Download - Penuntun Praktikum Fisika Dasar

PENUNTUN PRATIKUM FISIKA DASAR I

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS JAMBI

2014

Kata Pengantar

Penuntun Praktikum Fisika Dasar I ini ditujukan untuk mahasiswa tingkat pertama

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Jambi. Penuntun ini bukan merupakan buku teks

pelajaran fisika, tetapi merupakan petunjuk persiapan untuk melaksanakan praktikum. Oleh

karena itu, teori yang ditulis pada buku ini sengaja dibuat singkat, hanya sekedar untuk

memberi gambaran pada permasalahan yang berkaitan dengan eksperimen. Sebelum

melakukan penelitian mahasiswa diharapkan membaca literature yang lebih lengkap dan luas

dari buku – buku teori fisika seperti Physics, karangan D.C Giancolli, dan sebagainya

maupun buku – buku peralatan praktikum yang dipandang perlu.

Kami menyadari masih banyak kekurangan yang ada pada buku Penuntun Praktikum

ini, oleh karena itu kami mengharapkan koreksi, saran, perbaikan dan lain – lain untuk edisi

yang akan datang.

Jambi, Agustus 2014

Tim Fisika Dasar

PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 1

TEORI SESATAN DAN KETIDAPASTIAN

PENDAHULUAN

Didalam percobaan Fisika, hasil-hasil pengukuran yang diperoleh biasanya tidak

diterima dengan begitu saja, karena hasil percobaan tersebut harus dapat di

pertanggungjawabkan keberhasilan dan kebenarannya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan

manusia dan ketelitian alat-alat yang berbatas.

Hasil pengukuran percobaan tersebut dapat diterima bila harga besaran yang diukur

dilengkapi dengan batas-batas penyimpang dari hasil pengukuran tersebut yang disebut

sebagai Sesatan (Ketidapastian).

Tetapi selama hasil itu terdapat dalam interval +Δ , percobaan kita sungguh

mempunyai arti (meaningfull) dan dapat di pertanggungjawabkan (X disini adalah sesatan

yang disebabkan keterbatasan alat).

I. Ketidakpastian Dalam Pengukuran

Kesalahan atau error dalam suatu percobaan dapat dibagi menjadi 2 (dua) golongan,

yaitu

1. Kesalahan bersistem

Yaitu kesalahan yang bersumber pada pemakaian alat ukur yang besarnya

konstan,sering disebut kesalahn konstan (constant error).

Dapat terjadi karena :

a. Kesalahan titik nol (zero error)

b. Kesalahan kaliberasi pada alat pengukur

c. Kesalahan peralak (penglihatan)

d. Gesekan dan fatigue (kelelahan) alat yang sering dipakai.

e. Kondisi lingkukan peraktikum yang berbeda disbanding saat alat dikalibrasi

f. Gangguan teknik, seperti kebocoran saluran, keretakan alat

2. Kesalahan rondom

Disebut juga kesalahan kebetulan, karena pengulangan pengukuran yang selalu

memberikan hasil yang berbeda dengan harga yang sebelumnya. Kesalahan ini

terdiri dari :

a. Kesalahan penafsiran

b. Keadaan lingkungan, seperti suhu, tekanan udara atau tegangan listrik

c. Gangguan teknik, seperti getaran.

d. Definisi, besaran yang tidakdapat terdefinisikan dengan tepat yaitu persegi,

lonjong.


3. Kesalahan-kesalahan lain

a. Kekeliruan membaca skala alat

b. Kesalahan penghitungan dibandingkan dengan cara manual dan menggunakan

kalkulator atau daptar logaritma.

II. Perhitungan Kesalahan

1. Sesatan taksiran

Bila pengukuran hanya dilakukan 1 (satu) kali, biasanya sesatan diambul ½

(setengah) kali skala terkecildari alat ukur yang dipakai.

Contoh :

Mengukur pelat logam dilakukan 1 (satu) kali, besarnya 5 cm dengan mistar yang

skala terkecilnya 1 mm, makahasilnya dapat dituliskan :

t = (50 + 0,5)mm atau (5+0,05) x 10 mm

t = 0,5 mm adalah sesatan mutlaknya (absolute)

sesatan relatip

t

t

2. Menentukan harga rata-rata (nilai terbaik) dan sesatannya

Jika dilakukan pengukuran sebanyak N kali dengan hasil sebagai berikut :

Maka untuk mendapatkan nilai terbaik (benar) adalah dengan merata-ratakan

pengukuran tersebut.

Dengan menggunakan teori sampling (pendekatan), simpangan buku contoh

(sample standard deviation)

a. Untuk pengukuran N < 8

b. Untuk pengukuran N ≥ 8,

X 100% = 0,5 x 100% = 1%

X1 , X2, X3, ………..XN

=

(1)

= = √

= = √

(2)

(3)


3. Sesatan pada fungsi (persamaan) satu variable.

Jika y = f(x), dimana x dan f masing-masing sebagai besaran fisis. Karena pada

besaran x terdapat sesatan , maka pada y akan ada sesatan pula yang dapat

ditentukan dengan menggunakan kalkulus :

y = f(x) = f(x±Δx)

bila fungsi tersebut difungsikan sebagai Deret Taylor disekitar nilai x = x, maka

didapat :

y = f( ±Δx) = f( )±(df(x)/dx Δx + 1/2( f(x)/d (Δx +..

Kemudian didepinisikan bahwa nilai terbaik y adalah :

y=f(x)

maka,

| - | = Δy = ± | | ± ½ ( f(x)/d (Δx ±…..

Sehingga

Bila Δx adalah bagian skala terkecil maka Δy demikian juga. Bila Δx simpangan baku

maka Δy demikian juga.

