Laporan Fisika : Kelajuan Benda pada Lintasan Miring

LAPORAN FISIKA

KELAJUAN BENDA PADA LINTASAN MIRING

Oleh

1.  Annisa Zainal (X-2 / 05)

2.  Arlita Alif Viany (X-2 / 07)

3.  Bakhrul Rizky Kurniawan (X-2 / 09)

4.  Destarizky Tidoputri P. (X-2 / 11)

5.  Novita Maylia Eka C. (X-2 / 26)

6.  Reza Nugroho (X-2 / 29)

7.  Rizki Febrianto Supriadi (X-2 / 32)

DINAS PENDIDIKAN KABUPATEN LUMAJANG

SEKOLAH UNGGULAN TERPADU

SMA NEGERI 2 LUMAJANG

TAHUN 2008

KATA PENGANTAR

            Puji syukur ke hadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan inayah-Nya, kami dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan laporan mengenai “Kelajuan Benda Pada Lintasan Miring” ini dengan baik. Laporan ini kami susun sebagai bentuk penyelesaian tugas fisika, khususnya bab IV, yaitu Dinamika Partikel. Agar kami dapat lebih
memahami setiap kompetensi dasar yang ada pada bab tersebut. Laporan ini berisi tujuan penelitian, alat / perlengkapan yang kami butuhkan dalam penelitian, cara kerja, serta hasil dari penelitian kami. Sebagai pendukung penyusunan laporan ini kami melakukan sebuah penelitian yang kami lakukan  pada tanggal 17, 18 dan 19 Desember 2008 untuk menghasilkan suatu kesimpulan yang lebih baik.

            Dalam penyusunan laporan ini, kami menyadari bahwa kami tidak dapat menyelesaikannya tanpa adanya bantuan dari orang-orang di sekitar kami. Untuk itu, kami mengucapkan banyak terima kasih pada pihak-pihak yang telah membantu, khususnya kepada Bapak Salim Nakhas selaku guru mata pelajaran fisika dan pembimbing dalam penyusunan laporan ini.

            Kami juga menyadari bahwa laporan kami ini masih jauh dari sempurna, namun kami tetap berharap semoga laporan ini  bermanfaat tidak hanya bagi kami tetapi juga bagi seluruh pembacanya. Kritik dan saran sangat kami harapkan untuk perbaikan penyusunan laporan-laporan berikutnya.

19 Desember 2008     

Penyusun                    

Pendahuluan

Latar Belakang

Telah kita ketahui bahwa mustahil sebuah benda (kelereng) dapat membelok pada belokan datar yang licin. Hal itu dikarenakan kelereng membutuhkan gaya gesekan statis dengan permukaan lintasan untuk membelok. Namun ada suatu gaya yang dapat membuat kelereng membelok dengan kelajuan maksimum tertentu, bahkan tanpa slip walau saat itu kondisi jalan sangat licin. Gaya tersebut ialah gaya sentripetal. Gaya sentripetal ialah gaya yang menyebabkan timbulnya percepatan sentripetal, sedangkan percepatan sentripetal ialah percepatan yang arahnya selalu tegak lurus terhadap vektor kecepatan dan menuju pusat lingkaran (pada gerak melingkar beraturan).

Permasalahan

1. Bagaimana arah belokan benda (kelereng) pada lintasan yang sangat licin dan tidak ada gaya gesekan?
2. Bagaimana pengaruh kecepatan (v) terhadap belokan benda (kelereng)?
3. Bagaimana pengaruh sudut kemiringan lintasan  terhadap belokan benda (kelereng)?
4. Bagaimana hubungan antara kecepatan (v) dan sudut kemiringan lintasan dalam mempengaruhi belokan benda (kelereng)?

Tujuan

1. Untuk mengetahui bagaimana arah belokan benda (kelereng) pada lintasan yang sangat licin dan tidak ada gaya gesekan
2. Untuk mengetehui bagaimana pengaruh kecepatan (v) terhadap belokan benda (kelereng)
3. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh sudut kemiringan lintasan terhadap belokan benda (kelereng)
4. Untuk mengetahui bagaimana hubungan antara kecepatan (v) dengan sudut kemiringan lintasandalam mempengaruhi belokan benda

Data penelitian

Tujuan Penelitian

Untuk mengetahui bagaimana benda (kelereng) dapat membelok pada lintasan yang sangat licin dan nyaris tidak memiliki gaya gesekan.

