlah energi kinetik mula-mula (sebelum tumbukan).jadi, setelah tumbukan tak
ada energi yang hilang, ini berarti bentuk benda sesudah tumbukan sama seperti
sebelum tumbukan atau benda tak mengalami kerusakan. Sedangkan, tumbukan tak
lenting sempurna (tidak elastis sama sekali) adalah jenis tumbukan dimana kedua
benda setelah tumbukan bergabung menjadi satu dengan kecepatan yang sama, jadi
vA’ = vB’ = v, akibatnya vA’ ─ vB’ = 0.
C. Saran
Menurut kami, kakak/asisten laboratorium sudah baik dalam memberikan penjelasan
mengenai alat dan bahan praktikum maupun mengenai prosedur praktikum yang akan
kami lakukan.
Untuk alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum, menurut kami tidak ada yang
bermasalah dan masih dapat digunakan pada saat praktikum.
VIII. Daftar Pustaka
Tim Pengajar Fisika dasar. 2009. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Palangka
Raya: Laboratorium Dasar dan Analitik.
Fashlihu, Zain, S.Pd. 2005. Star Idola SMA Fisika XI – Genap/KBK. Solo: PT.
Putra Kertonatan.
Istiyono, Edi, Drs, M.Si. 2005. FISIKA UNTUK KELAS XI Jilid 2a SMA. Klaten:
PT. Intan Pariwara.
IX. Lampiran
LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM
FISIKA DASAR I
Praktikum yang ke :
Topik percobaan :
Kelompok :
Anggota Kelompok : 1.
2.
3.
4.
5.
Hari/tanggal :
TABEL PENGAMATAN
Mengetahui
Asisten Laboratorium,
( .................................. )