Laporan GLBB

I.          TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan praktikum  Gerak Lurus Berubah Beraturan yaitu agar mahasiswa mampu :

1.      Menentukan besarnya percepatan yang terjadi dari suatu gerak lurus berubah beraturan.

2.      Mampu menentukan besarnya kecepatan dari suatu gerak jatuh bebas.

II.       PERALATAN

1.      Satu set rel presisi

2.      Kereta dinamika

3.      Balok bertingkat

4.      Perekam waktu dan kertas

5.      Catu daya

6.      Beban

7.      Pita meteran

8.      Stopwatch

III.     TEORI PENUNJANG

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap.  Percepatan ini dapat berupa perubahan kecepatan yang semakin cepat atau semakin berkurang (perlambatan).  GLBB memiliki percepatan tetap karena pertambahan kecepatan rata-ratanya sama besar dalam selang waktu yang sama besar pula.

Grafik dibawah ini menggambarkan hubungan yang terjadi pada GLBB ;

                                                                                                                    

Untuk GLBB yang memiliki kecepatan awal (V_o), maka ;

 

       (1)

dimana :

S   = jarak (m)

t   = selang waktu (s)

V_o = kecepatan awal (m/s)

V_t = kecepatan akhir (m/s)

a  = percepatan (m/s²)

Pada selang waktu t, terjadi perubahan kecepatan (∆v) dari V_o menjadi V_t , sehingga kecepatan rata-rata dapat dituliskan,

 

                                                                                                              (2)

Apabila persamaan (1) dan (2) digabung, akan didapat ,

                                                                

(3)

Kita ketahui bahwa untuk mencari jarak (S),dapat digunakan rumus                   

bila persamaan (1) dan (2) dimasukan ke dalam rumus itu maka diperoleh ;

 

(4)

Adapun contoh GLBB adalah :

1.      Gerak Jatuh Bebas  (GJB)

           Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan awal (V_o = 0). Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat. Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama dengan percepatan gravitasi bumi (a = g = 9,8 m/s²). Persamaan gerak jatuh bebas sama dengan GLBB, hanya saja untuk jarak (s) diganti oleh tinggi (h).

Untuk mengetahui waktu yang diperlukan benda untuk mencapai permukaan tanah atau ketinggian tertentu, dapat menggunakan persamaan ke tiga;

 

2.      Gerak Vertikal ke Atas

Selama bola bergerak vertikal ke atas, gerakan bola melawan gaya gravitasi yang menariknya ke bumi, sehingga bola bergerak diperlambat. Akhirnya setelah mencapai ketinggian tertentu yang disebut tinggi maksimum (h max), bola tak dapat naik lagi. Pada saat ini kecepatan bola nol (V_t= 0). Oleh karena tarikan gaya gravitasi bumi tak pernah berhenti bekerja pada bola, menyebabkan bola bergerak turun. Pada saat ini bola mengalami jatuh bebas. Jadi bola mengalami dua fase gerakan. Saat bergerak ke atas bola bergerak GLBB diperlambat (a= -g) dengan kecepatan awal tertentu lalu setelah mencapai tinggi maksimum bola jatuh bebas yang merupakan GLBB dipercepat dengan kecepatan awal nol

3.      Gerak Vertikal ke Bawah

Berbeda dengan gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah yang dimaksudkan adalah gerak benda-benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu (V_o ≠ 0).  Jadi seperti gerak vertikal ke atas hanya saja arahnya ke bawah.

IV.    PROSEDUR PERCOBAAN

IV.1. Gerak Lurus Berubah Beraturan.

          Persiapan Percobaan

Gambar 1. Perangkat Percobaan Gerak Lurus Berubah Beraturan

1.      Menyambung rel presisi dengan penyambung rel dan memasang kaki rel pada kedua ujung rel.

2.      Memasang perekam waktu pada ujung kiri rel presisi dan memasang katrol rel pada ujung kanan rel.

3.      Memasang kereta dinamika yang dilengkapi beban di sebelah kanan perekam waktu.

4.      Memasang kertas perekam waktu dan menjepit ujung kertas pada kereta dinamika.

5.      Menghubungkan catu daya ke sumber listrik (PLN), kemudian memilih tegangan catu daya 12 volt DC.

6.      Menghubungkan kabel perekam  waktu catu daya.

          Langkah Percobaan

1.      Meletakkan balok bertingkat di dekat ujung kiri rel presisi, memegang kereta, kemudian mengangkat ujung kiri rel presisi untuk diletakkan pada tangga pertama balok bertingkat.  Merapatkan posisi pada perekam waktu.

2.      Menghidupkan perekam waktu bersamaan dengan melepaskan kereta dan mengukur lama pergerakan dengan menggunakan stopwatch.

3.      Mematikan perekam waktu pada saat kereta berhenti.

4.      Mengeluarkan kertas perekam dan mengamati jarak titik-titik data.

5.      Mengulangi langkah 1-4 dengan terlebih dahulu meletakkan ujung kiri rel presisi pada tangga balok bertingkat.

6.      Menyusun potongan-potongan kertas perekam dalam milimater blok.

IV.2. Gerak Jatuh Bebas

          Langkah Pecobaan

Gambar 2. Perangkat Percobaan Gerak Jatuh Bebas

1.      Mengikat beban denga tali dan ujung tali yang lain diikatkan pada klip kertas. Kemudian, menghubungkan klip kertas dengan perekam waktu seperti pada Gambar 2.

2.      Memegang kertas perekam dan membiarkan beban tergantung bebas, kemudian memiringkan rel presisi hingga vertikal.

3.      Menghidupkan perekam waktu bersamaan dengan melepaskan pegangan dari kertas perekam, dan membiarkan benda jatuh bebas sambil mengukur lama pergerakan dengan stopwatch.