4. Sesatan pada fungsi (persamaan) dua variable.

z =z(x,y)

dimana

x = x Δy

y=y Δy

Tiga macam keadaan terjadi :

a. Δx dan Δy ditentukan oleh nilai skala terkecil (bukan oleh sebaran gauss) maka,

z = z (x Δx, y Δy)

sehingga :

Δy = | || |

Δz = | || | + | z/ y || |

(4)

(5)


b. Δx dan Δy berapa simpangan baku contoh (semesta gauss). Juka x dan y diukur N

kali dan menghasilkan contoh ,

x

y

sehingga,

c. Sebaran Δx dan Δy berlainan sifatnya (berbeda cara pengukuran). Missal, Δx

merupakan simpangan baku (N kali pengukuran) dan Δy merupakan ½ skala

terkecil (satu kali pengukuran). Sulit untuk dipadukan, diambil kebijakan

menyamakan tingkat kepercayaan x dan y, karena

= ⁄ x 100% = 68%

= ½

Maka Δx disesuaikan dengan Δy,

Dengan tingkat kepercayaan 68%, maka dengan menggunakan persamaan (6) dapat

dicari kesalahan terhadap Z.

5. Sesatan/kesalahan (compensating error)

Masal

R = f( , ) = ( )/( + )

Untuk mencari R, kita tidak dapat menganggap

R = x/y

Bentuk persamaan diatas diubah agar tidak berkaitan, sehingga

1/R = 1/ + 1/

Maka

Δz = = √|

Δx = ⁄ x ½ = ½ skala terkecil

| R/ | = | / | + | / |

(6)

(7)


X X

Y

III. Cara Melaporkan Hasil Akhir Jumlah Angka Berarti

Jika hasil pengukuran dilaporan sebagai x = 4,52 cm, artinya pasti tentang angka

pertama (4) dan angka kedua (5), tetapi meragukan angka terakhir (2). Keraguan ini

dinyatakan dengan menyebut Δx.

Dalam hal ini perlu diingat :

a. Jika x hasil pengukuran tunggal, maka Δx adalah ½ dari skala terkecil.

Pelaporannya menjadi : (4,52 0,005) cm, berarti bahwa nilai benar ada dalam

interval 4,515 dan 4,525.

b. Jika x hasil pengukuran berulang, maka x berupa deviasi standar dan akan lebih

kecil dari x tadi.

Ketelitian percobaan 10%. Jika didapatkan hasil pengukuran x = 921, 11111 maka

dilaporkan sebagai Δx = (9,2 ± 0,9) x , memiliki 2 nilai berarti.

Ketelitian percobaan 1%. Maka dilaporkan Δx = (9,21 ± 0,09) x . ketelitian

percobaan meningkat maka memiliki 3 angka berarti.

Ketelitian percobaan 1 ⁄ maka dilaporkan Δx = (9,211± 0,009) x , memiliki 4

angka berarti.

IV. Membuat Grafik

Dari percobaan titik-titik data ±Δ dan ± Δ , yang diperoleh dari hasil

perhitungan, bukan pengukuran langsung. Ketidakpastiannya harus disesuaikan

dengan ketidakpastian pada kertas grafik Δ dan Δ .

Y

Hal ini yang harus diingat dan diperhatikan dalam membuat grafik, adalah :

1. Judul grafik, ditulis pada bagian atas kertas grafik.

2. Nama besaran pada sumbu horizontal maupun partikel, harus ditulis lengkap

dengan satuannya, serta harga kaliberasinya jika ada. Contoh : V ( Volt)

3. Pilih harga satuan sumbu-sumbu grafik yang baik, bilangan bulat atau kelipatan

puluhan.

Gambar grafik yang baik

Gambar grafik yang kurang baik


Y

X

4. Perhatikan lebih dulu bentuk fungsi dari besaran yang akan digambarkan

grafiknya, linier (garis lurus) atau kuadratik (garis lengkung).

5. Bila fungsi y = f(x), desaran pengubah f(x) diplotkan pada sumbu horizontal,

sedangkan besaran yang diubah y pada sumbu vertikal.

Y

X

V. Menentukan Garis Lurus Terbaik

Dari hasil penghitungan ataupun pungukuran, tidak semua titik-titik data akan berbeda

tetap pada satu garis lurus. Cara intuk mendapatkan garis lurus terbaik adalah :

1. Cara memandang (visual)

Mata dapat dengan cukup baik melihat apakah sederetan titik data terletak pada

garis atau agak menyimpang.

2. Cara titik sentroid

Titik sentroid adalah titik dengan kordinat :

= /N dan = ∑ /N, N = jumlah titik. Pelotkan titik dan pada kertas

grafik, kemudian tarik garis lurus melaluinya sedimikian rupa sehingga jumlah

titik yang terdapat diatas garis lebih kurang samadengan jumlah yang ada

dibawahnya.

X Y

2 1

4 3

6 5

8 7

10 9

12 11


3. Cara garis sumbu

Dari sejumlah titik dua yang telah diplotkan pada kertas grafik, kita tarik sebuah

garis sembarang (GS) yang kira-kara berada ditengah-tengah arag titik dan,

sehingga titik data terbagi dua, atas dan bawah. Buat penggalan-penggalan garis

dari setiap titikdata tegak lurus dari garis GS. Bila jumlah penggalan-penggalan

atas dan bawah sama (hamper sama), maka garis GS ini garis lurus terbaik yang

telah mewakili semua titik data yg ada.

4. Menentukan garis lurus terbaik melalui titik-titik percobaan dengan cara

kuadrat terkecil (Least Square)

Misalnya kita mememiliki data kordinat ( , ),( , ),( , ),…,( , ),

jika diplotkan kedalam kertas grafik membuat sebuah garis yang tidak lurus. Maka

untuk mendapatkan garis terbaik di gunakan persamaan garis linier :

y= .x+

dimana

=[ ]/[

]

=[ ] [

]

Inilah ‘SLOPE’ dan ‘INTERCEPT’ dari garis lurus yang terbaik yang kita cari.

