1

Kata Pengantar

Fisika sebagai bagian dari sains, dalam pembelajarannya,

tentunya tidak terlepas dari kegiatan praktikum. Praktikum

dalam pembelajaran fisika merupakan suatu rangkaian

kegiatan pembuktian dan pengembangan konsep fisika yang

telah dipelajari secara maya melalui buku, internet, dan

pembelajaran di kelas. Hal ini perlu dilakukan dengan harapan

selain memiliki pengetahuan yang bersifat maya, siswa juga

memiliki pengalaman penerapan pengetahuan secara nyata

berupa praktikum yang dilakukan di sekolah, sehingga yang

terjadi bukan hanya sebatas mengingat ilmu pengetahuan

(konsep, fakta-fakta, dan prinsip) saja, namun lebih pada

pemahaman terhadap ilmu pengetahuan tersebut, disamping

juga terbentuknya sikap ilmiah pada diri siswa.

Hasil survei menunjukkan bahwa kondisi fasilitas sarana dan

prasarana laboratorium IPA (termasuk di dalamnya fisika)

SMP dan SMA di sekolah-sekolah yang terletak di daerah

terpencil atau kepulauan di Indonesia, hingga saat ini

(Burhan: 2006): (1) fasilitas, alat dan bahan yang ada sangat

minim jika dibandingkan dengan rasio jumlah pemakai, (2)

praktikum yang telah direncanakan sering tertunda

pelaksanaannya karena beberapa bahan dan alat yang tersedia

jumlahnya kurang sesuai dengan kebutuhan kegiatan, dan (3)

penggunaan alat dan bahan baru sebatas dengan metode

demonstrasi atau hanya diperagakan untuk beberapa topik

saja. Permasalahan yang disinyalir sebagai penyebab kondisi

ini adalah kecenderungan biaya yang dialokasikan sekolah

untuk penunjang kegiatan laboratorium tidak mencukupi serta

sulitnya transportasi ke daerah-daerah terpencil dan atau

kepulauan di Indonesia.

Terlepas dari kondisi kelengkapan fasilitas laboratorium IPA

(termasuk di dalamnya fisika), kegiatan praktikum hendaknya

dapat terus diselenggarakan tanpa harus menunggu

lengkapnya fasilitas. Dalam hal ini, kreativitas dan

profesionalisme guru menjadi penentu kelangsungan kegiatan

praktikum di sekolah. Untuk menjaga kelangsungan kegiatan

praktikum IPA, khususnya praktikum fisika, guru perlu

mengembangkan alternatif alat peraga praktikum fisika

sederhana, dimana alat tersebut dapat dibuat dan

dikembangkan sendiri dengan memanfaatkan bahan bekas

yang banyak terdapat di lingkungan sekitar.

Melalui kegiatan Program Kreativitas Mahasiswa (PKM),

Kami mencoba menyampaikan ide ini kepada DIKTI dan

astungkara disetujui dan diberikan kesempatan untuk

merealisasikan sebuah kegiatan Pelatihan Pembuatan Alat

Peraga Praktikum Fisika Sederhana Berbahan Dasar Barang

Bekas di salah satu daerah terpencil di Provinsi Bali, yaitu

Kecamatan Nusa Penida. Sehubungan dengan ini, Kami

haturkan terimakasih kepada: (1) Ida Sang Hyang Widhi

Wasa, (2) dosen pembimbing, Prof. Dr. Ketut Suma, M.S, dan

(3) seluruh civitas akademika Universitas Pendidikan Ganesha

tahun 2014.

Tim Penyusun

I Gede Dana Santika, Gde Parie Perdana,

AA Gede Basudewa, & I Putu Darma Putra

12 Juni 2014

Daftar Isi

Elektroskop Sederhana 1

Pembentukan Bayangan oleh 2 Cermin Datar 9

Induksi Elektromagnetik 15

Konversi Energi Mekanik-Kalor 19

Manometer Air 22

Konveksi pada Gas 30

Resonansi Bunyi 33

Generator Van De Graff 37

Panduan Pembuatan Alat Peraga Fisika Sederhana – PKM M UNDIKSHA 2014 1

Elektroskop Sederhana

Kegunaan dalam Pembelajaran

1. Sebagai media bagi siswa untuk menginvestigasi bahan-

bahan yang bermuatan listrik akibat digosok.

2. Sebagai media bagi siswa untuk menganalisis cara kerja

elektroskop.

Landasan Teori

Keberadaan muatan listrik pada sebuah benda dapat diketahui

dengan elektroskop. Elektroskop terdiri atas dua buah daun

logam tipis yang dipasang pada ujung batang logam. Ujung

lain batang itu biasanya dipasang bola logam (knob). Untuk

menghindarkan dari berpindahnya muatan ke udara bebas,

batang tersebut dimasukkan ke dalam kaca.

Gambar 1. Elektroskop dan cara kerjanya


Misalkan kita mendekatkan sisir bermuatan negatif pada knob

elektroskop. Elektron-elektron pada batang logam akan

terdorong menuju dua daun elektroskop, sedangkan pada knop

akan mengumpul muatan positif. Kedua daun tersebut

mendapatkan elektron, sehingga bermuatan negatif.

