Rabu, 08 Februari 2012

LAPORAN LENGKAP ENERGI DAN ROTASI


BAB I
PENDAHULUAN
A.     Latar Belakang
Energi merupakan kemampuan suatu benda untuk melakukan suatu usaha dimana energi sebagai skalar. Energi sangat berkaitan erat dengan rotasi terutama pada jenis-jenis energi yaitu pada energi kinetik karena pengaruh gerakannya, sehingga energi merupakan konsep penting dalam fisika dan memiliki banyak manfaat. Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan akan tetap energi dapat diubah dalam bentuk lain. Contoh energi panas pembakaran menjadi energi mekanik mesin.
Ditinjau dari perspektif fisika, setiap sistem fisika mengandung sejumlah energi. Adanya energi diketahui oleh pengamat setiap ada pergantian objek atau sistem. Tidak ada cara seragam untuk memperlihatkan energi.
Rotasi merupakan perputaran benda pada suatu sumbu. Dalam gerak rotasi, setiap benda dianggap sebagai benda tegar. Ada banyak contoh rotasi disekitar kita seperti komedi putar, bumi yang berputar mengelilingi sumbunya bahkan elektron juga berotasi.
Energi dan rotasi banyak digunakan dalam industri-industri pembuatan obat. Alat-alat dalam pabrik yang menggunakan mesin akan melakukan rotasi sebagai kinerjanya. Energi dan rotasi memiki hubungan yang sangat erat kaitannya, terutama dalam membuat larutan, dimana dalam pembuatan larutan dibutuhkan energi dalammereaksikan suatu unsur dengan unsur yang lainnya. Serta dibutuhkan gerak rotasi dalam pengadukan larutan, dimana dalam mencamour larutan dilakukan pengadukan searah.
Oleh karena itu energi dan rotasi ini sangat penting untuk dipelajari oleh para farmasist untuk diaplikasikan dalam proses pembuatan obat-obatan. Sehingga kita juga dapat mengetahui teorema dari usaha – Energi yaitu ketika usaha dilakukan terhadap suatu massa titik atau benda tegar, dan tidak ada perubahan EP, energi yang diberikan hanya dapa, energi yang diberikan hanya dapat muncul sebagai EK. Akan tetapi karena suatu benda tidak sepenuhnya benda tegar, energi dapat dipindahkan kebagian-bagiannya dan usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut tidak tepat setara dengan perubahnnya dalam Ek.
B.     Maksud dan Tujuan
a.      Maksud percobaan.
-          Menyelidiki dan menentukan besar permukaan energi potensial yang menjadi energi kinetik rotasi dengan menggunakan sistem mekanisme sederhana.
-          Mengetahui dan memahami hal-hal yang berkaitan dengan energi dan rotasi.

b.      Tujuan percobaan
-          Menyelidiki perubahan energi potensial menjadi energi kinetik rotasi maupun linier sistem mekanik sederhana.
-          Mengenal metode pendekatan untuk menentukan suatu besaran yang tidak terukur secara langsung (gerakan pada asa dalam rongga)
-          Menentukan besar gerakan akibat hambatan udara pada benda sederhana pada beberapa kecepatan


C.     Prinsip percobaan
Mengamati perubahan energi potensial (Ep) menjadi energi kinetik (Ek). Kemudian menentukan momen inersia (i), kecepatan sudut (Wn), kecepatan pemberat (Vn), energi kinetik roda (Ekn), energi mekanik pemberat (Emn), dan energi mekanik total (Wn total) pada beban 0,05 kg dan 0,1 kg.














BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.     Teori umum
Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Setiap benda yang mempunyai energi cenderung untuk melakukan usaha. Ada bermacam-macam bentuk energi : energi mekanik, energi cahaya, energi panas, energi listrik, dan energi magnet. Satu bentuk energi dapt diubah ,enjadi bentuk energi lain. Mislanya, energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik dan sebaliknya atau energi cahaya menjadi energi panas. Pada tiap perubahn energi, tidak ada energi yang hilang. Dengan kata lain energi bersifat kekal (Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan). (Yohanes Surya. 2010. Mekanika dan Fluida 1. Tangerang:273)
Energi kinetik (Ek) adalah enegi yang dimiliki oleh suatu benda karena benda tersebut dalam keadaan bergerak. Jika suatu benda dengan massa m bergerak dengan laju v, maka benda tersebut memiliki energi kinetik translasi yang ditentukan oleh :
Ek =   m .
Jika m dalam Kg dan V dalam m/det, satuan dari Ek adalah Joule.
(Frederik J.Bueche dan Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas. Jakarta : 49)
Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah benda atau dalam suatu keadaan tertentu (Energi yang ditinjau dari kedudukannya). Ketika jatuh dari suatu jarak vertikal h, suatu massa m dapat melakukan usaha sebesar m g h. Kita mendefinisikan Epe dari suatu benda relatif terhadap suatu permukaan nol sembarang, yang seringkali adalah permukaan bumi. Jika benda tersebut berada pada ketinggian h diatas permukaan nol (permukaan acuan)
E = m g h
Dimana g adalah percepatan akibat grafitasi. M g adalah berat benda. Satuan Epe adalah Joule jika m dalam Kg, g dalam m/ dan h dalam m (Frederich J.Bueche dan Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas Jakarta : 49).
Ketika sumbu putar bergerak maka gerakan benda merupakan kombinasi gerak transasi dan gerak rotasi. Setiap gerak yang mungkin dari suatu benda tegar dapat dinyatakan sebagai kombinasi dari gerak translasi pusat massa dan rotasi pada sumbu yang melalui pusat massa. Ini benar sekalipun pusat massa mengalami percepatan. Sehingga tidak dalam keadaan diam pada suatu kerangka inversia (1). (Young dan Freedma.2001. Fisika Univesitas Edisi kesepuluh jilid 1 : 298)
Kombinasi gerak translasi dan gerak rotasi benda tegar dari sudut pandang dinamika. Untuk massa benda m, percepatan pusat massa  adalah sama seperti percepatan sebua titik dangan massa m yang dikenal seluruh gaya luar benda sesungguhnya :   =    
Gerak rotasi pada pusat massa digambarkan dengan analogi hukum kedua Newton untuk benda berputar  T = .
(Young and Friedman. 2001. Fisika Universitas edisi ke sepuluh Jilid 1 : 301)
Energi (tenaga) tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan yang dapat kita pada peristiwa gerak jatuh bebas. Setiap benda cenderung bergerak kesebuah posisi sehingga tenaga potensialnya minimum. Pada peristiwa ini terjadi perubahn bentuk tenaga, yaitu dari tenaga potensial menjadi tenaga gerak. Ini terbukti dengan begitu benda dilepas, benda langsung bergerak sendiri. (Jati Bambang Murdaka E dan Priyambodo Try.K, 2006:104)
Hukum Kekekalan Energi.
Kerja yang dilakukan oleh gaya-gaya yang besifat konservatif adalah memindahkan energi dari pelaku gaya menjadi energi tersimpan. Jika bendanya bergerak, maka energi kinetiknya akan diubah menjadi energi potensial. Jadi dalam persoalan ini ada transfer energi dan transformasi energi dari energi kinetik menjadi energi potensial atau sebaliknya tanpa adanya kehilangan energi. Ciri khas dari gaya konservatif adalah bahwa kerja yang dilakukan pada suatu lintasan tertutup adalah sama dengan nol (Drs. Anis Nur, Mpd.2009. Fisika Dasar Satu : 40)
B.     Prosedur kerja
1.      Pada ujung tali terpasang pengait kecil yang disangkut pada lubang pentil dai pelek sepeda, supaya akan lepas biloa pemberat sudah jatuh kelantai. Putarlah roda supaya tanda pada pelek ada diposisi paling bawah. Letakannlah pemberat 0,5 Kg dan 0,1 kg. Ikatkanlah supaya pemberat baru kandas bila tanda pada pelek ada pada posisi paling bawah.
2.      Putarlah roda satu kali supaya pemberat terangkat setinggi h = 2 R dan tanda dipelek tetap diposisi paling bawah. Roda ditahan dengan memegang peleknya.
3.      Lepaskan pelek dan hidupkan stopwatch. Pada saat beban jatuh ke lantai. Hitung waktunya pada putaran ke 2,4,6,8,10. Ulang sebanyak 3 kali agar metode terlatih dan mendapat hasil yang teliti.
4.      Cetak data waktu yang di peroleh pada lembar laporan kerja.

