PENETUAN MOMEN KELEMBAMAN BENDA PUTAR
DENGAN
METODE TRIPILAR PADA BENDA BERBENTUK
BOLA
A.
PENDAHULUAN
1. Latar
Belakang
Suatu benda dapat melakukan gerak
melingkar jika pada benda tersebut bekerja sebuah momen gaya. Akibat momen gaya
inilah timbul gerak rotasi dari gerak rotasi timbul percepatan sudut, kecepatan
sudut dan momen inersia serta momen gaya (torka).
Momen gaya adalah
ukuran resistansi atau kelembaman suatu benda terhadap perubahan dalam gerak
rotasi. Sedangkan momen inersia adalah gaya yang diberikan oleh benda untuk
mempertahankan kecepatan awalnya.
Dalam percobaan ini kita akan menentukan
momen kelembaman suatu benda serta kita akan mengetahui keakuratan metode
tripillar pada benda berbentuk bola.
2. TUJUAN
Adapun tujuan percobaan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :
a. Mengetahui
akurasi metode tripilar dalam menetukan nilai momen kelembaman secara
eksperimental untuk bola pejal dan bola berongga.
b. Mengetahui
adanya desain eksperimen untuk menentukan momen kelembaman yang menggunakan
metode tripilar dapat memberikan tingkat kesalahan yang relatif kecil.
B.
KAJIAN
TEORI
Kata “momen” berarti bahwa I tergantung
pada bagaimana massa benda didistrubusikan dalam ruang, ini tidak ada
hubungannya dengan “momen” dari waktu. Untuk sebuah benda yang sumbu rotasinya
dan massa totalnya kita ketahui, semakin besar jarak sumbu terhadap partikel
yang menyusun benda, semakin besar momen inersiannya. Pada benda tegar, jarak
ri sama konstanta dan I tidak tergantung pada bagaimana benda berotasi mengelilingi
sumbu. Satuan SI untuk momen inersia adalah kilogram meter2 (Kg m2)(Freedman,
2000).
Jika gaya-gaya didistribusikan terus
menerus diatas permukaan tempat gaya-gaya tersebut bekerja, maka sering
diperlukan untuk menghitung momen gaya ini terdapat suatu sumbu yang terletak
pada atau ntegak lurus terhadap bidang permukaan. Intensitas gaya (tegangan
atau regangan) sering sebanding dengan jarak gaya dan sumbu momen. Gaya
elemnter yang bekerja pada elemen momen sebanding dengan kuadrat jarak
dikalikan luas diferensial. Karena itu kita lihat bahwa momen total mencakup
suatu integral berbentuk ʃ ( jarak )2 d ( luas ). Integral ini
dikenal sebagai momen inersia ( momen of inertia ) atau momen kedua ( second
momen ) dari luas ( permukaan ). Integral merupakan fungsi geometri permukaan
dan sering ditemui dalam penerapan mekanika sehingga bermamfaat untuk
mengembangkan sifat-sifatnya secara rinci dan untuk menjadikan siap pakai bila
ditemukan keperluan akan pekerjaan integral ( Kraige,2007).
Besaran ∑τi adalah torsi neto yang
bekerja pada benda yang akan kita nyatakan dengan τ neto. Uintuk benda tegar,
percepatan anguler adalah sama untuk semua partikel benda, dan karena itu dapat
dikeluarkan dari penjumlahan. Besaran ∑miri2 adalah sifat benda dan
sumbu rotasi yang dinamakan momen inersia
I = ∑miri2.......................................................................................(1)
Dalam
persamaan ini jarak ri adalah jarak dari partikel ke-i kesumbu rotasi.
