Praktikum Momen Inersia adalah pratkikum untuk membuktikan momen inersia pada gerak rotasi.

Praktikum Momen Inersia

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Suatu benda dapat melakukan gerak melingkar jika pada benda tersebut bekerja sebuah momen gaya. Akibat momen gaya inilah timbul gerak rotasi dari gerak rotasi terjadi percepatan sudut, kecepatan sudut dan momen inersia serta momen gaya (torka).

Momen gaya adalah ukuran resistensi atau kelembapan suatu benda terhadap perubahan dalam gerak rotasi. Sedangkan momen inersia adalah gaya yang diberikan oleh benda untuk mempertahankan kecepatan awalnya.

Adapun rumus dari momen inersia adalah I = mr². Momen inersia diberikan lambang I dengan demikian momen inersia dari sebuah partikel bermassa m didefinisikan sebagai hasil kali massa (m) dengan kuadrat jaraknya (r).

Hubungan momen inersia dengan farmasi adalah pada proses pembuatan tablet, dengan megetahui momen inersianya maka bisa diperkirakan baik dan tidaknya bentuk-bentuk tablet obat yang akan dihasilkan oleh mesin pencetak obat atau biasa disebut dengan proses granulasi yaitu pembuatan partikel-partikel gabunagn senyawa atau dengan yang lainnya.

B. Tujuan Praktikum

1. Menyelidiki hubungan antara percepatan sudut dengan momen inersia pada gerak rotasi
2. Menentukan efek dari momen inersia pada percepatan benda bulat yang menggelinding pada bidang miring
3. Menyelidiki hubungan momen inersia dengan periode pada system rotasi yang melakukan gerak harmonik sederhana
4. Menentukan besar momen inersia bandul fisis dari periodenya.

Bab II. Kajian Pustaka

A. Teori Umum

Jika gaya-gaya yang didistribusikan terus menerus di atas permukaan tempat gaya-gaya tersebut bekerja, maka sering diperlukan untuk menghitung momen gaya-gaya ini terhadap suatu sumbu yang terletak pada atau tegak lurus terhadap bidang permukaan. Intensitas gaya (tegangan atau regangan) sering sebanding dengan jarak gaya dan sumbu momen. 

Gaya elementer yang bekerja pada elemen luas dengan demikian sebanding dengan jarak dikalikan luas diferensial dan elemen momen sebanding dengan kuadrat jarak dikalikan luas diferensial. Karena itu kita lihat bahwa momen total mencakup suatu integral berbentuk ∫ (jarak)² d (luas).Integral ine dikenal sebagai momen inersia (moment of inertia) atau momen kedua (second momen) dari luas (permukaan). Integral merupakan fungsi dari geometri permukaan dan sering ditemui dalam penerapan mekanika sehingga bermanfaat untuk mengembangkan sifat-sifatnya secara rinci dan untuk menjadikannya siap pakai bila ditemukan keperluan akan pekerjaan integral. (Kraige, 2007)

Kata “momen” berarti bahwa I tergantung pada bagaimana massa benda didistribusikan didalam ruang; ini tidak ada hubungannya dengan “momen” dari waktu. Untuk sebuah benda yang sumbu rotasinya dan massa totalnya kita ketahui, semakin besar jarak sumbu terhadap partikel yang menyusun benda, semakin besar momen inersianya. Pada benda tegar, jarak r_i semua konstan dn I tidak tergantung pada bagaimana benda berotasi mengelilingi sumbu. Satuan SI unutk momen inersiaadalah kilogram-meter² (kg.m²). (Freedman, 2000)

Telah ditunjukkan diatas bahwa kita dapat memperoleh momen inersia dari beberapa benda yang bentuknya beraturan tanpa menggunakan kalkulus.Perhitungan hanya dengan memanfaatkan analisa dimensi untuk mencari hubungan antara momen inersia dengan variabel yang mencirikan benda itu (seperti massa, panjang atau jari-jari) serta dengan memanfaatkan teorema sumbu sejajar dan tentu saja sifat simetri benda. (Djarot, 2003)

Cara lain menentukan momen inersia adalah dengan percobaan, seperti pada gambar diatas.

Missal kita akan menentukan momen inersia massa melalu suatu connecting rod, yang beratnya mg dan berat pusatnya dititik G. Connecting rod tersebut kita tumpu di o dan diayunkan dengan simpangan sudut yang kecil.

Dengan pengamatan kita dapat menentukan waktu untuk satu ayakan penuh, missal T detik. Menurut hukum Newton II, hubungan antara percepatan sudut dan momen terhadap titik o, adalah

-m .g .r .= I_o .

