,
di mana suku pertama adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida.
Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintu yang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut.
Asal gaya gesekGaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan. Gaya-gaya yang bekerja antara lain adalah gaya elektrostatik pada masing-masing permukaan. Dulu diyakini bahwa permukaan yang halus akan menyebabkan gaya gesek (atau tepatnya koefisien gaya gesek) menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan permukaan yang kasar, akan tetapi dewasa ini tidak lagi demikian. Konstruksi mikro (nano tepatnya) pada permukaan benda dapat menyebabkan gesekan menjadi minimum, bahkan cairan tidak lagi dapat membasahinya (efek lotus).Jenis-jenis gaya gesek
Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua permukaan yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda yang dapat menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang disebut gaya gesek menggelinding (rolling friction). Untuk benda yang berputar tegak lurus pada permukaan atau ber-spin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction). Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-Stokes atau gaya viskos (viscous force).Gaya gesek statis
Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis umumnya dinotasikan dengan μs, dan pada umumnya lebih besar dari koefisien gesek kinetis.Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah gaya yang diaplikasikan tepat sebelum benda tersebut bergerak. Gaya gesekan maksimum antara dua permukaan sebelum gerakan terjadi adalah hasil dari koefisien gesek statis dikalikan dengan gaya normal f = μs Fn. Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah. Setiap gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetis.
Gaya gesek kinetis
Gaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan μk dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama.Tujuan :1. untuk mengetahui hubungan gerak benda dengan penampang permukaan2. untuk menentukan koefisien gesek3. untuk menentukan percepatan gerak benda
Alat dan Bahan :1. set papan luncur2. beban ( yang massanya beraneka ragam )3. benang4. busur5. pencatat waktu6. serbuk tepung7. Neraca
Langkah Kerja : A. Menentukan Koefisien gesek statis1. siapkan papan luncur seperti gambar:
2. tarik pegas perlahan – lahan dan amati besarnya gaya tarik pada pegas hingga benda tepat akan bergerak, catat berapa besar gaya tarik tepat saat benda akan bergerak3. ulangi hingga 3 X4. ulangi langkah 1 – 3 untuk permukaan benda yang lain5. hitunglah koefisien gesek statisnya B. Menentukan Koefisien gesek Kinetis 1. siap alat seperti gambar , dengan massa benda yang berbeda. Upayakan M2 > M1
2. ukur tinggi M2 dari tanah, dan siapkan pencatat waktu 3. lepasakan M2 hingga jatuh, dan catat waktu jatuhnya 4. ulangi langkah 1 – 3 hingga 3 x 5. ulangi langkah 1 – 4 untuk permukaan yang lain 6. anda boleh mencoba dengan sudut yang diubah – ubah 7 masukkan hasil pengamatan kedalam tabel berikut:
Data Pengamatan :
Massa : 200 gr =200 x 10-3 =0,2 kg
Tabel 2
Permukaan M1 M2 Tinggi t (waktu jatuh) Koofisien gesekan Rata-rata koefisien gesek Kesimpulan
1(Kayu) 250 gr 290 gr 61 cm 0,43 s 0,9
52 cm 0,50 s
34 cm 0,39 s
2(Kertas Koran)
58 cm 0,61 s 0,37 0,57
52 cm 0,58 s 0,35
24 cm 0,26s 1
3(Kertas Koran + Tepung)
58 cm 0,77s 0,1 0,37
32 cm 0,43 s 0,4
29 cm 0,37 s 0,6
PEMBAHASAN Tabel 1Permukaan 1( kayu)1. Fs = μs x N 2. Fs = μs x N 3. Fs = μs x N μs = μs = μs = = = = = = = = = = = 0,4 = 0,3 = 0,3
Rata-rata μs = = = 0,3 Permukaan 2 (Kertas Koran)1. Fs = μs x N 2. Fs = μs x N 3. Fs = μs x N μs = μs = μs = = = = = = = = = = = 0,4 = 0,45 = 0,4Rata-rata μs = = = 0,4 Permukaan 3 (Kertas Koran + tepung)1. Fs = μs x N 2. Fs = μs x N 3. Fs = μs x N μs = μs = μs = = = = = = = = = = = 0,4 = 0,6 = 0,55Rata-rata μs = = = 0,5
Tabel 2
m1 T l m2 w1.PERMUKAAN KAYU
No. Kecepatan ( V ) Percepatan( a ) fs μs
1. V = = = = 3,49 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 8,12 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 8,12= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 8,12= 2,9 – 0,77 – 4,38= -2,25 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,9
2. V = = = = 3,2 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 6,4 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 6,4= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,4= 2,9 – 0,77 – 3,46= -1,33 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,6
3. V = = = = 2,6 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 6,67 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 6,67= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,67= 2,9 – 0,77 – 3,6= -1,47 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,6
Rata-rata koefisien gesek = = = 0,72.PERMUKAAN KORAN
No. Kecepatan ( V ) Percepatan( a ) fs μs
1. V = = = = 3,4 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 5,57 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 5,57= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,57= 2,9 – 0,77 – 3,0078= -0,88 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,37
2. V = = = = 3,2 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 5,5 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 5,5= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,5= 2,9 – 0,77 – 2,97= -0,84 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,35
3. V = = = =2 ,2 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 8,46 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 8,46= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 8,46= 2,9 – 0,77 – 4,57= -2,44 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 1
Rata-rata koefisien gesek = = = 0,57
3.PERMUKAAN KORAN DAN TEPUNG
No. Kecepatan ( V ) Percepatan( a ) fs μs
1. V = = = = 3,4 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 4,42 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 4,42= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 4,42= 2,9 – 0,77 – 2,39= -0,26 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,1
2. V = = = = 2,5 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 5,8 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 5,8= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,8= 2,9 – 0,77 – 3,1= -0,97 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,4
3. V = = = = 2,4 m/s
Vt = v0 + ata = = = = = 6,49 m/s2 Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a= m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 6,49= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,49= 2,9 – 0,77 – 3,5= -1,37 Fs = μs x NFs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,6
Rata-rata koefisien gesek = = = 0,37
Pertanyaan:1. Bandingkan besarnya gaya gesek benda saat benda belum bergerak, akan bergerak, dan tepat saat akan bergerak, mana gaya yang lebih besar ? mengapa demikian ?2. Bandingkan besar gaya gesek dengan permukaan bidang sentuYang berbeda – beda, mana gaya gesek yang paling besar? Mengapa demikian?3. berikan 2 kegiatan sehari – hari yang sangat butuh gaya gesek, dan jelaskan!4. berikan 2 kegiatan sehari – hari yang tidak perlu gaya gesek, dan jelaskan!5. buat kesimpulan.
Jawaban :1. Pada percobaan, sebuah balok yang di letak pada permukaan meja. Kemudian diikat pada sebuah neraca pegas pada sisi depan balok tersebut dan setelah itu ditarik pegas perlahan-lahan sambil mengamati perubahan skala pada neraca pegas. Tampak bahwa balok tidak bergerak jika diberikan gaya yang kecil. Balok belum bergerak karena gaya tarik yang kita berikan pada balok diimbangi oleh gaya gesekan antara alas balok dengan permukaan meja. Ketika balok belum bergerak, besarnya gaya gesekan sama dengan gaya tarik yang kita berikan. Jika tarikan semakin kuat, terlihat bahwa pada suatu harga tertentu balok mulai bergerak. Pada saat balok mulai bergerak, gaya yang sama menghasilkan gaya dipercepat. Dengan memperkecil kembali gaya tarik tersebut, kita dapat menjaga agar balok bergerak dengan laju tetap; tanpa percepatan. Kita juga bisa mempercepat gerak balok tersebut dengan menambah gaya tarik. Jadi, pada percobaan tersebut rata-rata koefisien gesek pada permukaan kayu yang lebih kasar memiliki gaya gesek yang lebih besar dibanding dengan permukaan lainnya karena koefisien gesek yang dimiliki lebih besar.besarnya gaya gesek benda yang lebih besar adalah pada saat benda saat benda akan bergerak (fs maximal).2.
Permukaan Rata-rata koefisien gesek
kayu 0,7
Kertas Koran 0,57
Kertas Koran + tepung 0,37
Berdasarkaan pada tabel pengamatan diatas, besar gaya gesek pada bidang sentuh dengan permukaan kayu memiliki gaya gesek yang paling besar. Karena pada bidang permukaan kayu memiliki permukaan yang kasar sehingga memiliki koefisien gaya gesek yang besar pula.
3. Gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugijan . Dalam kehidupan kita sehari-hari tidak terlepas dari bantuan gaya gesekan, walaupun terkadang tidak kita sadari. Contohnya ketika kita terpeleset saat menginjakkan kaki pada sesuatu yang licin itu karena tidak ada gaya gesek yang bekerja. Tanpa gaya gesek, kita tidak akan bisa berjalan. Kita dapat berjalan karena terdapat gaya gesek antara permukaan sandal atau sepatu dengan permukaan tanah. Jika anda tidak biasa menggunakan alas kaki gaya gesek tersebut bekerja antara permukaan bawah kaki dengan permukaan tanah atau lantai. Alas sepatu atau sandal biasanya kasar / bergerigi alias tidak licin. Para pembuat sepatu dan sandal membuatnya demikian karena mereka sudah mengetahui konsep gaya gesekan. Demikian juga alas sepatu bola yang dipakai oleh pemain sepak bola, yang terdiri dari tonjolan-tonjolan kecil. Apabila alas sepatu atau sandal sangat licin, maka anda akan terpeleset ketika berjalan di atas lantai yang licin atau gaya gesek yang bekerja sangat kecil sehingga akan mempersulit gerakan kita. , roda sepeda motor atau mobil juga tidak akan bisa berputar, demikian juga pesawat terbang akan selalu tergelincir. Akan tetapi tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut. Ini merupakan contoh gaya gesek yang menguntungkan.4. Berikan 2 kegiatan yang tidak perlu gaya gesek, dan jelaskan !Kegiatan yang tidak perlu gaya gesek atau Gaya gesek yang merugikan contohnya: Panas pada poros yang berputar, engsel pintu yang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek .Selain itu pada mesin kendaraan bermotor, gaya gesek yang ditimbulkan akan menyebabkan kerusakan pada mesin tersebut sehingga untuk mengatasi hal tersebut biasanya dilumuri dengan minyak pelumas atau oli.5.Kesimpulan:a. Jika f<fs maka benda masih diam (a=0)b. Jika gaya di perbesarlai sehingga di peroleh nilai f=fs maka gaya gesek statis bernilai maksimum dan benda tepat bergerak (a=0)c. Jika gaya di perbesar lagi sehingga diperoleh nilai f>fs, maka fs berubah menjadi fk dan benda sudah bergerak (a≠0) d. Koefisien gaya gesek yang besar menadakan bahwa permukaan benda tersebut kasar. Dan sebaliknya jika koefisien gaya gesek yang dimiliki benda tersebut kecil ,berate permukaan licin.e. Gaya gesek ada yang menguntungkan (diperlukan) ada juga yang merugikan (tidak diperlukan )f. Besar gaya gesek tepat saat akan bergerak (fs max) memiliki gaya gesek yang lebih besar dibanding dengan saat belum bergerak dan akan bergerak.
Benda yang bergerak pada permukaan yang lebih kasar gaya geseknya lebih besar daripada benda yang bergerak pada permukaan halus.Hal ini terjadi karena pada bidang sentuh tersebut memiliki koefisien gesek yang lebih besar.
PERCOBAAN IIKEKEKALAN ENERGI
Dasar Teori :
Hukum Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika) berbunyi: "Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tapi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan (konversi energi)".Azas Kekekalan Energi
Telah disebutkan bahwa jumlah energi yang dimiliki sistem dinyatakan sebagai energi dalam (U). Hukum I termodinamika menyatakan hubungan antara energi sistem dengan lingkungannya jika terjadi peristiwa. Energi dalam sistem akan berubah jika sistem menyerap atau membebaskan kalor. Jika sistem menyerap energi kalor, berarti lingkungan kehilangan kalor, energi dalamnya bertambah (ΔU > 0), dan sebaliknya, jika lingkungan menyerap kalor atau sistem membebasakan kalor maka energi dalam sistem akan berkurang (ΔU < 0), dengan kata lain sistem kehilangan kalor dengan jumlah yang sama.Energi dalam juga akan berubah jika sistem melakukan atau menerima kerja. Walaupun sistem tidak menyerap atau membebaskan kalor, energi dalam sistem akan berkurang jika sistem melakukan kerja, sebaliknya akan bertambah jika sistem menerima kerja.
Sebuah pompa bila dipanaskan akan menyebabkan suhu gas dalam pompa naik dan volumenya bertambah. Berarti energi dalam gas bertambah dan sistem melakukan kerja. Dengan kata lain, kalor (q) yang diberikan kepada sistem sebagian disimpan sebagai energi dalam (ΔU) dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (w).
Secara matematis hubungan antara energi dalam, kalor dan kerja dalam hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut:
ΔU = q + W (6)
Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam (ΔU) sama dengan jumlah kalor yang diserap (q) ditambah dengan jumlah kerja yang diterima sistem (w).
Berdasarkan hukum I termodinamika, kalor yang menyertai suatu reaksi hanyalah merupakan perubahan bentuk energi. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi kalor. Energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik dan energi listrik dapat diubah menjadi energi kimia. Agar tidak terjadi kekeliruan dalam menggunakan rumus diatas, perlu ditetapkan suatu perjanjian. Maka perjanjian itu adalah:1. Yang diutamakan dalam ilmu kimia adalah sistem, bukan lingkungan
2. Kalor (q) yang masuk sistem bertanda positif (+), sedangkan yang keluar bertanda negatif (-)
3. Kerja (w) yang dilakukan sistem (ekspansi) bertanda negatif (-) , dan yang dilakukan lingkungan (kompresi) bertanda positif.
Gambar 8 Ekspansi gas pada tekanan eksternal konstan.Tanda untuk q dan w dapat dilihat pada Gambar 9 berikut
Gambar 9. Tanda untuk q dan w.4. Kerja dihitung dengan rumus:
W=-P(V1-V2)
Dimana w = kerja (pada tekanan 1 atm), V1 = volume awal, dan V2 = volume akhir, dan P = tekanan yang melawan gerakan piston pompa (atm), P untuk ekspansi adalah P ex dan untuk kompresi adalah P in . Penerapan hukum termodinamika pertama dalam bidang kimia merupakan bahan kajian dari termokimia.
C. Hukum Kekekalan Energi
" Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan "
Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) :
Em = Ep + Ekketerangan
Em = energi mekanik
Ep = energi kinetik
Ek = energi kinetik
Catatan :
Satuan energi adalah joule
Tujuan :1. untuk mengetahui perubahan Ep menjadi Ek2. untuk mengetahui jarak benda terjauh3. untuk mengetahui bahwa energi senantiasa kekal
Alat dan Bahan :1. set percobaan kekekalan energi2. karbon, mistar3. statif, beban dan benang
Langkah Kerja :1. siapkan percobaan seperti gambar 2. ukur tinggi bola atau beban dari permukaan tanah ( h )3. simpangkan beban hingga kira – kira 200 dan ukur tinggi bola dari permukaan tanah ( h2 )4. hitung selisih h1 dan h25. lepaskan bola, hingga menyentuh pisau pemotong, bola akan terlempar dan amati posisi jatuhnya benda ( beri tanda )6. ukur jarak benda jatuh dengan dari posisi semula7. ulangi minimal 3x8. masukkan hasil pengamatan dalam tabel
Tabel Pengamatan :
No h1 h2 h1-h2 S amatan S hitungan
1 13 19,5 6,5 22 18,23
2 24 29 5 26 21,9
3 17 23 6 23 20,19
4 23 31 8 32 27,13
Pertanyaan :1. hitunglah energi potensial dan energi kinetik di titik 1 dan 22. hitunglah kecepatan dititik 23. hitunglah titik terjauh jatuhnya benda ( S )4. bandingkan S hasil perhitungan dengan S hasil pengamatan 5. bagaimana kesimpulannya.
Jawaban:1. * x = 2 √ ( h. ∆h ) 22= 2 √ ( 13 . ∆h ) 484= 4. 13. ∆h ∆h = 9,3 * v = √ (2g∆h) = √ (2. 10 . ∆h) = √ ( 2. 10. 9,3 ) = 13,63 * Em1 = Em2 Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + ½ mv22 ½ v12 = gh2 ½ .186 = 10 . 6,5 93 = 65 Jadi energi mekanik 93 J dan energi potensial 65 J 2. Em1 = Em2 Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + ½ mv22 ½ v12 = gh2 ½ v12 = 65 v12 = 130 v1 = 11,4 m/s
PERCOBAAN IIIMASSA JENIS ZAT CAIR
Dasar Teori: Massa jenis merupakan bagian sifat penting dari zat. Massa Janis (ρ) adalah perbandingan antara massa zat dengan volum zat tersebut. ρ = m/VKeterangan : m = massa (Kg) V = volume (m3) ρ = massa jenis (Kg/m3) Hukum utama hidrostatistika“Zat cair yang sejenis dan terletak pada satu bidang datar akan memiliki tekanan yang sama”.P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hs
Tujuan :1. Untuk mengetahui massa jenis zat cair2. Untuk mengetahui berbagai cara menentukan massa jenis zat cairAlat dan Bahan :1. Pipa U2. Air 3. Zat cair (spiritus)4. Mistar5. Gelas ukur6. NeracaLangkah Kerja :a. Metode 1 (menggunakan pipa U)1. Menyiapkan pipa U, lalu tuangkan air secukupnya, amati ketinggian air di masing-masing kaki pipa2. Menuangkan spiritus secukupnya pada salah satu kaki pipa U 3. Mengamati ketinggian air dan spiritus pada masing-masing kaki pipa U, membandingkan apakah ketinggiannya sama? Mengapa demikian?4. Mengukur ketinggian spiritus, dan mengukur ketinggian air dari pelurus spiritus5. Mengulangi langkah 1-4 hingga 3 kali6. Mencatat hasil pengamatan ke dalam table
b. Metode 2 (menggunakan neraca)1. Menyiapkan neraca, lalu mengkalibrasikan neraca tersebut2. Menimbang botol kosong dengan menggunakan neraca3. Memasukkan air ke dalam botol, kemudian menimbangnya 4. Mengulangi langkah 1- 3 dengan volum yang berbeda5. Mengulangi untuk zat cair yang lain6. Mencatat hasil pengamatan ke dalam tabel
Tabel Pengamatan : 1. Metode 1
NO H1 (air) H2 (spiritus) P1 P2 Massa jenis zat cair (spiritus)
1 4.2 cm 5 cm 4.2 4.2 0.84 gr/cm3
2 6.1 cm 7.6 cm 6.1 6.08 0.80 gr/cm3
3 5.0 cm 5.9 cm 5.0 4.95 0.84 gr/cm3
2. Metode 2
No. Cairan Massa Volume Massa Jenis
1.
