Laporan Praktikum Hukum II Newton

LAPORAN PRAKTIKUM
HUKUM II NEWTON

Nama : Rizka Pebrianti
NIM : 19030184001
Kelas : Pendidikan Fisika A
Fakultas : FMIPA

ABSTRAK

Hukum Newton adalah hukum tentang gaya dan gerak. Dimana salah satunya adalah Hukum II Newton yang berbunyi “Jika resultan gaya pada suatu benda tidak nol, maka benda akan mengalami perubahan kecepatan.” (Ishaq.2007). Praktikum Hukum II Newton ini bertujuan untuk menentukan nilai percepatan dari gerak suatu benda berdasar kajian kinematika dan untuk menentukan nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasar kajian dinamika. Untuk mencari percepatan digunakan rumus gerak lurus berubah beraturan yakni s = ½ a.t2 atau a = 2s/ t2, untuk koefisien gerak statis diperoleh dari perbandingan m2 dan m1 sedangkan koefisien kinetis diperoleh dari perbandingan berat yang menarik dengan berat yang ditarik. Atau dapat dituliskan µ = 2−( 1∙ 1 ). Pada praktikum ini digunakan papan lintasan yang

lurus. Kesimpulan yang diperoleh dari praktikum ini adalah koefisien statis lebih besar daripada koefisien kinetis atau µ > µ . Dalam praktikum ini akan dibuktikan salah satu penerapan dari Hukum II Newton yakni, semakin besar massa benda yang bergerak, maka akan semakin besar pula gaya yang akan ditimbulkan.

Kata Kunci : Massa benda (m1 dan m2), jarak lintasan (s), waktu (t), koefisien statis (µ ), koefisien kinetik (µ ), gaya gravitasi, gaya gesek.

BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang menggerakkan atau mengubah benda. Gaya juga merupakan besaran yang mempunyai nilai dan arah. Dalam kehidupan sehari-hari kita pasti menggunakan berbagai macam benda yang mempunyai massa yang berbeda dan dapat bergerak. Contohnya, seseorang menggunakan gerobak, katrol, sepeda, mobil, trolly, dan lain sebagainya untuk mempermudah pekerjaannya. Untuk bergerak, benda – benda tersebut memiliki gaya yang mendorong atau menariknya, dengan demikian benda tersebut memiliki kecepatan dan percepatan. Percepatan yang dimiliki oleh suatu benda mempunyai hubungan dengan prinsip hukum newton tentang gerak, khususnya hukum II newton, dan juga berhubungan dengan gerak lurus berubah beraturan. saat kita mendorong ataupun menarik kursi artinya kita telah memberi gaya pada kursi tersebut. Dalam hal ini terjadi peristiwa gerak benda atau yang biasa dikenal dalam Hukum Newton.

Hukum Newton merupakan hukum dalam fisika yang pertama kali dicetuskan oleh ilmuwan bernama Sir Isaac Newton, dalam karyanya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica yang pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687 mengenai sifat gerak benda. Dalam fisika terdapat hukum newton 1, 2 dan 3. Hukum Newton tidak bisa dibuktikan dari prinsip-prinsip lain, selain itu Hukum Newton untuk dapat memahami jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar dari mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dengan gerak yang disebabkannya.

Pada umumnya kebanyakan masyarakat hanya melihat gaya yang ditimbulkan dengan sederhana. Padahal di dalamnya ada banyak penjelasan bagaimana hal itu bisa terjadi. Seperti pengaruh gaya gesek, gaya gravitasi, gaya normal, dan arah gaya yang bekerja pada suatu objek.

Interaksi antara benda-benda tersebut akan dibahas dalam dua kajian tentang gerak, yaitu Kinematika dan Dinamika. Kinematika membahas tentang gerak benda tanpa membahas tentang apapun penyebabnya. Sedangkan Dinamika membahas tentang gerak benda dengan memperhatikan penyebab geraknya. Hukum ini sangat fundamental dan berkaitan antara satu dengan yang lainnya. Dalam praktikum ini akan dibuktikan salah satu penerapan dari Hukum II Newton yakni, semakin besar massa benda yang bergerak, maka akan semakin besar pula gaya yang akan ditimbulkan.

