A.
TUJUAN
Menentukan titik berat dengan
percobaan
B.
DASAR TEORI
PUSAT MASSA DAN TITIK BERAT
Setiap
benda terdiri ataspartikel-partilkel yang masing-masing memiliki berat.
Resultan dari seluruh berat partikel inilah yang disebut dengan gaya berat
benda. Titik tangkap gaya berat benda inilah yang dinamakan titik berat.
Pusat
massa dan titik berat suatu benda memiliki pengertian yang sama, yaitu suatu
titik tempat berpusatnya massa/berat dari benda tersebut. Perbedaannya adalah
letak pusat massa suatu benda tidak dipengaruhi oleh medan gravitasi, sehingga
letaknya tidak selalu berhimpit dengan letak titik beratnya.
1.
PUSAT MASSA
Koordinat
pusat massa dari benda-benda diskrit, dengan massa masing-masing M1,
M2,....... , Mi ; yang terletak pada koordinat (x1,y1),
(x2,y2),........, (xi,yi) adalah:
2.
TITIK BERAT (X,Y)
Koordinat
titik berat suatu sistem benda dengan berat masing-masing W1, W2,
........., Wi ; yang terletak pada koordinat (x1,y1),
(x2,y2), ............, (xi,yi)
adalah:
LETAK/POSISI
TITIK BERAT
1.
Terletak pada perpotongan diagonal
ruang untuk benda homogen berbentuk teratur.
2.
Terletak pada perpotongan kedua
garis vertikal untuk benda sembarang.
3.
Bisa terletak di dalam atau diluar
bendanya tergantung pada homogenitas dan bentuknya.
Sifat
- sifat :
1. Jika benda homogen mempunyai sumbu simetri atau bidang
simetri, maka titik beratnya terletak pada sumbu simetri atau bidang simetri
tersebut.
2.
Letak titik berat benda padat bersifat tetap, tidak tergantung pada posisi
benda.
3.
Kalau suatu benda homogen mempunyai dua bidang simetri ( bidang sumbu )
4.
maka titik beratnya terletak pada
garis potong kedua bidang tersebut.
5.
Kalau suatu benda mempunyai tiga
buah bidang simetri yang tidak melalui satu garis,
6.
maka titik beratnya terletak pada
titik potong ketiga simetri tersebut.
C. ALAT DAN BAHAN
·
batu kerikil
· benang jahit
· paku
· kertas karton
· mistar
· pensil
· pelubang kertas
· gunting
· jangka
D.
CARA KERJA
Cara
kerja 1
1.
Siapkan alat dan bahan
2.
Buatlah bangun-bangun datar (persegi
panjang, lingkaran, segitiga sama sisi, segitiga siku-siku sama kaki, segitiga
siku-siku sembarangdan bangun sembarang) menggunakan kertas karton
3.
Lubangi setiap bangun dengan
pelubang kertas, sebanyak dua lubang
4.
Iklatlah batu kerikil menggunakan
benang jahit
5.
Pasang paku pada dinding atau pintu
6.
Masukkan salah satu lubang pada
salah satu bidang datar di paku yang telah ditancapkan.
7.
Gantungkan benang jahit yang telah
diberi kerikil pada paku, usahakan bangun dapat bergerak dengan bebas.
8.
Setelah posisi seimbang tandai letak
benang pada kartin pada dua tempa dengan menggunakan pensil
9.
Lepaskan benang, kemudian ambil
kartonnya.
10.
Tariklah garis melalui dua tanda
yang telah dibuat.
11.
Lakukan cara ke 6-10 pada lubang ke
dua.
12.
Lakukan cara ke 6-11 pada bangun
yang lain.
Cara
kerja 2
1.
Siapkan alat dan bahan
2.
Buatlah bangun-bangun datar (persegi
panjang dilubang, lingkaran dilubang, setengah lingkaran, juring lingkaran )
menggunakan kertas karton. Ukuran sama dengan percobaan 1.
3.
Lubangi setiap bangun dengan
pelubang kertas, sebanyak dua lubang
4.
