Modul Praktikum Fisdas I (2014)

8/19/2019 Modul Praktikum Fisdas I (2014)

http://slidepdf.com/reader/full/modul-praktikum-fisdas-i-2014 1/49

JURUSAN FISIKA – FMIPA

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2014

PANDUANPRAKTIKUM

FISIKA DASAR I

TIM DOSEN FISIKA DASAR



KATA PENGANTAR

Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT. Puji syukur tersebut teriring denganterselesaikannya perbaikan buku panduan praktikum Fisika Dasar I yang sejak tahun 2006

belum mengalami revisi.

Buku panduan praktikum ini, pada dasarnya mengacu pada silabus mata kuliah Fisika

Dasar I untuk bab Mekanika, Getaran, dan Kalor. Namun demikian buku panduan ini masih

jauh dari sempurna.

Secara umum buku ini terdiri dari modul: elastisitas batang, gerak harmonik

sederhana (ghs), ayunan matematis, koefisien kekentalan zat cair, tegangan permukaan I,

tegangan permukaan II, konstanta joule, kelembaban udara, dan kalorimeter aliran. Selain itu,

buku panduan praktikum ini juga dilengkapi pembahasan tentang metode statistik dalam

pengolahan data. Hal tersebut dimaksudkan agar mahasiswa memahami bagaimana

melakukan analisis yang lebih komprehensif terhadap data hasil praktikum dengan

menghitung faktor ketidakpastian dalam pengukuran. Angka penting juga disajikan agar

mahasiswa memahami bagaimana menulis hasil kuantitatif dari praktikum yang telah

dilakukan.

Pada penulisan buku panduan praktikum Fisika dasar I ini, kami mengucapkan terima

kasih kepada semua pihak yang membantu perbaikan-perbaikan. Ucapan terima kasih

terutama ditujukan kepada Ketua Jurusan Fisika Bapak Prof. Dr. Agus Setyo Budi, dan

kepada Dr. Esmar Budi, Hadi Nasbey, M.Si, Iwan Sugihartono, M.Si, serta seluruh tim dosen

Fisika Dasar di lingkungan civitas akademik Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri

Jakarta. Tak lupa kami sampaikan juga terima kasih kepada Sifa Alfiyah dan Syafrima

Wahyu selaku asisten dosen yang turut membantu dalam proses penulisan perbaikan buku

panduan praktikum ini.

Akhir kata kami haturkan semoga buku panduan praktikum Fisika Dasar I ini dapat

bermanfaat bagi seluruh mahasiswa yang sedang mengambil mata kuliah Praktikum Fisika

Dasar I.

Jakarta, September 2014

Tim Dosen Fisika.



DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................... 1

DAFTAR ISI ......................................................................................... 2

TATA TERTIB ..................................................................................... 3

METODE STATISTIK DALAM PENGOLAHAN DATA ................ 4

FORMAT LAPORAN AKHIR ............................................................. 9

P1: ELASTISITAS BATANG ............................................................ 10

P2: GERAK HARIMONIS SEDERHANA (GHS) ............................ 14

P3: AYUNAN MATEMATIS ............................................................ 19

P4: KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR .................................. 23

P5: TEGANGAN PERMUKAAN I ................................................... 27

P6: TEGANGAN PERMUKAAN II .................................................. 31

P7: MENENTUKAN KONSTANTA JOULE ................................... 36

P8: KELEMBABAN UDARA ........................................................... 40

P9: KALORIMETER ALIRAN .......................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................... 49

http://c/Users/Anita%20Carolina/Documents/KAMPUS/SEMESTER/SEMESTER%207/KOOR%20ASLAB/Administrasi%20Lab%20101/FISDAS%20I/PANDUAN%20PRAKTIKUM.docx%23_Toc365884330














































TATA TERTIB

1. Prasyarat mengikuti praktikum

a. Memakai jas laboratorium yang sudah ditentukan

b. Memakai pakaian rapi (baju/kaos berkerah, celana/rok panjang) dan memakai

sepatuc.

Memakai tanda pengenal

d. Membawa laporan pendahuluan yang sudah terjilid rapi

e.

Mempersiapkan diri dengan materi yang akan dipraktikumkan

f. Lulus tes pendahuluan (jika ada)

2.

Kehadiran

a. Praktikan harus hadir 15 menit sebelum praktikum dimulai

b. Praktikan yang terlambat dinyatakan gagal mengikuti praktikum

c.

Praktikan yang tidak hadir dalam praktikum karena sakit wajib menunjukan

surat keterangan resmi dari dokter

3.

Pelaksanaan Praktikum

a.

Di dalam laboratorium praktikan harus tenang, tertib, sopan, berpakaian rapi,

dan memakai jas laboratorium. Tas, topi, dan barang lain yang tidak

berhubungan dengan praktikum disimpan di loker.

b. Praktikan harus mengerti apa yang akan dipraktikumkan

c. Praktikan harus memperoleh data sesuai dengan yang dipraktikumkan

d. Praktikan harus mempersiapkan peralatan (dibantu asisten) dan merapikan

kembali peralatan yang sudah selesai dipakai seperti semula

e. Praktikan harus menjaga ketertiban, keselamatan dirinya, dan peralatan yang

dipakai

f. Praktikan dilarang keras merokok, membawa makanan dan minuman,

mengganggu kelompok lain, dan meninggalkan laboratorium tanpa seijinasisten atau penanggungjawab praktikum.

g. Setelah praktikum selesai, praktikan wajib:

i. Meminta tanda tangan penanggungjawab praktikum atau asisten pada

kertas data pengamatan

ii.

Meminta kembali laporan pendahuluan yang sudah dinilai

iii. Meminta tugas akhir kepada asisten

4.

Penilaian

a. Nilai praktikum ditentukan dari : Tes pendahuluan (jika ada), laporan

pendahuluan, aktivitas selama praktikum (nilai kerja), laporan akhir

praktikum, dan presentasi hasil praktikum (jika ada)

b.

Kelulusan praktikum ditentukan berdasarkan nilai rata-rata praktikum dankehadiran (keikutsertaan praktikum wajib 100%)

5. Sanksi

a.

Praktikan yang mengikuti susulan praktikum dilaksanakan di minggu pertama

terhitung setelah seluruh praktikum selesai

b. Praktikan yang tidak mengikuti praktikum sebanyak 3 kali dan tidak

mengikuti susulan dinyatakan tidak lulus

c. Praktikan wajib mengganti alat yang rusak atau hilang selama praktikum

berlangsung dengan alat yang sama atau denda sebesar Rp. 250.000 sebelum

mengikuti praktikum di minggu berikutnya.



METODE STATISTIK DALAM PENGOLAHAN DATA

Metode Least Square

Metode least Square merupakan metode yang banyak digunakan untuk melihat

kecenderungan linier dari suatu data pengamatan. Misalkan kita memiliki sejumlah data

pengamatan yaitu

(1)

Hubungan linier antara data

dan

ialah

(2)

Nilai koefisien a dan b dengan metode kuadrat terkecil:

22

2

x xn

xy x x ya (3)

22

x xn y x xynb (4)

22

2

x xn

x s s ya

(5)

22

x xn

n

s s yb (6)

22

222

22 2

2

1

xn

y xn y x y

n x

y x x y s

iii

iiiii

i y (7)

Koefisien korelasi r menyatakan kekuatan hubungan antara data dan adalah



22,

y y x x

y y x x y xr

ii

ii

y x

xy

s s s (8)

2222

,

iiii

iiii

y yn x xn

y x y xn y xr (9)

Distribusi Normal

Distribusi Gauss digunakan untuk data pengamatan berulang. Langkah-langkahnya:

1)

Susun data dari terkecil misal A sampai yang terbesar misal Z. Kemudian, tentukan Z

– A.

2) Tentukan jumlah kelas K, pilih bilangan ganjil: 3, 5, 7, 9, ... untuk jumlah data lebih

besar dari 40, bila ragu-ragu gunakan persamaan

1log3,3 N K (10)

( N = Jumlah data)

3)

Hitung interval kelas yaitu

4) Susun tabel interval kelas dengan menentukan frekuensi (jumlah data yang

memenuhi kelas).

