PRAKTIKUM KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
LAPORAN FISIKA
“KESETIMBANGAN BENDA TEGAR”
Hari
/ Tanggal Praktikum : Senin, 26
Januari 2015
Tempat
Praktikum : Laboratorium
Fisika, SMA Negeri 1 Pasuruan
Waktu
Praktikum : 09.15 –
11.15 WIB
Disusun
oleh :
Abdul
Aziz (01)
Choirotul
Umami (11)
Dimasia
Nuril Qolbi (14)
Erwino
Cahyo Ary B (17)
M. Darma
Susilo Aji (25)
Yusril
Fathurrohman (36)
XI MIA 2
SMA NEGERI 1 PASURUAN
TAHUN PELAJARAN 2014/2015
LEMBAR
PENGESAHAN
Dengan ini menerangkan bahwa Laporan
Praktikum Fisika dengan judul “KESETIMBANGAN
BENDA TEGAR”, yang disusun oleh :
Nama : Abdul Aziz (01)
Choirotul Umami (11)
Dimasia Nuril Qolbi (14)
Erwino Cahyo Ary B (17)
M. Darma Susilo Aji (25)
Yusril Fathurrohman (36)
Kelas : XI MIA 2
telah
disetujui dan disahkan pada tanggal 4 Februari 2015.
Mengetahui,
Guru
Bidang Studi Fisika
LULUK
SUTRISNO, S.Pd
NIP:
196103261985121002
“LEMBAR
KERJA”
•KESETIMBANGAN
BENDA TEGAR•
Pendahuluan :
Anda telah mengetahui syarat kesetimbangan sebuah titik (partikel),
kemudian
anda mengetahui pula bahwa sebuah batang terdiri dari titik
yang
tak terhingga banyaknya.
Tujuan
:
Dengan percobaan di bawah ini anda akan menyelidiki syarat-syarat
kesetimbangan
.
Landasan
Teori
Keseimbangan Partikel
Penyebab gerak sumbu benda dalah
gaya,dimana semakin besar gaya pula percepatan yang dialami. Partikel adalah
benda yang ukurannya dapat diabaikan sehingga dapatt digambarkan sebagai suatu
titik materi. Akibatnnya jika gaya bekerja pada partikel-partikel tersebut,oleh
karena itu,partikel hanya mengalami gerak translasi dan tidak mengalami gerak
rotasi.
Suatu partikel disebut dalam keadaan seimbang, bila jumlah aljabar gaya-gaya yang bekerja pada partikel tersebut nol.
Syarat keseimbangan partikel adalah : F = 0
Jika partikel terletak pada bidang XY maka syarat keseimbangan : FX = 0 dan FY = 0
berdasarkan hukum I newton,jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol,maka percepatan benda menjadi nol. Artinya, bahwa partikel dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap. Apabila partikel dalam keadaan diam disebut mengalami keseimabngan statis,sedangkan jika bergerak dengan kecepatan tetap disebut keseimbangan dinamis.
Suatu partikel disebut dalam keadaan seimbang, bila jumlah aljabar gaya-gaya yang bekerja pada partikel tersebut nol.
Syarat keseimbangan partikel adalah : F = 0
Jika partikel terletak pada bidang XY maka syarat keseimbangan : FX = 0 dan FY = 0
berdasarkan hukum I newton,jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol,maka percepatan benda menjadi nol. Artinya, bahwa partikel dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap. Apabila partikel dalam keadaan diam disebut mengalami keseimabngan statis,sedangkan jika bergerak dengan kecepatan tetap disebut keseimbangan dinamis.
Telah
dikatakan sebelumnya bahwa suatu benda tegar dapat mengalami gerak translasi
(gerak lurus) dan gerak rotasi. Benda tegar akan melakukan gerak translasi
apabila gaya yang diberikan pada benda tepat mengenai suatu titik yang yang
disebut titik berat.
Benda akan seimbang jika pas
diletakkan di titik beratnya
Titik
berat merupakan titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak
mengalami rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi
sekaligus, maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan
lintasan gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya.
Mari kita
tinjau suatu benda tegar, misalnya tongkat pemukul kasti, kemudian kita lempar
sambil sedikit berputar. Kalau kita perhatikan secara aeksama, gerakan tongkat
pemukul tadi dapat kita gambarkan seperti membentuk suatu lintasan dari gerak
translasi yang sedang dijalani dimana pada kasus ini lintasannya berbentuk
parabola. Tongkat ini memang berputar pada porosnya, yaitu tepat di titik
beratnya. Dan, secara keseluruhan benda bergerak dalam lintasan parabola.
Lintasan ini merupakan lintasan dari posisi titik berat benda tersebut.
Demikian
halnya seorang peloncat indah yang sedang terjun ke kolam renang. Dia melakukan
gerak berputar saat terjun. sebagaimana tongkat pada contoh di atas, peloncat
indah itu juga menjalani gerak parabola yang bisa dilihat dari lintasan titik
beratnya. Perhatikan gambar berikut ini.
seorang yang meloncat ke air dengan
berputar
Jadi,
lintasan gerak translasi dari benda tegar dapat ditinjau sebagai lintasan dari
letak titik berat benda tersebut. Dari peristiwa ini tampak bahwa peranan
titik berat begitu penting dalam menggambarkangerak benda tegar.
