Fisika

BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

Ilmu pengetahuan dan teknologi pada saat ini sudah berkembang pesat. Ilmu pengetahuan dan teknologi pada saat ini sudah berkembang pesat. Banyak penemuan-penemuan mutakhir yang sudah ditemukan oleh para ilmuwan Banyak penemuan-penemuan mutakhir yang sudah ditemukan oleh para ilmuwan guna meningkatkan kualitas hidup manusia. Hasil-hasil dari penelitian tersebut guna meningkatkan kualitas hidup manusia. Hasil-hasil dari penelitian tersebut tentunya masih dapat dikembangkan dan menjadi dasar untuk melaksanakan tentunya masih dapat dikembangkan dan menjadi dasar untuk melaksanakan praktikum fisika, sehingga penemuan-penemuan yang sudah ada dapat lebih praktikum fisika, sehingga penemuan-penemuan yang sudah ada dapat lebih aplikatif dan berkualitas.

aplikatif dan berkualitas. Ilmu fisika

Ilmu fisika merupakan ilmu merupakan ilmu yang sangyang sangat penting at penting dalam kehidupan dalam kehidupan kitakita sehari-hari. Banyak permasalahan-permasalahan di sekitar kita yang dapat sehari-hari. Banyak permasalahan-permasalahan di sekitar kita yang dapat diselesaikan dengan ilmu fisika.

diselesaikan dengan ilmu fisika.

Oleh karena itu untuk lebih memahami suatu konsep fisika, maka Oleh karena itu untuk lebih memahami suatu konsep fisika, maka dilaksanakan praktikum fisika yang bertujuan agar

dilaksanakan praktikum fisika yang bertujuan agar mahasiswa :mahasiswa : 1.

1. Dapat mengetahui sekaligus menggunakan secara langsung alat-alat Dapat mengetahui sekaligus menggunakan secara langsung alat-alat praktek dipraktek di laboratorium fisika.

laboratorium fisika. 2.

2. Dapat membuktikan akan kebenaran Dapat membuktikan akan kebenaran teori-teori yang pernah dikemukakan.teori-teori yang pernah dikemukakan. 3.

3. Dapat lebih mengerti dan mengetahui karakteristik dari beberapaDapat lebih mengerti dan mengetahui karakteristik dari beberapa permasalahan yang ada pada

permasalahan yang ada pada percobaan tersebut.percobaan tersebut. 4.

4. Memiliki sifat kritis dalam menangani suatu permasalahan, sehingga dapatMemiliki sifat kritis dalam menangani suatu permasalahan, sehingga dapat menyelesaikan masalah tersebut dengan tepat.

menyelesaikan masalah tersebut dengan tepat. 5.

5. Memiliki rasa keingintahuan yang tinggi, sehingga dapat memicu lahirnyaMemiliki rasa keingintahuan yang tinggi, sehingga dapat memicu lahirnya penemuan-penemuan baru.

BAB II

BAB II

PEDOMAN DALAM PELAKSANAAN

PEDOMAN DALAM PELAKSANAAN

PRAKTIKUM DAN CARA PENGOLAHAN DATA

PRAKTIKUM DAN CARA PENGOLAHAN DATA

2.1.

2.1. Saat Saat Mengerjakan Mengerjakan Percobaan.Percobaan. a)

a) Hati-hatiHati-hati

Kebanyakan percobaan fisika tidak berbahaya, tetapi ada yang Kebanyakan percobaan fisika tidak berbahaya, tetapi ada yang berbahaya. Anda juga harus bertanggung jawab atas alat yang mahal berbahaya. Anda juga harus bertanggung jawab atas alat yang mahal (misal: laser, lensa, dan sebagainya). Alat yang jatuh adalah suatu (misal: laser, lensa, dan sebagainya). Alat yang jatuh adalah suatu kecelakaan akibat kurang waspada. Salah sambung alat elektrik adalah kecelakaan akibat kurang waspada. Salah sambung alat elektrik adalah penyebab lain.

penyebab lain. b)

b) Fahami tujuan percobaanFahami tujuan percobaan

Ingat terus tujuan tersebut, jangan sampai banyak hal yang kecil Ingat terus tujuan tersebut, jangan sampai banyak hal yang kecil membuat anda lupa tentang hal yang besar.

membuat anda lupa tentang hal yang besar. c)

c) Kalau mungkin, kerjakan seluruh percobaan secara Kalau mungkin, kerjakan seluruh percobaan secara kasar dulukasar dulu

Hasil sementara ini berfungsi untuk menyesuaikan diri dengan peralatan, Hasil sementara ini berfungsi untuk menyesuaikan diri dengan peralatan, dan akan memberikan jangkauan nilai yang akan anda peroleh saat dan akan memberikan jangkauan nilai yang akan anda peroleh saat mengerjakan secara

mengerjakan secara sungguh-ssungguh-sungguh.ungguh. d)

d) Rekan pengamatan anda dalam buku ini, bukan pada secarik buramRekan pengamatan anda dalam buku ini, bukan pada secarik buram

Data anda adalah bahan yang paling berharga yang anda miliki, dan Data anda adalah bahan yang paling berharga yang anda miliki, dan harus disimpan dengan baik.

harus disimpan dengan baik. e)

e) Catat ketelitian setiap pengukuran yang anda lakukan. Ini untukCatat ketelitian setiap pengukuran yang anda lakukan. Ini untuk memungkinkan perhitungan ralat nanti.

BAB II

BAB II

PEDOMAN DALAM PELAKSANAAN

PEDOMAN DALAM PELAKSANAAN

PRAKTIKUM DAN CARA PENGOLAHAN DATA

PRAKTIKUM DAN CARA PENGOLAHAN DATA

2.1.

