Penuntun Fisika Dasar 2 2014

8/18/2019 Penuntun Fisika Dasar 2 2014

1/42

UNIT 1 SUHU DAN KALOR

James Watt

James Watt lahir di Greenock, Skotlandia, 19 Januari 1736 – meninggal di

Birmingham, Inggris, 19 Agustus 1819 pada umur 83 tahun. Dia adalah seorang

insinyur besar dari Skotlandia, Britania Raya. Pada awalnya ia tertarik dengan

mesin uap karena memperhatikan mesin uap buatan Newcome yang kurangefisien. Lalu ia terus melakukan beberapa percobaan & penelitian. Ia berhasil

menciptakan mesin uap pertama yang efisien. Ternyata mesin uap ini merupakan

salah satu kekuatan yang mendorong terjadinya Revolusi Industri, khususnya di

Britania dan Eropa pada umumnya. Untuk menghargai jasanya, nama

belakangnya yaitu watt digunakan sebagai nama satuan daya, misalnya daya

mesin dan daya listrik. (Sumber: http://id.wikipedia.org)

TUJUAN PERCOBAAN

1. Mahasiswa dapat memahami hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan kenaikan suhu ( T )

2. Mahasiswa dapat memahami hubungan antara massa zat (m) dengan jumlah kalor (Q)

3. Mahasiswa dapat memahami hubungan antara jenis zat cair dengan jumlah kalor (Q)

ALAT DAN BAHAN

1. Termometer

2. Kaki tiga + kasa asbes

3. Pembakar spritus

4. Beacker gelas

5. Stopwatch

6. Statif + klem

7. Pipet tetes8. Gelas kimia 250 ml

9. Neraca ohauss 311 gram

10. Korek api

11. Spritus

12. Zat Cair (air mineral, minyak goreng, dan

gliserin)

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Air yang dipanaskan dalam panci akan mulai

panas dan lama-kelamaan akan mendidih.

Peristiwa ini sering dijumpai dalam keseharian.

Proses air menjadi panas dan mendidih

melibatkan perpindahan kalor dari sumber kalor

ke lingkungan sekitarnya. Sumber kalor adalah

api, sehingga dapat dikatakan bahwa semakin

besar nyala api, maka berarti makin besar kalor

yang dimiliki, atau semakin lama dipanaskan

maka semakin banyak kalor yang dilepaskan. Akibat pemberian kalor tersebut, maka suhu air

akan mengalami kenaikan dimana semakin lama

dipanaskan maka semakin besar kenaikan suhu

pada air.

Dua wadah berisi air yang massanya berbeda,

jika dipanaskan dengan waktu yang sama maka

suhu yang terukur pada kedua wadah tersebut

akan berbeda. Suhu air dalam wadah yang

memiki air yang massanya lebih kecil akanmemilki suhu yang lebih tinggi dibanding wadah

yang berisi air lebih banyak. Sehingga dapat

FISDAS - 201

Manual PraktikumFisika Dasar II

LABORATORIUM FISIKA FMIPA UNM

Unit Praktikum Fisika Dasar

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Greenock&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Skotlandiahttp://id.wikipedia.org/wiki/19_Januarihttp://id.wikipedia.org/wiki/1736http://id.wikipedia.org/wiki/Birminghamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/19_Agustushttp://id.wikipedia.org/wiki/1819http://id.wikipedia.org/wiki/Britania_Rayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uaphttp://id.wikipedia.org/wiki/Revolusi_Industrihttp://id.wikipedia.org/wiki/Eropahttp://id.wikipedia.org/wiki/Watthttp://id.wikipedia.org/wiki/Watthttp://id.wikipedia.org/wiki/Eropahttp://id.wikipedia.org/wiki/Revolusi_Industrihttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uaphttp://id.wikipedia.org/wiki/Britania_Rayahttp://id.wikipedia.org/wiki/1819http://id.wikipedia.org/wiki/19_Agustushttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/Birminghamhttp://id.wikipedia.org/wiki/1736http://id.wikipedia.org/wiki/19_Januarihttp://id.wikipedia.org/wiki/Skotlandiahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Greenock&action=edit&redlink=1


2/42

disimpulkan bahwa terdapat hubungan antara

banyak kalor (Q), kenaikan suhu ( T ) dan

massa air (m).

Segelas air panas yang dicampurkan dengan

segelas air dingin, akan terasa hangat. Hal

disebabkan oleh karena adanya perpindahan

kalor dari air panas ke air dingin. Itulah sebabnya

suhu air panas turun dan suhu air dingin naik

setelah keduanya bercampur. Pada proses

pencampuran tersebut, kalor yang dilepaskan air

panas diserap oleh air dingin. Jadi banyaknya

kalor yang dilepaskan sama dengan banyaknya

kalor yang diserap. Pernyataan ini disebut Azaz

Black yang secara matematis dapat dituliskan;

Qlepas = Qserap (1.1)

Selain melakukan percobaan diatas, banyaknya

kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

benda dapat juga kita amati ketika kita memasak

air. Untuk mendidihkan air dalam cerek dengan

kompor diperlukan selang waktu tertentu.

Semakin banyak volume air yang didihkan

semakin lama selang waktu yang diperlukan. Hal

ini menunjukkan bahwa suhu bergantung pada

besarnya kenaikan suhu benda dan massanya.

Secara matematis dapat dituliskan:

T cmQ .. (1.2)

Setting Peralatan dan Prosedur Kerja

a.

Kegiatan 1: Hubungan antara jumlah kalor

(Q) dengan kenaikan suhu

1) Tuangkan air ke dalam gelas ukursecukupnya.

2) Ukur suhu awal air dengan zat cair yang

akan dipanaskan.

3) Panaskan air tersebut diatas kaki tiga

yang dilapisi dengan asbes dengan

menggunakan pembakar spritus.

4) Amati penunjukan suhu pada selang

waktu tertentu (gunakan selang waktu

yang sama untuk setiap data), catathasilnya pada tabel hasil pengamatan.

5) Catat ke dalam tabel pengamatan waktu

yang dibutuhkan setiap selang kenaikan

suhu.

b.


(Q) dengan massa

1. Masukkan air ke dalam gelas ukur

sehingga menunjukkan volume tertentu,

catat volume air yang digunakan

(gunakan volume terkecil pada gelas

ukur yang anda gunakan) dan

perhatikan penunjukan suhu dengan

termometer.

2. Tentukan suhu acuan (lebih besar dari

suhu mula-mula sekitar 30C) dan besar

kenaikan suhu yang diinginkan.

3. Panaskan air tersebut diatas kaki tiga

yang dilapisi dengan asbes dengan

menggunakan pembakar spritus.

4. Amati kenaikan suhu pada termometer

dan nyalakan stopwatch tepat ketika

termometer menunjukkan suhu acuan.

Ukur waktu yang dibutuhkan untuk

menaikkan suhu air sebesar nilai

kenaikan suhu yang telah ditentukan.

Catat hasilnya dalam tabel pengamatan.

5. Ganti air yang digunakan, dan ulangi

langkah 3 dan 4 untuk volume air yang

berbeda (lebih besar dari volume

sebelumnya). Ulangi sampai

memperoleh minimal 6 data.

c.


(Q) dengan jenis zat

1. Ambil 3 jenis zat cair dengan massa

yang sama, ukur masing-masing

suhunya (upayakan suhu mula-mula

seragam)

2. Tentukan suhu acuan (lebih besar dari

suhu mula-mula sekitar 30C) dan besar

kenaikan suhu yang diinginkan.

3. Ukur waktu yang dibutuhkan untuk

menaikkan suhu air sebesar kenaikan


3/42

suhu yang telah ditetapkan, catat

hasilnya dalam tabel pengamatan

4. Ulangi langkah 3 dengan zat cair yang

lain, catat hasil pengamtan anda pada

tabel

Masalah/Soal Latihan

1. Jelaskan perbedaan antara suhu dan kalor ?

2. Apa yang dimaksud dengan kapasitas kalor,

kalor jenis, dan kalor laten?

3. Tentukan jenis-jenis variabel dan defenisi

operasional variabel (variabel bebas, variabel

manipulasi, dan variabel control) pada setiap

kegiatan

4. Tuliskan nilai kalor jenis air, minyak goreng

dan gliserin yang digunakan dalam

percobaan ini dan jelaskan arti fisis dari nilai-

nilai tersebut?

5. Jelaskan bagaimana hubungan dari variabel-

variabel pada setiap kegiatan praktikum yang

akan anda laksanakan dan nyatakan dalam

bentuk persamaan (rumus) hubungan.

6. 200 gram es bersuhu -5 0C, dimasukkan

kedalam wadah berisi 500 ml air yang

bersuhu 300R. Beberapa saat kemudian

semua es mencair. Jika kalor jenis es 0,5

kal/gr 0C, kalor lebur es 80 kal/gr, dan kalor

jenis air 1 kal/gr 0C, maka tentukan suhu akhir

campuran nyatakan dalam satuan 0F?

Sumber Pustaka

1. Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999.Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga (Terjemahan).Jakarta: Erlangga.

2. Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains danTeknik Edisi Ketiga Jilid 1(Terjemahan).Jakarta: Erlangga.

Catatan:


4/42

HASIL PENGAMATAN

1. Hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan perubahan kenaikan suhu ( T )

Jenis Zat cair = ....................................

Volume = ....................... ml

Suhu Awal (T0) = ........................oC

NoLama Pemanasan

(s)

Suhu Akhir (Tc)

(0C)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

............

............

............

............

............

............

............

............

............

............

............

………….

2. Hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan massa zat cair

Jenis zat cair = ........................................

T = .......................................oC

No Volume (ml) Lama pemanasan (s)

1.

2.

3.

4.

5.

....................

...................

..................

..................

..................

..................

.................

.................

.................

..................


5/42

3. Hubungan antara jumlah kalor dengan kalor jenis zat cair

T = ...................................oC

Massa zat cair = ....................................gram

NO Jenis zat cair yang digunakan Lama pemanasan (s)

1.

2.

3.

…………………............

……………..............

………………............

……………..............

…………….............

…………..............

PraktikanHari/Tanggal Paraf Asisten

NIM Nama

PERHITUNGAN DAN ANALISA GRAFIK

Berdasarkan grafik pada setiap kegiatan berikan

pernyataan hubungan variabel-variabel yang

dihubungkan.