Gunakan angka pertama kelas pertama lebih kecil dari A dan angka kelas terakhir

lebih besar dari Z. Misal A = 0.0803, Z = 0.1278 dan K = 19.

Maka, nilai .

Kelas

0.0800 – 0.0825

0.0826 – 0.0850

...

...

...

...

...

....

....



0.1256 - 0.1281 ....

5) Bila bentuk grafik mendekati simetri, tentukan data tengah, missal 0.0800-0.0825 dan

nyatakan dengan 6) Untuk harga besar atau sangat kecil, penyelesaian dapat dipermudah dengan

menggambar harga baru berbentuk bilangan bulat dari 0, 1, 2, 3, ...dst.

7) Susun tabel sebagai berikut:

Tabel 1.Tabel Untuk Distribusi Gauss

No

1

2

3

4

...

...

0

1

3

Nilai adalah harga dengan frekuensi terbesar

8) Hitung Koefisien friksi dan Standar deviasi

*∑

+ (11)

[∑ (∑ )

] ⁄

(12)

Hasil akhir X = F ± S

Catatan

Harga S > 0 hanya bila grafik distribusi berbentuk normal atau simetris. Bila tidak simetris

lakukan seleksi data, buang data yang diperkirakan membuat simpangan besar. Kemudian

susun kembali kelas interval baru sampai berbentuk simetris.



Angka penting (AP)

Perhatikan hasil pengukuran ketebalan buku teba lsebagai berikut: dan . Yang pertama mengandung arti bahwa tebal yang

benar berada dalam selang , sedangkan yang kedua berarti tebal yang

benar berada dalam selang – .

Pengukuran ketebalan tebal pertama, dinyatakan dengan tiga angka penting, sedangkan

pengukuran kedua dinyatakan dalam empat angka penting. Semakin teliti suatu besaran kita

ketahui, semakin banyak angka – angka berarti dapat diikutsertakan dalam pelaporannya.

Hal ini menjadi lebih jelas lagi dengan memperdalam pengertian tentang ketelitian suatu

pengukuran.

Pernyataan , menyatakan ktp (Ketelitian Pengukuran) mutlak dari besaran

dan mengambarkan mutu alat ukur yang pakai. Sedangkan, dengan mengalikan dengan

100 %, menyatakan ketelitian pengukuran (ktp) relatif yang dikaitkan dengan ketelitian

pengukuran. Makin kecil ktp relatif, makin teliti pengukuran tersebut.

Dari contoh di atas

untuk tebal pertama, dan

untuk tebal kedua. Dikatakan bahwa pengukuran ketebalan kedua

memiliki ketelitian sebesar kira-kira dari ketelitian pengukuran ketebalan pertama.

ATURAN PRAKTIS

KETELITIAN

PENGUKURAN (KTP

RELATIF)

JUMLAH AP YANG

DIPAKAI

10% 2

1 % 3

0,1% 4



Contoh

berarti . Dengan 2 AP hasil pengukuran ini harus

ditulis

berarti

. Dengan 3 AP hasil pengukuran ini harus ditulis

.

berarti . Dengan 4 AP hasil pengukuran ini harus

ditulis .



FORMAT LAPORAN AKHIR

Penulisan laporan

1. Laporan ditulis di kertas HVS ukuran A4 boleh bolak-balik

2. Ditulis menggunakan tulisan tangan yang rapi atau diketik degan mesin tik (manual

atau listrik)

3.

Pembuatan grafik hasil pengolahan data dilakukan di kertas milimeter blok dengan

skala yang presisi

Format laporan pendahuluan

1.

Halaman muka

2. Halaman berikutnya:

a.

Tujuan

b. Alat dan bahan

c.

Teori

d. Cara kerja

Format laporan akhir

Laporan akhir disusun berdasarkan laporan pendahuluan yang sudah dibuat, adapun

susunannya adalah:

1. Laporan pendahuluan yang telah

dinilai oleh asisten

2. Data percobaan

3. Pengolahan data

4. Analisis dan pembahasan

5. Kesimpulan dan saran

6. Daftar pustaka



P1: ELASTISITAS BATANG

A. TUJUAN

1. Memahami sifat elastik bahan dibawah pengaruh pelenturan.

2. Memahami hubungan antara lenturan dengan beban.

3.

Dapat menentukan Modulus Young dari pelenturan.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Batang yang akan diteliti

2. Perangkat penopang,

3.

Perangkat baca

4. Perangkat beban

5. Beban

6. Mistar

7.

Jangka sorong

8. Mikrometer sekrup.

C. TEORI DASAR

Gambar 1. Batang Logam diberi Beban

Gambar 1 menunjukan batang logam yang dijepit salah satu ujungnya, dan ujung lain B

diberi gaya W. Unsur-unsur yang berada diatas garis pertengahan (sumbu netral)

mengalami peregangan, sedangkan yang berada dibawah garis itu mengalami perapatan

Dengan mengabaikan berat batang disebelah kanan P, momen pelenturan (MP) di P

dapat dihitung sebagai:

MP = W (L – x) (1)



Jika kelengkungan batang di P adalah, kita perhatikan sebuah filamen sepanjang

di P, dengan tebal dan jaraknya dari sumbu normal sebesar . Lebar batang dititik

itu kita misalkan saja . Dengan menggunakan dua segitiga sebangun diperoleh :

R

dx

z

dx panjang n pertambaha

(2)

Jadi,

Strain dalam filamen = R

z

dx

dx panjang n pertambaha

(3)

Karena ; dimana E adalah Modulus Young,

maka

R

Ez Stress

(4)

Jadi tegangan didalam filamen adalah:

Stress x luas penampang = dz z R

Eb 2 (5)

Dengan demikian, Momen gaya total di P, adalah:

dz z b I manadi I R

E dx z b

R

E P ..(..

22 momen inersia penampang batang itu

terhadap sumbu netral). Besaran ini juga disebut sebagai momen luar W (L-x).

Untuk pelenturan yang amat kecil,

2

21

dx

yd

R , Karena .

)(1{

1

2

2

2

kecil sangat dx

dydan

dxdydx

yd

R

(6)

Jadi;

(7)

Integralkan

(8)

konstanta integrasi = 0,

Karena

= 0 pada x = 0.

) x L( W dx

dy EI

2

2

WxWLx

dx

dy EI

2



Integralkan lagi, (9)

Kontanta integrasi = 0, karena

pada

.

Di titik B, dimana , , dengan kata lain

(10)

Karena batang ditopang oleh dua pisau dan dimuati ditengahnya, maka gaya W yang

bekerja pada setengah batang adalah

, dan karena

. Untuk penampang

batang empat persegi panjang

, dan grafik diatas

,

Maka

(11)

D.

CARA KERJA

Gambar 2. Ilustrasi Elastisitas Batang

1. Ukurlah lebar dan tebal batang pada beberapa tempat yang berbeda sebanyak 10

kali pengukuran (pengukuran dengan menggunakan jangka sorong dan mikrometer

sekrup).

2.

Ukurlah jarak antara dua bilah penopang.

3.

Letakkan batang diatas penopang dengan jarak yang seimbang.

6

Wx

2

Wlx EIy

32

IS

WL E atau

WL EIS

33

33

Ab

OB.

bd 4

g L E

3

3



4. Letakkan perangkat beban pada titik tengah batang dan pasang perangkat baca

pada meja (lihat gambar).

5.

Baca pentunjukan perangkat baca pada saat perangkat beban kosong.

6. Pasang beban berturut-turut dengan beban yang tersedia. Pada saat penambahan

satu keping beban, tunggulah beberapa saat kemudian catat penurunan titik tengah

batang pada perangkat baca.

7. Setelah semua beban yang tersedia digunakan, kurangilah beban tersebut berturut –

turut. Setiap pengurangan satu keping beban, tunggulah beberapa saat kemudian

bacalah kenaikan titik tengah batang pada perangkat baca.