Alat-alat dalam Penelitian

Dalam penelitian ini kami membutuhkan beberapa alat, antara lain:

1. Tanah liat
2. Kelereng
3. Potongan kertas
4. Oli

Cara kerja

1. Buatlah 2 lintasan dari tanah liat dengan sudut kemiringan yang berbeda. Misalnya, lintasan I = 20⁰ dan lintasan II = 40⁰
2. Letakkan beberapa potongan kertas di bagian tengah lintasan (sebagai marka)
3. Tunggu hingga lintasan tersebut kering
4. Olesi permukaan lintasan dengan oli untuk membuat lintasan licin sehingga tidak ada gaya gesekan antara benda (kelereng) dengan permukaan lintasan
5. Gelindingkan kelereng pada lintasan I dengan kecepatan yang tidak terlalu besar (v₁)
6. Gelindingkan lagi kelereng pada lintasan I, namun dengan kecepatan yang lebih besar (v₂)
7. Lakukan hal yang sama pada lintasan II

Hasil Penelitian

1. Pada lintasan dengan sudut kemiringan   20⁰:

Pada lintasan ini kami melakukan 2 kali percobaan, yang pertama kami menggelindingkan benda (kelereng) dengan kecepatan kecil (v₁) dan ternyata hasil yang didapat ialah benda (kelereng) dapat melaju dengan kecepatan yang nyaris tetap (percepatan kecil). Lalu yang kedua, kami menggelindingkan kelereng tersebut dengan kecepatan yang lebih besar (v₂) dan ternyata percepatan yang dialami benda tetap kecil.

2. Pada lintasan dengan sudut kemiringan 40⁰:

Pada lintasan ini kami melakukan hal yang sama seperti pada lintasan I, yaitu melakukan 2 kali percobaan. Namun, hasil yang kami dapat berbeda. Pada lintasan ini benda (kelereng) mengalami percepatan yang lebih besar daripada lintasan I. Hal ini dapat kami lihat dari kecepatan akhir (v_t) kelereng tersebut.

Sehingga kami dapat menyimpulkan bahwa kecepatan (v_maks) benda (kelereng) berbanding lurus dengan sudut kemiringan lintasan .

Pembahasan Masalah

A.    Arah Belokan Benda Pada Lintasan yang Sangat Licin Tanpa Adanya Gaya Gesekan

Setelah melakukan penelitian kami dapat mengetahui bahwa arah belokan benda (kelereng) pada lintasan yang sangat licin tanpa adanya gaya gesekan ialah selalu mengikuti arah lintasan dan tidak akan pernah bisa keluar lintasan meskipun kecepatannya sudah mencapai maksimal. Hal itu disebabkan karena pada dasarnya lintasan ialah sebuah lingkaran yang dipotong atau diambil sebagiannya saja. Sehingga benda (kelereng) tersebut mengalami gaya sentripetal (F_s) yang arahnya selalu menuju pusat lingkaran dan menyebabkan benda (kelereng) tertarik dan tidak keluar lintasan.  

B.     Pengaruh Kecepatan Terhadap Belokan Benda

Kecepatan tidak mempengaruhi arah belokan benda, karena arah belokan benda selalu tetap, yaitu mengikuti arah lintasan. Namun, kecepatan benda (kelereng) mempengaruhi letak dimana benda (kelereng) membelok (misal: tepat di tengah atau tepat pada marka lintasan, sedikit melenceng dari marka atau bisa juga berada di tepi lintasan).

C.    Pengaruh Sudut Kemiringan Lintasan Terhadap Belokan Benda

Sudut kemiringan lintasan juga tidak mempengaruhi arah belokan benda. Namun mempengaruhi bagaimana benda dapat sampai pada ujung lintasan. Artinya, sudut kemiringan lintasan mempengaruhi percepatan yang dialami benda, besar atau kecil.

D.    Hubungan Kecepatan (v) dengan Sudut Kemiringan Lintasan dalam Mempengaruhi Belokan Benda

Seperti yang telah kita ketahui dari hasil penelitian, bahwa kecepatan (v) berbanding lurus dengan sudut kemiringan lintasan . Dalam hal ini, kecepatan yang berlaku ialah kecepatan maksimum (v_max), kerena berapapun kecepatan benda (kelereng) tidak mempengaruhi belokan benda (kelereng).

KESIMPULAN

Benda (kelereng) dapat membelok dengan kelajuan maksimum tertentu tanpa slip walau kondisi lintasan sangat licin karena adanya gaya sentripetal yang diberikan oleh N sin . N sin ialah komponen horizontal gaya normal (N) yang berarah radial ke dalam menuju  ke pusat lingkaran. Karena N sin ialah gaya sentripetal yang bekerja pada benda (kelereng), maka dapat kita turunkan rumus:

                                             memberikan

Dalam penelitian, benda (kelereng) tidak mengalami gerakan secara vertikal atau bisa kita sebut benda tidak melompat-lompat pada sumbu Y , sehingga:

= 0, arah ke atas dianggap positif

N cos  - W = 0

N cos  = mg

Dan untuk mengetahui tangen sudut kemiringan lintasan, kita bisa membagi rumus I dengan rumus II, sehingga dapat kita peroleh rumus:

Dengan:        = sudut kemiringan lintasan terhadap arah horizontal

                        v = kecepatan benda

                        R = jari-jari lingkaran / lintasan

                        g = percepatan gravitasi bumi