Catatan:


6/42

UNIT 2 KESETARAAN ENERGI

(EKSPERIMEN JOULE)

James Prescott Joule

(lahir di Salford, Inggris, 24 Desember 1818 – meninggal di Greater Manchester,

Inggris, 11 Oktober 1889 pada umur 70 tahun) ialah seorang ilmuwan Inggris. Ia

dikenal sebagai perumus Hukum Kekekalan Energi, yang berbunyi, Energi tidakdapat diciptakan ataupun dimusnahkan. Ia adalah seorang ilmuwan Inggris yang

berminat pada fisika. Dengan percobaan, ia berhasil membuktkan bahwa panas

(kalori) tak lain adalah suatu bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil

mematahkan teori kalorik, teori yang menyatakan panas sebagai zat alir. Salah

satu satuan energi “Joule” dinamai atasnya.

(Sumber: http://id.wikipedia.org)

TUJUAN PERCOBAAN

1. Memahami prinsip kesetaraan (ekuivalensi) energi.

2. Menentukan nilai kesetaraan energi panas dan energi mekanis.

ALAT DAN BAHAN

1. Kalorimeter Joule lengkap

2. Power Supply DC Variabel

3. Basicmeter

4. Termometer Celcius

5. Stop Watch

6. Neraca 311g

7. Kabel Penghubung

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Hukum pertama termodinamika telah menjelaskan

tentang hukum kekekalan energi. Hukum ini dapat

dijadikan dasar untuk menentukan kesetaraan

energi panas (Kalori) dan energi mekanis (Joule).

Berikut dalam Gambar 2.1 diberikan diagram

percobaan Joule.

Gambar. 2.1. Perangkat percobaan Joule

Air dalam kalorimeter berada dalam dinding

insulasi agar temperatur sistem tidak dapat

dipengaruhi oleh panas yang masuk atau keluar

darinya. Dengan pemberian beda potensial V S ,

arus listrik akan mengalir melalui amperemeter,

sehingga beda potensial akan timbul pada ujung-

ujung kumparan yang akan menghasilkan usahalistrik pada sistem untuk memanaskan air. Usaha

V

V

kalorimeter Joule +

Elemen

Termometer

A

+

_

FISDAS - 202




http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Salford&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/24_Desemberhttp://id.wikipedia.org/wiki/1818http://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/11_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/1889http://id.wikipedia.org/wiki/Ilmuwanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Kekekalan_Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Joulehttp://id.wikipedia.org/wiki/Joulehttp://id.wikipedia.org/wiki/Joulehttp://id.wikipedia.org/wiki/Joulehttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Kekekalan_Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/Ilmuwanhttp://id.wikipedia.org/wiki/1889http://id.wikipedia.org/wiki/11_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/1818http://id.wikipedia.org/wiki/24_Desemberhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Salford&action=edit&redlink=1


7/42

ini dikenal sebagai kalor joule, yang dapat

dinyatakan sebagai

t I V W [2.1]

di mana V adalah beda potensial ujung-ujung

elemen, I adalah kuat arus listrik dalam rangkaian,

dan t adalah waktu pengaliran arus ke sistem.

Energi panas yang dilepaskan oleh elemen listrik

tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter

sehingga temperatur sistem menjadi meningkat.

Besar energi panas Q yang dibutuhkan oleh air

untuk menaikkan temperaturnya sebanding

dengan perubahan temperatur T dan massa m,

yaitu :

T cmQ [2.2]

dimana c adalah kalor jenis air. Hasil eksperimen

Joule dan eksperimen-eksperimen sesudahnya

adalah bahwa dibutuhkan 4,18 satuan usaha

mekanis atau listrik (joule) untuk meningkatkan

temperatur 1 g air dengan 1 0C, atau 4,18 J energi

mekanis atau listrik adalah ekuivalen dengan 1 kal

energi panas.

Langkah Kerja

1. Pastikan semua perangkat percobaan telah

tersedia.

2. Rangkaikan percobaan Joule, lakukan

pengukuran-pengukuran variabel yang

dibutuhkan untuk memperoleh kesetaraan

energi panas dan energi mekanis*)

3. Mulailah melakukan pengukuran denganmemperhatikan data yang diperlukan untuk

untuk mencari kesetaraan antara energy panas

dan energi mekanik (lihat dalam tabel data hasil

pengamatan)

*) Gunakan arus yang tidak melampaui 2A, pastikan

semua rangkaian telah benar sebelum menyalakan

power supply (tanyakan kepada asisten)

Masalah/Soal LatihanSelesaikanlah soal di bawah ini sebelum anda

mengikuti responsi!

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan, 1) kalor

jenis; 2) kapasitas kalor; dan 3) kalor laten?

2. Buatlah tabel daftar nilai kalor jenis beberapa

zat/bahan yang ada di alam seperti Air, Air

Raksa, Alkohol, Aluminium, Besi, Emas,

Gliserin, Kaca, Kuningan, Minyak tanah,

Perak, Seng, Tembaga, Timbal dan lain-lain)

3. Jelaskan makna dari nilai kalor jenis air

sebesar 4,19 x 103 J/kgK?

4. Berapakah kesetaraaan antara energi

panas dan energi mekanis?

5. Hitung besar kalor yang dibutuhkan untuk

mengubah 10 gr es suhu -100 C menjadi 5

gr uap air pada suhu 1000 C, jika kalor

jenis es 0.5 kal/gr 0C, kalor lebur es 80

kal/gr dan kalor uap air 540 kal/gr ?

Cat: Asisten dapat menambah (tidak mengurangi)

dari 5 soal ini, untuk mengecek pemahaman

praktikan!

Sumber Pustaka

1.

Douglass Giancoli. 2004. Fisika. Jakarta :Erlangga

2. Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999.

Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga (Terjemahan).Jakarta: Erlangga.

3.

Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains danTeknik Edisi Ketiga Jilid 1 (Terjemahan).Jakarta: Erlangga.


8/42

HASIL PENGAMATAN

No Keadaan Ruangan Tekanan (cmHg) Temperatur (0C)

1 Sebelum Percobaan

2 Setelah Percobaan

Percobaan 1

Massa Kalorimeter : …………………

Kosong


+Air

Suhu Awal Air dalam : …………………

Kalorimeter (T0)

Kuat Arus Listrik : …………………

Beda Potensial : …………………

No Waktu t (s)T(0C)

Naik

T(0C)

Turun

Percobaan 2


Kosong


+Air

Suhu Awal Air dalam : …………………

Kalorimeter (T0)

Kuat Arus Listrik : …………………

Beda Potensial : …………………

No Waktu t (s)T(0C)

Naik

T(0C)

Turun


NIM Nama


9/42

TEKNIK ANALISA DATA

Berdasarkan data-data hasil pengukuran anda maka,

a. Gunakan azas Black untuk menghitung energi

panas yang diterima oleh air dan kalorimeter.b. Hitung pula besar energi termal yang dilepaskan

oleh elemen listrik.

c. Hitung ekivalensi kedua hasil tersebut.

d. Sertakan analisis ketidakpastian setiap

perhitungan Anda.


10/42

UNIT 3 KONVERSI ENERGI

James Watt

James Watt lahir di Greenock, Skotlandia, 19 Januari 1736 – meninggal di

Birmingham, Inggris, 19 Agustus 1819 pada umur 83 tahun. Dia adalah seorang

insinyur besar dari Skotlandia, Britania Raya. Pada awalnya ia tertarik denganmesin uap karena memperhatikan mesin uap buatan Newcome yang kurang

efisien. Lalu ia terus melakukan beberapa percobaan & penelitian. Ia berhasil

menciptakan mesin uap pertama yang efisien. Ternyata mesin uap ini merupakan

salah satu kekuatan yang mendorong terjadinya Revolusi Industri, khususnya di

Britania dan Eropa pada umumnya. Untuk menghargai jasanya, nama

belakangnya yaitu watt digunakan sebagai nama satuan daya, misalnya daya

mesin dan daya listrik.


TUJUAN PERCOBAAN

1. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja mesin panas

2. Mahasiswa dapat menampilkan diagram PV dari proses dalam mesin panas melalui programCASSY Lab.

3. Mahasiswa dapat memahami konversi energi dari mesin panas

Alat dan Bahan

Operasi sebagai mesin panas:

Speed: approx. 1000 rpm

Tegangan Generator: approx. 10 V (DC)

Tekanan diferensial: ± 200 hPa

Pedoman Operasi pompa panas atau mesin pendingin:Tekanan diferensial:± 170 hPa

Tegangan KecepatanPerbedaan suhu dengan mengacu pada 22 ° C

Pompa panas Mesin pendingin

5V 225 rpm +11 K - 6 K

9V 600 rpm +16 K -9 K

Data umum:

Secara keseluruhan volume : approx. 35 ml Berat : 1,5 kgPerubahan volume : approx. 10 ml

Dimensi : 240 mm x 160 mm x 250 mm

FISDAS - 203




http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Greenock&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Skotlandiahttp://id.wikipedia.org/wiki/19_Januarihttp://id.wikipedia.org/wiki/1736http://id.wikipedia.org/wiki/Birminghamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/19_Agustushttp://id.wikipedia.org/wiki/1819http://id.wikipedia.org/wiki/Britania_Rayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uaphttp://id.wikipedia.org/wiki/Revolusi_Industrihttp://id.wikipedia.org/wiki/Eropahttp://id.wikipedia.org/wiki/Watthttp://id.wikipedia.org/wiki/Watthttp://id.wikipedia.org/wiki/Eropahttp://id.wikipedia.org/wiki/Revolusi_Industrihttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uaphttp://id.wikipedia.org/wiki/Britania_Rayahttp://id.wikipedia.org/wiki/1819http://id.wikipedia.org/wiki/19_Agustushttp://id.wikipedia.org/wiki/Inggrishttp://id.wikipedia.org/wiki/Birminghamhttp://id.wikipedia.org/wiki/1736http://id.wikipedia.org/wiki/19_Januarihttp://id.wikipedia.org/wiki/Skotlandiahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Greenock&action=edit&redlink=1


11/42

METODOLOGI

Dasar Teori

Dengan sebuah mesin panas, maka

dimungkinkan penyelidikan secara eksperimental dari

suatu proses termodinamika (seperti stirling proses).