Akibatnya, kedua daun tersebut tolak-menolak dan mekar.

Berikut merupakan beberapa contoh benda bermuatan yang

dapat diujikan keberadaan muatannya pada elektroskop.

Tabel 1. Bahan-bahan Bermuatan Listrik Statis

Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang diperlukan dalam pembuatan elektroskop

sederhana adalah sebagai berikut.

a. Botol selai bekas

b. Kawat tembaga

c. Penggaris mika (bahan

uji)

d. Penggaris besi (bahan

uji)

e. Pulpen (bahan uji)

f. Buku


g. Aluminium foil

h. Sedotan minuman

i. Paku ukuran besar

j. Lem

Prosedur Perancangan Alat

Gambar 2. Elektroskop Sederhana

Berikut adalah langkah-langkah pembuatan alat peraga

elektroskop sederhana.

a. Buatlah sebuah lubang kecil di tengah-tengah tutup botol

selai bekas dengan menggunakan paku.

b. Masukkan sedotan minuman pada lubang tersebut dan

rekatkan dengan menggunakan lem.

Kawat tembaga yang salah satu

ujungnya dibentuk seperti baygon bakar.

Tujuannya untuk memperluar bidang

pengumpulan elektron

Dua buah potongan aluminium foil yang

berbentuk persegi panjang dengan

ukuran yang sama kemudian

digantungkan pada ujung kawat tembaga

yang telah dibengkokkan. Ukuran kedua

potongan aluminium foil dibuat sama

agar jumlah muatan yang mengumpul

juga sama, sehingga aluminium mekar

simetris.

Tutup botol selai bekas dilubangi dengan

paku kemudian pada lubang dimasukkan

potongan pipet bekas. Ujung kawat

tembaga yang masih utuh kemudian

dimasukkan kedalam pipet.


c. Ambil kawat tembaga dan bengkokkan salah satu

ujungnya hingga bentuknya seperti lingkaran baygon

bakar.

d. Masukkan ujung kawat tembaga yang lain (ujung yang

masih utuh) pada sedotan minuman yang telah direkatkan

pada tutup botol selai bekas.

e. Bengkokkan ujung kawat tersebut hingga berbentuk

seperti kait pancing.

f. Potong aluminium foil menjadi dua buah persegi panjang

dengan ukuran dan bentuk yang sama dan lubangi salah

satu ujung masing-masing potongan.

g. Masukkan kedua potongan aluminium foil tersebut pada

ujung kawat tembaga yang telah dibengkokkan.

h. Masukkan ujung kawat tembaga yang berisi alumimium

foil ke dalam botol selai bekas.

i. Rekatkan tutup botol selai bekas.


Penerapan dalam Kegiatan Pembelajaran

Berikut merupakan contoh penerapan alat peraga elektroskop

sederhana dalam kegiatan belajar mengajar.

a. Siapkan elektroskop sederhana yang telah dibuat dan

bahan yang ingin kita uji keberadaan muatan listriknya.

b. Gosokkan penggaris besi dan penggaris mika pada buku

dengan arah gosokan satu arah.

c. Dekatkan penggaris besi yang telah digosok pada ujug

kawat tembaga elektroskop yang berbentuk baygon bakar

dan perhatikan apa yang terjadi pada dua buah

aluminium foil yang digantung pada ujung kawat yang

lain.

Bahan Uji:

1. Penggaris Mika

2. Penggaris Besi

3. Pulpen

Gosokan

penggaris

harus searah.

Bahan Uji:

1. Penggaris Mika

2. Penggaris Besi

3. Pulpen


d. Dekatkan penggaris mika yang telah digosok pada ujug

kawat tembaga elektroskop yang berbentuk baygon bakar

dan perhatikan apa yang terjadi pada dua buah

aluminium foil yang digantung pada ujung kawat yang

lain.

Ketika penggaris besi yang

telah digosokkan secara

searah pada buku didekatkan

diujung kawat eelktroskop,

aluminium foil tetap

kuncup. Artinya tidak ada

muatan pada penggaris besi.

Ketika penggaris mika yang

telah digosokkan secara searah

pada buku didekatkan diujung

kawat elektroskop, aluminium

foil mekar. Artinya ada muatan

pada penggaris mika.


e. Dekatkan sebuah pulpen pada ujug kawat tembaga

elektroskop yang berbertuk baygon bakar dan

perhatikan apa yang terjadi pada dua buah aluminium

foil yang digantung pada ujung kawat yang lain.

Hasil dan Pembahasan

Bahan Uji 1: Penggaris Besi yang Telah Digosok Secara Searah pada Buku

Ketika penggaris besi yang telah digosokkan searah pada

buku didekatkan ke ujung kawat tembaga elektroskop yang

berbentuk baygon bakar, ternyata kedua daun kertas

aluminium tidak mekar. Ini menandakan bahwa pada

penggaris tidak ada muatan listrik.

Ketika pulpen didekatkan

diujung kawat

elektroskop, aluminium

foil tetap kuncup. Artinya

tidak ada muatan pada

pulpen.


