3.1 Alat 1. Mistar 2. Jangka sorong 3. Mikrometer sekrup 4. Neraca ohauss 5. Termometer 6. Stopwatch 7. Ammeter 8. Voltmeter 3.2 Bahan 1. Balok / Kubus 2. Bola (kelereng)
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 27
IV. PROSEDUR KERJA
Kegiatan 1 pengukuran panjang
a. Mengambil mistar, jangka sorong dan micrometer sekrup kemudian menentukan NST(Nilai Skala Terkecil) dari masing-masing alat ukur.
b. Mengukur masing-masing sebanyak 3 kali untuk panjang, lebar dan tinggi balok berbentuk kubus yang telah disediakan dengan menggunakan ketiga alat ukur diatas. Mencatat hasil pengukuran yang telah dilakukan pada table hasil pengamatan dengan disertai ketidakpastiannya.
c. Mengukur masing-masing sebanyak 3 kali untuk diameter bola (mengukur di tempat berbeda) yang telah disediakan dengan menggunakan ketiga alat ukur diatas. Mencatat hasil pengukuran yang telah dilakukan pada table hasil pengamatan dengan disertai ketidakpastiannya.
Kegiatan 2 pengukuran massa
a. Menentukan NST masing-masing neraca yang akan digunakan
b. Mengukur massa balok kubus dan bola (yang digunakan di pengukuran panjang) sebanyak 3 kali secara berulang.
c. Mencatat hasil pengukuran yang telah dilakukan dengan ketidakpastian pengukuran.
Kegiatan 3 pengukuran suhu dan waktu
a. Menyiapkan gelas ukur, pembakar Bunsen lengkap dengan kaki tiga dan lapisan asbesnya dan sebuah thermometer.
b. Mengisi gelas ukur dengan air hingga ½ bagian dan meletakkan di atas kaki tiga tanpa ada pembakar.
c. Mengukur temperaturnya sebagai teperatur mula-mula (To)
d. Menyalakan pembakar bunsen dan menunggu beberapa saat hingga nyalanya terlihat normal
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 28
e. Meletakkan pembakar Bunsen tepat dibawah gelas kimia bersamaan dengan menjalankan alat pengukur waktu.
f. Mencatat perubahan temperature yang terbaca pada thermometer tiap selang waktu 1 menit sampai dengan 10 kali
V. DATA EKSPERIMEN
Kegiatan 1 : Pengukuran Panjang
No Benda Yang Diukur Besaran yang Diukur Hasil Pengukuran Mistar Jangka Sorong Mikrometer Sekrup 1 2
Kegiatan 2 : Pengukuran Massa
Nilai Skala Lengan 1 = ……… gram Nilai Skala Lengan 2 = ………. Gram
Nilai Skala lengan 3 = ………. Gram
Benda Lengan 1 Lengan 2 Lengan 3 Massa Benda
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 29
Kegiatan 3 : Pengukuran Waktu dan Suhu
NST Termometer : ………. oC To : ………. oC NST Stopwatch : ………. Sekon No Waktu (sekon) Temperatur (oC) Perubahan Temperatur (oC)
VI. ANALISIS DATA EKSPERIMEN
1. Menghitung rata – rata ( ̅)
̅
2. Menghitung Ralat Maksimum (δmaks)
Ralat Maksimum (δmaks) = | |
ΔPengukuran = δmaks
3. Menentukan Hasil Pengukuran Akhir P = [ ]
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 30
M – 2 BANDUL SEDERHANA
I. TUJUAN EKSPERIMEN
1) Menentukan percepatan gravitasi bumi dilaboratorium
2) Memahami hubungan antara getaran harmonic dengan percepatan gravitasi
II. TEORI EKSPERIMEN
Gerak osilasi yang sering kita jumpai adalah gerak ayunan benda yang bekerja -dibawah pengaruh gravitasi bumi.Jika sebuah benda yang di gantung dengan seutas benang kemudian disimpangkan dengan sudut yang tidak terlalu besar kemudian dilepaskan maka benda akan melakukan ayunan (getaran) yang berbentuk gerak harmonik sederhana dan periodik.Gerak harmonik sederhana ini terjadi karena ada gaya yang bekerja pada benda yang arahnya kepusat titik kesetimbangan yang disebut gaya pembalik.Besar gaya pemulih diungkapkan oleh hukum Hooke sebagai F = -kx dengan k adalah tetapan .Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu (1) Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa/ air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya; (2) Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.