Mesin panas dioperasikan dengan menggunakan

energi panas dari pembakar (alkohol, spritus, dll)

sebagai sumber energi. Selain itu energi untuk

menggerakkan mesin dapat juga dihasilkan dari

sebuah mesin listrik (dinamo listrik) yang terhubung

dengan sebuah gear (roda) melalui belt (rantai). Mesin

panas yang terdiri dari piston yang melekat didalam

sebuah tabung akan bergerak maju-mundur akibat

pemberian kalor (energy panas).

Tabung berisi udara ketika dipanaskan membuat

tekanan dalam tabung membesar sehingga akan

mendorong piston dan menggerakkan system mekanik

yang terhubung dengan alat pencacah gerak

(pengukur kecepatan sudut putar). Pada saat tabung

bergerak ke belakang di ujung tabung terdapat lubang

kecil sehingga piston yang berkerak melewati lubang

ini akan berbalik arah oleh karena tekanan dalam

tabung menurun (diakibatkan oleh lubang kecil diujung

tabung). Sebuah pencacah tekanan dan volume

digunakan untuk mendeteksi perubahahn tekanan dan

volume dalam tabung. Pencacah ini terhubung

langsung dengan Komputer sehingga datanya dapat

ditampilkan dalam grafik PV. Bagan dari mesin panas

yang dimaksud diberikan seperti pada gambar 3. 1 . di

bawah ini.

.

Keterangan:

A: piston bekerja,

B: piston perpindahan

Gambar 3.1. Mesin panas P


12/42

Prosedur Kerja

1. Pastikan semua perangkat telah terhubung

secara benar (tanyakan pada pembimbing

anda)

2. Nyalakan komputer yang telah terhubung

dengan perangkat mesin panas.

3. Nyalakan pembakar, dan tempatkan pada

posisinya. Tunggu sekitar 30 detik atau

sampai sistem mekanik mesin bergerak,

(berikan sedikit dorongan ke roda gila untuk

memancingnya berputar dengan arah

searah jarum jam)

7. Jalankan program CASSY Lab padacomputer. Rekam tekanan P dan Volume V

kemudian tampilkan grafik kompresi dan

ekspansinya seperti pada gambar dibawah

ini.

8. Rekam dan simpan filenya sebagai hasil

pengamatan anda


Selesaikanlah soal di bawah ini sebelum anda

mengikuti responsi!

1. Jelaskan proses-proses dalam termodinamika

2. Berikan penjelasan tentang hokum-hukum

termodinamika?

3. Jelaskan prinsip kerja dari mesin uap?

4. Jelaskan perbedaan proses pada siklus

carnot dan siklus diesel?

Cat: Asisten dapat menambah (tidak mengurangi) dari5 soal ini, untuk mengecek pemahaman praktikan!

Sumber Pustaka

4.

Douglass Giancoli. 2004. Fisika. Jakarta :

Erlangga5. Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999.


6. Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains danTeknik Edisi Ketiga Jilid 1 (Terjemahan).Jakarta: Erlangga


13/42

HASIL PENGAMATAN

Gambarkan hasil grafik hubungan Antara tekanan dan volume dalam mesin panas (tempelkan hasil anda pada

tempat di bawah ini!


NIM Nama

TEKNIK ANALISA DATA

Berikan penjelasan dari grafik yang anda peroleh.

Kemukakan bagaimana proses yang terjadi

berdasarkan grafik PV yang diperoleh.


14/42

UNIT 4 HUKUM OHM DAN

HAMBATAN JENIS KAWAT

rg Simon Ohm

Georg Simon Ohm (16 Maret 1789 – 6 Juli

1854) adalah seorang fisikawan Jerman

yang banyak mengemukakan teori di bidang

elektrisitas. Karyanya yang paling dikenal

adalah teori mengenai hubungan Antara

aliran listrik, tegangan, dan tahanan konduktor di dalam sirkuit, yang umum disebut Hukum Ohm. Ketika sel elektrokimia baru

ditemukan oleh Alessandro Volta, Omh menggunakannya untuk eksperimennya hingga menghasilkan hukum Ohm. Dengan

bantuan peralatan yang dibuat sendiri, Ohm mengemukakan bahwa arus listrik yang mengalir melalui kawat sebanding dengan

luas penampang dan berbanding terbalik dengan panjang kawat tersebut. Hukum Ohm tersebut dituliskannya dalam buku

berjudul Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (1827).


Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan diharapkan mahasiswa dapat:

1. Terampil melakukan pengukuran kuat arus listrik dan beda potensial pada kawat dengan menggunakan

alat ukur.

2. Memahami pengaruh luas penampang, panjang kawat, dan hambatan jenis kawat terhadap kuat arus

listrik dan beda potensial.

3. Menentukan hambatan kawat, dan hambatan jenis kawat penghantar

4. Memahami hukum ohm.

ALAT DAN BAHAN

1. Perangkat pengukuran resistansi kawat

2. Power Supply AC/DC 0-12 V

3. Multimeter LD Analog 20

4. Kabel penghubung

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Jika pada satu kawat diberi beda potensial (V)

pada ujung-ujungnya dan diukur kuat arus listrik

(I) yang melewati kawat, maka berdasarkan

Hukum Ohm, nilai pengukuran yang diperoleh

akan memenuhi persamaan:

V = I . R (4.1)

dengan R adalah hambatan kawat. Jika beda

potensial diperbesar, maka penunjukan kuat arus

listrik juga akan semakin besar sebanding

dengan kenaikan beda potensial. Kawat dengan

panjang L dan luas penampang A, akan memiliki

hambatan R sebesar,

A

L R (4.2)

dimana adalah hambatan jenis kawat. Dalam

percobaan ini akan diselidiki hubungan antara

FISDAS - 204




http://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektrisitas&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohmhttp://id.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohmhttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Luas_penampang&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Panjanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjanghttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Luas_penampang&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohmhttp://id.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Voltahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Ohmhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektrisitas&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawan


15/42

beda potensial dan kuat arus listrik pada

berbagai jenis kawat yang memiliki panjang, luas

penampang, dan jenis kawat yang berbeda.

Grafik hubungan antara beda potensial dan kuat

arus listrik digunakan untuk menentukan besar

nilai R dan hambatan jenis kawat.

Langkah Kerja

a. Pengaruh luas penampang kawat logam

terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.

Disediakan perangkat percobaan,

rangkaikan setiap perangkat dan

lakukan pengukuran tegangan dan kuat

arus listrik, kemudian catat hasilnya

dalam tabel hasil pengamatan

b. Pengaruh panjang kawat logam terhadap

beda potensial dan kuat arus listrik.





dalam tabel hasil pengamatan

c. Pengaruh jenis kawat (hambatan jenis)

terhadap beda potensial dan kuat arus listrik.





dalam tabel hasil pengamatan*)

*)sebelum menyalakan Power Supply, periksakan

rangkaian anda pada asisten untuk memastikan

bahwa rangkaian yang dibuat benar.


1. Berikan penjelasan tentang hukum ohm?

2. Jelaskan perbedaan antara hambatan jenis

kawat dan resistansi bahan?

3. Jelaskan pengaruh luas penampang, panjang

kawat, dan hambatan jenis kawat terhadap

kuat arus listrik dan beda potensial, buatlah

grafik hubungan antara kuat arus listrik dan

tegangan dengan:

Panjang kawat yang berbeda

Luas penampang yang berbeda dan,

Hambatan jenis kawat

4. Tuliskan nilai berbagai macam hambatan

jenis kawat (berikan dalam bentuk tabel)!

5. Berikan penjelasan tentang cara menentukan

resistansi resistor cincin (sertakan contoh

cara menghitungnya)

Sumber Pustaka1. Douglass Giancoli. 2004. Fisika. Jakarta :

Erlangga


3. Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains danTeknik Edisi Ketiga Jilid 1 (Terjemahan).Jakarta: Erlangga.

Catatan:


16/42

HASIL PENGAMATAN

a.

Kegiatan 1.

Pengukuran beda potensial dan kuat arus listrik pada kawat dengan diamaeter (luas penampang) yang

berbeda-beda.

Jenis Kawat : ……………………….

Panjang Kawat : ………………………

No

d = 1,0 mm

A = 0.8 mm2

d = 0,7 mm

A = 0.4 mm2

d = 0,5 mm

A = 0.2 mm2

d = 0,35 mm

A = 0.1 mm2

U (V) I (A) U (V) I (A) U (V) I (A) U (V) I (A)

1 10 x 10-2

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

b.

Kegiatan 2.

Pengukuran beda potensial dan kuat arus listrik pada kawat dengan panjang yang berbeda-beda.

Jenis Kawat : ……………………….

Diameter Kawat (d) : ………………………

Luas Penampang (A) : ……………………....

Nol = 1 m l = 2 m

U (V) I (A) U (V) I (A)

1

2

3

4

5

67


17/42

Nol = 1 m l = 2 m

U (V) I (A) U (V) I (A)

8

9

10

11

12

c. Kegiatan 2.

Pengukuran beda potensial dan kuat arus listrik pada jenis kawat yang berbeda.

Diameter Kawat (d) : ………………………

Luas Penampang (A) : ……………………....

Panjang Kawat (l ) : ……………………...

NoJenis Kawat: ……………………………….… Jenis Kawat: ……………………………….……….

U (V) I (A) U (V) I (A)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Identitas PraktikanHari/Tanggal Paraf Asisten

NIM Nama


18/42

TEKNIK ANALISIS DATA

1. Untuk memahami pengaruh luas penampang,

panjang kawat, dan hambatan jenis kawat

terhadap kuat arus listrik dan beda potensial,

buatlah grafik hubungan antara kuat arus listrik

dan tegangan dengan:

Panjang kawat yang berbeda

Luas penampang yang berbeda dan,

Hambatan jenis kawat

(Buat grafik yang dapat menampilkan

3 variabel pada satu grafik yang diubah,

untuk lebih jelasnya tanyakan kepadaasisten)

2. Gunakan grafik yang anda buat untuk

memperoleh hambatan dan hambatan jenis

setiap kawat yang digunakan.

3. Gunakan hasil analisis data untuk membahas

mengenai hakikat dari hukum ohm

4. Perhatikan teori ketidakpastian dalam

pengukuran dalam menuliskan hasil analisis.