Bahan Uji 2: Penggaris Mika yang Digosokkan Secara

Searah pada Buku

Ketika penggaris mika digosokkan secara searah pada buku,

maka electron pada buku pindah ke ujung penggaris mika yng

digosokkan tersebut, akibatnya ujung penggaris mika menjadi

bermuatan negatif. Pada saat ujung penggaris yang bermuatan

negative tersebut kita dekatakan ke kawat tembaga

elektroskop, proton-proton pada kawat tembaga elktroskop

akan tertarik oleh muatan negative penggaris mika. Proton-

proton tersebut ankan mengumpul pada ujung kawat tembaga

elktroskop yang berbentuk lingkaran baygon. Sedangkan

electron-elektron kawat tembaga elktroskop akan terdorong ke

ujung bawah kawat tembaga elektroskop hingga bergerak

pada kedua daun foil. Karena kedua kertas aluminium foil

sama-sama bermuatan negative, akibatnya kedua daun

tersebut tolak-menolak dan mekar.

Bahan Uji 3: Pulpen yang Digosokkan Secara Searah pada

Buku

Ketika pulpen didekatkan ke ujung kawat tembaga

elektroskop yang berbentuk kawat tembaga, ternyata kedua

daun kertas aluminium tidak mekar. Ini menandakan bahwa

pada pulpen tidak ada muatan listrik.


Pembentukan Bayangan oleh Dua Cermin Datar Kegunaan dalam Pembelajaran

1. Menjelaskan hubungan antara jumlah bayangan yang

dihasilkan dengan sudut yang dibentuk oleh dua cermin

datar.

2. Membandingkan jumlah bayangan yang dibentuk yang

diperoleh melalui percobaan dengan jumlah bayangan

yang yang diperoleh dengan menggunakan rumus (teori).

Landasan Teori

Jika suatu benda ditempatkan di depan cermin datar maka di

dalam cermin datar akan terlihat bayangan benda tersebut.

Proses pembentukan bayangan pada cermin datar terjadi

akibat adanya perpotongan perpanjangan sinar pantul di

belakang cermin dan bayangan yang terbentuk tepat berada

pada perpotongan perpanjangan sinar pantul tersebut.

Bayangan yang terbentuk oleh perpanjangan sinar-sinar pantul

disebut dengan bayangan maya, dimana bayangan ini dapat

dilihat oleh mata, namun tidak dapat ditangkap oleh layar.

Secara lebih spesifik, bayangan yang dibentuk oleh cermin

datar adalah sebagai berikut.

1. Tinggi bayangan sama dengan tinggi benda (h’=h).


2. Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke

cermin (s’=s).

3. Bayangan bersifat maya.

4. Orientasi bayangan menghadap terbalik dengan benda.

5. Bayangan berdiri tegak, sama dengan bentuk bendanya.

Apabila dua buah cermin datar disusun dengan membentuk

sudut tertentu, maka mekanisme pembentukan bayangannya

adalah sebagai berikut.

Gambar 1. Proses Pembentukan Bayangan oleh 2 Cermin

Datar

Sebuah obyek di depan dua cermin yang membentuk sudut

80, didapat jumlah bayangan sebanyak 4 buah. Dari ilustrasi

di atas, maka persamaan untuk menentukan jumlah bayangan


yang dibentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk

sudut tertentu sebagai berikut:

13600

n

Dimana:

n = jumlah bayangan

θ = sudut apit yang dibenuk oleh dua cermin datar

Alat dan Bahan

Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat alat peraga ini

adalah sebagai berikut.

1. Dua buah cermin datar berukuran 50 cm x 30 cm.

2. Papan kayu (landasan) berukuran 70 cm x 70 cm.

3. Satu buah busur derajat

4. Dua buah penyangga cermin yang terbuat dari kayu

5. Lem kayu

Alat/perkakas yang diperlukan adalah sebagai berikut.

1. Gergaji

2. Mesin bor kayu

3. Penghalus kayu

4. Palu


Prosedur Perancangan Alat

Rancang alat dan bahan seperti gambar di bawah ini.

Penerapan dalam Kegiatan Pembelajaran

Berikut merupakan contoh penerapan alat peraga ini dalam

kegiatan belajar mengajar.

1. Geser kedua cermin datar sehingga membentuk sudut

300.

2. Amati pada kedua cermin datar, berapa jumlah bayangan

benda yang tampak.

3. Catat hasil yang diperoleh.

4. Ulangi langkah 1-3 untuk sudut apit sebesar 600, 90

0,

1200, dan 180

0.


Data hasil percobaan ditulis dalam tabel berikut berikut .

Sudut Apit

(θ) Jumlah Bayangan (n)

300 ….

600 ….

900 ….

1200 ….

1800 ….

Sesuai dengan tujuan percobaan, teknik analisis data dibagi

menjadi beberapa bagian, yaitu sebagai berikut.

1. Dari data hasil percobaan yang diperoleh, arahkan siswa

untuk mengidentifikasi bagaimana jumlah bayangan yang

dibentuk oleh kedua cermin datar saat sudut apit diubah-

ubah dari 450

sampai sudut 1800. Tugaskan siswa untuk

menjelaskan secara singkat hubungan antara sudut apit

dan jumlah bayangan yang dibentuk.

2. Tugaskan siswa untuk membandingkan jumlah bayangan

yang dibentuk melalui percobaan dengan jumlah

bayangan yang dibentuk dihitung dari formula (teori)

untuk semua variasi sudut yang digunakan. Gunakan

rumus berikut.