2.1. Saat Saat Mengerjakan Mengerjakan Percobaan.Percobaan. a)

a) Hati-hatiHati-hati

Kebanyakan percobaan fisika tidak berbahaya, tetapi ada yang Kebanyakan percobaan fisika tidak berbahaya, tetapi ada yang berbahaya. Anda juga harus bertanggung jawab atas alat yang mahal berbahaya. Anda juga harus bertanggung jawab atas alat yang mahal (misal: laser, lensa, dan sebagainya). Alat yang jatuh adalah suatu (misal: laser, lensa, dan sebagainya). Alat yang jatuh adalah suatu kecelakaan akibat kurang waspada. Salah sambung alat elektrik adalah kecelakaan akibat kurang waspada. Salah sambung alat elektrik adalah penyebab lain.

penyebab lain. b)

b) Fahami tujuan percobaanFahami tujuan percobaan

Ingat terus tujuan tersebut, jangan sampai banyak hal yang kecil Ingat terus tujuan tersebut, jangan sampai banyak hal yang kecil membuat anda lupa tentang hal yang besar.

membuat anda lupa tentang hal yang besar. c)

c) Kalau mungkin, kerjakan seluruh percobaan secara Kalau mungkin, kerjakan seluruh percobaan secara kasar dulukasar dulu

Hasil sementara ini berfungsi untuk menyesuaikan diri dengan peralatan, Hasil sementara ini berfungsi untuk menyesuaikan diri dengan peralatan, dan akan memberikan jangkauan nilai yang akan anda peroleh saat dan akan memberikan jangkauan nilai yang akan anda peroleh saat mengerjakan secara

mengerjakan secara sungguh-ssungguh-sungguh.ungguh. d)

d) Rekan pengamatan anda dalam buku ini, bukan pada secarik buramRekan pengamatan anda dalam buku ini, bukan pada secarik buram

Data anda adalah bahan yang paling berharga yang anda miliki, dan Data anda adalah bahan yang paling berharga yang anda miliki, dan harus disimpan dengan baik.

harus disimpan dengan baik. e)

e) Catat ketelitian setiap pengukuran yang anda lakukan. Ini untukCatat ketelitian setiap pengukuran yang anda lakukan. Ini untuk memungkinkan perhitungan ralat nanti.

2.2. Laporan 2.2. Laporan

Urutan Penulisan Dalam Pembuatan Laporan Urutan Penulisan Dalam Pembuatan Laporan

--

Lembar persetujuanLembar persetujuan

--

Lembar AsistensiLembar Asistensi

--

Kata PengantarKata Pengantar

--

Daftar IsiDaftar Isi

--

BAB I BAB I : Pendahulu: Pendahuluan (latar ban (latar belakang, maksud elakang, maksud dan tujuan dan tujuan pratikum).pratikum).

--

BAB II : Kegiatan dalam BAB II : Kegiatan dalam melaksanakan praktikum (urutan kegiatan,melaksanakan praktikum (urutan kegiatan,

analisa alat, ralat data, analisa alat, ralat data, dsb).dsb).

--

BAB III: Percobaan yang aBAB III: Percobaan yang anda lakukan (konsultasi dengan pembimbing).nda lakukan (konsultasi dengan pembimbing).

--

BAB IV: BAB IV: Penutup (kesimpulan dan saran).Penutup (kesimpulan dan saran).

--

Lampiran-lampiranLampiran-lampiran

•• Kartu Peserta Praktikum (K.P.P).Kartu Peserta Praktikum (K.P.P).

•• Data Pengamatan Praktikum.Data Pengamatan Praktikum. 2.3.

2.3. RalatRalat

Dalam suatu percobaan kita selalu melakukan pengukuran pada Dalam suatu percobaan kita selalu melakukan pengukuran pada besaran (variabel) yang berkaitan. Nilai hasil suatu pengukuran pada besaran (variabel) yang berkaitan. Nilai hasil suatu pengukuran pada dasarnya merupakan pendekatan dari nilai sesungguhnya. Kita tidak akan dasarnya merupakan pendekatan dari nilai sesungguhnya. Kita tidak akan pernah tahu besarnya nilai yang sesungguhnya, yang dapat kita ketahui pernah tahu besarnya nilai yang sesungguhnya, yang dapat kita ketahui apakah suatu nilai pendekatan.

apakah suatu nilai pendekatan.

Sebagai contoh bila kita melakukan pengukuran diameter kawat Sebagai contoh bila kita melakukan pengukuran diameter kawat dengan mikro meter, dari beberapa kali pengukuran akan kita dapatkan dengan mikro meter, dari beberapa kali pengukuran akan kita dapatkan hasilhasil pengukuran

Dengan kata lain yang variasi hasil pengukur, akibatnya kita tidak tahu nilai yang sebenarnya dari hasil pengukuran kita tersebut.

Selisih antara nilai pengukuran dengan nilai sesungguhnya disebut sebagai ralat (ketidak pastian pengukuran). Besar kecilnya suatu ralat menentukan baik tidaknya suatu penafsiran dalam arti fisis suatu percobaan. Demikian pada suatu pengukuran, harus kita usahakan agar nilai ralat sekecil mungkin.

2.3.1.Macam - Macam Ralat

Berdasarkan pada faktor-faktor penyebab timbulnya, ralat dapat digolongkan menjadi 3 macam :

 A.  Ralat Sistimatis

Ralat Sistimatis merupakan ralat yang tetap, yang disebabkan oleh faktor-faktor :

1. Alat

a) Kesalahan kalibrasi alat, seperti pembagian skala yang tepat atau kesalahan posisi nol.

b) Interaksi antara alat dengan yang diukur. Misalnya pengukuran arus listrik dengan menggunakan amperemeter mempengaruhi hasil ukur dalam hal ini arus yang terukur bukan nilai sebenarnya.