8. Ulangi percobaan dengan mengubah jarak antar bilah penopang.

9. Pembacaan kedudukan titik tengah batang dilakukan sebanyak lima kali

pengukuran

10. Pengulangan jarak antar bilah penopang sebanyak 3 kali perubahan.

E. PERHITUNGAN

1. Buatlah Grafik antara penurunan/kenaikan titik tengah batang dengan massa beban.

2. Dari grafik tersebut, tentukanlah kemiringan bagian yang lurus.

3. Tentukan Modulus Young lengkap dengan kesalahan relatifnya

F. PERTANYAAN

1.

Tentukan beban maksimum yang harus digantungkan pada ujung baja yang

berdiameter mm. Jika regangannya tidak boleh melebihi panjang

awalnya, dan modulus young untuk baja bernilai Nm-2

2. Pelat baja sepanjang m diletakan mendatar, dan ditopang pada kedua ujungnya

sedang titik tengahnya dibebani massa kg. Berapakah penurunan titik tengah

tersebut ? Diketahui modulus Young baja bemilai Nm-2 , tebal plat

cm sedang lebarnya cm, g = ms-2



P2: GERAK HARIMONIS SEDERHANA (GHS)

A. TUJUAN

1. Memahami perilaku benda yang melakukan gerak harmonis sederhana dan besaran

– besaran yang berkaitan dengan gerak harmonik sederhana.

2.

Memahami syarat yang diperlukan agar suatu benda dapat mengalami gerak

harmonik sederhana.

3. Mengukur periode (waktu getar) pegas berbeban yang mengalami gerak harmonik

sederhana.

4. Menentukan tetapan gaya dari pegas berbeban yang mengalami gerak harmonik

sederhana.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Pegas dan statip (untuk menggantung pegas).

2.

Ember dan keping-keping beban.

3. Stopwatch.

4. Neraca tekhnis dan anak timbangannya.

C. TEORI DASAR

Menurut Hukum Hooke, untuk mengadakan perubahan bentuk benda, diperlukan gaya,

asalkan batas elastisitas dari benda belum terlampaui. Jika hanya dibatasi oleh gaya

dorong dan gaya tarik saja, yang terjadi bukan perubahan bentuk, melainkan perubahan

kedudukan yaitu berupa perpindahan dari titik tempat gaya bekerja ke titik yang

lainnya. Hubungan antara gaya dan perpindahan dari kedudukan setimbang

dinyatakan sebagai berikut.

(1)

dengan adalah tetapan gaya.

Jika suatu pegas kita tarik atau kita tekan dengan tangan sehingga mengalami

perubahan panjang sebesar dari keadaan bebasnya, untuk hal ini diperlukan gaya

sebesar . Sebagai reaksi, pegas melakukan tekanan atau tarikan pada tangan

kita dan gaya reaksi ini dapat dinyatakan sebagai :



(2)

Gaya disebut gaya pulih elastik (elastic restoring force). Tanda minus adalah

menunjukkan bahwa gaya pulih selalu berlawanan dengan arah perpindahan , ini

berarti arah gaya pulih selalu menuju ke keseimbangan benda.

Jika suata pegas berbeban yang mula-mula dalam keadaan setimbang (Gb.1) kemudian

bebannya ditarik ke bawah dengan simpangan sebesar dari kedudukan setimbangnya

( ) dan dilepaskan, maka beban akan bergerak bolak-balik ke atas dan ke bawah

sekitar kedudukan setimbangnya dengan simpangan maksimum .

Gambar 1. Gaya tarik pada pegas, yang menyebabkan perubahan panjang pegas

Jika gaya-gaya gesekan dapat diabaikan, sehingga dalam gerakan bolak – baliknya

secara periodik tidak ada energi yang hilang, maka gerak ini akan dapat berlangsung

terus.

Gerak semacam ini dimamakan Gerak Harmonik Sederhana (GHS). Penyebab ghs ini

adalah bekerjanya gaya pulih elastis pada benda. Jika digunakankan

hukum kedua Newton pada gerak ini, dengan

dimana , maka akan diperoleh persamaan :

, atau

(3)

Persamaan ini disebut persamaan gerak dari GHS. Bagaimana kita mendapatkan

penyelesaian dari persamaan tersebut di atas? Dengan menyelesaikan persamaan 3



dengan menggunakan persamaan deferensial, diperoleh hubungan jarak atau simpangan

terhadap waktu sebagai berikut:

(4)

dengan ;

disebut frekuensi sudut.

= Amplitudo atau simpangan maksimum.

= fasa dari GHS.

= tetapan fasa.

Jika pada (4) bertambah dengan

, maka

Karena setelah

fungsinya berulang kembali, ini berarti bahwa perioda

dari GHS

sama dengan

jadi;

(5)

Dari persamaan (5), jika dan diketahui, maka tetapan gaya dapat ditentukan.

D. CARA KERJA

1. Timbanglah pegas, ember beban dengan menggunakan neraca teknis untuk

menentukan massa masing-masing.

2.

Gantungkan pegas pada statif dan gantunglah ember beban pada ujung bavah dari

pegas. Tariklah ember hingga diperoleh simpangan kecil dan lepaskan, sistem akan

melakukan GHS. (Jika ternyata periode getarnya terlalu kecil tambahkan beberapa

beban ke dalam emeber dan anggaplah massa dari keping beban dan ember sebagai

massa "ember kosong”).

m

k

}t cos{ . A x

}2t cos{ . A x

} )2t ( cos{ . A x

k m22T



3. Catatlah waktu ayunan dengan stop watch dalam 5 kali getaran (ingat,

penghitungan getaran dan waktu dilakukan bila gerakan pegas sudah harmonis!).

4.

Tambahkan keping beban dan ulangi percobaan d.2 dan d.3.

5. Ulangi percobaan d.4 dengan mengurangi beban satu-persatu.

E. PERHITUNGAN

1. Tentukan tetapan gaya pegas pada percobaan ini melalui rumus;

k

mT 2

dengan = periode ayunan, = massa total dari sistem yang mengalami GHS,

dalam percobaan ini

2. Gambarkan grafik antara dengan . Bagaimana bentuk grafiknya?

3. Dari grafik E-2 tentukan juga harga -nya! Bagaimana caranya ?

4. Bahaslah sumber – sumber kesalahan yang mungkin terjadi pada percobaan ini.

F. PERTANYAAN

1.

Tunjukkan bahwa energi total dari suatu benda yang mengalami GHS;

, adalah amplitudo getaran.

2. Berapa perbandingan energi kinetik dan energi potensial dari suatu benda yang

mengalami GHS pada saat simpangannya sama dengan setengah amplitudonya.

3. Sebuah benda bermassa 10 gram mengalami GHS dengan amplitudo 24 cm dan

periode 10 sekon. Pada saat simpangan benda +24 cm.

a. Berapa simpangm benda pada saat sekon?

b. Berapa besar dan kemana arah gaya pada benda saat sekon?

c.

Berapa waktu minimiun yang diperlukan oleh benda untuk bergerak dari

kedudukan awalnya ke titik dimana simpangannya sama dengan - 12 cm.

d. Berapa kecepatan benda pada saaf simpangannya - 12 cm.

4. Tunjukkan bahwa persamaan (4) merupakan jawaban dari persamaan gerak (3)

jika;

mk

5.

Dari persamaan (4) turunkan kecepatan dan percepatan dari GHS (Gerak

Harmonis Sederhana)!



6. Tunjukkan bahwa kecepatan benda yang mengalami GHS dapat dinyatakan

sebagai;

)( 22 x Am

k v

7. Tunjukkan bahwa proyeksi pada garis menengah dari benda yang melakukan gerak

melingkar dengan laju tetap merupakan GHS (Gerak Harmonis Sederhana)!

8. Gerak ayunan dari bandul matematis dengan simpangan sudut yang cukup kecil

merupakan GHS. Turunkan rumus perioda dari bandul matematis.



P3: AYUNAN MATEMATIS

A. TUJUAN

Untuk menentukan percepatan gravitasi setempat.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Stopwatch

2. Bola logam (± 2 buah).

3. Tali (benang)

4. Penggaris panjang.

5.

