MAKALAH

Pentingnya Pendidikan Kewarganegaraan 

Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pendidikan Kewarganegaraan 

Dosen Pengampu Singgih Hardjanto

Disusun Oleh 

Muhammad Iqbal

 NPM: 50422720

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Universitas Gunadarma

M3 MOMEN KELEMBAMAN

MOMEN KELEMBAMAN 

I. Tujuan Percobaan
   1. Menentukan momen kelembaman (inersia) I benda tegar yang mempunyai bentuk-bentuk                    tertentu.
   2. Mencari titik pusat massa berbagai bentuk benda.

II. Peralatan
     1. Statip
     2. Mistar
     3. Benang tebal dan bandul
     4. Stopwatch
     5. Beberapa benda tegar

III. Teori
   Benda tegar  dengan bentuk sembarang digantungkan pada suatu poros yang tetap di 0 (gambar1). Jika diberi simpangan kecil kemudian dilepas, akan berayun dengan periode ayunan p.

P = 2 ∏                        (1)

                    Dimana 


zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzI : momen inersia

   

Dimana :
            
   I : momen inersia

  m : massa benda
   g : percepatan grafitasi di tempat percobaan
   l : jarak dari sumbu putar ke pusat massa

Jika benda m (gambar) digantungkan pada seutas tali dengan panjang l, diberi simpangan kecil kemudian dilepas, maka periode ayunan p :

                                                                                  P = 2∏            (2)

Dimana :

   I : jarak dari sumbu putar ke sumbu massa
   g : percepatan grafitasi di tempat percobaan.

Dari gambar 3, dapat dicari momen inersia terhadap sumbu putar (melalui titik A) tidak melalui pusat massa tetapi berjarak/dan sejajar dengan sumbu melalui pusat massa yaitu :

I = Ipm + ml2

Dimana :

               Ipm : momen inersia terhadap sumbu putar melalui pusat massa.

Teori tambahan
   momen kelembaman adalah sebutan lain dari momen inersia atau juga maomen kedua. Memiliki satuan SI yaitu kgm₂, dan merupakan ukuran ketahanan objek terhadap perubahan laju. Besaran ini adalah kelembaman sebuah benda berotasi terhadap porosnya.
momen inersia adalah hasil kali massa partikel dengan kuadrat jarak partikel dan titik poros atau I =

Σm.r₂ atau I = k.m.r₂

dengan :

   I : momen inersia (kgm2)
   m: massa (kg)
   r : jarak ke sumbu rotasi (m)
   k : koefisien

   Dari rumus diatas, terlihat bahwa momen inersia sebanding dengan massa dan kuadrat jarak dari sumbu putarnya. Koefisien k sangat ditentukan oleh bentuk dan sumbu putar benda. Jadi, tidak semua memiliki koefisien yang sama.

   Perbedaan nilai antara massa dan momen inersia adalah besar massa atau benda hanya bergantung pada kandungan zat pada benda tersebut, tetapi momen inersia tidak hanya tergantung pada jumlah zat tetapi juga dipengaruhi oleh bagaimana zat tersebut terdistribusi pada benda.

   Momen inersia juga berarti besaran pada gerak rotasi yang analog dengan massa pada gerak translasi.

   Momen inersia berperan dalam dinamika rotasi seperti massa dalam dinamika dasar, dan menentukan sudut dan kecepatan sudut, momen gaya dan kecepatan sudut, dan beberapa besaran lain.

Lambang I dan kadang-kadang J biasanya digunakan untuk merujuk kepada momen inersia.