Biasanya, jarak ini tidak sama dengan titik asalnya dipusat sumbu , jarak-jarak
ini adalah sama. Momen inersia ini tergantung pada distribusi massa benda
relatif terhadap sumbu rotasi benda. Momen inersia adalah sifat benda ( dan
sumbu rotasi ), seperti massa (m) yang merupakan sifat benda yang mengukur
kelembaman terhadap perubahan dalam gerak translasi ( edward,1992)
C. METODE
PRAKTIKUM
1.Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan
dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
Tabel
8.1. Alat dan bahan percobaan tiga
|
No
|
Alat dan bahan
|
Fungsi
|
|
1.
|
Bola
pejal kayu
|
Sebagai
bahan pengamatan
|
|
2.
|
Bola
plastik berongga
|
Sebagai
bahan pengamatan
|
|
3.
|
Benang
dan senar raket
|
Sebagai
alat untuk mengikat bola pejal kayu dan bola berongga
|
|
4.
|
Stand
penyangga
|
Sebagai
alat untung menggantung kan bahan pengamatan yang sudah diikat dengan tali
|
|
5.
|
Stopwatch
|
Sebagai
alat untuk menhitung waktu
|
|
6.
|
Mistar
|
Sebagai
alat untuk mengukur panjang tali
|
|
7.
|
Busur
derajat
|
Sebagai
alat untuk menetukan sudut berosilasi
|
2. Prosedur Kerja
Adapaun prosedur kerja yang dilakukan
pada praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Menyediakan
alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian
2. Menyusun/merangkai
alat dan bahan
3. Menentukan
jari-jari pusat sumbu dengan lubang
4. Mengukur
panjang tali L yang digunakan.
5. Menyimpangkan
lempengan dengan sudut ө yang kecil, dan setelah terjadi osilasi yang baik
(sempurna), maka selanjutnya menghitung periode osilasi untuk 1 kali putaran.
Kemudian mengulangi untuk beberapa panjang tali.
6. Penelitian
ini dilanjutkan untuk berbagai panjang benang
7. Mengumpulkan
data hasil pengamatan.
8.
D. HASIL
DAN PEMBAHASAN
1. Data
Pengamatan
Adapun
data pengamatan pada praktikum ini adalah sebagai berikut :
Tabel
2. Data Pengamatan Bola Plastik
|
No
|
Jenis tali
|
Panjang tali
|
T1
|
T2
|
T3
|
Rata-rata
|
T (s)
|
T2 (s2)
|
|
1.
|
benang
|
20
cm
|
12,88
|
13,10
|
12,07
|
12,89
|
6,49
|
42,12
|
|
2.
|
|
30
cm
|
14,47
|
14,61
|
14,04
|
14,49
|
7,24
|
52,42
|
|
3.
|
|
40
cm
|
14,48
|
14,92
|
14,09
|
16,43
|
8,21
|
67,40
|
|
4.
|
Senar
raket
|
20
cm
|
11,37
|
11,97
|
11,71
|
11,68
|
5,84
|
34,11
|
|
5.
|
|
30
cm
|
12,62
|
12,45
|
12,80
|
12,62
|
6,31
|
39,83
|
|
6.
|
|
40
cm
|
24,08
|
21,49
|
20,99
|
21,19
|
10,59
|
112,18
|
Tabel 3.Data Pengamatan Bola
berongga
|
No
|
Jenis tali
|
Panjang tali
|
T1
|
T2
|
T3
|
Rata-rata
|
T (s)
|
T2 (s2)
|
|
1.
|
benang
|
20
cm
|
13,23
|
13,33
|
13,43
|
12,99
|
6,49
|
42,17
|
|
2.
|
|
30
cm
|
21,92
|
22,28
|
21,74
|
21,98
|
10,99
|
120,78
|
|
3.
|
|
40
cm
|
20,34
|
21,02
|
20,28
|
20,61
|
10,03
|
106,12
|
|
4.
|
Senar
raket
|
20
cm
|
9,68
|
9,92
|
9,09
|
9,83
|
4,92
|
24,19
|
|
5.
|
|
30
cm
|
16,67
|
16,65
|
16,80
|
16,67
|
8,34
|
69,33
|
|
6.