B. Rumusan Masalah

1. Berapa nilai percepatan dari gerak suatu benda berdasar kajian kinematika?

2. Berapa nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan
berdasar kajian dinamika?

C. Tujuan

1. Dapat menentukan nilai percepatan dari gerak suatu benda berdasar kajian kinematika

2. Dapat menentukan nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasar kajian dinamik

BAB II

DASAR TEORI

Issac Newton (1642 – 1727 ) menerbitkan sebuah paper yang amat monumental dan bahkan menjadi sebuah buku dasar yang melandasi seluruh teori tentang gerak benda. Dalam bukunya menyatakan tiga pokok pernyataan, yang dikenal dengan tiga hukum Newton. Tiga hukum Newton inilah yang menjadi landasan ilmu mekanika hingga saat ini (Ishaq.2007).

Hukum I Newton berbunyi “ Jika resultan gaya (jumlah seluruh gaya) pada sebuah benda nol, maka kecepatan benda tidak berubah (tetap)” (Ishaq.2007).

Hukum Newton pada dasarnya menyatakan bahwa setelah benda secara alami cenderung memertahankan keadaannya, kecuali ada gaya yang mengganggu keadaan ini. Artinya jika benda mula-mula diam, maka ia akan tetap diam. Tapi jika semula benda bergerak dengan kecepatan tetap v , maka akan tetap bergerak dengan kecepatan (v) juga dalam bahasa matematis, dituliskan sebagai berikut :

∑F=0 (1)

Hukum II newton berbunyi “Jika resultan gaya pada suatu benda tidak nol, maka benda akan mengalami perubahan kecepatan.” (Ishaq.2007).

Makna dari Hukum II newton ini adalah jika ada gaya yang tidak berimbang terjadi pada sebuah benda, maka benda yang semula diam akan bergerak dengan kecepatan tertentu, atau jika benda semula bergerak dapat menjadi diam (kecepatan nol). Bertambah kecepatannya atau melambat karena dipengaruhi gaya luar tadi. Dalam bahasa matematika hal ini diungkapkan dalam rumus Hukum Newton yang amat terkenal yaitu :

∑F = m.a (2)

Dimana a adalah percepatan, m adalah massa, dan ∑F merupakan gaya total. Simbol ∑ (sigma) berarti “jumlah dari”; F adalah gaya, sehingga ∑F berarti jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda benda tersebut, yang didefiisikan sebagai gaya total.(Giancoli.2001)

Hukum III newton berbunyi “ Setiap gaya (gaya aksi) yang mengenai sebuah benda kedua, maka kedua benda tersebut akan menghasilkan gaya (gaya reaksi) yang sama besar dan berlawanan arah pada benda pertama.” (Ishaq.2007).

Sifat pasangan gaya aksi reaksi adalah besar dari kedua gaya adalah sama. Arah gaya aksi dengan reaksi berlawanan dan kedua gaya terletak dalam satu garis lurus. Dalam ungkapan matematis hukum aksi – reaksi ini adalah :

∑F aksi = – ∑F reaksi (3)

Suatu benda dikatakan bergerak apabila terjadi perubahan posisi benda terhadap sebuah titik acuan, salah satu gerak lurus yang bekerja pada benda adalah gerak lurus berubah beraturan (GLBB) yaitu gerak dengan lintasan berupa garis lurus, dan kecepatannya selalu berubah secara beraturan setiap waktu. (Ishaq.2007)

Fenomena gerak benda yang dipengaruhi gaya sangat sesuai dengan Hukum II Newton. Yang bisa didefinisikan sebagai perubahan momentum tiap detik. Karena momentum adalah perkalian massa dengan kecepatan gerak yang dapat dituliskan :

Ditinjau suatu kereta (trolly) bermassa m benda diatas papan luncur digerakkan oleh beban W = m.g

Gambar 1. Trolly pada arah bidang datar Sumber: Dokumen Pribadi

Trolly mengalami pergerakan dan mempunyai percepatan tertentu saat digantungkan beban (m2). Berlaku hokum Newton II dan gaya gesekan pada roda trolly diabaikan, yang dapat dituliskan :

(4)

Sehingga untuk mencari percepatan yang dialami trolly dapat dirumuskan :

(5)

Jika trolly tersebut berada pada bidang miring yang membentuk sudut α terhadap bidang datar seperti pada gambar di bawah ini (gambar 2).

Gambar 2. Trolly pada arah bidang miring

Karena trolly tersebut bergerak dengan percepatan a, jika jarak yang ditempuh dan waktunya diukur akan berlaku :

s = ½ a.t2 (6)

Atau dapat dituliskan :

a = 2s/ t2 (7)

Gerak pada trolly merupakan prinsip gerak lurus berubah beraturan dimana jarak yang ditempuh benda disetiap satuan waktu tidak sama besar, tetapi arah gerak tetap. Karena nilai jarak tempuh setiap satuan waktu berbeda yang berarti terdapat perubahan kecepatan. Bila perubahan tersebut beraturan, maka perubahan kecepatan tersebut beraturan pula.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

1. Kit papan luncur 1 set
2. Beban secukupnya
3. Neraca 1 buah
4. Mistar 1 buah
5. Stopwatch 1 buah

B. Rancangan Percobaan

C. Variabel Percobaan

1. Penentuan Percepatan Benda dan Koefisisen Gesek Kinetis

Variabel Manipulasi : Massa beban (m2)

Variabel Respon : Waktu (t)

Variabel Kontrol : Massa trolly (m1), jarak lintasan (s), tingkat kekasaran dipermukaan lintasan (meja)

2. Penentuan Koefisien Gesek Statis

Variabel Manipulasi : Massa benda 1

Variabel Respon : Massa benda 2

Variabel Kontrol : Jarak lintsan (s) dan kekasaran lintasan.

D. Langkah Percobaan

Penentuan Percepatan Benda dan Koefisien Gesek Kinetis

1. Beban ditimbang terlebih dahulu

2. Menyusun rangkaian sistem (kit papan luncur) sesuai rancangan percobaan

3. Menetapkan jarak (s) lintasan tempuh

4. Memulai gerak trolly dengan melepas beban (m2) dan memulai perhitungan waktu

5. Menghentikan stopwatch ketika jarak tempuh sudah sesuai dengan ketetapan jarak (s) yang telah dibuat

6. Melakukan pengulangan data sebanyak 3 kali

7. Melakukan langkah diatas dengan memanipulasi massa beban (m2) yang berbeda-beda.

Penentuan Koefisien Gesek Statis:

1. Mempersiapkan beban yang sudah ditimbang

2. Menggunakan rangkaian sistem (kit papan luncur) yang sudah digunakan percobaan sebelumnya

3. Menambahkan 1 gram demi 1 gram massa beban (m2) agar papan luncur bekerja "benda tepat akan bergerak"

4. Melakukan pengulangan data sebanyak 3 kali.
BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. Analisis dan Pembahasan

Gambar 6. Hubungan antara massa beban yang menarik trolly (gram) dengan waktu (s) dalam gerak kinetik

Pada Gambar 6 terlihat sekali adanya penurunan waktu dari massa kecil menuju ke massa terbesar. Pada percobaan pertama ketika massa beban 50 gram diperoleh waktu yang ditempuh pada jarak tertentu rata-rata (1,40 ± 0,04)s dengan presentase ketidakpastian 97,14%. Pada percobaan kedua ketika massa beban 55 gram diperoleh waktu yang ditempuh pada jarak tertentu rata-rata (1,06 ±0,03)s dengan presentase ketidakpastian 97,17%. Pada percobaan ketiga ketika massa beban 60 gram diperoleh waktu yang ditempuh pada jarak tertentu rata-rata (0,78±0,03)s dengan presentase ketidakpastian 96,2%. Pada percobaan keempat ketika massa beban 65 gram diperoleh waktu yang ditempuh pada jarak tertentu rata-rata (0,68±0,02)s dengan presentase ketidakpastian 97,06%. Pada percobaan kelima ketika massa benda 70 gram diperoleh waktu yang ditempuh pada jarak tertentu rata-rata (0,55±0,04)s dengan presentase ketidakpastian 92,73%.