2. Kesalahan Perseorangan.

Kesalahan ini merupakan kesalahan-kesalahn yang disebabkan oleh kebiasaan pengamat. Misalnya pembacaan skala yang tidak tegak lurus (kesalahan pralaks).

3. Kondisi Percobaan.

Ini merupakan kesalahan oleh kondisi percobaan yang tidak sama dengan kondisi ketika alat dikalibrasikan. Misalnya penimbangan benda di Malang dengan menggunakan timbangan pegas yang dikalibrasi di London, maka hasil penimbangan akan salah apabila tidak dilakukan koreksi terhadap percepatan gravitasi.

4. Teknik Pengukuran Yang Kurang Sempurna.

Kesalahan ini dilakukan karena cara pengukuran yang salah. Misalnya dalam pengukuran kalor listrik, penetapan selisih suhu awal dengan suhu kamar tidak sama dengan selisih suhu akhir dengan suhu kamar.

Ralat-ralat sistimatis seperti diuraikan diatas dapat dihindari dengan koreksi-koreksi terhadap hasil pengukuran atau dilakukan dengan menghilangkan penyebab timbulnya ralat.

 B.  Ralat Kebetulan

Ralat Kebetukan merupakan ralat yang ditimbulkan oleh faktor-faktor : 1. Kesalahan menaksir

Pada setiap alat ukur, selalu ada pembagian skala terkecil dan penafsiran terhadap pembagian skala terkecil dapat berlainan dari waktu ke waktu oleh bermacam-macam sebab dan pengamat.

2. Kondisi pengukuran yang berfungsi

Dalam pengukuran sering kali kondisi sekitar (pengukuran) berubah-ubah tetapi dalam sekala yang kecil, sehingga tidak dapat dirasakan secara langsung oleh pengukur. Misalnya perubahan tekanan udara oleh suatu pengukuran titik didih air, atau mungkin perubahan suhu udara sekitar.

3. Gangguan

Gangguan ini merupakan faktor luar yang mempengaruhi pengukuran alat, maupun obyek ukur. Misalnya dalam pengukuran arus listrik karena ada getaran dari luar (kendaraan, suara, dll.), penunjuk jarum aperemeter bergoyang, akibatnya pembacaan arus ikut berubah-ubah.

4. Definisi

Yang dimaksud ralat jenis ini adalah keadaan obyek ukur yang dianggap homogen. Misalnya dalam suatu pengukuran diameter pipa, karena pipanya kurang sempurna mengakibatkan pengukuran diameter akan berbeda tergantung posisi pengukuran.

Ralat kebetulan ini akan selalu ada dalam suatu pengukuran (tidak dengan pengukuran yang berulang-ulang).

C.  Ralat Kesalahan Tindakan Pengukuran

Ralat jenis ini terjadi karena kesalahan yang dilakukan oleh pengukur. Misalnya dalam mencatat waktu ayunan sebanyak 10 ayunan terjadi kesalahan menghitung hanya sebanyak 9 ayunan.

2.4. Analisa Data 2.4.1.  Angka penting

Adalah merupakan angka pengukuran yang diperoleh dari batas pengukuran pada batas angka perkiraan sampai desimal tertentu, yang merupakan angka penting dalam percobaan.

Contoh : 1

Pada pembacaan skala termometer celcius ingin diperoleh data pada ketelitian sampai dua desimal.

Termometer menunjukan angka 37,2537°C

Maka angka 3,7 dan 2 masih terbaca dengan tepat, maka disebut angka pasti, sedangkan angka 5 adalah angka perkiraan atau angka penting, karena penting sekali dalam perhitungan. Jadi pembacaan termometer adalah 37,25°C.

Contoh : 2

Pembacaan alat ukur ampermeter 8,4246 mA (2 desimal), maka pembacaan ampermeter adalah : 8,42 mA.

Catatan penulisan bilangan angka penting.

1. Jika bilangan itu salah satu dari : 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 maka ditulis satu angka saja.

2. Jika bilangan itu salah satu dari : 1, 2, 3, dan 3 maka ditulis dua angka.

2.4.2 Pengoperasian Bilangan

− Penulisan ilmiah

Penulisan ilmiah dari hasil ukur suatu pengoprasian bilangan misalnya pembagian, pengurangan dan perkalian ditulis dengan penulisan sebagai berikut :

13250 mA ditulis 1,325*104 atau bisa ditulis dengan pembulatan 1,33*104 mA.

− Pembulatan Angka Penting.

Pembulatan angka penting dengan menentukan hasil ukur, maka dengan menaikan satu angka atau bilangan itu atau tetap. Jika dibelakang angka penting adalah angka 5 keatas, tetapi jika angka itu dibawah angka 5, maka bilangannya ditulis tetap.

2.4.2. Analisa Data Statistik

Penyimpangan yang terjadi karena pengamatan, kondisi alat maupun kondisi obyek atau situasi tempat (suhu, tekanan, dan kelembaban) dapat diperhitungkan secara analisa data statistik.

Maka dapat dianalisa sebagai berikut : No X1  _{X   X − X   X − X ²} 1. X1 n  X  i n

∑

₌₁  X 1− X   X ₁ − X  ² 2. X2  _{X  − X}  2  X ₂ − X  ² 3. dst. i = n Xi n  X  i n

∑

₌₁  Xi  x i n − =

∑

₁  Xi  x i n − =

∑

₁ ²

Dari data dia atas diketahui :

1. Harga rata-rata : n  X  i n  X 

∑

= = 1

2. Penyimpangan (deviasi) ∆ X  =  X − X  (harga mutlak)

3. Rata-rata penyimpangan n  X   X  i n  X  − = = ∆

∑

1

4. Kesalahan relatif tiap percobaan  x100%  x

 X   X  Kr 

=

−

5. Kesalahan relatif rata-rata

n Kr  i n Kr 

∑

= = 1

6. Kesalahan mutlak pengukuran  x100%  X 

 X  Km = ∆

7. Penyimpangan standart (deviasi standart) − = = =

∑

n  x  X  i n SD 2 1 1 ±

8. Kesalahan yang diperbolehkan =  x100%  x

SD Kd =

9. Pengukuran terbaik :  pt = x± SD 2.5. Grafik

Grafik adalah cara terbaik untuk mempresentasikan data anda, sebab realisasi antara peubah akan langsung jelas. Kalau seandainya ada satu, dua titik yang keliru akan langsung kelihatan juga. Teori grafik terlalu banyak untuk diberikan disini

Beberapa petunjuk saja :

a) Setiap grafik harus diberi judul, juga keterangan lengkap pada setiap sumbu yaitu peubah dan satuan.

b) Peubah mandiri harus diletakkan di sumbu horisontal, sedangkan peubah Yang tegantung diberi pada sumbu vetikal. Ini tidak boleh terbalik, sebab memberi hasil yang aneh. Peubah yang mandiri (x) adalah peubah yang anda ubah-ubah, sedangkan yang tergantung (y) adalah peubah yang anda ukur, untuk menyelidiki pengaruh akibat peubah x. misalnya dalam membuktikan hukum Newton, anda merubah gaya f dan menyelidiki pengaruhnya terhadap percepatan (a), dalam hal ini F adalah peubah mandiri, sedangkan (a) adalah peubah tergantung. Grafik F melawan (a) mempunyai kemiringan 1/m.

c) Pilih skala tepat. Buatlah skala sederhana (jangan 3 kotak untuk 5 unit misalnya). Isilah seluruh lembar dengan titik data. Skala tidak harus mulai dari nol.

d) Tariklah garis mulus melalui titik data. Jangan sambungkan titik data dengan garis zig-zag.

e) Usahakan data dalam bentuk sedemikian rupa. Sehingga akan dihasilkan garis lurus, misalnya kalau realisasi teoritis adalah y = x2,  jangan grafikkan x vs y, tetapi x2 vs y atau lebih baik lagi x vs y

PER

3.1. Modulus Pun 3.1.1. Tujuan Perco 1. Menentuk 2. Memaham 3. Membandi 3.1.2. Teori Dasar Jika sebatang tergantung dari Modulus punt puntiran bahan suatu batang l disamping men Tiap batang batang mengal yang besarnya percobaan mo

BAB III

OBAAN YANG DILAKUKAN

ir Logam aan

n harga modulus puntir logam. i Hukum Hooke untuk puntiran.

ngkan nilai modulus puntir berbagai logam.

logam mengalami puntiran, maka sudu gaya puntir dan lengan gayanya.

ir logam dalam hal ini adalah merupakan logam terhadap nilai gaya, bahan, penampang l ogam mengalami suatu puntiran maka bata galami gaya puntir juga mengalami gaya tarik.

engalami tegangan sebagai gaya persatuan l ami perpindahan x (cm) sebagai akibat adan berbanding lurus dengan penampang horiz dulus puntir terlihat akibat adanya gaya

puntiran kekakuan ogam. Jika g tersebut as terlihat a gaya F, ntal. Pada mengalami

pergeseran pa geseran puntir piringan terhad Maka besarnya dimana: N = M L = panj F = gaya r = jari-j θ = sudut

a batang, dimana batang dianggap homog n pada piringan gambar percobaan yang dipun ap sumbunya, akan mengalami pergeseran sudu

modulus puntir adalah:

odulus puntir logam ng lengan puntir puntir

ri batang puntir

Percobaan : Modulus Puntir

n. Akibat tir melalui t puntir.

3.1.3. Alat Percobaan

1. Set percobaan modulus puntir. 2. Batang logam percobaan. 3. Neraca lengan.

4. Beban dan katrol.

5. Jangka sorong dan mikrometer. 3.1.4. Tata Laksana

1. Ukur jari-jari batang logam (r). 2. Ukur panjang batang logam (L).

3. Susun alat seperti gambar di atas dan timbang massa beban (m). 4. Tarik piringan/lengan dengan gaya beban F = m.g, dengan lengan

beban berbeda (R).

5. Ulangi untuk bahan logam yang lainnya (besi, kuningan, dan tembaga), datakan.

3.1.5. Data Percobaan

a. Batang Aluminium (r = 0,14 cm, L = 47,5 cm, g = 10 cm/det2). No. m (gr) R (cm) F = m.g Sudut puntir (θ) rad.

1 50 42 500 1,0292

2 70 41,9 700 1,1164

3 100 40,9 1000 1,1687

4 120 40,7 1200 1,2036

b. Batang kuningan (r = 0,14 cm, L = 47,5 cm, g = 10 cm/det2). No. m (gr) R (cm) F = m.g Sudut puntir (θ) rad.

1 50 43,2 500 0,9071

2 70 42,7 700 0,9943

3 100 41,5 1000 1,0816

4 120 41,3 1200 1,1339

5 140 41 1400 1,1688

c. Batang tembaga (r = 0,14 cm, L = 47,5 cm, g = 10 cm/det2). No. m (gr) R (cm) F = m.g Sudut puntir (θ) rad.

1 50 43,1 500 0,7501

2 70 42,1 700 1,0292

3 100 41,7 1000 1,099

4 120 41,2 1200 1,1338

5 140 41,1 1400 1,1687

3.1.6. Tugas dan Pertanyaan

1. Turunkan persamaan terpakai untuk menghitung harga modulus puntir.

2. Apa yang dimaksud dengan batas ambang puntiran terhadap nilai bahan logam, jelaskan.

3. Tentukan harga modulus puntir percobaan di atas.

4. Gambar grafik hubungan antara modulus puntir (N) terhadap gaya beban (F) tiap batang.

5. Hitung kesalahan relatif tiap percobaan (Kr) dan rata-ratanya. 6. Hitung standart deviasinya (SD).

7. Kesimpulan percobaan di atas. 3.1.7. Lembar Penyelesaian Tugas

1.  N=

2×L×F×R 

π×r 4×θ

2. Semakin tinggi batas ambang puntiran, maka semakin besar pula nilai bahan logam. 3. Rumus: N

=

2L×F×R _π×r 4×θ a. Batang Aluminium: b. Batang kuningan 9 4 1,6069 10 0292 , 1 0,14 3,14 42 500 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 2,0691 10 1164 , 1 0,14 3,14 41,9 700 47,5 2

×

=

×

×

×

×

×

=

 N  9 4 2,7561 10 1687 , 1 0,14 3,14 40,9 1000 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 3,1958 10 2036 , 1 0,14 3,14 40,7 1200 47,5 2

×

=

×

×

×

×

×

=

 N  9 4 3,5788 10 2385 , 1 0,14 3,14 40,2 1400 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 1,8753 10 9071 , 0 0,14 3,14 43,2 500 47,5 2

×

=

×

×

×

×

×

=

 N  9 4 2,3675 10 9943 , 0 0,14 3,14 42,7 700 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 3,0218 10 0816 , 1 0,14 3,14 41,5 1000 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 3,4422 10 1339 , 1 0,14 3,14 41,3 1200 47,5 2

×

=

×

×

×

×

×

=

 N 

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 500 1000 1500   m   o    d  u    l  u  s   p   u   n    t    i  r gaya (F) aluminium kuningan tembaga c. Batang tembaga

4. Grafik antara modulus puntir (N) terhadap gaya beban (F): 4.1.Grafik pada batang aluminium, kuningan dan tembaga

9 4 3,8677 10 1688 , 1 0,14 3,14 41 1400 47,5 2

×

=

×

×

×

×

×

=

 N  9 4 2,2626 10 7501 , 0 0,14 3,14 43,1 500 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 2,2551 10 0292 , 1 0,14 3,14 42,1 700 47,5 2

×

=

×

×

×

×

×

=

 N  9 4 2,9883 10 099 , 1 0,14 3,14 41,7 1000 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 3,4342 10 1338 , 1 0,14 3,14 41,2 1200 47,5 2 × = × × × × × =  N  9 4 3,8775 10 1687 , 1 0,14 3,14 41,1 1400 47,5 2 × = × × × × × =  N 

5. Kesalahan relatif (Kr) dan rata-ratanya: a. Batang aluminium b. Batang kuningan 64134 , 2 5 10 13,2067 9 = × = −rata rata  N  % 10 6,0837 100% 2,64134 2,64134 -10 1,6069 10 9 1

×

=

×

×

=

Kr  % 10 7,8335 100% 2,64134 64134 , 2 10 2,0691 10 9 2 × = × − × = Kr  % 10 1,0434 100% 2,64134 2,64134 -10 2,7561 11 9 3

×

=

×

×

=

Kr  % 10 1,2099 100% 2,64134 2,64134 -10 3,1958 9 9 4

×

=

×

×

=

Kr  % 10 1,3549 100% 2,64134 2,64134 -10 3,5788 11 9 5 × = × × = Kr  % 10 1,8753 100% 2,91491 2,9149 -10 1,8753 11 9 1

×

=

×

×

=

Kr  % 10 2,3675 100% 2,9149 2,9149 -10 2,3675 11 9 2 × = × × = Kr  % 10 3,0218 100% 2,9149 2,9149 -10 3,0218 11 9 3 × = × × = Kr  % 10 3,8677 100% 2,9149 2,0149 -10 3,8677 11 9 5 × = × × = Kr  % 10 3,4422 100% 2,9149 2,9149 -10 3,4422 11 9 4 × = × × = Kr  2,9149 5 14,5745 = = −rata rata  N 

c. Batang tembaga

6. Standart deviasi (SD) a. Batang Aluminium

No. xi  x | xi- x| | xi- x|2

1. 2. 3. 4. 5. 1,6069×109 2,0691×109 2,7561×109 3,1958×109 3,5788×109 2,64134×109 2,64134×109 2,64134×109 2,64134×109 2,64134×109 1,0344×109 0,5722×109 0,1148×109 0,5545×109 0,9375×109 1,0701×1018 0,3275×1018 0,0132×1018 0,3075×1018 0,8789×1018 2,9635 5 14,8176

=

=

−rata rata  N  % 10 2,2626 100% 2,9635 2,9635 -10 2,2626 11 9 1 × = × × = Kr  % 10 2,2551 100% 2,9635 2,9635 -10 2,2551 11 9 2 × = × × = Kr  % 10 2,9883 100% 2,9635 2,9635 -10 2,9883 11 9 3 × = × × = Kr  11 9 4 100% 3,4342 10 2,9635 2,9635 -10 3,4342 × = × × = Kr  % 10 3,8775 100% 2,9635 2,9635 -3,8775 11 5 = × = × Kr 

n  x  Xi i n SD 2 1 − = =

∑

9 18 10 × 7207 , 0 5 10 × 5972 , 2 ± = = SD = 2,64134×109 + 0,7207×109 = 3,3620×109 = 2,64134×109 – 0,7207×109 = 1,9206×109 Maka: 1,9206×109≤ N ≤ 3,3620×109 b. Batang kuningan

No. xi  _{x | xi- x| | xi- x|}2

1. 2. 3. 4. 5. 1,8753×109 2,3675×109 3,0218×109 3,4422×109 3,8677×109 2,9149×109 2,9149×109 2,9149×109 2,9149×109 2,9149×109 1,0396×109 5,4741×109 1,0687×109 5,2731×109 9,5279×109 1,0807×1018 2,9966×1018 1,1422×1018 2,7805×1018 9,0782×1018 n  x  Xi i n SD 2 1 − = =

∑

9 18 10 × 8481 , 1 5 10 0782 , 17 ± = × = SD SD  N   N 

=

+

SD  N   N 

=

−

= 2,9149×109 + 1,8481×109 = 4,7630×109 = 2,9149×109 – 1,8481×109 = 1,0668×109 Maka: 1,0668×109≤ N ≤ 4,7630×109 c. Batang tembaga

No. xi  _{x | xi- x| | xi- x|}2

1. 2. 3. 4. 5. 2,2626×109 2,2551×109 2,9883×109 3,4342×109 3,8775×109 2,9635×109 2,9635×109 2,9635×109 2,9635×109 2,9635×109 7,0091×109 7,0844×109 2.4748×109 4,7066×109 9,1395×109 4,1927×1018 5,0189×1018 6,1246×1018 2,2152×1018 8,3530×1018 n  x  Xi i n SD 2 1 − = =

∑

9 18 10 2762 , 2 5 10 9044 , 25 × ± = × = SD = 2,9635×109 + 2,2762×109 = 5,2397×109 SD  N   N 

=

−

SD  N   N 

=

+

SD  N   N 

=

+

= 2,9635×109 – 2,2762×109 = 0,6873×109

Maka: 0,6873×109≤ N ≤ 5,2397×109 7. Kesimpulan

– Untuk batang aluminium didapatkan1,9206×109≤ N ≤ 3,3620×109.

–

Untuk batang kuningan didapatkan 1,0668×109≤ N ≤ 4,7630×109.

–

Untuk batang tembaga didapatkan 0,6873×109 ≤ N ≤ 5,2397×109.

− Tembaga memiliki nilai modulus puntir lebih besar dibandingkan dengan aluminium dan kuningan, karena tembaga meniliki berat jenis yang lebih besar.

SD  N   N 

=

−

BAB 3.2

VISCOSITAS ZAT CAIR

3.2.1. Tujuan Percobaan

1. Memahami hokum Stokes tentang zat cair.

2. Memahami bahwa gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak dalam fluida (gas dan zat cair) berkaitan dengan kekentalan fluida.

3.2.2. Teori Dasar

Jika sebuah bola logam dijatuhkan pada fluida (zat cair) yang diam maka akan bekerja gaya gesek fluida untuk melawan berat benda yang besarnya selalu konstan.

Dimana besarnya gaya gesek fluida terhadap bola logam deberikan oleh Stokes yang besarnya : R = 6.π.η.r.V.

Secara garis besar hubungan bola jatuh dalam fluida dengan nilai viscositas kekentalan) zat cair sebagai berikut :

W = B + R

dimana : W = gaya berat bola

B = gaya pengapung fluida R = gaya gesek fluida

Dari hubungan kesetimbangan ketiga faktor didapat bahwa besarnya harga viscositas zat cair adalah :

Dimana : n = viscositas zat cair t = waktu jatuh bola S = jarak jatuh bola r = jari-jari bola

R = jari-jari tabung g = percepatan grafitasi

ρ = massa jenis bola

ρo = massa jenis fluida

3.2.3. Alat Percobaan

1. Tabung fluida 2. Jangka sorong 3. Neraca lengan 4. Mikrometer 5. Bola besi (pelor)

6. Aerometer dan tabung gelas 7. Stop wacht.

3.2.4. Tata Laksana

1. Tentukan massa jenis bola dengan menimbang massanya kemudian mengukur volumenya.

2. Tentukan massa jenis fluida pada aerometer.

η

 ���

�

����ρ‐ρ

�



3. Tentukan jarak S, kemudian jatuhnya bola besi dan ukur waktu  jatuhnya (t).

4. Ulangi untuk jarak S yang berbeda 4 kali lagi.

5. Lakukan untuk tabung yang lainnya, lakukan pengukuran lagi seperti langkah di atas, datakan.

3.2.5. Data Pengamatan

Olie SAE 10

Massa jenis bola besi ρ = 7,6508 gr/cc Massa jenis fluida (olie) ρo = 0,87 gr/cc

Jari-jari tabung gelas R = 1,8 cm

Massa bola = 2,05 gr Jari-jari bola = 0,4 cm Volume bola = 0,2679 cm3 No S (cm) t (detik) v = S (1 + 0,24 . r/R)/t (cm/det) 1 10 0,16 17,2222 2 20 0,28 19,6825 3 30 0,39 21,1966 4 40 0,49 22,4943 5 50 0,59 23,3522

Olie SAE 40

Massa jenis bola besi ρ = 7,6508 gr/cc Massa jenis fluida (olie) ρo = 0,9 gr/cc

Jari-jari tabung gelas R = 1,8 cm

Massa bola = 2,05 gr Jari-jari bola = 0,4 cm Volume bola = 0,2679 cm3 No S (cm) t (detik) v = S (1 + 0,24 . r/R)/t (cm/det) 1 10 0,28 9,8413 2 20 0,47 11,7258 3 30 0,68 12,1569 4 40 0,88 12,5253 5 50 0,98 14,0590

3.2.6. Tugas dan Pertanyaan

1. Turunkan persamaan terpakai untuk menghitung nilai viscositas.

2. Apa yang dimaksud dengan viscositas dan apa pula yang dimaksud dengan nilai SAE, jelaskan perbedaannya.

3. Tentukan harga viscositas dari percobaan.

4. Buat grafik hubungan nilai viscositas (η) dengan t (waktu), jelaskan. 5. Hitung kesalahan relative tiap percobaan.

6. Hitung standart devisiasinya. 7. Kesimpulan percobaan.

3.2.7. Lembar Penyelesaian Tugas

1. Penurunan rumus untuk menghitung nilai viskositas. W = B + R Fs (R) = 6.π.η.r.V FA(B) = ρo.g.Vb W = m.g dimana m = ρ.V sehingga W = ρb.Vb.g Fs = W-FA 6.π.η.r.V = (ρbVb.g)-(ρo.Vo.g) 6.π.η.r.V = Vb.g.(ρb-ρo) 6.π.η.r.V = 4/3.π.r3.g.(ρb-ρo) sehingga dimana sehingga

2. Yang dimaksud dengan nilai viscositas adalah besarnya gaya gesek fluida zat cair untuk menahan berat benda yang besarnya selalu konstan.

Dan yang dimaksud dengan SAE adalah besarnya harga kekentalan dari suatu zat cair (fluida).

V = x t

 η

 = 2r  2_g(ρ  b-ρf ) 9V V = x t

 

1+0,24 r  R 



t = x V η = 2

�

r  2

�

_g(ρ  b-ρo) 9.S(1+0,24r/R)

3. Harga viscositas SAE 10 Poise 0,1372 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 10 x 9 0,87) -8 0,16(7,650 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 1

=

+

=

(

)

Poise 0,1200 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 20 x 9 0,87 -7,6508 0,28 9,8 x 0,4 x 2 n 2 2

=

+

×

=

Poise 0,1115 1,8) 0,4/ . 0,24 (1 x 30 x 9 0,87) -8 0,39(7,650 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 3

=

+

=

Poise 0,1050 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 40 x 9 0,87) -(7,6508 0,49 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 4

=

+

=

Poise 0,1012 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 50 x 9 0,87) -(7,6508 0,59 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 5

=

+

=

Poise 0,1150 5 0,5749 n_rata-rata = = SAE 40 Poise 0,0860 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 10 x 9 0,9) -(7,6508 0,28 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 1

=

+

=

Poise 0,0722 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 20 x 9 0,9) -(7,6508 0,47 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 2

=

+

=

Poise 0,0697 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 30 x 9 0,9) -(7,6508 0,68 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 3

=

+

=

Poise 0,0676 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 40 x 9 0,9) -(7,6508 0,88 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 4

=

+

=

Poise 0,0602 1,8)  / 0,4 . 0,24 (1 x 50 x 9 0,9) -98(7,6508 x 9,8 x 0,4 x 2 n 2 5

=

+

=

Poise 0,0712 5

0,3558 n_rata-rata = =

4. Grafik hubungan nilai viscositas (η ) dengan t ( waktu ) SAE  10 SAE  40 0.0950 0.1000 0.1050 0.1100 0.1150 0.1200 0.1250 0.1300 0.1350 0.1400 0 0.5 1 1.5 t (detik) η 0.0550 0.0600 0.0650 0.0700 0.0750 0.0800 0.0850 0.0900 0 0.2 0.4 0.6 0.8 t (detik) η

5. Kesalahan relatif tiap percobaan SAE 10 Kr1 = 100% 1150 , 0 1150 , 0 1372 , 0

×

−

 = 19 % Kr2 = 100% 1150 , 0 1150 , 0 1200 , 0 × − = 4 % Kr3 = 100% 1150 , 0 1150 , 0 1115 , 0

×

−

 = -3 % Kr4 = 100% 1150 , 0 1150 , 0 1050 , 0 × −  = -9 % Kr5 = 100% 1150 , 0 1150 , 0 1012 , 0

×

−

 = -12 % SAE 40 Kr1 = 100% 0712 , 0 0712 , 0 0860 ., 0

×

−

 = 0,2979 % Kr2 = 100% 1712 , 0 1712 , 0 0722 , 0 × − = 0,0213 % Kr3 = 100% 1712 , 0 1712 , 0 0697 , 0

×

−

 = -0,0299 % Kr4 = 100% 1172 , 0 1712 , 0 0676 , 0 × −  = -0,0709 % Kr5 = 100% 1712 , 0 1712 , 0 0602 , 0 × −  = -0,2184 %

6. Standart deviasinya SAE 10 No n n n−n 2 n n− 1 2 3 4 5 0.1372 0.1200 0.1115 0.1050 0.1012 0,1150 0,1150 0,1150 0,1150 0,1150 0.0222 0.0051 -0.0035 -0.0099 -0.0138 0.0004932 0.0000256 0.0000124 0.0000989 0.0001906 SD = n  x  Xi i n 2 1 − =

∑

= 5 0008206 , 0 = 9 x 10-3 = 0,1150 ± 9 x 10-3 = 0,106 ≤ η ≤  0,124 SAE 40 No n n n−n 2 n n− 1 2 3 4 5 0.0860 0.0722 0.0697 0.0676 0.0602 0,0712 0,0712 0,0712 0,0712 0,0712 0.0149 0.0011 -0,0015 -0.0035 -0,0109 0,0002218 0.0000011 0,0000022 0,0000126 0,0001192

SD = n  x  Xi i n 2 1 − =

∑

= 5 0003570 , 0 = 8 x 10-3 = 0,0172 ± 8 x 10-3 = 9 x 10-3≤ η ≤ 0,0252 3.2.8. Kesimpulan

− Dan dengan bertambahnya nilai SAE maka viscositasnya semakin besar.

− Untuk SAE 10 viskositasnya adalah 0,106 ≤ η ≤  0,124.

