Percobaan 4. Usaha dan Energi

PERCOBAAN 4
USAHA DAN ENERGI
1. TUJUAN
1. Menentukan kecepatan dan percepatan benda pada bidang miring
2. Menetukan energi kinetik pada bidang miring
2. LANDASAN TEORI
Permukaan bidang miring sangat licin (gesekan nol)
Terdapat tiga kondisi yang berbeda, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah. Pada
gambar a, benda meluncur pada bidang miring yang licin (gaya gesekan = 0) tanpa ada gaya
tarik. Jadi benda bergerak akibat adanya komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w
sin θ). Pada gambar b, benda meluncur pada bidang miring yang licin (gaya gesekan = 0)
akibat adanya gaya tarik (F) dan komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin θ).
Pada gambar c, benda bergerak akibat adanya komponen gaya tarik yang sejajar permukaan
bidang miring (F cos θ) dan komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin θ).
Benda bergerak akibat adanya komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring
Berdasarkan hukum II Newton, percepatan gerak benda adalah :
Laboratorium Fisika Dasar I FMIPA UNIB
Page 15
V
V
= V0 + at
= 0 + at
= at
Energi Mekanik pada bidang miring
Misalnya sebuah benda diletakan pada bidang miring sebagaimana tampak pada
gambar di atas. pada analisis ini kita menganggap permukaan bidang miring sangat licin
sehingga tidak ada gaya gesek yang menghambat gerakan benda. Kita juga mengabaikan
hambatan udara. Ini adalah model ideal.
Laboratorium Fisika Dasar I FMIPA UNIB
Page 16
Apabila benda kita letakan pada bagian paling atas bidang miring, ketika benda belum
dilepaskan, benda tersebut memiliki EP maksimum. Pada titik itu EK-nya = 0 karena benda
masih diam. Total Energi Mekanik benda = Energi Potensial (EM = EP).
Perhatikan bahwa pada benda tersebut bekerja gaya berat yang besarnya adalah mg cos
teta. Ketika benda kita lepaskan, maka benda pasti meluncur ke bawah akibat tarikan gaya
berat. Ketika benda mulai bergerak meninggalkan posisi awalnya dan bergerak menuju ke
bawah, EP mulai berkurang dan EK mulai bertambah. EK bertambah karena gerakan benda
makin cepat akibat adanya percepatan gravitasi yang nilainya tetap yakni g cos teta. Ketika
benda tiba pada separuh lintasannya, jumlah EP telah berkurang menjadi separuh, sedangkan
EK bertambah setengahnya. Total Energi Mekanik = ½ EP + ½ EK.
Semakin ke bawah, jumlah EP makin berkurang sedangkan jumlah EK semakin
meningkat. Ketika tiba pada akhir lintasan (kedudukan akhir di mana h2 = 0), semua EP
berubah menjadi EK. Dengan kata lain, pada posisi akhir lintasan benda, EP = 0 dan EK
bernilai maksimum. Total Energi Mekanik = Energi Kinetik.
3. ALAT dan BAHAN
No Alat/Bahan
Jumlah
1.
2.
3.
4.
1 buah
1 buah
1 buah
1 buah
Papan luncur
Balok kayu
Busur derajat dan penggaris
Stopwatch
Laboratorium Fisika Dasar I FMIPA UNIB
Page 17
4. GAMBAR RANGKAIAN
V0
A
s
B
C
D
h
V
E
θ
Gambar 5.1
5. LANGKAH PERCOBAAN
1. Susunlah papan luncur seprti gambar 5.1
2. Timbanglah massa balok m dan letakkan balok di atas bidang papan peluncur yang
miring
3. Tentukan juga panjang bidang miring yang dilalui oleh balok
4. Tentukan posisi A, B, C, D, dan E pada papan luncur
5. Catat waktu (t) balok ketika di posisi A, B, C, D, dan E
6. Ulang percobaan sebanyak 5 kali pengulangan, catat hasil pengamatan pada tabel.
6. TUGAS PENDAHULUAN
Cari artikel yang berhubungan dengan judul praktikum yang akan dilakukan
7. LAPORAN
1. Tentukan Percepatan dan Kecepatan balok pada masing-masing titik.
2. Tentukan Energi Kinetik, energi potensial dan enrgi Mekanik pada masing-masing
titik acuan.
3. Plotlah grafik hubungan antara waktu dengan Kecepatan dan jarak.
Laboratorium Fisika Dasar I FMIPA UNIB
Page 18