Cara untuk
mengetahui letak titik berat suatu benda tegar akan menjadi mudah untuk
benda-benda yang memiliki simetri tertentu, misalnya segitiga, kubus, balok,
bujur sangkar, bola dan lain-lain. Yaitu d sama dengan letak sumbu simetrinya.
Hal ini jelas terlihat pada contoh diatas bahwa letak titik berat sama dengan
sumbu rotasi yang tidak lain adalah sumbu simetrinya.
Orang ini berada dalam keseimbangan
Di sisi lain untuk benda-benda yang
mempunyai bentuk sembarang letak titik berat dicari dengan perhitungan.
Perhitungan didasarkan pada asumsi bahwa kita dapat mengambil beberapa
titik dari benda yang ingin dihitung titik beratnya dikalikan dengan berat di
masing-masing titik kemudian dijumlahkan dan dibagi dengan jumlah berat pada
tiap-tiap titik. dikatakan titik berat juga merupakan pusat massa di dekat
permukaan bumi, namun untuk tempat yang ketinggiannya tertentu di atas bumi
titik berat dan pusat massa harus dibedakan.
Tidak semua benda yang
kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari selalu diam. Mungkin pada mulanya benda
diam, tetapi jika digerakkan maka benda bisa saja bergerak. Persoalannya,
apakah setelah benda bergerak, benda kembali lagi ke posisinya semula atau
tidak, hal ini bergantung pada jenis keseimbangan benda tersebut.
Jika sebuah benda yang sedang diam mengalami gangguan (terdapat resultan gaya atau resultan momen gaya yang bekerja pada benda tersebut) maka benda akan bergerak. Setelah bergerak, akan ada tiga kemungkinan, yakni : (1) benda kembali ke posisinya semula, (2) benda menjauhi posisinya semula, (3) benda tetap berada pada posisinya yang baru. Jika setelah bergerak, benda kembali ke posisinya semula maka benda berada dalam keseimbangan stabil. Jika setelah bergerak, benda bergerak semakin jauh dari posisi semula, maka benda berada dalamkeseimbangan labil. Sebaliknya jika setelah bergerak benda tetap berada pada posisinya yang baru maka benda berada dalam keseimbangan netral.
Jika sebuah benda yang sedang diam mengalami gangguan (terdapat resultan gaya atau resultan momen gaya yang bekerja pada benda tersebut) maka benda akan bergerak. Setelah bergerak, akan ada tiga kemungkinan, yakni : (1) benda kembali ke posisinya semula, (2) benda menjauhi posisinya semula, (3) benda tetap berada pada posisinya yang baru. Jika setelah bergerak, benda kembali ke posisinya semula maka benda berada dalam keseimbangan stabil. Jika setelah bergerak, benda bergerak semakin jauh dari posisi semula, maka benda berada dalamkeseimbangan labil. Sebaliknya jika setelah bergerak benda tetap berada pada posisinya yang baru maka benda berada dalam keseimbangan netral.
Benda tegar adalah istilah yang sering digunakan dalam dunia Fisika
untuk menyatakan suatu benda yang tidak akan berubah bentuknya setelah
diberikan suatu gaya pada benda itu. Pada sebuah benda tegar, setiap titik
harus selalu berada pada jarak yang sama dengan titik-titik lainnya.
Sedangkan yang dimaksud keseimbangan benda tegar/titik berat
adalah kondisi dimana suatu benda berada dalam keseimbangan rotasi (artinya
benda tersebut tidak mengalami rotasi/pergerakan).
Benda-benda di alam ini kemungkinan dalam keadan
diam atau bergerak. Sebuah beda yang bergerak dapat melakukan gerak
translasi atau gerak rotasi bahkan dapat melakukan keduanya sekaligus.
Sebagai contoh, sebuah gambar yang tergantung di dinding
tidak bergerak baik translasi maupun rotasi. Selanjutnya perhatikan jarum
sebuah jam yang sedang berputar. Jarum jam itu akan selalu berputar dalam laju
putaran yang tetap.
Sebuah beda berada dalam keadan seimbang jika benda tersebut
tidak mengalami percepatan linier ataupun percepatan anguler. Benda yang diam
dikatakan bahwa benda tersebut dalam keseimbangan statis. Sedangkan benda yang
bergerak tanpa percepatan, dikatan bahwa benda tersebut dalam keseimbangan
dinamis.
Benda tegar pada keseimbangan statis, jika tidak mendapatkan
gangguan tidak akan mengalami percepatan translasi maupun rotasi karna resultan
semua gaya dan semua torsi yang bekerja padanya adalah nol.
Syarat kedua kesetimbangan
benda tegar
Berdasarkan contoh 2 di atas dapat disimpulkan bahwa jika resultan momen gaya pada sebuah benda tidak bernilai nol (benda dianggap sebagai benda tegar) maka benda akan berotasi.