Definisi sederhana momen inersia (terhadap sumbu rotasi tertentu) dari sembarang objek, baik massa titik atau struktur tiga dimensi dengan rumus :

   I = Σi.mi.ri²

Dengan :
   m : massa partikel (kg)
   r : jarak partikel ke poros (m)

Untuk benda-benda tertentu rumus momen inersia adalah :

No	Bentuk Benda	Letak poros	Momen Inersia
1.	Batang homogen	Di ujung	I = ⅓ ML² dengan M : massa tongkat (kg), dan L : panjang tongkat
2.	Batang homogen	Di tengah batang	I = ⅟12 ML²
3.	Silinder berongga, berdinding tipis, dan cincin tipis.	Di sumbu silinder atau cincin	I = MR² dengan M : massa (kg), serta R : jari-jari silinder atau cincin (m).
4.	Silinder pejal	Di sumbu silinder	I = ½ MR² dengan M : massa (kg), serta R : jari-jari silinder (m).
5.	Silinder berongga berdinding tebal	Di sumbu silinder	I = ½ M(R²+R²)
6.	Bola pejal	Di pusat bola	I = ⅖ MR²
7.	Bola berongga	Di pusat bola	I = ⅔ MR²

Faktor-faktor yang mempengaruhi Momen Inersia :
1. Poros rotasinya
2. Massa benda
3. Jarak letak rotasi

   Sebuah benda terdiri dari partikel-partikel yang tersebar dan terpisah di seluruh bagian benda, sehingga momen inersia sebuah benda berputar adalah/merupakan jumlah dari keseluruhan momen-momen inersia penyusunnya. Jika partikel-partikel tersebut bermassa m₁,m₂,m₃,...,mn dan masing-masing mempunyai jari-jari r₁,r₂,r₃,...,rn maka momen inersia dari benda tersebut adalah :

   I = Σmᵢ.rᵢ₂
     = m₁.r₂² + m₂.r₂² + m₃.r₃² + ... + mn.rn²

Teorema sumbu sejajar
   Teorema sumbu sejajar digunakan untuk menghitung momen inersia suatu bangun yang diputar dengan poros tidak pada pusat massa (pm) atau sembarang tempat

Bila momen inersia suatu benda terhadap pusat massa (pm) diketahui, momen inersia terhadap sembarang sumbu yang sejajar (pararel) terhadap sumbu pusat massa dapat dihitung dengan :

   Ipm = I. Ma²

Dengan :

   I       : momen inersia terhadap sembarang sumbu
   Ipm : momen inersia terhadap pusat massa

   m    : massa total benda
   a     : jarak sumbu pusat massa ke sumbu pararel

   Jadi momen inersia itu tergantung pada bentuk benda, artinya pada ukuran-ukurannya-, dan tergantung pada letak sumbu putar (r). Apabila bentuk benda tidak beraturan, maka digunakan besaran lain untuk jarak ke sumbu putar yaitu jari-jari girasi.

   Jari-jari girasi adalah jarak radial dari sumbu putar ke suatu tempat titik pusat massa benda dikonsentrasikan. Sehingga momen inersia pada benda tersebut :

   Ipm = m.k₂

Dengan :

    k    : jarak radial dari tiap sumbu putar
   m    : massa benda
   Ipm : momen inersia

IV. Cara kerja
   A. Mencari letak pusat massa benda tegar
    1. Menggantungkan benda tersebut pada suatu poros.
    2. Mengikat benang yang diberi pemberat pada poros tadi, sehingga membentuk garis vertikal.
    3. Mengambil dua titik berlainan, dapat diketahui letak pusat massa benda tersebut.

   B. menghitung momen inersia
    1. Mengukur besaran-besaran yang di perlukan.
    2. Menggantungkan benda tegar yang berbentuk tertentu.
    3. Memberi simpangan kecil dan melepaskan.
    4. Mencatat waktu yang diperlukan untuk 20 10 ayunan.
    5. Melakukan pada beberapa titik berlainan.

V. Tugas pendahuluan

1.Jelaskan apa beda titik berat dengan titik pusat massa ? pada saat apa titik berat dan titik pusat massa mempunyai harga yang sama ?

Jawab : Bedanya adalah letak titik pusat massa suatu benda tidak dipengaruhi oleh medan gravitasi sehingga letaknya tidak selalu terhimpit dengan letak titik beratnya.

Titik berat memiliki harga yang sama dengan titik pusat massa jika nilai percepatan gravitasi sama dan dengan arah yang sama di setiap titik pada suatu benda.