19/42

UNIT 5 RANGKAIAN SERI DAN PARALEL

Gustav Robert Kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff (lahir di Königsberg, Prusia, 12 Maret 1824 – meninggal

di Berlin, Jerman, 17 Oktober 1887 pada umur 63 tahun) adalah seorang

fisikawan Jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori

rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh

benda-benda yang dipanaskan. Dia menciptakan istilah radiasi "benda hitam"

pada tahun 1862. Terdapat 3 konsep fisika berbeda yang kemudian dinamai berdasarkan namanya, "hukum Kirchhoff",

masing-masing dalam teori rangkaian listrik, termodinamika, dan spektroskopi.


TUJUAN PERCOBAAN

Diharapkan setelah melakukan percobaan mahasiswa dapat:1. Terampil dalam merancang rangkaian susunan seri dan parallel resistor2. Termpil dalam menempatkan dan menggunakan basicmeter

3. Membedakan fungsi susunan resistor seri dan parallel4. Memahami prinsip hukum-hukum kirchoof5. Memahami karakteristik rangkaian seri dan rangkaian parallel resistor

ALAT DAN BAHAN

1. Power Supply AC/DC, 0 - 12 V

2. Resitor dengan nilai berbeda

3. Basicmeter 90

4. Kawat penghubung

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Hasil pengukuran beda potensial pada resistor R1

dan R2 (nilainya berbeda) yang disusun secara

seri menunjukkan hasil yang berbeda, namun jika

diukur arus yang melewati kedua resistor maka

diperoleh pengukuran yang sama. Berbeda

halnya jika resistor disusun secara parallel,

diperoleh hasil pengukuran yang berbeda. Arus

yang melalui setiap resistor berbeda, namun

pengukuran tegangan pada setiap resistor sama.

Fakta ini menunjukkan bahwa jenis susunan

resistor menentukan besar nilai variabel

tegangan dan kuat arus listrik dalam rangkaian.

Pada susunan seri, resistor berfungsi sebagai

pembagi tegangan, yang berarti jika tegangan

pada setiap resistor dijumlahkan maka jumlahnyasama dengan besarnya tegangan sumber.

Sedangkan jika resistor disusun paralel, maka

resistor berfungsi sebagai pembagi arus, yang

berarti jika kuat arus listrik yang melewati setiap

resistor diukur, maka akan memiliki nilai yang

sama dengan arus total sebelum titik

percabangan (Hukum I Kirchoof).

FISDAS - 205




Representasi segmen kawat yangmembawa arus I

http://id.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6nigsberghttp://id.wikipedia.org/wiki/Prusiahttp://id.wikipedia.org/wiki/12_Marethttp://id.wikipedia.org/wiki/1824http://id.wikipedia.org/wiki/Berlinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/17_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/1887http://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektroskopihttp://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitamhttp://id.wikipedia.org/wiki/1862http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Kirchhoffhttp://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektroskopihttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektroskopihttp://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Kirchhoffhttp://id.wikipedia.org/wiki/1862http://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektroskopihttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawanhttp://id.wikipedia.org/wiki/1887http://id.wikipedia.org/wiki/17_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Berlinhttp://id.wikipedia.org/wiki/1824http://id.wikipedia.org/wiki/12_Marethttp://id.wikipedia.org/wiki/Prusiahttp://id.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6nigsberg


20/42


a. Kegiatan 1 : Rangkaian seri.

1. Pastikan semua perangkat percobaan

telah tersedia, dan berfungsi dengan baik).

2. Rangkaikan perangkat percobaan

(susunan seri 2 resistor), lakukan

pengukuran tegangan pada masing-

masing resistor, catat hasilnya

3. Ukurlah arus yang melewati masing-

masing resistor, catat hasil

pengukuranmu. Lanjutkan pengukuranmu

untuk nilai tegangan sumber yang

berbeda, kemudian catat hasilnya.

b. Kegiatan 2 : Rangkaian Paralel.

1. Pastikan semua perangkat percobaan

telah tersedia, dan berfungsi dengan

baik*).

2. Rangkaikan perangkat percobaan

(susunan paralel 2 resistor), lakukan

pengukuran tegangan pada masing-

masing resistor, catat hasilnya

3. Ukurlah arus yang menuju titik cabang

dan yang menuju ke masing-masing

resistor, catat hasil pengukuranmu.

Lanjutkan pengukuranmu untuk nilai

tegangan sumber yang berbeda,

kemudian catat hasilnya.


1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan:

a. Kuat arus listrik

b. Tegangan listrik

c. Hambatan listrik

2. Tuliskan bunyi hukum kirchoof I dan 2

3. Jelaskan perbedaan karakteristik kuat arus

listrik dan tegangan listrik pada susunan seri

dan paralel resistor (Rangkaian Arus

Searah)?

4. Buktikan persamaan hambatan pengganti

pada susunan seri dan paralel resistor?

Sumber Pustaka



Catatan:


21/42

HASIL PENGAMATAN

1.

Kegiatan 1. Rangkaian seri resistor

R1 : ………………. R2 : ………………..

NoTeganganSumber

(V)

Kuat Arus Listrik (mA)Tegangan pd R1

(V)Tegangan pd R2

(V)Sebelum R1 antara R1 & R2 Setelah R2

1

2

3

4

2.

Kegiatan 2. Rangkaian paralel resistor

R1 : ………………. R2 : ………………..

NoTeganganSumber

(V)

Kuat Arus Listrik (mA)Tegangan pd R1

(V)Tegangan pd R2

(V)Total(sebelum titik cabang) melalui R1 melalui R2

1

2

3

4


NIM Nama

TEKNIK ANALISA DATA

1. Bandingkan hasil pengukuran anda dengan

nilai teori?

2. Berdasarkan data yang anda peroleh

buktikan bahwa hambatan pengganti:

Seri :1 2

.... s n

R R R R

Pararel :1 2

1 1 1 1.....

p n R R R R

3. Berikan komentar tentang fungsi susunan seri

dan parallel resistor, hal ini harus didasarkan

dari data yang anda peroleh.

4. Lengkapi setiap analisis yang Anda buatdengan ketidakpastiannya masing-masing


22/42

UNIT 6DIFRAKSI

PADA CELAH GANDA DAN CELAH BANYAK

Joseph von Fraunhofer

Franhoufer (lahir 6 Maret 1787 – meninggal 7 Juni 1826 pada umur 39 tahun)

adalah seorang fisikawan Jerman. Fraunhofer pernah bekerja di Institut Optik di

Benediktbeuern, sebuah institute yang mengelola pabrik pembuatan gelas/kaca. Di

sanalah ia menemukan cara membuat kaca optik terbaik dan menciptakan metode

sangat teliti dalam mengukur dispersi. Pada 1814, Fraunhofer menciptakan

spektrokop, dan menemukan 574 garis-garis gelap dalam spektrum Matahari.

Garis-garis gelap ini kemudian diketahui sebagai garis-garis serapan atom,

sebagaimana yang dijelaskan oleh Kirchhoff dan Bunsen pada 1859. Garis-garis

ini kemudian dinamai garis-garis Fraunhofer sebagai penghormatan atas dirinya. Dia juga menciptakan alat pendifraksi dan

mengubah spektroskopi dari sains kualitatif menjadi sains kuantitatif dengan menunjukkan cara mengukur panjang gelombang

cahaya dengan akurat. (Sumber: http://id.wikipedia.org)

Tujuan Percobaan

1. Mahasiswa dapat memahami pengaruh jarak antar celah pada pembentukan pola difraksi pada celah

ganda.

2. Mahasiswa dapat memahami pengaruh lebar celah pada pembentukan pola difraksi pada celah ganda

3. Mahasiswa dapat memahami pengaruh banyak celah terhadap pembentukan pola difraksi.

4. Mahasiswa dapat menentukan panjang gelombang laser

ALAT DAN BAHAN

1. Diafragma dengan 3 celah ganda 469 84

2. Diafragma dengan 4 celah ganda 469 85

3. Diafragma dengan 5 nomor celah 469 86

4. Laser He-Ne, terpolarisasi linier 471 830

5. dudukan dengan klip pegas 460 22

6. lensa dalam bingkai, f = +5 mm 460 01

7. lensa dalam bingkai, f = +50 mm 460 02

8. 1 presisi bangku optik, 1 m 460 32

9. Pengendara 4 optik, H = 60 mm / B = 36 mm

460 370

10. 1 layar tembus 441 53

11. 1 pelana dasar 300 11

METODOLOGI DASAR

Prinsip Dasar

Difraksi terjadi apabila sebagian mukagelombang dibatasi oleh rintangan atau lubang –

bukaan (celah sempit). Intensitas cahaya di

sembarang titik dalam ruangan dapat dihitung dengan

menggunakan Prinsip Huygens dengan mengambil

setiap titik pada muka – gelombang menjadi titik

sumber dan dengan menghitung pola interferensi yang

terjadi. Pola Fraunhofer diamati pada jarak yang

sangat jauh dari rintangan atau celah sempit sehingga

sinar-sinar yang mencapai sembarang titik hampir

sejajar, atau pola itu dapat diamati dengan

menggunakan lensa untuk memfokuskan sinar-sinar

sejajar pada layar pandang yang ditempatkan pada

bidang fokus lensa tersebut. Pola yang lain, yaitu pola

Fresnel diamati di titik yang dekat dengan sumbernya.

Difraksi cahaya sering sulit diamati karena panjang

gelombang demikian kecilnya atau karena intensitas

cahaya tidak cukup. Kecuali untuk pola Fraunhofer

celah sempit dan panjang, pola difraksi biasanya sulit

diamati.

