Pengembangan Alat PraktikumGerak Parabola(disusun guna
melengkapi tugas mata kuliah Teknik Laboratorium)Makalah
Disusun oleh:Roby Hidayatur Rohman (120210102043 / kelas C)
Dosen Pengampu:Rayendra Wahyu B, M.Pd
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU
PENDIDIKANUNIVERSITAS JEMBER2014
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar belakangFisika merupakan bagian dari sains yang
mempelajari fenomena dan gejala alam secara empiris, logis,
sistematis dan rasional yang melibatkan proses dan sikap ilmiah.
Fisika sebagai ilmu yang mempunyai obyek berupa benda-bendaa real
jika disampaikan hanya dengan cara ceramah maka materi yang
diterima siswa dapat dipahami sebagai kumpulan rumus rumus atau
konsep-konsep abstrak. Salah satu cara untuk memudahkan siswa
mempelajari suatu materi adalah dengan melakukan eksperimen
(praktikum). Praktikum dapat memudahkan siswa mempelajari konsep
fisis dan mengkaitkan dengan keadaan fisis yang real.Banyak materi
pelajaran fisika yang diajarkan di sekolah, salah satu sub babnya
adalah tentang gerak parabola. Untuk mempermudah pemahaman siswa
tentang materi gerak parabola, siswa dapat dibimbing melakukan
percobaan gerak parabola. Alat praktikum yang sesuai dengan
kebutuhan dan prinsip dasar yang biasa dipelajari oleh siswa
merupakan sesuatu yang sangat mutlak diperlukan. Bukan desain dan
penampakan alat yang menjadi prioritas utama dalam pembelajaran,
melainkan kesesuaian dengan teori dan kemampuan untuk memudahkan
siswa memahami materi.Pada kesempatan kali ini, kami mencoba
mengembangkan alat percobaan tentang gerak parabola. Dari percobaan
ini siswa dapat mengetahui pengaruh konstanta pegas, sudut
kemiringan, dan massa peluru terhadap jarak jatuh peluru dan tinggi
maksimum peluru. Pengembangan alat percobaan gerak parabola ini
kami susun guna memenuhi tugas kami dalam mata kuliah teknik
laboratorium 1.
1.2 Rumusan Masalah1. Bagaimana cara membuat dan mengembangkan
alat yang dapat menunjukkan Gerak parabola ?2. Bagaimana mengetahui
pengaruh konstanta pegas terhadap Xmaks dan Ymaks Gerak parabola
?3. Bagaimana mengetahui pengaruh massa kelereng terhadap Xmaks dan
Ymaks Gerak parabola ?4. Bagaimana mengetahui pengaruh sudut
kemiringan meriam ( )terhadap Xmaks dan Ymaks Gerak parabola ?
1.3 Tujuan1. Membuat dan mengembangkan alat yang dapat
menunjukkan Gerak parabola.2. Mengetahui pengaruh konstanta pegas
terhadap Xmaks dan Ymaks Gerak parabola.3. Mengetahui pengaruh
massa kelereng terhadap Xmaks dan Ymaks Gerak parabola.4.
Mengetahui pengaruh sudut kemiringan meriam ( )terhadap Xmaks dan
Ymaks Gerak parabola .
BAB IIDASAR TEORI DAN RANCANG BANGUN ALAT
2.1 Dasar TeoriTerapan yang menarik dari gerakan dalam dua
dimensi adalah gerak proyektil, yaitu sebuah benda yang diluncurkan
ke udara dan kemudian dibiarkan bergerak secara bebas. Gerakan
proyektil dipersulit oleh hambatan udara, gerak bumi, dan variasi
percepatan karena gravitasi. Untuk mudahnya kita akan abaikan
kerumitan ini. Maka, proyektil kita anggap saja mempunyai
percepatan konstan yang berarah vertikal ke bawah dengan besar g =
9,81 m/s2 = 32,2 ft/s2. Dalam gerakan proyektil, komponen
horizontal dan vertikal gerakan ini adalah saling bebas. Sebagai
contoh, perhatikan bola yang dilempar dari kereta yang sedang
bergerak secara horizontal dengan kecepatan konstan. Jika bola
dilempar lurus ke atas relatif terhadap terhadap kereta, maka bola
bergerak ke titik yang paling tinggi, yang bergantung pada
kecepatan vertikal awalnya, dan kemudian kembali. Gerak ini tak ada
sangkut pautnya dengan horizontal bola relatif terhadap tanah.
