LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA SEMESTER 1 PENDIDIKAN TEKNIK MESIN UNY

KESETIMBANGAN PARTIKEL
PENDAHULUAN

Latar belakang
Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan no. Kesetimbangan benda sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali kegunaannya, antara lain dalam bidang teknik, bidang olahraga dan terkadang juga bidang medis.
Keseimbangan merupakan konsep yang sangat erat kaitannya dengan kenyamanan hidup manusia. Dalam tubuh manusia saja konsep keseimbangan itu ada. Manusia bisa berjalan dengan baik salah satunya karena adanya konsep keseimbangan.
Kesetimbangan biasa terjadi pada:
o   Benda yang diam (statik)
Contoh: semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan dan lain-lain.

o   Benda yang bergerak lurus beraturan (dinamik)
Contoh: gerak meteor diruang hampa, gerak kereta api diluar kota, elektron mengelilingi inti anom, bumi mengelilingi matahari, dan lain-lain.

Dengan adanya praktikum ini diharapkan mampu menentukan gaya-gaya yang bekerja pada titik kesetimbangan secara tepat.
Kesetimbangan benda sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali kegunaannya, antara lain dibidang teknik, bidang olahraga dan terkadang juga dalam bidang  medis. Kesetimbangan pada sebuah partikel dapat dianggap sebagai suatu kesetimbangan pada suatu titik. Partikel dianggap sebagai satu benda yang dapat diabaikan massanya atau dianggap bekerja pada titik tersebut.
Partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan sehingga dapat digambarkan sebagai suatu titik materi. Akibatnya, jika gaya bekerja pada partikel, titik tangkap gaya berada tepat pada partikel-partikel tersebut. Oleh karena itu, partikel hanya mengalami gerak translasi dan tidak mengalami gerak rotaso.
Suatu partikel dikatakan dalam keadaan setimbang apabila resultan gaya yang berkerja pada partikel sama dengan nol.
Apabila partikel pada bidang xy, maka syarat kesetmbangan adalah resultan gaya pada komponen sumbu x dan sumbu y sama dengan nol.
Berdasarkan hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka percepatan benda menjadi no. Artinya bahwa partikel dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap. Apabila partikel dalam keadaan diam disebut mengalami kesetimbangan statis, sedangkan jika bergerak dengan kecepatan tetap disebut kesetimbangan dinamis.

Berdasarkan kedudukan titik beratnya, keseimbangan benda ketika dalam keadaan diam (keseimbangan statis) dikelompokkan menjadi tiga:
o   Keseimbangan stabil
Yaitu keseimbangan yang dialami benda dimana apabila dipengaruhi oleh gaya atau gangguan kecil benda tersebut akan segera keposisi keseimbangan semula.

o   Keseimbangan labil
Yaitu keseimbangan benda yang apabila diberi sedikit gangguan benda tersebut tidak bisa kembali keposisi keseimbangan semula.

o   Keseimbangan indeferen atau netral
Yaitu keseimbangan yang dialami benda yang apabila diberikan sedikit gangguan benda tersebut tidak mengalami perubahan titik berat benda.
Suatu benda tegar berada dalam keadaan seimbang jika pas diletakkan dititik beratnya. Titik berat adalah 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.
Tujuan :
Adapun tujuan dari percobaan kesetimbangan partikel ini adalah sebagai berikut :
a.               dapat menguraikan gaya pada sumbu x dan sunbu y
b.             dapat menghitung besarnya resultan gaya secara perhitungan.
c.              dapat menghitung besarnya resultan gaya secara polygon daya. Mahasiswa memahami prinsip kesetimbangan partikel.
Dasar teori:
http://freelance-business.com/Image/item/1_1-kotak%20putih.pngDitunjukan sebuah titik/partikel ditarik oleh gaya-gaya F1, F2, F3, dan F4 yang berturut turut membentuk sudut θ1, θ2, θ3, dan θ4.
Bila setiap gaya diuraikan pada sumbu x dan sumbu y diperoleh
Fx = F Cos θ dan Fy = F Sin θ
Sehingga jumlah gaya atau resultan gaya yang bekerja ialah
 , dengan Rx = ∑Fx  dan Ry = ∑Fy
Dalam keadaan setimbang, besarnya R = 0.

