LAPORAN PRAKTIKUM Balap Sepeda

 

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTASI

BALAP SEPEDA

Disusun Oleh : Nama

: Dwi Nova Siti H

NIM

: 08306144007

PRODI

: Fisika NR’08

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2010

 

Laporan Praktikum

A. Ju Judu dull Progr Program am Balap Sepeda B.

Hari dan Tanggal Selasa, 23 November 2010

C. Tuj ujua uan n 1. Membuat program komputer untuk menyelesaikan masalah gerakan sepeda

yang dikendarai oleh seorang pembalap. 2. Memban Membandin dingka gkan n penyel penyelesa esaian ian eksak untuk kecepat kecepatan an sebaga sebagaii fungs fungsii waktu waktu tanpa ada pengaruh gesekan udara dengan hasil pendekatan numerik (metode Euler). 3. Menyelidik Menyelidikii efek dari perubahan perubahan power power / daya daya dari pembala pembalap p dan luas luas frontal frontal untuk kecepatan tinggi. 4. Menggenaral Menggenaralisasi isasi model model untuk untuk mentreatme mentreatmen n gerak sepeda sepeda di permuk permukaan aan yang yang landai (daerah perbukitan) dengan sudut jalan turunan tertentu.

B. Da Dasa sarr Te Teor orii Kita tahu bahwa sepeda merupakan merupakan alat transportasi transportasi yang sangat sangat efisien, efisien, dan tentu saja kita semua pernah naik sepeda. Tujuan praktikum ini adalah memahami faktor-faktor yang menentukan kecepatan sepeda dan memperkirakan kecepatannya untuk kasus yang nyata. Kita akan mulai dengan mengabaikan gesekan, setelah itu kita akan mengenakannya, tapi marilah kita mulai dengan kasus yang lebih sederhana. Persamaan gerak yang kita gunakan untuk menjelaskan masalah ini adalah hukum Newton kedua yang dapat dituliskan dalam bentuk  ............................................ ..................... .............................................. .............................................. ......................................... .................. 5.1 dimana v adalah kecepatan, m adalah massa gabungan sepeda dan pengendara, adalah waktu, dan  F  adalah gaya pada sepeda yang dikerahkan oleh pengendara (dalam hal

 

ini kita mengasumsikan bahwa sepeda bergerak dalam permukaan datar. Kita tidak  akan membicarakan proses gaya  F  yang terjadi, karena hal ini akan sangat rumit karena gaya yang dikerahkan oleh pengendara akan ditransmisikan ke roda melalui rantai, gir dan sebagainya. Akan tetapi, ada cara lain untuk mengatasi masalah ini yaitu dengan menghindari dari mana asal gaya pada sepeda. Pendekatan alternatif ini melibatkan formulasi masalah dalam bentuk daya yang ditimbulkan oleh pengendara. Pengkajian secara fisiologi dari ahli pengendara sepeda meunjukkan bahwa seorang atlit dapat menghasilk menghasilkan an output output daya sekitar 400 watts selama sekitar1 jam. Dengan Dengan menggunakan ide kerja-energi maka kita dapat menuliskan ungkapan (5-1) menjadi ........................................... .................... .............................................. .............................................. .......................................... ................... 5.2 dimana  E  merupakan energi total dari gabungan sepeda-pengendara dan  P  adalah output daya dari pengendara. Diasumsikan bahwa sangat sedikit energi yang hilang oleh karena gesekan di dalam sepeda sendiri. Kita akan menyertakan sumber gesekan lain kelak. Untuk permu permukaan kaan yang datar, maka seluruh seluruh energi adalah energi kinetik, sehingga sehin gga

dan

. Dengan memasukkan memasukkan ungkapan-u ungkapan-ungka ngkapan pan

ini maka akan menghasilkan ............................................ ..................... .............................................. .............................................. ....................................... ................ 5.3 Apabila P konstan, maka ungkapan (5-3) dapat diselesaikan dengan cara analitik. Jika disusun kembali (5-3) maka diperoleh .............................................. ....................... .............................................. .......................................... ................... 5.4 dimana v0 adalah kecepatan sepeda saat t =0 =0 . Dengan mengintegralkan kedua ruas, kemudian menyatakannya dalam v maka diperoleh ............................................ ..................... .............................................. .............................................. .......................... ... 5.5 Coba Co ba Anda Anda pe perh rhat atik ikan an pe peny nyel eles esai aian an (5 (5-5 -5)d )dii at atas as,, jika jika Anda Anda pe perh rhat atik ikan an maka maka kecepa kec epatan tan pengen pengendar daraa sepeda sepeda ternya ternyata ta terus terus meneru meneruss bertam bertambah bah.. Hal ini apakah apakah mungkin terjadi. Jawabnya tentunya tidak mungkin terjadi. Nah, kita akan mengoreksi hasil ini dengan dengan cara mengadirkan mengadirkan gesekan gesekan dengan dengan udara. Untuk menyelesaiakn menyelesaiakn masalah masal ah ini dengan metode metode numerik, numerik, marilah kita mendekati ungkapan beda hingga hingga  pada (5-3) dengan Euler maju ............................................ ..................... .............................................. .............................................. ......................... 5.6a