Statif

C. TEORI DASAR

Ayunan Matematis (ayunan sederhana) terdiri atas suatu bandul m yang digantungkan

melalui seutas tali yang ringan. Jika bandul m diberi simpangan sedikit ke kiri atau ke

kanan dari posisi seimbangnya dan kemudian dilepaskan, maka bandul m akan bergerak

bolak-balik di sekitar titik keseimbangannya, jika tidak terjadi puntiran dalam gerakan

ini maka gerakan ini disebut gerak harmonik sederhana, lihat gambar 1.

Gambar 1. Ayunan Sederhana



Pada ayunan sederhana dengan panjang tali ayunan , garis yang ditempuh bandul tidak

merupakan suatu garis lurus tetapi merupakan suatu busur lingkaran dengan jejari ,

atau

(1)

x = Jarak tempuh

= Sudut simpangan bandul

= Panjang tali ayunan

Pada ayunan sederhana bekerja gaya pembalik yang memenuhi Hukum Hooke agar

tejadinya gerakan harmonik sederhana, dimana besarnya gaya tersebut adalah :

xk F . (2)

Pada gambar (1) kita lihat ada dua gaya yang bekerja pada m yaitu berat bandul mg dan

tegangan tali T. Komponen gaya (mg cos ) sebanding dengan T dan komponen gaya

(mg sin ) merupakan gaya yang selalu berusaha mengembalikan bandul kepada posisi

seimbangnya, sehingga dapat kita tuliskan :

sinmg F (3)

Untuk yang kecil (± 00 – 150), maka Sin = . Sehingga persamaan (3) dapat di tulis

menjadi :

mg F (4)

Dari persamaan 2 dan 4 diperoleh

l mg k (5)

Untuk gerak harmonik sederhana periode getarnya adalah:

k

mT 2 (6)

dari persamaan (5) dan (6) kita dapatkan

l x .



g

l T 2

(7)

Ayunan sederhana merupakan suatu metoda sederhana yang cukup teliti untuk

mengukur percepatan gravitasi bumi di suatu tempat, dengan memperhatikan syarat-

syarat sbb:

a. Tali penggantung tidak bersifat elastis.

b.

Bandul cukup kecil dan bentuknya sedemikian sehingga pengaruh gesekan dengan

udara dapat diabaikan.

c.

Simpangan yang diberikan () cukup kecil, hal ini dapat diatasi antara lain dengan

menggunakan tali yang cukup panjang.

Dengan mengatur dan mengukur kita dapat menghitung percepatan gravitasi di suatu

tempat. Untuk pengukuran yang lebih baik lakukanlah pengukuran dengan panjang tali

yang berbeda dan massa bandul m yang berbeda pula.

D. CARA KERJA

1.

Gantunglah bola logam dengan tali (benang) pada statif seperti pada gambar (l).

Pada bandul sederhana, massa terpusat di ujung benang, sedang masa benang dapat

diabaikan

2.

Ukurlah panjang tali penggantung yang diukur mulai dari titik simpul pada tiang

statif sampai ketengah-tengah bola. Ambilah panjang tali > 1 meter.

3. Berilah simpangan yang kecil seperti yang telah dijelaskan di atas (batas

maksimum ) kemudian dilepaskan dan diusahakan agar tidak terjadi gerakan

puntir.

4.

Biarkan dahulu bandul berayun selama 30 detik. Setelah itu catatlah waktu yang

diperlukan bandul untuk melakukan 50 getaran. Catatlah waktu tersebut untuk

setiap 10 kali getaran, lakukan pengukuran sebanyak 5 kali.

5. Ulangi langkah ke 2 sampai langkah ke 3 untuk panjang tali yang berbeda (10

macam panjang tali). Ukur waktu untuk 50 kali getaran, lakukan 1 kali

pengukuran.

6. Ulangi langkah ke 2 dan ke 3 untuk berat bandul yang berbeda lalu lakukan

pengukuran seperti langkah ke 5.



E. PERHITUNGAN

1. Hitunglah nilai dengan menggunakan data-data yang telah anda peroleh dari

percobaan.

2.

Gambarlah grafik hubungan

terhadap l , kemudian tentukan koefisien arahgaris lurus yang terjadi, lalu tentukan harga dari grafik tersebut, kemudian

bandingkanlah dengan hasil perhitungan yang saudara dapat (jelaskan).

F. PERTANYAAN

1.

Buktikan bahwa g l T 2

2. Bila percepatan gravitasi di sebuah planet besarnya adalah , dimana adalah

percepatan gravitasi bumi dan bandul sederhana di bumi mempunyai waktu ayun

, berapakah waktu ayun bandul jika dibawa ke planet tersebut.

3. Tuliskan periode getar secara umum untuk simpangan maksimum =

4. Mengapa simpangan yang dibentuk tidak boleh besar.



P4: KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR

A. T U J U A N

1. Memahami bahwa benda yang bergerak di dalam fluida (zat cair atau gas) akan

mendapatkan gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida tersebut

2.

Menentukan koefisien kekentalan (coefficien of viscosity) dari zat cair, dalam hal

ini gliserin, dengan mengukur waktu jatuh bola-bola di dalam fluida.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Tabung yang berisi zat cair

2.

Bola-bola kecil dari zat padat

3.

Mikrometer sekrup, jangka sorong mistar

4. Termometer

5. Sendok saringan untuk mengambil bola dari dasar tabung

6.

Dua gelang kawat yang melingkari tabung

7. Stop-watch

8. Areometer

9.

Timbangan torsi dengan batu timbangannya.

C. T E O R I DASAR

Jika benda dijatuhkan pada zat cair tanpa kecepatan awal, maka benda tersebut akan

mendapatkan percepatan karena ada gaya yang bekerja padanya. Gaya yang bekerja

pada benda tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

∑

dengan

G = gaya berat benda

B = gaya apung ke atas

F = gaya gesek

Gaya yang dialami oleh benda berbanding lurus dengan kecepatan, gaya semacam ini

disebut gaya gesek Newton dan cairan. Dalam hal ini, cairan yang digunakan disebut

B

G

F



cairan Newton. Apabila benda berbentuk bola, menurut Stokes, gaya yang dialami

benda dapat dirumuskan sebagai berikut :

(1)

dimana,

F = gaya gesekan yang bekerja pada bola

= kofisien kekentalan dari fluida

r = jari-jari bola

v = kecepatan bola relatif terhadap fluida

Pemakaian hukum Stokes memerlukan beberapa syarat, antara lain :

a.

Ruang tempat fluida tidak terbatas ukurannya cukup besar/luas dibandingkan

dengan ukuran benda.

b. Tidak ada turbulensi di dalam fluida.

c. Kecepatan v tidak besar,sehingga aliran masih laminar.

Jika sebuah benda padat berbentuk bola dengan rapat massa dilepaskan pada

permukaan zat cair tanpa kecepatan awal, bola tersebut mula-mula akan mendapat

percepatan. Dengan bertambah besarnya kecepatan bola, maka bertambah besar pula

gaya Stokes yang bekerja pada bola tersebut. Pada akhirnya bola tersebut akan bergerak

dengan kecepatan tetap. Gerakan dengan kecepatan tetap ini terjadi setelah tercapai

keseimbangan antara gaya berat, gaya apung (Archimedes) dan gaya Stokes pada bola

tersebut

Jika kecepatan makin membesar, maka gaya gesek juga akan makin membesar,

sehingga suatu saat akan terjadi keseimbangan dinamis, dimana benda bergerak tanpa

percepatan. Gaya gesek tersebut dirumuskan:

Dengan memasukan harga gaya-gaya ini, maka dapat diperoleh

(2)

Dari persamaan (2) dapat diturunkan persamaan:

(3)

T = waktu yang diperlukan bola menempuh jarak d



d = jarak jatuh yang ditempuh.

Koreksi: Pada percobaan yang dilakukan , syarat (a) tidak dipenuhi, karena fluida yang

akan ditentukan koefisien kekentalannya ditempatkan dalam tabung yang besarnya

terbatas, sehingga jari – jari bola tidak dapat diabaikan terhadap Jari-jari tabung.