BAB III
METODE KERJA
A.     Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah meteran, pemberat, pengait, pelek sepeda, stopwatch, dan tali.
B.     Cara kerja
Pertama-tama, siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan. Pada ujung tali, disangkutkan pengait kecil yang dipasang pada lubang pentil dari pelek sepeda, lalu digantungkan pemberat pada tali seberat 0,05 kg, putarlah pelek sepeda dan sangkutan pengait akan lepas, kemudian nyalakan stopwatch. Lalu matikan stopwatch setelah roda berputar sebanyak 2, 4, 6, 8, 10 kali. Kemudian dicatat hasilnya pada lembar laporan kerja. Ulangi percobaan yang sama untuk beban 0,1 Kg. Masing-masing diulangi percobaan sebanyak tiga kali untuk mendapatkan hasil yang akurat.








BAB IV
HASIL PENGAMATAN
A.     TABEL
No
Beban (kg)
h (m)
Waktu (s)
1.
0,05 kg
1,49 m
3,14
5,65
8, 38
11,42
14,70
3,21
5,80
8,60
11,54
14,80
3,08
5,65
8,40
11,40
14,68

Rata-rata

3,14
5,7
8,46
11,45
14,72
2.
0,1 kg
1,49 m
1,96
3,72
5,63
7,70
9,69
2,04
3,46
5,34
7,26
9,25
2,35
3,93
5,80
7,78
9,76

Rata-rata

2,11
3,70
5,59
7,58
9,56

B.     Perhitungan
1.      Massa total = M pelek + M tali
 = 1,48 kg + 0,0005 kg       
 = 1,4805 kg
2.      Momen inersia = I =                                        L = R = 27 cm = 0,27 m
 =
 =
 = 0,036 kg
a)      Kecepatan sudut         = Wn   =
Untuk beban 0,05 kg  =   =  =  = 4 rad/s
=    =  =  = 4,4 rad/s
=    =  =  = 4,45 rad/s
=     =  =  = 4,38 rad/s
=   =  =  = 4,26 rad/s
Untuk beban 0,1 kg    =   =  =  = 5,95 rad/s
                                    =   =  =  = 6,78 rad/s
                                    =   =  =  = 6,74 rad/s
                                    =   =  =  = 6,62 rad/s
                                    = =  =  = 6,56 rad/s
b)      Kecepatan pemberat   =  = L.
Untuk beban 0,05 kg  =    = 0,27 m . 4 rad/s
= 1,08 m rad/s
=    = 0,27m . 4,4 rad/s
                        `                       = 1,188 m rad/s
=    = 0,27 m . 4,45 rad/s  
                                                      = 1,2015 m rad/s
                                    =    = 0,27 m . 4,38 rad/s
                                                = 1,1826 m rad/s
                                    = = 0,27 m. 4,26 rad/s
                                                = 1,1502 m rad/s
Untuk beban 0,1 kg    =      = 0,27 m . 5,95 rad/s
= 1,6065 m rad/s  
=    = 0,27 m . 6,78 rad/s
                                                = 1,8306 m rad/s
=     = 0,27 m . 6,74 rad/s 
                                                = 1,8198 m rad/s
=      = 0,27 m . 6,62 rad/s
                                                = 1,7874 m rad/s
=    = 0,27m . 6,56 rad/s
                                                = 1,7712 m rad/s

c)      Energi kinetik Roda    = =  . I . W 
Untuk beban 0,05 kg  = =  . 0,036 .
                                                =  . 0,036 . 16
                                                = 0,288 kg  / 
= =  . 0,036 .
            =  . 0,036 . 19,36
            = 0,348 kg  /
= =  . 0,036 .
            =  . 0,036 . 19,8025
            = 0,356 kg  /
= =  . 0,036 .
            =  . 0,036 . 19,1844
            = 0, 345 kg  /
= =  . 0,036 .
            =  . 0,036 . 18,1476
            = 0,326 kg  /