Iklatlah batu kerikil menggunakan
benang jahit
5.
Pasang paku pada dinding atau pintu
6.
Masukkan salah satu lubang pada
salah satu bidang datar di paku yang telah ditancapkan.
7.
Gantungkan benang jahit yang telah
diberi kerikil pada paku, usahakan bangun dapat bergerak dengan bebas.
8.
Setelah posisi seimbang tandai letak
benang pada kartin pada dua tempa dengan menggunakan pensil
9.
Lepaskan benang, kemudian ambil
kartonnya.
10.
Tariklah garis melalui dua tanda
yang telah dibuat.
11.
Lakukan cara ke 6-10 pada lubang ke
dua.
12.
Lakukan cara ke 6-11 pada bangun
yang lain.
13.
Bandingkan dengan percobaan 1.
Tujuan Menemukan bahwa titik berat (titik pusat massa) benda
luasan terletak pada garis berat melalui percobaan / pengamatan.
Alat dan Bahan
- Benda luasan
(tipis, terbuat dari plat, kayu atau karton). Benda-benda ini ada yang
bentuknya beraturan (segitiga sama sisi dan atau segitiga sama kaki, bujur
sangkar atau persegi panjang, lingkaran) ada yang bentuknya sebarang. - Benang
halus dan kuat. - Alat ukur panjang/meteran/mistar.
Landasan teori Benda
tegar akan melakukan gerak translasi apabila gaya yang diberikan pada benda
tepat mengenai suatu titik yang yang disebut titik berat. Titik berat merupakan
titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak mengalami
rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi sekaligus,
maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasan
gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya. Di dalam
hampir semua persoalan mekanika, g (percepatan gravitasi) boleh dianggap
seragam pada seluruh bagian benda , karena ukuran benda relative kecil dibanding
jarak yang dapat menyebabkan perubahan g yang cukup berarti. Dengan demikian
pusat massa dan pusat gravitasi dapat diambil sebagai titik yang sama.
Keberhimpitan ini dapat digunakan untuk menentukan pusat massa sebuah keping
tipis yang bentuknya tidak beraturan. Untuk benda-benda yang mempunyai bentuk
sembarang letak titik berat dicari dengan perhitungan. Perhitungan didasarkan
pada asumsi bahwa kita dapat mengambil beberapa titik dari benda yang ingin
dihitung titik beratnya dikalikan dengan berat di masing-masing titik kemudian
dijumlahkan dan dibagi dengan jumlah berat pada tiap-tiap titik. dikatakan
titik berat juga merupakan pusat massa di dekat permukaan bumi, namun untuk
tempat yang ketinggiannya tertentu di atas bumi titik berat dan pusat massa harus
dibedakan. Prosedur - Siapkan benda yang bentuknya sebarang berikut benang dan
statif sebagai tempat menggantung benda dalam berbagai posisi bebas (misal 5
posisi berbeda). - Dengan menggunakan tali/benang, benda kita gantungkan pada
sebuah titik A pada bagian tepinya. Jika benda dalam keadaan diam pusat
gravitasi harus terletak lurus di bawah titik gantung A, jadi titik berat
terletak pada garis Aa (garis Aa adalah perpanjangan tali penggantung benda).
AA` adalah garis kerja gaya berat benda. BB` juga garis kerja gaya berat benda.