Dalam hal demikian kecepatan bola harus dikoreksi dengan:

( ) (4)

karena: persamaan (4) dapat ditulis sebagai:

(5)

D. CARA KERJA

1.

Ukurlah diameter tiap-tiap bola dengan micrometer sekrup . Lakukan 5 kali

pengukuran untuk tiap-tipa bola.

2. Timbanglah tiap-tiap bola dengan neraca torsi.

3.

Ukurlah diameter bagian dalam dari tabung, sebanyak 5 kali pengukuran.

4. Catat suhu zat cair sebelum dan sesudah percobaan

5. Ukurlah rapat massa zat cair sebelum dan sesudah tiap percobaan dengan

Areometer.

6.

Tempatkan gelang kawat yang melingkar tabung kira-kira 5 cm di bawah

permukaan zat cair dan yang lain kira-kira 5 cm dari dasar tabung.

7.

Ukurlah jarak jatuh d (Jarak kedua gelang kawat).

8. Masukkan sendok saringm sampai dasar tabung dan tunggu beberapa saat hingga

zat cair diam.

9. Ukurlah waktu jatuh T untuk tiap-tiap bola masing-masing 5 kali pengulangan.

10. Ubahlah letak – letak kawat sehingga jarak d berubah juga. Ukurlah d dan T

seperti langkah pada nomor 7 dan 9.(pengulangan jarak d sebanyak 3 perubahan)

11.

Ubahlah suhu zat cair dengan memasukkan tabung zat cair ke dalam air es (dingin)

atau ke dalam bak air hangat (panas).(Bila kondisi memungkinkan).

12. Ulangi langkah percobaan nomor 4, 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 untuk suhu yang tidak sama

dengan suhu semula.



E. PERHITUNGAN

1. Tentukanlah koefisien kekentalan dari zat cair, yang dalam hal ini gliserin, dengan

mengukur waktu jatuh bola-bola dalam zat cair.

2. Tentukan persamaan garis lurus antara T dan r/R.

F. PERTANYAAN

1. Tentukan letak gelang-gelang kawat yang melingkari tabung dipilih (jarak d).

Apakah akibatnya bila terlalu tinggi (dekat dengan permukaan atau terlalu rendah

(dekat dengan dasar tabung).

2. Hitunglah 2

r T untuk tiap-tiap bola dan tiap-tiap d (gunakan tabel-tabel).

3.

Hitunglah grafik antara

2

r T dan d.4. Hitunglah harga dengan memakai grafik tersebut

5. Buktikan bahwa 2

r T mempunyai harga tetap pada d yang sama untuk berbagai

ukuran bola.

6. Apakah faedahnya menghitung 2

r T lebih dulu untuk menghitung harga ?

7. Berilah ketelitian percobaan ini untuk hasil-hasil yang diperoleh.

8. Apakah pengaruh suhu terhadap koefisien kekentalan zat cair. Terangkan jawaban

Anda.

9. Berilah defenisi koefislen kekentalan zat secara umum

10. Apakah satuan koefisien kekentalan dalam SI dan apa pula satuan dalam c.g.s.

11. Buktikan rumus-rumus (6-2) dan (6-3).

12. Apakah akibatnya bila kecepatan bola besar relatif terhadap fluida ?

13. Bagaimanakah dapat ditentukan harga T0 dari grafik ?

14. Jika sebuah peluru ditembakkan ke atas, apakah kecepatannya pada saat jatuh

kembali sama dengan kecepatannya pada saaf ditembakkan ? Terangkan jawaban

Anda!



P5: TEGANGAN PERMUKAAN I

A. TUJUAN

1. Memahami adanya gaya – gaya pada permukaan zat cair atau antara batas dengan

bahan lain

2.

Menentukan besar tegangan permukaan zat cair.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Dua buah batang gelas yang sama panjangnya.

2. Benang

3.

Air sabun

4.

Kertas milimeter

C. TEORI DASAR

Dua batang gelas AB dan CD dibuat sama panjangnya dan saling dihubungkan dengan

dua utas benang AC dan BD.seperti pada gambar 1. di bawah ini.

Gambar 1. Tegangan Permukaan 1

Jika kedua batang gelas yang telah dihubungkan dengan benang dicelupkan ke dalam

air sabun maka setelah diangkat, terjadi selaput antara ABCD, dimana AC dan BD

tidak tegak lurus. Lihat kedudukan benang sebelum dicelupkan yaitu A-E-C dan B-F-D

; sedangkan kedudukan setelah dicelupkan adalah A-G-C dan D-H-B. Dengan



meletakkan kertas milimeter di belakang selaput secara vertikal, maka yang terjadi

adalah bagian terkecil G-H dapat diukur dan setelah selaput dipecahkan, E-F dapat

dibaca.

Misalkan tegangan tali pada G dan A adalah Dyne. Masa benang dan selaput dapat

diabaikan CD. Berat dari sistem di bawah garis horizontal E-F ialah mg, gaya ini

ditahan oleh tegangan tali dan tegangan selaput;

(1)

Misalkan P dan Q merupakan 2 buah titik yang berdekatan pada salah satu tali; dan jari-

jari lengkungan dari garis lengkungPQ adalah r, sedangkan sudut yang dibentuk antara

PQ dan pusatlengkungan adalah θ Iihat gambar 2.

Gambar 2. Pusat lengkungan TP 1

Sudut POQ dan PQ = r θ. Karena berat benangdapat diabaikan dan tegangan selaput

sabun selalu tega lurus benang, maka gaya normal N untuk sembarang temat pada

benang adalah tetap. Tegangan pada benang sepanjang PQ adalah N sin θ yang

sebanding dengan tegangan permukaan sabun sepanjang PQ yang besamya 2y PQ (

aranya O ke P)

Jadi

(2)

untuk yang kecil ;

(3)



Karena N dan T konstan, maka r juga konstan, jadi AC dan BD setelah terjadi selaput

sabun membentuk lingkaran. Dengan mensubtitusikan persamaan (3) pada persarmaan

(1) dan bila jarak G-H diketahui adalah c, maka persamaan (1) dapat dituliskan:

(4)Buktikan

)c b(4

1

)c b(4

Lr

2

(5)

dimana L adalah jarak lurus AC pada saat terjadi selaput. Dengan demikian:

)r 2c(2

mg

(6)

C. CARA KERJA

1. Timbanglah berat batang gelas kaca tersebut beberapa kali dan catatlah hasilnya.

2. Hubungkan 2 batang gelas yang sama panjangnya dengan dua utas benang seperti

gambar 1., dengan panjang benang 4 kali jarak ikatan pada batang kaca.

3.

Ukurlah jarak antara kedua benang dengan bantuan kertas milimeter.4. Celupkan kedua batang gelas kaca yang telah dlhubungkan dengan benang pada air

sabun, lalu angkatlah batang kaca tersebut dengan memegang salah satu batang

kaca tersebut dan dekatkantah pada kertas milimeter yang tersedia. Aturlah agar

jarak antara kedua lengan serta jarak antara kedua batang kaca yang terjadi dapat

diukur dengan teliti.Catatlah hasil pengukuran saudara.

5. Lakukan langkah ke (2) dan (4) dengan mengganti panjang benang (lebih panjang

dari percobaan sebelunmya)

6. Penggantian panjang benang sebanyak 3 kali perubahan.

7. Gantilah air sabun yang telah dipergunakan dengan air sabum baru. (Air sabun

dingin & air sabun hangat ). Kemudian ulangi langkah ke (2) dan ke (4)

8. Lakukan pengamatan sebanyak 10 kali untuk masing-masing kondisi.

Jangan l upa mencatat temperatur liap kali (sebelum dan sesudah percobaan)



D. PERHITUNGAN

1.

Hitunglah berapa besar tegangan permukaan larutan sabun yang anda gunakan

untuk masing-masing larutan yang dicobakan.

2. Buktikan bahwa tegangan permukaan dan jelaskan arti fisis dari

perumusan tersebut

3.

Sampai dimana berat benang dapat diabaikan terhadap batang gelas.