2.Apa yang menyebabkan benda gambar 1,dapat berosilasi?

Jawab :  yang menyebabkan adalah karena benda itu diberi jarak simpangan kecil dan dilepas sehingga akan berosilasi dengan periode ayunan P dan pusat berat akan mempercepat arah keatas dan akan terus berulang dengan sendirinya.

3. Syarat – syarat apa saja yang harus dipenuhi oleh suatu benda supaya benda tersebut berada dalam keadaan setimbang ?

Jawab : 

Benda dapat dikatakan setimbang apabila :

- Resultan gayanya nol

- EF = 0 yang mencakup EFX = 0 dan EFY = 0

- Resultan torsinya nol

- ET = 0

4.Apa yang dimaksud dengan kelembaman suatu benda ? dan apa bedanya dengan momen kelembaman ?

Jawab : Kelembaman suatu benda adalah kecendrungan semua benda untuk menolak perubahan terhadap gerak-geraknya sedangkan momen kelembaman itu sendiri adalah ukurang kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya.

5.Jelaskan apa yang dimaksud dengan : 

a.Pusat gravitasi (titik berat)

b.Pusat massa

c.Pusat perkusi

d.Pusat osilasi

e.Jari-jari girasi 

Jawab : 

a.titik yang dilewati oleh resultan semua gaya berat dari partikel penyusun benda tersebut.

b.titik lengkap dari resultan gaya berat pada setiap anggota sistem dari pusat massa yang nilainya sama dengan nol.

c.sebuah titik yang mempunyai arah kecepatan rotasi yang sama / searah dan menyebabkan kecepatan titik tersebut adalah 0 dan titik ini mempunyai kecepatan rotasi disamping kecepatan translasi.

d.sistem ayunan sederhana yang merupakan titik pada benda batangan yang tidak mempunyai poros.

e.jarak radial dari titik tempat massa dikonsentrasikan ke jarak sumbu putar.

6.Bagaimana cara menentukan jari-jari girasi sebuah benda tegar ?

Jawab : radial l dari tiap sumbu putar, m adalah massa benda yang di konsentrasikan maka akan terdapat hubungan.

LAPORAN HASIL AKHIR M-3

K2 KONSTANTA JOULE

 KONSTANTA JOULE  FISIKA DASAR 1

                                                    

Teori tambahan

     Konstanta Joule merupakan percobaan Joule yang menemukan kesamaan (ekivalensi) antara kerja mekanikal terhadap jumlah perpindahan panas (mechanical equivalent of heat). 

Semua energi, dalam SI memiliki satuan yang sama yaitu Joule (J) dan dimensinya adalah [M][L]2[T]-2.

Satuan kalor jenis : J/(kg k) = J kg-1 k-1.

Dimensi kalor : [L]2[T]-2[θ]-1

Hasil percobaan Joule, 1 kalori perpindahan panas (energi termal) = 4,184 N-m kerja mekanikal. Maka, konstanta Joule adalah 4,184 J/kalori karena 1 N-m dikenal juga sebagai Joule(J).

Kalorimeter

      Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah panas yang terkait dengan perubahan atau reaksi kimia.

Hukum pertama termodinamika berkaitan dengan perubahan suhu. Kalorimeter berubah dari energi listrik ke energi lain sesuai dengan hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Prinsip pengoperasian Kalorimeter

adalah mengalirkan arus listrik melalui kumparan kawat yang ditempatkan dalam air suling. Saat mereka bergerak melalui kawat, pembawa muatan bertabrakan dengan atom logam dan kehilangan energi dalam prosesnya. Akibatnya, pembawa muatan memiliki kecepatan konstan sebanding dengan kuat medan listrik. Tabrakan pembawa muatan memberikan energi logam bermuatan, atau energi panas.

Kalor

     Kalor merupakan bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu. Besar kenaikan suhu sebanding dengan banyaknya kalor yang diterima dan berbandng terbalik dengan massa zat dan kalor jenis zat.

