LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR ENERGI DAN MOMENTUM

LAPORAN

PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Percobaan : M3

ENERGI DAN MOMENTUM

Pelaksanaan Praktikum

Hari : Rabu                       Tanggal : 27 September 2017                 Jam ke : 5-6

(LOGO UNAIR)

Oleh :

Renza Anggieta Maharani Muslim (081711333082)

Kelompok 4 :

1.      Shekina Glory                         (081711333080)

2.      Fadhila Rizkia Nur Hidayati   (081711333081)

3.      Sofian Iramanda                     (081711333083)

Dosen Pembimbing   : Erwin Susanto, ST, M.Sc

Asisten Pembimbing : Ni’mayuha

LABORATORIUM FISIKA DASAR

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2017

A.        TUJUAN

Menentukan koefisien restitusi tumbukan dari dua benda.

B.         DASAR TEORI

Jika terjadi tumbukan pada dua benda maka jumlah momentum sebelum dan setelah  tumbukan tidak berubah. Jika tumbukannya lenting sempurna maka akan dipenuhi bahwa jumlah energi kinetik sebelum dan setelah tumbukan tidak berubah, sehingga koefisien restitusinya = 1.

Dengan Air Track diharapkan gerakan kedua benda yang bertumbukan tidak mengalami gesekan dengan jalan yang dilaluinya sebagai akibat dari hembusan udara dari blower yang dapat mengangkat kedua benda ke atas melalui lubang – lubang kecil di sepanjang jalan yang dilaluinya.

Dari gambar terlihat bahwa pada saat benda P bergerak ke kanan dengan melewati sensor “ab “ dan “ba” yang jarak nya x1 , sensor “ab” menunjukkan waktu sebesar tab, setelah P bertumbukan dengan benda Q dan kembali bergerak ke kiri serta tepat melewati sensor “ba” dan “ab”, sensor “ba” menunjukkan waktu tba.

Dari sini dapat diketahui bagaimana kecepatan benda P sebelum dan sesudah tumbukan. Demikian pula benda Q yang semula bergerak kekiri dengan waktu tcd dan setelah tumbukan kembali kekanan dengan waktu tdc. Selanjutnya dengan membandingkan beda kecepatan kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan dapat diketahui harga koefisien restitusi (e) tumbukannya.

            ab││ba           dc││cd            

Momentum atau biasa ditulis dengan lambang P dapat didefinisikan sebagai suati hasil kali antara massa (m) dengan kecepatan (v). Atau dapat ditulis sebagi berikut :

𝑃 = 𝑚𝑣

Dikarenakan kecepatan adalah besaran vektor, maka momentum dapat dinyatakan dalam bentuk vektor juga. Satuan dari momentum adalah kgm/s² . Dari rumus diatas, dapat disimpulkan bahwa semakin besar massa dan kecepatan benda maka besar momentumnya juga semakin besar.           

Pada gambar diatas, tumbukan yang terjadi antara benda 1 dan benda 2 sama besar, karena sama-sama bergerak dengan kecepatan tertentu dan dengan massa tertentu, maka ketika kedua benda tersebut bertumbukan, masing-masing benda memberikan gaya ke benda lain sehingga besar momentumnya dapat diketahui.

Besarnya momentum yang bekerja pada saat tumbukan dapat diketahui melalui persamaan :  

𝑃 = 𝑃^′

𝑚1.𝑣1 + 𝑚2. 𝑣2 = 𝑚1. 𝑣1^′ + 𝑚2. 𝑣2′ 

Berdasarkan persamaan diatas, dapat disimpulkan bahwa momentum bersifat kekal, karena momentum sebelum tumbukan sama besar dengan momentum setelah tumbukan. Hal ini dapat terjadi apabila tidak ada gaya luar yang mempengaruhi. Dari persamaan diatas, dapat juga dicari kecepatan masing-masing benda sebelum dn sesudah tumbukan, sehingga kita dapat mencari besarnya koefisien restitusi (e). Berdasarkan besarnya koefisien restitusi, tumbukan dapat dibedakan menjadi 3, yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak lenting sama sekali. 