4. Apakah dimensi dari γ Apakah γ tergantung pada tekanan dan temperatur?

Jelaskan jawaban anda.

E. PERTANYAAN

1.

Buktikan persamaan (5) dan (6)!

2. Jelaskan perbedaan mekanisme pertambahan luas permukaan antar selaput sabun

yang direnggangkan dengan karet yang ditarik.

3.

Jelaskan mengapa sliet atau jarum dapat terapung di atas permukaan air

4. Jika anda mempunyal suatu pipa pegas yang lubangnya sangat kecil dan ujungnya

anda masukkan ke dalarn air maka air akan naik ke dalarn pipa. Jelaskan

bagaimana hal ini bisa terjadi.



P6: TEGANGAN PERMUKAAN II

A. TUJUAN

Menentukan tegangan permukaan dengan menggunakan metode:

a.

Tekanan maksimum gelembung

b. Kenaikan kapiler

B. ALAT DAN BAHAN

1.

Pipa Kapiler

2. Bejana Gelas

3. Manometer Terbuka

4. Buret

5.

Tabung Erlenmeyer

6. Mistar

7. Termometer

8. Mikrometer Sekrup

C. TEORI DASAR

1. Tegangan Permukaan dan Tenaga Permukaan

Molekul-molekul zat cair di bagian permukaan mempunyai kohesi lebih besar

dibandingkan dengan bagian dalam. Gaya tarik dengan molekul-molekul di udara di

atasnya relatif amat kecil. Hal ini menyebabkan sifat istimewa pada permukaan zat

cair, yaitu terdapat tegangan permukaan atau tegangan bidang atas. Tegangan

permukaan H (lebih tepat disebut koefisien tegangan permukaan) merupakan

resultan gaya kohesi pada molekul-molekul lapisan permukaan tiap satuan panjang.

Satuan dari H adalah dyne/cm dan N/m.

Untuk membawa molekul zat cair dari bagian dalam ke permukaan, diperlukan

usaha untuk melawan gaya kohesi permukaan zat cair. Usaha yang diperlukan

untuk menambah luas permukaan tiap satuan luas disebut tenaga permukaan.

Tenaga permukaan ini juga diberi simbol H, dengan satuanya yaitu erg/cm2 dan

Joule/m2. Besarnya tenaga permukaan sama dengan besamya tegangan permukaan,

hanya satuannya saja yang berbeda.



2. Tekanan Pada Permukaan Lengkung

Pada permukaan zat cair (bidang batas) yang lengkung ada tambahan tekanan yang

berasal dari tegangan pemukaan H. Untuk permukaan lengkung, tekanan

permukaan dirumuskan:

21

11

r r H K P

...................................................... (1)

dimana K adalah tekanan kohesi, r 1 dan r 2 adalah jari-jari kedua kelengkungan

utamanya. Harga r positif bila permukaannya cembung. Untuk P yang positif,

berarti tekanannya menuju ke dalam cairan.

Jika gaya reaksi dari cairan sendiri adalah P', arahnya berlawanan dengan P, maka P

nettonya adalah

21

' 11

r r H K P P netto

......................................... (2)

Untuk permukaan bola berjari-jari r (r 1 = r 2 = r), persamaan di atas menjadi:

r

H K P P netto

2' .......................................................... (3)

Jelaslah mengapa tekanan gelembung udara di dalam zat cair makin besar jika jari-

jarinya makin kecil,

3. Sudut kontak, Meniskus dan Kenaikan Kapiler

Jika gaya kohesi cairan lebih besar dibandingkan gaya adhesi molekul-molekul

cairan dengan dinding, maka permukaan akan setimbang bila sudut antara

permukaan cairan dengan dinding disebut tumpul. Sudut antara permukaan cairan

dengan dinding ini disebut sudut kontak. Jika sudut kontak tumpul, peristiwa ini

disebut meniskus cembung. Sebaliknya jika gaya kohesi cairan lebih kecil

dibandingkan dengan gaya adhesi, maka sudut kontaknya runcing, dan peristiwa ini

disebut meniskus cekung. Untuk zat cair yang sudut kontaknya tumpul dikatakan

tak membasahi dinding.



Jika sebuah pipa kapiler ujungnya dicelupkan kedalam zat cair yang membasahi

dinding, maka zat cair akan naik setinggi h, dan dapat dibuktikan bahwa:

gr

H

h

cos2

................................................................... (4)

dimana:

= sudut kontak

= massa jenis cairan

g = percepatan gravitasi

Gambar 1. Sudut kontak

Untuk air sangat kecil, maka cos =1, dan gr

H h

2 . H bergantung pada suhu. H

dari suatu cairan makin kecil jika suhunya makin rendah. Sehingga H akan sama

dengan 0 (nol) bila suhunya sama dengan suhu suhu kritis tk .

D. CARA KERJA

Gambar 2. Rangkaian Percobaan TP2



1. Persiapan

a.

Air pada pipa U dalam keadaan yang minimal.

b.

Air pada kedua kaki manometer terbuka harus sama tinggi (h0) .

c. Isilah buret pada kran tertutup.

d. Isilah bejana gelas dengan air.

2. Percobaan

a. Ukurlah jarak dari ujung bawah pipa kapiler sampai dimana pipa itu akan

dicelupkan (hz). Berilah tanda pada jarak tersebut

b. Celupkan pipa kapiler sampai batas tanda tersebut

c. Bukalah kran buret, dengan perlahan-lahan

d.

Perhatikan Ujung pipa kapiler Yang dicelupkan, pada saat keluar gelembung

udara Yang pertama, catat kedudukan permukaan air pada kaki Yang terbuka

dari manometer (hm)

)(21 am hhh

e.

Ukurlah suhu air pada bejana gelas untuk menentukan harga 2, dan pada

manometer untuk menentukan l, dengan cara mencocokkan harga suhu

tersebut dalam tabel massa jenis pada buku referensi

f.

Lakukan langkah 4 dan 5 sebanyak lima kali

g. Ulangi percobaan dengan mengubah jarak pada pipa kapiler (jarak h2 yang

berbeda). Jarak h2 diubah sebanyak 3 kali perubahan

Metode lain:

1) Lepaskan pipa kapiler pada set alat.

2)

Bersihkan pipa kapiter tersebut, usahakan jangan ada gelembung air yang

tersisa pada pipa kapiler tersebut.

3) Celupkan pipa kapiler tersebut pada gelas yang berisi air secara tegak lurus.

4)

Ukurlah tinggi permukaan air didalam dan diluar pipa kapiler sebanyak 5 Kali

pengukuran.

5) Ulangi percobaan 1 s.d 4 dengan menambahkan air diluar pipa kapiler.

Penambahan air ini sebanyak 3 kali.



E. PERTANYAAN

1.

Apakah yang dimaksud dengan metode tekanan maksimum gelembung pada

percobaan tegangan permukaan?

2.

Apakah tegangan permukaan bergantung pada suhu zat cair yang digunakan?

Jelaskan!

3. Turunkan persamaan untuk menentukan tegangan permukaan dengan metode

tekanan maksimun gelembung!



P7: MENENTUKAN KONSTANTA JOULE

A.

TUJUAN

Untuk menentukan angka kesetaraan panas dan tenaga, yaitu tetapan Joule.

B. ALAT DAN BAHAN

1.

Kalorimeter dan lilitan pemanas

2. Voltmeter AC dan Ampermeter

AC

3.

Transformator (Step Down)

4.

Tahanan geser atau Rheostat

5. Pemutus arus

6.

Jam tangan

7.

Termometer

C. TEORI DASAR

Tenaga dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Perubahan dalam proses fisika sering

merupakan perubahan tenaga dari satu bentuk ke bentuk lainnya, misalnya perubahan

tenaga listik menjadi tenaga panas perubahan tenaga mekanis menjadi tenaga panas

atau sebaliknya. Kalau W adalah tenaga yang dinyatakan dalam Joule dan Q adalah

jumlah panas yang timbul sebagai lepasan dan dinyatakan dalam kalori maka angkakesetaraannya atau tetapan Joule (J ) dinyatakan:

Joule/kalori (1)

Apabila sejumlah air yang massanya (Ma), suhunya (ta), berada dalam sebuah

kalorimeter yang harga terima kalornya (H = Mk.Ck), dipanaskan sampai mencapai

suhu tm, maka jumlah panas yang diterima oleh air dan kalorimeter adalah:

– kalori (2)

Jumlah panas tersebut dapat merupakan lesapan tenaga listrik atau tenaga mekanis.