Telaah terhadap bunyi dan getaran sangat berkait bahkan tidak dapat dipisahkan dengan kajian tentang ayunan atau yang disebut juga dengan istilah osilasi. Gejala ini dalam kehidupan kita sehari-hari contohnya adalah gerakan bandul jam, gerakan massa yang digantung pada pegas, dan bahkan
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 31
gerakan dawai gitar saat dipetik. Ketiganya merupakan contoh-contoh dari apa yang disebut sebagai ayunan.
Beberapa Contoh Gerak Harmonik Sederhana
Gerak harmonik pada bandul
Bandul sederhana terdiri atas benda bermassa m yang diikat dengan seutas tali ringan yang panjangnya l (massa tali diabaikan). Jika bandul
berayun, tali akan membentuk sudut sebesar α terhadap arah vertical. Jika sudut α terlalu kecil, gerak bandul tersebut akan memenuhi persamaan gerak
harmonic sederhana seperti gerak massa pada pegas.
Kita tinjau gaya-gaya pada massa m. dalam arah vertical, massa m dipengaruhi oleh gaya beratnya yaitu sebesar w = mg. gaya berat tersebut
memiliki komponen sumbu x sebesar mg sin α dan komponen sumbu y
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 32
Hukum hooke :
F = -mg sin ... (1) Bila sudut cukup kecil maka gaya pemulih berbanding lurus dengan simpangan x sedangka arahnya berlawanan dengan y.Dengan demikian dapat kita nyatakan gaya pemulih tersebut dalam bentuk
F = -kx.
Jika persamaan (1) diselesaikan dengan menggunakan deferensial orde maka akan diperoleh periode getaran sebagai :
√ ... (2)
Dan jika k di ganti dengan maka akan di peroleh :
√ ... (3)
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 33
1) Mistar 2) Benang
3) Bola (beban penggantung) 4) Statip dan Klem
5) Stopwatch 6) Busur derajat 7) Meja tumpuan
IV PROSEDUR EKSPERIMEN
1. Sebelum kami melakukan percobaan ini kami memperhatikan cara menggunakan stopwatch
2. menyusun alat seperti pada gambar dibawah ini :
3. Mengukur panjang tali. pengukuran tali untuk percobaan berbeda dengan urutan 25 cm, 30 cm, 35 cm.
4. Menyimpangkan bola(beban) lebih kecil dari 15 (menggunakan 14⁰) 5. Mencatat waktu yang diperlukan bola (beban) untuk berayun 10 kali 6. Percobaan kami lakukan 3 kali untuk masing-masing ukuran tali.
V. DATA EKSPERIMEN
Percobaan Panjang Waktu (t) Rata-rata
I II III
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 34
B 30 cm C 35 cm D 40 cm
VI. ANALISA DATA
Menghitung persen deviasi percepatan gravitasi
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 35
M – 3 GETARAN PEGAS
I. TUJUAN EKSPERIMEN
Menentukan konstanta pegas dari hubungan antara : a. gaya dan pertambahan panjang
b. perioda pegas terhadap massa beban
II. TEORI EKSPERIMEN
Setiap gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik atau gerak harmonik. Jika suatu partikel dalam gerak periodik bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama geraknya disebut gerak osilasi. Jika sebuah sistem fisis berosilasi dibawah pengaruh gaya F = -kx , dimana F adalah gaya-pemulih, k konstanta-gaya dan x simpangan, maka gerak benda ini adalah gerak harmonik sederhana. Salah satu sistem fisis yang mengikuti gerak harmonik sederhana adalah Pegas-Benda. Sistem ini dapat dipergunakan untuk menentukan besar percepatan gravitasi bumi disuatu tempat.
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 36
Bila sebuah benda pada salah satu ujungnya dipegang tetap, dan sebuah gaya F dikerjakan pada ujung yang lainnya, maka pada umumnya -bahan atau benda-benda tertentu, dan dalam batas tertentu perubahan panjang tersebut besarnya berbanding lurus dengan besar gaya yang menyebabkannya. Secara skalar dinyatakan oleh :
F = k . x ………(1)
dengan k adalah sebuah konstanta dan gambaran inilah yang dinyatakan dengan huku Hooke. Harus diperhatikan bahwa hukum Hooke ini tidak berlaku pada semua benda atau bahan dan untuk semua gaya yang bekerja padanya.