Untuk beban 0,1 kg    = =  . 0,036 .
                                                =  . 0,036 . 35,4025
                                                = 0,637 kg  /
                                    = =  . 0,36 .
                                                =  . 0,036 . 45,9684
                                                = 0, 827 kg  /
                                    = =  . 0,036 .
                                                =  . 0,036 . 45,4276
                                                = 0,817 kg  /
                                    = =  . 0,036 .
                                                =  . 0,036 . 43,8244
                                                = 0,788 kg  /
                                    = =  . 0,036 .
                                                =  . 0,036 . 43,0336
                                                = 0,774 kg  /

d)     Energi mekanik pemberat       = =  . m .   X  W
Untuk beban 0,05 kg              = =  . 0,05 kg .   .
                                                            =  . 0,05 kg . 0,0729  x 16
                                                            = 0,029 kg  /
= =   . 0,05 kg .  .
                        =  . 0,05 kg . 0,0729  x 19,36
                        = 0,035 kg  /
= =  0,05 kg .  .
                        =  . 0,05 kg . 0,0729  x 19,8025
                        = 0,036 kg  /
= =  . 0,05 kg .  .
                        =  . 0,05 kg . 0,0729  x 19,1844                                       = 0,034 kg  /
= =  . 0,05 kg .  .
                        =  . 0,05 kg . 0,0729  x 18,1476                                       = 0,033 kg  /

Untuk beban 0,11 kg             = =  . 0,1 kg .  x
                                                            =  . 0,1 kg . 0,0729 x 36,4026 
                                                            = 0,129 kg  /
                                                = =  . 0,1 kg .  x
                                                            =  . 0,1 kg . 0,0729 x 45,9684
                                                            = 0,167 kg  /
                                                = =  . 0,1 kg .  x
                                                            =  . 0,1 kg . 0,0729 x 45,4276
                                                            = 0,165 kg  /
                                                = =  . 0,1 kg .  x
                                                            =  . 0,1 kg . 0,0729 x 43,8244
                                                            = 0,159 kg  /
                                                = =  . 0,1 kg .  x
                                                            =  . 0,1 kg . 0,0729 x 43,0336
                                                            = 0,156 kg  /

e)      Energi kinetik total                 = =   (I . m . ) W 
Untuk beban 0,05 kg              ==  (0,036 . 0,05 kg . ) 
                                                            =  (0,036 . 0,05 kg . 0,0729) (16)
                                                            =  (2,09952 x
                                                            = 1,04976
                                                            = 0,0010 J
= =  (0,036 . 0,05 kg . ) 
                        =  (0,036 . 0,05 kg . 0,0729) (19,36)
                        = 0,0012 J
= =  (0,036 . 0,05 kg . )
                        =  (0,036 . 0,05 kg . 0,0729) (19,8025)                                 = 0,0013 J
==  (0,036 . 0,05 kg . )
                        =  (0,036 . 0,05 kg . 0,0729) (19,1844)                                 =  0,0012 J
==  (0,036 . 0,05 kg . )
                        =  (0,036 . 0,05 kg . 0,0729) (18,1476)                                 = 0,001 J

Untuk beban 0,1 kg                ==  (0,036 . 0,1 kg . )
                                                            =  (0,036 . 0,1 kg . 0,0729) (35,4025)                                                           = 0,0046 J
= =  (0,036 . 0,1 kg  . )                       =   (0,036 . 0,1 kg . 0,0729) (45,9684)
                        = 0,0060 J
= =  (0,036 . 0,1 kg . )
                        =   (0,036 . 0,1 kg . 0,0729) (45,4276)                                  = 0,0059 J
==   (0,036 . 0,1 kg . )
                        =   (0,036 . 0,1 kg . 0,0729) (43,8244)                                  = 0,057 J
==  (0,036 . 0,1 kg . )
                        =   (0,036 . 0,1 kg . 0,0729) (43,0336)                                  = 0,0056 J

