(New File)Bab 5 - Kesetimbangan Gaya
-
Upload
dikayanuar -
Category
Documents
-
view
426 -
download
1
Transcript of (New File)Bab 5 - Kesetimbangan Gaya
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 Kesetimbangan GayaKelompok 6
BAB 5
KESETIMBANGAN GAYA
5.1MAKSUD DAN TUJUAN
5.1.1 Maksud
Maksud dari praktikum ini adalah :
Memahami dan mengetahui kesetimbangan yang bekerja pada bidang vertikal.
5.1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah :
1. Mencari besaran nilai tegangan T1 dan T2 pada dua buah senar yang
berlawanan arah gayanya dengan beban dan sudut yang telah diketahui.
2. Mencari besaran nilai tegangan pada senar dengan beban, sudut, dan tegangan
(T) yang telah diketahui.
5.2 DASAR TEORI
5.2.1 Kesetimbangan Gaya
Suatu benda bekerja hanya satu gaya, maka benda akan dipercepat searah dengan
arah gaya yang bekerja. Jika dua buah gaya bekerja pada sebuah benda tanpa
mengalami percepatan maka dikatakan bahwa gaya berada dalam kesetimbangan.
Dua gaya yang berada dalam kesetimbangan harus memenuhi tiga persyaratan,
yaitu :
1. Harus mempunyai ukuran yang sama.
2. Bekerja dalam arah yang berlawanan.
3. Garis aksi kedua gaya tersebut harus melewati satu titik.
Dua buah gaya tersebut dikatakan concurrent.
y
z
y
z
x α βᶲ
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Garis aksi dua gaya melewati satu titik
Gambar 5.1 Dua Gaya Berada dalam Kesetimbangan
Tiga buah gaya bekerja pada benda dikatakan dalam kesetimbangan (equilibrium)
jika memenuhi sejumlah kondisi, yaitu :
1. Gaya harus berada pada bidang yang sama (coplanar).
2. Garis aksi gaya melalui satu titik (concurrent).
3. Jika arah gaya dinyatakan dengan arah panah dan besar gaya dinyatakan
denga panjang garis, maka gaya – gaya tersebut harus membentuk segitiga
gaya (triangle of forces).
Gambar 5.2 Tiga Gaya
dalam Kesetimbangan
Metode Segitiga Gaya
Menggunakan hukum sinus untuk menyelesaikan gaya – gaya yang tidak
diketahui:
= = …........................................ (6.1)
Sumber : (I Wayan Artana .dkk, Buku Ajar Mekanika Bahan, 2009)
5.2.2 Kesetimbangan Sistem Gaya Konkuren
x
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Jika sebuah sistem gaya melalui satu titik berada dalam bidang yang sama
(coplanar concurrent force system), maka jumlah aljabar komponen vertikal dan
horizontal gaya masing – masing harus sama dengan nol. Ini dinyatakan dengan
persamaan : ∑Fx = 0 dan ∑Fy = 0
Sebaliknya, jika dinyatakan ∑Fy = 0 dan ∑Fx = 0 dalam sistem gaya konkuren,
maka dapat kita katakan bahwa sistem dalam kesetimbangan dan resultan gaya
adalah sama dengan nol.
5.3 ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :
a. Katrol 1 buahb. Katrol Ganda 1 buahc. Papan Gaya 1 buahd. Penanda Garis 2 buahe. Tali Rakitan 6 buahf. Buku Catatan 1 buahg. Beban Menggantung 4 buahh. Busur Derajat 1 buah i. Neraca Pegasj. Allen Key
5.4 PROSEDUR PERCOBAAN
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
5.4.1 Percobaan 1
Gambar 5.3 Sketsa Frame Kesetimbangan Gaya Percobaan 1
Cara melakukan praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Rangkailah seluruh alat sesuai dengan gambar.
2. Gunakan senar untuk menggantungkan 2 pengait beban pada katrol tunggal
dan letakkan 1 pengait beban pada tengah senar untuk menyeimbangkan
antara kiri dan kanan.
