Rabu, 22 Agustus 2012

Laporan Percobaan Gerak Melingkar


Logo FORMASI (Forum Mahasiswa Fisika Jawa Timur)



PERCOBAAN
GERAK MELINGKAR



1.    Dasar Teori :
Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerak melingkar dengan besar kecepatan sudut   tetap. Besar Kecepatan sudut diperolah dengan membagi kecepatan tangensial  dengan jari-jari lintasan 

Arah kecepatan linier   dalam GMB selalu menyinggung lintasan, yang berarti arahnya sama dengan arah kecepatan tangensial  . Tetapnya nilai kecepatan  akibat konsekuensi dar tetapnya nilai  . Selain itu terdapat pula percepatan radial  yang besarnya tetap dengan arah yang berubah. Percepatan ini disebut sebagai percepatan sentripetal, di mana arahnya selalu menunjuk ke pusat lingkaran.

Bila  adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran penuh dalam lintasan lingkaran  , maka dapat pula dituliskan

Kinematika gerak melingkar beraturan adalah

dengan  adalah sudut yang dilalui pada suatu saat  ,  adalah sudut mula-mula dan  adalah kecepatan sudut (yang tetap nilainya).
Ketika sebuah benda bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju tetap maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan alias GMB. Dapatkah kita mengatakan bahwa GMB merupakan gerakan yang memiliki kecepatan linear tetap ? Misalnya sebuah benda melakukan Gerak Melingkar  Beraturan, seperti yang tampak pada gambar di bawah. Arah putaran benda searah dengan putaran jarum jam. bagaimana dengan vektor kecepatannya ? seperti yang terlihat pada gambar, arah kecepatan linear/tangensial di titik A, B dan C berbeda. Dengan demikian kecepatan pada GMB selalu berubah (ingat perbedaan antara kelajuan dan kecepatan, kelajuan adalah besaran skalar sedangkan kecepatan adalah besaran vektor yang memiliki besar/nilai dan arah) sehingga kita tidak dapat mengatakan kecepatan linear pada GMB tetap.
 
Pada gerak melingkar beraturan, besar kecepatan linear v tetap, karenanya besar kecepatan sudut juga tetap.
Jika arah kecepatan linear alias kecepatan tangensial selalu berubah, bagaimana dengan arah kecepatan sudut ? arah kecepatan sudut sama dengan arah putaran partikel, untuk contoh di atas arah kecepatan sudut searah dengan arah putaran jarum jam. Karena besar maupun arah kecepatan sudut tetap maka besaran vektor yang tetap pada GMB adalah kecepatan sudut. Dengan demikian, kita bisa menyatakan bahwa GMB merupakan gerak benda yang memiliki kecepatan sudut tetap.
Pada GMB, kecepatan sudut selalu tetap (baik besar maupun arahnya). Karena kecepatan sudut tetap, maka perubahan kecepatan sudut atau percepatan sudut bernilai nol. Percepatan sudut memiliki hubungan dengan percepatan tangensial, sesuai dengan persamaan.Karena percepatan sudut dalam GMB bernilai nol, maka percepatan linear juga bernilai nol. Jika demikian, apakah tidak ada percepatan dalam Gerak Melingkar Beraturan (GMB) ?
Pada GMB tidak ada komponen percepatan linear terhadap lintasan, karena jika ada maka lajunya akan berubah. Karena percepatan linear alias tangensial memiliki hubungan dengan percepatan sudut, maka percepatan sudut juga tidak ada dalam GMB. Yang ada hanya percepatan yang tegak lurus terhadap lintasan, yang menyebabkan arah kecepatan linear berubah-ubah. Sekarang mari kita tinjau percepatan ini.
2.    Tujuan :
    Untuk mengetahui hubungan antara jari-jari dengan kecepatan sudut.
3.    Alat dan bahan :
    1. Set percobaan gerak melingkar.
    2. Busur dan mistar.
4.    Langkah Percobaan :
    1. Ukurlah jari-jari lingkaran.
    2. Putarlah salah satu lingkaran 30º dan amati pada lingkaran yang
        Berapa sudut putarnya.
3. Ulangi kegiatan 2 untuk sudut-sudut putar yang lain ( hingga 6 x )
4. Ulangi kegiatan 1-3 untuk bentuk rangkaian putaran yang lain.
5. Masukkan hasil pengamatan dalam table.

