percobaan iii

PERCOBAAN III

HUKUM II NEWTON

A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM

1. Tujuan : - Menentukan hubungan antara percepatan (a), massa total

(m), dan gaya (F) tetap.

- Menentukan hubungan antara percepatan (a), gaya (F),

dan massa total (m) tetap.

2. Hari/ tanggal : Jumat, 16 Desember 2011

3. Tempat : Laboratorium Fisika FKIP Universitas Mataram

B. LANDASAN TEORI

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 memprcepat sebuah benda (Grancoli, 2001 : 95).

Ada 4 aspek dari Hukum II Newton yang patut mendapatkan perhatian khusus.

Pertama, Hukum II Newton merupakan persamaan vektor. Kedua, pernyataan Hukum II

Newton berhubungan dengan gaya luar. Ketiga, Hukum II Newton berlaku hanya jika

massa (m) konstan. Keempat, Hukum II Newton berlaku hanya dalam kerangka acuan

inersia (Young, 2002 : 89).

Dari pengalaman sehari-hari untuk mengubah gerakan materi yang kuantitasnya

lebih besar, diperlukan gaya yang lebih besar. Ukuran kuantitas meter itu dinamakan

massa. Kuantitas materi yang kita rasakan akibatnya melalui tumbuhan, tidak hanya besar

jika massanya besar, tetapi juga akan terasa besar kalau kecepatannya tinggi, sehingga

sebagai kuantitas gerakan kita nyatakan dengan apa yang kita namakan dengan nama

momentum p = mv. Selanjutnya ternyata diperlukan gaya yang lebih besar untuk

mengubah momentum yang lebih cepat. Besar gaya dinyatakan sama dengan laju

perubahan momentum yang dilakukannya, dirumuskan sebagai:

F= ddt

(m.a )=m d vdt

=m .a, yang tak lain adalah apa yang dikenal dengan Hukum II

Newton (Soedojo, 2004: 5-6).

34

C. ALAT DAN BAHAN

1. Alat

a. Rel presisi 1 buah

b. Penyambung rel 1 buah

c. Kaki rel 1 buah

d. Pasak penumpu 1 buah

e. Beban bercelah dan bergantung 1 buah

f. Puli klem meja 1 buah

g. Pewaktu ketik 1 buah

h. Klem meja 1 buah

i. Jarum pentul 1 buah

j. Gunting 1 buah

k. Kabel penghubung 25 cm biru 1 buah

l. Kabel penghubung 25 cm kuning 1 buah

m. Katrol 1 buah

n. Catu daya 1 buah

o. Mistar 1 buah

2. Bahan

a. Pita ketik secukupnya

b. Kertas karbon secukupnya

c. Tali nilon secukupnya

d. Kertas grafiks secukupnya

e. Beban 1 set

D. CARA KERJA

a. Sebelum memulai praktikum, terlebih dahulu kami siapkan alat dan bahan dengan

persiapan praktikum sebagai berikut:

1. merangkai alat percobaan seperti gambar. Memasang tiga buah beban bercelah 50

gram dan satu buah beban bercelah 10 gram pada kereta dinamika dengan

menggunkan sebuah pasak penumpu yang dimasukkan ke lubang yang ada di atas

kereta dinamika;

35

2. memberikan kompensasi gaya terhadap gaya gesek yang ada diantara kereta

dinamika dan rel dengan jalan memiringkan rel secukupnya sedemikian sehingga

apabila kereta diberikan dorongan kecil dan sebentar saja, kereta kira-kira

bergerak lurus beraturan;

3. menggantung beban 10 gram pada ujung tali nilon. Memotong tali secukupnya

sedemikian rupa sehingga cukup untuk member gantungan pada beban dengan

kereta dinamika berada di dekat pewaktu ketik dan beban berada sedekat-dekatnya

dengan katrol;

Catatan: pada awalnya kereta dinamika perlu ditahan untuk mencegah beban jatuh

sebelum percobaan dimulai;

4. memotong pita ketik sepanjang 1 meter. Memasang pita ketik pada pewaktu ketik

dan menjepit salah satu ujungnya pada kereta dinamika;

5. menghubungkan pewaktu ketik ke catu daya, memastikan catu daya dalam

keadaan mati (off).

b. Langkah Percobaan

Bagian I: Hubungan antara gaya (F) dan percepatan (a), massa system (m)

dipertahankan tetap.

