Laporan Praktikum Fisika

Transkripsi

1 Laporan Praktikum Fisika A. Judul Hukum Kekekalan Energi Mekanik. B. Tujuan Praktikum Dengan dilakukannya percobaan ini, diharapkan mahasiswa dapat memverifikasi membuktikan kebenaran dari hukum kekekalan energi pada energi mekanik. Dimana perubahan energi potensial menjadi energi kinetik. C. Alat dan Bahan No No. Katalog Nama Alat Jumlah 1 FPT 16.0/66 Rel Presisi (50cm) buah FPT 16.04/68 Kaki Rel buah 3 FPT 16.03/67 Penyambung Rel 1 buah 4 FME Pewaktu Ketik 1 buah 5 FME 69 Pita Ketik 4 buah 6 PMK 01 Pasak Penumpu 1 buah 7 FME 7.01 Beban Bercelah dan Penggantung 1 set 8 GSN 16 Puli Klem Meja 1 buah 9 GMM 1 Meteran 1 buah 10 FME Tali Nilon 1 buah 11 Kertas Manila 1 buah 1 FME 51.37/7 Balok Bertingkat 1 buah 13 GSN 185 Klem Meja 1 buah 14 KAL 99/10-05 Kabel Penghubung 5 cm (hitam) 1 buah 15 KAL 99/0-05 Kabel Penghubung 5 cm (merah) 1 buah 16 KAL 60/5A Catu Daya 1 buah 17 Kereta Dinamika 1 buah 18 Gunting 1 buah 19 GSN 16 Katrol 1 buah D. Teori Dasar Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha atau energi. Energi tidak dapat untuk kita ciptakan maupun untuk kita musnahkan. Energi hanya dapat berubah dari suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lainnya. Saat energi mengalami perubahan inilah energi sangat 1

2 bermanfaat bagi kehidupan. Misal, energi kimia didalam baterai akan diubah menjadi energi listrik dan menghasilkan cahaya. Energi kinetik adalah energi yang dipunyai oleh suatu benda karena benda tersebut mempunya kecepatan atau gerakan. Energi kinetik dinyatakan oleh : Ek = ½ mv Ket : Ek = energi kinetik (joule) m = massa benda (kg) v = kecepatan benda (m/s) Usaha yang dilakukan oleh energi kinetik dicontohkan dengan benda yang menempuh lintasan lurus mendatar dan diberikan gaya sebesar F konstan. Maka usaha yang dilakukan oleh gaya F konstan sama dengan perubahan energi kinetiknya ( Ek) atau resultan gaya. x = EK = EK EK 1 x = ½ m (v v 1 ) Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisi ata keadaan binda itu sendiri. Energi ini merupakan energi yang masih tersembunyi didalam benda, tetapi bila diberikan kesempatan energi ini dapat dimanfaatkan menjadi usaha. Usaha yang dilakukan energi potensial, jika benda berada pada ketinggian h 1 dipindahkan secara vertikal ke h dengan kecepatan konstan, maka energi kinetik benda akan tetap. Usaha yang dilakukan oleh gaya

3 angkat sebesar F sama dengan perubahan energi potensial ( ada pada benda. EP) yang x = EP = EP EP 1 x = m.g (h h 1 ) Energi mekanik (EM) adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik. x = EM = EM EM 1 x x = (EP + EK ) (EP 1 + EP ) = (mgh + ½ mv ) + (mgh 1 + ½ mv 1 ) = (mgh mgh 1 ) + (½ mv ½ mv 1 ) Hukum kekekalan energi berbunyi pada suatu sistem terisolasi, yaitu suatu sistem dimana gaya gaya yang bekerja hanyalah gaya gaya konservatif yang berhubungan dengan energi potensial (misal gaya gravitasi dan gaya pegas), maka energi mekanik sama dengan konstan dan untuk dua kedudukan benda yang berbeda dalam sistem terisolasi, misal posisi 1 dan posisi, hukum kekekalan energi mekanik dinyatakan oleh : 3

