LAPORAN PENDAHULUAN

PERCOBAAN FISIKA 2 ( PF 2 ) KECEPATAN RATA-RATA DAN KECEPATAN SESAAT

A. JUDUL

KECEPATAN RATA RATA ANTARA DUA TITIK SEMBARANG
(BAIK ARAH MAUPUN BESARNYA )

B. RUMUSAN MASALAH

Bagaimana nilai kecepatan rata-rata melalui eksperimen ?

Bagaimana nilai kecepatan sesaat melalui eksperimen ?

C. TUJUAN

Mahasiswa dapat mengetahui nilai kecepatan rata-rata melalui eksperimen.

Mahasiswa dapat mengetahui nilai kecepatan sesaat melalui eksperimen.

D. DASAR TEORI

Pada saat bergerak, suatu benda tidak selalu mempunyai nilai kecepatan yang tetap tetapi dapat berubah-ubah. Untuk itu didefinisikan tentang kecepatan. Kecepatan merupakan besaran vektor yang menyatakan laju perubahan posisi (perpindahan) terhadap waktu. Selama benda bergerak mungkin saja kecepatannya berubah, baik besar maupun arahnya. Akan tetapi, kita dapat menyatakan kecepatan benda dalam interval waktu tertentu sebagai kecepatan rata-rata dan kecepatan benda pad a satu titik tertentu selama geraknya sebagai kecepatan sesaat.
Kecepatan didefinisikan sebagai hasil bagi antara perpindahan dan waktu, sehingga kecepatan merupakan besaran vektor. Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perubahan kedudukan atau perpindahan dibagi selang waktu. Sedangkan kecepatan sesaat menunjukkan kecepatan benda pada saat tertentu.
Kecepatan rata-rata suatu obyek perlu untuk diketahui. Jika anda tahu kecepatan kenderaan yang anda tumpangi dari Gorontalo ke Manado misalnya (± 400 km) rata-rata 50 km/jam, maka dengan mudah anda dapat menentukan kapan anda bisa sampai di Manado. Tetapi polisi patroli yang mengikuti kendaraan anda tidak peduli terhadap kecepatan rata-rata anda ke Manado. Mereka ingin tahu seberapa cepat anda mengemudi pada saat radar mereka mengenai mobil anda, sehingga mereka bisa menentukan anda terkena tilang atau tidak. Mereka ingin mengetahui kecepatan sesaat anda. Dalam eksperimen ini anda akan menyelidiki hubungan antara kecepatan rata-rata, dan melihat bagaimana sejumlah data kecepatan rata-rata dapat digunakan untuk menentukan kecepatan sesaat.
Kecepatan sesaat pada waktu t diperoleh dari kecepatan rata-rata dalam selang waktu ∆t disekitar saat t, dimana ∆t →0. Kecepatan sesaat adalah limit rasio ∆x/ ∆t jika ∆t mendekati nol. Limit ini dinamakan turunan x terhadap t. dalam notasi dapat ditulis :
lim┬(∆t→0)⁡〖∆x/∆t〗=dx/dy
Kecepatan partikel adalah laju (rute) perubahan posisi terhadap waktu. Letak sebuah partikel dalam suatu kerangka acuan tertentu dinyatakan dengan sebuah vector posisi yang digambarkan dari titik asal kerangka ke partikel tersebut. Vektor pergeseran yang menyatakan perubahan posisi partikel ketika berpindah dari A ke B adalah ∆r(= r2 - r1) dan selang waktu untuk gerak diantara kedua titik ini adalah ∆t(= t2 - t1). Kecepatan rata-rata partikel dalam selang waktu ini didefinisikan sebagai