1. menahan kerata pada ujung rel yang paling tinggi, menghidupkan catu daya dan

melepaskan kereta dinamika. Kereta dinamika akan bergerak lurus beraturan turun

karena adanya tarikan beban;

2. menghentikan kereta dinamika tepat sebelum mencapai ujung rel dengan tangan

atau tumpukan berpenjepit;

3. mematikan catu daya;

4. melepaskan pita ketik dari kereta dinamika. Memeriksa hasil ketikan pada pita

ketik. Memastikan bahwa titik-titik di atas pita ketik tercetak cukup jelas.

Mengulangi percobaan jika hasil ketikan tidak tercetak dengan jelas;

5. dengan menggunakan 5 ketik sebagai satuan waktu, membuat kurva laju - waktu

pada kertas manila;

6. kurva yang didapat seharusnya memperlihatkan gerak dipercepat beraturan.

Satuan laju tentulah cm/5- ketik;

7. dari kurva laju – waktu, membuat grafik laju – waktu dengan menghubungkan

masing-masing titik tengah ujung pita dengan garis lurus;

36

8. dari grafik laju – waktu, menghitung percepatan (a) system berkaitan dengan daya

(F) yang bekerja pada system;

9. mencatat hasil perhitungan percepatan yang diperoleh;

10. memperbesar gaya yang bekerka pada system dengan menggantungkan beban 20

gram pada ujung tali. Untuk mempertahankan agar massa total sistem tetap,

menukar beban 10 gram yang digantung dengan beban 20 gram yang ada pada

kereta dinamika;

11. mengulangi langkah percobaan 1 sampai 8 dan kenudian mencatat hasil

percobaan.

Bagian II: hubungan antara percepatan (a), massa total sistem (m), dan gaya (F)


12. melepaskan semua beban yanga ada pada kereta dinamika dan menggantung

beban 10 gram pada ujung tali. Massa total system adalah 90 gram (massa 80

gram pada kereta dan massa beban 10 gram yang digantung;

13. mengulangi langkah percobaan I sampai 8 dan kemudian mencatat hasil

perhitungan;

14. menambah tiga beban 50 gram pada kereta dinamika sedemikian hingga massa

total menjadi 160 gram. Mengulangi langkah percobaan di atas dan mencatat hasil

perhitungannya.

E. HASIL PENGAMATAN

a. Tabel

Bagian 1 : Hubungan antara gaya (F) dan percepatan (a), massa system (m)


I. Tabel pengukuran percepatan (a) dengan gaya (F) = 0,20 N

No Jarak (m) Waktu (s) Kecepatan (ms) Percepatan(m

s2 )

1

2

3

4

5

6

0,012

0,015

0,017

0,022

0,025

0,027

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,12

0,15

0,17

0,22

0,25

0,27

1,2

0,3

0,2

0,5

0,3

0,2

37

7

8

9

10

0,032

0,034

0,038

0,041

0,1

0,1

0,1

0,1

0,32

0,34

0,38

0,41

0,5

0,2

0,4

0,3

II. Tabel hasil pengukuran percepatan dengan gaya F = 0,20 N

No Jarak (m) Waktu (s) Kecepatan (ms) Percepatan

(ms2 )

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,011

0,013

0,015

0,018

0,020

0,023

0,027

0,029

0,032

0,035

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,11

0,13

0,15

0,18

0,20

0,23

0,27

0,29

0,32

0,35

1,1

0,2

0,2

0,3

0,2

0,3

0,4

0,2

0,3

0,3

Bagian 2 : Hubungan antara massa system m dan percepatan a, gaya F

dipertahankan tetap

I. Tabel hasil pengukuran percepatan dengan massa total m = 100gr


(ms2 )

1

2

3

4

5

6

7

8

0,009

0,010

0,011

0,012

0,013

0,014

0,015

0,016

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,09

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,9

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

38

9

10

0,017

0,019

0,1

0,1

0,17

0,19

0,1

0,2

II. Tabel hasil pengukuran percepatan dengan massa total 160 gr


(ms2 )

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,011

0,012

0,014

0,015

0,017

0,019

0,021

0,023

0,025

0,028

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,11

0,12

0,14

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

0,28

1,1

0,1

0,2

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

b. Grafik

Bagian I : Hubungan antara gaya F dan percepatan a massa system m

dipertahankan tetap

1. Grafik laju – waktu dengan F = 0,020 N

39

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

t(s)

v(m/s)