4.      Mematikan perekam waktu pada saat beban berhenti.

5.      Mengeluarkan kertas perekam dan mengamati jarak titik-titik data.

6.      Memotong kertas perekam waktu sepanjang 5 titik data.

7.      Menyusun potongan kertas perekam secara sejajar vertikal pada hasil pengamatan.

8.      Mengulangi langkah 1-8 dengan mengubah jarak ketinggian beban.

V.      DATA PERCOBAAN

V.1. Gerak Lurus Berubah Beraturan

       Rumus kecepatan ;

 

            Karena benda bergerak dari keadaan diam, maka V_o = 0

       Rumus percepatan ;

 

       Rumus waktu tempuh ;

      

                                     

       Tabel  Hasil Percobaan

Ketinggian	S (m)	t (s)	V (m/s)	a (m/s2)
Rendah	1,00	6,40	0,32	0,05
Sedang	1,00	3,20	0,64	0,20
Tinggi	1,00	2,20	0,91	0,41

        Grafik pada lampiran 4, 5, dan 6.

       Jika jarak 1,5m maka waktu yang ditempuh adalah :

Ketinggian	S (m)	a (m/s2)	t (s)
Rendah	1,50	0,05	7,74
Sedang	1,50	0,20	3,87
Tinggi	1,50	0,41	2,71

V.2. Gerak Jatuh Bebas

            Rumus kecepatan

 

           

Rumus waktu tempuh

 

            Tabel Hasil Percobaan

h(m)	tp(s)	V (m/s)	tr(s)
0,67	1,00	3,62	0,37
0,57	0,80	3,34	0,34
0,47	0,60	3,04	0,31

            Grafik pada lampiran 7,8, dan 9.

            Keterangan :

t_p = waktu tempuh saat percobaan

t_r = waktu tempuh berdasarkan perhitungan rumus

VI.    Pembahasan

VI.1. Pembahasan GLBB

Pada percobaan GLBB, dapat dilihat dari tabel hasil percobaan bahwa ketinggian berpengaruh pada percepatan (a). Kereta dinamika pada ketinggian rendah (tingkat balok kesatu) mengalami percepatan 0,05m/s^2, sedangkan  pada ketinggian sedang (tingkat balok kedua) mengalami percepatan 0,20 m/s², dan pada balok tingkat ketiga percepatannya 0,41 m/s² .  Perbedaan ini dapat disebabkan karena tinggi-rendahnya balok membentuk kemiringan yang berbeda. Sudut kemiringan (α) ini yang nantinya berpengaruh pada  percepatan.

Dari rumus diatas terlihat bahwa sudut kemiringan (sin α) berbanding lurus dengan percepatan (a). Oleh karena itu, semakin besar nilai sudut kemiringan (ketinggian balok bertingkat) semakin besar pula nilai percepatan.

Jika jaraknya ditambah (missal pada soal S = 1,50m) maka setelah melakukan perhitungan,  waktu yang ditempuh pun semakin bertambah atau lebih besar dari waktu pada jarak percobaan (S = 1,00m), secara berurut hasilnya yaitu : 7,74s ,  3,87s , 2,71s. Digunakan variabel  percepatan (a) untuk mencari waktu tempuh (t) karena a bernilai tetap pada GLBB.

VI.2. Pembahasan GJB

Nilai waktu tempuh pada percobaan ketinggian 0,67m, 0,57 m dan 0,47m secara berturut-turut adalah 1,00s , 0,80s dan 0,60s. Waktu tempuh ini lebih besar dari pada waktu tempuh hasil perhitungan rumus, yaitu 0,37s , 0,34s dan 0,30s. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh :

·         Pengaturan ketinggian yang kurang tepat.

·         Kurang teliti atau kurang tepat pengamatan dalam melakukan percobaan.

·         Kemungkinan berbedanya besar gaya gravitasi di tempat dilakukannya percobaan dengan di tempat normal dimana percepatan gravitasi sesuai teori yang ditentukan (besar gaya gravitasi yang diberikan oleh bumi pada setiap benda semakin berkurang terhadap kuadrat jaraknya (r) dari pusat bumi).

atau

Secara matematis, kecepatan pada gerak jatuh bebas adalah,

 

Dari rumus diatas, dapat dilihat bahwa massa benda tidak mempengaruhi kecepatan jatuh benda. Adapun yang mempengaruhi kecepatan adalah gaya gesek udara. Untuk benda-benda yang ringan dengan permukaan luas maka gaya gesek udaranya semakin besar. Sedangkan untuk benda-benda yang berat maka gaya geseknya semakin kecil. Contohnya bila kita menjatuhkan batu dan kertas pada ketinggian yang sama, maka batu akan mendarat lebih cepat, hal ini bukan karena pengaruh berat (massa) tetapi karena gaya gesek udara pada batu lebih kecil dari pada gaya gesek udara pada kertas. Jika gaya gesek udara tidak ada atau diabaikan maka semua benda akan jatuh dengan percepatan yang sama.

VII.  Kesimpulan

Berdasarkan tabel hasil percobaan, dapat disimpulkan bahwa percepatan pada GLBB sebanding dengan sudut kemiringan, semakin tinggi tingkat balok semakin besar sudut kemiringan sehingga nilai percepatan pun semakin besar,  hal ini relevan dengan Hukum II Newton. Sedangkan pada percobaan GJB, diketahui bahwa waktu tempuh hasil percobaan berbeda dengan hasil perhitungan rumus, hal ini dapat disebabkan karena kekurangtelitian dalam melakukan percobaan. Pada GJB massa tidak berpengaruh terhadap kecepatan, yang berpengaruh adalah gaya gesek udara.