Air 22 gr 20 ml 1.1 gr/ml
31.5 gr 30 ml 1.05 gr/ml
41.5 gr 40 ml 1.03 gr/ml
2.
Spiritus 18.9 gr 20 ml 0.945 gr/ml
26.9 gr 30 ml 0.89 gr/ml
35.6 gr 40 ml 0.89 gr/ml
1. Metode 1a. Pertanyaan 1. Hitunglah P1 dan P22. Hitunglah massa jenis zat cair3. Berikan contoh aplikasi zat cair dalam keseharian beserta penjelasannya
b. Jawaban1. Menghitung P1 dan P2P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hsρa . ha = ρs . hs1 . 4.2 = 0.84 . 5.04.2 = 4.2
P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hsρa . ha = ρs . hs1 . 6.1 = 0.80 . 7.66.1 = 6.08
P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hsρa . ha = ρs . hs1 . 4.2 = 0.84 . 5.04.2 = 4.2
P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hsρa . ha = ρs . hs1 . 4.2 = ρs . 54.2 = ρs . 5ρs = 0.84 gr/cm3
P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hsρa . ha = ρs . hs1 . 6.1 = ρs . 7.66.2 = ρs . 7.6ρs = 0.80 gr/cm3P1 = P2ρa . g . ha = ρs . g . hsρa . ha = ρs . hs1 . 5.0 = ρs . 5.95.0 = ρs . 5.9ρs = 0.84 gr/cm32. Contoh aplikasi zat cair dalam keseharian beserta penjelasannyaDapat digunakan para tukang bangunan untuk mengukur tinggi bangunan supaya bangunan tersebut tidak miring.2. Metode 2
ρair = m/vρair = 22 gr / 20 ml = 1.1 gr/mlρair = m/vρair = 31.5 gr / 30 ml = 1.05 gr/ml
ρair = m/vρair = 41.5 gr / 40 ml = 1.03 gr/ml
ρspiritus = m/vρspiritus = 18.9 gr / 20 ml = 0.945 gr/mlρspiritus = m/vρspiritus = 26.9 gr / 30 ml = 0.89 gr/mlρspiritus = m/vρspiritus = 35.6 gr / 40 ml = 0.89 gr/ml
KESIMPULANsetelah dilakukan percobaan dapat disimpulkan bahwa. Massa Janis (ρ) adalah perbandingan antara massa zat dengan volum zat tersebut. Untuk menentukan massa jenis suatu zat cair dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya dengan menggunakan pipa U dan menggunakan neraca.
PERCOBAAN IVATWOOD
Dasar Teori :a. Gerak Lurus Beratran (GLB)Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda dengan kecepatan tetap. Kecepatan tetap adalah sebuah benda menempuh jarak yang sama untuk selang waktu yang sama, sehingga perpindahan da[pat diganti dengan jarak dan kecepatan tetap dapat diganti dengan kelajuan tetap. Maka gerak lurus beraturan dapat juga didefinisikan sebagai gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kecepatan tetap.untuk mengetahui jarak yang ditempuh benda adalah sama dengan luas bidang yang diarsir. Secara matematis dapat ditulis :s = v.t s = luas persegi panjang s = jarak yang ditempuh (m) v = kecepatan (m/s) t = waktu (s)jika benda bergerak pada kedudukan xo dan berakhir pada kedudukan x pada waktu to dan berakhir pada waktu t, maka :v = ∆x / ∆t atau ∆x = v. tjika to = 0 maka x – xo = v. t atau x = xo + v.tketerangan:x =kedudukan akhir (m)xo = kedudukan awal (m)v = kecepatan (m/s)t = waktu (s)b. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)Gerak lurus berubah beraturan dapat didefinisikan sebagai gerak suatu benfda pada lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Percepatan tetap adalah besar maupun arahnya teta, serta mengalami perubahan kecepatan secara teratur.secara matematis dapat ditulis:a = ∆v/∆tketerangan: a = percepatan (m/s2) ∆v = v – vo = perubahan kecepatan (m/s) ∆t = t – to = selang waktu (s)Persamaan – persamaan pada GLBB1. v = vo + at2. s = vo t +1/2 at23. v2 = vo2 + 2asketerangan: v = kecepatan sesaat t vo = kecepatan awal a = percepatan t = waktu s = jarak
· jika a positif maka GLBB dipercepat· jika a negative maka GLBB diperlambat· pada gerak jatuh bebas a = g dan vo = 0· pada gerak dilempar vertikal ke atas a = gTujuan :1. Untuk mengetahui percepatan benda jatuh2. Untuk mengetahui percepatan gravitasi bumiAlat dan Bahan :1. Beban 50 gr, 20 gr, 10 gr2. Benang 3. Katrol4. Paku5. Pencatat waktu / stopwatch
Langkah Percobaan :1. Menyiapkan alat seperti gambar dengan beban m1 = m2 = 50 gr, dan mengamati posisi benda dalam keadaan seimbang2. Menambahkan 20 gr pada m2, lalu menarik m1 hingga menyentuh tanah3. Mengukur ketinggian m2 dari tanah4. Melepaskan m1 dan membiarkan m2 jatuh menyentuh tanah serta mencatat waktu untuk menyentuh tanah5. Mengulangi langah 1-4 untuk tambahan beban yang berbeda-beda (3x)6. Mencatat hasil pengamatan ke dalam table pengamatanTABEL PENGAMATAN
m1 (gram) m2 (gram) M tambahan Waktu jatuh h (cm) a (m/s2) g (m/s2)
50 50 20 01.44 99 0.47 2.93
50 50 30 01.02 106 0.01 4.39
50 50 40 01.02 102 0.98 3.5
100 100 20 02.42 106 0.18 2
100 100 30 02.75 110 0.14 1.07
100 100 50 01.29 108 0.64 3.2
Pertanyaan :1. Hitunglah besar percepatan 2. Hitunglah besarnya g3. Bagaimana kesimpulan saudara Jawaban : 1. Menghitung percepatana1 = h/t2a1 = 0.99 m / (1.44 s)2 = 0.99 m / 2.07 s2 = 0.47 m/s2a2 = h/t2a2 = 1.06 m / (1.02 s)2 = 1.06 m / 1.04 s2 = 1.01 m/s2a3 = h/t2a3 = 1.02 m / (1.02 s)2 = 1.02 m / 1.04 s2 = 0.98 m/s2a4 = h/t2a4 = 1.06 m / (2.42 s)2 = 1.06 m / 5.85 s2 = 0.18 m/s2a5 = h/t2a5 = 1.10 m / (2.75 s)2 = 0.99 m / 7.56 s2 = 0.14 m/s2a6 = h/t2a6 = 1.08 m / (1.29 s)2 = 1.08 m / 1.67 s2 = 0.64 m/s22. Menghitung besarnya ga1 = (m2 – m1) g / m1 + m20.47 = (70 – 50) g / 50 + 700.47 = 20 g / 120g = 0.47 / 0.16g = 2.93 m/s2a2 = (m2 – m1) g / m1 + m21.01 = (80 – 50) g / 50 + 801.01 = 30 g / 130g = 1.01 / 0.23g = 4.39 m/s2a3 = (m2 – m1) g / m1 + m20.98 = (90 – 50) g / 50 + 900.98 = 40 g / 140g = 0.98 / 0.28g = 3.5 m/s2a4 = (m2 – m1) g / m1 + m20.18 = (120 – 100) g / 100 + 1200.18 = 20 g / 220g = 0.18 / 0.09g = 2 m/s2a5 = (m2 – m1) g / m1 + m2014 = (130 – 100) g / 100 + 1300.14 = 30 g / 230g = 0.14 / 0.13g = 1.07 m/s2a6 = (m2 – m1) g / m1 + m20.64 = (150 – 100) g / 100 + 1500.64 = 50 g / 250g = 0.64 / 0.2g = 3.2 m/s2
KESIMPULANSemakin tinggi ketinggiannya semakin banyak waktu yang diperlukan benda yang bermassa m untuk mencapai lantai, hal ini karena dipengaruhi oleh gravitasi dan percepatan.