Sesuai persamaan Q = m.c.∆T

dengan :

             Q : Jumlah kalor yang diterima

             m : Massa zat

             c  : Kalor jenis benda

            ∆T: Perubahan suhu.

kalor jenis yaitu banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu 1 kg zat tersebut sebesar 1oC.

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu kalorimeter sebesar 1oC pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimeter.

Dalam proses ini berlaku asas black yaitu Qlepas = Qditerima.

Termodinamika

      Hubungan kuantitatif antara kalor dan energi bentuk lain disebut termodinamika.

 

Kapasitas panas

        Kapasitas panas bersifat ekstensif yang artinya bahwa jumlahnya tergantung dari besar sampel.

Arus listrik

     Arus adalah aliran muatan listrik. Jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penghantar persatuan waktu disebut arus,secara metematis ditulis sebagai :

I = Q/t (ampere) 

dengan : 

            I : Besarnya arus listrik yang mengalir (ampere),

           Q : Besarnya muatan kistrik (coloumb),

            t  : Waktu (detik).

Amperemeter

        Alat untuk mengukur kuat arus listrik adalah Amperemeter.Ampereter selalu ditempatkan secara seri dengan rangkaian yang mengukur arus,dan memiliki resistansi internal yang rendah untuk memfasilitasi aliran arus.

Tegangan listrik

    Tegangan adalah usaha (energi) yang secara fisik memindahkan muatan listrik.

Perumusan secara matematis ditulis sebagai berikut.

dengan :

            V : Tegangan listrik (volt,Joule/Coloumb),

           W : Usaha/energi (Joule),

            Q : Muatan listrik (Coloumb).

Voltmeter

        Besarnya tegangan dalam suatu rangkaian dapat diukur dengan alat yang disebut dengan Voltmeter disusun secara paralel.

Saklar

       Saklar yaitu suatu benda yang digunakan sebagai penghubung dan pemutus arus listrik.Dalam satu rangkaian biasanya kering untuk mencegah terjadinya korsleting.

Hukum ohm

       Berbunyi : “Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar atau hambatan besarnya sebanding dengan beda potensial atau tegangan antara ujung-ujung penghantar tersebut".

Secara matematis, hukum ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan sebagai berikut.

V = I.R|
I  = V/R

  R = V/I    

dimana : 

           V : Tegangan listrik (volt),

            I : Kuat arus (ampere),
           R : Hambatan (Ω)

Konduktor

        Konduktor merupakan bahan atau zat yang dapat dengan mudah dilalui arus listrik, karena elektron-elektronnya mudah bergerak.

Contoh : Aluminium, tembaga, perak, dan lain sebagainya.

Isolator

      Isolator merupakan bahan atau zat yang sukar atau tidak dapat dilalui arus listrik, karena elektron bebas pada isolator sukar bergerak.

Contoh : Kayu, karet, kaca, dan lain sebagainya.

Semikonduktor

     Semikonduktor memiliki daya hantar listrik diantara konduktor dan isolator. Jika suhu semakin tinggi, maka hambatan jenis bahan akan bertambah sehingga sukar mengalirkan arus listrik.

Contoh : Arsen, silikon, germanium f.

Resistor

        Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik.

     1. Resistor tetap

                Terbuat dari karbon padat, lembaran logam tipis, atau kawat melingkar.

resistor tetap dicirikan dengan memiliki nilai resistansi tertentu. Tentukan nilai hambatan dari kode warna pada resistor tersebut.

    2. Resistor variabel (reostat)

                Resistor variabel  Digunakan untuk mengatur arus listrik pada rangkaian. Fitur dari resistor variabel adalah bahwa nilai resistansi berubah.

Contoh rheostat : 

1. Hambatan geser 

        Sebuah rheostat berbentuk silinder insulasi yang dililitkan pada sebuah konduktor. Resistansi geser membantu menciptakan nilai resistansi yang kecil namun bervariasi.

2.Potensiometer

    Potensiometer memiliki bentuk dan ukuran fisik yang kecil, tetapi memiliki nilai hambatan yang besar karena merupakan resistor variabel yang terbuat dari bahan dengan resistansi tinggi. Potensiometer bertindak sebagai kontrol volume radio dan pita.