13600

n

Setelah menggunakan formula di atas untuk tiap-tiap sudut

apit yang dibentuk, lalu bandingkan dengan hasil yang

diperoleh melalui percobaan, apakah nilainya sama atau tidak.

Sebagai penutup, mintalah siswa menyimpulkan hasil

percobaan tersebut.

Kesimpulan

Persamaan jumlah bayangan yang dibentuk oleh dua cermin

datar yang membentuk sudut tertentu berikut:

13600

n

terbukti benar.


Induksi Elektromagnetik


1. Untuk menunjukkan medan magnet disekitar kawat

berarus (solenoida).

2. Untuk menunjukkan hubungan jumlah lilitan pada

solenoida terhadap besar induksi medan magnet.

Landasan Teori

Kawat yang dialiri oleh arus akan akan menimbulkan medan

magnet. Saat arus listrik mengalir pada kumparan (lilitan

kawat), maka medan magnet akan tercipta di dalam dan

disekitar kumparan. Bila arus yang dialirkan semakin besar,

maka medan magnet yang tercipta akan semakin besar pula

dan bahan atau benda yang berada dalam kumparan akan

terinduksi. Bila arus listrik yang dialirkan dihentikan, maka

induksi magnet juga hilang. Adapun faktor yang

mempengaruhi besar medan magnet pada kawat berarus

adalah arus listrik yang mengalir (I) dan jumlah lilitan pada

solenoida (N). Semakin besar jumlah arus yang dialirkan

maka akan semakin besar pula medan magnet yang tercipta

disekitar solenoida. Begitupula halnya dengan jumlah lilitan

pada solenoida. Bila jumlah lilitan semakin banyak, maka

medan magnet disekitar solenoida akan semakin besar.


Mengingat jumlah medan magnet pada solenoida merupakan

jumlah vektor dari induksi-induksi yang ditimbulkan oleh

masing-masing lilitan yang membentuk solenoida tersebut.

Alat dan Bahan

a. Papan Kayu

b. Gergaji

c. Kawat Tembaga

d. Capit Buaya Hitam

e. Capit Buaya Merah

f. Paku 12 cm

g. Paku-paku kecil

h. Baterai

i. Sterofoam

j. Lem

Penggunaan Alat dalam Kegiatan Pembelajaran

1. Rangkai alat dan bahan seperti gambar di bawah ini

2. Hubungkan kabel penjepit buaya pada baterai.


3. Jepit kedua ujung lilitan kawat tembaga pada solenoida

dengan jumlah lilitan 75 lilitan dengan penjepit buaya.

4. Dekatkan/sentuhkan kumpulan paku-paku kecil pada

ujung solenoida.

5. Hitung jumlah paku yang menempel pada ujung

solenoid, lakukan kegiatan ini sebanyak 5 kali.

6. Ulangi langkah percobaan 4 sampai 6 untuk solenoida

yang lain dengan jumlah lilitan yang berbeda yaitu 100

lilitan dan 125 lilitan.

7. Tulis data hasil pengamatan, seperti pada tabel berikut.

No Jumlah Lilitan Jumlah Paku yang

Menempel

1

2

3

Teknik Analisis Data

Berdasarkan data hasil percobaan, tugaskan siswa

menginvestigasi kebenaran pernyataan bahwa besarnya

medan magnet yang terjadi sebanding dengan jumlah lilitan

pada paku, sesuai dengan persamaan berikut.

nI

l

NIB 0

0


Persamaan tersebut juga menunjukkan bahwa besarnya medan

magnet (B) berbanding lurus dengan besarnya arus listrik

yang mengalir pada solenoida (I). Hal ini dapat

didemonstrasikan kepada siswa dengan cara memvariasikan

besarnya arus yang mengalir pada lilitan kawat sama

(variasikan jumlah baterai), kemudian mengamati variasi

banyaknya paku yang dapat ditarik untuk masing-masing

variasi arus listrik tersebut.

Contoh Alat yang Sudah Jadi


Alat Konversi Energi Mekanik – Kalor


1. Untuk mendemonstrasikan bahwa kalor merupakan

sebuah bentuk energi.

2. Untuk mendemonstrasikan hubungan kesebandingan

antara ketinggian jatuhnya beban (h) terhadap

peningkatan suhu air yang terjadi.

Landasan Teori

Pengamatan terhadap hubungan antara kalor yang dihasilkan

dari usaha mekanik yang diberikan pada suatu benda pertama

kali dilakukan oleh seorang fisikawan Inggris, James Prescott

Joule. Tujuan utama dari pengamatannya adalah untuk

menentukan perbandingan nilai energi yang diberikan dan

nilali kalor yang dihasilkan pada suatu benda. Joule

menggunakan berbagai cara yang berbeda dalam pemberian

energi dan mengukur nilai kalor yang terbentuk pada setiap

cara. Pada semua cara, Joule menemukan bahwa jumlah

energi yang sama selalu menghasilkan jumlah kalor yang

sama pula. Joule menemukan bahwa 4186 joule energi

diperlukan untuk menghasilkan jumlah kalor yang sama yang

dapat meningkatkan suhu 1 kg air sebanyak 10C. Joule

menetapkan perbandingan antara energi yang diberikan (E)


dan jumlah kalor yang dihasilkan (Q) sama dengan suatu

konstanta (J).