Bila benda yang diberi gaya tersebut adalah sebuah pegas yang digantung vertikal dengan panjang awalnya xo, maka pegas tersebut akan
pegas setelah diberi gaya terhadap panjang semula, yang dinyatakan dengan :
F = k(x1-xo) ……….(2)
Gaya F di atas disebut gaya pemulih pegas dan untuk keadaan di atas, besarnya adalah F = mg. Bila perubahan panjang pegas dapat diukur dan k dapat dicari dengan cara atau persamaan lain, maka dengan menggantikan harga F pada persamaan (2) di atas dengan mg, kita dapat menghitung percepatan gravitasi.
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 37
Bila beban gantung diberi simpangan dengan amplitudo A yang tidak terlalu besar dan dilepaskan, maka pegas dan beban gantung itu akan bergetar bersama-sama dengan amplitudo dan frekuensi yang sama, sehingga pengamatan terhadap getaran pegas itu dapat diganti dengan pengamatan terhadap getaran beban gantung, dengan hasil yang sama, dan besarnya periode getar dapat dinyatakan dengan :
√ ………(3)
Jika harga T dan massa m dapat diperoleh lewat pengamatan, maka harga percepatan gravitasi g dapat dihitung.
III. PERALATAN 1. Pegas 2. Statip 3. Stop watch 4. Penggaris ( besi ) 5. Beban gantung
IV. PROSEDUR EKSPERIMEN
Percobaan I
a. Gantungkan 1 beban (w) = 0,5 N pada pegas sebagai gaya awal (F0) b. Ukur panjang awal (X0) pegas dan catat hasilnya ada table di bawah
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 38
c. Tamabahkan satu beban dan ukur kembali panjang pegas ( l ) .Catat hasil pengamatan ke dalam table.
d. Ulangi langkah c dengan setiap kali menambah 1 beban untuk melengkapi table di bawah.
Percobaan II
a. Pasang 1 beban pada pegas
b. Tarik beban ke bawah sejauh ±2cm dan siapkan stopwatch di tangan. c. Lepaskan beban, bersamaan dengan menekan (menghidupkan)
stopwatch.
d. Hitung sampai 10 getaran dan tepat pada saat itu, matikan stopwatch. Di catat hasil pengamatan ke dalam tabel
e. Hitung waktu untuk 1 getaran (periode, T) dan lengkapi isian tabel. f. Ulangi langkah a sampai e dengan simpangan 3 cm.
g. Ulangi langkah b sampai f dengan setiap kali menambah 1 beban.
V. DATA PERCOBAAN Percobaan I X0=………m ; F0= ……...N W (N) ∆F = (w – F0 ) N X (m) ∆X = ( X - XO) m 0,5 1.0 1.5 2.0 2.5 Percobaan II Simpangan (m) Massa Beban (kg) Waktu (t) untuk 10 Ayunan (sekon) Periode (T) (Sekon) T2 (Sekon) 0,02 …
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 39 ….
…. …. ….
VI. ANALISA DATA
Percobaan I
a. Buatlah grafik pertambahn gaya pegas (∆F) terhadap pertambahan panjang (∆X)
b. Dari grafik tentukan tetapan pegas (k) dari persamaan (1)
Percobaan II
a. Buatlah grafik hubungan massa beban (m) terhadap T2 untuk masing
– masing simpangan
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 40
M - 4 PENETAPAN MASSA JENIS ZAT CAIR DENGAN “AREOMETER”
I. TUJUAN EKSPERIMEN
- Menentukan massa jenis berbagai-bagai zat cair misalnya air, larutan garam, larutan gula, syrup, minyak tanah dan lain-lain.
- Membuktikan hukum Archimedes
II. TEORI EKSPERIMEN
Prinsip : Hukum Archimedes
Sebuah benda yang dicelupkan kedalam zat cair akan mendapatkan tekanan ke atas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya.
Jadi akan berkurang beratnya sebesar berat zat cair yang dipindahkannya.
- Suatu benda akan melayang dalam zat cair, bila berat zat cair yang didesaknya sama dengan berat benda itu sendiri. Ini bisa terjadi bila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair tersebut .