Kemudian untuk titik perpotongan pada sumbu-x simbu-y pada persamaan linier

di atas.

Titik perpotongan pada sumbu-x, y = 0 dari x = - / . Koordinatnya (- / ,0).

Titik-titik perpotongan pada sumbu –y, x = 0 dan y = . Koordinatnya (0, )


X Y

2 1,5

4 3,7

6 5,3

8 6,7

10 9,8

12 11,6

(0, )

(- / ,0)

Penuntun Pratikum FisDas 1 Page 9

1. Tujuan Percobaan

Mempelajari penggunaan alat – alat ukur untuk pengukuran panjang, massa dan

volume

Mampu menggunakan dan memahami alat – alat ukur dasar

Mampu menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang

Dapat mengaplikasikan konsep ketidakpastian dan angka berarti dalam pengolahan

hasil pengukuran.

2. Dasar Teori

Suatu pengukuran yang akurat dan presisi sangat bergantung pada metode pengukuran

dan alat ukur. Hasil pengamatan yang baik akan berarti atau bermanfaat jika pengolahan

dikerjakan secara tepat. Oleh karena itu harus ada pengetahuan yang lengkap tentang presisi

pengukuran, cara analisis, teori ralat, dan statistik. Suatu pengukuran selalu disertai oleh

ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adanya Nilai Skala

Terkecil (NST), kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan paralaks, fluktuasi

parameter pengukuran dan lingkungan yang saling mempengaruhi serta keterampilan

pengamat.

Beberapa alat ukur dasar yang akan dipelajari dalam pratikum ini adalah jangka sorong,

micrometer sekrup, neraca teknik, penggaris, busur derajat, thermometer, dan stopwatch.

Masing – masing alat ukur memiliki cara untuk mengoperasikannya dan juga cara untuk

membaca hasil yang terukur.

2.1 Jangka Sorong

Jangka sorong merupakan alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus

milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak. Pembacaan hasil

pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat.

Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi dengan display digital. Pada versi analog,

MDL – 01

Penggunaan Alat – Alat Ukur 1

http://id.wikipedia.org/wiki/Alat_pengukur

http://id.wikipedia.org/wiki/Milimeter


umumnya tingkat ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorang dibawah 30cm dan 0.01

untuk yang di atas 30cm.

Kegunaan jangka sorong adalah:

untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;

untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang (pada pipa,

maupun lainnya) dengan cara diulur;

untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara

"menancapkan/menusukkan" bagian pengukur. Bagian pengukur tidak terlihat pada

gambar karena berada di sisi pemegang

Gambar 1 jangka sorong

2.2 Micrometer sekrup

Micrometer sekrup merupakan salah satu alat ukur panjang yang memiliki tingkat

ketelitian cukup tinggi. Tingkat ketelitian micrometer sekrup mencapai 0,01mm atau

0,001cm. dengan tingkat ketelitian yang baik micrometer sekrup dapat digunakan untuk

mengukur dimensi luar dari benda yang sangat kecil maupun tipis seperti kertas, pisau

maupun kawat.

Gambar 2. Micrometer sekrup


3. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Mistar Balok

Jangka Sorong Selinder

Micrometer Sekrup Bola baja

4. Prosedur Percobaan

4.1 Jangka Sorong

1. Sediakan/Siapkan Jangka Sorong beserta bahan-bahan yang diukur

2. Tentuukan Skala Nonius dari Jangka Sorong yang digunakan

3. Tentukan Skala Terkecil dari Jangka Sorong yang digunakan

4. Ukur panjang balok menggunakan Jangka Sorong lalu catat hasil pengukuran pada tabel

data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali

5. Ukur lebar balok menggunakan Jangka Sorong lalu catat hasil pengukuran pada tabel


6. Ukur tinggi balok menggunakan Jangka Sorong lalu catat hasil pengukuran pada tabel


7. Ulangi langkah 4 s/d 5 dengan alat ukur Mistar

4.2 Mikrometer sekrup

1. Sediakan/Siapkan micrometer sekrup beserta bahan-bahan yang diukur

2. Tentuukan Skala Nonius dari mikrometer yang digunakan

3. Tentukan Skala Terkecil dari micrometer yang digunakan

4. Ukur tebal kertas karton menggunakan micrometer lalu catat hasil pengukuran pada tabel


5. Ukur tebal kertas sampul buku menggunakan micrometer lalu catat hasil pengukuran pada

tabel data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali

6. Ukur diameter bola kecil menggunakan micrometer lalu catat hasil pengukuran pada tabel


7. Ulangi langkah 4 s/d 5 dengan alat jangka sorong


5. Data Percobaan

5.1 Pengukuran dengan menggunakan Jangka Sorong

Pengukuran X1

(mm)

X2

(mm)

X3

(mm)

X4

(mm)

X5

(mm)

Rata –Rata

(mm)

Panjang

Lebar

Tinggi

Pengukuran dengan menggunakan mistar

Pengukuran X1

(mm)

X2

(mm)

X3

(mm)

X4

(mm)

X5

(mm)

Rata –Rata

(mm)

Panjang

Lebar

Tinggi

5.2 Mikrometer sekrup

Pengukuran X1

(mm)

X2

(mm)

X3

(mm)

X4

(mm)

X5

(mm)

Rata –Rata

(mm)

Tebal 1

Tebal 2

Tebal 3

6. Evaluasi

1. Hitung volume benda pada percobaan pengukuran jangka sorong

2. Hitung volume benda pada percobaan penggukuran mistar

3. Bandingkan dari berbagai metode pengukuran mana yang lebih baik

4. Buat analisis dan beri kesimpulan dari percobaan ini


1. Tujuan Percobaan

Mempelajari penggunaan alat – alat ukur untuk pengukuran massa, temperature,

waktu

Mampu menggunakan dan memahami alat – alat ukur dasar

Mampu menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang

Dapat mengaplikasikan konsep ketidakpastian dan angka berarti dalam

pengolahan hasil pengukuran.