Tahanan pada suatu rangkaian listrik ada kesamaan sifat dengan gesekan pada sistem

mekanis. Dengan adanya arus listrik melewati suatu tahanan maka suhu tahanan ini

akan naik, sebagai akibat dari lesapan tenaga listrik. Tenaga lesapan ini dinyatakan

dalam persamaan berikut:

Joule (3)



= beda tegangan antara kedua ujung tahanan (Volt)

= arus yang melewati tahanan tersebut (Ampere)

= selang vaktu yang menyatakan lamanya tahanan dilewati arus (detik).

Pada percobaan ini sejumlah air dimasukkan ke dalam kalorimeter, kemudian sebuah

lilitan pemanas dicelupkan ke dalamnya, sehihgga apabila lilitan ini dialiri listrik yang

cukup besar maka timbulah panas yang mampu menaikkan suhu air, misalnva dari ta

menjadi tm Jumlah panas yang diperlukan untuk itu dinyatakan oleh persamaan (2).

Dengan demikian tetapan Joule dapat dihitung dari persamaan berikut:

Joule/kalori (4)

–

Susunan alat-alat pada percobaan ini dapat dilihat pada gambar 1 berikut:

Gambar 1. Rangkaian Percobaan

D. CARA KERJA

1. Pasanglah rangkaian listrik sesuai dengan gambar di atas. Jangan menghubungkan

dengan sumber arus sebelum diperiksa oleh asisten.

2. Setelah diperiksa, hubungkanlahrangkaian dengan sumber arus AC; tutuplah

pemutus arus dan aturlah tahanan geser sehingga terbaca arus yang cukup besar,

setelah itu pemutus dibuka lagi.



3. Timbanglah kalorimeter kosong. Kemudian isikan air secukupnya, sehingga lilitan

pemanas dapat tercelup semua. Kemudian kalorimeter yang berisi air ditimbang

lagi; dengan demikian massa air dapat dihitung.

4.

Dinginkanlah kalorimeter di dalam lemari es atau termos es, sampai suhunya

turun beberapa derajat di bawah suhu ruangan.

5.

Pasanglah kalorimeter pada tempatnya, aduklah pelan-pelan sampai suhu awal

yang diinginkan tercapai. Pertukaran kalor disekelilingnya tak dapat dihindari.

Tetapi hal ini dapat diperkecil, misalnya dengan memulai percobaan ini dengan

suhu awal lebih rendah dari suhu ruangan dan mengakhiri pada suhu yang lebih

tinggi dari suhu ruangan dengan selisih suhu yang sama, misalnya: Suhu ruangan

= 30 0C. Bila percobaan dimulai dari suhu 29 0C , maka percobaan diakhiri pada

suhu 31 0C.

6. Pada saat suhu awal yang diinginkan tercapai tutuplah pemutus arus (pada saat

jarum detik arloji menunjuk nol). Catatlah beda potensial V dan arus I setiap 30

detik. Selama pengamatan penunjukan ampermeter diusahakan konstan. Apabila

terjadi penurunan/kenaikan, rheostat digeser sampai penunjukan ampermeter

kembali sepetti semula. Air dalam kalorimeter senantiasa diaduk perlahan-lahan.

7.

Setelah suhu akhir yang dikehendaki tercapai bukalah pemutus arus dan catatlah

waktu yang ditentukan Catat pula suhu akhirnya.

8. Ulangi langkah 3 s/d 7 dengan mengambil massa air yang beda.

E. PERHITUNGAN

1. Carilah nilai kesetaran panas dan tenaga berdasarkan pengamatan anda.

2. Hitunglah berapa tetapan Joule (dengan kesalahannya).

3.

Carilah tetapan Joule yang sudah standar pada buku-buku Fisika.4.

Apakah tetapan standar itu berada di daerah perhitungan anda? Jika tidak, jelaskan

mengapa bisa terjadi demikian, jelaskan alasannya!

F. PERTANYAAN

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kapasitas kalor jenis



2. Bila air bermassa 250 gr bersuhu 280C dimasukan kedalam bejana, kemudian

diberi aliran listrik melalui lilitan kawat berdaya 60 watt selama 2 menit. Bila

hanya air yang menyerap kalor berapa suhu air sekarang.



P8: KELEMBABAN UDARA

A. TUJUAN

1.

Memahami asas kerja higrometer.

2.

Menggunakan higrometer untuk menentukan kelembaban udara suatu ruangan.

B. ALAT DAN BAHAN

1.

Higrometer putar ( sling hygrometer )

2. Higrometer titik embun (dew point hygrometer )

3.

Termometer

C. TEORI DASAR

Kelembaban udara merupakan ukuran banyaknya uap air dalam udara. Jika tekanan

uap air dalam udara mencapai maksimum, maka mulai terjadi pengembunan. Sebagai

contoh, udara yang mengandung uap air dengan tekanan persial sebesar 17,55 mmHg

dan temperatur udara adalah 30C, maka tekanan maksimum pada 30C adalah 31,86

mmHg (lihat Tabel 1.). Jadi, tekanan parsial oleh uap air masih di bawah tekanan

maksimumnya, sehingga tak terjadi pengembunan. Kalau temperatur udara menjadi20C mulailah terjadi pengembunan, karena tekanan maksimum uap air pada 20C

adalah 17,55 mmHg.

Jika temperatur udara terus turun, misalnya sampai 18C, terjadilah awan dan hujan

sehingga mengurangi jumlah molekul-molekul uap air dalam udara sedemikian rupa

hingga tekanan uap air dalam udara tidak melebihi tekanan maksimum. Dengan

terjadinya pengembunan dan hujan, tekanan udara tidak akan melebihi 15,49 mmHg,

karena tekanan maksimum uap air pada 18C adalah 15,49 mmHg.

Kelembaban mutlak adalah massa uap air dalam udara persatuan volume. Kelembaban

relatif adalah perbandingan antara massa uap air dalam udara persatuan volume

dengan massa uap air persatuan volume itu, kalau tekanannya sama dengan tekanan

maksimum uap air pada temperatur udara. Dengan menghubungkan massa dengan

tekanan dapatlah diperoleh persamaan berikut:



tsbudaratemperatur padaair uapmaksimumtekanan

udaradalamair uaptekananrelatif Kelembaban

Tabel 1. Kelembaban Udara

Toc Pm m x 10

-8 c Pm m x 10-8

10 9,21 9,40 22 19,84 19,43

11 9,85 9,40 23 21,09 20,58

12 10,52 10,66 24 22,40 21,78

13 11,24 11,35 25 23,78 23,25

14 11,99 12,07 26 25,24 24,38

15 12,79 12,83 27 26,37 25,77

16 13,64 13,63 28 28,37 27,23

17 14,54 14,48 29 30,08 28,78

18 15,49 15,37 30 31,86 30,37

19 16,49 16,31 31 33,70 32,21

20 17,55 17,30 32 35,70 34,05

21 1866

Keterangan:

T = temperatur,

PM = tekanan maksimum uap air (mm Hg),

m = massajenis uap air kenyang dalam gram/cm

Ada beberapa cara untuk menentukan kelembaban udara disekitar ruangan,

diantarannya dengan sling hygrometer. Sling Hygrometer terbuat dari dua termometer

yang satu ujungnya dibasahi dengan air dan yang lain kering, diletakkan pada suatu

batang yang diputar cepat. Ini efeknya sama meletakkan kedua termometer itu di

tempat yang anginnya meniup dengan kencang. Akan terlihat bahwa termometer yang

basah akan menunjukkan tempat yang lebih rendah dibandingkan dengan yang kering



Ini karena di sekeliling ujung basah uap air jenuh, sedangkan agak jauh dari situ

tekanan uap airnya jauh lebih kecil. Jadi molekul-molekul uap air di dekat ujung basah

bergerak ke luar menjauhi ujung, yakni dari tempat rapat ke tempat yang kurang rapat.