2. Grafik laju – waktu dengan F = 0,20 N

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

t(s)

v(m/s)

Bagian II : Hubungan antara percepatan a massa sistem m, gaya F

dipertahankan tetap

1. Grafik laju – waktu dengan massa sistem = 100 gr

40

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

t(s)

v(m/s)

2. Grafik laju – waktu dengan massa sistem = 160 gr

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

t(s)

v(m/s)

F. Analisis Data

Bagian I : Hubungan antara percepatan a, gaya F, massa total dipertahankan

tetap

a. Massa total 170 gr, F = 0,20 N

41

1. Mencari kecepatan dan percepatan dalam waktu 0,1 sekon

No Jarak (m) t (s) v= st(ms) a= Δv

Δt(an−a) m

s2(an−a)2m

s2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

S1 = 0,012

S2 = 0,015

S3 = 0,017

S4 = 0,022

S5 = 0,025

S6 = 0,027

S7 = 0,032

S8 = 0,034

S9 = 0,038

S10 = 0,041

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,12

0,15

0,17

0,22

0,25

0,27

0,32

0,34

0,38

0,41

1,2

0,3

0,2

0,5

0,3

0,2

0,5

0,2

0,4

0,3

0,79

- 0,11

- 0,21

0,09

- 0,11

- 0,21

0,09

- 0,21

- 0,01

- 0,11

0,6241

0,0121

0,044

0,0081

0,0121

0,0441

0,0081

0,0441

0,0001

0,0121

∑a = 4,1

a=0,41∑(an−a)2

¿

= 0,777

2. Menetukan standar deviasi (SD)

Diketahui : ∑ (an−a)2¿ = 0,777

n = 10

Ditanya : SD = …..?

Jawab :

SD=√∑(an−a)2¿n−1

¿

SD=√ 0,77710−1

=√ 0,7779

=√0,086=0,29

* Jadi, standar denasinya adalah 0,29

3. Menghitung rentang pengukuran (NP)

Diketahui : SD = 0,29

42

a = 0,41

Ditanya : NP = ……..?

Jawab :

- NP = a ± SD

- NP1 = a + SD

= 0,41 + 0,29

= 0,70

- NP2 = a – SD

= 0,41 – 0,29

= 0,12

* Jadi, rentang pengukuran antara 0,12 sampai dengan 0,70

4. Menghitung nilai kesalahan relatif (KR)


a = 0,41

Ditanya : % KR = ………?

Jawab :

% KR = SDa x 100%

% KR = 0,290,41 x 100%

= 0,70 x 100%

= 70%

* Jadi, persentase kesalahan relatifnya adalah 70%

5. Menghitung nilai keberhasilan praktikum (KP)

43

Diketahui : % KR = 70%

Ditanya : % KP = ……….?

Jawab:

% KP = 100% - % KR

% KP = 100% - 70%

= 30%

* Jadi, keberhasilan praktikum ini adalah 30%

b. Massa total 180gr, F = 0,20 N



Δt(an−a) m

s2(an−a)2m

s2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

S1 = 0,011

S2 = 0,013

S3 = 0,015

S4 = 0,018

S5 = 0,020

S6 = 0,023

S7 = 0,027

S8 = 0,029

S9 = 0,032

S10 = 0,035

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,11

0,13

0,15

0,18

0,20

0,23

0,27

0,29

0,32

0,35

1,1

0,2

0,2

0,3

0,2

0,3

0,4

0,2

0,3

0,3

0,79

- 0,15

- 0,15

- 0,05

- 0,15

- 0,05

0,05

- 0,15

0,05

0,05

0,5625

0,0225

0,0225

0,0025

0,0225

0,0025

0,0025

0,0225

0,0025

0,0025

∑a = 3,5 ∑(an−a)2¿

44

a=0,35 = 0,665

2. Menentukan standar denasi (SD)


n = 10


Jawab :

SD=√∑(an−a)2¿n−1

¿

SD=√ 0,66510−1

=√ 0,6659

=√0,073=0,27




a = 0,35


Jawab :

NP = a ± SD

NP1 = a + SD

= 0,35 + 0,27

= 0,62

NP2 = a – SD

= 0,35 – 0,27

= 0,08

* Jadi, rentang pengukuran antara 0,08 sampai dengan 0,62

45



a = 0,35


Jawab :