AA` dan BB` berpotongan di titik O. - Gantungkanlah benda itu lagi pada titik
lain di B pada tepinya. Bagaimanakah prediksi anda? Apakah pusat gravitasi
harus terletak pada garis BB` (perpanjangan garis BB`)? Berikan alasan! - Gantungkan
benda itu pada sembarang titik lain pada bagian tepiinya. Misalnya C. Maka
apakah garis CC` akan melalui O? Jelaskan jawaban anda beserta alasannya! -
Berdasarkan data yang diperoleh pada langkah 3 dan 4 buatlah kesimpulan yang
mengarah pada definisi tentang titik pusat massa! Prediksi Prediksi kelompok
saya adalah pusat gravitasi terletak pada perpanjangan gariS BB`.Karena pusat
gravitasi benda akan sama jika jaraknya dengan pusat bumi tidak dipindahkan Ya,
garis CC` akan melalui titik O. Karena jarak benda dari pusat bumi tidak
dipindahkan dari keadaan semula sehingga pusat gravitasi tetap sama KESIMPULAN
Benda luasan tidak beraturan memiliki titik berat dan pusat massa. Hal tersebut
tidak mungkin akan sama letaknya antara satu sama lain. Koordinat titik berat
adalah (3.9,6.8) dan titik beratnya adalah 7,84
Read more at:
http://percobaandanpraktikum.blogspot.com/2012/09/laporan-percobaan-titik-berat.html
dikutip dari
Percobaan
dan Praktikum
A.
Pelaksanaan
Judul : Titik Berat
Hari/tgl : Senin 18 Juni 2012
Tujuan : Untuk menentukan titik berat suatu benda
B.
Landasan Teori
Sebuah benda tegar berada dalam keadaan seimbang mekanis bila, relative
terhadap suatu kerangka acuan inersial
1. Percepatan linier pusat massanya nol.
2. Percepatan sudutnya mengelilingi sembarang sumbu tetap dalam kerangka acuan
ini juga nol.
Persyaratan di atas tidak mengharuskan benda tersebut
dalam keadaan diam, karena persyaratan pertama membolehkan benda bergerak
dengan kecepatan pusat massanya konstan, sedangkan persyaratan kedua
membolehkan benda berotasi dengan kecepatan sudut rotasi yang konstan juga.
Bila benda benarbenar diam (relatif terhadap suatu kerangka acuan), yaitu
ketika kecepatan linier pusat massanya dan kecepatan sudut rotasinya terhadap
sembarang sumbu tetap, bernilai nol keduanya, maka benda tegar tersebut
dikatakan berada dalam keseimbangan statik. Bila suatu benda tegar berada dalam
keadaan seimbang statik, maka kedua persyaratan di atas untuk keseimbangan
mekanik akan menjamin benda tetap dalam keadaan seimbang statik. Persyaratan
pertama ekuivalen dengan persyaratan bahwa total gaya eksternal yang bekerja
pada benda tegar sama dengan nol
Sedangkan persyaratan kedua ekuivalen dengan persyaratan bahwa total torka
eksternal yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol
Dalam kasus ini yang akan ditinjau hanyalah keseimbangan benda tegar di dalam
pengaruh gaya eksternal yang konservatif. Karena gayanya adalah gaya
konservatif, maka terdapat hubungan antara gaya yang bekerja dengan energi
potensialnya,
Keadaan seimbang terjadi ketika nilai Fx = 0, kondisi ini tidak lain adalah
syarat titik ekstrem untuk fungsi energi potensial U(x). Andaikan saja titik
seimbang ini kita pilih sebagai posisi x = 0. Fungsi energi potensial dapat
diekspansikan
Bila a2 > 0 maka pergeseran kecil dari titik seimbang, memunculkan gaya yang
mengarahkan kembali ke titik seimbang. Keseimbangan ini disebut keseimbangan
stabil.
Bila a2 > 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang, memunculkan gaya
yang menjauhkan dari titik seimbangnya. Keseimbangan ini disebut keseimbangan
labil. Bila a2 = 0 maka pergeseran sedikit dari titik seimbang tidak
memunculkan gaya. Keseimbangan ini disebut
keseimbangan netral.
Suatu benda tegar dapat mengalami gerak translasi (gerak
lurus) dan gerak rotasi.Benda tegar akan melakukan gerak translasi apabila gaya
yang diberikan pada bendatepat mengenai suatu titik yang disebut titik berat. Benda akan
seimbang jika pasdiletakkan dititik beratnya.Titik berat merupakan titik dimana
benda akan berada dalam keseimbangan rotasi(tidak mengalami rotasi). Pada saat
benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasisekaligus, maka pada saat itu
titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasangerak dari titik
berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya.Untuk benda yang berbentuk
garis (satu dimensi), letak titik beratnya berada ditengah-tengah garis.
Misalkan sebuah kawat dengan panjang6m, maka titik beratnya berada pada jarak
3m dari ujungnya.Letak atau posisi titik berat yaitu terletak pada perpotongan
diagonal ruang untuk benda homogen berbentuk teratur,dan terletak pada
perpotongan garis kedua garisvertikal untuk benda sembarang.
C.
Alat dan Bahan:
- Kardus
- Gunting
- Benang
- Jarum
- Statip
- Pensil
D.
Cara Kerja:
- Menyiapkan
lima bentuk benda yang terbuat dari kardus.
- Buatlah
tiga atau lebih lubang pada pinggiran karton dengan jarak yang tidak
berdekatan.
- Gantungkan potongan karton dengan memasukkan lubang
1 pada jarum yang tepasang di statip.
- Gantungkan
juga benang yang sudah diberi pemberat pada jarum.
- Jika
sudang seimbang, buatlah garis yang berimpit dengan benang pada kardus.
- Ulangi langkah 3, 4, dan 5 untuk lubang selanjutnya.
- Jika
dilakukan dengan teliti, akan didapat bahwa ketiga garis pada potongan
tersebutbertemu pada satu titik. Titik tersebut yang dinamakan titik
berat.
- Ulangi
pada kardus dengan bentuk dan ukuran yang lainnya
9.
A. Judul
10. Konstanta Pegas
11.
12. B.
Tujuan
13. 1.
Menyelidiki hubungan antara gaya dengan pertambahan
panjang pegas.
14. 2.
Menentukan nilai konstanta pegas melalui eksperimen .
15.
16. C.
Alat dan Bahan
17. 1.
Mistar
18. 2.
Pegas
19. 3.
Beban
20. 4.
Statif
21.
22. D.
Dasar Teori
23. 1.
Hukum Hooke
24. Sebuah pegas
ketika diberi gaya tarik F akan bertambah panjang sejuh x, dan
dalam kasus ini hukum hooke :
25.
26.
F : gaya tarik (N),
27.
k :
tetapan gas (N/m),
28.
x : partambahan
panjang akibat gaya (m)
29. 2.
Energi Potensial Pegas (Ep) dan Usaha (W) Untuk
Menegangkan Pegas
30.
Energi potensial adalah energi yang
dimiliki benda karena kedudukannya terhadap suatu acuan. Energi potensial pegas
dihitung berdasarkan acuan titik setimbangnya, sehingga saat pegas menyimpang
sejauh x akan memiliki energi ptensial yang besarnya :
31.
32.
33.
34.
Usaha yang diperlukan untuk
merenggangkan pegas akan setara dengan perubahan energi potensial pada pegas
akibat usikan peregangan tersebut, sehinggga :
35.
36.
37.
38.
39.
E. Langkah Kerja
40.
Mengukur tetapan gaya (konstanta pegas)
41.
1. Ukur panjang
pegas tanpa beban
42.
2. Gantungkan
beban bermassa m pada ujung bawah pegas
43.
3. Ukur panjang
pegas setelah pembebanan
44.
4. Ulangi
langkah-langkah tersebut dengan mengubah-ubah massa beban m
45.
5. Masukkan data
hasil percobaan ke dalam tabulasi berikut, hitung juga tetapan pegas yang
digunakan:
I. JUDUL PRAKTIKUM
MENENTUKAN KONSTANTA PEGAS (PEGAS)
II. TUJUAN PERCOBAAN
a. Menentukan tingkat elastisitas pada bahan
b. Menentukan besarnya konstanta pegas
c. Menentukan hubungan massa dengan konstanta pegas
III. LANDASAN TEORI
Jika sebuah pegas ditarik dengan gaya tertentu, maka panjangnya akan berubah.
Semakin besar gaya tarik yang bekerja, semakin besar pertambahan panjang pegas
tersebut. Ketika gaya tarik dihilangkan, pegas akan kembali ke keadaan semula.