1. Tumbukan Lenting Sempurna ( e = 1)

Tumbukan lenting sempurna atau perfectly elastic collison adalah tumbukan dimana gaya yang bekerja pada kedua benda adalah gaya konservatif, sehingga besar energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan besarnya sama. 

Sebelum tumbukan :   

             

Setelah tumbukan :

           

Hukum Kekekalan Momentum :  

𝑚1.𝑣1 + 𝑚2. 𝑣2 = 𝑚1. 𝑣1^′ + 𝑚2. 𝑣2′ 

Pada tumbukan lenting sempurna, terjadi kekekalan energi kinetik, yang dapat dibuktikan dengan persamaan dibawah ini : 

𝑚1.𝑣1 + 𝑚2. 𝑣2 = 𝑚1. 𝑣1^′ + 𝑚2. 𝑣2′

𝑚1. 𝑣1 − 𝑚1. 𝑣1^′ = 𝑚2. 𝑣2^′ − 𝑚2.𝑣 𝑚1(𝑣1 − 𝑣1^′) = 𝑚2(𝑣2^′ − 𝑣2)

 Kemudian dari persamaan diturunkan menjadi hukum kekekalan energi kinetik, yaitu : 

Dimana :  

∆𝑣 = kecepatan relatif benda 2 dilihat oleh benda 1 sesaat sebelum tumbukan

∆𝑣^′= kecepatan relatif benda 2 dilihat oleh benda 1 sesaat setelah tumbukan 

2. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali (e = 0 )

Tumbukan tidak lenting sama sekali atau perfectly inelastic collision adalah tumbukan dimana setelah terjadi tumbukan, kedia benda akan menempel menjadi satu dan mempunya kecepatan yang sama.

Sebelum tumbukan :   

               

Setelah tumbukan :  

           

Pada tumbukan tidak lenting sama sekalim berlaku hukum kekekalan momentum sebagai berikut :  

𝑚1. 𝑣1 + 𝑚2.𝑣2 = (𝑚₁ + 𝑚₂)𝑣′ 

Pada tumbukan tidak lenting sama sekali tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik, sehingga da energi kinetik yang hilang selama proses tumbukan. Besarnya energi kinetik yang hilang, dapat dihitung dengan cara : 

 

3. Tumbukan Lenting Sebagian ( 0 < e < 1 )

Tumbukan lenting sebagian adalah tumbukan dimana nilai koefisien restitusinya berada diantara lebih 0 sampai dengan lebih kecil dari 1. Untuk mengukur koefisien restitusi dapat digunakan rumus : 

 

Semakin mendekati nilai 0, maka tumbukan semakin tidak lenting, sedangkan semakin mendekati nilai 1, maka tumbukan semakin lenting.

C.        ALAT DAN BAHAN

1.             Air track

2.             Dua benda yang bertumbukan

3.             Blower

4.             Empat sensor pencatat waktu

5.             Mistar

D.        PROSEDUR

1.             Memperhatikan 4 buah sensor ab, ba, cd, dan dc; mengukur jarak sensor ab ke sensor ba (missal x₁) dan sensor cd ke sensor dc (missal x₂). Mengupayakan kedua benda P dan Q dapat lewat dibawahnya dengan lancer tanpa tersangkut pada sensor.

2.             Meletakkan benda P di sebelah kiri sensor ab dan ba, benda Q disebelah kanan sensor cd dan dc.

3.             Menghembuskan udara dari blower, mendorong sedikit saja benda P ke kanan dan Q ke kiri.

4.             Membaca dan mencatat waktu yang ditunjukkan oleh sensor ab dan sensor cd.

5.             Setelah terjadi tumbukan antara kedua benda tersebut, benda P kembali ke kiri dan benda Q kembali ke kanan.

6.             Membaca dan mencatat waktu yang ditunjukkan oleh sensor ba dan dc.

7.             Mengulangi sebanyak 10 kali percobaan.