Gerak ini adalah gerak dengan kecepatan konstan, kecepatan kereta.
Gerak ini tak punya sangkut paut dengan gerak vertikal bola.
Relatif terhadap tanah, bola mengikuti jejak parabola. Yang
merupakan karakteristik gerak proyektil. V0yV0xV0xyx
Perhatikan sebuah partikel yang diluncurkan dengan suatu
kecepatan awal yang mempunyai komponen vertikal dan horizontal
relatif terhadap titik asal yang tetap. Jika kita ambil sumbu
vertikal y dengan arah positif ke atas dan sumbu horizontal x
dengan arah positif searah komponen horizontal awal kecepatan
proyektil, maka kecepatan proyektil :ay = -gdan ax = 0Misalkan kita
luncurkan sebuah proyektil dari titik asal dengan kelajuan awal v0
dengan sudut terhadap sumbu horizontal (gambar a). Jadi, kecepatan
awal mempunyai komponen v0x = v0 cos v0y = v0 sin
Karena tidak ada percepatan horizontal, komponen x kecepatan
adalah konstan:Gerakan proyektil
Komponen y berubah dengan waktu sesuai dengan
Gerakan proyektil
Komponen perpindahan proyektil adalah
Tinggi maksimum benda (h)Pada saat benda mencapai ketinggian
maksimum, kecepatan arah vertikal sama dengan 0.
v0 .sin gt = 0 v0 .sin = g.t
dengan t adalah waktu untuk mencapai ketinggian maksimum. Jika t
kita substitusikan ke persamaan, maka:
persamaan ini berbentuk y = ax + bx2, yang merupakan persamaan
parabola yang melalui titik asal. Gambar berikut (gambar b)
menunjukkan lintasan sebuah proyektil dengan vector kecepatan dan
komponen- komponennya yang ditunjukkan pada beberapa titik. V
V
V0y jV0y iV0V0y jV
Vy jVy iVy iVy jR
y
x
j
i
Gambar. b.Lintasan sebuah proyek dengan vector dengan vector
kecepatan dan komponen- komponen tegaknya ditunjukkan pada beberapa
titik. Jarak horizontal yang ditempuh adalah jangkauan R.Untuk
kasus istimewa dimana ketinggian awal dan akhir sama, kita dapat
menurunkan rumus umum untuk jangkauan proyektil dinyatakan dalam
kelajuan awal dan sudut lemparan. Pada saat benda menyentuh tanah,
misalnya di titik E, posisi vertikal benda adalah nol.
Maka, jangkauan Xmaks adalah jarak yang ditempuh dalam dua kali
waktu ini atau jarak terjauh adalah :
Karena nilai maksimum adalah 1 ketika atau , jankauan maksimum
sama dengan ketika .Persamaan jarak diatas berguna untuk soal
proyektil bila ketinggiaan awal dan akhir sama. Yang lebih penting
dari persamaan ini dapat kita dapat mempelajari tentang
kebergantungan jangkauan pada sudut lemparan awal, sebagai contoh
bahwa jangkaun adalah maksimum jika sudut lemparan adalah 45o.
Kita lihat bahwa jarak horizontal yang ditempuh adalah hasil
kali komponen horizontal kecepatan awal dengan proyektil berada di
udara, yang selanjutnya akan sebanding dengan . Jangkauan maksimum
terjadi bila horizontal dan vertikal sama, yang berarti bahwa sudut
lemparan adalah 45o. Dalam beberapa terapan praktis, pertimbangan
lain juga penting. Sabgai contoh, pada tolak peluru, ketinggian
awal dan akhir tidak sama karena karena bola dilemparkan dari
ketinggian sekita 2 m dari tanah., dimana bola mendarat. Ketinggian
awal ekstra bertambah waktu peluru berada di udara. Dalam hal ini
jangkauan adalah maksimum ketika lebih besar sedikit daripada ,
artinya bila sidut lemparan agak lebih kecil dari 45o.