2. Dasar Teori

Neraca O’haus

Pengukuran massa pada umumnya dilakukan dengan menggunakan neraca. Ada

beberapa jenis neraca, antara lain neraca Ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca

pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca elektronik. Salah satu jenis neraca yang

sering digunakan di laboratorium adalah neraca lengan. Neraca ini mempunyai bagian-

bagian penting, antara lain tempat beban, skala yang disertai beban geser, sistem

pengatur khusus dan penunjuk. Ada dua jenis neraca Ohauss, yaitu neraca dua lengan

yang mempunyai batas ketelitian 0,01 g dengan batas mengukur massa 310 g sehingga

disebut neraca Ohauss-310 dan neraca tiga lengan yang mempunyai batas ketelitian 0,1 g

dengan batas mengukur massa 2,610 kg dan disebut neraca Ohauss-2610. Kedua jenis

neraca Ohauss ini sering digunakan di laboratorium.

Termometer

Merupakan sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengukur suhu atau temperature.

Istilah thermometer berasal dari bahasa yunani yaitu termos yang berarti panas dan metro

yang berarti ukuran. Termometer menggunakan zat yang mudah berubah sifat akibat

perubahan suhu (sifat termometrik benda). Raksa (Hg) dan Alkohol mudah memuai

akibat perubahan suhu, sifat termometrik inilah yang dipakai pada termometer zat cair.

MDL – 02

Penggunaan Alat – Alat Ukur 2


Stopwatch

Stopwatch adalah alat yang digunakan untuk mengukur lamanya waktu yang diperlukan

dalam kegiatan, misalnya: berapa lama sebuah mobil dapat mencapai jarak 60 km, atau

berapa waktu yang dibutuhkan seorang pelari yang dapat mencapai jarak 100 meter.

Stopwatch ada dua macam yaitu stopwatch analog dan stopwatch digital. Stopwatch

analog memiliki batas ketelitian 0,1sekon sedangkan stopwatch digital memiliki batas

ketelitian hingga 0,01s

3. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Neraca Balok bermassa

Termometer Air

Stopwatch Wadah air

Neraca pegas Pemanas air


4.1 Neraca O’haus

1. Perhatikan gambar neraca O’haus berikut :

2. Sebutkan bagian – bagian dari gambar neraca O’haus yang harus ditandai, kemudian

jelaskan fungsi masing – masing bagain neraca O’haus tersebut

Tabel 1 Bagian – bagian neraca O’haus dan fungsinya

No Nama Fungsi

1

2

3

4

5

6

http://id.wikipedia.org/wiki/Alat

http://id.wikipedia.org/wiki/Waktu


3. Pada masing – masing nomor, sebutkan skala terbesar dan terkecil dan apa

satuannya

4. Bagaimana cara menolkan neraca O’haus tersebut

5. Ambilah tiga buah benda, kemudian ukurlah massanya dengan menggunakan neraca

O’haus, kemudian catat hasil pengukurannya dalam table data.

4.2 Neraca Pegas

1. Perhatikan gambar neraca pegas berikut !

2. Sebutkan bagian – bagian dari neraca pegas yang ditandai, kemudian jelaskan fungsi

masing – masing bagian pegas tersebut!

Tebal 2. Bagian – bagian neraca pegas dan fungsinya

No Nama Fungsi

1

2

3

4

5

6

3. Pada gambar neraca pegas diatas, berapah skalai terbesar dan skala terkecil serta

sebutkan satuannya

4. Bagaimana cara menentukan titik nol neraca pegas tersebut

5. Ambillah tiga buah benda, kemudian ukurlah massa dan berat benda – benda tersebut

dan catat hasil pengukuran dalam tabel data


4.3 Thermometer

1. Perhatikan gambar berikut :

2. Berapakah batas ukur thermometer tersebut

3. Berapakah skala terkecil dari thermometer tersebut

4. Berapakah ketelitian pengukuran dari thermometer

5. Jelaskan fungsi benang yang ada pada thermometer

6. Ambillah gelas ukur , isi gelas ukur tersebut dengan air, kemudian ukurlah suhu air

tersebut dengan menggunakan thermometer! Berapakah suhu air tersebut

4.4 Stopwatch

1. Ambillah stopwatch, amatilah kemudian sebutkan bagian – bagian yang ada dalam

stopwatch tersebut

2. Berapakah batas maksimum dan minimum tekanan yang ditunjukkan stopwatch

3. Berapakah skala terkecil masing – masing bagian skala yang ada dalam stopwatch

tersebut

4. Pegang nadi anda lalu hitung waktu yang dibutuhkan untuk 10 kali denyut nadi.

Nyatakan hasilnya dalam satuan sekon dan jam.

5. Tabel Data

Tabel Data pengukuran massa benda dengan Neraca O’haus

No Nama Benda Massa (…..)

1

2

3

Tabel Data Neraca Pegas

No Nama Benda Massa (…..) Berat (….)

1

2

3


6. Evaluasi

1. Tentukan NST dari neraca O’haus , neraca pegas, thermometer dan stopwatch

2. Bagaimana menentukan NST dari alat ukur digital

3. Buat analisis dan kesimpulan dari percobaan tersebut


1. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan percepatan gravitasi pada suatu tempat dengan

metode gerak jatuh bebas

2. Dasar Teori

Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami suatu benda berada dalam pengaruh

medan gravitasi. Contoh sehari-hari percepatan Gravitasi adalah apabila sebuah benda dibiarkan tanpa

penyanngga, maka akan jatuh kebawah karena mendapatkan percepatan gravitasi yang berasal dari

medan gravitasi bumi,peristiwa semacam ini di sebut gerak jatu bebas.