PERCOBAAN V MANOMETERDasar Teori :Tekanan adalah hasil bagi antara gaya tekan terhadap bidang tekan.P = F/AKet :A = luas bidang tekan (m2)F = gaya tekan (N)P = tekanan (N/m2)Disamping dalam N/m2, tekanan juga diberikan dalam satuan pascal (Pa) di mana 1 Pa = 1 N/m2. Dalam kondisi yang lain, satuan tekanan juga bisa diberikan dalam atmosfer (atm), di mana 1 atm = 76 cm Hg = 1.01 . 105 Pa. Tekanan Hidrostatis P = ρ g hKet : P = tekanan (N/m2)ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)g = gravitasi (m/s2)h = kedalaman dari permukaan zat cair (m)Tujuan : 1. untuk mengetahui tekanan pada zat cair 2. untuk mengetahui hubungan kedalaman dengan tekananAlat dan Bahan :1. set manometer2. Corong3. air4. kaleng / tempat airLangkah Percobaan :1. pasang set manometer seperti gambar2. tuangkan air pada set manometer secukupnya, amati ketinggian airnya, mengapa demikian?3. masukkan corong manometer pada kaleng yang berisi air, amati ketinggian air pada masing – masing kaki manometer, mengapa demikian?4. geserlah corong secara vertical, amati dan ukur ketinggian airnya, mengapa?5. geserlah corong secara mendatar, amati dan ukur ketinggian airnya, mengapa?TABEL PENGAMATAN
No Kedalaman corong (cm) H1 (kiri) H2 (kanan) P
1 5 2 cm 2 cm 200 N/m2
2 10 4.5 cm 4.5 cm 450 N/m2
3 15 6.5 cm 6.5 cm 650 N/m2
4 20 8.5 cm 8.5 cm 850 N/m2
Pertanyaan : 1. hitung tekanan air pada masing – masing kedalaman! 2. bandingkan besarnya tekanan 3. bagaimana kesimpulan saudara 4. berikan contoh, manfaat tekanan zat cair dalam kehidupan Sehari - hariJawaban :1. Tekanan pada masing-masing kedalaman Sebelah kiri
H = 2 cm = 0.02 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.02 = 200 N/m2
H = 4.5 cm = 0.045 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.045 = 450 N/m2
H = 6.5 cm = 0.065 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.065 = 650 N/m2
H = 8.5 cm = 0.085 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.085 = 850 N/m2
Sebelah kanan
H = 2 cm = 0.02 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.02 = 200 N/m2
H = 4.5 cm = 0.045 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.045 = 450 N/m2
H = 6.5 cm = 0.065 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.065 = 650 N/m2
H = 8.5 cm = 0.085 m P = ρ g h = 1000 . 10 . 0.085 = 850 N/m2
2. Besarnya tekanan
H = 2 cm = 0.02 mSebelah kiri : 200 N/m2Sebelah kanan : 200 N/m2
H = 4.5 cm = 0.045 mSebelah kiri : 450 N/m2Sebelah kanan : 450 N/m2
H = 6.5 cm = 0.065 mSebelah kiri : 650 N/m2Sebelah kanan : 650 N/m2
H = 8.5 cm = 0.085 mSebelah kiri : 850 N/m2Sebelah kanan : 850 N/m2
3. Setelah membandingkan tekanan air pada bagian kiri dan kanan tempat air maka dapat disimpulkan bahwa tekanannya sama karena pada tempat bagian kiri dan kanan kedalaman airnya sama sehingga menyebabkan tekanan juga sama4. Contoh manfaat tekanan zat cair dalam kehidupan sehari-hari adalah kapal selam, penyelam, balon udara, perahu (kapal laut)
KESIMPULANSetelah melakukan percobaan manometer tersebut dapat disimpulkan bahwa:1. Tekanan pada zat cair pada bagian kiri dan kanan tempat air adalah sama karena kedalaman airnya juga sama2. Semakin ke dalam tekanan semakin besar
PERCOBAAN VIVISKOSITAS
Dasar Teori :Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi.Indeks kekentalan atau indeks viskositas adalah perubahan nilai viskositas akibat adanya perubahan temperatur. Perubahan ini timbul akibat adanya perubahan ikatan molekul yang menyusun fluida tersebut. Akibatnya, apabila sebuah fluida, misalnya minyak pelumas, dikenakan sebuah temperatur yang berbeda, maka kekentalannya akan berubah.Perubahan tersebut tergantung dari sifat fisika maupun kimia fluida tersebut. Ada fluida yang jika terkena temperatur tinggi akan semakin mengental dan ada pula yang semakin encer. Dari hal itulah maka untuk memilih sebuah pelumas untuk sebuah mesin tidak bisa sembarangan tetapi harus disesuaikan dengan mesin tersebut.
Konsep Viskositas
Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida (fluida tuh zat yang dapat mengalir, dalam hal ini zat cair dan zat gas… jangan pake lupa ya). Istilah gaulnya, viskositas tuh gaya gesekan internal fluida (internal = dalam). Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.
Koofisien Viskositas
Lapisan fluida tipis ditempatkan di antara 2 pelat. Gurumuda sengaja memberi warna biru pada lapisan fluida yang berada di bagian tengah, biar dirimu mudah paham dengan penjelasan gurumuda. Masih ingat si kohesi dan adhesi tidak ? kohesi tuh gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan si adhesi tuh gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis. Gaya adhesi bekerja antara pelat dan lapisan fluida yang nempel dengan pelat (molekul fluida dan molekul pelat saling tarik menarik). Sedangkan gaya kohesi bekerja di antara selaput fluida (molekul fluida saling tarik menarik).Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik temannya yang berada di sebelah bawah untuk bergeser ke kanan, sebaliknya bagian fluida yang ada di sebelah bawah menahan temannya yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (v) yang lebih besar, temannya yang berada di sebelah bawah bergerak dengan v yang lebih kecil, demikian seterusnya. Jadi makin ke bawah v makin kecil. Dengan kata lain, kecepatan lapisan fluida mengalami perubahan secara teratur dari atas ke bawah sejauh l (lihat gambar 2)Perubahan kecepatan lapisan fluida (v) dibagi jarak terjadinya perubahan (l) = v / l. v / l dikenal dengan julukan gradien kecepatan. Nah, pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang nempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak l. Secara matematis, bisa ditulis sebagai: .Dalam hal ini, gaya tarik berbanding lurus dengan koofisien kekentalan. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut : Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, almahrum Jean Louis Marie Poiseuille (baca : pwa-zoo-yuh).1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida Temperatur (o C) Koofisien Viskositas
Air 0 1,8 x 10-3
20 1,0 x 10-3
60 0,65 x 10-3
100 0,3 x 10-3
Darah (keseluruhan) 37 4,0 x 10-3
Plasma Darah 37 1,5 x 10-3
Ethyl alkohol 20 1,2 x 10-3
Oli mesin (SAE 10) 30 200 x 10-3
Gliserin 0 10.000 x 10-3
20 1500 x 10-3
60 81 x 10-3
Udara 20 0,018 x 10-3
Hidrogen 0 0,009 x 10-3
Uap air 100 0,013 x 10-3
Persamaan PoiseuilleSebelumnya kita sudah mempelajari konsep2 viskositas dan menurunkan persamaan koofisien viskositas. Pada kesempatan ini akan berkenalan dengan persamaan Poiseuille. Disebut persamaan Poiseuille, karena persamaan ini ditemukan oleh almahrum Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869).Jadi dari tengah ke pinggir pipa, setiap bagian fluida tersebut bergerak dengan laju yang berbeda-beda. Untuk memudahkan pemahamanmu, amati gambar di bawah….
Keterangan :R = jari-jari pipa/tabungv1 = laju aliran fluida yang berada di tengah/sumbu tabungv2 = laju aliran fluida yang berjarak r2 dari pinggir tabungv3 = laju aliran fluida yang berjarak r3 dari pinggir tabungv4 = laju aliran fluida yang berjarak r4 dari pinggir tabungr = jarakKarena fluida bisa mengalir akibat adanya perbedaan tekanan (fluida mengalir dari tempat yang tekanannya tinggi ke tempat yang tekanannya rendah), maka F kita ganti dengan p1-p2 (p1 > p2).Ketika menurunkan persamaan koofisien viskositas, kita meninjau aliran lapisan fluida riil antara 2 pelat sejajar. Setiap bagian fluida tersebut mengalami perubahan kecepatan teratur sejauh l. Untuk kasus ini, laju aliran fluida mengalami perubahan secara teratur dari sumbu tabung sampai ke tepi tabung. Fluida yang berada di sumbu tabung mengalir dengan laju (v) yang lebih besar. Semakin ke pinggir, laju fluida semakin kecil. Jari-jari tabung = jarak antara sumbu tabung dengan tepi tabung = R. Jarak antara setiap bagian fluida dengan tepi tabung = r. Karena jumlah setiap bagian fluida itu sangat banyak dan jaraknya dari tepi tabung juga berbeda-beda, maka kita cukup menulis seperti ini :v1 = laju fluida yang berada pada jarak r1 dari tepi tabung (r1 = R)v2 = laju fluida yang berada pada jarak r2 dari tepi tabung (r2 < r1)v3 = laju fluida yang berada pada jarak r3 dari tepi tabung (r3 < r2 < r1)v4 = laju fluida yang berada pada jarak r4 dari tepi tabung (r4 <r3 < r2 < r1)………………………………………..vn = laju fluida yang berada pada jarak rn dari tepi tabung (rn < …… < r4 < r3 < r2 < r1)Jumlah setiap bagian fluida sangat banyak dan kita juga tidak tahu secara pasti berapa jumlahnya yang sebenarnya, maka cukup ditulis dengan simbol n. Setiap bagian fluida mengalami perubahan laju (v) secara teratur, dari sumbu tabung (r1 = R) sampai tepi tabung (rn). Dari sumbu tabung (r1 = R) ke tepi tabung (rn), laju setiap bagian fluida makin kecil (v1 > v2 > v3 > v4 > …. > vn). Cara praktis untuk menentukan jarak terjadinya perubahan laju aliran fluida riil dalam tabung adalah menggunakan kalkulus. Tapi kalau pakai kalkulus malah gak nyambung alias beribet….. Dari penjelasan di atas, kita bisa punya gambaran bahwa dari R ke rn, laju fluida semakin kecil. Ingat ya, panjang pipa = L. Jika dioprek dengan kalkulus, akan diperoleh persamaan :Wuh, bahasa apa ini. he2…. Ini adalah persamaan laju aliran fluida pada jarak r dari pipa yang berjari-jari R. Kalau bingung sambil lihat gambar di atas…. Perlu diketahui bahwa fluida mengalir dalam pipa alias tabung, sehingga kita perlu meninjau laju aliran volume fluida tersebut. Cara praktis untuk menghitung laju aliran volume fluida juga menggunakan kalkulus. Gurumuda jelaskan pengantarnya saja…Di dalam tabung ada fluida. Misalnya kita membagi fluida menjadi potongan-potongan yang sangat kecil, di mana setiap potongan tersebut mempunyai satuan luas dA, berjarak dr dari sumbu tabung dan mempunyai laju aliran v. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :dA1 = potongan fluida 1, yang berjarak dr1 dari sumbu tabungdA2 = potongan fluida 2, yang berjarak dr2 dari sumbu tabungdA3 = potongan fluida 3, yang berjarak dr3 dari sumbu tabung…………………………….dAn = potongan fluida n, yang berjarak drn dari sumbu tabungPotongan2 fluida sangat banyak, sehingga cukup ditulis dengan simbol n saja, biar lebih praktis (n = terakhir). Laju aliran volume setiap potongan fluida tersebut, secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :Setiap potongan fluida tersebut berada pada jarak r = 0 sampai r = R (R = jari-jari tabung). Dengan kata lain, jarak setiap potongan fluida tersebut berbeda-beda jika diukur dari sumbu tabung. Jika kita oprek dengan kalkulus (diintegralkan), maka akan diperoleh persamaan laju aliran volume fluida dalam tabung :
Tujuan : 1. untuk mengetahui kekentalan zat cair 2. untuk membandingkan kekentalan berbagai zat
Alat dan bahan : 1. set percobaan viskositas 2. Kelereng ( 3 macam ) 3. Zat cair ( air, minyak goreng, oli ) 4. pencatat waktuLangkah Percobaan :1. pasanglah set percobaan viskositas seperti gambar 2. Tuangkan air ke tabung viskositas hingga penuh 3. siapkan pencatat waktu, dan masukkan kelereng besar ke dalam Tabung yang berisi air. Catat waktu di 30 cm, 60 cm dan 90 cm. 4. ulangi kegiatan 1 – 4 hingga 3 x 5. ulangi kegiatan 1 – 4 untuk ukuran kelereng yang berbeda – beda 6. ulangi kegiatan 1 – 5 untuk zat cair yang berbedaTABEL PENGAMATAN
NO ZAT CAIR UKURAN KELERENG WAKTU KET
30 cm 60 cm 90 cm
air besar 0,80 1,49 2,21
0,80 1,64 2,09
0,85 1,80 250
sedang 0,43 0,91 1,10
0,54 0,16 1,27
0,85 1,57 1,89
kecil 0,55 1,29 1,77
0,66 1,27 1,79
0,91 1,47 2,03
Massa kelereng
Ukuran kelereng Titik kesetimbanagan neraca Massa (gram) Massa total (gram)
Besar 8,7 20 + 8,2 = 28,2 28,2 – 8,7 = 19,5
Sedang 8,7 10 + 6,6 = 16,6 16,6 – 8,7 = 7,9
Kecil 9,6 11.5 11,5 – 9,6 = 1,9
Keterangan : Massa kelereng = Berat kelereng – titik kesetimbanagan neraca
kelereng diameter volume
Besar 2,3 V = 4/3. Π.r3V = 4/3. 3,14 . (1,15)3V = 6,36 = 6,4
Sedang 1,3 V = 4/3. Π.r3V = 4/3. 3,14 . (0,65)3V = 1,13
kecil 0,3 V = 4/3. Π.r3V = 4/3. 3,14 . (0,15)3V = 0,014
Pertanyaan : 1. hitunglah viskositas masing – masing zatcair ¿ 2. bagaimana kecepatan jatuhnya jika dilihat dari ukuran kelerengnya? Mengapa demikian? 3. bagaiman kecepatan jatuhnya kelereng jika dilihat dari zat cairnya? Mengapa demikian? 4. berikan contoh penggunaan viskositas dalam kehidupan Sehari – hari( minimal 3 contoh )
Jawaban :
1. Hitunglah viscositas masing-masing zat cair?
Zat cair Ukuran kelereng Kecepatan kelereng(cm/s2)
30 cm 60 cm 90 cm
Air Besar
Sedang
Kecil
Zat cair Ukuran kelereng Kecepatan kelereng(cm/s2) Kecepatan rata-rata
30 cm 60 cm 90 cm
Air Besar
Sedang
Kecil
Vrata-rata total :
kelereng besar = 27,5 cm/s + 39,05 cm/s + 36,3 cm/s = = 34,28 cm/skelereng sedang = 72,51 cm/s + 59,39 cm/s + 40,37cm/s = = 57,42 cm/skelereng kecil = 169,8 cm/s + 155,9 cm/s +136,4 cm/s = = 154,03 cm/s
eta(η) zat cair (dalam hal ini air):
Kelereng Eta(η)
Besar B Fr
G ∑Vy = 0(setelah Vnya tetap)G- B- Fr = 0
SedangB Fr
G ∑Vy = 0(setelah Vnya tetap)G- B- Fr = 0
KecilB Fr
G ∑Vy = 0(setelah Vnya tetap)G- B- Fr = 0
Jadi viskositas air adalah 0,65x10-3 cm/g3
2. Bagamana kecepatan jatuhnya kelereng jika dilihat dari ukuran kelerengnya? Mengapa demikian Kecepatan jatuhnya kelereng lebih cepat kelereng yang ukurannya lebih kecil jika dibandingkan dengan kelereng yang besar.Karena pada kelereng yang lebih kecil diameter atau jari jarinya juga kecil sehingga jatuhnya juga lebih cepat. karena menurut dali stokes adalah :Fr = 6πηrv,dimana r adalah jari –jari kelereng.Jika semakin kecil jari-jarinya maka ukuran kelerengnya semakin kecil begitu juga sebaliknya,sehingga: Fr = 6πηrv Jadi besarnya kecepatan dengan ukuran kelereng berbanding terbalik.
3. Bagaiman kecepatan jatuhnya kelereng jika dilihat dari zat cairnya? Mengapa demikianPada pengamatan yang telah dilakukan hanya menggunakan zat cair yakni berupa air saja.sehingga menurut dasar teori diatas dapat dipastikan bahwa benda yang jatuh pada zat cair yang kekentalannya tinggi waktu jatuhnya akan lebih lambat jika dibandingkan dengan zat cair yang koefisien kekentalannya rendah seperti air.Karena kerapatan pada zat yang kental lebih tinggi sehingga gaya yang bekerja pada benda tersebut menjadi kecil. Jika dilihat dari persamaan hukum stokes kecepatan dipengaruhi oleh jari-jari benda,gravitasi ,massa jenis zat cair, koefisien viskositas atau kekentalan juga sangat berpengaruh.semakin kental zat cair maka kecepatan benda untuk jatuh lebih lambat.
4. Berikan contoh penggunaan viscositas dalam kehidupan sehari-hari (minimal 3 contooh) a). Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu dan lain-lain. Bisa dimembuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli.b). Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan.c). Pada saat membuat minumandengan menuangkan air dengan sirup.maka air akan lebih cepat mengalir daripada sirup. d) Pemanis buatanViskositas pada asomalt harus rendah karena berpengaruh pada rasa dari bahan dasar produk juga berguna untuk memperbaiki tekstur dan rasa bahan makanan yang menggunakan isomalt. Isomalt merupakan salah satu jenis dari Poliot (pemanis buatan) yang rasanya hamper sama dengan sukrosa (0,45-0,60 kali manis gula biasa). Beberapa produknya adalah es krim, permen karet, jam, coklat, dan lain-lain.
KESIMPULAN1. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu2. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru akan menurun jika temeratur dinaikan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperatur. 3. Aliran zat cair akan bersifat laminer apabila zat cairnya kental dan alirannya tidak terlalu cepat. Karena adanya kekentalan zat cair yang ada dalam pipa, maka besarnya kecepatan gerak partikel yang terjadi pada penampang melintang tidak sama besar.
PERCOBAAN VIITITIK BERAT BENDADasar TeoriTitik berat merupakan titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak mengalami rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi sekaligus, maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasan gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya.Sebuah benda tegar berada dalam keadaan seimbang mekanis bila, relative terhadap suatu kerangka acuan inersial1. Percepatan linear pusat massanya nol2. Percepatan sudutnya mengeliling sembarang sumbu tetap dalam kerangka acuan ini juga nolPersyaratan diatas juga tidak mengharuskan benda tersebut dalam keadaan diam, karena persyaratan pertama membolehkan benda bergerak dengan kecepatan pusat massanya konstan, sedangkan persyaratan kedua membolehkan benda berrotasi dengan kecepatan sudut rotasi yang konstan juga.Bila benda benar-benar diam (relativ terhadap suatu kerangka acuan), yaitu ketika kecepatan linear pusat massanya dan kecepatan sudut rotasinya terhadap sembarang sumbu tetap bernilai nol terhadap keduanya, maka benda tegar tersebut dikatakan berada dalam keseimbangan static. Bila suatu benda tegar berada dalam keadaan seimbang static, maka kedua persyaratan diatas untuk keseimbangan mekanik akan menjamin benda tetap dalam keadaan seimbang static. Persyaratan pertama ekuivalen dengan persyaratan bahwa total gaya eksternal yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol.Sedangkan persyaratan kedua ekuivalen dengan persyaratan bahwa total torka eksternal yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol. Keadaan seimbang ketika nilai kondisi ini tidak lain adalah syarat titik ekstrem untuk fungsi energy potensial U (x). andaikan saja titik seimbang ini kita pilih sebagai posisi x = 0. Fungsi energy potensial dapat di ekspansikanBila a2 > 0 maka pergeseran kecil dari titik seimbang, memunculkan gaya yang mengarahkan kembali ke titik seimbang. Keseimbangan ini disebut keseimbangan stabil.