f)       Energi mekanik total               = = m . g . h -
Untuk beban 0,05 kg              == 0,05 kg . 10 / . 1,49 m – 0,0010 J
                                                            = 0,745 kg / – 0,0010
                                                            = 0,744 J
= = 0,05 kg . 10 / . 1,49 m – 0,0012 J
                        = 0,745 kg / – 0,0012 J
                        = 0,7438 J
= = 0,05 kg . 10 / . 1,49 m – 0,0013 J
                        = 0,745 kg / – 0,0013 J
                        = 0,7437 J
== 0,05 kg . 10 / . 1,49 m – 0,0012 J
                        = 0,745 kg / – 0,0012 J
                        = 0,7437 J
== 0,05 kg . 10 / . 1,49 m – 0,0011 J
                        = 0,745 kg / – 0,0011 J
                        = 0,7439 J
Untuk beban 0,1 kg                == 0,1 kg . 10 / 1,49 m – 0,0046 J
                                                            = 1,49 J – 0,0046 J
                                                            = 1, 4854 J
= = 0,1 kg . 10 / 1,49 m – 0,0060 J
                                                            = 1,49 J – 0,0060 J
                                                                                    = 1,484 J
= = 0,1 kg . 10 / 1,49 m – 0,0059 J
                        = 1,49 J – 0,0059 J
                        = 1,4841 J
== 0,1 kg . 10 / 1,49 m – 0,0057 J
                        = 1,49 J – 0,0057 J
                        = 1,4843 J
== 0,1 kg . 10 / 1,49 m – 0,0056 J
                        = 1,49 J – 0,0056 J
                        = 1,4844 J







BAB V
PEMBAHASAN
                        Energi merupakan kemampuan suatu benda utuk melkukan usaha, dimana energi sebagai skalar yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dan yang dapat ita lakukan hanyalah mengubah dari 1 bentuk energi ke bentuk lain. Misalnya pada peristiwagerak jatuh bebas. Setiap benda cenderung bergerak ke sebuah posisi sehingga tenaga potensialnya minimum. Pada peristiwa ini terjadi perubahna bentuk tenaga, yaitu dari tenaga potensial menjadi tenaga gerak. Ini terbukti dengan begitu benda dilepas, benda langsung bergerak sendiri. Sehingga dalam fisika, energi dapat digolongkan menjadi bebrapa bentuk, diantaranya energi potensial, energi kinetik, energi mekanik.
                        Energi potensial merupakan energi yang tersimpan dalam sebuah benda (energi yang ditinjau dari kedudukannya). Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena benda tersebut dalam keadaan bergerak sedangkan energi mekanik merupakna penumlahan dari energi potensial dan energi kinetik.
Gerak rotasi merupakan gerak usaha suatu benda menjadi suatu proses. Rotasi disebabkan oleh adanya trisi yaitu ukuran kecenderungan sebuah gaya untuk memutar sebuah benda tegar terhadap suatu titik poros tertentu
                        Pada percobaan ini, ketinggian nda di siapkan tali dan di pasangi pemberat pertama 0,5 kg, ujung satu dikaitkan pada lubang pentil sepeda. Setelah itu putar pelek sepeda sehingga tali terlilit pada pelek dan tanda yang dibuat diatas (pemberat sejajar dengan tanda ketinggian pada tiang). Lepaskan pelek sepeda sehingga pemberat jatuh, pada saat pemberat jatuh stopwatch dinyalakan kemudian hitung waktu yang digunakan pada saat roda telah berputar 2, 4, 6, 8, 10 putaran. Pengambilan waktu yang digunakan sebanyak 3 kali agar mendapat hasil yang akurat. Lakukan percobaan kedua (0,1 kg) hal ini dimaksudkan agar bisa membandingkan hasil percobaan dengan menggunakan masa yang berbeda.
                        Kemudian hasil yang dicapai berdasarkan percobaan yang dicapai pada kedua beban tersebut, dapat kita menyimpulkan bahwa semakin berat beban maka roda berputar semakin cepat dan semakin sedikit waktu yang dipergunakan berat beban.