FISDAS - 206




http://id.wikipedia.org/wiki/6_Marethttp://id.wikipedia.org/wiki/1787http://id.wikipedia.org/wiki/7_Junihttp://id.wikipedia.org/wiki/1826http://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Benediktbeuern_Abbey&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Benediktbeuern_Abbey&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Dispersihttp://id.wikipedia.org/wiki/1814http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Spektrokop&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Spektrumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttp://id.wikipedia.org/wiki/Gustav_Kirchhoffhttp://id.wikipedia.org/wiki/Robert_Bunsenhttp://id.wikipedia.org/wiki/1859http://id.wikipedia.org/wiki/Garis-garis_Fraunhoferhttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektroskopihttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektroskopihttp://id.wikipedia.org/wiki/Garis-garis_Fraunhoferhttp://id.wikipedia.org/wiki/1859http://id.wikipedia.org/wiki/Robert_Bunsenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gustav_Kirchhoffhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttp://id.wikipedia.org/wiki/Spektrumhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Spektrokop&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/1814http://id.wikipedia.org/wiki/Dispersihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Benediktbeuern_Abbey&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Jermanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikawanhttp://id.wikipedia.org/wiki/1826http://id.wikipedia.org/wiki/7_Junihttp://id.wikipedia.org/wiki/1787http://id.wikipedia.org/wiki/6_Maret


23/42

1. Celah Ganda

Pola difraksi – interferensi Fraunhofer dua

celah sama dengan pola interferensi untuk dua celah

sempit yang dimodulasi oleh pola difraksi celah –

tunggal.

Gambar. 6.1 Skema ilustrasi difraksi pada celah ganda

Keterangan:b : lebar celah, d: jarak celah L : jarak antara layar dan celah gandax2 : jarak maksimum kedua dari pusat α2 : arah pengamatan untuk maksimum keduaΔs2 : path perbedaan sinar utama S : layar

Pada jarak yang sangat jauh dari celah, garis-garis

dari kedua celah ke satu titik P di layar akan hampir

sejajar, dan perbedaan lintasan kira-kira d sin ,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.2 di atas.

Dengan demikian diperoleh interferensi maksimum

pada satu sudut yang diberikan oleh

md sin , m = 1, 2, 3, …… [6.5]

Untuk sudut yang sangat kecil, (yang hampir selalu

begitu, seperti asumsi sebelumnya), jarak yang diukur

di sepanjang layar rumbai terang ke – m diberikan

oleh,

d

Lm ym

[6.6]

d adalah jarak antar celah

2.

Celah Banyak

Pada eksperimen celah banyak, digunakan

goresan-goresan dari sebuah mistar baja konvensional

sebagai kisi refleksi. Susunan perangkatnya

ditunjukkan pada gambar 3.3, dimana X adalah spot

LASER pada layar tanpa kisi (mistar), Q adalah titik

perpanjangan dari mistar, P 0 adalah titik refleksi dari n

= 0, dan P1, P2, P3 dan seterusnya adalah titik difraksi

sinar dari m = 1, m = 2, m = 3, dan seterusnya.

.

Gambar 6.3. Difraksi pada celah banyak

X

Q

P 0

P 1

P 2

P 3

y0

y1

y2

y3

D

Sumber Cahaya

monokromatik


24/42

Berdasarkan dengan prinsip di atas, dapat diperoleh

panjang gelombang dari LASER,

m

y y

D

d m m

2

0

2

22

[6.7]

dimana d adalah jarak antara dua goresan pada

mistar baja, yaitu 1 mm.

Langkah Kerja

Untuk semua kegiatan,

1. Letakkan celah di depan sumber laser He-Ne

seperti pada gambar di bawah ini. Setelah itu

atur posisi L2 agar sinar laser tepat terfokus di

layar.

2. Catat jarak antara celah dan layar.

Keterangan:L1: lensa f = +5 mm

L2: lensa f = +50 mmH: holder untuk objek difraksiS: layar

Kegiatan 1a. Ketergantungan difraksi pada celah ganda

pada jarak antar celah d :1. Masukkan diafragma dengan 4 celah (469

85) tepat pada jalur yang dilalui sinar laser,dan amati pola difraksi ganda celah dengan jarak antar celah d = 1,00 mm , 0,75 mm ,0,50 mm dan 0,25 mm satu demi satu.

2. Lakukan pengukuran pada setiap jarak d

untuk mengetahui pengaruh jarak Antaracelah terhadap pola interferensi.

3. Gambar pembentukan pola difraksi padalayar dengan menandari pola yang terbentuk.

4. Catatlah jarak pisah pusat terang keteranganorde 1, 2 dan 3

Kegiatan 2b. Ketergantungan difraksi pada celah ganda

pada celah lebar b :1. Masukkan diafragma dengan 3 celah ganda

(469 84) tepat pada jalur yang dilalui sinarlaser, dan amati pola difraksi celah gandauntuk berbagai lebar celah b = 0,20 mm ,0,15 mm dan 0,10 mm satu demi satu.

2. Lakukan pengukuran pada setiap jarak buntuk mengetahui pengaruh lebar celah bterhadap pola interferensi.



Kegiatan 3

c.

Ketergantungan difraksi pada banyak celah(N):1. Masukkan diafragma dengan 5 celah (469

86), dan amati pola difraksi dari 2 , 3 , 4 , 5dan 40 celah satu demi satu.

2. Lakukan pengukuran pada setiap jarak nomorcelah yang ada untuk mengetahui pengaruhbanyak celah terhadap pola interferensi.




25/42


1. Apakah perbedaaan antara difraksi celah

tunggal, difraksi celah ganda, dan

interferensi?

2. Jelaskan proses terbentuknya pola difraksi

oleh dua celah?

3. Jelasakan pengaruh lebar celah, jarak Antara

celah pada celah ganda terhadap pola

difraksi (jarak maksima a yang terbentuk)?

4. Jelaskan pengaruh banyak celah terhadap

pola difraksi (jarak maksima a yang

terbentuk)?

5. Jelaskan syarat terjadinya interferensi dan

difraksi pada celah ganda?

Sumber Pustaka



Catatan:


26/42

HASIL PENGAMATAN

Jarak celah ke layar : ……………………. cm

Kegiatan 1. Ketergantungan difraksi pada celahganda pada jarak antar celah d

NoJarak antara celah d

(mm)Jarak Rata-rata Pola DifraksiMaksimum berdekatan (mm)

1

2

3

4

Kegiatan 2. Ketergantungan difraksi pada celahganda pada celah lebar b.

No Lebar celah b (mm)Jarak Rata-rata Pola DifraksiMaksimum berdekatan (mm)

1

No Lebar celah b (mm)Jarak Rata-rata Pola DifraksiMaksimum berdekatan (mm)

2

3

4

Kegiatan 3. Ketergantungan difraksi pada banyakcelah (N)

No Banyak celah N (mm)Jarak Rata-rata Pola DifraksiMaksimum berdekatan (mm)

1

2

3

4


NIM Nama

TEKNIK ANALISISA DATA

1. Buat grafik jarak antar celah d terhadap jarakrata-rata pola difraksi berdekatan (a), berikanpembahasan dari grafik!

2. Buat grafik lebar celah b terhadap jarak rata-ratapola difraksi berdekatan (a), berikanpembahasan dari grafik!

3. Buat grafik banyak celah N terhadap jarak rata-rata pola difraksi berdekatan (a), berikanpembahasan dari grafik

4. Dengan data yang telah diperoleh hitunglahpanjang gelombang rata-rata sinar laser yangdigunakan untuk setiap kegiatan.


27/42

UNIT 7 PEMANTULAN DAN PEMBIASAN

Willebrord Snellius

Willebrord Snellius (terlahir dengan

nama Willebrord Snel van Royen)

(1580 –30 Oktober 1626, Leiden)

adalah ilmuwan berkebangsaan

Belanda dalam bidang astronomi dan

matematika. Willebrord Snellius juga

dikenal dengan hukum pembiasan

cahaya Willebrord Snellius dikenal

dengan hukum pembiasan cahaya. Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara

sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda,

seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah

satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan. Hukum ini menyebutkan

bahwa nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang tergantung pada medium. Perumusan lain yang

ekivalen adalah nisbah sudut datang dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kedua medium, yang

sama dengan kebalikan nisbah indeks bias. (Sumber: http://id.wikipedia.org)

TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengetahui perilaku cahaya pada peristiwa pemantulan dan pembiasan

2. Memahami prinsip pemantulan sempurna

3. Menentukan besar indeks bias bahan dengan Hukum Snell

ALAT DAN BAHAN

1. Sumber Cahaya2. Rel optik3. Bangku/Meja Optik4. Cemin Cekung, Cermin Cembung dan Cermin

Datar5. Rhombus6. Lensa Positif7. Balok kaca planpararel8. Diafragma9. Berbagai macam celah Celah10. Mistar

11. Busur derajat12. Kertas Kerja

METODOLOGI DASAR

Teori SingkatCahaya merupakan salah satu bentukgelombang elektromagnetik yang memiliki sifatmendua. Di satu sisi cahaya merupakangelombang namun di sisi lain cahaya memilikisifat seperti sebuah partikel. Salah satu sifatcahaya sebagai gelombang adalah dapatmengalami pemantulan (refleksi) sedangkansalah satu sifat cahaya sebagai partikel adalahcahaya dapat mengalami peristiwa tumbukanseperti halnya sebuah kelereng yang menumbukkelereng lain (dalam peristiwa efek Compton).