Jika sebuah benda jatuh kebawah dalam medan gravitasi bumi dari ketinggian h, maka

benda tersebut akan mengalami percepatan gravitasi g yang konstan.gerak jatuh bebas ini

merupakan gerak dipercepat beraturan. Jika benda jatuh pada saat awal dengan kecepatan

awal,maka kecepatan sesaat benda ....dapat di tulis sebagai berikut

v(t) = g.t (1)

(2)

Untuk mengamati gerak jatuh bebas, bola baja dilekatkan pada sebuah magnet di namis (alat

elektromagnet yang berfungsi sebagai magnet apabila ada tegangan listrik). Pada saat tegangan

elektromagnet dihilangkan, bola dengan masa , akan jatuh dengan percepatan konstan karena gaya

gravitasi atau gaya berat sebesar;

F= m.g (3)

Pada percobaan pertama, waktu pengujukuran secara elektronik dimulai saat bola dilepaskan. Setelah

melewati jarak jatuh h,bola jastuh pada pelat kontak dan waktu pengukuran akan berhenti. Pengukuran

dilakukan dengan variasi ketinggian.Gesekan udara dapat diabaikan selama benda jatuh dan kecepatan

akhir benda tidak terlalu besar.

MDL – 03

Gerak Jatuh Bebas


3. Alat dan Bahan

Alat Bahan

mistar Bola besi

Kabel penghubung stopwatch

Papan pantal

sumber arus

elektromagnet


1. letakkan Pelat kontak pada jarak 0,2 m dari atas meja.

2. Atur counter digital untuk menghitung waktu dengan satuan milisecond dan reset alat

penghitung waktu ini pada kedudukan nol

3. Pelat kontak dipasang sedemikian rupa sehingga bola baja yang jatuh setelah arus

magnet terhenti akan jatuh tepat di atas bagian pelat kontak. Tegangan untuk penahan

magnet dipilih sekecil mungkin.

4. Gantungkan bola baja pada penahan magnet

5. Jarak s antara permukaan bola baja sebelah bawah dengan permukaan alat kontak

pada posisi tertutup, diukur dengan bantuan mistar tegak vertikal.

6. Tekan tombol morse sesaat dengan kekuatan.

7. Catat waktu jatuh t pada digital counter dan setelah itu digital counter direset ke posisi

nol lagi.

8. Gantungkan kembali bola baja dan ulangi langkah No. 7 sebanyak 10 kali untuk

diambil rata-ratanya

5. Data Percobaan

Pengulangan h (meter) t (sekon) g (m/s2)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


6. Evaluasi

1. Bagaimana pengaruh massa terhadap percepatan gravitasi

2. Sebutkan hal – hal yang mempengaruhi gerakan jatuh bebas

3. Bagaimana pengaruh rotasi terhadap nilai g


1. Tujuan Percobaan

Percoban ini bertujuan untuk menentukan gerak harmonik sederhana dan menentukan

harga percepatan gravitasi pada suatu tempat dengan menggunakan bandul fisis

2. Dasar Teori

Suatu sistem yang terdiri dari sebuah partikel yang bermasa m digantung pada suatu tali

yang tidak mulur dan massanya diabaikan.Apabila susunan ini diberi simpangan

kecil,maka partikel akan berayun. Sistem ini disebut bandul matematis dan berlaku

persamaan :

T= ……………………………(I)

Dimana : T = Perioda ayunan,sekon

L = panjang tali,meter

g = Percepatan gravitasi ,m/s

Jika benda tidak kecil dan berat ,tali tidak diabaikan . Sistem ini disebut Bandul Fisis dan

berlaku persamaan ;

T = 2 {K + )/(g.a)}………. (2)

Dimana :

= Radiusgirasi terhadap pusat massa sistem C

a = jarak pusat massa C dengan ayunan A

a

Gambar 1

MDL - 04

Bandul Fisis


Jika pada gambar 1 diambil titik pusat perputaran yang berlainan yaitu pada titik pusat

A,dengan jarak didapat periode dan untuk titik pusat B didapat dan ,berlaku

persamaan :

{ )/(8( + ))} + {( - )/8( - ))} = /g ………..(3)

Bandul matematis dengan persamaan :

= I / (m.a) = ( + ) / a ………………… (4)

Sedangkan I disebut panjang eqivalen.

Jadi bila semua massa bandul fisis dikumpulkan pada suatu sisi dengan jarak dari

poros,maka didapat suatu bandul matematis dengan T sama.

Dari persamaan (2) didapat bahwa supaya garis AB terdapat beberapa buah titik gantung

dengan harga T yang sama (dalam batas-batas tertentu).

Sistem bandul pada percobaan ini terdiri darisatu batang logam panjang berlubang-lubang dan

dua keeping pemberat yang dapat dilepas. Pusat massa C dapat ditentukan dengan mengukur

berat batang logam (anggap homogen) dan berat kedua keeping

3. Alat dan Bahan

1. Bandul fisis

2 . Roll Meter

3. Stop Watch

4. Timbangan

5. busur



1. Tentukan,

a. massa batang dan keeping.

b. panjang batang dengan roll meter sebanyak 5 kali.

c. jarak keeping ke ujung atas batang.

d. titik gantung A, ukurlah jarak antara titik A dengan ujung atas batang.

e. titik gantung B, ukur jarak titik B dengan ujung atas batang.

2. Gantungkan batang pada titik gantung A!

3. berikan simpangan awal 50 dan biarkan batang berayun

4. Tentukan waktu ayun untuk 20 ayunan! Lakukan sebanyak 3 kali!

5. Ulangi percobaan untuk titik gantung B!

6. Ambil 3 pasang titik lagi dan ulangi percobaan untuk 3 pasang titik ini.

5. Data Percobaan

a

(cm)

T (sekon) g (m/s2)


6. Evaluasi

1. Hitunglah panjang batang rata-rata dan simpangannya!

2. Hitunglah jarak titik pusat massa sistem!

3. Hitunglah g masing-masing pasangan!

4. Hitunglah g rata-rata dan simpangannya!

5. Bandingkan g percobaan dengan g di jambi pada literature! (g=9,78 m/ )


1. Tujuan Percobaan

Mempelajari Gaya Gesek Menentukan koefisien gesek statis dan kinetik suatu benda

2. Dasar Teori

1. Koefisien Gesekan Statis

Beban yang digantungkan melalui suatu katrol akan mengakibatkan adanya tegangan T

pada tali (Gambar 1.1). Besar tegangan ini merupakan gaya yang menarik balok (massa tali

diabaikan). Benda yang berada di atas papan akan mengalami gaya gesekan fs yang arahnya

berlawanan dengan arah gerakan benda.