Jika beberapa pegas ditarik dengan gaya yang sama, pertambahan panjang setiap
pegas akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik setiap pegas.
Karateristik suatu pegas dinyatakan dengan konstanta pegas (k).
Hukum Hook menyatakan bahwa jika pada sebuah pegas bekerja sebuah gaya, maka
pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besar gaya yang bekerja
padanya. Secara matematis, hubungan antara besar gaya yang bekerja dengan
pertambahan panjang pegas dapat dituliskan sebagai berikut:
F = k x
Keterangan :
F = gaya yang bekerja (N)
k = konstanta pegas (N/m)
x = perubahan panjang pegas
Pegas ada yang disusun secara tunggal, ada juga
yang disusun seri atau paralel. Untuk pegas yang disusun seri, pertambahan
panjang total sama dengan jumlah masing-masing pertambahan panjang pegas .
Sehingga pertambahan total x adalah: x = x1 + x2.
Sedangkan untuk pegas yang disusun paralel, pertambahan panjang masing-masing
pegas sama. Yaitu: x1 = x2 = x3. dengan demikian: Kp = k1 + k2
Perlu selalu di ingat bahwa hukum Hook hanya berlaku untuk daerah elastik,
tidak berlaku untuk daerah plastik maupun benda-benda plastik.
Menurut Hooke, regangan sebanding dengan tegangannya, dimana yang dimaksud
dengan regangan adalah persentase perubahan dimensi. Tegangan adalah gaya yang
menegangkan per satuan luas penampang yang dikenainya.
Sebelum diregangkan dengan gaya F, energi potensial sebuah pegas adalah nol,
setelah diregangkan energi potensialnya berubah menjadi: E = kx2
Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku sepanjang
daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum Hooke. Jika benda
diberikan gaya hingga melewati batas hukum Hooke dan mencapai batas elastisitas,
maka panjang benda akan kembali seperti semula. Jika gaya yang diberikan tidak
melewati batas elastisitas. Tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerah antara
batas hukum Hooke dan batas elastisitas. Jika benda diberikan gaya yang sangat
besar hingga melewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki
daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali
seperti semula, benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika
pertambahan panjang benda mencapai titik patah, maka benda tersebut akan patah.
Berdasarkan persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang (L) suatu benda
bergantung pada besarnya gaya yang diberikan (F) dan materi penyusun dan
dimensi benda (dinyatakan dalam konstanta k). Benda yang dibentuk oleh materi
yang berbeda akan memiliki pertambahan panjang yang berbeda walaupun diberikan
gaya yang sama, misalnya tulang dan besi.
Demikian juga, walaupun sebuah benda terbuat dari materi yang sama (misalnya
besi), tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda
tersebut akan mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan
gaya yang sama. Jika kita membandingkan batang yang terbuat dari materi yang
sama tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan
gaya yang sama, besar pertambahan panjang sebanding dengan panjang benda
mula-mula dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Makin panjang suatu
benda, makin besar pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal benda,
semakin kecil pertambahan panjangnya.
IV. ALAT DAN BAHAN
a. Alat
1. statif → sebanyak 4 buah
2. baut besar → sebanyak 2 buah
3. sekrup besar →sebanyak 2 buah
b. Bahan
1. Dinamometer → sebanyak 5 buah
2. Beban → sebanyak 2 buah
3. Sekrup besar → sebanyak 2 buah
4. Penggaris → sebanyak 1 buah
5. Neraca pegas → sebanyak satu buah
V. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Susun rangkaian pegas secara seri seperti gambar.
2. Tentukan panjang awal pegas dan tulis nilainya.
3. Timbanglah massa beban dan catat massanya.
4. Pasanglah beban pada bawah pegas.
5. tentukan panjang akhir pegas dan catat nilainya.
6. tentukan nilai kostanta pegas karet dengan menggunakan
persamaan.
http://tulisanyuan.blogspot.com/2012/04/laporan-praktikum-fisika-menentukan.html