|
|
40
cm
|
20,58
|
21,40
|
20,04
|
20,08
|
10,04
|
108,2
|
·
Analisi data
1) Untuk
bola berongga
a. Secara
teori
I = 2/3 MR2
= 2/3 0,1022 . 0,2065422
= 2/3 0,1022 . 0,04266
=
= 0,002907 Kg M2
b. Secara
praktek
-
Untuk benang
I =
2
=
2
= 0,002091 Kg M2
-
Untuk senar raket
-
I =
2
-
=
2
= 0,0066038 Kg M2
c. Ksr
-
Untuk benang
Ksr =
=
= 0,280702
-
Untuk senar raket
Ksr =
=
= -1,077056
2) Untuk
bola pejal
-
Secara teori
I = 2/3 MR2
= 2/3 0,6027 . 0,159552
= 2/3 0,6027 . 0,025456
= 0,010228 Kg M2
-
Secara praktek
I =
2
=
2
=
= 0,027229 Kg M2
-
Untuk senar raket
I =
2
=
2
=
= 0,004454 Kg M2
KSR
-
Untuk benang
Ksr =
=
= -1,662201
-
Untuk senar raket
Ksr =
=
=
0,564529
3. Grafik hubungan antara gradient benang dan senar reket pada bola pejal dan bola berongga
Gambar 8.1. Grafik hubungan antara gradient benang dan
senar reket pda bola pejal dan bola berongga
2. Pembahasan
Kata momen berarti bahwa I tergantung
pada bagaiman massa benda didistribusikan didalam ruang, ini tidak ada
hubungannya dengan “momen” dari waktu. Untuk sebuah benda yang sumbu rotasinya
dan massa totalnya kita ketahui, semakin besar jarak sumbu terhadap partikel
yang menyusun benda, semakin besar momen inersianya. Pada benda tegar, jarak ri
semua konstan dan I tidak tergantung pada bagaimana benda berotasi mengelilingi
sumbu. Satuan SI untuk momen inersia adalah kilogram meter2 (Kg m2).
Pada percobaan ini kami menentukan momen
inersia untuk bola berongga dan bola pejal dengan metode tripillar. Pada
percobaan ini didapatkan momen inersia untuk bola berongga secara teori yaitu
sebesar 0,002907 Kg M2, sedangkan untuk secara praktek didapatkan
untuk yang menggunakan benang didapatkan yaitu sebesar 0,002091 Kg M2.
Sedangkan untuk yang menggunakan senar raket didapatkan momen inersanya yaitu
sebesar 0,006038 Kg M2. Selain mencari momen inersia disini juga
kami mencari kesalahan relatif (KSR) yang terjadi, dimana untuk yang
menggunakan didapatkan KSRnya sebesar 0,280702 sedangkan untuk menggunakan
senar raket didapatkan sebesar -1,0770056.
Selain bola berongga kami juga
menggunakan bola pejal dimana secara teori didapatkan momen inersianya sebesar
0,010228 Kg M2 sedangkan untuk secara praktek yang menggunakan
benang didapatkan momen inersianya sebesar 0,027229 KgM2. Sedangkan
untuk yang menggunakan senar raket didapatkan momen inersianya sebesar 0,004454
KgM2. Selain itu untuk KSR bola pejal yang menggunakan benang
didapatkan sebesar 0,004454 sedangkan untuk yang menggunakan senar raket
didapatkan sebesar -1,662201.
Sehingga dalam percobaan ini dapat
dikatakan bahwa metode tri[illar merupakan cara menentukan momen kelembaman
yang sangat baik karena dapat memberikan kesalahan relatif yang sangat kecil.
E.
PENUTUP
1. Kesimpulan
Adapun
kesimpulan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
a. Akurasi
metode tripilar dalam menentukan momen kelembaman sangat baik
b. Kesalahan
relatif yang diberikan cukup kecil dalam menentukan momen kelembaman.
2.
SARAN
Adapun saran yang dapat saya ajukan pada
praktikum ini adalah sebagai berikut :
a. Untuk
asisten, kinerjanya sebagai asisten sudah cukup bagus, pembawaan yang humoris
membuat praktikan tidak merasa bosan sehingga dalam melakukan percobaan
praktikan tetap merasa enjoy. Semoga bisa dipertahankan dan ditingkatkan lagi.
b. Untuk
leb, diharapkan peralatan yang sudah tidak bisa lagi digunakan agar secepatnya
diganti.
c. Untuk
praktikan agar lebih bersungguh-sungguh lagi dalam melakukan setiap praktek.
DAFTAR PUSTAKA
Finn, edward j, 1992. Dasar-Dasar
Fisika Universitas Edisi Kedua. Jakarta:Erlangga
Mariam.J.L dan
L.G.Kraige, 2007.Mekanika Teknik Edisi Kedua Jilid 1. Jakarta:Erlangga
Young dan
Freedman,2000. Fisika Universitas. Jakarta:Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar