m3 - gerak jatuh bebas - labdasar dan sentral UNAND

Mekanika, Panas dan Fluida
M3 - GERAK JATUH BEBAS
TUJUAN
1. Mempelajari gerak jatuh bebas
2. Menghitung percepatan gravitasi pada suatu tempat dengan metode gerak jatuh bebas
I. LANDASAN TEORI
Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami sebuah benda yang berada dalam pengaruh medan
gravitasi. Contohnya adalah benda akan jatuh bila dibiarkan tanpa penyangga karena benda ini akan
mendapatkan percepatan gravitasi bumi yang disebut gerak jatuh bebas.
Jika sebuah benda jatuh dari ketinggian h dalam pengaruh medan gravitasi bumi, maka benda tersebut akan
mengalami percepatan gravitasi sebesar g yang konstan.
Gerak jatuh bebas merupakan gerak yang dipercepat beraturan. Jika benda jatuh pada saat awal to = 0
dengan kecepatan awal Vo = 0, maka kecepatan sesaat V(t) dapat ditulis :
( )=
[m/s]
(1)
ℎ=
[m]
(2)
=
[N]
Dan setelah waktu t benda akan bergerak sejauh :
Benda bermassa m yang bergerak jatuh mempunyai percepatan konstan karena gaya gravitasi atau gaya berat
sebesar :
(3)
Gambar 1 : Skema alat gerak benda jatuh bebas
Pada percobaan ini sebuah bola besi digantungkan pada penahan magnet. Gerak jatuh bebas terjadi pada
saat magnet diputus. Waktu tempuh (t) untuk setiap variasi jarak dapat diketahui dari alat pengukur waktu.
Laboratorium Fisika Dasar – UNAND
6
Mekanika, Panas dan Fluida
II. PROSEDUR KERJA
II.1 Alat dan Bahan
1. Bola baja
2. Pencacah waktu digital (digital counter)
3. Plat kontak
4. Magnet penahan
5.
6.
7.
8.
9.
Kaki statif besar model V
Sumber tegangan 3,6,9,12 V-AC/DC, 3 A
Tombol Morse
Kabel kontak
Mistar tegak 1 m
II.2 Cara Kerja
1. Periksa susunan alat percobaan, pastikan semua kontak terhubung dengan baik.
2. Atur pencacah waktu dalam satuan milisekon dan reset alat penghitung waktu ini pada kedudukan
nol.
3. Atur ketinggian plat kontak pada jarak 20 cm dari atas meja dan pastikan plat kontak tepat di bawah
jalur jatuhnya bola.
4. Pilih nilai minimum pada sumber tegangan DC (3 Volt).
5. Pastikan letak magnet penahan pada ketinggian maksimum dan gantungkan bola baja pada magnet
penahan.
6. Ketinggian benda (h) adalah jarak antara bola baja dan plat kontak (saat posisi tertutup). Atur
ketinggian sebesar 80 cm dengan bantuan mistar tegak.
7. Tekan tombol morse sesaat dengan kuat.
8. Catat waktu tempuh benda jatuh (t) yang terbaca pada pencacah waktu dan reset kembali pencacah
waktu pada posisi nol.
9. Gantungkan kembali bola baja dan ulangi langkah no.7 sebanyak 7 kali untuk ketinggian yang sama.
10. Ulangi percobaan dengan variasi ketinggian dengan cara menggeser plat kontak sebesar 5 cm
sehingga mendapatkan 7 kali variasi ketinggian.
11. Ulangi langkah 3 s/d 8 untuk besar tegangan sumber tegangan sebesar 9 V.
PERTANYAAN
1. Apakah yang dimaksud dengan jatuh bebas? Dan apakah gerak ini termasuk GLB atau GLBB?
2. Pada gerak jatuh bebas, mengapa benda yang lebih berat dipercepat lebih besar dibanding benda
yang lebih ringan?
3. Apabila perbandingan jari-jari dengan diameter pada sebuah lingkaran adalah π, berapakah
perbandingan antara gaya dan massa pada benda jatuh bebas?
4. Bagaimana mencari hubungan garis lurus (linier) antara h dan t pada gerak jatuh bebas?
5. Dari hubungan ini, besaran apa saja yang diperoleh? Bagaimana?
6. Tentukan rumusan untuk percepatan gravitasi!
7. Apa saja yang akan terjadi bila massa bola baja lebih besar?
8. Buatlah perkiraan bagan data pengamatan!
EVALUASI
1.
2.
3.
4.
Lakukan perhitungan berdasarkan rumusan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi!
Buat grafik ketinggian terhadap waktu jatuh (h vs t)!
Buat grafik ketinggian terhadap kuadrat waktu jatuh (h vs t2)!
Analisa kedua grafik, tentukan grafik mana yang digunakan untuk mencari percepatan gravitasi dan
hitung percepatan gravitasi dengan mencari kemiringan grafik tersebut!
5. Bandingkan hasil pengukuran percepatan gravitasi terhadap perbedaan tegangan!
6. Bandingkan hasil analisa grafik dengan hasil perhitungan!
7. Analisa dan beri kesimpulan dari hasil percobaan ini!
Laboratorium Fisika Dasar – UNAND
7