Gambar 1. Benda balok bergerak di atas permukaan meja

Pada saat balok tepat akan meluncur, besar gaya gesekan fs. Balok mengerjakan gaya

tekan pada permukaan bidang papan, akibatnya permukaan papan melakukan gaya reaksi

(gaya normal N) yang besarnya sama dengan gaya tekan oleh balok tetapi arahnya

berlawanan. Perbandingan besarnya gaya gesekan statis fs maksimum dengan gaya normal N

disebut koefisien gesekan statis µs dari permukaan suatu bidang atau

Nf ss (1)

MDL – 05

Koefisien Gesek

gmW 11

T

T N

sf

gmW 00


2. Koefisien gesekan kinetis

Jika benda diletakkan di atas permukaan bidang miring, benda akan meluncur dengan

percepatan tertentu (Gambar 2). Benda akan meluncur bila gaya SinW lebih besar dari gaya

gesekan fs. Pada saat meluncur

sfW Sin (2)

sedangkan gaya normal N besarnya adalah

CosWN (3)

Gambar 2. Benda meluncur di atas permukaan yang miring

Pada Gambar 3 terlihat bahwa balok akan meluncur ke atas bila gaya F lebih besar dari

sfW sin sedangkan gaya normal cosWN .

/

Gambar 3. Benda meluncur ke arah atas bidang miring.

N

sinW cosW

mgW

sf

N

sinW cosW

gmW 0 sf gmF 1


3. Alat dan Bahan

Papan Luncur

Balok kayu

Tali dan katrol

Seperangkat anak timbangan

Busur derajat dan mistar


A. Koefisien Gesekan Statis

1. Letakkan papan peluncur pada posisi horizontal seperti Gambar 1. Gunakan

waterpass.

2. Pasang katrol pada salah satu ujung papan.

3. Timbanglah massa balok 0m kemudian ikatkan balok dengan tali

4. Letakkan balok tersebut di atas bidang papan luncur.

5. Beri beban 1m pada tali. Beban merupakan gaya yang bekerja pada balok. Catat hasil

pengamatan pada tabel data

6. Tambahkan massa beban '1m pada 1m secara bertahap sampai balok tepat pada saat

meluncur (lakukan 5 kali).

B. Koefisien Gesekan Kinetis

1. Timbanglah massa balok 0m dan letakkan balok di atas bidang papan peluncur

yang miring (Gambar 3).

2. Beri beban 1m pada tali. Beban merupakan gaya yang bekerja pada balok.

3. Tambahkan massa beban '1m pada 1m secara bertahap sampai balok tepat

meluncur. Amati dengan teliti gerakan balok dan ukur waktu lamanya balok

meluncur di atas bidang miring (lakukan 5 kali).

4. Tentukan juga panjang bidang miring yang dilalui oleh balok daan ulangi

percobaan lima kali dengan mengubah kemiringan papan.

5. Catat semua data pengamatan pada Tabel data


5. Data Percobaan

Koefisian gesekan statis

No Massa Balok

(gram)

Beban

(gram)

Percepatan

gravitasi

Gaya yang bekerja

(Newton)

Koefesien Gesek

Koefisien gesekan kinetis

No Massa Balok

(gram)

Beban

(gram)

Percepatan

gravitasi

Gaya yang bekerja

(Newton)

Koefesien Gesek

6. Evaluasi

A. Koefisien gesekan statis

1. Plotlah grafik hubungan antara gaya tegangan pada tali T dengan gaya normal N.

2. Tentukan koefisien gesekan statis dari grafik.

B. Koefisien gesekan kinetis

1. Plotlah grafik hubungan antara gaya penggerak F dengan gaya normal N.

2. Tentukan koefisien gesekan kinetis dari grafik.

Catatan: Grafik harus digambar pada kertas millimeter.


1. Tujuan Percobaan

Memahami hokum hooke

Mementukan modulus elastisitas young

2. Dasar Teori

Apabila sepotong kawat homogen yang panjangnya L dan luas penampangnya ditarik

oleh sebuah gaya F, maka kawat itu akan bertambah panjang sebesar L. Selama tegangan

F/A tidak melebihi harga batas kesetimbangan, maka regangan jenis AL/L adalah

sebanding dengan F/A yang secara matematis ditulis :

Dimana : γ = modulus elastisitas Young’s

Persamaan ini disebut dengan Hukum Hooke dan nilai γ dalan

persamaan ini berbeda – beda setiap material. Prinsip percobaan ini

adalah mengadakan daya tarik pada sepotong kawat, yang panjang

dan luas penampang diketahui. Dari persamaan γ dapat dihitung

dihitung :

Dari persamaan di atas juga didapat (

) atau

Dimana

= konstanta . dari persamaan F = C.ΔL ini terlihat

ada hubungan linier antara gaya F dengan tambahan panjang ΔL dan

ini hanya berlaku dalam batas keseimbangan saja.

MDL – 06

Modulus Young


3. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Aparat yaoung’s eksperiment Beban bermassa

anak timbangan

Micrometer skrup

Meteran / penggaris


1. Ukurlah diameter kawat dengan micrometer skrup dan panjang kawat dengan

meteran

2. Gantungkan beban standard dan beban lain, masing – masing pada penggantungnya

3. Atur kedudukan seimbang kedua kawat itu dengan menggunakan waterpas

4. Berikan tambahan beban pada kawat yang akan diperiksa

5. Tiap – tiap kali penambahan beban, catatlah L dengan mempergunakan micrometer

dan mengatur waterpas

6. Lakukan percobaan (5) dengan pengurangan beban dari yang besar sampai kepada

yang kecil.

