MOMEN KELEMBAMAN
A.
PENDAHULUAN
1. Latar
belakang
Gejala-gejala fisika sering kita temkan
dalam kehidupan kita sehari-hari, terutama berkaitan dengan rotasi benda tegar.
Kita pasti kenal dengan permainan gasing, dimana permainan tersebut melibatkan
perputaran selama beberapa saat sebelum berhenti. Gasing disini merupakan salah
satu contoh rotasi benda tegar.
Ketika suatu objek seperti satu
roda yang berputar di sekitar porosnya, gerak tidaak dapat diteliti oleh model
objek sebagai sutu partikel, karena setiap saat bagian berbeda dari objek
tersebut punya kecepatan linier dan percepatan linier yang berbeda. Bagaimana
juga menganalisis gerak dari suatu objek berkelanjutan oleh model ini seperti pengumpulan dari
ppartikel-partikel. Masing-masing dari partikel tersebut punya kecepatan dan percepatan
liniernya sendiri.
Benda tegar addalah sistem
partikel yang mana jarak relatif partikel-partikelnya satu dengan yang lainnya
didalam sistem adalah tetap. Pada gerak rotasi besaran yang dengan massa benda
adalah momen inersia. Dengan demikian momen inersia dalah ukuran kelembaman
benda yang berotasi atau berputar pada sumbu putarnya.
Berdasarkan penjabaran diatas maka kami perlu
melakukan prak tikum ini agar kami dapat mengetahui tentang momen kelembaman.
2.
Tujuan
Adapun tujuan yang hendak dicapai pada
percobaan momen kelembaman ini adalah untuk :
a. Menentukan
momen inersia beberapa benda tegar
b. Mencari
titik pusat massa dan jari-jari girasi berbagai bentuk benda
B.
KAJIAN TEORI
Pada gerak rotasi besaran yang
analaog dengan massa adalah momen inersia. Dengan demikian momen inersia
merupakan ukuran kelembaman benda yang berotasi atau berputar pada sumbu
putarnya. Momen inersia ( I ) dari sebuah partikel bermassa ( m ) di
defenisikan sebagai :
I =
mr²..............................................................................................( 1 )
Dari persamaan dapat dikatakan bahwa besar momen innersia sebuah
partikel sebanding dengan massa partikel itu dan sebanding pula dengan kuadrat
jarak partikel ke sumbu putarnya. Sebuah benda tegar tersusun oleh beberapa
partikel yang terpisah ssatu dengan yang
lain. Maka momen inersia sebuah benda terhadap suatu sumbu putar dapat di
pandang sebagai jumlah aljabar momen-momen inersia partikel-partikel
penyusunnya. Jika massa partikel-partikel penyusun itu adalah m1, m2,
m3......dan jarak masing-masing partikel terhadap sumbu putar adalah r1, r2,
r3........, maka momen inersia benda terhadap sumbu tersebut adalah :
I = ∑mr² = m1r1² +
m2r2².....................................................................( 2 )
( Lubis, 2008 ).
Kita dapat menghitung momen
inersia dari sebuah benda kaku yang memiliki luasan dengan membayangkan benda
tersebut terbagi kedalam banyak bagian terkecil, tiap bagian terbentuk memiliki
massa Δmi. Kita gunakan defenisi
I =
dan memesukkan limit ke dalam defenisi
tersebut sebagai
Dalam limit ini , penjumlahan menjadi
sebuah integral
.........................................................(
3 )
Pada persamaan diatas biasanya lebih mudah menghitung momen inersia
dalam hubungannya dengan volume benda dibandingkan dengan massa benda tersebut untuk memudahkan hal tersebut
dengan menggantungkan persamaan
, dimana
adalah massa jenis dari benda dan V
adalah volume. Dari persamaan ini, massa dari bagian-bagian terkecil adalah dm
=
. Subtitusi persamaan ini ke dalam
persamaan 3, sehingga :
I =
......................................................................................( 4 )
(
Serway dan Jewett, 2008 ).
