Laporan Praktikum Momem Inersia Katrol

LAPORAN PRAKTIKUM
MOMEN INERSIA KATROL



Nama : Kafa Pramitha A. I. A.
NIM : 19030184002
Kelas : Pendidikan Fisika A
Fakultas : FMIPA
 

ABSTRAK
MOMEN INERSIA KATROL
Momen inersia adalah ukuran kelembaman sebuah benda untuk berotasi terhadap porosnya. Setiap benda memiliki momen inersia yang berbeda-beda seperti momen inersia silinder berbeda dengan bola. Tujuan percobaan ini adalah untuk menentukan nilai percepatan katrol dan nilai momen inersia katrol, serta menganalisis hubungan jarak dengan percepatan dan hubungan jarak dengan momen inersia. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan mesin atwood yang mempunyai katrol berbentuk silinder yang digantung beban berbeda-beda dan mengulangi percobaan sebanyak tiga kali. Data pertama yang di dapat yaitu jarak dan waktu, kemudian mencari percepatan dengan rumus GLBB. Dari rumus tersebut, momen inersia dapat dihasilkan. Besarnya jarak memengaruhi nilai percepatan, semakin dekat jarak semakin kecil nilai percepatan. Jadi, hubungan jarak dengan percepatan yaitu berbanding lurus. Sedangkan pada jarak yang dekat akan menghasilkan momen inersia yang besar. Jadi, hubungan jarak dengan momen inersia yaitu berbanding terbalik.



  Kata kunci: momen inersia, percepatan, mesin atwood










BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam kegiatan sehari-hari sering menemukan sesuatu yang berputar, seperti halnya roda sepeda. Roda tersebut dapat berputar karena memiliki momen inersia. Momen inersia adalah ukuran kelembaman sebuah benda untuk berotasi terhadap porosnya. Setiap benda memiliki momen inersia yang berbeda-beda seperti momen inersia silinder berbeda dengan bola. Momen inersia berperan dalam dinamika rotasi seperti massa dalam dinamika dasar, dan menentukan hubungan antara momentum sudut dan kecepatan sudut, momen gaya dan percepatan sudut, dan beberapa besaran lain. Contoh penerapan momen inersia yaitu seorang penari yang berputar, pesawat atwood, menimba air sumur dan masih banyak lagi. Pesawat atwood adalah suatu alat untuk menghubungkan antara tegangan, energi potensial, dan energi kinetik.

Rumusan Masalah
Berapakah nilai percepatan katrol?
Berapakah nilai momen inersia katrol?
Apakah pengaruh jarak terhadap percepatan?
Apakah pengaruh jarak terhadap momen inersia?

Tujuan
Mahasiswa dapat menentukan nilai percepatan katrol
Mahasiswa dapat menentukan nilai momen inersia katrol
Dapat mengerti pengaruh jarak terhadap percepatan dan momen inersia









BAB II
DASAR TEORI
Momen inersia
Momen inersia adalah ukuran kelembaman sebuah benda untuk berotasi terhadap porosnya. Suatu benda memiliki momen inersia yang berbeda-beda. Hal tersebut tergantung pada besarnya kuadrat jarak benda dari pusat dan massa benda. Maka besar momen inersia dapat dirumuskan:



Dengan I adalah momen inersia, m adalah massa benda dan r adalah jari-jari dari sumbu putar. Tidak hanya pada benda, manusia juga memiliki momen inersia. Besar momen inersia bergantung pada bentuk benda, pusat rotasi, jari-jari rotasi, dan massa benda. Masalah dasar dari penelitian ini adalah metode yang sederhana, tetapi cukup baik untuk mengukur besar momen kelembaman suatu benda. Jika kelembaman translasi (m) diukur dengan membandingkan massa benda dengan massa standar (mengunakan neraca atau timbangan dua lengan), momen, kelembaman (I) diukur dengan menggunakan mesin atwood.
Pada momen inersia juga dapat digunakan hukum newton I dan II. Berikut adalah analisis untuk menentukan momen inerisa menggunakan hukum newton:


T1


M1 .g

Gambar 1: analisis pada katrol di arah vertikal
(sumber:https://www.slideshare.net/ekkysangfreenzy03/2016/06/unit-2-pesawat-atwood?from_action=save)
Gambar diatas adalah gerak dalam arah vertikal, dapat dianalisis:
∑F = m.a (hukum newton I)
T1 – m1.g = m1 . a


T1
Gambar 2: analisis pada katrol di arah horizontal
(sumber:https://www.slideshare.net/ekkysangfreenzy03/2016/06/unit-2-pesawat-atwood?from_action=save)
Jika arah gerak horizontal, mendapatkan rumus:
∑F = 0 (hukun newton I)
T1






Gambar 3: analisis pada katrol di dua arah
(sumber:https://www.slideshare.net/ekkysangfreenzy03/2016/06/unit-2-pesawat-atwood?from_action=save)
Persamaan 2:
Gambar diatas dapat dianalisis:
∑F = m.a
(m3 + m2)g - T1 = (m3 + m2) . a
T1 = (m3 + m2)g - (m3 + m2) . a



Gambar 4: analisis pada katrol menggunakan pusat silinder
(sumber:https://www.slideshare.net/ekkysangfreenzy03/2016/06/unit-2-pesawat-atwood?from_action=save)
Persamaan 3:
∑Ʈ = I . α
(T1-T2).R = I a/R

Ketiga persamaan diatas dapat disubstitusi, yaitu:
(m3 + m2 - m1) . g - (m3 + m2 + m1) α = I α/R
(m3 + m2 - m1) . g = (m3 + m2 + m1 +  1/R^2 ) α
α = (m3 + m2 - m1)g
  (m3 + m2 + m1 +  1/R^2 )

Dalam melakukan percobaan, pasti menemukan benda yang bergerak kebawah. Benda tersebut melakukukan gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). GLB adalah gerak lurus beraturan pada arah mendatar dengan kecepatan tetap yang tidak memiliki percepatan (nol). Sedangkan GLBB adalah gerak lurus berubah beraturan yang dapat dipercepat maupun diperlambat.
Rumus gerak lurus beraturan (GLB):


Rumus gerak lurus berubah beraturan (GLBB):


Saat mencari nilai momen inersia, percepatan dapat didapatkan menggunakan rumus GLBB.
No Nama benda Momen Inersia
1. Batang dengan poros di ujung 1/3 m.L2
2. Batang dengan poros di pusat 1/12 m.L2
3. Silinder pejal ½ m.r2
4. Silinder berongga m.r2
5. Bola pejal 2/5 m.r2
6. Bola berongga 2/3 m.r2

Tabel diatas adalah contoh besarnya momen inersia pada suatu benda. Karena batang tidak memiliki jari-jari maka cara mencari momen inersia batang menggunakan pajang batang (L).











BAB III
METODOLOGI PRCOBAAN

Alat dan Bahan
Mesin Atwood 1 buah
Beban 2 buah
Lempengan 5 buah
Necara Ohaus 1 buah
Stopwatch 1 buah

Gambar Percobaan


Gambar 5: Neraca ohaus
Sumber: dokumen kelompok


Gambar 6: Stopwatch
Sumber: dokumen kelompok


Gambar 7: Mesin Atwood
Sumber: dokumen kelompok


Gambar 8: Beban
Sumber: dokumen kelompok


Gambar 9: Lempengan
Sumber: dokumen kelompok




Variabel Percobaan
Variabel Kontrol: jari-jari katrol
Variabel Manipulasi: jarak, massa benda
Variabel Terikat: waktu, kecepetan, momen inersia

Langkah Percobaan
Menimbang kedua beban menggunakan neraca ohaus
Memasang beban ke tali
Memasang genggaman G untuk menahan benda A dengan beban B pada tiang berskala. Agar bekerja dengan baik, lakukan percobaan sebagai berikut:
Menggantung beban A dan B pada ujung tali, kemudian memasangnya pada katrol
Memasang A pada genggaman G, dengan menggunakan pegas, menganalisis apakah tiang berskala berada pada keadaan sejajar dengan tali. Jika tidak, beban digantungkan sampai sejajar.
Menambah lempengan pada beban B.
Menekan G, maka beban A akan terlepas dari genggaman G dan bergerak keatas sedangkan beban B akan bergerak ke bawah. Jika mesin Atwood bekerja dengan baik maka kedua benda akan bergerak dipercepat dan ketika beban B ditambah lempengan melalui C, maka lempengan akan tersangkut di C kemudian sistem akan bergerak lurus beraturan. Jika hal ini, tidak terjadi, betulkan letak penahan beban pada C.
Memasang lagi beban A pada genggaman dan menambah lempengan pada beban B.
Mencatat waktu yang diperlukan benda bergerak.
Melakukan 3 kali percobaan dalam 1 beban.
Mencatat hasil pengamatan.







BAB IV
ANALISIS DATA
Data dan Analisis

Gambar 10: hubungan antara percepatan dan momen inersia dengan jarak 0,2 m, 0,3 m, 0,4 m
Data diatas dapat dianalisis besarnya jarak memengaruhi nilai percepatan, pada saat jarak berada pada 0,2 meter mendapatkan nilai percepatan 0,26 m/s2 dan nilai momen inersia 0,002 kg.m2. Pada saat jarak berada 0,3 m mendapatkan nilai percepatan 0,23 m/s2 dan nilai momen inersia 0,002 kg.m2. Dan terakhir pada saat jarak berada pada 0,4 m mendapat nila percepatan 0,27 m/s2 dan nilai momen inersia 0,004 kg.m2. Semakin dekat jarak semakin besar nilai percepatan. Jadi, hubungan jarak dengan percepatan yaitu berbanding terbalik. Sedangkan pada jarak yang dekat akan menghasilkan nilai momen inersia yang kecil. Jadi, hubungan jarak dengan momen inersia yaitu berbanding lurus. Begitu juga dengan hubungan percepatan dengan momen inersia yaitu berbanding terbalik.

Jawaban Pertanyaan
Apakah itu momen inersia?
Momen inersia adalah ukuran kelembaman sebuah benda untuk berotasi terhadap porosnya.
Kenapa memakai rumus 1/2 mr2 saat mencari katrol?
Karena, pada saat melakukan percobaan katrol yang dipakai berbentuk silinder. Rumus momen inersia katrol silinder adalah 1/2 mr2
Apa saja yang mempengaruhi momen inersia?
Massa dan jari-jari rotasi
Mengapa memakai rumus GLBB?
Karena ada momen inersia mendapat percepatan dari rumus GLBB
Bagaimana cara menentukan nilai percepatan sistem berdasarkan kajian kinematika?
Dengan menggunakan rumus GLBB (s = s0 + v0t + 1/2 at2) nanti akan mendapatkan niai percepatan.
Bagaimana cara menentukan momen inersia katrol berdasarkan kajian dinamika?
Menentukan massa kemudian mencari percepatan dengan menggunakan rumus GLBB.
Apakah ada variabel yang diabaikan pada percobaan?
Ada, yaitu gaya gesek dan tegangan tali






















BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
Momen inersia adalah ukuran kelembaman sebuah benda untuk berotasi terhadap porosnya. Setiap benda memiliki momen inersia yang berbeda-beda seperti momen inersia silinder berbeda dengan bola . Besarnya jarak memengaruhi nilai percepatan, semakin dekat jarak semakin kecil nilai percepatan. Jadi, hubungan jarak dengan percepatan yaitu berbanding lurus. Sedangkan pada jarak yang dekat akan menghasilkan momen inersia yang besar. Jadi, hubungan jarak dengan momen inersia yaitu berbanding terbalik.

SARAN
-Sebelum melakukan percobaan diharapkan membaca buku praktikum terlebih dahulu.
-Menyiapkan bahan dan alat yang akan di gunakan.
-Membaca referensi agar mempunyai wawasan tentang percobaan.



 
DAFTAR PUSTAKA
Tim Laboratotium Fisika Dasar.2018.Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar I. Surabaya: UNESA
Abdullah Mikrajuddin.2016.Fisika Dasar 1.Surabaya: UNESA
 

Bagikan Artikel ini