5. Data Percobaan

Diameter

(cm)

A

(cm)

L0

(cm)

F

(dyne)

L

(cm)

Y

(dyne/cm)

6. Evaluasi

1. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan daerah elastisitas dan dearah inelastisitas

2. Jabarkan persamaan diatas sebingga diperoleh modulus elastisitas yaoung’s itu

3. Buatlah grafik F vs L dan carilah modulus elastisitas Young’s dengan menggunakan

grafik tersebut

4. Apa yang dimaksud dengan elastisitas young’s


1. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan viskositas zat alir dengan menggunakan

metoda stokes

2. Dasar Teori

Viskositas alir menurut stokes dapat ditentukan dengan persamaan :

Dimana :

r = jari – jari bola (mm)

g = percepatan gravitasi (cm/s2)

ρ = massa jenis bola (gr/cc)

ρ0 = massa jenis zat alir (gr/cc)

v = kecepatan bola (cm/s)

h = tinggi jatuh diukur bola jatuh dalam zat alir

dengan kecepatan tetap

t = waktu jatuh (s)

η = kekentalan zat alir (poisse)

perlu diingat bahwa pengukuran kecepatan bola tersebut setelah bola itu jatuh dengan

kecepatan tetap. Kecepatan tetap akan tercapai apabila gaya berat bola = gaya apung + gaya

gesekan antara bola dengan zat alir.

Jadi : W = B + R

MDL – 07

Viskositas Zat Alir


3. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Tabung kaca Bola / kelereng

Stopwatch Oli

Mistar

Jangka sorong

Alat penaikkan bola


1. Susun alat sesuai dengan percobaan

2. Ukur jari – jari dan massa jenis dari bola jatuh

3. Tentukan massa jenis dari zat alir

4. Jatuhkan bola secara perlahan – lahan diatas permukaan zat alir dalam tabung

5. Setelah kira – kira 5 cm dari permukaan zat alir dalam tabung, lalu tekan tombol

stopwatch dan setelah sampai di dasar tabung hentikan stopwatch. Catat waktu

jatuhnya dan ukur jarak yang ditempuh bola sejak awal penekanan tombol stopwatch

sampai ke dasar tabung, lakukan sebanyak 5 kali.

6. Tentukan v dari no 5

7. Ulangi percobaan 4 dan 5 beberapa kali untuk mendapatkan v

8. gunakan persamaan diatas untuk menghitung kekentalan zat alir setiap harga v yang

diperoleh

5. Data Percobaan

Massa bola : …… massa minyak : …..

Volume bola : …… Volume minyak : …..

Massa Jenis bola : ……. Massa jenis minyak : …..

Pengulangan h t v η

1

2

3

4

5


6. Evaluasi

1. Hal – hal apakah yang mempengaruhi viskositas

2. Tunjukkan dengan persamaan bahwa jenis aliran itu tergantung pada viskositas zat alir

yang mengalir

3. Apakah yang dimaksud dengan SAE

4. Buat analisis dan kesimpulan dari percobaan tersebut


1. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan jarak pancar zat cair yang mengalir dan

menentukan volume atau debit zat cair yang mengalir

2. Dasar Teori

Hidrodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang zat cair yang bergerak.

Persamaan Bernoulli merumuskan hubungan antara tekanan, kecepatan dan tinggi tempat

suatu arus zat yang bergerak (mengalir) sebagai berikut:

P1 + ½ P . V2 + p.g.h = p2 (1)

Karena kedua permukaan zat cair tersebeut berhubungan dengan udara luar,

P1=P2=P3= Tekanan udara luar (2)

Jadi,

½ P . V2 + p.g.h = ½ P . V

22 + p.g.h2 (3)

V1 = kecepatan turunnya zat cair dalam bejana, dan harganya sangat kecil sehingga

dapat diabaikan maka V1 = 0. Dengan demikian diperoleh :

V2 = 2. G. h (4)

Debit air adalah banyaknya air yang mengalir pada suatu pembuluh tertentu dengan

luas penampang A, yang dirumuskan sebagai:

Q = V.A (5)

Untuk menentukan besar volume air yang keluar dari lubang pembuluh/ penampang

dalam jangka waktu (t) tertentu digunakan sebagai berikut :

V = Q.t (6)

Mistar

x

Gambar Tabung Bonanza

MDL – 08

Hidrodinamika

AIR

A


3. Alat dan Bahan

Tabung Bonanza

Stopwatch

Mistar

Ember plastik

Gayung

Jangka sorong

Air

Serbet


a) Menyiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan.

b) Memberi lubang kecil pada Tabung Bonanza yang dapat ditentukan luas

penampangnya dan mengukur diameter.

c) Memasukkan air ke dalam tabung, sebelumnya menutup lubang dengan jari-jari

tangan hingga tak mengalir.

d) Mengukur tinggi permukaan air dari dasar tabung (H).

e) Melepaskan jari dari lubang tabung tersebut, bersamaan dengan itu menjalankan

stopwatch.

f) Mencatat waktu yang diperlukan sampai zat cair itu berhenti mengalir.

g) Mengukur jarak pancar air pertama yang mengalir keluar dengan mistar yang telah

disiapkan di dasar tabung.

h) Melakukan prosedur c sampai dengan f dengan 3 kali ulangan.

i) Mengulangi percobaan untuk tinggi air yang berbeda.

j) Mencatat hasil pengamatan pada suatu tabel.