Berdasarkan grafik pada gambar enam telah didapatkan rata-rata percepatan dan koefisien kinetik pada setiap percobaan yang diperoleh dari hubungan massa benda dengan waktu yang ditempuh pada jarak tertentu. Pada percobaan ini ditetapkan jarak lintasan sepanjang 40 cm. Pada percobaan pertama ketika massa benda 50 gram diperoleh percepatan rata-rata 0,43 ⁄ 2 dan koefisien kinetik rata-rata 0,39. Pada percobaan kedua ketika massa benda 55 gram diperoleh percepatan rata-rata 0,70 ⁄ 2 dan koefisien kinetik rata-rata 0,41. Pada percobaan ketiga ketika massa benda 60 gram diperoleh percepatan rata-rata 1,32 ⁄ 2 dan koefisien kinetik rata-rata 0,39. Pada percobaan keempat ketika massa benda 65 gram diperoleh percepatan rata-rata 1,73 ⁄ 2 dan koefisien kinetik rata-rata 0,39. Dan pada percobaan kelima ketika massa benda 70 gram diperoleh percepatan rata-rata 2,70 ⁄ 2 dan koefisien kinetik rata-rata 0,34.

Gambar 7. Hubungan antara massa benda 1 dan massa benda 2 dalam gerak statis

Pada Gambar 7 terlihat perbandingan yang cukup signifikan antara massa benda 1 dan massa benda 2. Massa 1 yang dimaksud dalam percobaan ini adalah massa trolly sedangkan massa 2 adalah massa beban yang menarik trolly. Dalam percobaan ini m2 didapatkan ketika trolly tepat akan bergerak. Pada percobaan pertama ketika m1 100,8 gram didapatkan rata-rata m2 (68,70±0,67) gram dengan presentase ketidakpastian 99,02%. Pada percobaan kedua ketika m1 110,8 gram didapatkan rata-rata m2 (81±0,89) gram dengan presentase ketidakpastian 98,99%. Pada percobaan ketiga ketika m1 120,8 gram didapatkan rata-rata m2 (95,30±0,89) gram dengan presentase ketidakpastian 99,07%. Pada percobaan keempat ketika m1 130,8 gram didapatkan rata-rata m2 (88±0,89) gram dengan presentase ketidakpastian 98,99%. Dan pada percobaan kelima ketika m1 140,8 gram didapatkan rata-rata m2 (107±0,89) gram dengan presentase ketidakpastian 99,17%.

Berdasarkan grafik pada gambar tujuh telah didapatkan rata-rata koefisien statis yang didapatkan dari hubungan antara m1 dan m2. Pada percobaan pertama ketika m1 100,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,68. Pada percobaan kedua ketika m1 110,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,73. Pada percobaan ketiga ketika m1 120,8 gram diperoleh rata-rat
koefisien statis 0,79. Pada percobaan keempat ketika m1 130,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,68. Dan pada percobaan kelima ketika m1 140,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,76.

B. Jawaban Pertanyaan

1. Bagaimana cara menentukan nilai percepatan dari gerak suatu benda berdasar kajian kinematika?

2. Apa saja faktor yang mempengaruhi percepatan gerak benda?

3. Bagaimana cara menentukan nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasar kajian dinamika?

4. Apa saja faktor yang mempengaruhi koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasarkan kajian dinamika?

5. Apa saja perbedaan antara kajian kinematika dan kajian dinamika?

6. Melakukan perhitungan. Berdasarkan data hasil percobaan yang telah Anda peroleh. Hitunglah nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasar kajian dinamika!

7. Menentukan faktor koreksi. Apakah ada variabel yang diabaikan dalam percobaan yang anda lakukan? Variabel apa yang anda abaikan?

