Zoe Triani: laporan dinamika sistem katrol

DINAMIKA SISTEM KATROL

A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Dinamika merupakan gerak suatu benda tanpa memperhatikan penyebabnya dan katrol adalah suatu roda dengan bagian berongga disepanjang sisinya untuk tempat tali atau kabel. Katrol biasanya digunakan dalam suatu rangkaian yang dirancang untuk mengurangi jumlah gaya yang dibutuhkan untuk membuat beban tersebut mencapai tinggi yang sama adalah sama dengan yang diperlukan tanpa menggunakan katrol. Besarnya gaya memang dikurangi,tapi gaya tersebut harus bekerja atas jarak yang lebih jauh. Usaha yang diperlukan untuk mengangkat suatu beban secara kasar sama dengan berat beban dibagi umlah roda.

Kita ketahui bahwa katrol memiliki gaya angkat,namun kita tidak tahu bagaiman hubungan antara gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban dengan katrol dan gaya yang diperluan untuk beban tanpa menggunakan katrol. Apakah keuntungan mekaniknya dan bagaimana perbedaan percepatan benda yang bergerak pada system dua,tiga atau empat katrol.

Dari pernyataan diatas, maka dilakukanlah praktikum tentang Dinamika System Katrol ini dan untuk melengkapi praktikum tersebut disusunlah laporan paktikum ini.

2. Tujuan

Adapu tujuan dari praktikum ini yaitu kita dapat:

a. Menentukan keuntungan mekanik dengan menggunakan 1 sampai 4 katrol.

b. Menyelidiki perbedaan percepatan dua benda yang bergerak pada system dua atau tiga katrol.

B. KAJIAN TEORI

Lift dan beban imbangan (Mesin Etwood). Dua massa yang digantungkan pada katrol dengan kabel, kadang-kadang disebut secara umum sebagai mesin atwood. Jika penerapan pada kehidupan nyata dalam bentuk lift (m₁) dan beban imbangannya (m₂). Untuk memperkecil kerja yang dilakukan oleh motor untuk menaikan dan menurunkan lift dengan aman, m₁ dan m₂ dibuat sama massanya. Kita tidak melibatkan motor dalam hal ini, dan dianggap bahwa massa kabel bias diabaikan dan katrol tidak memiliki gesekan dan tidak bermassa. (Gioncoli, 2001).

Katrol merupakan roda pejal atau cakram yang berputar pada porosnya, dililitkan tali atau rotasi untuk mengangkat beban. Katrol juga disebut kerekan , termasuk pesawat sederhana untuk memperingan kerja. Berdasarkan susunannya katrol terdapat klatrol tetap atau katrol tunggal dan katrol bergerak jika beberapa katrol disusun menjadi satu kerangka disebut katrol blok atau takal. (Lilik, 2004).

Ketika suatu system yang terdiri atas sejumlah katrol berat ringan tanpa gesekan memiliki sbuah tali yang melingkar di sekeliling system tersebut, tegangan pada setiap panjang ruas tali adalah setara dengan gaya yang bekerja pada ujung tali (F) oleh sejumlah pihak luar. Jadi ketika beban ditahan oleh sepanjang N, gaya bersih yang diberikan kepada beban atau gaya output adalah N. Sering kali katrol terpasang pada beban yang bergerak bersamaa beban dan hanya diperlukan menghitung jumlah panjang tali (N) yang bekerja pada katrol tersebut untuk menentukan gaya output (J. Buinche, 2006).

C. METODE PRAKTIKUM

1. Alat dan Bahan

Adapaun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini dapat diliahat pada tabel 6.1.