Khusus untuk sifat-sifat cahaya sebagai partikelini merupakan bagian dari kajian dalam fisikaModern. Dalam fisika dasar khususnya materi

FISDAS - 207




http://id.wikipedia.org/wiki/30_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/30_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/1626http://id.wikipedia.org/wiki/Leidenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Belandahttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://id.wikipedia.org/wiki/Matematikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Willebrord_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Willebrord_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Willebrord_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Willebrord_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Matematikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://id.wikipedia.org/wiki/Belandahttp://id.wikipedia.org/wiki/Leidenhttp://id.wikipedia.org/wiki/1626http://id.wikipedia.org/wiki/30_Oktober


28/42

optik geometri dalam percobaan ini, perhatianutama kita adalah pada sifat cahaya sebagaigelombang yang dapat mengalami pemantulandan pembiasan saja. Dalam peristiwapemantulan cahaya, kita mengenal tiga macamberkas cahaya yaitu :

1. Berkas cahaya sejajar2. Berkas cahaya mengumpul (konvergen)3. Berkas cahaya menyebar (divergen)

Kita juga mengetahui bahwa dalam pemantulancahaya terdapat dua macam pemantulan yaitu:pemantulan cahaya teratur dan pemantulancahaya difus (baur). Apabila cahaya merambatmengenai bidang batas dua medium, maka

rambatan cahaya tersebut akan mengalamiperistiwa pembelokan. Peristiwa ini disebutpembiasan cahaya. Banyak kejadian sehari-haridijelaskan dengan prinsip pembiasan ini.Dalam pembahasan tentang pemantulan danpembiasan cahaya, kita mengenal istilah indeksbias mutlak suatu medium (n) yang didefenisikansebagai perbandingan cepat rambat cahayadiruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahayadi medium tersebut (v). Secara matematis indeksbias mutlak medium n dituliskan sebagai berikut :

v

c

n (7.1)

Selain indeks bias mutlak kita juga mengenalindeks bias relatif suatu medium yangdidefenisikan sebagai perbandingan indeks biasmutlak medium tersebut terhadap indeks biasmutlak medium lain. Secara matemati hal inidirumuskan sebagai berikut:

2

1

2

1

12

v

v

n

nn (7.2)

Hukum pembiasan pertama kali dikemukakan olehWillebord Snell (1591) yang dapat dinyatakan

dalam suatu pernyataan matematis :

r nin sinsin21

(7.3)dimana n1 dan n2 adalah indeks bias mutlakmedium 1 dan medium 2, i adalah sudut datang,dan r adalah sudut bias.Berdasarkan azas fermat, cahaya yang melewatimedium yang homogen akan merambat denganlintasan lurus dengan waktu terpendek. Jikacahaya melewati bidang batas yang berbedamedium, maka cahaya akan dibelokkan tepat dibidang batas antara dua medium tersebut. Selain

itu, jika cahaya datang dari medium yang lebigrapat ke medium yang kurang rapat, pada suduttertentu tidak terjadi pembiasan, justru yang terjadi

adalah pemantulan. Peristiwa ini disebutpemantulan sempurna. Dengan syarat sudut datingharus lebih besar dari sudut kritisnya.Jika sebuah cahaya dating dari kaca ke udara,maka berdasarkan hukum Snellius:

r nin sinsin21

dimana r adalah sudut bias sebesar 900, sehingga

2 2

1 1

2

1

sin sin 90sin

sin

n r ni

n n

ni i sudut kritis

n

Untuk memahami lebih jauh tentang teori

pemantulan dan pembiasan pada cahaya silakan Anda merujuk pada referensi yang relevan.

Langkah KerjaKegiatan 1 :Jarak fokus cermin cekung, dan

cermin cembung 1. Pasang secara berturut-turut sumber cahaya,

lensa positif dan diafragma pada rel optik,kemudian tempatkan meja optik tepat di depandiafragma.

2. Pasang celah (4 celah) pada diafragma.3. Nyalakan sumber cahaya, dan atur posisi lensa

positif agar diperoleh garis-garis cahaya yangsejajar

4. Letakkan kertas kerja dan cermin cekung diatasmeja optik tepat tegak lurus terhadap arahdatangnya cahaya.

5. Buat garis di sepanjang permukaan cermin,dan amati pola pemantulan cahaya dari cermin.

6. Berikan tanda titik pada cahaya yang datangpada cermin. Setiap garis minimal dua titik,kemudian hubungkan titik-titik tersebut.

7. Berikan tanda titik pada garis-garis pantul yangterbentuk. Setiap garis minimal dua titik.

kemudian hubungkan titik-titik tersebut.8. Ukur besar jarak fokus cermin cekung yang

anda percobakan.9. Dengan cara yang sama, ulangi kegiatan

dengan menggunakan cermin cembung.

Kegiatan 2: Sinar-sinar istimewa pada cermincekung dan cembung.

1. Ganti celah pada diafragma dengan celahtunggal

2. Buat gambar cermin cekung, sumbu utama,dan titi fokus pada kertas kosong.

3. Arahkan sinar dari celah ke cermin sesuaidengan sinar-sinar istimewa pada cermin. Lukisgambar yang anda buat.


29/42

4. Dengan cara yang sama, ulangi kegiatandengan menggunakan cermin cembung.

Kegiatan 3: Pembentukan bayangan padacermin datar.

1. Ganti cermin cembung anda dengan cermindatar.

2. Gambar permukaan cermin datar tepat tegaklurus dengan arah datangnya cahaya.Tempatkan cermin tersebut sehingga tepatpada garis yang telah dibuat.

3. Buat gambar objek garis di depan cermin datar.4. Arahkan sinar dari celah tunggal ke objek dan

gambar bayangan yang terbentuk.5. Tentukan sifat bayangan terbentuk dari cermin

datar.

Kegiatan 4: Pembiasan pada kaca plan parallel 1. Ganti cermin yang anda gunakan padaKegiatan 3 dengan kaca plan paralel.

2. Gambar kaca plan paralel dengan membuatgaris pada setiap permukaannya.

3. Arahkan sinar pada salah satu sisi kaca planparalel (buat sinar tidak tegak lurus terhadapbidang kaca plan paralel). Berikan tanda titiktepat pada sinar cahaya (minimal dua titik).

4. Pada sisi lain yang paralel dengan sisi tempatdatangnya sinar akan keluar sinar. Berikantanda titik tepat pada sinar cahaya ini (minimal

dua titik).5. Hubungkan titi-titik yang anda buat.6. Buat garis normal pada setiap bidang batas

médium, dan ukur sudut datang dan sudut biaspada masing-masing bidang batas médium

7. Ulangi kegiatan yang sama dengan arah sinaryang berbeda-beda (sudut datang yangberbeda).

Kegiatan 5: Pemantulan Sempurna.1. Letakkan Rhombus di atas meja optik sehingga

tampak seperti gambar berikut.

2. Putar rhombus searah jarum jam sampai tidakadalagi sinar CD yang keluar dari sisi Rhombusatau cahaya menghilang.

3. Gambar Rhombus dengan mengikuti sisi-sisinya. Tandai titik A, B dan C.

4. Hubungkan titi-titik A dan B, kemudian titik Bdan C.

5. Ukur besar sudut datang pada bidang bataspermukaan 2. Sudut datang ini merupakansudut kritis.

6. Ulangi dengan cara yang sama dengan sudutyang berbeda-beda.

Masalah/Soal Latihan1. Tuliskan bunyi hukum pemantulan oleh

Snellius?

2. Tuliskan sifat-sifat cermin datar yangdigunakan dalam percobaan ini?3. Jelaskan sinar-sinar istimewa pada cermin

cekung, dan cembung?4. Apakah ada pengaruh besarnya sudut datang

terhadap besarnya sudut pantul, jika ada jelaskan?

5. Tuliskan persamaan yang menyatakanhukum pemantulan?

6. Apa yang dimaksud dengana. sudut datang d. sinar biasb. sinar datang e. indeks bias

c. sudut bias f. garis normal7. Kemukakan apa yang terjadi ketika cahaya

melewati bidang batas medium yangberbeda?

8. Apa yang dimaksud dengan pematulansempurna?

9. Apa yang dimaksud dengan indeks biasrelatif dan indeks bias mutlak? Berapa indeksbias kaca ?

10. Buktikan persamaan hukum pembiasansecara matematis !

Sumber Pustaka


2. Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains danTeknik Edisi Ketiga Jilid 2 9Terjemahan).Jakarta: Erlangga.

Catatan:

Sumber cahaya CB

D

A

Permukaan 2

Permukaan 1


30/42

HASIL PENGAMATAN

Kegiatan 1 :Jarak fokus cermin cekung, dan cermincembung

Jarak fokus cermin cekung = ……………………

Jarak fokus cermin cembung = ……………………

Kegiatan 2: Sinar-sinar istimewa pada cermin cekungdan cembung.

Cermin Cekung

NO Arah Sinar Datang Arah Sinar Pantul

1

2

3

4

Cermin Cembung

NO Arah Sinar Datang Arah Sinar Pantul

1

2

3

4

Kegiatan 3: Pembentukan bayangan pada cermindatar.

Sifat bayangan pada cermin datar :

Kegiatan 4: Pembiasan pada kaca plan parallel

NO Cahaya dating dari udara ke kaca Cahaya dating dari udara ke kacaSudut datang (0) Sudut Pantul (0) Sudut datang (0) Sudut Pantul (0)

1

2

3

4

5

6

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............

...............


31/42

Kegiatan 5: Pemantulan Sempurna.

Indeks bias medium

n1 = ………………………………….

n2 = ……………………………………

Besar sudut kritis i =


NIM Nama

Teknik Analisa Data

Kegiatan 1 : Jarak fokus cermin cekung, dan cermincembung

Ukurlah berapa besar jarak fokus cermin cekung dancembung. Berikan penjelasan bagaimana sifat jarakfokus dari kedua cermin tersebut.

Kegiatan 2: Sinar-sinar istimewa pada cermin cekungdan cembung.

Berikan kesimpulan tentang sinar-sinar istimewa pada

cermin cekung dan cembung dari hasil praktikum yangkamu lakukanKegiatan 3: Pembentukan bayangan pada cermin

datar.

Dari hasil pengukuran yang kamu lakukan jelaskansifat-sifat bayangan dari cermin datar

Kegiatan 4: Pembiasan pada kaca plan parallelBerdasarkan hasil pengamatan tentukan besar indeksbias kaca. Berikan juga pembahasan tentang hokumsnell I dan kedua berdasarkan hasil percobaaanmu.

Kegiatan 5: Pemantulan Sempurna. Hitung besar sudut kritis berdasarkan data hasil

ekperimen sebelumnya (gunakan indeks bias yangtelah diperoleh), bandingkan dengan hasil pengukuran

sudut yang kamu peroleh.


32/42

UNIT 8JARAK FOKUS LENSA TIPIS

(a) Ketika mata relaks (tidak berakomodasi), lenda mata paling pipih sehingga jarak fokusnya paling besar, dan benda yang

sangat jauh difokuskan pada retina, (b) ketika otot siliar menegang, lensa mata menjadi lebih cembung sehingga jarak fokusnya

lebih pendek, dan benda yang dekat juga difokuskan pada retina (pemfokusan pada retina artinya bayangan dari benda dibentuk

dengan jelas pada retina)


TUJUAN PERCOBAAN

1. Untuk menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung

2. Memplot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga diperoleh nilai jarak

fokus berdasarkan grafik

3. Membandingkan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang diperoleh

ALAT DAN BAHAN

1. Bangku Optik 1 buah2. Rel presisi 2 buah

3. Pemegang slide diafragma 1 buah

4. Bola lampu 12 V, 18 W

5. Lensa cembung (f = 100 mm, dan f = 200

mm) masing-masing 2 buah

6. Lensa cekung (f = 100 mm, dan f = 200 mm)

masing-masing 2 buah.

