dasar teori pesawat atwood

Dasar Teori Pesawat Atwood

               Pesawat Atwood merupakan alat eksperimen yang digunakan untuk mengamati hukum mekanika gerak yang berubah beraturan. Alat ini mulai dikembangkan sekitar abad ke delapan belas untuk mengukur percepatan gravitasi g. Dalam kehiduapan sehari-hari kita bias menemui penerapan pesawat Atwood pada cara kerja lift. Sederhananya alat ini tersusun atas seutas tali yang dihubungkan dengan sebuah katrol, dimana pada ujung tali dikaitkan massa beban m₁ dan m₂. Jika massa benda m₁ dan m₂ sama (m₁ = m₂), maka keduanya akan diam. Akan tetapi jika massa benda m₂ lebih besar dari pada massa benda m₁ (m₂ > m₁), maka massa m₁ akan tertarik oleh massa benda m₂.

         Adapun gerak yang terjadi pada pesawat Atwood diantaranya:

         1.  Gerak Lurus Beraturan

            Merupakan gerak lurus yang kelajuannya konstan, artinya benda bergerak lurus tanpa ada percepatan atau a = 0 m/s². Secara matematis gerak lurus beraturan dapat dirumuskan sebagai berikut:

S= v/t                           keterangan       S = jarak tempuh benda

                                                            v = kelajuan

                                                            t = waktu tempuh

         2. Gerak lurus Berubah Beraturan

            Merupakan gerak lurus dengan kelajuan berubah beraturan, dengan percepatan a adalah konstan.

S= S₀+v₀t +1/2 at²        keterangan       S = jarak yang ditempuh

                                                            S₀= jarak awal

                                                                    v₀= kecepatan awal

                                                            t = waktu

            Hukum-hukum yang terjadi pada pesawat Atwood diantaranya:

            Hukum I Newton berbunyi “jika sebuah benda atau system tibak dipengaruhi oleh gaya luar, maka benda atau system benda itu akan selalu dalam keadaan setimbang”.[1] Jika  semula benda diam, maka selamanya benda itu akan diam. Dan jika benda semula bergerak maka benda akan bergerak lurus beraturan. Secara matematis hukum I Newton dirumuskan sebagai

∑F = O

            Yang diturunkan dari persamaan ∑F = dp/dt dimana p adalah momentum linier.

            Hokum II Newton berbunyi “jika suatu benda atau system benda diberikan gaya luar, maka percepatan yang ditimbulkan besarnya berbanding lurus dengan resultan gaya itu, dan searah dengan arah gaya tersebut”.[2] Semakin besar resultan gaya F maka percepatan a akan semakin besar. Secara matematis Hukum II Newton dapat dituliskan dengan persamaan:

∑F = ma

            Hokum III Newton menyatakan bahwa “gaya-gaya selalu terjadi dalam pasangan aksi-reaksi, dan bahwa gaya reaksi adalah  sama besar dan berlawanan arah dengan gaya aksi”.[3]

F_aksi = -F_reaksi

            Jika kita tinjau dari gaya-gaya yang bekerja dan gerak yang terjadi pada pesawa atwood, maka kita akan membaginya menjadi beberapa gerak, yaitu:

Gerakan dari C ke A

            Benda m₁ bergerak dipercepat beraturan ke atas, dan benda m₂ bergerak dipercepat ke bawah. Jika gesekan katrol F_K diperhitungkan, maka akan diperoleh gaya-gaya sebagai berikut:

            ∑F = ma

            W₂ - W₁ – F_k = m _tota

            (m₂-m₁)g – Fk = (m₁ + m₂ + m_k) a

            (m₂-m₁)g – F_k = (m₁ + m₂ + I/R²) a

a =    (m₂ - m₁)g – F_k                                                                                                                                     

                 (m₁ + m₂ + I/R²)

            Jika m₂ = m₁ + m, maka akan dipeoleh nilai a

a =        mg – F_k            

                     (m₁ + m₂ + I/R²)

Gerakan dari A ke B

            Jika waktu dari A ke B adalah t_AB dan jarak tempuhnya adalah S_AB, maka akan diperoleh hubungan

            S_AB = vt_AB

            Gerakan dari A ke B merupakan gerak beraturan, jadi benda tidak mengalami penambahan kelajuan, sehingga percepatannya sama dengan nol (a=0).

DAFTAR PUSTAKA

Giancolli Douglas C. 1998. Fisika Jilid 1 (terjemahan). Erlangga: Jakarta.

Tippler. 1991. Fisika Untuk Sains dan Tehnik. Erlangga:Jakarta.

Supiyanto. 2006. Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Phiβeta: Jakarta.

Arsini, S.Si., M.Sc.2012. Panduan Praktikum Fisika Dasar 1. IAIN Walisongo: Semarang.

---

[1] Arsini, S.si., M.Sc., Praktikum Fisika Dasar 1, (Semarang: IAIN Walisongo,2012), hal17

[2] Ibid.

[3] Tipler, Fisika Untuk Sains dan Tehnik,(Jakarta:Erlangga,1998),hal 97