 

atau .............................................. ....................... .............................................. ........................................... .................... 5.6b Gambar (-1) mengambarkan gerak sepeda tanpa kehadiran gesekan. Pada program yang dibuat massa pengendara-sepeda diambil 70 kg. Kita dapat lihat bahwa pada waktu kurang dari 3 menit kecepatan sepeda sudah mencapai 45 m/s atau kurang lebih 162 km/jam. This is imposible..!!! Mungkin ini hanya bisa dilakukan saat balapan moto mo to GP. GP. Di Disa samp mpin ing g it itu, u, ke kece cepa pata tan n tu tumb mbuh uh ta tanp npaa hi hing ngga ga.. Hal Hal in inii memb membua uatt  permasalahan menjadi jelas. Untuk sepeda yang bergerak lebih dari 5 atau 10 mph, maka energi yang hilang hil ang karena karena ada geseka gesekan n hub dan ban sepeda sepeda diabai diabaikan kan diband dibanding ingkan kan dengan dengan gesekan yang diakibatkan oleh resistansi udara gesekan udara ( atmospheric drag). Jadi, model realistik dari gerak sepeda hanya membutuhkan satu sumber gesekan saja. Pada dasarnya, gaya ini dapat dituliskan dengan ............................................. ...................... .............................................. ....................................... ................ 5.7 Dari ungkapan (5-7), ketika sepeda bergerak sangat lambat maka suku pertama akan mendominasi dan koefisien  B1 dapat dihitung untuk objek dengan bentuk sederhana.  Namun untuk kecepatan cukup tinggi, maka suku kedualah yang akan mendominasi. Kita tidak dapat menentukan  B2 dengan pasti untuk objek sesederhana bola baseball, apalagi untuk objek sepeda yang memiliki bentuk rumit. Tetapi, kita dapat melakukan  pendekatan  B2 dengan cara sebagai berikut. Kita tahu bahwa ketika objek bergerak, maka ada sebagian udara yang dipindahkan. Masa dari udara yang dipindahkan dalam yang g mana mana  adalah densitas udara,  , yan

selang selan g waktu dt  adalah

sedangkan  A adalah luas frontal dari objek. Udara diberikan kecepatan berorde v, sehingga sehin gga energi kinetiknya kinetiknya adalah . Ini juga berarti kerja yang dilakukan oleh gaya gesek (gaya pada objek akibat gesekan udara) pada interval dt  sehingga sehin gga

. Dengan mensubstitu mensubstitusi si beberapa beberapa ungkapan ungkapan tadi maka

akan diperoleh ............................................. ...................... .............................................. .............................................. .......................... ... 5.8 dimana C  diken dikenal al dengan dengan koefisien koefisien gesek. gesek. Dengan menggabungkan menggabungkannya nya dengan dengan ungkapan (5-6b) maka akan diperoleh ............................................. ...................... .............................................. .......................... ... 5.9

 

C. Me Meto tode de Lang La ngka kah h mene menent ntuk ukan an pr prog ogram ram ko komp mput uter er un untu tuk k meny menyele elesa saik ikan an masa masala lah h gerakan sepeda 1) Includekan Includekan pustaka pustaka file file yang yang akan akan diguna digunakan. kan. Member berika ikan n masuka masukan n berupa berupa kecepa kecepatan tan awal, awal, besarn besarnya ya daya daya P, massa massa 2) Mem   benda benda,, koefis koefisien ien gesek gesek C, densit densitas as udara, udara, luas luas fronta frontall A, waktu waktu akhir  akhir   pengamatan. 3) Inisialisasikan serta

4) Masukk Masukkan an rumu rumuss yang yang digu digunak nakan an 5) Teta Tetapk pkan an eu eule ler  r  6) Hasil yang diperoleh diperoleh dideklarasi dideklarasikan kan dengan dengan printf  printf  Membuat at grafik hubungan hubungan antara t dengan dengan 7) Membu dan t dengan

, t dengan dengan

menggunakan matlab

D. Data Data Hasi Hasill Perco Percobaa baan n Percobaan nomor 1

//balap sepeda #include #include main(){ float v, vo, v1, v2, t_awal, t_akhir, t, P, m, C, rho, A, h; double i,n; printf("masukkan kecepatan awal

: ");scanf("%f",&vo);

printf("masukkan besarnya daya P

: ");scanf("%f",&P);

printf("masukkan massa benda printf("masukkan koefisien gesek C

: ");scanf("%f",&m); : ");scanf("%f",&C);

, t dengan dengan

 

printf("masukkan densitas udara printf("masukkan luas frontal

: ");scanf("%f",&rho); : ");scanf("%f",&A);

printf("masukkan waktu akhir pengamatan : ");scanf("%f",&t_akhir); t_awal=0; h=0.01; n=round((t_akhir-t_awal)/h); v1=vo; v2=vo; FILE*pf; pf=fopen("balap sepeda vava.txt","w+"); for (i=1;i