ῡ= ∆x/∆t=(pergeseran (vektor))/(selangwaktu (skalar))
Tanda garis diatas lambang besaran menyatakan harga rata-rata besaran tersebut.
Besaran ῡ adalah vektor dan diperoleh dengan membagi vektor ∆roleh skalar ∆t. Karena itu pengertian kecepatan mencakup baik besar maupun arah. Arahnya sama dengan arah ∆r dan besarnya | ∆r/∆t |. Besarnya ini dinyatakan dalam satuan jarak dibagi oleh satuan waktu., misalnya meter per-detik atau mil- per jam.
Kecepatan yang didefinisikan dalam persamaan disebut kecepatan rata-rata, karena pengukuran pergeseran dan selang waktu tersebut tidak menceritakan apa-apa tentang gerak diantara A dan B. Lintasannya mungkin lurus atau melengkung, geraknya mungkin teratur atau tak menentu. Kecepatan rata-rata hanya menyangkut pergeseran total dan selang waktu total saja. Sebagai contoh, misalkan seseorang bepergian dengan mobil meninggalkan rumahnya, kemudian setelah selang waktu ∆t tertentu (katakanlah lima jam), ia kembali kerumahnya. Kecepatan rata-rata untuk seluruh perjalanan ini adalah nol, karena pergeseran selama selang waktu ∆t tersebut nol.
Jika kita mengukur juga saat tibanya partikel dibeberapa titik pada lintasan yang sesungguhnya antara A dan B, kit a dapat menggambarkan keadaan geraknya secara lebih terperinci. Jika ternyata kecepatan rata-rata antara dua titik sembarang pada lintasan sama (baik arah maupun besarnya), maka dapat disimpulkan bahwa partikel tersebut bergerak dengan kecepatan konstan, yaitu sepanjang garis lurus (arahnya tetap) dengan laju yang seragam (besarnya tetap).
Misalkan sebuah partikel bergerak sedemikian rupa sehingga kecepatan rata-ratanya yang diukur dalam bebagai selang waktu yang berbeda, ternyata tidak konstan maka dikatakan bahwa partikel tersebut bergerak dengan kecepatan yang berubah-ubah. Karena itu kita harus dapat menentukan kecepatan partikel pada suatu saat sembarang, yang disebut sebagai kecepatan sesaat.
Perubahan kecepatan dapat ditimbulkan oleh perubahan besarnya atau perubahan arahnya, atau kedua-duanya. Unt uk gerak kecepatan rata-rata dalam selang waktu t2 -t1 mungkin berbeda baik besar maupun arahnya dengan kecepatan rata-rata dalam selang yang lain t2’-t1. Hal ini diperlihatkan dengan memilih titik B berturut-turut semakin dekat ketitik A Titik B’ dan B” menunjukkan dua keadaan antara pada saat t2’ dan t2” yang masing-masing dinyatakan oleh vektor posisi r2’ dan r2”. Vektor pergeseran ∆r , ∆r’ dan ∆r” arahnya berbeda dan semakin pendek, demikian pula selang waktunya ∆t (= t2 - t1), ∆t’ (=t2’- t1), dan ∆t” = (t2”- t1) menjadi semakin kecil.
Jika proses ini kita lanjutkan, dengan membuat B semakin dekat ke A, kita peroleh bahwa perbandingan antara pergeseran dengan selang waktu mendekati suatu harga limit tertentu. Meskipun pergeseran dalam proses ini sangatlah kecil, selang waktu pembagiannya pun menjadi sangat kecil juga, sehingga hasil bagi keduanya belum tentu kecil. Demikian pula arahnya, sambil panjangnya mengecil vektor pergeseranmendekati suatu arah limit tertentu, yaitu garis singgung lintasan partikel di A. Harga limit ∆r/∆t ini disebut sebagai kecepatan sesaat dititik A, atau kecepatan partikel pada saat t1.
Jika ∆r adalah pergeseran dalam selang waktu ∆t setelah t, maka kecepatan pada saat t adalah harga limit yang didekati oleh ∆r/∆t jika ∆r dan ∆t keduanya menuju nol. Jadi jika v menyatakan kecepatan sesaat, kita tuliskan
v= lim┬(∆t→0)⁡〖∆r/∆t〗
Arahnya dari v adalah arah limit yang didekati oleh ∆r jika B mendekati A atau jika ∆t menuju nol. Seperti telah kita lihat, arah limit ini menyinggung lintasan partikel dititik A.
Dalam notasi kalkulus, harga limit ∆r/∆t jika ∆t menuju nol dituliskan sebagai dx/dt dan disebut sebagai turunan r terhadap t. dengan demikian kita peroleh
v= lim┬(∆t→0)⁡〖∆r/∆t〗= dx/dy
Besar kecepatan sesaat v disebut sebagai laju (speet) dan secara sederhana diartikan sebagai harga mutlak dari v, yaitu
v= |v|= |dx⁄dt|
Laju, yang adalah besar suatu vector, jelas berharga positif. Seperti halnya partikel, yaitu konsep fisis yang memanfaatkan konsep matematis tentang titik, demikian pula kecepatan merupakan konsep fisis yang menggunakan konsep matematis tentang diferensiasi. Sesungguhnya kalkulus ditemukan dalam rangka mencari alat matematis yang memadai untuk menangani masalah dasar mekanika.
Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan yang ditempuh terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak sepanjang sumbu-x dan posisinya dinyatakan dengan koordinat-x, secara matematis persamaan kecepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut
v=∆x/∆t
dengan, v: kecepatan rata-rata (ms-1 )
∆x: x awal – x akhir = perpindahan (m)
∆t : Perubahan waktu (sekon)
Kecepatan sesaat merupakan kecepatan pada suatu waktu tertentu dari lintasanya. Berbeda dengan kelajuan sesaat. Kecepatan sesaat harus disertai dengan arah gerak benda. Kecepatan sesaat dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
v_t=∆x/∆t
dengan : vt = Kecepatan sesaat
∆x= perpindahan
∆t = selang waktu yang sangat kecil (∆t→0)
Referensi :
Buku penuntun.2014.Penuntun Fisika Dasar 1.Gorontalo:UNG
Silaban, Pantur dan Sucipto Erwin.2001.Fisika Jjilid 1 Edisi Ketiga.Jakarta:ERLANGGA
Mazdarwan66.files.wordpress.com|2009|10|kecepatanrata-rata-kecepatan sesaat.pdf.Diakses pada tanggal 26 oktober 2013.
NURZATI.fisika dasar,Jakarta : ERLANGGA