% KR = SDa x 100%

% KR = 0,270,35 x 100%

= 0,77 x 100%

= 77%





Jawab :

% KP = 100% - % KR

% KP = 100% - 77%

= 23%

* Jadi, keberhasilan praktikum ini adalah 23%

Bagian II : Hubungan antara percepatan a, massa total dengan gaya F tetap

c. Massa total system 100 gr, F = 0,10 N

46



Δt(an−a) m

s2(an−a)2m

s2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

S1 = 0,009

S2 = 0,010

S3 = 0,011

S4 = 0,012

S5 = 0,013

S6 = 0,014

S7 = 0,015

S8 = 0,016

S9 = 0,017

S10 = 0,019

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,09

0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,19

0,9

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,71

- 0,09

- 0,09

- 0,09

- 0,09

- 0,09

- 0,09

- 0,09

- 0,09

0,01

0,5041

0,0081

0,0081

0,0081

0,0081

0,0081

0,0081

0,0081

0,0081

0,0001

∑a = 1,9

a=0,19∑(an−a)2

¿

= 0,569



n = 10


Jawab :

SD=√∑(an−a)2¿n−1

¿

SD=√ 0,56910−1

=√ 0,5699

=√0,063=0,25



47


a = 0,19


Jawab :

NP = a ± SD

NP1 = a + SD

= 0,19 + 0,25

= 0,44

NP2 = a – SD

= 0,19 – 0,25

= 0,06

* Jadi, rentang pengukuran antara -0,06 sampai dengan 0,44



a = 0,19


Jawab :

% KR = SDa x 100%

% KR = 0,250,19 x 100%

= 1,315 x 100%

= 131%


48




Jawab :

% KP = 100% - % KR

% KP = 100% - 131%

= -31%

* Jadi, keberhasilan praktikum ini adalah -31%

d. Massa total sistem 160 gr, F = 0,10 N


Δt(an−a) m

s2(an−a)2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

S1 = 0,011

S2 = 0,012

S3 = 0,014

S4 = 0,015

S5 = 0,017

S6 = 0,019

S7 = 0,021

S8 = 0,023

S9 = 0,025

S10 =

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,11

0,12

0,14

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

0,28

1,1

0,1

0,2

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,82

- 0,18

- 0,08

- 0,18

- 0,08

- 0,08

- 0,08

- 0,08

- 0,08

0,02

0,6724

0,0324

0,0064

0,0324

0,0064

0,0064

0,0064

0,0064

0,0064

0,0004

49

0,028

∑a = 2,8

a=0,28∑(an−a)2

¿

= 0,776



n = 10


Jawab :

SD=√∑(an−a)2¿n−1

¿

SD=√ 0,77610−1

=√ 0,7769

=√0,086=0,29




a = 0,28


Jawab :

NP = a ± SD

NP1 = a + SD

= 0,28 + 0,29

= 0,57

NP2 = a – SD

= 0,28 – 0,29

= -0,01

50

* Jadi, rentang pengukuran antara -0,01 sampai dengan 0,57



a = 0,28


Jawab :

% KR = SDa x 100%

% KR = 0,290,28 x 100%

= 1,03 x 100%

= 103%



Diketahui : %KR = 103%


Jawab:

% KP = 100% - % KR

% KP = 100% - 103%

= - 3%

* Jadi, keberhasilan praktikum ini adalah - 3%

51

G. Pembahasan

Pada praktikum kali ini, bertujuan untuk mengetahui dan berusaha menentukan

hubungan antara percepatan (a), masa total (m), dan gaya (F) tetap. Selain itu juga

dituntut agar mampu menentukan juga hubungan antara percepatan (a), gaya (F), dan

massa total benda (m) yang tetap. Jadi pada praktikum kali ini dilakukan 2 macam

percobaan. Percobaan I, dengan menggunakan massa total yang sama namun dengan gaya

yang berbeda. Percobaan kedua adalah kebalikan dari percobaan I, yaitu dengan

menggunakan gaya yang sama namun massa total yang berbeda.