Bila a2 > 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang, memunculkan gaya yang menjauhkan dari titik seimbangnya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan labil. Bila a2 = 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang tidak memunculkan gaya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan netral.letak titik beratnya, kemudian baru diselesaikan dengan rumusan yang ad1. Pusat MassaKoordinat pusat massa dari benda-benda diskrit, dengan massa masing-masing M1, M2,....... , Mi ; yang terletak pada koordinat (x1,y1), (x2,y2),........, (xi,yi) adalah:
X = ( Mi . Xi)/(Mi)
Y = ( Mi . Yi)/(Mi)
2. Titik Berat (X,Y)Koordinat titik berat suatu sistem benda dengan berat masing-masing W1, W2, ........, Wi ; yang terletak pada koordinat (x1,y1), (x2,y2), ............, (xi,yi) adalah:
X = ( Wi . Xi)/(Wi)
Y = ( Wi . Yi)/(Wi)
Letak/Posisi Titik Berat 1. Terletak pada perpotongan diagonal ruang untuk benda homogen berbentuk teratur.2. Terletak pada perpotongan kedua garis vertikal untuk benda sembarang.3. Bisa terletak di dalam atau diluar bendanya tergantung pada homogenitas dan bentuknya.Titik Berat Beberapa Benda
Nama Letak Titik Berat Keterangan
Garis lurus yo = 1/2 AB z = di tengah-tengah AB
Busur lingkaran yo = AB/AB . R AB = tali busur
AB = busur AB
R = jari-jari lingkaran
Busur setengah lingkaran yo = 2.R/p R = jari-jari lingkaran
Juring lingkaran yo = AB/AB.2/3.R AB = tali busur
AB = busur AB
R = jari-jari lingkaran
Setengah lingkaran yo = 4.R/3 R = jari-jari lingkaran
Selimut setengah bola yo = 1/2 R R = jari-jari lingkaran
Selimut limas yo = 1/3 t t = tinggi limas
Selimut kerucut yo = 1/3 t t = tinggi kerucut
Setengah bola yo = 3/8 R R = jari-jari bola
Limas yo = 1/4 t t = tinggi limas
Kerucut yo = 1/4 t t = tinggi kerucut
Dalam menyelesaikan persoalan titik berat benda, terlebih dahulu bendanya dibagi-bagi sesuai dengan bentuk benda khusus yang sudah diketahui
Tujuan : 1. Untuk mengetahui titik berat benda yang bentuknya teratur 2. Untuk mengetahui titik berat benda yang bentuknya tidak teraturAlat dan Bahan1. Berbagai bentuk macam benda dari kardus bekas2. Beban 3. BenangLangkah Percobaan1. Siapkan satu atau dua benda bentuknya sembarang yang terbuat dari gardus2. Buatlah dua buah lubang kecil di benda tersebut3. Masukkan benang kedalam salah satu lubang tersebut dan buatlah simpul4. Angkat salah satu ujung benang, dan berikan beban secukupnya pada ujung benang yang lain5. Buatlah garis pada kardus tersebut tepat pada garis benang6. Ulangi kegiatan 3-5 untuk lubang kardus yang lain7. Tentukan titik potong kedua garis tersebut (koordinatnya)8. Ulangi untuk bentuk benda yang lain hingga 4 x9. Masukkan hasil pengamatan dalam table pengamatanTabel Pengamatan
No Bentuk benda Koordinat titik berat hasil pengamatan Koordinat titik berat hasil perhitungan
1 Persegi 7.3 cm 7.6 cm
2 Segitiga samakaki 5.1 cm 5.08 cm
3 Lingkaran R= 9 cm 9 cm 9 cm
4 Setengah lingkaran R=7.5 cm 3.5 cm 3.18 cm
Pertanyaan1. Ukurlah koordinat titik berat benda!2. Hitunglah koordinat titik berat benda tersebut dengan menggunakan rumus!3. Bandingkan koordinat hasil perhitungan dengan hasil pengukuran4. Apakah titik berat hasil perhitungan dengan hasil pengukuran hasilnya sama/tidak ?berikan penjelasan!5. Mengapa para pemain sirkus sering membujurkan /merenggangkan lengan tanganya? Bagaimana dengan tinjaunya dengan titik berat 6. Berikan contoh (minimal 2) penggunaan titik berat dalam kehidupan sehari-hari!
Pembahasan1) Mengukur koordinat titik berat banda:a) Persegi (15.2 cm x 15.2 cm)yp = 7.3 cm
15.2
b) Segitiga samakaki
yp = 5.1 cm
15
c) Lingkaran
yp = 9 cm D = 18 cm
d) Setengah lingkaranyp = 3.5 cm R = 7.5 cm
2) Menghitung koordinat titik berat benda dengan menggunakan rumus:
a) Persegi (15.2 cm x 15.2 cm)yp = ½ ℓ
15.2
= ½ (15.2)
= 7.6 cm
b) Segitiga samakaki
t =
17
=
= = 15.25 cm yp = 1/3 t
15
= 1/3 (15.25)
= 5.08 cmc) Lingkaran R = 9 cmyp = R yp = 9 cm
d) Setengah lingkaranR = 7.5 cm yp = 4R/3π = 4 . (7.5) / 3 . 3.14 = 3.18 cm
3) Berdasarkan hasil percobaan diperoleh:· PersegiKoordinat hasil perhitungan 7.6 cmKoordinat hasil pengukuran 7.3 cm · Segitiga samakakiKoordinat hasil perhitungan 5.08 cmKoordinat hasil pengukuran 5.1 cm· Lingkaran Koordianat hasil perhitungan 9 cmKoordinat hasil pengukuran 9cm· Setengah lingkaran Koordinat hasil perhitungan 3.18 cmKoordinat hasil pengukuran 3.15 cm4) Titik berat hasil perhitungan dengan hasil pengukuran hasilnya berbeda hal itu disebabkan karena adanya ketidaktelitian maupun kesalahan dalam pengukuran serta benda tersebut memiliki rongga.5) Para pemain sirkus sering membujurkan/merenggangkan lengan tangannya untuk menjaga keseimbangan. Benda yang ditumpu pada titik beratnya akan berada dalam keseimbangan.6) Contoh penggunaan titik berat dalam kehidupan sehari-hari adalah: 1.Pada timbangan duduk yang digunakan untuk mengukur berat badan2.Pada neraca timbangan yang digunakan untuk mengukur barang dagangan spt : cengkeh, vanili dsbnya3. jungkat-jungkit, pemikul barang, timbangan dan lain-lain.
PERCOBAAN VIIIGERAK MELINGKARDasar Teori :Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerak melingkar dengan besar kecepatan sudut tetap. Besar Kecepatan sudut diperolah dengan membagi kecepatan tangensial dengan jari-jari lintasan Arah kecepatan linier dalam GMB selalu menyinggung lintasan, yang berarti arahnya sama dengan arah kecepatan tangensial . Tetapnya nilai kecepatan akibat konsekuensi dar tetapnya nilai . Selain itu terdapat pula percepatan radial yang besarnya tetap dengan arah yang berubah. Percepatan ini disebut sebagai percepatan sentripetal, di mana arahnya selalu menunjuk ke pusat lingkaran.
Bila adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran penuh dalam lintasan lingkaran , maka dapat pula dituliskan
Kinematika gerak melingkar beraturan adalah
dengan adalah sudut yang dilalui pada suatu saat , adalah sudut mula-mula dan adalah kecepatan sudut (yang tetap nilainya).
Ketika sebuah benda bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju tetap maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan alias GMB.
Dapatkah kita mengatakan bahwa GMB merupakan gerakan yang memiliki kecepatan linear tetap ? Misalnya sebuah benda melakukan Gerak Melingkar Beraturan, seperti yang tampak pada gambar di bawah. Arah putaran benda searah dengan putaran jarum jam. bagaimana dengan vektor kecepatannya ? seperti yang terlihat pada gambar, arah kecepatan linear/tangensial di titik A, B dan C berbeda. Dengan demikian kecepatan pada GMB selalu berubah (ingat perbedaan antara kelajuan dan kecepatan, kelajuan adalah besaran skalar sedangkan kecepatan adalah besaran vektor yang memiliki besar/nilai dan arah) sehingga kita tidak dapat mengatakan kecepatan linear pada GMB tetap.
Pada gerak melingkar beraturan, besar kecepatan linear v tetap, karenanya besar kecepatan sudut juga tetap.
Jika arah kecepatan linear alias kecepatan tangensial selalu berubah, bagaimana dengan arah kecepatan sudut ? arah kecepatan sudut sama dengan arah putaran partikel, untuk contoh di atas arah kecepatan sudut searah dengan arah putaran jarum jam. Karena besar maupun arah kecepatan sudut tetap maka besaran vektor yang tetap pada GMB adalah kecepatan sudut. Dengan demikian, kita bisa menyatakan bahwa GMB merupakan gerak benda yang memiliki kecepatan sudut tetap.
Pada GMB, kecepatan sudut selalu tetap (baik besar maupun arahnya). Karena kecepatan sudut tetap, maka perubahan kecepatan sudut atau percepatan sudut bernilai nol. Percepatan sudut memiliki hubungan dengan percepatan tangensial, sesuai dengan persamaan.Karena percepatan sudut dalam GMB bernilai nol, maka percepatan linear juga bernilai nol. Jika demikian, apakah tidak ada percepatan dalam Gerak Melingkar Beraturan (GMB) ?
Pada GMB tidak ada komponen percepatan linear terhadap lintasan, karena jika ada maka lajunya akan berubah. Karena percepatan linear alias tangensial memiliki hubungan dengan percepatan sudut, maka percepatan sudut juga tidak ada dalam GMB. Yang ada hanya percepatan yang tegak lurus terhadap lintasan, yang menyebabkan arah kecepatan linear berubah-ubah. Sekarang mari kita tinjau percepatan ini.