Gambar berikut menunjukkan studi tentang hasil terbaik
pelemparan peluru menunjukkan bahwa jangkauan maksimum terjadiu
dengan sudut lemparan sekitaar 42o. Dengan peluru arteleri,
hambatan udara harus ikut diperhitungkan untuk
memperkirakanjangkauan secara tepat. Hambatan udara mengurangi
jangkauan untuk suatu sudut lemparan tertentu. Hambatan ini
menurunkansudut lemparan optimum.Lintasan 45oKetinggian
awalLintasan parabola yang lebih dataJika ketinggian awal dan akhir
sama, lintasan 45o akanmempunyai jangkauan yang lebih
besarKetinggian akhir
Menurut analisis kita tentang gerakan proyektil,sebuah benda
yang dijatuhkan dari ketinggian h diatas tanah akan menumbuk tanah
dalam waktu yang sama seperti benda yang dilemparkan secara
horizontal dari ketinggian yang sama. Dalam tiap kasus, jarak tiap
jatuh benda diberikan oleh 2 (dengan mengukur y ke bawah dari
ketinggian awal). Kenyataan yang luar biasa ini dapat ditunjukkan
dengan mudah . Hal ini pertama kali diulas selama zaman kebangunan
kembali oleh Renaisance Gaalileo Galilei (1564-1642), orang pertama
yang memberikan gambaran gerakan proyektil secara modern dan
kuantitatif seperti yang telah kita bahas.
Energi Potensial ElastisitasUsaha dapat dihitung sebagai luas
daerah di bawah grafik gaya F dan perpindahan s. Menggunakan cara
yang sama, usaha yang dilakukan untuk menarik pegas juga dapat
dihitung sebagai luas daerah di bawah grafik gaya F dan pertambahan
panjang pegas x. Perhatikan Gambar berikut!
Anda dapat menghitung luas daerah yang diarsir (luas segitiga)
pada gambar sebagai berikut.
Karena F = k X , maka
Seluruh usaha (W) yang dilakukan oleh gaya F tersimpan menjadi
energi potensial elastis pegas karena tidak terjadi perubahan
energi kinetik pegas. Oleh karena itu, sebuah pegas yang memiliki
konstanta pegas k dan terentang sejauh X dari keadaan setimbangnya,
memiliki energi potensial elastis sebesar Ep.
Jika pegas dimampatkan kemudian dilepaskan, pegas dapat
melontarkan peluru. Dalam hal ini, energi potensial elastis berubah
menjadi energi kinetik peluru.
Keterangan:k : konstanta pegas (N/m) : pertambahan panjang pegas
(m)m : massa benda (kg)v : kecepatan benda (m/s)
Menghitung Kecepatan Awal dengan PercobaanUntuk mengetahui nilai
kecepatan awal bola, dapat dilakukan dengan hasil perhitungan rumus
dan juga melakukan percobaan. Untuk mengukur nilai kecepatan dengan
percobaan, dilakukan dengan mengukur jarak antara ujung pelontar
sampai ujung papan penyangga (x) dan mengukur waktu tempuhnya (t).
Hasil pengukurannya dapat digunakan untuk mengukur kecepatan awal
dengan rumus :
Roby Hidayaturrohman | 12021010204310
Pengembangan Alat Praktikum Gerak Parabola2.2 Rancang Bangun
Alat14
BAB IIIALAT BAHAN DAN RANCANGAN BIAYA
3.1 Alat Dan Bahan NONAMAJUMLAHKETERANGAN
1Selongsong1merupakan tabung bening yang berfungsi sebagai wadah
bagi pegas pelontar.
2Pegas3terbuat dari baja yang berfungsi sebagai
pelontar/pendorong
3Bilah pelontar1terbuat dari logam berfungsi sebagai
perpanjangan dari pegas yang berfungsi sebagai pendorong/pelontar
peluru/kelereng
4Pemicu1merupakan tombol yang berfungsi sebagai pengunci posisi
meriam (pelontar) sebelum di tembakkan.
5Papan penopang 1merupakan bagian yang berfungsi sebagai tempat
berdririnya meriam .
6Penyangga1merupakan logam yang terdapat pengunci disamping,
berfungsi sebagai penyangga papan penopang sehingga papan penopang
mempunyai posisi kemiringan tertentu.
7Papan alas 1Bagian yang terbuat dari kayu yang berfungsi
sebagai papan perangkaian alat dan alas dari meriam
8Busur1merupakan busur derajat yang berfungsi untuk
mengukur/menentukan besarnya sudut kemiringan (elevasi) dari
meriam.
9Mistar/meteran1merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
jarak lontar peluru.
10Kelereng/peluruSeperlunyaMerupakan benda yang akan dilontarkan
pada percobaan .