E/Q = J

Joule kemudian menyimpulkan bahwa kalor merupakan

sebuah bentuk energi.

Rancangan dan Cara Kerja Alat

Beban dijatuhkan dari ketinggian h. Sementara beban tersebut

jatuh, maka batang akan berputar akibat tertarik tali yang

terhubung pada beban. Karena batang berputar, maka kipas

yang ada di dalam penampung air juga akan ikut berputar dan


mengaduk air yang massanya telah diketahui. Sehingga energi

potensial beban akan berubah menjadi energi kinetik kipas

yang beputar. Akibat gesekan antara air dan kipas yang

berputar, maka energi kinetik kipas akan berubah menjadi

kalor dan sebagai akibatnya suhu air akan meningkat.

Kenaikan suhu air akan terukur oleh termometer yang telah

dipasang pada penampung.


Tujuan pertama dari rancangan alat yang dibuat adalah untuk

mendemonstrasikan bahwa kalor merupakan salah satu bentuk

energi. Hal ini karena kalor dapat dihasilkan dari energi

pontensial dan energi kinetik. Oleh karena energi potensial

dan atau energi kinetik dapat dirubah menjadi kalor, maka

dapat disimpulkan bahwa kalor merupakan salah satu bentuk

nergi.

Tujuan kedua dari rancangan alat yang dibuat adalah untuk

menyelidiki hubungan antara ketinggian jatuhnya beban

terhadap peningkatan suhu air yang terjadi. Secara teori,

semakin tinggi jatuhnya beban maka semakin besar energi

potensial yang akan dirubah menjadi kalor, sehingga

peningkatan suhu air juga akan tinggi. Tugaskan siswa untuk

mengidentifikasi hubungan antara variasi tinggi beban (h) dan

peningkatan suhu yang terjadi (T).


Manometer Air


1. Untuk menghitung besarnya tekanan suatu gas dalam

ruang tertutup relatif terhadap tekanan udara luar dengan

menggunakan konsep tekanan hidrostatis

2. Untuk menunjukkan adanya perubahan tekanan udara

luar terhadap perubahan ketinggian suatu tempat.

Landasan Teori

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi pada suatu

fluida yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis berbanding

lurus dengan massa jenis fluida, percepatan gravitasi, serta

kedalaman fluida tersebut. Secara matematis besarnya

tekanan hidrostatis dinyatakan sebagai berikut.

Nilai ini merupakan besar tekanan hidrostatis dengan tidak

memperhitungkan pengaruh tekanan udara luar (tekanan

atmosfer). Apabila pengaruh tekanan udara luar tidak

diabaikan maka tekanan total pada suatu fluida dengan

kedalaman h adalah sebagai berikut.

Yang mana P0 menyatakan besarnya tekanan atmosfer.

Apabila kita merancang sebuah bejana terbuka berupa pipa U


maka jika suatu fluida dimasukan ke dalam pipa U terbuka

tersebut, ketinggian fluida pada kedua sisi pipa akan sama

besar karena baik tekanan hidrostatis maupun pengaruh

tekanan udara luar pada kedua pipa adalah sama besar.

Namun jika salah satu pipa dihubungkan pada udara yang

memiliki tekanan yang berbeda, maka akan terdapat

perbedaan ketinggian fluida pada kedua sisi pipa ini.

Alat dan Bahan

Berikut merupakan alat dan bahan yang diperlukan dalam

membuat manometer air.

1. Papan kayu secukupnya

2. Kertas millimeter block

3. Selang bening dengan diameter kecil

4. Air

5. Botol bekas minuman bersoda

6. Pemegang kabel secukupnya

Prosedur Pembuatan Alat

Berikut merupakan langkah-langkah pembuatan manometer

air sederhana.

1. Susunlah papan saling tegak lurus satu dengan lainnya

sehingga membentuk sebuah sandaran


2. Ambil kertas millimeter blok kemudian beri skala dengan

perbandingan yang sama selanjutnya tempelkan pada

bagian papan yang tegak

3. Tempelkan selang plastic pada bagian papan yang

dilengkapi skala dengan membentuk huruf U.

4. Masukan air sedikit demi sedikit sampai ketinggian air

pada kedua sisi selang sama besar.

5. Lubangi tutup botol minuman bersoda, kemudian masukan

salah satu ujung selang pada botol. Pastikan tidak ada

kbocoran gas dalam botol, sementara ujung selang yang

lainnya dibiarkan terbuka.

Gambar 1. Rancangan Manometer Air

h

P

P0

air

r


Cara Kerja Alat

Pertama isi selang dengan air sehingga pada kedua sisi selang,

ketnggian air sama besar. Hubungkan salah satu bagian selang

ke dalam botol minuman bersoda dan pastikan tidak ada udara

yang bocor. Karena udara di dalam botol minuman bersoda

tidak sepenuhnya memiliki komposisi yang sama dengan

udara luar maka tekanan udara dalam botol juga tidak sama

besar dengan tekanan udara luar sehingga tinggi kolom air

pada kedua sisi selang tidak sama besar

Untuk menunjukan penurunan tekanan udara luar (tekanan

atmosfer), sumbat salah satu ujung selang (sebagai ruangan

tertutup) pada tempat dengan asumsi ketinggia H = 0 dari

permukaan laut. Lakukan pengukuran pada tempat dengan

ketinggian yang berbeda dengan perbedaan ketinggian yang

signifikan. Besarnya perbedaan ketinggian air pada kedua sisi

selang yang menunjukan bagaimana pengaruh ketinggian

suatu tempat terhadap tekanan udara luar.