7. Catu daya (Power Supply 10 A, 12 V AC/DC)

1 buah.

8. Layar optic penangkap bayangan 1 buah

9. Tempat lampu bertangkai 1 buah.

10. Diafragma anak panah 1 buah.

11. Beberapa kabel penghubung ganda.

12. Mistar plastik (100 cm) 1 buah.

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Untuk sebuah lensa tipis berlaku :

1

111

S S f (8.1)

dengan f = jarak fokus, S = jarak antara benda

dengan lensa dan S1 = jarak antara bayangandengan lensa. Untuk lensa cekung,

bayangan yang dihasilkan oleh benda nyata

adalah bayangan maya, sehingga untuk

menentukan jarak fokus lensanya maka

digunakan sebuah lensa positif.


a. Kegiatan 1 : Menentukan Jarak FokusLensa Cembung Dengan Merajah 1/s

terhadap 1/s’ 1. Letakkan sumber cahaya, lensa positif 1

(untuk menfokuskan cahaya di benda),

benda, lensa positif 2 (yang akan

ditentukan jarak fokusnya), dan layar

pada bangku optic secara berurutan.

Atur Jarak antara sumber cahaya dan

lensa positif 1 sebesar jarak fokus lensa

1. Atur jarak benda dan lensa positif 1

sekitar 10 cm.

2. Tempatkan layar pada jarak tertentu dari

benda.

FISDAS - 208





33/42

3. Geser lensa positif 2 yang berada

diantara benda dan layar kearah benda

sehingga diperoleh bayangan yang jelas

pada layar. Ukur jarak dari benda ke

lensa positif 2 sebagai jarak benda dan

ukur jarak dari lensa positif 2 ke layar

sebagai jarak bayangan.

4. Ulangi kegiatan 2 dan 3 secukupnya.

Catat data yang kamu peroleh dalam

tabel hasil pengamatan

b. Kegiatan 2 : Menentukan Jarak FokusLensa Cekung (Negatif).

1. Letakkan sumber cahaya, lensa positif1 (untuk menfokuskan cahaya di

benda), benda, lensa positif 2 (yang

akan ditentukan jarak fokusnya), dan

layar pada bangku optic secara

berurutan. Atur Jarak antara sumber

cahaya dan lensa positif 1 sebesar

jarak fokus lensa 1. Atur jarak benda

dan lensa positif 1 sekitar 10 cm.

2. Buat bayangan yang jelas dari benda

pada layar. Tandai posisi bayangan

tersebut (bayangan ini menjadi benda

untuk lensa cekung). Tempatkan lensa

negatif sebelum posisi bayangan yang

ditandai.

3. Tempatkan layar pada posisi tertentu

sekitar 100 cm dari posisi yang ditandai

4. Geser lensa negatif mendekati atau

menjauhi layar untuk memperoleh

bayangan yang jelas.

5. Ukur jarak dari posisi yang ditandai ke

lensa negatif sebagai jarak benda dan

ukur jarak dari lensa negatif ke layar

sebagai jarak bayangan

6. Ulangi kegiatan 3, 4, dan 5 dengan

menempatkan layar pada posisi yang

lain. Catat data yang kamu peroleh

dalam tabel hasil pengamatan.

Masalah/soal Latihan

1. Gambarkan sinar-sinar istimewa pada lensa

cekung dan lensa cembung?

2. Jelaskan prinsip kerja percobaan?

3. Lensa cembung dengan jarak fokus 200 mmdiletakkan sejauh 25,0 cm dari sebuah cermin

cekung dengan jarak fokus 200 mm (bagian

cermin menghadap ke lensa). Benda dengan

tinggi 3,0 cm, diletakkan sejauh 30,0 cm di

depan lensa, tentukan tinggi bayangan yang

terbentuk oleh cermin cekung?

Sumber Pustaka

1. Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999.


2. Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan

Teknik Edisi Ketiga Jilid 2 (Terjemahan).

Jakarta: Erlangga.

Catatan:


34/42

HASIL PENGAMATAN

Jarak Fokus Lensa Cembung

Jarak Fokus Lensa yang digunakan

f = ………… cm

Tabel 8.1. Jarak Fokus Lensa Cembung) dengan

Merajah 1/s terhadap 1/s’

NoJarak benda (s)

(cm)

Jarak bayangan (s’)

(cm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Jarak Fokus Lensa Cembung

Jarak Fokus Lensa Cekung

Jarak Fokus Lensa yang digunakan

f = ………… cm

Tabel 8.2 : Menentukan Jarak Fokus Lensa Cekung

Dengan Meraja 1/s terhadap 1/s’

No Jarak benda (s) (cm)Jarak bayangan (s’)

(cm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


NIM Nama

PERHITUNGAN DAN ANALISIS GRAFIK

1. Plot grafik hubungan antara 1/s terhadap 1/s’

pada setiap kegiatan dan tentukan besar jarak

fokus lensa yang digunakan berdasarkan grafik

yang diperoleh.

2. Berikan pembahasan berdasarkan hasil yang

diperoleh dari grafik, bandingkan dengan nilai

referensi!


35/42

UNIT 9 PERCOBAAAN MELDE

Franz Melde

Franz Melde (11 Maret 1832 - 17 Maret 1901) adalah seorang fisikawan Jerman. Percobaan Melde ini menunjukkan

gelombang berdiri pada string. Percobaan Melde yang digunakan untuk mengukur pola gelombang berdiri, untuk mengukur

kecepatan gelombang transversal, dan untuk mengetahui pengaruh ketegangan gelombang transversal dalam sebuah string.

Percobaan Melde adalah percobaan ilmiah yang dilakukan Oleh fisikawan Jerman Franz Melde pada gelombang berdiri

dihasilkan dalam kabel tegang awalnya ditetapkan berosilasi dengan garpu tala, yang kemudian diperbaiki dengan koneksi ke

vibrator listrik. Penelitian ini berusaha untuk menunjukkan bahwa gelombang mekanik mengalami fenomena gangguan.

Dalam percobaan, gelombang mekanik bepergian dalam arah yang berlawanan dari titik bergerak, yang disebut node.

Gelombang ini disebut gelombang berdiri oleh Melde sejak posisi node dan loop (titik di mana kabel bergetar ) tinggal statis.


TUJUAN PERCOBAAN

1. Memahami prinsip kerja percobaan gelombang tali.

2. Memahami hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali.

3. Memahami hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali.

ALAT DAN BAHAN

1. Vibrator (penggetar)

2. Variabel Power Supply

3. Neraca Ohauss 310 gram.

4. Mistar

5. Kabel penghubung ganda secukupnya.

6. Katrol

7. Beban gantung

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Seutas tali dengan salah satu ujungnya diikat

pada suatu penggetar (vibrator) di A, sedangkan

pada ujung yang lain dipentalkan pada sebuah

katrol dan diberi beban yang bermassa M. Besar

tegangan tali adalah besar gaya berat dari massa

beban yang digantingkan. Jika vibrator

digetarkan listrik dengan frekuensi f, maka energi

gelombang melalui akan bergerak dari A ke B,

energi gelombang ini menyebabkan tali menjadi

bergelombang.

Pantulan gelombang oleh simpul di B

menyebabkan adanya gelombang yang arahnya

berlawanan dengan gelombang datang dari

sumber (titik A). Perpaduan (interferensi)

gelombang datang dan gelombang pantul ini

menghasilkan gelombang stasioner.

Satu gelombang yang terbentuk jika terdapat tiga

simpul atau dua perut. Jika frekuensi penggetar

dapat diketahui dan panjang gelombang dapat

dihitung maka cepat rambat gelombang pada tali

dapat ditentukan.

Selain itu dengan menggunakan persamaan 9.1

kecepatan rambat gelombang dapat dihitung.Cepat rambat gelombang pada tali dapat

ditentukan dengan persamaan:

FISDAS - 209





36/42

F v

[9.1]

dan,

v f [9.2]dengan:

v = laju rambat gelombang tala (m/s)

F = Gaya tegangan tali (N)

= rapat massa tali (kg/m)

= panjang gelombang (m)

f = frekuensi getar vibrator (hz)

Setting Alat dan Prosedur Kerja

a. Kegiatan 1. Menyelidiki Hubungan Kecepatan

Gelombang Dengan Tegangan Tali. 1. Timbang massa beban yang digunakan

sebanyak lima macam yang berbeda

massanya dengan alat ukur neraca ohauss

320 gram.

Gambar 9.1. Susunan alat percobaan gelombang stasioner

2. Ambil sepotong benang atau tali lalu diikatkansalah satu ujungnya pada vibrator laludipentalkan pada katrol dan diberi bebansebesar M1

3. Setelah disusun berdasarkan gambar di atas,maka nyalakan Power Supply sehinggavibrator bergetar.

4. Atur panjang tali sambil menggeser-geservibrator sehingga terbentuk gelombangstasioner.

5. Ukur panjang tali dari vibrator sampai katrolpada saat terbentuk gelombang stasioner.

6. Tentukan jumlah simpul kemudian hitung

panjang gelombang.7. Ulangi kegiatan a sampai e sebanyak 5 kalidengan massa beban yang berbeda.

8. Catat seluruh hasil pengamatan pada tabelpengamatan yang tersedia.

9. Hitung kecepatan rambat gelombang setiappercobaan.

b. Kegiatan 2: Menyelidiki Hubungan AntaraKecepatan Rambat Gelombang Dengan MassaPersatuan Panjang Tali. 1. Siapkan tiga macam tali/benang yang

berbeda besarnya.2. Ambil sebuah tali/benang, ukur panjangnya

lalu timbang.3. Lakukan kegiatan a untuk jenis benang lain.

4. Hitung massa tiap persatuan panjang tali.5. Ambil sepotong tali/benang pertama, ikatkan

salah satu ujungnya pada vibrator, sedangujung yang lain dipentalkan pada katrol dandiberikan beban M.