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 41 - Suatu benda akan tenggelam dalam zat cair, bila berat benda itu lebih
besar dari massa jenis zat cair.
- Suatu benda akan terpung dalam zat cair, bila massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair, sehingga berarti juga berat zat cair yang dipindahkan sama dengan berat benda seluruhnya.
(Disini volume zat cair yang dipindahkan lebih kecil dari volume benda tersebut oleh karena tidak semua bagian benda yang tenggelam).
Dalam hal ini tekanan kebawah yang disebabkan oleh berat benda diimbangi oleh tekanan keatas oleh zat cair yang dipindahkan oleh bagian yang tenggelam dari benda tersebut. Bila massa jenis zat cair makin besar maka makin sedikit bagian yang tenggelam dari benda itu. Prinsip inilah yang dipakai untuk areometer.
Areometer adalah sebuah benda celup dari kaca yang mempunyai skala yang langsung dapat menunjukkan berapa massa jenis zat cair itu. Areometer ini merupakan sebuah tabung kaca yang mempunyai skala timah pemberat baian bawah sehingga titik beratnya terletak sangat rendah. Angka-angka skala ini semakin kebawah semakin besar, dan Angka-angka-Angka-angka dibuat sesuai dengan kebutuhannya untuk mengukur massa jenis zat cair apa yang dignakan). Misalnya aerometer untuk mengukur massa jenis air, larutan garam, larutan gula, syrup kita pakai yang berskala 1000-2000. Untuk minyak tanah kita pakai yang berskala 0,700-1,000.
Untuk zat cair yang mempunyai massa jenis di luar batas-batas tersebut maka kita pakai aerometer yang berskala kira-kira sesuai dengan massa jenis zat cair tersebut. Pada percobaan ini juga harus kita perhatikan perubahan-perubahan massa jenis sehubungan dengan perubahan temperaturnya. Sebagaimana kita ketahui bahwa massa jenis berbanding terbalik dengan temperatur atau dengan kata lain makin tinggi temperatur, makin kecil massa jenisnya. Hal ini dapat kita lihat dalam rumus berikut:
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 42
Selain itu, harus diingat bahwa untuk air adalah keistimewaannya yaitu apa yang disebut dengan “anomali air”. Yang dimaksud dengan anomaly air
ialah kelainan air dari sifat-sifat pemuaian yang terjadi pada temperature 0oC s/d 4oC. Pada temperature ini, ia mempunyai sifat yang bertentangan dengan hokum pemuaian.
Disini bila air dipanaskan dari 0oC ⟶ 4oC, maka volumenya bukan bertambah besar melainkan berkurang. Sedangkan massa jenisnya juga bertambah besar. Bila didinginkan dari 4oC ke 0oC maka volumenya bertambah besar da massa jenisnya semakin kecil. Jadi, disini seolah-olah massa jenis berbanding lurus dengan temperatur, lihat tabel massa jenis air pada temperatur.
Jadi, dapatkah kita mengerti bahwa :
Pada 0oC ; volume air besar sedang massa jenisnya kecil.
Pada 4oC ; volume air paling kecil dan massa jenisnya paling kecil.
Dalam pembacaan harus yang kita baca adalah permukaan yang paling rendah dari miniskus. Ini disebabkan karena permukaan zat cair yang tidak rata, melainkan mempunyai kecekungan atau kecembungan yang kita sebut dengan miniskus. Cekung atau cembungnya suatu miniskus tergantung pada adhesi dan kohesi.
Bila adhesi lebih besar dari kohesi maka permukaannya cekung.
Bila kohesi lebih besar dari adhesi maka permukaannya cembung. Kohesi adalah gaya tarik-menarik dari molekul-molekul sejenis (disini daya tarik menarik antara molekul-molekul air itu sendiri). Sedang adhesi adalah daya tarik- menarik antara molekul-molekul berbeda (disini dayay tarik menarik antara molekul air dengan molekul-molekul dinding tabung). Juga dalam membaca dijaga supaya jangan terjadi kesalahan parallax dan untuk ini pembacaan harus dilakukan dalam bidang
horizontal.
Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 43
Areometer dengan pembagian skala
Gelas Ukur
Sendok dan pengaduk
Termometer
Neraca