4 EM = EP + EK = Konstan EP 1 + EK 1 = EP + EK mgh 1 + ½ mv 1 = mgh + ½ mv E. Langkah Kerja Langkah Persiapan : A. Siapkan alat dan bahan. B. Sambungkan dua buah presisi dengan menggunakan penyambungrel dan pasang dua kaki rel pada satu ujung rel dan ujung yang lain. C. Pasangkan pewaktu ketik pada salah satu ujung rel. D. Kunci salah satu ujung rel yang berada diujung dari meja dan diujung itu tidak terdapat pewaktu ketik. E. Pasang katrol pada pengunci rel. F. Pasangkan pita ketik yang melewati alur pita ketik pada pewaktu ketik lalu jepit pita ketik itu oleh kereta dinamika. G. Pasangkan tali nilon pada kereta dinamika pada sisi lain kereta dinamika, lewatkan tali ke katrol. Tali ini akan berfungsi sebagai penyambung kereta dinamika dan beban. H. Rangkaian alat dan bahan sehingga membentuk rangkaian yang baik. Salah satu kaki rel ditinggikan sedikit dari kaki lainnya untuk konpensasi gesekan dan pastikan bahwa pemasangannya benar. I. Gantung beban 50gr, 100gr dan 150gr pada ujung tali yang menggantung di dekat katrol, ini untuk tiga kali percobaan. Gantung beban setinggi mungkin dari lantai untuk memperoleh tinggi h sebesar mungkin. J. Siapkan tumpakan berpenjepit untuk menahan kereta agar berada didekat pewaktu ketik. K. Pewaktu ketik dan pita ketik dalam keadaan siap untuk dijalankan. Upayakan agar pita ketik dapat bergerak sebebasbebasnya selama pita ditarik oleh kereta dan hanya menghasilkan sedikit gesekan. Langkah Percobaan : 4

5 A. Gantungkan massa beban pada tali nilon yang telah disiapkan sebelummnya dengan massa yang berbeda (50, 100 dan 150 gram) B. Ukur jarak dari lantai ke titik tengan beban. Nilai ini diberi lambang h dan catat hasilnya. C. Bersiap untuk melepaskan kereta dinamika agar bergerak disepanjang rel dengan sempurna dan menangkapnya agar kereta tak bergerak ke luar rel dan jatuh ke lantai sebelum menumbuk katrol. D. Hidupkan pewaktu ketik dan lepaskan kereta dinamika, biarkan bergerak di sepanjang rel dan tahan kereta dinamika ketika beban sudah menyentuh lantai. E. Periksa hasil ketikannya. Ketika sistem mulai bergerak, sistem tersebut (beban dan kereta) bergerak dipercepat sampai menyentuh lantai dan pewaktu ketik mulai bekerja. Setelah gya tarik hilang, sistem bergerak lurus beraturan. F. Tandai awal gerak lurus beraturan pada pita ketik dan potong sepanjang 5 ketik. Potongan pita inidigunakan sebagai kecepatan akhir sitem. Dengan menganggap pewktu ketik bergetar dengan perioda T = 1/50 (atau 0,0) detik, arti fisisnya adalah 5 ketik ekivalen dengan 5x0,0 = 0,1 detik. G. Ukur panjang (s) pita dalam 5 ketik kemudian hitung kecepatannya. H. Ulangi langkah-langka tersebut dengan beban m=50g, m=100g dan beban m=150g. I. Lengkapi tabel pengamatan dengan hasil data yang di dapatkan. F. Data Praktikum Percobaan pertama dengan ketentuan : Massa kereta : 0,050 kg Massa benda gantung : 0,050 kg Tinggi beban gantung : 0,7 m No 5 ketik ke- Jarak (cm) t= s 1 5 ketik pertama 10,5 cm 0,1 s 5

6 5 ketik kedua 6, cm 0,1 s 3 5 ketik ketiga 30,5 cm 0,1 s X =67, cm 0,3 s Percobaan kedua dengan ketentuan : Massa kereta : 0,050 kg Massa benda gantung : 0,100 kg Tinggi beban gantung : 0,49 m No 5 ketik ke- Jarak (cm) t= s 1 5 ketik pertama 1,5 cm 0,1 s 5 ketik kedua 4,5 cm 0,1 s 3 5 ketik ketiga 37,5 cm 0,1 s X =74,5 cm 0,3 s Percobaan ketiga dengan ketentuan : Massa kereta : 0,050 kg Massa benda gantung : 0,150 kg Tinggi beban gantung : 0,6 m No 5 ketik ke- Jarak (cm) t= s 1 5 ketik pertama 15,5 cm 0,1 s 5 ketik kedua 30 cm 0,1 s 3 5 ketik ketiga 43,3 cm 0,1 s X =88,8 cm 0,3 s G. Pengolahan Data Dari data hasil percobaan diatas dapat dihitung mengenai kecepatan juga hubungan antara energi potensial dan energi kinetiknya. Hitunglah masing masing percobaan terlebih dahulu. 1. Pengolahan data pada percobaan pertama. Menghitung kecepatan benda. x V = t 6

7 V = 6 7,cm 0,3s V = 4 cm s =,4 m s Menghitung energi potensial benda. EP=m. g. h EP=0,050 kg x 9,8 x0,5m EP=0, 5 4 jo ule 0,5 joule Menghitung energi kinetik benda. EK= 1 mv EK= 1 (m+m )v EK= 1 (0,050 kg+0,050 kg)(,4m/s) EK=0, joule. Pengolahan data pada percobaan kedua. V = x t 74,5 cm V = 0,3s V =4 8 cm s =,48 m s Menghitung energi potensial benda. EP=m.g.h EP=0, 1 00kg x9,8 x 0,49m EP=0,4 80 joule 0,48 joule Menghitung energi kinetik benda. 7

8 EK= 1 mv EK= 1 (m+m )v EK= 1 (0, 100kg+0,050 kg )(,48m/s) EK=0,461 joule 0,46 joule 3. Pengolahan data pada percobaan ketiga. V = x t 88,8 cm V = 0,3s V = 96 cm s =,96 m s Menghitung energi potensial benda. EP=m. g. h EP=0,150kg x 9,8 x0,6 m EP=0, 88 joule 0,88 joule Menghitung energi kinetik benda. EK= 1 mv EK= 1 (m+m )v EK= 1 (0, 150kg+0,050 kg)(, 96m/s) EK=0, joule 0,88 joule Tabel data percobaan M (kg) M (kg) (m+m) (kg) h (m) v (m/s) mgh (J) 1 (m+m ) v (J) 8

9 0,050 0,050 0,100 0,5,4 0,5 0,35 0,100 0,050 0,150 0,49,48 0,48 0,46 0,150 0,050 0,00 0,6,96 0,88 0,88 Grafik massa terhadap EK=EP Grafik Pratikum massa (m) Ep = Ek H. Pembahasan Dari percobaan yang telah dilakukan, data datanya menunjukkan bahwa perubahan usaha yang dimiliki oleh benda hampir sama dan dalam percobaan ini pun membuktikan kebenaran hukum kekekalan energi mekanik dengan membuktikan kesamaan besaran mgh dengan ½mv dimana hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik yang dimiliki oleh sebuah benda adalah tetap. Pada percobaan digunakan pewaktu ketik yang dilengkapi oleh pita ketik yang menunjukkan percepatan dan dari pewaktu ketik ini juga akan didapatkan kecepatan. Beban m dan kereta dinamik dihubungkan dengan tali dalam keadaan tegang sehingga laju beban akan selalu sama dengan laju kereta dinamika. benda atau kereta dinamika hanya memiliki potensial, karena tidak mempunyai kecepatan sehingga didapatka mgh = EM. Sedangkan ketika kereta dinamika itu bergerak dan tepat sebelum kereta itu berhenti berarti kereta dinamika tidak memiliki energi potensial karena benda itu memiliki kecepatan, sehingga 0 + ½ (m + M)v = EM. Mengapa untuk energi kinetiknya memakai ½ (m + M)v? karena dalam percobaan ini kereta 9

10 dinamika dan benda tehubung oleh tali dalam keadaan tegang, maka laju akan sama. Sehingga didapatkan : EP 1 + EK 1 = EP + EK mgh 1 + ½ (m + M)v 1 = mgh + ½ (m + M)v mgh = 0 + ½ (m + M)v mgh = ½ (m + M)v Pada pengolahan data percobaan pertama dan ketiga dapat dilihat bahwa energi potensial bernilai sama dengan energi kinetiknya, tetapi ditemukan kekurang akuratan pada percobaan kedua energi potensial pada percobaan kedua sebesar 0,48 joule sedangkan energi kinetiknya sebesar 0,46 joule. Hal ini dapat terjadi karena kelasahan yang mungkin dihasilkan ketika percobaan. I. Kesimpulan 1. Besaran apa yang dinyatakan oleh nilai mgh dan ½ (m+m)v? Jawaban : Besaran yang ditunjukkan oleh mgh atau energi potensial merupakan besaran usaha yang mempunyai satuan joule, ½ (m+m)v energi kinetik juga merupakan besaran usaha yang mempunyai satuan joule. Dalam percobaan ini dapat disimpulkan bahwa mgh = ½ (m+m)v.. Jika kesalahan data hasil percobaan diperkenankan sampai 10%, dapatkah dikatakan bahwa Hukum Kekekalan Energi Mekanik terverifikasi oleh percobaan ini? Jawaban : Hukum Kekekalan Energi Mekanik ini terbukti kebenarannya dengan dilakukannya percobaan ini. Hasil dari perhitungannya pun membuktikan masih berapa dalam toleransi, sehingga memang energi 10

11 itu tidak pernah musnah hanya berubah dari suatu bentuk energi ke energi yang lain. Seperti halnya pada percobaan ketigi yang ditemkan perbedaan hasil, tetapi jika dihitung persentasinya maka : EP 0,48 joule = x100 =104,35 EK 0,46 joule Perbedaan=104, =4,35 Jika toleransi kesalahan yang sebesar 10%, maka hal masih dapat dibuktikan bahwa Hukum Kekekalan Energi Mekanik masih benar. J. Daftar Pustaka Hamidah, Ida Fisika I. Bandung :UniversitasPendidikan Indonesia. Giancoli Fisika Edisi Kelima, Jilid 1.Jakarta: Erlangga. Modul Praktikum Fisika. Pudak Scientific 11