6. Nyalakan Power Supply sehingga vibratorbergetar kemudian atur panjang tali sehinggaterbentuk gelombang.

7. Ukur panjang tali dari vibrator sampai katrolpada saat terbentuk gelombang stasioner.

8. Catat banyaknya simpul yang terjadi.9. Ulangi kegiatan d sampai h untuk jenis tali

yang lain dengan massa beban tetap.

10. Catat semua hasil pengamatan pada lembarpengamatan.11. Hitung cepat rambat gelombang tali pada

setiap percobaan.

Masalah/soal Latihan

1. Gambarkan suatu bentuk gelombang tali

yang dipantulkan pada ujung tetap, lalu

tunjukkan simpul, perut panjang gelombang,

amplitudo, puncak dan lembah!

2. Jika frekuensi gelombang adalah f dan

panjang gelombang adalah λ, maka tuliskan

rumus kecepatan V, nyatakan dalam

frekuensi dan panjang gelombang!

Meja LandasanBeban

Katrol meja

Tali

Vibrator

Power supply

Listrik

PLN


37/42

3. Tuliskan secara matematis hubungan antara

panjang gelombang dengan massa persatuan

panjang tali! Berikan keterangannya!

4. Tulis rumus kecepatan rambat gelombang

hubungannya dengan tegangan tali dan

massa persatuan panjang tali!

5. Apa yang dimaksud dengan gelombang diam

(stasioner) atau gelombang berdiri?

6. Buktikan dengan persamaan simpangan

dengan gelombang stasioner sepanjang tali

akibat pemantulan oleh ujung tetap dan ujung

bebas!

Sumber Pustaka

1. Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999.Fisika Jilid 2 Edisi Kelima (Terjemahan).

Jakarta: Erlangga.

2. Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan

Teknik Edisi Kedua Jilid 2 (Terjemahan).

Jakarta: Erlangga.

Catatan:


38/42

HASIL PENGAMATAN

1. Kegiatan 1. Hubungan tegangan tali dengan

kecepatan gelombang

Frekuensi getar = ……………Hz

Tabel 9.1. Hubungan tegangan tali dengankecepatan gelombang

NoMassaBeban(gram)

PanjangTali(cm)

Jumlahgelombang

1

2

3

4

5

6

2. Kegiatan 2. Hubungan antara rapat massa talidengan kecepatan rambat gelombang tali

Rapat Massa Tali 1 = gr/cm



Massa beban = gram

Frekuensi getar = Hz

Tabel 9. 2. Hubungan antara rapat massa talidengan kecepatan rambat

gelombang tali

Jenis TaliPanjang Tali

(cm)Jumlah

Gelombang

I

II

III


NIM Nama

ANALISIS

1. Untuk kegiatan I, dari data hasil percobaan

hitung cepat rambat gelombang untuk setiap

percobaan dengan menggunakan hubungan

frekuensi dan panjang gelombang.

2. Untuk kegiatan II, hitung dahulu massa

persatuan panjang tali lalu hitung cepat

rambat gelombang untuk setiap jenis tali

dengan menggunakan data frekuensi dan

panjang gelombang.

3. Berikan pembahasan bagaimana hubungan

tegangan tali terhadap cepat rambat

gelombang pada tali

4. Berikan pembahasan bagaimana hubungan

rapat masssa tali terhadap cepat rambat

gelombang pada tali

5. Berikan hubungan matematis variable yang

telah diperoleh.


39/42

UNIT 10

PRISMA

Willebrord Snellius

terlahir dengan nama Willebrord Snel van Royen) (1580 –30 Oktober 1626, Leiden)

adalah ilmuwan berkebangsaan Belanda dalam bidangastronomi and matematika.

Willebrord Snellius dikenal dengan hukum pembiasan cahaya.


TUJUAN PERCOBAAN

1. Mahasiswa dapat menggunakan spektrometer optik dengan benar,

2. Mahasiswa dapat memahami prinsip penguraian cahaya oleh prisma,

3. Mahasiswa dapat menentukan indeks bias dan daya dispersi sebuah prisma.

ALAT DAN BAHAN

Untuk mendukung percobaan ini, dibutuhkan alat dan

bahan sebagai berikut.

1. Spektrometer Optik,

2. Prisma sama sisi,

3. Kaca pembesar,

4. Sumber cahaya spektrum diskrit (Halogen atau

Mercury),

METODOLOGI DASAR

Teori Singkat

Seberkas sinar putih dijatuhkan melewati sisi kiri

prisma dengan sudut tertentu. Sinar tersebut akan

dibiaskan ke dalam prisma dan dari dalam prisma

akan dibiaskan ke luar ke sisi kanan prisma terurai

menjadi spektrum warna yaitu: warna merah, kuning

dan biru. secara matematis indeks bias (n) prisma

adalah:

2

1sin

2

1sin

m

n

[10.1]

gengan sebagai sudut pembias prisma, dan

m adalah sudut deviasi minimum. Sudut deviasi

adalah sudut antara perpanjangan sinar datang

dengan perpanjangan sinar-sinar bias pada sisi kanan

prisma. Sedasngkan sudut deviasi minimum sudut

terkecil yang dapat dihasilkan dengan mengubah

sudut datang. Deviasi minimum terjadi jika sinar

melalui prisma secara simetris. Berdasarkan

persamaan 10.1 di atas, maka untuk spektrum warna

merah, kuning dan biru dapat diturunkan persamaan

indeks bias bahan prisma untuk berbagai panjang

gelombang yaitu :

Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik

(putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi,

bi, ni, u) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan. Hal

ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari harmonisasi

berbagai cahaya warna dengan berbeda-beda panjang

gelombang.

FISDAS - 210




http://id.wikipedia.org/wiki/30_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/30_Oktoberhttp://id.wikipedia.org/wiki/1626http://id.wikipedia.org/wiki/Leidenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Belandahttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://id.wikipedia.org/wiki/Matematikahttp://id.wikipedia.org/http://id.wikipedia.org/http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Polikromatik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Monokromatik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Pembiasanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Pembiasanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Monokromatik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Polikromatik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/http://id.wikipedia.org/wiki/Matematikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Astronomihttp://id.wikipedia.org/wiki/Belandahttp://id.wikipedia.org/wiki/Leidenhttp://id.wikipedia.org/wiki/1626http://id.wikipedia.org/wiki/30_Oktober


40/42

2

1sin

2

1sin b

bn

[10.2]

Sedangkan daya daya dispersi bahan prisma yaitu:

1

k

mb

n

nn [10.3]

Percobaan ini menggunakan alat ukur sudut dengan

teropong yang disebut spektrometer,. Untuk itu,

sebelum anda melakukan percobaan untuk

mengungkapkan karakteristik prisma, maka terlebih

dahulu anda harus mengetahui cara menggunakan

dan membaca skala pada spektrometer . Susunan

spektrometer dan komponen komponennya

diperlihatkan seperti Gambar 10.1. di bawah ini.

Gambar 10.1. Susunan spektrometer dan komponen komponennya. Komponen spektrometer yang harus diketahui oleh

setiap praktikan adalah:

1. Kolimator

Kolimator merupakan tabung yang dilengkapi

dengan sebuah lensa yang berhadapan dengan

prisma, dan sebuah celah yang dapat diatur-atur

lebarnya yang berhadapan dengan sumber

cahaya.

2. Teleskop Teleskop ini berfungsi untuk menentukan posisi

benang silang maupun spectrum warna.

Teleskop dilengkapi sebuah lensa obyektif yang

menghadap langsung dengan meja prisma, dan

sebuah lensa okuler yang dapat ditarik atau

didorong. Teleskop ini juga dapat diputar ke kiri

maupun ke kanan. Teleskop bagian bawahnya

dilengkapi dengan skala derajat yang dapat

dibaca pada skala S1 atau S2 (ada dua tempatuntuk membaca skala). Skala yang berputar

bersama teleskop dan mengitari lempengan

skala utama disebut skala nonius.

3. Meja spektrometer

Meja ini berfungsi untuk menempatkan prisma.

Meja ini dapat berputar dan memiliki kunci sudut

pembias prisma.


Pengaturan awal spektrometer optik

Sebelum digunakan, spektrometer harus diset – up

sedemikian rupa dalam keadaan normal atau

terkalibrasi. Langkah-langkah pengaturannya dapat

diuraikan sebagai berikut. Pastikan bahwa

spektrometer diletakkan di atas bidang yang datar.

1. Teleskop harus segaris dengan kolimator dan

goresan sejaja meja spektrometer harus segaris

dengan sumbu optis teleskop dan kolimator

seperti pada Gambar berikut.

S ectrometerTableSlit Plate

Focus Knob

E e Piece

Graticule

Lock Ring


41/42

2. Eratkan sekrup pengunci teleskop dan meja optik

agar tidak bergeser.

3. Tempatkan sumber cahaya kurang lebih 1 cm

dari celah kolimator.

4. Tanpa kisi atau prisma di atas meja optik, amati

berkas cahaya lewat teleskop. Anda seharusnya

melihat sebuah berkas garis vertikal terang dan

jelas. Jika tidak, atur lebar celah kolimator.

5. Impitkan berkas garis tersebut dengan garisvertikal pada teleskop.

6. Atur sedemikian rupa agar titik nol skala utamatepat berimpit dengan titik nol skala nonius tepatdi bawah teleskop atau titik nol skala noniusdengan titik 1800 pada skala utama tepat dibawah kolimator.

7. Selanjutnya, spektrometer siap untuk digunakan.

Pembacaan Skala Spektrometer Adapun cara mencari nilai-nilai skala nonius dan skalautama pada dasarnya serupa dengan alat-alat ukurdengan nonius lainnya, yaitu:1. Mula-mula ditentukan nilai skala utama:

Misalnya; nilai satu skala terkecil skala utamaadalah 0.50

2. Kemudian ditentukan jumlah skala nonius:Misalnya jumlah skala nonius adalah : 30 skala

3. Impitkan skala titik nol nonius dengan skala titik

nol skala utama. Lalu ditentukan berapa jumlahskala utama yang berimpit tepat dengan 30 skalanonius.Misalnya diperoleh:

30 skala nonius = 29 skala utama.Jadi, 30 skala nonius = 29 x 0.50 1 skala nonius

= 14.50/30 = (29/60)0 = 29’(artinya 29 menit) Selisih antara skala utama

Penuntun Fisika Dasar 2 2014

Documents

Transcript of Penuntun Fisika Dasar 2 2014