E. VARIABEL-VARIABEL
Variabel Bebas : Jarak antara kedua photogate sebagai D
Variabel Terikat : Waktu
Variabel Kontrol : titik start x0 pada valma ramp
F. ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang akan digunakan pada saat praktikum :
Photogate timer dengan accessory photogate
Valma ramp dengan accessory
Balok pengganjal/keping Aluminium
G. PROSEDUR KERJA
Menyusun peralatan seperti yang tampak pada gambar 2.1 yang berada pada penuntun, membuat salah satu ujung dari Valma ramp lebih tinggi dari yang lain, dan mengganjalnya dengan balok pengganjal ( tebal = 7-8 cm).
Memilih sebuah titik x1 dekat dengan pusat valma ramp. Mengukur posisi titik x1 dengan menggunakan skala metrik yang tertera pada valma rampdan mencatat nilainya.
Memilih salah satu titik start x0 untuk kereta, dengan ujung tertinggi dari valma ramp. Memberi tanda dengan pensil titik ini sehingga kita dapat melepaskan kereta dari tempat yang sama.
Mencatat jarak antara kedua photogate sebagai D pada tabel 2.1
( Catatan : Untuk memperoleh posisi D yang tepat, meletakkan balok Aluminium yang tersedia tepat pada skala yang diinginkan. Setelah itu, menggeser perlahan accessories photogate pada balok tersebut, menghentikan jika lampu photogate menyala untuk pertama kalinya. Hal ini menunjukkan bahwa photogate dan accessoriesnya sudah berada pada D yang diinginkan).
Menggeser tombol saklar photogate timer ke posisi pulse.
Menekan tombol riset.
Menahan kereta supaya tetap berada pada posisi X0, kemudian melepaskannya. Mencatat nilai t1, yaitu waktu yang tampak pada layar setelah kereta melewati kedua photogate.
Mengulangi langkah ke-6 dan ke-7 paling kurang 4 kali, dan mencatat sebagai t2, t3, t4, dan t5.
Mengulangi langkah ke-4 sampai ke-8 untuk nilai D yang dikurangi 6 cm (untuk 5 nilai D yang berbeda).

Tabel 2.1 Hasil Pengamatan

D (cm) t1 t2 t3 t4 t5 tavg
46
40
34
28 1.1349
0.9790
0.8887
0.6785
1.1358
0.9744
0.8970
0.6656 1.1322
0.9617
0.8902
0.6624 1.1403
0.9741
0.8942
0.6789

 
(4,600 ± 0,005) 10ˉ1
(4,000 ± 0,005) 10ˉ1
(3,400 ± 0,005) 10ˉ1
(2,800 ± 0,005) 10ˉ1 (4,800 ± 0,096) 10ˉ1
(8,310 ± 0,024) 10ˉ1
(6,910 ± 0,018) 10ˉ1
(5,640 ± 0,012) 10ˉ1 (4,69 ± 0,04) 10ˉ1
(4,813 ± 0,026) 10ˉ1
(4,920 ± 0,027) 10ˉ1
(4,965 ± 0,029) 10ˉ1

Grafikhubunganantaratavgterhadapvavg.
Tavg (s) Vavg (m/s)
5,6 s
6,8 s
7,8 s 5,4 m/s
5,2 m/s
5,1 m/s

Interprestasigrafik
Berdasarkan grafik di atas, semakin besar kecepatan sebuah benda maka selang waktu yang di tempuh akan semakin kecil.
Menghitungkemiringangrafik
M =∆vavg/∆tavg=(v1-v2)/(t1-t2)
=(5,4-5,2)/(5,6-6,8)
=-0,17
∆m/m=√(|(∂(∆vavg))/∆vavg|+|(∂(∆tavg))/∆tavg| )
= √(|(3(0,2))/0,2|+|(3(-1,2))/(-1,2)| )
=√6
=2,44
∆m= ∆m/m×M
=2,44 x (- 0,17)
= -0,41
KR = ∆m/m×100%
= (-0,41)/(-0,17)×100%
= 2,41% (1 AP)
(M ± ∆M) = (- 1,7±- 4,1)

Kesimpulan

Berdasarkan grafik hubungan tavg terhadap vavg dapat simpulkan bahwa semakin besar kecepatan yang diperoleh sebuah benda untuk menempuh jarak tertentu, maka selang waktu yang dibutuhkan semakin kecil.
Kemungkinankesalahan

Keliru dalam menggunakan valma ramp.
Keliru dalam menentukan angka penting.