3.Termistor

    Termistor adalah rheostat yang sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Termistor digunakan sebagai komponen pemadam kebakaran.

4.Fotoresistor

    Fotoresistor adalah resistor peka cahaya yang mengubah resistansi tergantung pada intensitas cahaya yang mengenainya.

IV. Cara kerja

     A. Mencari nilai air kalorimeter 

         1. Menimbang kalorimeter kosong dengan pengaduknya (Mk),

         2. Mengisi dengan air kira-kira 1/4 bagian, lalu menimbang lagi (Mk + a),

         3. Mencatat temperatur kalorimeter (+),

         4. Mendidihkan air dalam beaker glass, mencatat temperatur air (tap),

         5. Menambahkan air mrndidih kedalam kalorimeter sampai jumlah air 3/4 bagian.

         6. Mengaduk-aduk dan memperhatikan kenaikan temperaturnya. Mencatat temperatur                       pada saat setimbang (saat tempetarur tidak naik lagi) (ts),

         7. Menimbang lagi seluruhnya (Mk + a + p) = Mtotal.

    

     B. Mencari konstanta Joule   

          1. Menimbang kalorimeter kosong,

          2. Memasukkan air kira-kira 1/8 bagian dan menimbang lagi,

          3. Menyusun rangkaian percobaan sesuai dengan gambar 1,

          4. Menentukan kuat arus, menjaga agar tetap stabil dengan tahanan (hambatan geser),

          5. Mencatat temperatur awal air didalam kalorimeter,

          6. Mencatat kenaikan temperatur air setiap 2 menit untuk 10 kali pengamatan. Dan                             mencatat juga tegangannya,
          7. Menanyakan pada asisten kebenaran dari rangkaian saudara sebelum memulai percobaan.

Gambar 1.

V. Tugas pendahuluan

    1. Jelaskan proses perubahan energi yang terjadi pada percobaan konstanta joule ini!!

Jawab:
Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Adapun kalor energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukkan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem.
Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi yang sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan


2. Bagaimana prinsip kerja kalorimeter listrik seperti yang terlihat pada gambar 1?

Jawab:
Prisip kerja kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar yang dimasukkan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam kawat penghantar (akibat perbedaan potensial) pembawa muatan bertumbukan  dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstanta yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor/panas


3. Carilah satuan, dimensi dari :  Energi Listrik, Energi Kalor, Kalor Jenis, dan Konstanta Joule

Jawab:
Energi Listrik
Satuan :  Joule
Dimensi : [M] [L]² [T]^-2

Energi  Kalor
Satuan :  Joule
Dimensi : [M] [L]² [T]^-2

Kalor Jenis
Satuan : J/Kg.K (J.Kg^-1.K^-1)
Dimensi : [L]²  [T] ^-2[θ]^-1

Konstanta Joule tidak mempunyai satuan dan dimensi karna merupakan percobaan Joule yang menemukan kesamaan (ekivalensi) antara kerja mekanikal terhadap jumlah perpindahan panas.

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan “tara kalor mekanik” dan “tara kalor listrik”??

Jawab:

Tara kalor mekanik adalah sumber energy yang didapat secara mekanik sehinggadapat menimbulkan energy panas. Sedangkan, tara kalor listrik dapat didefinisikansebagai pembanding antara energy listrik yang digunakan dengan panas yangditimbulkan.

5. Dapatkah percobaan B (untuk mencari Konstanta    Joule) dilakukan tanpa melakukan percobaan A (menentukan Nilai Air Kalorimeter) ?

Jawab : Tidak bisa,karena mencari konstanta Joule dibutuhkan nilai kalorimeternya

6. Untuk dapat menetukan besarnya harga Konstanta Joule dari percobaan diatas, data-data apa saja yang akan anda ukur?

Jawab : Data yang diukur : Tegangan,Arus listrik,Waktu,Nilai air kalorimeter.Kalor jenis air,Suhu massa air

Laporan Akhir