Momen
inersia dapat dimiliki oleh setiap benda, maanusiapun memiliki momen inersia
tertentu. Besarnya momen inersia bergantung pada berbagai bentuk benda, pusat
rotasi, jari-jari rotasi dan massa benda. Pada penentuan momen inersia tertentu
seperti bola pejal, plat segi empat atau bentuk yang lain cenderung lebih mudah
dari pada momen inersia benda yang memiliki bentuk tidak sempurna atau tidak
beraturan. Bentuk yang tidak beraturan ini tidak bisa di hitung jari-jarinya
sehingga muncul istilah jari-jari girasi ( Giancolli,1989 ).
C. METODE PRAKTIKUM
1. Alat dan Bahan
Untuk menunjang
percobaan ini alat dan bahan yang akan di gunakan dapat dilihat pada tabel
berikut :
Tabel 2.1.
Alat dan Bahan Momen Kelembaman
|
No
|
Alat
dan Bahan
|
Kegunaan
|
|
1.
|
Timer counter
|
Untuk menghitung waktu putar benda
|
|
2.
|
Momen Inersia Aparatus
|
Untuk mengukur momen inersia
|
|
3.
|
Neraca Digital
|
Untuk mengukur massa benda
|
|
4.
|
Taimer Counter
|
Untuk menghitung waktu putar benda
|
|
5.
|
Tali Nilon
|
Untuk mengukur jari-jari benda
|
|
6.
|
Bola Pejal
|
Sebagai objek pengamatan
|
|
7.
|
Piringan Pejal
|
Sebagai objek pengamatan
|
|
8.
|
Kerucut Pejal
|
Sebagai objek pengamatan
|
|
9.
|
Silinder Pejal
|
Sebagai objek pengamatan
|
2. Prosedur
Kerja
Prosedur kerja pada
percobaan momen kelembaman ini adalah sebagai berikut
1. Menempatkan
bola pejal pada momen inersia apparatus,
2. Memutar
benda pejal sebesar 300°
3. Menghitung
periode rotasi benda pejal
4. Mengukur
massa dan jari-jari benda pejal
5. Mengulangi
langkah 1, 2, 3 dan 4 untuk bola pejal yang lain
D. HASIL
DAN PEMBAHASAN
1.
Hasil Pengamatan
Berdasarkan
pada pengamatan yang dilakukan diperoleh
hasil pengamatan sebagai berikut
Tabel 2.2. Data Pengamatan Momen Kelembaman
|
No
|
Nama Benda
|
R ( m )
|
M ( kg )
|
T ( s )
|
Simpangan
|
|
1.
|
Bola
Pejal
|
0,5051
|
0,0556
|
0,08896
|
300°
|
|
2.
|
Silinder
Pejal
|
0,4753
|
0,07
|
0,2147
|
300°
|
|
3.
|
Kerucut
Pejal
|
0,4941
|
0,04
|
0,4363
|
300°
|
|
4.
|
Piringan
Pejal
|
0,5287
|
O,115
|
0,2155
|
300°
|
2. Analisis Data
a. secara metematis
a.1. Bola Pejal
I =
=
=
= 0,0006245784
kgm²
a.2. Silinder Pejal
I =
=
=
= 0,00039528 kgm²
a.3. Kerucut Pejal
I =
=
=
= 0,003493455 kgm²
a.4. Piringan Pejal
I =
=
=
= 0,00349602875 kgm²
b. Secara Fisis
b.1. Bola Pejal
I =
=
= 0,00027445949 kgm²
b.2. Silinder pejal
I =
=
= 0,0004674359 kgm²
b.3 Kerucut pejal
I =
=
= 0,000190549 kgm²
b.4 Piringan pejal
I =
=
= 0,0003508153 kgm²
3. Pembahasan
Memen
inersia dalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya.