Jawaban

1. Cara menentukan nilai percepatan dari gerak suatu benda berdasar kajian kinematika didapatkan dari hubungan antara massa dengan waktu yang diperlukan untuk mencapai jarak tertentu. Pada percobaan yang dilakukan percepatan diperoleh dari penurunan rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan.Yakni dihitung dengan menggunakan rumus s = ½ a.t2 atau dapat dituliskan a = 2s/ t2. Hal ini dikarenakan gerak pada trolly merupakan prinsip gerak lurus berubah beraturan dimana jarak yang ditempuh benda disetiap satuan waktu tidak sama besar, tetapi arah gerak tetap.

2. Faktor yang mempengaruhi percepatan gerak benda diantaranya panjang lintasan, massa benda, permukaan lintasan (kasar atau halus), kecepatan, percepatan dan gaya.

3. Cara menentukan menentukan nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasar kajian dinamika dengan cara melihat respon benda ketika benda tepat akan bergerak.

4. Faktor yang mempengaruhi koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasarkan kajian dinamika adalah gaya gesek antara benda dengan lintasan peluncuran.

5. Perbedaan kajian Kinematika dan Dinamika. Kinematika yang dihitung atau dikaji berkaitan dengan posisi, kecepatan, percepatan benda serta turunannya dengan mengabaikan gaya atau penyebab geraknya. Sedangkan, dinamika yang dikaji adalah

gerak benda tanpa mengabaikan gaya yang mengabaikan gaya yang menyebabkannya, baik berupa gaya gravitasi, gaya dorong, gaya gesek, gaya hambat udara dan lainnya.

6. Dari perhitungan didapatkan nilai koefisien gesekan statis dan kinetis antara dua permukaan berdasar kajian dinamika sebagai berikut:

Koefisien Gesekan Statis (pada saat benda tepat akan bergerak)

Pada percobaan pertama ketika m1 100,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,68. Pada percobaan kedua ketika m1 110,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,73. Pada percobaan ketiga ketika m1 120,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,79. Pada percobaan keempat ketika m1 130,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,68. Dan pada percobaan kelima ketika m1 140,8 gram diperoleh rata-rata koefisien statis 0,76.
Koefisien Gesekan Kinetis (Pada saat benda tepat mencapai jarak tertentu)

Pada percobaan pertama ketika massa benda 50 gram diperoleh koefisien kinetik rata-rata 0,39. Pada percobaan kedua ketika massa benda 55 gram diperoleh koefisien kinetik rata-rata 0,41. Pada percobaan ketiga ketika massa benda 60 gram diperoleh koefisien kinetik rata-rata 0,39. Pada percobaan keempat ketika massa benda 65 gram diperoleh koefisien kinetik rata-rata 0,39. Dan pada percobaan kelima ketika massa benda 70 gram diperoleh koefisien kinetik rata-rata 0,34.

7. Tidak ada.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa Hukum II Newton erat hubungannya dengan gerak kinematika dan dinamika. Dimana koefisien statis lebih besar daripada koefisien kinetis atau µ > µ .

B. Saran

Pada praktikum ini disarankan agar praktikan berikutnya lebih menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan, lebih baik lagi jika sebelum melakukan percobaan dilakukan cek alat. Hal ini disarankan dikarenakan pada saat melakukan percobaan ini beban yang digunakan untuk percobaan tersedia tidak terlalu banyak sehingga praktikan menambah beban dengan plastisin dan melakukan penimbangan plastisin seberat 1 gram dalam jumlah yang banyak (kurang lebih 5 plastisin atau 5 gram plastisin). Tentunya penimbangan plastisin ini akan menyita waktu percobaan.

DAFTAR PUSTAKA

Ishaq, M. (2007). Fisika Dasar. Yogyakarta: Graha Ilmu

Giancoli, D. C. (2001). FISIKA JILID 1. Jakarta : Erlangga.

Tim Fisika Dasar. (2016). Panduan Praktikum Fisika Dasar 1. Surabaya: UNIPRESS.

LAMPIRAN

Laporan Praktikum Hukum II Newton