Video Based Laboratory (VBL): Menentukan percepatan gravitasi dengan gerak parabola A. Tujuan Praktikum 1. Memperkenalkan kepada siswa tentang teknik analisis video pada kajian kinematika gerak parabola. 2. Siswa dapat menentukan nilai eksperimenal besaran percepatan gravirtasi. 3. Siswa dapat menurunkan persamaan kinematika gerak peluru berdasarkan data eksperimental dengan teknik fitting data. B. Bahan dan Alat 1. Modul eksperimen GHS 2. Perangkat lunak video Logger Pro 3 3. File video gerak peluru 4. Komputer dengan sistem operasi (diutamakan) Windows seven C. Teori 1. Gerak Parabola Gerakan Parabola yaitu jika sebuah benda yang diluncurkan ke udara dan kemudian dibiarkan bergerak secara bebas. Gerakan parabola dipersulit oleh hambatan udara, gerakan bumi dan variasi percepatan garvitasi. Untuk mudahnya, dalam hal ini kerumitan diabaikan.maka, proyektil dianggap mempunyai percepatan konstan yang berarah vertikal ke bawah dengan besar g = 9,8 m/s 2. Gambar 1. Vektor pada gerak peluru Gerak parabola adalah gabungan antara GLB dengan GLBB. Gerak benda pada sumbu X adalah GLB dan pada sumbu Y adalah GLBB. a) Sumbu X GLB yakni gerak benda pada arah mendatar yang tidak dipengaruhi oleh gaya gravitasi, sehingga tidak ada percepatan atau perlambatan pada pada daerah ini. b) Sumbu Y GLBB pada arah vertikal, yaitu gerak benda pada arah vertikal yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi, sehinnga ada perlambatan arah ini. 2. Persamaan Kecepatan Gerak Parabola Kecepatan benda saat keluar dari titik awal dinamakan kecepatan awal. = + (1) Dengan = cos (2) = sin (3)
Kecepatan benda pada setiap saat (waktu t) dinyatakan dengan persamaan vektor berikut: = + = + (4) Besar kecepatan benda setiap saat adalah: = = + (5) Dengan : a. Besar kecepatan pada arah mendatar atau komponen kecepatan pada arah mendatar. = cos (6) b. besar kecepatan pada arah vertikel atau komponen kecepatan pada arah vertikal. = sin (7) 3. Persamann Posisi Gerak Parabola Posisi benda setiap saat dalam dimensi dua dinyatakan vektor posisi berikut: = + = + (8) Komponen posisi pada arah mendatar adalah : = cos (9) Komponen posisi pada arah vertikal adalah: = (10) D. Prosedur Praktikum Pengambilan Data 1. Mengaktifkan perangkat lunak Logger Pro 3 2. Mengaktifkan rekaman video gejala fisika ke layar aktif Looger Pro 3, melalui Insert - Movie, sehingga muncul tampilan movie player. Gambar 2. Jika video gerak peluru diaktifkan, maka langkah 1 dan 2 menghasilkan tampilan di monitor seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 3. 3. Klik tombol maka akan muncul tombol lainnya. 4. Menjalankan video dan melakukan tracking lintasan objek dengan menggunakan Video analysis Tools Buttons untuk mendapatkan data numerik dari posisi objek sebagai fungsi waktu. Add Tombol ini untuk memanpilkan titik yang mengikuti garis gerak point benda pada video Set origin Tempatkan pointer pada tempat dimana terletaak nol pada sumbu x dan y Set scale Tombol untuk kalibrasi ukuran sebenarnya. 5. Membuat titik koordinat pada video dengan cara clik Set Origin kemudian dalam monitor video gerakan krusor hingga membentuk titik koordinat X-Y yang mencangkup semua daerah obyek video yang diteliti sebagaimana gambar 4. Set Origin Letakkan kursor di sini Gambar 4 6. Menentukan skala jarak/lintasan gerak obyek video dengan cara klik Scale, klik dan tarik pada tongkat, kemudian kita masukan besaran skalanya, misal 1 meter pada sebuah ruas tongkat, seperti gambar 5.
Klik dan taik pada satu garis Gambar 5 7. Melakukan Tracking pada setiap gerakan bola yang dilempar ke atas. Perbesar video agar gambar lebih jelas dan tracking tepat. Saat dilakukan tracking, pada jendela Video analysis dan Grafik, akan muncul data dan grafik secara otomatis. Data dan grafik tersebut mengintepretasikan tracking tracking yang kita lakukan. Pada saat kita melakukan tracking, secara bersamaan data angka dan titik/point grafik juga tercatat, sampai kita selesai melakukan traking. Hasilnya seperti gambar 6. Data Grafik dari Gambar 6. 8. Pada gambar 6 nampak bahwa grafik untuk sumbu Y ada empat variabel, yaitu X 9m), Y (m), Vx (m/s) dan Vy (m/s). Untuk kepentingan analisis kali ini, kita hanya memerlukan data Y (m). Caranya dengan klik sumbu Y seperti gambar 7
Klik disini, lalu pilih Y Gambar 7. 9. Setelah data pada sumbu Y adalah representasi dari data gerak GLBB pada sumbu Y. Gambar 8 E. Analisis Data Dengan melakukan langkah 1 s/d 9 di atas, kita sudah mengumpulkan data praktikum. Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis sebagai berikut : 1. Block grafik Y terhadap waktu. 2. Klik tombol curve fit yang ada di tool bar. Gambar 9. 3. Maka akan muncul kotak dialog seperti pada gambar 10. Curve fit
Gambar 10. 4. Pada general equation, pilih quadratic, karena persamaan gerak pada sumbu Y adalah persamaan GLBB yang merupakan persamaan kuadrat dari waktu. 5. Pada coefficients akan terlihat nilai a, b, c. Lalu klik OK. Maka akan terlihat seperti pada gambar 11. Gambar 11. 6. Karena persamaan geraknya adalah =, maka x = t; a = ½g; b=v 0 sinα Maka di dapat persamaan -½g = a; jadi g= -2a = -2 (-5,010) = 10,020. Dari data yang dihasilkan maka diketahui nilai percepatan gravitasi adalah 10,02 m/s 2.
F. Kesimpulan Berdasarkan data eksperimen dan analisis data, dapat disimpulkan bahwa hasil eksperimen gerak peluru dengan VBL dapat menentukan nilai percepatan gravitasi yaitu 10,02 m/s 2.