Momen inersia dapat dimiliki oleh setiap benda maupun manusia. Besarnya memen
inersia bergantung pada berbagai bentuk benda, puasat rotasi, jari-jari rotasi
dan massa benda. Pada penentuan momen inersia seperti silinder pejal, plat segi
empat atau bentuk lain cenderung lebih mudah dari pada momen inersia benda yang
memiliki bentuk tidak sempurna atau tidak beraturan. Bentuk yang tidak
beraturan tidak bisa dihitung jari-jarinya sehingga terdapat istilah jari-jari
girasi.
Pada praktikum kali ini, kami melakukan
percobaan intuk menentukan momen inersia beberapa enda tegar seperti bola
pejal, silinder pejal, kerucut pejal dan piringan pejal. Pada peengukuran bola
pejal, di peroleh massanya yaitu sebesar 0,5051 kg dan jari-jarinya sebesar
0,395 meter lalu diletakkan pada momen inersia aparatus dan diputar sebesar
300° dan dibiarkan berotasi sehingga diperoleh periode rotasinya yaitu sebesar
0,08869 sekon, berdasarkan data tersebut di peroleh nilai momen inersia bola
pejal secara matematis dan secara fisis yaitu sebesar 0,031523291 kgm² dan
0,0001949847 kgm². Pada pengukuran silinder pejal dengan massa 0,4941 kg dengan
jari-jari 0,04 meter deletakkan pada momen inersia aparatus dan di putar
seesara 300°, lalu dibiarkan berotasi sehingga diperoleh periode rotasinya
yaitu sebesar 0,4363 sekon, erdasarkan data tersebut diperoleh momen inersia
silinder pejal secara matematis dan fisis yaitu sebesar 0,00039528 kgm² dan
0,0004674359 kgm². Pada pengukuran kerucut pejal dengan massa 0,4753 kg dengan
jari-jari 0,07 meter, diletakkan pada momen inersia aparatus dan diputaar
sebesar 300°, lalu dibiarkan berotasi
sehingga diperoleh periode rotasinya yaitu sebesar 0,2147 sekon., berdasarkan
data tersebut diperoleh momen inersia kerucut pejal secara matematis dan fisis
yaitu sebesar 0,003493455 kgm² dan 0,000190549 kgm². Dan yang terakhir yaitu
pada pengukuran piringan pejal dengan massa 0,5287 kg dengan jari-jari 0,115
meter lalu diletakkan pada moen inersia aparatus dan diputar sebesar 300° lalu
dibiarkan berotasi hingga diperoleh periode rotasinya yaitu sebesar 0,2155 sekon, bardasarkan data
tersebut diperoleh momen inersia piringan pejal secara matematis dan fisis
yaitu sebesar 0,005947875 kgm² dan 0,0003508153kgm².
Berdasarkan uraian diatas terluhat jelas
bahwa momen inersia untuk benda pejal dipengaruhi oleh massa benda dan bentuk
benda.
E. PENUTUP
1. Kesimpulan
Berdasarkan pada
uraian pembahasan, maka dapat diperoleh suaatu kesimpulan yaitu besarnya momen
inersia bergantung pada bentuk benda, pusat rotasi, jari-jari rotasi dan massa
benda
2. Saran
Sebaiknya alat-alat laboratorium lebih
di perbanyak lagi agar pada saat praktikum berlangsung tidak saling meminjam
alat sehingga praktikum tersebut dapat berjalan dengan baik dan efektif.
DAFTAR
PUSTAKA
Giancolli,D.C. 2001. Fisika Jilid 1
Edisi Kelima. Jakarta. Erlangga.
Raymond, A. Serway and John W.
Jewett,jr. 2008. Physich For Scientists and Engineers With Modern Physich. USA.
Thomson Learning, Inc.
Riani, Lubis. 2008. Fisika Dasar 1.
Bandung. Unikom.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar