laporan praktikum Bidang Miring

Penentuan Percepatan Gravitasi Menggunakan  Metode Bidang Miring dengan Aplikasi Logger Pro

Amelia Nurhidayah, Karnita Priscila, dan Nurmalia Agustin

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan,

Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164 Indonesia

Surat-e: amelianurhidayah@rocketmail.com

Pada eksperimen ini dilaporkan pengukuran percepatan gravitasi bumi meggunakan metode bidang miring dengan bantuan sensor gerak dan Logger Pro. Percepatan gravitasi yang diperoleh 9.0 m/s² , sangat dekat dengan nilai yang diterima secara umum sekitar 9.8 m/s². Ralat relatif yang diperoleh adalah 0.08%. Jadi dar kajian teori dengan eksperimen dapat dikatakan telah sesuai dan metode ini dapat kita gunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi.

Kata kunci: Percepatan gravitasi, sensor gerak, bidang miring, Logger Pro

 

I.          Pendahuluan

Kereta berjalan pada bidang miring mempunyai sebuah percepatan. Saaat kereta meluncur ke bawah ada gaya gravitasi yang menyebabkan kereta tersebut turun ke bawah. Selain itu, ada pengaruh lain yaitu gaya gesek kereta terhadap bidang miring tersebut dan percepatan gravitasi yang mempengaruhi kereta tersebut, ketinggian dari bidang miring tersebut, dan sudut pada bidang miring tersebut.

Percobaan dengan menggunakan metode bidang miring ini bertujuan untuk membuktikan nilai dari percepatan gravitasi. Eksperimen ini dilakukan dengan alasan menghitung kembali percepatan gravitasi yang sebelumnya telah dilakukan oleh para ilmuwan.

II.        Landasan Teori

Ketika sebuah benda sedang bergerak, baik pada suatu permukaan maka ada kekuatan yang melawan gerak benda itu karena benda berinteraksi dengan lingkungannya yang disebut dengan gaya gesek. Arah gaya gesek pada benda, sejajar dengan permukaan yang bersentuhan dengan benda dan berlawanan dengan gerak benda yang sesungguhnya (gesekan kinetik) atau gerak yang akan segera terjadi (gesekan static) relatif terhadap permukaannya. Koefisien gesek hampir tidak dipengaruhi luas kedua permukaan yang bersentuhan (Raymond A.Serway 2009, 199)

Bila benda bergerak ke bawah sepanjang bidang miring, gaya-gaya yang bekerja di gambarkan pada Gambar 1. Sekarang dianggap F bekerja ke bawah sepanjang bidang miring, tetapi dapat juga dibuat asusmsi yang sebaliknya. Dengan mengambil arah ke bawah sepanjang bidang miring sebagai arah yang positif, dapat dibuktikan bahwa persamaan (I) geraknya sekarang adalah

Atau

Bila gerakannya lurus beraturan  dan nilai numeriknya dimasukkan, akan didapat N; jika benda menggeser kebawah sepanjang bidang miring dengan percepatan m dt, didapat N. Tanda negatif akan muncul di sini berarti bahwa gaya F bekerja sepanjang bidang miring dengan arah ke atas, bukan ke bawah seperti mula-mula diasumsikan (Marcelo Alonso 1994, 122).

Lihat Gambar 1, balok dianggap sebagai partikel dan gaya-gaya yang bekerja padanya ditunjukkan pada Gambar 1. W adalah berat balok, N gaya normal yang dilakukan oleh permukaan miring pada balok. Jadi pengukuran sudut kemiringan ketika benda akan mulai bergerak dapat digunakan sebagai metoda eksperimental sederhana untuk menentukan koefisien gesekan statik antara dua permukaan (Pantur Silaban Ph.D 1978, 148)

Gambar 1. Gaya yang bekerja pada bidang miring

Sumber: carapedia.com

III.     Metode Eksperimen

Peralatan yang digunakan dalam eksperimen adalah seperangkat komputer (Notebook Accer), rel kereta lengkap dengan keretanya dengan panjang 121,8 cm (Trolly), Vernier Motion Detector (sensor gerak), Software Logger Pro dan Microsoft Excel. Peralatan tersebut tampak pada gambar.