Tujuan : Untuk mengetahui hubungan antara jari - jari dengan kecepatan sudut.
Alat dan bahan : 1. set percobaan gerak melingkar 2. busur dan mistar
Langkah Percobaan : 1. ukurlah jari – jari lingkaran 2. putarlah salah satu lingkaran 30º dan amati pada lingkaran yang Berapa sudut putarnya.3. ulangi kegiatan 2 untuk sudut – sudut putar yang lain ( hingga 6 x )4. ulangi kegiatan 1 – 3 untuk bentuk rangkaian putaran yang lain5. masukkan hasil pengamatan dalam table
Data Pengamatan :
No Sudut putarUntuk ling. 1 Sudut putar hasil pengamatan untuk lingkaran 2 Sudut putar hasil perhitungan untuk lingkaran 2
1 30 60
2 60 120
3 120 240
4 160 320
5 90 180
6 200 400
7 140 280
Pertanyaan :1. hitunglah sudut putar berdasarkan rumus2. bandingkan sudut putar hasil perhitungan dengan hasil pengamatan? Apakah ada perbedaan, berikan penjelasan.3. bagaimana hubungan antara jari – jari dengan sudut putarnya?4. mengapa motor dengan sepeda ontel jari – jarinya menggunakan kaidah terbalik?5. mengapa motor atau mobil kalau lewat daerah tanjakan giginya dikecilkan?6. mengapa ada motor yang menggunakan rante dan ada yang menggunakan garden?
Jawaban : 1. sudut putar berdasarkan rumus: Diketahui R besar = 10
R kecil = 5
· θ = 30 / 0,5 = 600· θ = 60 / 0,5 = 1200· θ = 120 / 0,5 = 2400· θ = 160 / 0,5 = 3200· θ = 90 / 0,5 = 1800· θ = 200 / 0,5 = 4000· θ = 140 / 0,5 = 28002. sudut putar hasil perhitungan dengan hasil pengamatan adalah sama. Karena jari – jari di lingkaran besar adalah 2 kali dari jari – jari lingkaran kecil. Sehingga sudut yang dibentuk pun adalah 2 kali dari sudut putar lingkaran kecil.3. hubungan jari – jari dengan sudut putarnya adalah berbanding lurus. Ini berdasarkan data eksperimen yang ada.Sementara berdasarkan teori hubungannya berbanding terbalik.4.
PERCOBAAN IXRESONANSI
Dasar Teori:Resonansi merupakan proses bergetarnya suatu benda dikarenakan ada benda lain yang bergetar. hal ini terjadi dikarenakan suatu benda bergetar pada frekwensi yang sama dengan frekwensi benda yang terpengaruhi.Rumus resonansi:
l = panjang kolom udara di atas permukaan air dalam tabung (m)
n = resonansi ke-n (n = 1, 2, 3, …)
λ = panjang gelombang (m) ; λ = V (cepat rambat suara di udara) x F(frekwensi)
Tujuan :1. untuk mengetahui letak penguatan dan pelemahan bunyi2. untuk mengetahui hubungan frekuensi dengan letak penguatan dan pelemahan bunyi3. untuk membuat model gelombang resonansi
Alat dan Bahan :1. set percobaan resonansi2. garputala dan karet pemukul3. mistarLangkah Kerja :4. siapkan set percobaan resonansi5. tuangkan air ke dalam tabung resonansi hingga penuh, perhatikan meteran telah tertempel pada tabung resonansi3. siapkan garputala, lalu pukul garputala dengan karet pemukul, segera Dekatkan garputala tersebut pada ujung tabung resonansi, dan dibarengi dengan pembuanganair melalui corong.dengarkan bunyi penguat suara ( suara yang terdengar keras ) ke 1, ke 2 dan ke 3 dan perhatikan ketinggian airnya 4. ulangi kegiatan 1 – 3 hingga 3 x 5. ulangi kegiatan 1 – 4 untuk garputala yang lain ( frekuensinya berbeda – beda ) 6. masukkan hasil amatan dalam tabel
Tabel Pengamatan
Pertanyaan :1. gambarkan bentuk gelombang hasil resonansi2. jelaskan hubungan f dengan ketinggian air3. berikan contoh sehari – hari aplikasi dan manfaatnya resonansi bunyi4. bandingkan h1, h2 dan h35. bentuklah persamaannya.
Asal gaya gesek
Jenis-jenis gaya gesek
Gaya gesek statis
Gaya gesek kinetis
Permukaan | M1 | M2 | Tinggi | t (waktu jatuh) | Koofisien gesekan | Rata-rata koefisien gesek | Kesimpulan |
1 (Kayu) | 250 gr | 290 gr | 61 cm | 0,43 s | 0,9 | ||
52 cm | 0,50 s | ||||||
34 cm | 0,39 s | ||||||
2 (Kertas Koran) | 58 cm | 0,61 s | 0,37 | 0,57 | |||
52 cm | 0,58 s | 0,35 | |||||
24 cm | 0,26s | 1 | |||||
3 (Kertas Koran + Tepung) | 58 cm | 0,77s | 0,1 | 0,37 | |||
32 cm | 0,43 s | 0,4 | |||||
29 cm | 0,37 s | 0,6 |
No. | Kecepatan ( V ) | Percepatan( a ) | fs | μs |
1. | V = = = = 3,49 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 8,12 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 8,12 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 8,12 = 2,9 – 0,77 – 4,38 = -2,25 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,9 |
2. | V = = = = 3,2 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 6,4 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 6,4 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,4 = 2,9 – 0,77 – 3,46 = -1,33 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,6 |
3. | V = = = = 2,6 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 6,67 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 6,67 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,67 = 2,9 – 0,77 – 3,6 = -1,47 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,6 |
No. | Kecepatan ( V ) | Percepatan( a ) | fs | μs |
1. | V = = = = 3,4 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 5,57 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 5,57 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,57 = 2,9 – 0,77 – 3,0078 = -0,88 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,37 |
2. | V = = = = 3,2 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 5,5 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 5,5 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,5 = 2,9 – 0,77 – 2,97 = -0,84 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,35 |
3. | V = = = =2 ,2 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 8,46 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 8,46 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 8,46 = 2,9 – 0,77 – 4,57 = -2,44 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 1 |
No. | Kecepatan ( V ) | Percepatan( a ) | fs | μs |
1. | V = = = = 3,4 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 4,42 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 4,42 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 4,42 = 2,9 – 0,77 – 2,39 = -0,26 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,1 |
2. | V = = = = 2,5 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 5,8 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 5,8 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,8 = 2,9 – 0,77 – 3,1 = -0,97 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,4 |
3. | V = = = = 2,4 m/s | Vt = v0 + at a = = = = = 6,49 m/s2 | Fs = w2 – w1 sin - (m1 + m2) a = m2 x g - m1 x g sin - (m1 + m2) a = 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18 - ( 0,29 + 0,25 ) 6,49 = 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,49 = 2,9 – 0,77 – 3,5 = -1,37 | Fs = μs x N Fs = μs s x w cos μs = μs = = = = 0,6 |
Permukaan | Rata-rata koefisien gesek |
kayu | 0,7 |
Kertas Koran | 0,57 |
Kertas Koran + tepung | 0,37 |
Dasar Teori :
Azas Kekekalan Energi
Sebuah pompa bila dipanaskan akan menyebabkan suhu gas dalam pompa naik dan volumenya bertambah. Berarti energi dalam gas bertambah dan sistem melakukan kerja. Dengan kata lain, kalor (q) yang diberikan kepada sistem sebagian disimpan sebagai energi dalam (ΔU) dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (w).
Secara matematis hubungan antara energi dalam, kalor dan kerja dalam hukum I termodinamika dapat dinyatakan sebagai berikut:
ΔU = q + W (6)
Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam (ΔU) sama dengan jumlah kalor yang diserap (q) ditambah dengan jumlah kerja yang diterima sistem (w).
2. Kalor (q) yang masuk sistem bertanda positif (+), sedangkan yang keluar bertanda negatif (-)
3. Kerja (w) yang dilakukan sistem (ekspansi) bertanda negatif (-) , dan yang dilakukan lingkungan (kompresi) bertanda positif.
W=-P(V1-V2)
Dimana w = kerja (pada tekanan 1 atm), V1 = volume awal, dan V2 = volume akhir, dan P = tekanan yang melawan gerakan piston pompa (atm), P untuk ekspansi adalah P ex dan untuk kompresi adalah P in . Penerapan hukum termodinamika pertama dalam bidang kimia merupakan bahan kajian dari termokimia.