Tetapi ujung itu selalu basah, jadi pada keadaan setimbang permukaannya harus ada

uap air kenyang, maka terjadilah penguapan terus menerus pada permukaan ujung itu.

Temperatur ujung basah harus lebih rendah dibandingkan temperatur sekitar agar

terjadi penghantaran panas dari sekitarnya menuju ujung ini. Berdasarkan jalan pikiran

ini, Clark Maxwell memperhitungkan massa uap air yang diuapkan per detik, yang

mana tergantung pada perbedaaa antara tekanan uap pada permukaan ujung basah

dengan tekanan uap air di sekitar dan tergantung pula pada konstanta difusi, kemudian

diperhittungkan pula jumlah panas per detik yang diterima oleh ujung basah dari

sekitarnya secara penghantaran dan pemancaran, yang mana tergantung pada daya

hantar, daya pantar udara, dan perbedaan antara temperatur dipermukaan ujung basah

dengan temperatur dipermukaan ujung basah dengan temperatur sekitarnya. Jumlah

panas ini harus sama dengan panas diperlukan untuk penguapan. Dari penalaran

tersebut diatas, diturunkan persamaan:

P = Pm – 0,00066 B (t – t b) (1)

Dimana

P = tekanan uap air dalam udara,

Pm = tekanan uap air maksimum pada temperatur udara,

B = barometer,

t = temperatur yang ditunjukkan oleh termometer kering,

th = temperatur yang ditunjukkan oleh termometer basah

Adapun cara lainnya dengan menggunakan dew point hygrometer, sebuah tabung yang

berdinding luar mengkilap, dimasukkan eter dan termometer, eter dipaksa menguap

dengan menghembuskan udara ke dalam tabung ini. Akibatnya temperatur turun dan

ini dapat dibaca pada termometer. Penurunan temperatur itu terjadi terus-menerus

sampai suatu saat terjadi pengembunan (mencapai titik embun). Pada dinding luar

tabung ini terlihat adanya kesuraman pada bagian yang mengkilap itu.



D. CARA KERJA

a. Menggunakan sli ng hygrometer putar

1.

Basahi salah satu ujung termometer dengan air dan termometer yang lain

dibiarkan kering.

2. Putarlah kedua hygrometer dengan cepat beberapa saat (efek ini sama dengan

meletakkan kedua termometer di tempat yang anginnya bertiup kencang),

catat suhu yang terjadi pada kedua hygrometer tersebut.

3. Ulangi langkah 2 sebanyak 5 kali.

b. Menggunakan dew point hygrometer

1.

Isilah tabung dengan eter dan termometer pada tutup tabung.

2. Pompalah bola karet secara perlahan-lahan dan amatilah selalu dinding luar

dari tabung dan juga termometernya..

3. Hentikan pompa pada saat dinding tabung mulai suram karena embun.

Catatlah temperatur pada keadaan ini, demikian juga pada saat embun mulai

hilang. Temperatur ini merupakan batas titik embun uap.

4. Catat pula temperatur sekitar untuk setiap pembacaaan titik embun tadi.

5.

Ulangi langkah 2 s.d 5 sebanyak 5 kali.

E. PERHITUNGAN

1. Dari hasil-hasil pengamatan t, tb, dan B pada cara kerja bagian a dan hasil

pembacaan pada Tabel 1. untuk Pm dan massa jenis uap air, hitunglah:

a. Kelembaban relatif,

b. Titik embun,

c.

Kelembaban mutlak2.

Dari percobaan dengan menggunakan dew point hygrometer, hitunglah:

a. Kelembaban relatif

b. Kelembaban mutlak

F. PERTANYAAN

1. Apa yang dimaksud dengan kelembaban mutlak dan kelembaban relative?

2.

Apa hubungan antara tekanan uap air maksimum dengm titik embun?



3. Apa yang disebut dengan uap air jenuh? Dan apa hubungannnya dengan

kelembaban udara?

4.

Apa hubungan antara tekanan uap air maksimum dengan titik embun?



P9: KALORIMETER ALIRAN

A.

TUJUANMenentukan tara atau faktor kesetaraan panas mekanik dengan kalorimeter aliran.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Tabung Kalorimeter

2.

Gelas ukur

3. Regulator (Rg)

4. Ampermeter 0-5A

5.

Rheostat(Rh)

6. Bejana Air

7.

Termometer 2 buah

8. Voltmeter

9. Stop watch

C. TEORI DASAR

Kalorimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah panas, Salah

satu jenis kalorimeter adalah kalorimeter aliran. Kalorimeter aliran bekerja dengan

mengaliri air terus menerus dari bejana ke dalam tabung kalorimeter yang berisi

elemen pemanas lewat salah satu ujungnya dan mengeluarkan air tersebut pada ujung

yang lain. Elemen pemanas dialiri arus i A dengan tegangan V. Aliran air yang

kontinyu menyebabkan perbedaan suhu pada kedua ujung tabung kalorimeter.

Dengan mengukur massa air yang keluar, jumlah panas adalah dapat dihitung

berdasarkan persamaan berikut:

– (kalori), atau

(1)

di mana

= massa air,

= kalorjenis air,

= perbedaan suhu; dan

= faktor koreksi.

Jumlah panas yang timbul tersebut sebanding dengan panas yang diberikan oleh arus

listrik selama t sekon percobaan.



46

joule (2)

Sehingga persamaan (1) sebanding dengan persamaan (2)

, atau (3)

di mana disebut tara panas mekanik (joule/kalori).

Dengan melakukan percobaan pada arus yang berbeda ( A) selama t sekon yang sama

dari selisih persamaan (3) dan (4) menjadi :

(4)

dari selisih persamaan (3) dan (4) diperoleh ;

''

''.

mmc

iV iV t J

(5)

D. CARA KERJA

Gambar 1. Rangkaian Kalorimeter Aliran

1. Isilah tabung kalorimeter dengan air sampai penuh hingga tidak ada udara di

dalamnya dan permukaan air berada pada ujung pipa keluar.

2. Rangkailah alat sesuai dengan gambar (2). Diskusikan dengan asisten sebelum

menghubungkannya dengan sumber arus.

3. Alirkan air di dalam tabung secara kontinyu dan aturlah arus listrik sebesar 1,5 A.



47

4. Setelah suhu T1 dan T2 tetap dengan perbedaan sekecil mungkin (misal 5) air yang

keluar dari tabung kalorimeter ditampung selama 2 menit. Data untuk massa air dan

suhu (T1 dan T2) serta V dan i dengan demikian dapat diperoleh.

5. Ulangi percobaan di atas dengan mengatur arus 2A; 2,5A; 3 A

E. PERHITUNGAN

Tentukan tara panas mekanik (j) dan berikan interpretasi anda.

F. PERTANYAAN

1. Carilah harga tara panas mekanik dalam buku referensi; berikan analisa anda bila

terjadi perbedaan dengan hasil percobaan yang anda lakukan.

2.

Jelaskan mengapa perbedaan dengan ' harus sekecil mungkin!

3. Turunkan persamaan (5)



DAFTAR PUSTAKA

Tim Dosen Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA UNJ, “Panduan Praktikum Fisika Dasar II”,

Laboratorium Fisika Dasar, Jurusan Fisika FMIPA, UNJ, 2006

Djoko Triyono, Lingga Hermanto, Dede Djuhana, Iwan Sugihartono, “Panduan Praktikum Fisika

Lanjutan”, Laboratorium Fisika Lanjutan Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia,2007

Halliday, Resnick, Jearl Walker, “Principles of Physics 9th”, John Wiley, 2011

Kehmayanto Exaudi, “Modul praktikum rangkaian listrik”, Laboratorium elektronika dan teknik

digital, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Sriwijaya, 2012

Modul Praktikum Fisdas I (2014)

Documents

Transcript of Modul Praktikum Fisdas I (2014)