Teknik analisis data yang digunakan dalam percobaan ini

adalah analisis secara kuantitatif dan kualitatif. Analisis secara

kualitatif diberikan dengan mengamati tinggi level air pada

bagian selang yang mana yang lebih besar. Yakni pada bagian

yang terhubung dengan tekanan atmosfer atau pada bagian

yang terhubung dengan tekanan gas pada botol. Sementara

perhitungan secara kuantitatif digunakan untuk memperoleh

hasil perbandingan besar tekanan udara dalam botol dengan

tekanan udara luar.

1) Mencari besar tekanan udara dalam botol

Gunakan persamaan berikut.

Tanda (+) digunakan jika tinggi kolom air pada selang

yang terhubung dengan tekanan udara luar lebih tinggi

dari kolom air pada selang yang terhubung dengan

tekanan udara dalam botol (P > P0). Sebaliknya tanda (-)

digunakan jika tinggi kolom air pada selang yang

terhubung dengan tekanan udara dalam botol lebih tinggi

dari kolom air pada selang yang terhubung dengan

tekanan udara luar (P < P0). Dengan P0 = ……..

Untuk menghitung ∆P digunakan persamaan


2) Menghitung besarnya penurunan tekanan udara pada

setiap kenaikan ketinggian tempat

Dengan mengasumsikan bahwa tekanan udara di dalam

selang tertutup adalah konstan sebesar P, dimana P =

1,01 x 105

Pa maka untuk setiap ketinggian tempat Hi,

peritungan untuk P0 diperoleh dengan persamaan

Untuk menghitung ∆P digunakan persamaan


Contoh Penerapan dalam Pembelajaran

Data Hasil Percobaan

1) Pengukuran tekanan udara dalam botol

Tinggi kolom air pada manometer h

(mm)

2

2) Pengukuran penurunan tekanan atmosfer

Lokasi Selisih ketinggian kolom air

dalam manometer h (mm)

Pantai Ex

Pelabuhan

Buleleng

0

Monumen Tri

Sakti

Sukasada

22

Analisis Data

1) Tekanan udara pada botol

Perbedaan ketinggian kolom air pada kedua sisi selang

adalah 2 cm. Dengan menggunakan acuan tekanan

atmosfer di permukaan laut P = 1,01 x 105 Pa dan asumsi

massa jenis air yang digunakan ρ = 1000 kg/m3

serta

percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2, Maka besarnya

tekanan udara pada botol adalah sebagai berikut.


2) Penurunan tekanan atmosfer

Dengan menggunakan acuan tekanan atmosfer di

permukaan laut P = 1,01 x 105 Pa dan asumsi massa jenis

air yang digunakan ρ = 1000 kg/m3

serta percepatan

gravitasi g = 9,8 m/s2, Maka besarnya tekanan atmosfer

pada lokasi sampel (Monumen Tri Sakti Sukasada) dapat

ditentukan dengan

Dengan mengkonversi satuan tinggi kolom udara pada

selang ke dalam satuan SI diperoleh:


Konveksi pada Gas


Menyelidiki proses perpindahan kalor secara konveksi pada

zat gas.

Landasan Teori

Konveksi merupakan salah satu cara perpindahan kalor.

Peristiwa perpindahan kalor secara konveksi dapat kita amati

pada saat kita memasak air. Pada air yang sedang mendidih

akan kita lihat gerakan-gerakan dari air tersebut. Di daerah

pegunungan akan kita rasakan hembusan angin yang terasa

dingin. Demikian pula apabila kita berada di pantai akan

terasa perbedaan suhu yang disertai dengan angin yang

menggerakkannya. Perpindahan kalor yang disertai

perpindahan medium perantaranya disebut konveksi.

Konveksi hanya terjadi pada fluida (zat cair dan gas).

Konveksi terjadi karena adanya perbedaan berat jenis (s)

karena pemanasan. Berat jenis merupakan perkalian antara

massa jenis zat (p) dengan percepatan gravitasi bumi (g).

Sedangkan massa jenis merupakan hasil bagi antara massa zat

(m) dengan volume zat (V).


Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam pengaplikasian

alat ini adalah sebagai berikut.

1. Satu set alat konveksi gas

2. Korek api

3. Obat nyamuk/dupa sebagai media penghasil asap

4. Lilin batang

Cara Kerja Alat

Alat konveksi udara terdiri

dari kotak kaca dengan

dua cerobong. Di

dalamnya diletakkan lilin

yang menyala di titik B.

