|
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Konstanta pegas merupakan suatu elemen penting yang terdapat pada pegas. Untuk mendapatkan nilai konstanta pegas, yang biasanya digunakan adalah persamaan hukum Hooke yaitu F = kx.
Dari hal tersebut, muncullah ide untuk menemukan konstanta pegas dengan menggunakan persamaan baru. Dalam hal ini persamaan yang digunakan terkonsentrasi pada persamaan gerak peluru. Dengan melakukan percobaan dari gerak peluru akan diperoeh berbagai data yang sangat berkaitan sehingga konstanta pegas dapat ditemukan dengan persamaan gerak peluru.
Dalam percobaan kali ini akan dibandingkan hasil konstanta pegas yang diperoleh dari persamaan hokum Hooke dengan konstanta pegas yang diperoleh melalui persamaan gerak peluru.
1.2.Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang dituliskan sebelumnya dapat diperoleh rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimanakah cara menentukan konstanta pegas dengan menggunakan persamaan hukum Hooke?
2. Bagaimanakah menentukan konstanta pegas dengan menggunakan persamaan-persamaan pada gerak peluru?
1.3.Tujuan Penulisan
Dari latar belakang dan perumusan masalah sebelumnya, dapat diperoleh tujuan dari pembuatan makalah ini adalah:
1. Untuk menentukan konstanta pegas dengan menggunakan persamaan hukum Hooke.
2. Untuk menentukan konstanta pegas dengan menggunakan persamaan-persamaan pada gerak peluru.
1.4.Batasan Masalah
Meninjau nilai konstanta pegas dengan menggunakan persamaan gerak peluru yang kemudian dibandingkan dengan konstanta pegas yang diperoleh dari persamaan hokum Hooke.
1.5.Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam pengerjaan makalah ini adalah:
1. Metode studi pustaka.
2. Metode eksperimen.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Konstanta Pegas
Untuk menentukan nilai konstanta pegas, berlaku hukum Hooke yang dirumuskan sebagai berikut:
F = k . Δy
Dengan : F = Gaya pegas (newton)
K = Konstanta pegas (N/m)
Δy = simpangan (meter)
2.2. Gerak Peluru
Pengertian Gerak Peluru
Gerak peluru merupakan suatu jenis gerakan benda yang pada awalnya diberi kecepatan awal lalu menempuh lintasan yang arahnya sepenuhnya dipengaruhi oleh gravitasi.
Karena gerak peluru termasuk dalam pokok bahasan kinematika (ilmu fisika yang membahas tentang gerak benda tanpa mempersoalkan penyebabnya), maka pada pembahasan ini, Gaya sebagai penyebab gerakan benda diabaikan, demikian juga gaya gesekan udara yang menghambat gerak benda. Kita hanya meninjau gerakan benda tersebut setelah diberikan kecepatan awal dan bergerak dalam lintasan melengkung di mana hanya terdapat pengaruh gravitasi.
Mengapa dikatakan gerak peluru ? kata peluru yang dimaksudkan di sini hanya istilah, bukan peluru pistol, senapan atau senjata lainnya. Dinamakan gerak peluru karena mungkin jenis gerakan ini mirip gerakan peluru yang ditembakkan.
Jenis-jenis Gerak Parabola
Dalam kehidupan sehari-hari terdapat beberapa jenis gerak parabola.
Pertama, gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal dengan sudut teta terhadap garis horisontal, sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak gerakan benda yang berbentuk demikian. Beberapa di antaranya adalah gerakan bola yang ditendang oleh pemain sepak bola, gerakan bola basket yang dilemparkan ke ke dalam keranjang, gerakan bola tenis, gerakan bola volly, gerakan lompat jauh dan gerakan peluru atau rudal yang ditembakan dari permukaan bumi.
Kedua, gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal pada ketinggian tertentu dengan arah sejajar horisontal, sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Beberapa contoh gerakan jenis ini yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, meliputi gerakan bom yang dijatuhkan dari pesawat atau benda yang dilemparkan ke bawah dari ketinggian tertentu.
Ketiga, gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal dari ketinggian tertentu dengan sudut teta terhadap garis horisontal, sebagaimana tampak pada gambar di bawah.
Menganalisis Gerak Parabola
Gerak peluru adalah gerak dua dimensi, di mana melibatkan sumbu horisontal dan vertikal. Jadi gerak parabola merupakan superposisi atau gabungan dari gerak horisontal dan vertikal. Kita sebut bidang gerak peluru sebagai bidang koordinat xy, dengan sumbu x horisontal dan sumbu y vertikal. Percepatan gravitasi hanya bekerja pada arah vertikal, gravitasi tidak mempengaruhi gerak benda pada arah horisontal.
2.3. Energi
Energi merupakan salah satu konsep yang penting dalam sains. Meski energi tidak dapat diberikan sebagai suatu definisi umum yang sederhana dalam beberapa kata saja, namun secara tradisional, energi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Untuk sementara suatu pengertian kuantitas energi yang setara dengan massa suatu benda kita abaikan terlebih dahulu, karena pada bab ini, hanya akan dibicarakan energi dalam cakupan mekanika klasik dalam sistem diskrit..
1. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan suatu benda terhadap suatu titik acuan. Dengan demikian, titik acuan akan menjadi tolok ukur penentuan ketinggian suatu benda.
Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:
Ep = m . g . h
Ep = energi potensial (joule)
m = massa (joule)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian terhadap titik acuan (m)
Persamaan energi seperti di atas lebih tepat dikatakan sebagai energi potensial gravitasi. Di samping energi potensial gravitasi, juga terdapat energi potensial pegas yang mempunyai persamaan:
Ep = ½ . k. Δx2 atau Ep = ½ . F . Δx
Ep = energi potensial pegas (joule)
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = pertambahan panjang (m)
F = gaya yang bekerja pada pegas (N)
2. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan gerakan suatu benda. Jadi, setiap benda yang bergerak, dikatakan memiliki energi kinetik. Meski gerak suatu benda dapat dilihat sebagai suatu sikap relatif, namun penentuan kerangka acuan dari gerak harus tetap dilakukan untuk menentukan gerak itu sendiri.
Persamaan energi kinetik adalah :
Ek = ½ m v2
Ek = energi kinetik (joule)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan gerak suatu benda (m/s)
3. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki benda, sehingga energi mekanik dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan:
Em = Ep + Ek
Energi mekanik sebagai energi total dari suatu benda bersifat kekal, tidak dapat dimusnahkan, namun dapat berubah wujud, sehingga berlakulah hukum kekekalan energi yang dirumuskan:
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Menentukan Konstanta Pegas dengan Hukum Hooke
Konstanta pegas dapat ditemukan dengan menggunakan persamaan hokum Hooke yang terdapat pada dasar teori sebelumnya. Hal yang perlu dilakukan adalah menyiapkan sebuah pegas dan sebuah benda dengan massa m. Ukurlah panjang pegas mula-mula (Lo) dengan menggunakan sebuah mistar. Selanjutnya gantungkan benda dengan massa m pada pegas, sehingga pegas mengalami peregangan, sehingga panjang pegaspun berubah menjadi bertambah panjang. Panjang pegas setelah digantung dengan benda dengan massa m dianggap sebagai Lt. dengan ditemukannya Lt dan Lo, maka akan dapat diperoleh nilai Δy = Lt – Lo. Masukan nilai Δy yang diperoleh dalam persamaan hukum Hooke.
Benda dengan massa m akan mengalami gaya berat yaitu sebesar W = m.g yang kemudian disubstitusikan pada persamaan hukum Hooke sebagai pengganti nilai F, sehingga nilai konstanta pegas yang digunakan sebagai pembanding dari konstanta pegas yang akan dicari dengan menggunakan persamaan gerak peluru dapat diperoleh dengan rumus :
m.g = k. Δy maka akan diperoleh nilai k= m.g / Δy
3.2. Menentukan Konstanta Pegas dengan Persamaan Gerak Peluru
Dalam menenemukan konstanta pegas dengan menggunakan persamaan gerak peluru yang harus dilakukan adalah melakukan sebuah percobaan pelontaran peluru. Sebelum melakukan pelontaran catatlah sudut yang digunakan ( θ ) dan berapa panjang pegas tertekan (Δx). Setelah dicatat pelontaran dapat dilakukan. Dari pelontaran tersebut akan diperoleh jarak jatuhnya peluru (S).
Dari hasil-hasil percobaan tersebut, akan dapat dilakukan perhitungan untuk memperoleh besarnya konstanta pegas.
Perhitungan pertama adalah perhitungan untuk mencari berapakah kecepatan peluru mencapai tanah. Hal ini dapat dilakukan dengan penggunaan rumus-rumus sebagai berikut :
Tinjau sumbu x :
S = Vo.t (gunakan Vx)
Tinjau sumbu y :
jadi tmax = Vo sin O / g
(merupakan waktu saat y max jadi t saat peluru mencapai tanah (ts ) adalah 2 tmax)
ts = 2 Vo sin O / g ...........................(2) Subtitusikan persamaan 1 dan 2 sehingga diperoleh rumus kecepatan yang dibutuhkan :
Dengan diperolehnya kecepatan, maka pencarian terhadap nilai konstanta pegas akan lebih mudah untuk dilakukan. Yaitu dengan menggunakan persamaan energi :Ep = m . g . h
Ek = ½ m v2
Em = Ep + Ek
Em yang digunakan adalah energi potensial pegas sehingga diperoleh persamaan :
Ep pegas = ½ . k. Δx2
Jadi diperoleh ½ . k. Δx2 = (m . g . h) + ½ m v2
Karena v yang digunakan adalah pada saat h=0 jadi diperoleh persamaan energi:
½ . k. Δx2 = ½ m v2
Konstanta pegas pun dapat ditemukan dengan :
BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari percobaan yang dilakukan adalah:
Ø Konstanta pegas biasanya dicari dengan menggunakan hukum Hooke dengan rumus sebagai berikut :
m.g = k. Δy è
Ø Konstanta pegas juga dapat dicari dengan menggunakan persamaan gerak peluru dengan mnggunakan rumus:
Posting Komentar