5.    Data Pengamatan :
No    Sudut putar Untuk lingkaran 1
(R1=5)    Sudut putar hasil pengamatan untuk lingkaran 2
(R2=10)    Sudut putar hasil perhitungan untuk lingkaran 2
(ώ1R1 = ώ2R2 )
1.    300    900    600
2.    450    1100    900
3.    500    1150    1000
4.    600    1350    1200


Tabel 2 (RODA DIHUBUNGKAN DENGAN RANTAI)

No    Sudut putar untuk lingkaran 1
(R1 = 3 cm)    Sudut putar hasil pengamatan untuk lingkaran 2
(R2 = 6 cm)    Sudut putar hasil perhitungan untuk lingkaran 2 (ώ1R1 = ώ2R2 )

1    300    900    600
2    450    2100    900
3    500    2200    1000
4    600    2700    1200


6.    Pertanyaan :
1.    Hitunglah sudut putar berdasarkan rumus.
2.    Bandingkan sudut putar hasil perhitungan dengan hasil pengamatan? Apakah ada perbedaan, berikan penjelasan.
3.    Bagaimana hubungan antara jari-jari dengan sudut putarnya?
4.    Mengapa motor dengan sepeda ontel jari-jarinya menggunakan kaidah terbalik?
5.    Mengapa motor atau mobil kalau lewat daerah tanjakan giginya dikecilkan?
6.    Mengapa ada motor yang menggunakan rante dan ada yang menggunakan garden?
7.    Jawaban :
1.    Sudut putar lingkaran 2 tabel pengamatan 1(R1=5 dan R2=10)
    Untuk 300 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 600
    Untuk 450 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 900
    Untuk 500 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 1000
    Untuk 600 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 1200
2.    Sudut putar lingkaran 2 tabel pengamatan 2 (Roda dihubungkan dengan rantai) R1=3 dan R2=6
    Untuk 300 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 600
    Untuk 450 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 900
    Untuk 500 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 1000
    Untuk 600 maka ω1R1 = ω2R2 ; ω2 =   = 1200

3.    Sudut putar hasil perhitungan dengan hasil pengamatan adalah sama.Karena jari-jari di lingkaran besar adalah 2 kali dari jari-jari lingkaran kecil. Sehingga sudut yang dibentuk pun adalah 2 kali dari sudut putar lingkaran kecil.
4.    Hubungan jari-jari dengan sudut putarnya adalah berbanding lurus. Ini berdasarkan data eksperimen yang ada.
Sementara berdasarkan teori hubungannya berbanding terbalik.
5.    Motor dan sepeda ontel-ontel jari-jarinya menggunakan kaidah terbalik. Hal ini disebabkan karena pada motor menggunakan mesin jadi pengemudinya tidak terlalu mengeluarkan tenaga. Sedangkan pada sepeda ontel-ontel yang digunakan secara manual maka roda depan jari-jarinya lebih besar daripada roda belakang agar sekali mengayuh misalnya 1800 maka roda belakang yang lebih kecil agar berputar 3600.
6.    Motor/mobil kalau lewat daerah tanjakan giginya harus diperkecil. Hal ini disebabkan karena apabila pada daerah tanjakan berat beban akan mengarah ke belakang sehingga gigi rantai yang menghubungkan roda pada mobil atau motor harus diperkecil agar kecepatan sentripetal dan sentrifugalnya seimbang agar motor atau mobil dapat menaiki daerah tanjakan tersebut dengan aman.
7.   

1 komentar:

  1. hy gan, aku mahasiswa unikama angkatan 2015, bleh mnta email ya gan?

    BalasHapus