Ketika asap dari obat

nyamuk didekatkan pada

cerobong A, ternyata asap

tersebut akan masuk ke

dalam kotak konveksi titik

A. Dari titik A bergerak ke titik B kemudian keluar cerobong

asap titik C. Hal ini terjadi akibat perbedaan udara di bawah

cerobong A dengan di bawah cerobong C. Molekul udara

yang berada di bawah cerobong C bergeraklebih cepat

dibandingkan dengan molekul udara di bawah cerobong A.

B

A C


hal ini disebabkan karena molekul udara di bawah cerobong C

dipanaskan dengan lilin. Pergerakan molekul ini

menyebabkan pertambahan volume gas atau pengurangan

massa jenis gas di bawah cerobong C. Udara yang masa

jenisnya berkurang tersebut kemudian bergerak ke atas

cerobong C. Ruang kosong yang ditinggalkannya kemudian

ditempati oleh udara dengan massa jenis lebih besar dari

cerobong A. Udara ini kemudian dipanaskan lagi, bergerak ke

atas cerobong C, dan tempatnya digantikan oleh udara dingin

dari cerobong A. Begitu seterusnya.

Penerapan dalam Pembelajaran

Minta siswa mengamati arah pergerakan asap. Kemudian

minta siswa menganalisis ‘mengapa’ arah pergerakan asap

seperti itu. Minta siswa mengumpulkan informasi terkait dari

buku dan internet. Diakhir, minta siswa mempresentasikan

hasil analisisnya.


Set Alat Resonansi Bunyi

Kegunaan Alat dalam Pembelajaran

Untuk mendemonstrasikan hubungan antara panjang kolom

udara terhadap frekuensi bunyi pada pipa organa.

Landasan Teori

Bunyi merupakan merupakan gelombang mekanis yang

memerlukan medium dalam perambatannya. Dalam proses

perambatan ini, gelombang bunyi memiliki arah getar yang

tegak lurus dengan arah rambatnya sehingga dimodelkan

dengan gelombang longitudinal. Sebagai gelombang mekanis

yang memerlukan medium dalam perambatannya, maka

gelombang bunyi dapat merambat baik dalam zat padat, cair,

maupun gas. Gelombang bunyi akan mengalami sifat-sifat

layaknya gelombang, yang salah satunya adalah pemantulan.

Adapun pemantulan bunyi pada suatu kolom udara dapat

digambarakan sebagai berikut.


Selain gambar di atas, banyak juga contoh gambar

pemantulan gelombang bunyi. Namun, yang lebih penting

adalah, dalam kita membahas mengenai pemantulan pada

suatu kolom udara tertutup, kita akan meninjau mengenai

hubungan antara panjang kolom udara dengan frekuensi yang

akan dihasilkan. Pada kolom udara yang tertutup, semakin

kecil kolom udara yang diberikan, maka bunyi yang akan

terdengar biasanya akan semakin kecil.

Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam membuat alat ini

berasal dari barang-barang bekas sepeti:

1. Botol bekas minuman (7 buah)

2. Papan untuk landasan secukupnya

3. Lem (Lem G)

Rancangan dan Cara Kerja Alat

Alat ini di desain untuk menunjukkan konsep Tinggi

Rendahnya Bunyi. Prinsip kerja alat ini adalah sebagai

berikut. Ketika air ditambahkan pada botol dengan ketinggian

berbeda-beda dengan kata lain setiap botol memiliki tinggi

kolom udara yang berbeda, maka jika masing-masing botol

dipukul, akan menghasilkan tinggi bunyi yang berbeda-beda.

Dengan adanya tinggi bunyi yang berbeda-beda ini, maka

dapat dikatakan bahwa frekuensi bunyi yang dihasilkan


berbeda-beda. Adapun gambar alat dan bahan-bahan yang

diperlukan adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Set Alat Resonansi Bunyi

Penggunaan Alat dalam Pembelajaran

Berikut adalah contoh penerapan alat ini dalam pembelajaran.

a. Siapkan alat dan bahan.

b. Isi botol-botol pada set alat resonansi bunyi dengan air,

di mana pada masing-masing botol diisi air dengan

ketinggian yang berbeda.

c. Ukur tinggi kolom udara dihitung dari ujung botol

sampai batas air.

d. Pukullah botol-botol tersebut satu persatu dengan

sedemikian rupa sehingga akan menghasilkan bunyi yang

nyaring.

e. Bandingkan ketinggian suara pada masing-masing botol

ketika dipukul.


Data Hasil Percobaan

Tabel data hasil percobaan:

Botol

ke-

Tinggi kolom udara

(cm) Ketinggian Bunyi

1

2

3

4

5

6

7

Keterangan:

Pada kolom ketinggian bunyi, diisi dengan angka 1 sampai 7,

dengan keterangan angka 1 menunjukkan ketingian bunyi

yang paling kecil, dan angka 7 menyatakan ketinggian bunyi

yang paling tinggi.


Generator Van De Graff


1. Memperagakan prinsip kerja generator Van de Graff.

2. Menghitung besarnya gaya elektrostatis pada generator.

Landasan Teori

Generator Van de Graaff merupakan salah satu alat yang

menggunakan prinsip listrik statis dan pemuatan induksi,

yaitu dengan cara mengumpulkan muatan listrik dan

menyimpannya pada permukaan bola logam berongga (hollow

spherical).