Alat dan langkah percobaan
Alat :
d.      Perangkat percobaan kesetimbangan benda-partikel
e.       Timbangan
f.       Spidol
Langkah percobaan
g.      Patikan pemasangan benang pada puli dan kertas milimeter atau kertas pembantu telah terpasang dengan benar.
h.      Berikan beban pada masing-masing ujung tali sedemikian sebagai F1, F2, F3, dan F4 sehingga titik pusat cincin terletak pada perpotongan sumbu x dan sumbu y di kertas milimeter atau kertas pembantu.
i.        Berilah titik pada tengah cincin tepatkan pada perpotongan sumbu.
j.        Buatlah sebuat titik pada kertas milimeter yang dilewati masing-masing benang.
k.      Tentukan koordinat titik titik tersebut.
l.        Lepaskan beban dan timbanglah.
Data pengamatan dan pengolahan data
Percobaan ke
Massa (kg)
Gaya (N)=mxg
θ=Atan y/x
X (cm)
Y (cm)
Fy=F1y+F2y+F3y+F4y+F5y
Fx=F1x+F2x+F3x+F4x+F5x
R=

0,1
0,98
48,96
47
54
1,98
1,6492
114,02
1
0,05
0,49
53,93
75
-103




0,07
0,69
65,93
-46
-103




0,05
0,49
27,18
-74
38



2
0,05
0,49
54,03
37
51
2,56
2,549
29,01

0,15
1,47
45,49
48
-49




0,05
0,49
36,02
-33
-24




0,12
1,18
45
-51
51



3
0,15
1,47
36,38
57
42
3,338
3,108
115,85

0,05
0,49
48,9
41
-47




0,15
1,47
57,13
-42
-65




0,12
1,18
46,97
-42
-45



4
0,15
1,47
45
61
61
3,693
3,209
112,09

0,1
0,98
24,59
59
-27




0,07
0,69
40,06
-44
-37




0,2
1,96
67,48
-46
111



5
0,1
0,98
48,94
54
62
3,168
2,76
74,95

0,09
0,88
29,64
65
-37




0,1
0,98
43,39
-36
-34




0,15
1,47
64,17
-30
62



Pembahasan
Resultan gaya tidak Nol.
            Pada mulanya kesetimbangan titik berada di tengah bidang pengamatan yang mana saat itu tidak ada pemberian pemberat/gaya pada masing-masing ujung tali sehingga resultan gaya dianggap nol dengan posisi titik seimbang 4 tali ditengah bidang.
            Setelah diberi pemberat yang berbeda nilainya pada setiap ujung tali, terjadi perpindahan posisi titik seimbang. Perpindahan posisi dari titik semula (O) ke posisi akhir dinyatakan dalam (R) melalui perhitungan yang sudah dilakukan besar nilai (R) dapat ditemukan melalui jarak antara posisi awal dan posisi akhir titik seimbang (ini mengacu pada metode polygon) dan penjumlahan gaya-gaya yang bekerja pada sistem ini.
            Dalam perhitungan resultan menggunakan penjumlahan gaya-gaya yang bekerja tidak ditemukan besarnya resultan =0. Hal ini dikarenakan besarnya gaya yang diberikan pada setiap ujung tali berbeda-beda. Pemberian besar gaya yang berbeda ini menyebabkan perpindahan titik setimbang tali dari posisi awal ke posisi akhir yang membuktikan bahwa terjadi resultan gaya. Apa bila gaya yang diberikan pada setiap ujung tali sama besar, maka akan didapatkan besarnya resultan =0 yang dibuktikan tidak terjadinya perpindahan titik setimbang tali.
e. Kelemahan percobaan
1. kelemahan pada perangkat percobaan
a)      Perangkat percobaan menggunakan katrol pada ujung tali pemberat, sehingga saat pemberian gaya pada ujung tali akan mengalami gaya gesek antara tali dan katrol yang mengakibatkan terjadi perubahan nilai gaya dari yang tercantum
b)      Pengukuran perpindahan titik tengah dari posisi awal ke posisi akhir sulit untuk dilakukan seakurat mungkin saat dilakukan secara manual.
2. kelemahan dalam pembahasan.
Penarikan garis tegak lurus pada titk akhir terkadang banyak menimbulkan kekeliruan pada perhitungan.


Kesimpulan
Berdasarkan data yang kami peroleh dapat dikatakan bahwa gayaF dapat diuraikan dalam F cos θ untuk sumbu x dan F sin θ untuk sumbu y. agar dapat menggunakan syarat-syarat kesetimbangan untuk menghitung gaya yang belum diketahui, maka kita amati dulu partikel yang ada dalam keadaan setimbang dimana gaya yang akan di hitung. Jadi untuk memperoleh kesetimbangan benda dapat digunakan ∑Fx  =0 dan ∑Fy=0 dan menghitung betul prosedur yang baik dan benar

Komentar

Postingan Populer