TT3LAB: Percobaan Atwood

Pesawat ATWOOD

Dasar Teori Pesawat Atwood

               Pesawat Atwood merupakan alat eksperimen yang digunakan untuk mengamati hukum mekanika gerak yang berubah beraturan. Alat ini mulai dikembangkan sekitar abad ke delapan belas untuk mengukur percepatan gravitasi g. Dalam kehiduapan sehari-hari kita bias menemui penerapan pesawat Atwood pada cara kerja lift. Sederhananya alat ini tersusun atas seutas tali yang dihubungkan dengan sebuah katrol, dimana pada ujung tali dikaitkan massa beban m₁ dan m₂. Jika massa benda m₁ dan m₂ sama (m₁ = m₂), maka keduanya akan diam. Akan tetapi jika massa benda m₂ lebih besar dari pada massa benda m₁ (m₂ > m₁), maka massa m₁ akan tertarik oleh massa benda m₂.

         Adapun gerak yang terjadi pada pesawat Atwood diantaranya       

1.  Gerak Lurus Beraturan

            Merupakan gerak lurus yang kelajuannya konstan, artinya benda bergerak lurus tanpa ada percepatan atau a = 0 m/s². Secara matematis gerak lurus beraturan dapat dirumuskan sebagai berikut:

                    S= v/t                           keterangan       S = jarak tempuh benda

                                                                                  v = kelajuan

                                                                                  t = waktu tempuh

  2. Gerak lurus Berubah Beraturan

            Merupakan gerak lurus dengan kelajuan berubah beraturan, dengan percepatan a adalah konstan.

S= S₀+v₀t +1/2 at²        keterangan       S = jarak yang ditempuh

                                                             S₀= jarak awal

                                                                    v₀= kecepatan awal

                                                            t = waktu 
Hukum-hukum yang terjadi pada pesawat Atwood diantaranya:

            Hukum I Newton berbunyi “jika sebuah benda atau system tibak dipengaruhi oleh gaya luar, maka benda atau system benda itu akan selalu dalam keadaan setimbang”.[1] Jika  semula benda diam, maka selamanya benda itu akan diam. Dan jika benda semula bergerak maka benda akan bergerak lurus beraturan. Secara matematis hukum I Newton dirumuskan sebagai

∑F = O

            Yang diturunkan dari persamaan ∑F = dp/dt dimana p adalah momentum linier.

            Hokum II Newton berbunyi “jika suatu benda atau system benda diberikan gaya luar, maka percepatan yang ditimbulkan besarnya berbanding lurus dengan resultan gaya itu, dan searah dengan arah gaya tersebut”.[2] Semakin besar resultan gaya F maka percepatan a akan semakin besar. Secara matematis Hukum II Newton dapat dituliskan dengan persamaan:

∑F = ma

   Hokum III Newton menyatakan bahwa “gaya-gaya selalu terjadi dalam pasangan aksi-reaksi, dan bahwa gaya reaksi adalah  sama besar dan berlawanan arah dengan gaya aksi”.[3]

F_aksi = -F_reaksi

            Jika kita tinjau dari gaya-gaya yang bekerja dan gerak yang terjadi pada pesawa atwood, maka kita akan membaginya menjadi beberapa gerak, yaitu:

Gerakan dari C ke A

            Benda m₁ bergerak dipercepat beraturan ke atas, dan benda m₂ bergerak dipercepat ke bawah. Jika gesekan katrol F_K diperhitungkan, maka akan diperoleh gaya-gaya sebagai berikut:

            ∑F = ma

            W₂ - W₁ – F_k = m _tota

            (m₂-m₁)g – Fk = (m₁ + m₂ + m_k) a

            (m₂-m₁)g – F_k = (m₁ + m₂ + I/R²) a

a=(m₂-m₁)g–F_k                                                                                                                                     

                 (m₁ + m₂ + I/R²)

       

     Jika m₂ = m₁ + m, maka akan dipeoleh nilai a

a =        mg – F_k            

                     (m₁ + m₂ + I/R²)

Gerakan dari A ke B

            Jika waktu dari A ke B adalah t_AB dan jarak tempuhnya adalah S_AB, maka akan diperoleh hubungan

            S_AB = vt_AB

            Gerakan dari A ke B merupakan gerak beraturan, jadi benda tidak mengalami penambahan kelajuan, sehingga percepatannya sama dengan nol (a=0).

PERCOBAAN PESAWAT ATWOOD 

TUJUAN 
       Dengan dilakukannya percobaan ini, maka mahasiswa dapat mempelajari :

1.                  Penggunaan Hukum-hukum Newton

2.                  Gerak beraturan dan berubah beraturan

3.                  Menentukan momen inersia roda/katrol
 ALAT DAN BAHAN 1.Alat

            1) Pesawat Atwood

            2) Stopwatch

2. Bahan

            1) Keping, massa 2 gram dan 4 gram

 METODE PERCOBAAN

1        .   Gerak lurus beraturan

1.      Timbangan beban m1,m2,m3,(usahakan m1=m2)

2.      Letakan beban  m1 pada penjepit P

3.      Beban  m1 pada pejepit P

4.      Catat kedudukan penyangkut beban B dan meja C (secara table)

5.      Bila penjepit P di lepas, m2 dan m3 akan dipercepat antara AB dan selanjutnya bergerak beraturan antara BC setelah tambahan beban tersangkut di B. catat waktu yang diperlukan gerak antara BC.

6.      Ulangilah percobaan di atas engan mengubah kedudukan meja C (ingat tinggi beban m2)

7.      Ulangi percobaan di atas dengan menggunakan beban m3 yang lain.

Catatan : Seama serangkaian pengamatan berlangsung jangan mengubah kedudukan jarak antara A  dan B. 

2           Gerak lurus berubah beraturan

1.      Aturlah kembali seperti percobaan gerak lurus beraturan

2.      Catatlah kedudukan A dan B (secara table)

3.      Bila beban M1 dilepas, maka m2 dan m3 akan melakukan gerak lurus berubah braturan antara A dan B, catatlah waktu yang diperlukan untuk gerak ini.

4.      Ulangilah percobaan di atas dangan mengubah-ubah kedudukan B catatlah selalu jarak AB dan waktu yang diperlukan.

5.      Ulangilah percobaan diatas dengan mengubah beban M3.