Sem I 2009/2010

MODUL XII

PRAKTIKUMPENGUKURAN DASAR PADA BENDA PADAT

1. Tujuan Percobaan

a. Mempelajari penggunaan alat-alat ukur dasar dan mampu mengukur besaran fisis dasar seperti panjang dan massa dengan alat tersebut.

b. Menuliskan dengan benar bilangan-bilangan berarti dari hasil pengukuran atau perhitungan.

c. Menghtung besaran fisis lain berdasarkan ukuran-ukuran dasar (misalnya volume dan massajenis benda)

2. Alat-alat

a. Benda-benda yang akan diukur dan tali tipis

b. Jangka sorong

c. Mikrometer sekrup

d. Neraca teknis

e. Bejana gelas

f. aerometer

3. Teori Dasar

a. Setiap pengukuran besaran fisis selalu menemui batas ketelitian dan kesalahan pengukuran, baik karena salah baca maupun karena batas ketelitian alat. Seperti jangka sorong misalnya dalam 9 mm skala utama terdapat 10 skala nonius (gambar 1), yang pada setiap penunjukan skala terdapat satu skala utama yang berimpit dengan skala nonius.

b. Jangka sorong mempunyai dua rahang dan satu penduga (gambar 2). Rahang dalam digunakan untuk mengukur diameter dalam atau sisi dalam suatu benda. Rahang luar untuk mengukur diameter luar atau sisi luar suatu benda. Sedangkan penduga digunakan untuk mengukur kedalaman.

.

c. Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur panjang benda yang memiliki ukuran maksimum sekitar 2,50 cm, bentuknya ditunjukan pada gambar 3

Benda yang akan diukur panjangnya dijepit diantara bagian A dan B. Untuk menggerakan bagian B anda harus memutar sekrup bagian C. Pada micrometer sekrup dalam 0,5 mm pada skala utama terbagi atas 50 skala putar, dan pada setiap penunjukan tidak selalu terdapat skala utama yang berimpit dengan skala putar.

d. Terdapat 2 cara untuk mengukur besaran fisis volume zat yaitu pengukuran langsung (untuk benda dengan bentuk teratur) dan pengukuran tak langsung. Pengukuran secara langsung dikenal sebagai cara statis, sedangkan pengukuran tak langsung dikenal sebagai cara dinamis dan menggunakan hukum-hukum fisika seperti hokum Archimedes sebagai bantuan. Akibat cara langsung tersebut, maka ketelitian dan kesalahan pengukuran volume bergantung pada kesalahan dan ketelitian pengukuran rusukrusuknya.

e. Massa jenis adalah massa per satuan volume dari suatu zat. Jika benda mempunyai struktur dalam homogeny (mungkin sebagai anggapan saja), maka :

Dimana = massa jenis (kg/m3)

m = massa benda (kg)

V = volume benda(m3)

Pengukuran massa benda diukur dengan alat yang disebut neraca. Seperti juga alat ukur lain, neraca juga bermacam-macam dan tiap-tiap macam mempunyai ketelitian sendiri-sendiri.

f. Hukum Archimedes

Suatu benda yang terbenam dalam fluida akan terangkat ke atas oleh gaya yang sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan, dijabarkan oleh Archimedes (287 212 SM) yang disebut Hukum Archimedes.

FA = Vb .f.g

Dimana :

FA : gaya ke atas (gaya angkat Archimedes) (Newton)

Vb : volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)

f : massa jenis fluida (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

Hukum ini selain untuk menghitung volume juga dapat untuk mengukur massa jenis zat cairatau zat padat.

Disamping menggunakan prinsip Archimedes, massa jenis zat cair dapat ditentukan dengan alat yang disebut Aerometer. Pengukuran massa jenis zat cair dengan Aerometer menggunakan prinsip-prinsip hokum Archimedes

g. Jika sebuah tangki berisi air diletakan di atas sebuah timbangan pegas missal beratnya W. sebuah benda yang beratnya w yang tergantung pada seutas tali diturunkan masuk ke dalam air tadi (tanpa menyinggung dinding dan dasar tangki), perhatikan gambar 4.

F pegas + F apung = w

Dengan :

F pegas : gaya tegangan dalam tali

F apung : gaya apung

w

: berat benda

Jika S adalah gaya yang dikerjakan terhadap system (perhatikan gambar 4c). Menurut hukum ketiga Newton, gaya ini sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang bekerja terhadap timbangan.

Artinya, jarum skala timbangan menunjukan pertambahan berat sebesar gaya apung.

h. Pengukuran volume dengan neraca (untuk benda yang tenggelam dalam fluida).

Sebuah benda yang tenggelam dalam dalam fluida diukur di uadara ternyata diperoleh harga m, dan jika benda dicelupkan di dalam fluida yang bermassa jenis , maka seolah-olah massa benda tersebut berkurang (didapat m). Hal ini disebabkan gaya Archimedes bekerja pada benda tersebut. Dari keseimbangan gaya diperoleh persamaan :

m.g FA = m.g

maka volume benda adalah :

Vb = Vb dapat dihitung jika diketahui.

Berdasarkan prinsip ini juga dapat dihitung massa jenis suatu zat cair.

4. Tugas Pendahuluan

Diserahkan sebelum praktikum dimulai.

a. Sebutkan besaran-besaran dasar dalam fisika beserta satuannya dan system SI !

b. Apakah gunanya skala bantu dalam alat ukur ?

c. Berapa ketelitian jangka sorong, micrometer sekrup, dan neraca teknis.

d. Jelaskan cara menentukan massa jenis at cair dengan menggunakan prinsip Archimedes !

e. Tuliskan crumus yang digunakan untuk menentukan volume benda dengan cara statis dan dinamis !

5. Percobaan

A. Cara statis

a. Ukurlah panjang dan lebar benda padat dengan jangka sorong, dan tebalnya dengan micrometer sekrup beberapa kali (ditentukan asisten) pada tempat yang berlainan. Buatlah hasil pengukuran dalam bentuk table.

b. Timbanglag massa benda padat dengan neraca (cukup sekali saja)

c. Ulangi langkah tersebut untuk benda padat lainnya !B. Cara Dinamis

a. Timbanglag massa benda padat.

b. Timbanglah sekali lagi benda tersebut dalam keadaan tergantung pada tali tipis.

c. Timbang sekali lagi benda yang tergantung itu dalam kedaan terendam seluruhnya di dalam air. Ingat air dan bejana tidak ikut tertimbang dan benda tidak mengenai bejana.

d. Ulangi langkah-langkah tersebut untuk benda padat lainnya.

e. Ukur massa jenis zat cair dengan aerometer

6. Tugas Akhir dan Pertanyaan

a. Mengapa tebal benda diukur dengan micrometer sekrup bukan dengan jangka sorong?

b. Tuliskan batas-batas maksimum dan ketelitian alat-alat yang anda gunakan !

c. Apakah massa tali tipis dapat diabaikan dalam tingkat ketelitian 1%?

d. Tentukan volume benda-benda padat dengan cara statis dan dinamis beserta dengan ketelitiannya !

e. Dari kedua cara di atas, cara mana menurut pengamatan saudara yang paling teliti ? berikan alasannya !

f. Hitunglah massa jenis benda-benda tersebut beserta ketelitiannya !

g. Dari jawaban 6f tentukan jenis benda-benda tersebut ! (lihat table !)

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna SuhadaFISIKA DASAR 3