Vernier Motion Detector atau yang disebut dengan sensor gerak, kita letakkan pada ujung lintasan bagian atas yang dihubungkan dengan interface. Kemudian diikuti dengan kereta yang ditarik sampai ujung atas, dengan panjang lintasan =121,8 cm. Pada eksperimen ini kita mengubah nilai, yang nantinya akan diperoleh hasil variasi nilai sin α, nilai percepatannya atau a didapatkan dari hasil pergerakan kereta tersebut menuruni bidang miring. Nilai  didapat dari tabel data dengansebagai tinggi bidang dan r sebagai panjang lintasan. Percepatan a akan didapatkan dari grafik yang ditunjukkan oleh Logger Pro. Pada saat kereta digerakkan atau dilepas, sensor gerak yang disambungkan ke PC akan membaca pergerakan kereta. Hasil pembacaan itu diperoleh grafik hubungan kecepatan dengan waktu. Dari grafik tersebut dilakukan fitting data untuk memperoleh garis lurus sehingga, didapatkan percepatan. Data y, a, dan r  yang telah didapatkan dianalisis ke Microsoft Exel, dan diperoleh hasil sin α, yang kemudian ditampilkan dengan grafik linier dari persamaan   dengan y sebagai percepatan a, x sebagai sin α, dan a sebagai g. Maka, besar nilai g disajikan dalam grafik linier. Susunan alat eksperimen ditunjukkan pada gambar

Gambar I1. Susunan alat eksperimen penentu percepatan gravitasi.

IV.          Hasil dan Pembahasan

Dengan mengubah nilai y, maka diperoleh data pada tabel 1 serta dianalisis dengan Microsoft Excel untuk mendapatkan nilai sudut sin α dari persamaan

Tabel 1. Data tanpa beban

No.	y (cm)	r (cm)	a (m/s2)	sin
1	5	121.8	0.2946	0.041051
2	6	121.8	0.394	0.049261
3	7	121.8	0.4854	0.057271
4	8	121.8	0.521	0.065681
5	9	121.8	0.5936	0.073892
6	10	121.8	0.6597	0.082102
7	11	121.8	0.7593	0.090312
8	12	121.8	0.8428	0.098522
9	13	121.8	0.9007	0.106732
10	14	121.8	0.9715	0.114943

Dari hasil tracking  melalui Logger Pro didapatkan grafik seperti pada gambar 2

        Gambar 2. Grafik hubungan antara a dan sin α

Berdasarkan data eksperimen, diperoleh nilai  percobaan dan hasil perhitungan diperoleh percepatan gravitasi yaitu g = 9.0 m. Analisis ini menggunakan grafik pada Microsoft Excel. Dan hasilnya sangat dekat dengan ketetapan gravitasi g = 9.8 m dengan ralat relatif 0,08 %. Perbedaan ini dipengaruhi oleh gesekan kereta pada bidang miring dan tinggi bidang miring yang dilintasi oleh kereta juga berpengaruh terhadap nilai sudutnya atau α. Untuk mencari nilai α yang berpengaruh adalah tinggi bidang miring dan sisi miring dari bidang miring tersebut kemudian kita dapat menghitung nilai dari sin α sendiri yaitu dengan rumus  jadi, nilai y dan r tersebut berpengaruh juga terhadap nilai percepatan gravitasi yang telah dilakukan melalui metode bidang miring tersebut.

V.       Kesimpulan

Berdasarkan analisis percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasilnya lebih kecil dari ketetapannya, yaitu g = 9,0 m< g = 9.8 mdengan kesalahan relatif yaitu 0.08% (Perbedaan ini dapat dikarenakan gaya gesek pada bidang miring terhambat, tekanan tangan yang bersentuhan dengan kereta atau tekanan udara yang mempengaruhi hasil pengukuran sensor gerak. Namun,  hasil ini sangat baik untuk percobaan dengan peralatan yang sangat sederhana. Jadi, kajian teori dengan eksperimen menggunakan metode bidang miring ini dapat dikatakan telah sesuai dan metode ini dapat kita gunakan untuk  menentukan nilai percepatan gravitasi). Jadi, dapat disimpulkan bahwa nilai percepatan ravitasina tidak sesuai dengan teorinya.

           

Kepustakaan

Marcelo Alonso, E. J. (1994). Dasar-Dasar Fisika Universitas Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.

Pantur Silaban Ph.D, D. E. (1978). Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Bandung: Erlangga.

Raymond A.Serway, J. W. (2009). Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi 6. Singapore: Salemba Empat.