Tabel 6.1. Alat dan Bahan yang digunakan pada praktikum Dinamika Sistem Katrol

No	Nama Alat dan Bahan	Fungsi
1 2 3 4 5 6 7	1 set statif Katrol (4 buah) Tali Stopwatch (2 buah) Mistar Neraca Pegas Trafo	Sebagai penyangga katrol Sebagai objek yang akan diamati keuntungan mekaniknya Sebagai media untuk menghubungkan katrol dengan beban dan statif Untuk menghitung waktu Untuk mengukur panjang tali pada katrol Untuk mengukur berat benda yang digantungkan pada katrol Sebagai objek berat kuasa

2. Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai brikut:

2.1. Keuntungan Mekanik

a. Mengukur berat beban yang disediakan dengan menggunakan neraca pegas. Mencatat hasil pengamatan (catatan: hasil pengamatan penunjukan gaya yang diperlukan untuk mengakat benda).

b. Mengukur gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda dengan menggunakan 1 katrol seperti gambar 6.1 dibawa dan gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda seperti gambar 6.2 dibawah.

Mencatat hasil pengamatan

Gamabar 6.1, Sistem katrol Gambar 6.2. Gerak benda pada system 1 katrol

c. Mengukur gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda dengan mengunakan 3 katrol atau 4 katrol. Meminta petunjuk asisiten untuk merangkainya. Mencatat hasil pengamatan.

d. Mengulangi langkah (b) sampai (c) tetapi benda ditarik kea rah atas. Meminta petunujuk asisten untuk mengarahkan . Mencatat hasil pengamatan.

e. Menentukan keuntungan mekanik.

2. Menentukan kecepatan gerak pada rangkaian katrol

a. Merangkai katrol seperti gambar berikut. Meletakan benda satu pada katrol bagian bawah dan benda dua pada bagian atas.

b. Menetapkan panjang lintasan benda 1 (dari titik acuan sampai titik tertinggi), dan benda 2 yang akan diukur dari titik acuannya sampai pada posisi terendah.

c. Mengukur waktu yang dibutuhkan oleh benda 1 untuk bergerak dari titik acuannya sampai ke titik tertingginya dan mengukur pula waktu yang dibutuhkan benda 2 untuk bergerak ke bawah sampai ketitik terendahnya.

d. Mengulangi langkah b dan c dengan menfariasikan jumlah katrol yang digunakan. Mencatat hasil pengamatan pada lembar data pengamatan

D. HASIL DAN PEMBAHASAN

a. Hasil Pengamatan

1. Penentuan Keuntungan Mekanik

Data pengamatan keuntungan mekanik katrol dapat dilihat pada tabel 6.2.

Tabel 6.2. Data Pengamatan Keuntungan Mekanik Katrol

Jumlah katrol	W (N)	F (N)
1 2 3 4	3.6 3.6 3.6 3.6	3.6 2.1 1.5 1

2. Menentukan Percepatan Gerak Pada Rangkaian Katrol

Data pengamatan keuntungan mekanik katrol dapat dilihat pada tabel 6.2

Tabel 6.3. Data Pengamatan Percepatan Gerak Benda

Jarak Tempuh Benda 1 (m)	Jarak Tempuh Benda 2 (m)	Waktu Tempuh Benda 1 (s)	Waktu Tempuh Benda 2 (s)
0.2 0.4 0.6	0.12 0.21 0.30	0.41 0.46 0.40	0.41 0.40 0.54

· Analisis Data

1.Menentukan Keuntungan Mekanik

Ø Untuk katrol yang berjumlah 1

Km =

Ø Untuk katrol yang berjumlah 2

Km =

Ø Untuk katrol yang berjumlah 3

Km =

Ø Untuk katrol yang berjumlah 3

Km =

2. Penentuan Percepatan Gerak Benda Pada Rangkaian Katrol

Ø Untuk katrol yang berjumlah dua

S = ²

a₁=

= 2.379536 m/s²

a₂=

= 3.780718 m/s²

a₃=

= 7.5m/s².