BAB VI
PENUTUP
A.     Kesimpulan
Sebelum benda bergerak, benda tersebut memiliki energi potensial diubah menjadi energi kinetik dan perpaduannya adalah energi mekanik. Semakin berat beban maka pelek akan berputar lebih cepat dan waktu yang diperlukan lebih sedikit, begitupun sebaliknya. Jadi yang mempengaruhi besra energi yang dikeluarkan oleh suatu benda antar lain massa, kecepatan, waktu, dan sebagainya.
Adapun hasil yang diperoleh dari percobaan ini
=> M total = 1,4805 kg
            => Momen inersia = I = 0,107 kg
            => kecepatan sudut untuk 0,05 kg                             - kec. Sudut untuk 0,1 kg
                         = 4 rad/s                                                     = 5,95 rad/s
                         = 4,4 rad/s                                                  = 6,78 rad/s          
                         = 4,45 rad/s                                                = 6,74 rad/s          
                         = 4,38 rad/s                                                = 6,62 rad/s          
                        = 4,26 rad/s                                               = 6,56 rad/s
=> kecepatan pemberat
untuk 0,05 kg                                                              - untuk 0,1 kg
                         = 1,08 rad/s                                                  = 1,6065 rad/s
                         = 1,188 rad/s                                                = 1,8306 rad/s        
                         = 1, 2015 rad/s                                             = 1, 8198 rad/s       
                         = 1,1826 rad/s                                              = 1,7874 rad/s        
                        = 1,1502 rad/s                                            = 1,7712 rad/s
=> Energi kinetik roda
untuk 0,05 kg                                                              - untuk 0,1 kg
                         = 0,288 rad/s                                             = 0,637 rad/s
                         = 0,348 rad/s                                             = -0,827 rad/s     
                         = 0,356 rad/s                                             = 0,817 rad/s       
                         = 0,345 rad/s                                             = 0,788 rad/s       
                        = 0,326 rad/s                                           = 0,774 rad/s
=> Energi mekanik pemberat
untuk 0,05 kg                                                              - untuk 0,1 kg
                         =             0,29 kg  /                             = 0,129 kg  /
                         =             0,35 kg  /                             =             0,167 kg  /
                         =             0,036 kg  /                           =             0,165 kg  /
                         =             0,034 kg  /                           =             0,159 kg  /
                        = 0,033 kg  /                         = 0,156 kg  /
=> Energi kinetik total
untuk 0,05 kg                                                              - untuk 0,1 kg
                         = 0,0010 J                                                            = 0,0046 J
                         = 0,0012 J                                                            = 0,0060 J
                         = 0,0013 J                                                            = 0,0059 J
                         = 0,0012 J                                                            = 0,0057 J
                        = 0,0011 J                                                           =  0,0056 J


=> Energi mekanik total
untuk 0,05 kg                                                              - untuk 0,1 kg
                         = 0,744 J                                                  = 1,4854 J
                         =             0,7438 J                                                =             1,484 J
                         =             0,3437 J                                                =             1,4841 J
                         =             0,7438 J                                                =             1,4843 J
                        = 0,7439 J                                              = 1, 4844 J

B.     Saran
Sebaiknya alat dan bahan yang ada di laboratorium lebih dilengkapi maupun diperbaharui alat-alatnya,
Untuk asisten cara menjelaskannya hendak dipertahankan.

















Text Box: Dikaitkan pada pelek sepeda
 

DAFTAR PUSTAKA
Surya Yohanes.Mekanika dan Fluida.Trisula Sakti : Jakarta. 2010
Bueche Frederick J,dan Hecht Eguene. Fisika Universitas.Erlangga : Jakarta.2006
Jati Bambang Murdeka Eka, dan Priyambodo Tri Kuntoro. Fisika Dasar. Andi
Yogyakarta:Yogyakarta. 2006
Freedman dan Young. Fisika Universitas.Erlangga : jakarta. 2001
Nur Anis.Fisika Dasar Satu.Universitas Muhammadiyah : Makassar. 2009











Lampiran 1
SKEMA KERJA


 



Text Box: 0.05 Kg 
  
Text Box: 0,1 Kg                                                                       
           
Text Box: Dikaitkan pada pelek sepeda
Text Box: Roda diputar hingga pengait berada paling bawah 



 

 


Text Box: stopwatch dinyalakan












Lampiran 2

Tidak ada komentar:

Posting Komentar