3. Tambahkan beban yang telah ditentukan pada pengait beban.
4. Sejajarkan beban kiri dan kanan dengan cara mengatur posisi beban di tengah
untuk mencari titik keseimbangannya.
5. Hitung sudut di bawah kedua katrol dengan busur yang telah disediakan.
6. Hitung panjang vertikal (h1 dan h2) dari katrol sampai pusat titik beban di
tengah dengan menggunakan penggaris untuk mencari kesalahan relatif.
7. Hitung panjang horizontal (L1 dan L2) dari pusat titik beban sampai senar
beban di kiri dan kanan untuk mencari kesalahan relatif.
5.4.2 Percobaan 2
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Gambar 5.4 Frame Kesetimbangan Gaya Percobaan 2
Cara melakukan praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Rangkailah seluruh alat sesuai gambar.
2. Geser katrol tunggal dengan menggunakan Allen key dengan mengendorkan
mur baut yang ada pada katrol tunggal.
3. Gantung senar pada katrol yang telah digeser, kemudian kaitkan ujung senar
satunya ke neraca pegas.
4. Gantungkan pengait beban beserta beban yang telah ditentukan pada senar
dan usahakan agar posisi senar tegak lurus 900.
5. Amati dan catat nilai tegangan yang ditunjukan di neraca pegas.
6. Kemudian hitung sudut di sebelah katrol dengan menggunakan busur yang
telah disediakan.
Mulai
Rangkai alat
Memasang senar pada katrol
Gantungkan pengait beban pada senar
Tambahkan beban yang telah ditentukan pada tiap tiap pengait beban
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
5.5 ALUR KERJA
5.5.1 Pada Percobaan 1
Alur kerja pada percobaan kesetimbangan gaya ke-1 dapat dilihat sebagai berikut :
Grafik 5.1 Alur Kerja Percobaan 1 Kesetimbngan Gaya
Sejajarkan beban kanan dan kiri dengan menggeser beban di tengah
Pertahankan posisi beban agar tetap setimbang
Amati dan hitung sudut α dan sudut β
Ukur panjang horizontal L1 dan L2 dari pusat beban di tengah
Ukur tinggi vertikal h1 dan h2 dari katrol tunggal kanan dan kiri
Hitung tegangan tali T1 dan T2
Selesai
Mulai
Rangkai alat
Memasang senar pada katrol
Memasang neraca pegas pada senar
Gantungkan pengait beban beserta beban yang telah ditentukan
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
5.5.2 Percobaan 2
Alur kerja pada percobaan kesetimbangan gaya ke-2 dapat dilihat sebagai berikut :
Grafik 5.2 Alur Kerja Percobaan 2 Kesetimbngan Gaya
Posisikan senar yang ada di neraca pegas tegak lurus 90O
Amati dan tulis tegangan yang ditunjukkan di neraca pegas
Ukur sudut lancip α
Hitung tegangan pada senar miring (T2)
Selesai
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
5.6 DATA HASIL PERCOBAAN
Tabel 5.1 Hasil data percobaan 1 dan 2 kesetimbangan gaya
Percobaan
α Β Beban h1 h2 L1 L2
W1 (N) W2
(N)W3 (N)
1 62,5° 65° 25 N 30 N 28 N 26,1 cm 26,1 cm 51,5 cm 36 cm
2 63° - - 27 N - - - - -
T1
T2
62,50
52,50
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
5.7 ANALISIS DATA
5.7.1 Percobaan 1
Diketahui :
Beban 1 (W1) : 25 N
Beban 2 (W2) : 30 N
Beban 3 (W3) : 28 N
Sudut α : 62,50
Sudut β : 650
Gambar 5.5 Kesetimbangan Gaya
Konkuren
Mencari nilai tegangan T1 dan T2 dengan menggunakan rumus segitiga gaya :
30 N
62,5052,50
52,50
62,50
650
T2
25 N
T1
y
x
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
= =
= =
Maka, diperoleh nilai :
T1 = = 26,26 N
T2 = = 29,36 N
Ketidakpastian :
Jika T1 = W1 dan T2=W3 maka,
W2(act) = T1 Cos + T2 Cos
= 25 Cos 62,50 + 28 Cos 650
= 23,37 N
Kesalahan rata-rata :
KR = x 100%
= x 100% = 22,1 %
5.7.2 Percobaan 2
Diketahui :
Beban (W) : 27 N
Sudut α : 630
Tegangan (T1) : 13 N
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Gambar 5.6 Kesetimbangan Gaya
630
270
T2 cos 630
T2 sin 630
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Mencari nilai T2 :
∑Fx = 0
T2 Cos - T1 = 0
T2 Cos 63o -13 = 0
T2 = 28,635 N
∑Fy = 0
T2 sin - W = 0
28,635 sin 630 - W=0
W = 25,514 N
Kesalahan rata-rata :
KR = x 100%
= x 100%
= 5,50 %
5.8 HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan data yang telah disusun pada tabel 5.1 diperoleh data perhitungan
pada table di bawah ini :
Tabel 5.2 Hasil Percobaan
Percobaa
n
α β Beban h1
(cm)
h2
(cm)
L1
(cm)
L2
(cm)
T1
(N)T2 (N)
W1
(N)W2
(N)W3 (N)
1 62,5
°
65° 25 30 28 26,1 26,1 51,5 36 26,2
6
29,3
6
2 63° - - 27 - - - - - 13 28,6
35
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Tabel 5.3 Ketelitian Nilai Percobaan 1
Tabel 5.4 Ketelitian Nilai Percobaan 2
5.8.1 Pembahasan
Perhitungan Hasil
W2(act) = T1 Cos + T2 Cos
23,37 N
KR = x 100%22,1 %
Ketelitian = (100-KR) % 77,9 %
Perhitungan Hasil
T2 sin - W = 0
28,635 sin 630 - W=0
W = 25,514 N 25,514 N
KR = x 100%5,50 %
Ketelitian = (100-KR) % 94,5 %
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Pada percobaan kesetimbangan gaya, desain dari segala jenis struktur didasarkan
pada efek berat desain struktur itu sendiri, gaya yang bekerja pada struktur
tersebut dan apakah struktur itu bergerak. Biasanya dalam desain struktural tidak
terdapat gerak dan benda yang dimaksud berada dalam kesetimbangan statis.
Untuk mengetahui nilai dari masing-masing benda uji, dalam hal ini tegangan tali,
beban benda yang menggantung, kesalahan rata-rata serta ketelitian pengukuran
bisa dimulai menggunakan :
Cara matematik yang biasa dipakai untuk 3 sistem dimensional adalah dengan 6
kondisi :
Jika gaya yang bekerja hanya dalam satu bidang maka 3 kondisi kesetimbangan
adalah :
Atau
Menggunakan hukum sinus untuk menyelesaikan gaya – gaya yang tidak
diketahui:
= =
5.8.2 Kemungkinan Kesalahan
Laporan Praktikum Fisika Terapan 2013BAB 5 kesetimbangan GayaKelompok 6
Hasil yang kami peroleh mungkin belum sempurna. Hal ini disebabkan karena :
a) Kurang teliti dalam mengukur sudut α, sudut β atau sudut ϕ.
b) Kurang cermat dalam penyesuaian terhadap gambar uji.
c) Kesalahan dalam perhitungan.
5.9 KESIMPULAN
Dari hasil praktikum dan pengolahan data dapat ditarik kesimpulan :
1) Gaya berpengaruh terhadap kesetimbangan itu sendiri.
2) Rumus untuk mencari nilai tegangan, sudut atau gaya dapat menggunakan
aturan sinus : = =
3) Rumus untuk mencari nilai Kesalahan Rata-rata (KR) = x 100%