Bab III. Metode Praktikum

A. Alat Dan Bahan

1. Jangka sorong
2. Mikrometer sekrup
3. Mistar geser
4. Neraca analitik
5. Papan / bidang miring
6. Stopwatch
7. Kelereng
8. Pipa (silinder berongga)

B. Prosedur Praktikum

1. Disiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2. Di timbang massa silinder berongga dan kelerng menggunakan neraca analitik
3. Ditentukan ketinggian papan penyangga yaitu 28,8 cm dan 19 cm
4. Ditaruh kelereng pada ujung bidang dan diluncurkan sepanjang bidang miring (dilakukan sebanyak 3kali pada masing-masing ketinggian)
5. Ketika kelereng dilepas, diukur waktunya. Begitu pula untuk pipa (silinder berongga) diluncurkan sepanjang bidang miring dan diukur waktunya (dilakukan sebanyak 3kali pada masing-masing ketinggian)
6. Dibuat data dalam bentuk tabel

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

A. Hasil Pengamatan

Tabel 1. Kondisi Pengataman

Table 2

B. Pembahasan

Kata “momen” berarti bahwa I tergantung pada bagaimana massa benda didistribusikan didalam ruang; ini tidak ada hubungannya dengan “momen” dari waktu. Untuk sebuah benda yang sumbu rotasinya dan massa totalnya kita ketahui, semakin besar jarak sumbu terhadap partikel yang menyusun benda, semakin besar momen inersianya. Pada benda tegar, jarak r_i semua konstan dn I tidak tergantung pada bagaimana benda berotasi mengelilingi sumbu. Satuan SI unutk momen inersiaadalah kilogram-meter² (kg.m²). (Freedman;274)

Dalam percobaan momen inersia kita harus menyiapkan beberapa alat dan bahan agar pelaksaan praktikum berjalan lancar. Alat dan bahannya antara lain : dua benda (pipa dan bola), jangka sorong, mikrometer sekrup, mistar geser, neraca analitik, papan, dan stopwatch.

Selain alat dan bahan yang diperhatikan, cara kerjapun menjadi yang utama dalam percoban ini, adapun cara kerjanya adalah pertama-tama alat dan bahan yang akan digunakan disiapkan, ketinggian penyangga ditentukan dan diukur, letakkan penyangga pada ketinggian yang diukur tadi (2 ketinggian) yaitu 19 cm dan 28,8 cm. Kelereng dan pipa (silinder berongga) diluncurkan dari atas bidang miring dan hitung waktunya menggunakan stopwatch, lalu catat. Untuk masing – masing sampel dilakukan peluncuran sebanyak 3kali.

Percobaan dilakukan sebanyak 3kali untuk mendapatkan data yang teliti dan untuk menghindari faktor “human error” yang biasa terjadi ketika melakukan praktikum (percobaan).

Adapun hasil dari percobaan ini antara lain pada ketinggian 19cm waktu yang dibutuhkan oleh kelereng untuk meluncur adalah 0,52 detik dan pipa 0,76 detik sedangkan ada ketinggian 28,8 cm kelereng meluncur selama 0,44 detik dan pipa selama 0,65 detik. Lalu ditempat lain diameter klereng dan pipa diukur. Kelereng diameter rata – ratanya adalah 16,37 mm dan diameter dalam pipa adalah 2,24 mm, sedangkan diameter luar pipa adalah 2 mm. kemudian pengukuran massa kelereng dan pipa (silinder berongga) dengan menggunakan neraca analitik hasilnya adaah pipa massanya 14,533g dan kelereng massanya 5,412g.

Hubungan farmasi dengan percobaan ini adalah ketika pembuatan tablet obat momen inersia sangat dibutuhkan sekali karena dengan mengetahui momen inersianya maka bisa diperkirakan baik dan tidaknya bentuk – bentuk tablet obat yang akan dihasilkan oleh mesin pencetak obat atau biasa disebut dengan metode granulasi yaitu pembuatan partikel – partikel gabungan senyawa satu dengan yang lainnya.

Faktor yang menyebabkan adanya kesalahan dalam melakukan percobaan antara lain :

1. Kurang telitinya pengamat / praktikan dalam menentukan ukuran / tinggi dari bidang miring
2. Kurang terampilnya praktikan dalam melakukan percobaan
3. Kurangnya alat – alat yang tersedia dalam lab
4. Kereleng atau pipa yang tidak bulat sempurna.

Bab V. Kesimpulan

A. Kesimpulan

Dari percobaan yang dilakukan diperoleh data :

1. Momen inersia Kelereng

145 x 10^-7 kgm²

Pipa                     

9,01 x 10^-7 kgm²

2)             Percepatan sudut untuk h = 19 cm

Kelereng  

3,16 m/s²

Pipa                     

6,618 m/s²

3)             Percepatan sudut untuk h = 28,8 cm

Kelereng  

 4,76 m/s²

Pipa                     

3 m/s²

4)             Sudut untuk h = 19 cm

Kelereng   

 7,67 x 10^-3

Pipa          

 5,47 x 10^-3

5)             Sudut untuk h = 28,8 cm

Kelereng   

0,011

Pipa          

7,85 x 10^-3                       

DAFTAR PUSTAKA

Djarot, B. (2003). diktat statistika struktur I. Malang: Tiga Serangkai.

Freedman, Y. &. (2000). Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.

Kraige, L. (2007). Mekanika Teknik Edisi Kedua Statika Jilid I Versi SI. Jakarta: Erlangga.