Berdasarkan contoh 2 di atas dapat disimpulkan bahwa jika resultan momen gaya pada sebuah benda tidak bernilai nol (benda dianggap sebagai benda tegar) maka benda akan berotasi.
Agar
benda tidak berotasi (benda tidak bergerak) maka resultan momen gaya harus
bernilai nol. Ketika sebuah benda tidak berotasi maka benda tidak mempunyai
percepatan sudut. Karena percepatan sudut sama dengan nol maka persamaan di
atas berubah menjadi :
Alat dan bahan :
-
Batang
besi homogen -
Papan triplek
-
Statif
( 2buah ) - Kertas grafik
-
Penjepit
( 2bh) - Paku payung / selotip
-
Katrol
( 2bh ) - Benang jahit
-
Beban
( 3 set )
Kegiatan :
-
Susunan alat – alat seperti gambar (a), usahakan
dengan unting –
unting supaya garis pada kertas
tepat vertical.
-
Gantungkan batang AB seperti gambar (a), beban
, 
, dan 
diatur sedemikian rupa posisi
batangnya
-
Tandailah titik A, B, D, E, dan F pada kertas grafik
-
Lepas kertas grafik dari papan triplek
-
Timbanglah batang AB, beban , , dan :
, , dan :
= 145,3 gram =
0,1453 Kg =
120 gram = 0,12 Kg (gambar a) = 110 gram =
0,11 Kg =
70 gram =0,07 Kg
-
Gambarlah vector – vector gaya 
, 
, 
dan
(seperti gambar b) dengan besar gaya masing-
masing
, , dan
(seperti gambar b) dengan besar gaya masing-
masing
-
Uraikan gaya itu masing masing komponen horizontal
dan komponen vertikal
Analisis Hasil
·
Besarnya
Gaya
T1 atau W1 → W1 = m1 . g
=
0,12 . 10
= 1,2 N
T2 atau W2 → W2 =
m2 . g
=
0,11 . 10
=
1,1 N
W0 atau WAB → WAB = mAB . g
=
0,1453 . 10
=
1,453 N
Wb atau W3 → W3 = m3 . g
=
0,07 . 10
=
0,7
·
Uraian
gaya pada sumbu x (Fx)
T1 atau W1 → 1,2 cos 65°
=
0,507 N
T2 atau W2 → 1,1 cos 65°
=
0,465 N
W0 atau WAB → 0
Wb atau W3 → 0
·
Uraian
gaya pada sumbu Y (Fy)
T1 atau W1 → 1,2 sin 65°
=
1,088 N
T2 atau W2 → 1,1 sin 65°
=
0,997 N
W0 atau WAB →
-1,453 N
Wb atau W3 → -0,7 N
·
Momen
gaya terhadap C
T1 atau W1 → 1,2 . 0,125
=
0,15
T2 atau W2 → 1,1 . 0,125
=
0,138
W0 atau WAB → 1,453 . 0
=
0
Wb atau W3 → 0,7 . 0,057
=
0,04
Isilah
tebel berikat dengan data hasil pengelolahan grafik
Gaya
|
Besarnya
Gaya (N)
|
Uraian
gaya pd smb x
 (N) |
Uraian
gaya pd smb Y
 (N) |
Momen gaya
terhadap C
|
|
Lengan
(m)
|
Momen (N.m)
|
||||
T₁ atau
W₁
|
1,2
N
|
0,507 N
|
1,088
N
|
0,125
|
0,15
|
T₂ atau
W₂
|
1,1
N
|
-0,465 N
|
0,997
N
|
0,125
|
-0,138
|
 atau  |
1,453
N
|
0
|
-1,453
N
|
0
|
0
|
 atau  |
0,7
N
|
0
|
-0,7
N
|
0,057
|
0,04
|
∑ =
0,042 N
=
0,042 N
∑ =
-0,068 N
=
-0,068 N
∑Ԏ = 0,052
N
Kesimpulan :
Batang
AB diam, berarti dalam keadaan seimbang
Dalam percobaan yang kami lakukan, nilai
∑ =
0,042 N
=
0,042 N
∑ =
-0,068 N
=
-0,068 N
∑Ԏ = 0,052
N
dapat disimpulkan bahwa ketiga nilai diatas mendekati
nol.
Jadi dapat disimpulkan Syarat agar batang AB berada seperti keadaan di atas
(sesuai (5), (6), dan (7) adalah
ΣFx = 0
ΣFy = 0
Στ = 0
Ini dikenal sebagai syarat kesetimbangan benda
tegar.
Saran :
Percobaan ini dilakukan
untuk menyelidiki syarat-syarat kesetimbangan untuk sebuah benda. Pada
percobaan yang akan dilakukan selanjutnya agar lebih baik lagi dan memahami
konsep yang telah ada. Diharapkan dapat mengerti dengan baik bagaimana itu
kesetimbangan benda tegar dan memperbaiki kesalahan-kesalahan yang dilakukan
sebelumnya.
DAFTAR
PUSTAKA
Komentar
Posting Komentar