5. Data Percobaan

Tinggi air (h)

(cm)

Diameter (cm) Jarak (x) (cm) Waktu (t) (cm)

Tabung A1 Tabung A1 Tabung A1 Tabung A1

1x = 1t =

2x = 2t =

3x = 3t =

Tabung A2 Tabung A2 Tabung A2 Tabung A2

1x = 1t =

1x = 1t =

1x = 1t =

6. Evaluasi

1. Hitunglah kecepatan air yang mengalir , debit air dan volume air yang keluar

2. Buatlah kesimpulan yang didapat dari percobaan yang dilakukan


1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari ataupun memahami lebih lanjut

tentang konsep – konsep dasar yang berkenan dengan gaya, gerakan – gerakan titik

materi, energy, momentum dan tumbukan.

2. Dasar Teori

Apabila blower dihidupkan maka udara dari dalam tangki blower akan mengalir ke air

track lewat pipa (selang) yang telah dipersiapkan untuk itu. Apabila udara telah mengalir

maka kendaraan air track yang akan bergerak dengan lancer tanpa gesekan.

Kecepatan air track dapat diketahui dengan persamaan :

dimana : s = panjang kendaraan

t = waktu

percepatan kendaraan air tracj diperhitungkan sebagai berikut : usaha untuk

menggerakkan kendaraan air track sejauh ds adalah

(

)

∫

∫

MDL – 09

Liniear Air Track


Gaya, besarnya gaya yang bekerja pada kendaraan air track dihitungkan dengan

persamaan F=m.a, dimana m = massa kendaraan air track

s = f(t), artinya jarak = fungsi dari waktu. Dengan jarak gerakkan kendaraan Air Track,

tiap slang waktu tertentu dapat di ketahui posisinya di sepanjang Air Track itu, lantas

dapat dibuatkan grafiknya.

s = f(t) dapat ditentukan setelah data kita ambil sebagai berikut :

Pada saat t = t1 jarak yang ditempuh oleh sebuah titik materi = S1




Bila s = f(t) maka dengan menggunakan hitungan differensiasi dapat diperoleh

Dan besarnya energy kinetis kendaraan Air Track dapat dinyatakan dengan

Momentum linier adalah p = m.v


3. Alat dan Bahan

Linier Air Track Kertas karton putih

Stopwatch Mistar

Kendaraan Air Track Ketapel kecil

Pita ukur


1. Setelah semua peralatan yang dibutuhkan sebagaimana mestinya

2. Pasanglah dengan baik

2.1 pipa (slang) plastic yang hubungkan blower dengan air track

2.2 kertas karton pada kendaraan air track dengan menggunakan palsticine. Kendaraan

ini belum boleh ditaruh pada air track

2.3 kabel penghubung antara blower dan sumber listrik (PLN) atau antara digital timer

dengan sumber listriknya

2.4 katapel pada kedua penyangga di ujung dengan pangkal air track

2.5 photodiode gate antara kedua ujung air track dan persis di atas sumbu air track itu

2.6 kabel penghubung antara photodiode ke digital timer serta antara photodiode ke

sumber tegangan 2V

3. hidupkan blower

4. bersihkan pertemuan air track kertas tissue

5. hidupkan digital timer dan Nol-kan angkanya

6. letakkan kendaraan air track ( yang telah pakai kertas karton putih) secara pelan –

pelan ke atas air track itu di sebelah ujung kirinya. Jika mengambil kendaraan air track

itu, hendaknya dalam keadaan blower sedang bekerja

7. amatilah gerakannya kendaraan air track itu, sesampainya ujung kanan kertas karton

putih meninggalkan photodiode gate, maka bacalah angka yang ditunjukkan oleh

digital timer, angka ini = t dalam rumus

8. jika panjang kendaraan telah diketahui maka carilah kecepatan kendaraan itu

9. tentukan percepatan dan gaya yang bekerja pada kendaraan air track (note : dalam hal

ini boleh menggunakan dua buah photodiode)


10. ambilah selang waktu (dengan stopwatch biasa) selama 10s, tiap selang waktu 10s,

amati jarak yang ditempuh oleh kendaraan Air Track itu, buatlah grafik s f(t)

11. dari f = f(t) tadi, tentukan kecepatan sesaat dan percepatan sesaat gaya yang bekerja

pada kendaraan Air Track, serta hitung energy kinetiknya dan momentum linearnya

5. Data Percobaan

Tabel data 1 : menentukan kecepatan

Panjang kendaraan = ………….. cm

No Lintasan Kiri Lintasan Kanan

Jarak waktu Jarak waktu

1

2

3

4

5

Rata – rata (v) kiri = ………………………….. kanan = ………………..

Tabel 2 : menentuksn percepatan (a), gaya (F) dan Energi Potensia (EK)

Massa kendaraan :………… gram

No Jarak I Kec I Jarak II Kec II a F EK

1

2

3

4

5

Tabel 3 : menentukan Jarak tempuh dengan fungsi waktu {S = f(t)}

No T1 S1 T2 S2 T3 S3 T4 S4

1

2

3

4

5

6. Evaluasi

1. Bagaimana cara mendapatkan kecepatan rata – rata dari kendaraan Air Track

2. Bagaimana cara mendapatkan percepatan rata – rata dari kendaraan Air Track

3. Mengapa Air Track diletakkan horizontal

DAFTAR PUSTAKA

Djonoputro, Drs. Darmawan B., Teori ketidak pastian, Penerbit ITB.

Beers, Introduction to the theory of Error.

Baird, EXPERIMENTATION : An introduction to measurement Theory and

Experimen Design.

Tyler, A Laboratory manual of Physisc

Alfonso, M and Finn, E.D. 1980. Fundamental Uneversity Phisics, Vol 1 and 2. New

York : Addison-Wesley Publishing Company Inc.

Sears, F.W. and Zamansky, 1986. University Phisisc. New York : Addison-Wesley

Publishing Company Inc

Sutrisno. 1986. Seri Fisika Dasar. Bandung: Penerbit ITB.