C. Hukum Kekekalan Energi
" Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan "
Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Em = Ep + Ek
Em = energi mekanik
Ep = energi kinetik
Ek = energi kinetik
Catatan :
Satuan energi adalah joule
No | h1 | h2 | h1-h2 | S amatan | S hitungan |
1 | 13 | 19,5 | 6,5 | 22 | 18,23 |
2 | 24 | 29 | 5 | 26 | 21,9 |
3 | 17 | 23 | 6 | 23 | 20,19 |
4 | 23 | 31 | 8 | 32 | 27,13 |
NO | H1 (air) | H2 (spiritus) | P1 | P2 | Massa jenis zat cair (spiritus) |
1 | 4.2 cm | 5 cm | 4.2 | 4.2 | 0.84 gr/cm3 |
2 | 6.1 cm | 7.6 cm | 6.1 | 6.08 | 0.80 gr/cm3 |
3 | 5.0 cm | 5.9 cm | 5.0 | 4.95 | 0.84 gr/cm3 |
No. | Cairan | Massa | Volume | Massa Jenis |
1. | Air | 22 gr | 20 ml | 1.1 gr/ml |
31.5 gr | 30 ml | 1.05 gr/ml | ||
41.5 gr | 40 ml | 1.03 gr/ml | ||
2. | Spiritus | 18.9 gr | 20 ml | 0.945 gr/ml |
26.9 gr | 30 ml | 0.89 gr/ml | ||
35.6 gr | 40 ml | 0.89 gr/ml |
m1 (gram) | m2 (gram) | M tambahan | Waktu jatuh | h (cm) | a (m/s2) | g (m/s2) |
50 | 50 | 20 | 01.44 | 99 | 0.47 | 2.93 |
50 | 50 | 30 | 01.02 | 106 | 0.01 | 4.39 |
50 | 50 | 40 | 01.02 | 102 | 0.98 | 3.5 |
100 | 100 | 20 | 02.42 | 106 | 0.18 | 2 |
100 | 100 | 30 | 02.75 | 110 | 0.14 | 1.07 |
100 | 100 | 50 | 01.29 | 108 | 0.64 | 3.2 |
No | Kedalaman corong (cm) | H1 (kiri) | H2 (kanan) | P |
1 | 5 | 2 cm | 2 cm | 200 N/m2 |
2 | 10 | 4.5 cm | 4.5 cm | 450 N/m2 |
3 | 15 | 6.5 cm | 6.5 cm | 650 N/m2 |
4 | 20 | 8.5 cm | 8.5 cm | 850 N/m2 |
Konsep Viskositas
Fluida | Temperatur (o C) | Koofisien Viskositas |
Air | 0 | 1,8 x 10-3 |
20 | 1,0 x 10-3 | |
60 | 0,65 x 10-3 | |
100 | 0,3 x 10-3 | |
Darah (keseluruhan) | 37 | 4,0 x 10-3 |
Plasma Darah | 37 | 1,5 x 10-3 |
Ethyl alkohol | 20 | 1,2 x 10-3 |
Oli mesin (SAE 10) | 30 | 200 x 10-3 |
Gliserin | 0 | 10.000 x 10-3 |
20 | 1500 x 10-3 | |
60 | 81 x 10-3 | |
Udara | 20 | 0,018 x 10-3 |
Hidrogen | 0 | 0,009 x 10-3 |
Uap air | 100 | 0,013 x 10-3 |
NO | ZAT CAIR | UKURAN KELERENG | WAKTU | KET | ||
30 cm | 60 cm | 90 cm | ||||
air | besar | 0,80 | 1,49 | 2,21 | ||
0,80 | 1,64 | 2,09 | ||||
0,85 | 1,80 | 250 | ||||
sedang | 0,43 | 0,91 | 1,10 | |||
0,54 | 0,16 | 1,27 | ||||
0,85 | 1,57 | 1,89 | ||||
kecil | 0,55 | 1,29 | 1,77 | |||
0,66 | 1,27 | 1,79 | ||||
0,91 | 1,47 | 2,03 |
Ukuran kelereng | Titik kesetimbanagan neraca | Massa (gram) | Massa total (gram) |
Besar | 8,7 | 20 + 8,2 = 28,2 | 28,2 – 8,7 = 19,5 |
Sedang | 8,7 | 10 + 6,6 = 16,6 | 16,6 – 8,7 = 7,9 |
Kecil | 9,6 | 11.5 | 11,5 – 9,6 = 1,9 |
kelereng | diameter | volume |
Besar | 2,3 | V = 4/3. Π.r3 V = 4/3. 3,14 . (1,15)3 V = 6,36 = 6,4 |
Sedang | 1,3 | V = 4/3. Π.r3 V = 4/3. 3,14 . (0,65)3 V = 1,13 |
kecil | 0,3 | V = 4/3. Π.r3 V = 4/3. 3,14 . (0,15)3 V = 0,014 |
Zat cair | Ukuran kelereng | Kecepatan kelereng(cm/s2) | ||
30 cm | 60 cm | 90 cm | ||
Air | Besar | |||
Sedang | ||||
Kecil | ||||
Zat cair | Ukuran kelereng | Kecepatan kelereng(cm/s2) | Kecepatan rata-rata | ||
30 cm | 60 cm | 90 cm | |||
Air | Besar | ||||
Sedang | |||||
Kecil | |||||
Vrata-rata total : |
kelereng besar = 27,5 cm/s + 39,05 cm/s + 36,3 cm/s = = 34,28 cm/s kelereng sedang = 72,51 cm/s + 59,39 cm/s + 40,37cm/s = = 57,42 cm/s kelereng kecil = 169,8 cm/s + 155,9 cm/s +136,4 cm/s = = 154,03 cm/s |
Kelereng | Eta(η) |
Besar B Fr G | ∑Vy = 0(setelah Vnya tetap) G- B- Fr = 0 |
Sedang B Fr G | ∑Vy = 0(setelah Vnya tetap) G- B- Fr = 0 |
Kecil B Fr G | ∑Vy = 0(setelah Vnya tetap) G- B- Fr = 0 |
Bila a2 > 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang, memunculkan gaya yang menjauhkan dari titik seimbangnya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan labil. Bila a2 = 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang tidak memunculkan gaya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan netral.
|
|
|
| ||
Nama | Letak Titik Berat | Keterangan |
Garis lurus | yo = 1/2 AB | z = di tengah-tengah AB |
Busur lingkaran | yo = AB/AB . R | AB = tali busur AB = busur AB R = jari-jari lingkaran |
Busur setengah lingkaran | yo = 2.R/p | R = jari-jari lingkaran |
Juring lingkaran | yo = AB/AB.2/3.R | AB = tali busur AB = busur AB R = jari-jari lingkaran |
Setengah lingkaran | yo = 4.R/3 | R = jari-jari lingkaran |
Selimut setengah bola | yo = 1/2 R | R = jari-jari lingkaran |
Selimut limas | yo = 1/3 t | t = tinggi limas |
Selimut kerucut | yo = 1/3 t | t = tinggi kerucut |
Setengah bola | yo = 3/8 R | R = jari-jari bola |
Limas | yo = 1/4 t | t = tinggi limas |
Kerucut | yo = 1/4 t | t = tinggi kerucut |
No | Bentuk benda | Koordinat titik berat hasil pengamatan | Koordinat titik berat hasil perhitungan |
1 | Persegi | 7.3 cm | 7.6 cm |
2 | Segitiga samakaki | 5.1 cm | 5.08 cm |
3 | Lingkaran R= 9 cm | 9 cm | 9 cm |
4 | Setengah lingkaran R=7.5 cm | 3.5 cm | 3.18 cm |
|
|
|
|
|
Ketika sebuah benda bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju tetap maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan alias GMB.
Dapatkah kita mengatakan bahwa GMB merupakan gerakan yang memiliki kecepatan linear tetap ? Misalnya sebuah benda melakukan Gerak Melingkar Beraturan, seperti yang tampak pada gambar di bawah. Arah putaran benda searah dengan putaran jarum jam. bagaimana dengan vektor kecepatannya ? seperti yang terlihat pada gambar, arah kecepatan linear/tangensial di titik A, B dan C berbeda. Dengan demikian kecepatan pada GMB selalu berubah (ingat perbedaan antara kelajuan dan kecepatan, kelajuan adalah besaran skalar sedangkan kecepatan adalah besaran vektor yang memiliki besar/nilai dan arah) sehingga kita tidak dapat mengatakan kecepatan linear pada GMB tetap.
Pada gerak melingkar beraturan, besar kecepatan linear v tetap, karenanya besar kecepatan sudut juga tetap.
Jika arah kecepatan linear alias kecepatan tangensial selalu berubah, bagaimana dengan arah kecepatan sudut ? arah kecepatan sudut sama dengan arah putaran partikel, untuk contoh di atas arah kecepatan sudut searah dengan arah putaran jarum jam. Karena besar maupun arah kecepatan sudut tetap maka besaran vektor yang tetap pada GMB adalah kecepatan sudut. Dengan demikian, kita bisa menyatakan bahwa GMB merupakan gerak benda yang memiliki kecepatan sudut tetap.
Pada GMB, kecepatan sudut selalu tetap (baik besar maupun arahnya). Karena kecepatan sudut tetap, maka perubahan kecepatan sudut atau percepatan sudut bernilai nol. Percepatan sudut memiliki hubungan dengan percepatan tangensial, sesuai dengan persamaan.Karena percepatan sudut dalam GMB bernilai nol, maka percepatan linear juga bernilai nol. Jika demikian, apakah tidak ada percepatan dalam Gerak Melingkar Beraturan (GMB) ?
Pada GMB tidak ada komponen percepatan linear terhadap lintasan, karena jika ada maka lajunya akan berubah. Karena percepatan linear alias tangensial memiliki hubungan dengan percepatan sudut, maka percepatan sudut juga tidak ada dalam GMB. Yang ada hanya percepatan yang tegak lurus terhadap lintasan, yang menyebabkan arah kecepatan linear berubah-ubah. Sekarang mari kita tinjau percepatan ini.
No | Sudut putar Untuk ling. 1 | Sudut putar hasil pengamatan untuk lingkaran 2 | Sudut putar hasil perhitungan untuk lingkaran 2 |
1 | 30 | 60 | |
2 | 60 | 120 | |
3 | 120 | 240 | |
4 | 160 | 320 | |
5 | 90 | 180 | |
6 | 200 | 400 | |
7 | 140 | 280 |
n = resonansi ke-n (n = 1, 2, 3, …)
λ = panjang gelombang (m) ; λ = V (cepat rambat suara di udara) x F(frekwensi)