Ø Untuk katrol yang berjumlah 3

3. Grafik hubungan antara panjang lintasan dengan waktu tempuh

3.1. Hubungan antara panjang lintasan dengan waktu tempuh benda 1.

Gambar 6.3. Grafik hubungan panjang lintasan dengan waktu

tempu benda 1

3.1. Hubungan antara panjang lintasan dengan waktu tempuh benda 2

Gambar 6.3. Grafik hubungan panjang lintasan dengan waktu

tempuh benda 2

2. Pembahasan

Katrol adalah salah satu pesawat sederhana yang dapat mempermudah kita dalam memindahkan sesuatu benda dari tempat yang satu ketempat yang lain atau dari tempat yang biasa ketempat yang lebih tinggi dari tempat tersebut. Hal yang membuat kita lebih muda adalah karena gaya yang kita butuhkan untuk menggerakan atau memindahkan sebuah benda dengan menggunakan katrol lebih rendah jika kita bandingkan dengan tanpa memakai katrol (mengangkatnya dengan kedua tangan secara langsung).

Prinsip kerja katrol pada dasarnya adalah ketika kita mengikat benda yang akan kita pindahkan melalui katrol dan kemudian kita menariknya maka benda akan bergerak atau terangkat selaras dengan berputarnya katrol. Dalam hal ini katrol juga memberikan gaya yang berasal dari rotasi yang dilakukan oleh katrol tersebut. Penerapan katrol dalam kehidupan sehari-hari dapat kita lihat pada sumur, dimana kita harus menangkap air dari kedalaman dan kebanyakan menggunakan katrol, disamping itu dalam system deret juga menggunakan katrol.

Pada percobaan ini kita akan membuktikan spekulasi yang menyatakan bahwa gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat benda dengan lebih dari satu katrol akan lebih sedikit atau kecil jika kita bandingkan dengan yang hanya satu katrol. Pada percobaan, penentuan keuntungan mekanik yang digunakan untuk mengangkat beban adalah sebesar 3.6 N dan berat kuasa 3.6 N, dengan mengunakan 1 katrol dan jumlah tali 2 maka menghasilkan 1 N dimana berat beban dibagi dengan berat kuasa. Pada percobaan 2 katrol , 3 katrol dan 4 katrol dimana besar makaniknya berurutan dari 1.714 kali, , 2.4 kali dan 3.6 katrol.

Pada percobaan selanjutnya yaitu menentukan percepatan gerak benda pada rangkaian katrol. Benda yang digunakan ada 2 benda (beban) yang dihubungkan dengan tali melalui katrol, dengan jarak tempuh sejauh 0,5 untuk benda 1 dan 0,2 untuk benda 2. Benda 1 adalah benda yang akan bergerak keatas sedangkan benda 2 yang akan bergerak ke bawah. Waktu yang diperlukan oleh benda 1 secara berurutan 0.11 s, 0.46 s dan 0.40 s. Dari hasil ini kita dapat mengetahui kecepatan gerak benda 1 yaitu sebesar 2.379536 m/s²,3.780718 m/s²dan 7.5 m/s². Untuk benda 2, waktu tempuhnya yaitu 1.29 s ,0.40 sdan 0.54 s. Dengan percepatan sebesar 0.144222 m/s², 2.625 m/s²dan 2.057613m/s². Dalam hal ini, percepatan benda 1 lebih besar dari benda 2, hal ini bisa jadi karna gaya grafitasi dan gaya berat dari m₂ sehingga m₂mengalami percepatan yang besar.

E. PUNUTUP

1. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah:

a. Keuntungan mekanik dapat kita peroleh dengan membagi berat beban tanpa katrol dengan berat beban menggunakan katrol. Pada percobaan diperoleh keuntungan mekanik dengan memakai 1 sampai 4 katrol sebesar 1 kali, 1.714 kali, 2.4 kali dan 3.6 kali.

b. Percepatan benda pada sestem katrol yang lebih besar adalah yang bergerak berlawanan arah dengan gaya grafitasi karena adanya tarikan dari massa beban dan gaya grafitasi dari benda yang bergerak.

c. Semakin banyak katrol yang digunakan untuk mengangkat beban, semakin kecil yang diperlukan untuk mengangkat beban dengan massa yang sama.