11Bak 1Merupakan alat yang digunakan untuk menampung pasir
tempat mendarat lontaran kelereng.
12Pasir2 KgMerupakan Bahan yang digunakan untuk tempat
pendaratan kelereng.
13Engsel2Merupakan alat Yang digunakan untuk menyambung papan
penopang dan papan alas.
14Stopwacth1Digunakan untuk mengukur waktu tempuh bola dari
bilah pelontar sampai ujung papan penopang
3.2 Langkah Kerja 3.2.1 Mengetahui pengaruh konstanta pegas
terhadap Xmaks dan Ymaks Gerak parabola.1. Menyiapkan alat dan
bahan yang dibutuhkan2. Atur alat untuk membentuk sudut elevasi 30o
.3. Pasang pegas 1 pada batang selongsong4. Tekan batang pelontar
sehingga siap untuk ditembakkan 5. Letakkan peluru / kelereng pada
ujung batang pelontar dengan massa m16. Posisikan selongsong dan
alas selongsong hingga bola pejal berada di atas titik 0 pada
mistar pengukur (tepi bak pasir)7. Tekan tombol pemicu sehingga
peluru terlontar 8. Tandai dan ukur jarak jatuh peluru terjauh yang
dapat dicapai sebagai 9. Catat hasil percobaan pada tabel hasil
pengamatan10. Hitung nilai Ymax
11. Ulangi percobaan yaitu mengganti pegas dengan pegas 2 dan
pegas 3
3.2.2 Mengetahui pengaruh massa peluru terhadap Xmaks dan Ymaks
Gerak parabola.1. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan2. Atur
alat untuk membentuk sudut elevasi 30o .3. Tekan batang pelontar
sehingga siap untuk ditembakkan 4. Letakkan peluru / kelereng pada
ujung batang pelontar dengan massa m15. Posisikan selongsong dan
alas selongsong hingga bola pejal berada di atas titik 0 pada
mistar pengukur (tepi bak pasir)6. Tekan tombol pemicu sehingga
peluru terlontar 7. Tandai dan ukur jarak jatuh peluru terjauh yang
dapat dicapai sebagai 8. Catat hasil percobaan pada tabel hasil
pengamatan9. Hitung nilai Ymax
10. Ulangi percobaan yaitu mengganti massa peluru menjadi m2 dan
m3
3.2.3 Mengetahui pengaruh sudut kemiringan atau elevasi ()
terhadap Xmaks dan Ymaks Gerak parabola.1. Menyiapkan alat dan
bahan yang dibutuhkan2. Atur alat untuk membentuk sudut elevasi 15o
.3. Tekan batang pelontar sehingga siap untuk ditembakkan 4.
Letakkan peluru / kelereng pada ujung batang pelontar dengan massa
m15. Tekan tombol pemicu sehingga peluru terlontar 6. Tandai dan
ukur jarak jatuh peluru terjauh yang dapat dicapai sebagai 7. Catat
hasil percobaan pada tabel hasil pengamatan8. Hitung nilai Ymax
9. Ulangi percobaan yaitu mengganti sudut elevasi menjadi 30o,
45o, 60o
3.3 Tabel Pengamatan 3.3.1 Tabel pengaruh konstanta pegas
terhadap Xmaks dan Ymaks gerak parabola saat = 30o dan m =
NoKonstanta Pegas XmaksV0Ymaks
1Pegas 1
2Pegas 2
3Pegas 3
3.3.2 Tabel pengaruh massa peluru terhadap Xmaks dan Ymaks gerak
parabola saat = 30o dan menggunakan pegas 1NoMassa Peluru
XmaksV0Ymaks
1m1 =
2m2 =
3m3 =
3.3.3 Tabel pengaruh massa peluru terhadap Xmaks dan Ymaks gerak
parabola saat m= dan menggunakan pegas 1NoSudut Elevasi (
)XmaksV0Ymaks
115o
230o
345o
460o
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli C. Douglas, 1998, FISIKA Jilid 1, Erlangga, Jakarta
Marcelo A & J. Finn Edwar, 1994, DASAR-DASAR FISIKA UNIVERSITAS
jilid 1, Erlangga, JakartaTipler A. Paul, 1998, FISIKA UNTUK SAINS
DAN TEKNIK, Erlangga, JakartaYoung & Hugh F, 2002, FISIKA
UNIVERSITAS, Eralngga, Jakarta