Alat ini merupakan mesin elektrostatis yang menggunakan

sabuk yang bergerak untuk menghimpun tegangan-tegangan


sangat tinggi di sebuah bola berongga yang terbuat dari

logam. Prinsip kerja Generator Van de Graff sama dengan

menghasilkan muatan listrik dengan cara menggosok (metode

gesekan). Generator Van de Graff terdiri atas kubah logam,

sisir logam bawah dan atas, silinder logam di bagian atas dan

silinder politena di bagian bawah, dan sabuk karet yang

menghubungkan silinder logam dan silinder politena. Sebuah

motor memutar sabuk karet, menyeretnya melewati silinder.

Gesekan itu menarik muatan ke sabuk, yang kemudian

menyimpan muatan tersebut ke kubah metal. Setelah beberapa

saat kubah mengumpulkan sejumlah besar muatan positif

pada permukaannya. Proses ini berlangsung terus menerus

sehingga kubah mengumpulkan muatan listrik positif dalam

jumlah yang banyak. Pada gambar di bawah terlihat bahwa

muatan listrik negatif pada sabuk karet bawah mengalir

melalui sisir logam bawah ke tanah dan dinetralkan.

Alat dan Bahan

1 buah kaleng bekas

1 buah paku kecil

1 buah tabung sekering

1 buah karet gelang

1 buah motor DC

1 buah baterai 9 volt

1 buah wadah baterai

1 buah gelas plastik

(cangkir styrofoam)

lem pipa secukupnya

kabel serabut

1 buah pipa PVC 20 cm


1 buah pipa PVC “T”

1 buah plester

kayu ukuran 15 x 15cm

1 buah gergaji besi

1 buah tang pemotong

1 buah tang penjepit

1 buah penggaris 30 cm

1 buah bor listrik

Langkah Pembuatan

Berikut merupakan langkah-langkah dalam pembuatan

generator Van de Graff ini.

1. Potong sekitar 5 cm pipa PVC dan lem pada kayu

penyangga.

2. Letakkan motor DC pada pipa penghubung “T”,

usahakan agar menempel dengan pas dengan ukuran

diameter pipa.

3. Buat lubang dibelakang pipa “T” untuk memasukkan

kabel serabut ke dalamnya dan letakkan hampir


menyentuh karet gelang. Bagian ini disebut “brush”

bawah.

4. Letakkan karet gelang pada ujung motor DC, buatlah

seperti katrol. Kemudian satukan dengan gambar pada

langkah 1.

5. Potong kembali pipa ukuran 4 cm, dan letakkan di atas

pipa “T”. Kemudian buat lubang untuk menyimpan paku.

Paku digunakan sebagai penyangga atas karet gelang.

Untuk memudahkan perputaran, selubungi paku dengan

tabung sekering.


6. Buat satu lubang lagi pada pipa paling atas diantara dua

lubang sebelumnya untuk memasukkan kabel serabut dan

letakkan hampir menyentuh karet gelang. Bagian ini

ialah “brush” atas.

7. Potong gelas plastik setengahnya dan lubangi bagian

bawahnya seukuran pipa. Kemudian masukkan pada pipa

atas. Bagian ini digunakan sebagai penyangga kaleng.

8. Lubangi bagian atas kaleng, dan letakkan kaleng tersebut

di bagian atas alat.


9. Langkah terakhir ialah memasang baterai kepada motor

DC.

10. Generator Van de Graaf akhirnya dapat digunakan.

Untuk mengujinya dapat kita letakkan beberapa potongan

kertas di atas kaleng.

Penggunaan dalam Pembelajaran

Sebelum menggunakan alat ini pastikan kabel bagian “brush”

bawah dihubungkan ke ground, seperti tanah, keran air, pipa

air, dan sebagainya atau bisa dipegang oleh tangan sendiri.

Kemudian kita bisa mengujinya dengan meletakkan beberapa

potongan kertas di atas kaleng seperti pada gambar di bawah

ini. Untuk menyalakannya, cukup hubungkan kabel dengan

baterai. Setelah terhubung, maka potongan kertas tersebut

akan melayang ke atas saling menjauh. Hal ini terjadi karena

ketika motor memutar karet gelang, karet tersebut akan

mengambil elektron dari tabung sekering dan didistribusikan


ke seluruh bagian karet. Akibatnya, tabung gelas menjadi

bermuatan positif. Karena tabung gelas ini kekurangan

elektron, sehingga menarik elektron yang berada di kabel

“brush” atas. Elektron yang diambil oleh karet diberikan

kepada kabel “brush” bawah dan akhirnya dialirkan ke tanah.

Seperti yang telah digambarkan di atas bahwa ujung lain dari

“brush” atas menyentuh kaleng bekas sehingga menarik

elektron dari kaleng juga. Sehingga akibatnya kaleng menjadi

bermuatan positif dan mengambil elektron dari udara. Hal ini

terjadi berulang-ulang seiring perputaran motor. Dalam waktu

singkat, kaleng tersebut akan kehilangan banyak elektron dan

dapat mencapai hingga 12.000 volt lebih positif dari tanah.

Sehingga jika benda bermutan positif didekatkan dengan alat

ini akan saling tolak menolak dan jika benda bermuatan

negatif didekatkan akan saling tarik menarik.

1

Documents

Transcript of 1