Karena pada setiap percobaan menggunakn 2 kali kerja atau maksudnya

menggunakan 2 buah pita ketik yang diketik saat kereta dinamika melaju, oleh pewaktu

ketik. Pada setiap pita yang merupakan hasil percobaan, dituliskan data-data keterangan

pada kertas yang digunakan sebagai wadah pembungkus pita-pita ini sebagai penanda dan

memudahkan kami dalam membuat laporan mingguan. Seperti yang telah kita ketahui

bahwa Hukum II Newton adalah hukum tentang gerak dengan gaya sebagai penyebabnya.

Hukum ini menyatakan bahwa percepatan (a) gerak sebuah benda atau system berbanding

lurus dengan gaya (F) yang bekerja pada benda atau system itu dan berbanding terbalik

dengan massa total (m) benda atau system. Hukum II Newton ini dapat ditulis dalam

bentuk persamaan matematika yaitu:

F = m.a

m = Fa

a = Fm

dimana F adalah gaya suatu benda, m adalah massa, dan a adalah percepatan pada benda.

Persamaan inilah yang diuji dalam praktikum ini dengan menggunakan kereta dinamika

yang di atasnya diberi massa dan beban yang digantung pada salah satu ujung tali seperti

pada percobaan yang telah dilaksanakan pada waktu itu.

Berdasarkan hasil perhitungan dalam analisis data, kami mendapatkan nilai-nilai

hasil persentase KR dan KP dari hasil praktikum yang telah kami lakukan. Ternyata kami

telah gagal dalam melaksanakan praktikum ini karena dapat terlihat dari persentase

keberhasilan praktikum yang begitu rendah dan di bawah 50%. Kami merasa bingung dan

bertanya-tanya, apa menjadi penyebabnya. Ternyata pada akhirnya kami menyadari

semua ini adalah karena disebabkan kesalahan kami pada praktikum. Mungkin saja kami

52

kurang teliti dalam memasang pita maupun memasang bebannya dan kesalahan-kesalahan

lainnya yang sebenarnya masih bisa diminimalisir, namun belum sempat kami lakukan.

Hal ini yang menjadi penyebabnya, dapat disebabkan oleh cara kami dalam

melakukan praktikum yang tidak sesuai dengan yang tertera pada buku panduan

praktikum. Beberapa diantaranya yaitu kesimpangsiuran akan banyaknya beban yang

harus dipasang pada kereta dan beberapa beban yang harus digantungkan pada tali nilon.

Tidak hanya itu, ada kendala lain yang memiliki andil besar sehingga ketidaktepatan ini

semakin menjadi parah, yaitu dengan hilangnya satu atau lebih beban yang seharusnya

masih berada dalam posisi yang seharusnya, namun beban tersebut telah hilang entah

kemana.

Oleh karena beban yang kami butuhkan agar dapat melaksanakan praktikum

sesuai buku panduan telah hilang, maka Co-Ass menyarankan kami untuk mengganti

beban yang hilang menggunakan beban yang bermassa paling mendekati massa beban

yang telah hilang tersebut. Meski demikian kami, kami juga masih bingung bagaimana

penempatan beban-beban tersebut. Apakah ditambah atau dikurangi atau bagaimana. Ini

sangat membingungkan bagi kami yang merasa belum benar-benar paham dengan

penjelasan di buku panduan. Namun berkat bimbingan dari kaka Co-Ass kami dapat

menjelaskan praktikum kami meskipun dengan banyak kekurangan dan kesalahan disana-

sini.

H. Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa:

a. percepatan benda dipengaruhi oleh massa benda. Semakin besar massa benda,

maka semakin kecil percepatan benda tersebut;

b. percepatan benda dipengaruhi oleh gaya (F) benda. Semakin besar gaya (F) pada

benda maka semakin besar pula percepatan benda tersebut;

c. berdasarkan hasil perhitungan pada analisis data, kami masuk dalam kategori

gagal dalam melakukan praktikum karena % KPnya kurang dari 50%;

53

d. hukum Newton II tentang gerak, menyatakan bahwa percepatan gerak sebuah

benda atau sistem berbanding lurus dengan gaya F yang bekerja pada benda atau

sistem itu dan berbanding terbalik dengan massa total m benda atau sistem;

e. kesalahan dalam praktikum kami disebabkan oleh kesalahan interanal dan

eksternal. Secara internal yaitu kesalahan dari pihak kami sebagai praktikan.

Secara eksternal yaitu adanya ketidaklengkapan alat dan bahan yang tidak

tersedia, sehingga hasil praktikum tidak dapat sesuai dengan buku panduan.

54

percobaan iii

Documents