− Untuk SAE 40 viskositasnya adalah 9 x 10-3≤ η ≤ 0,0252.

− SAE 40 memilik nilai viskositas lebih besar dibandingkan dengan SAE 10.

BAB 3.3

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA POSITF

3.3.1 Tujuan Percobaan

1. Menentukan letak bayangan benda. 2. Menentukan fokus dari lensa positif.

3. Memahami jalannya sinar pada lensa positif. 3.3.2. Teori Dasar

Lensa adalah alat untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya, Lensa memiliki dua permukaan dimana salah satu atau keduanya memiliki permukaan melengkung sehingga dapat membelokkan sinar yang melewatinya.

Lensa Cembung (konveks) memiliki bagian tengah yang lebih tebal daripada bagian tepinya. Lensa cembung terdiri atas 3 macam bentuk yaitu lensa bikonveks (cembung rangkap), lensa plankonveks (cembung datar) dan lensa konkaf konveks (cembung cekung).

Lensa cembung disebut juga lensa positif. Lensa cembung memiliki sifat dapat mengumpulkan cahaya sehingga disebut juga lensa konvergen. Apabila ada berkas cahaya sejajar sumbu utama mengenai permukaan lensa, maka berkas cahaya tersebut akan dibiaskan melalui satu titik.

Dari gambar di atas, terlihat bahwa sinar bias mengumpul ke satu titik fokus di belakang lensa. Titik fokus yang merupakan titik pertemuan sinar-sinar bias disebut fokus utama (F1) disebut juga fokus aktif. Karena pada

lensa cembung sinar bias berkumpul di belakang lensa maka letak nya juga di belakang lensa. Sedangkan fokus pasif (F2) simetris terhadap F1 . Untuk

lensa cembung, letak ini berada di depan lensa.

Untuk lensa tipis, titik focus dari lensa dapat dihitung dari jarak benda, (S) dan jarak bayangan yang dibentuk (S’) dengan persamaan:

' 1 1 1 S  S   f  = +

Dimana : f = Jarak fokus lensa S = Jarak benda dengan lensa SI = Jarak bayangan dengan lensa

' ' S  S  SS   f  + =

3.3.3. Alat-Alat Percobaan 1. Lensa positif 2. Bangku optik 3. Layar 4. Benda 5. Sumber cahaya 3.3.4. Langkah Kegiatan

Susun set percobaan seperti gambar di bawah ini :

Bentuk bayangan benda B oleh lensa L denagn menggeser letak layar T. Ubah kedudukan benda terhadap lensa dan tentukan lagi bayangan benda 4

kali lagi.

Datakan hasil percobaan dilembar data percobaan. S

S’

3.3.5. Data Percobaan No Jarak benda (S) Jarak bayangan ( S`) Fokus lensa (f) 1 71,3 cm 11,2 cm 9,6795 cm 2 61,2 cm 11,3 cm 9,5388 cm 3 51,4 cm 11,1 cm 9,1286 cm 4 41,3 cm 11,2 cm 8,8107 cm 5 31,15 cm 11,35 cm 8,3493 cm

3.3.6. Tugas dan Pertanyaan

1. Tentukan jarak fokus lensa positif!

2. Untuk mencari bayangan suatu benda digunakan 3 sinar istimewa gambarkan ketiga sinar istimewa itu!

3. Hitung kesalahan relatif tiap percobaan! 4. Tentukan kesalahan standartnya!

5. Jelaskan sifat-sifat dari lensa positif! 6. Tuliskan kesimpulan dari percobaan!

3.3.7. Lembar Penyelesaian Tugas

1. Menentukan focus lensa (f)

' 1 1 1 S  S   f 

=

+

S' S SS' + =  f  9,6795 11,2 71,3 11,2 71,3 1 = + × =  f  cm 9,5388 3 , 11 2 , 61 11,3 61,2 2

=

+

×

=

 f  cm 9,1286 1 , 11 4 , 51 1 , 11 4 , 51 3 = + × =  f  cm 8,8107 2 , 11 3 , 41 11,2 41,3 4

=

+

×

=

 f  cm 8,3493 4 , 11 2 , 31 4 , 11 2 , 31 5 = + × =  f  cm

(

)

9,1014 5 3493 , 8 8107 , 8 1286 , 9 5388 , 9 6795 , 9 = + + + + = −rata  Rata  f  cm

2. Gambar 3 sinar istimewa pada lensa positif

Keterangan :

1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dibiaskan melalui titik fokus (F) 2. Sinar datang melalui melalui pusat optis diteruskan

3. Sinar datang melalui titik fokus (F), dibiskan sejajar sumbu utama 3. Menghitung kesalahan relatif

% 100 × − = − − rata  Rata rata  Rata r   f   f   f  K 

(

)

% 4,58 5 % 9 , 22 % 8,26 % 100 1014 , 9 1014 , 9 3493 , 8 % 3,19 % 100 1014 , 9 1014 , 9 8107 , 8 % 0,29 % 100 1014 , 9 1014 , 9 1286 , 9 % 4,81 % 100 1014 , 9 9,1014 -9,5388 % 35 , 6 % 100 1014 , 9 1014 , 9 6795 , 9 5 4 3 2 1 = = = × − = = × − = = × − = = × = = × − = −rata rata r  r  r  r  r  K  K  K  K  K  K  2 1 3

4.

4. Menghitung Standard Deviasi (SD)Menghitung Standard Deviasi (SD)

No F No F _F F  F F  − − F F  F F  − −F F 22 1 1 9,6795 9,6795 9,1014 9,1014 0,5781 0,5781 0,33420,3342 2 2 9,5388 9,5388 9,1014 9,1014 0,4374 0,4374 0,19130,1913 3 3 9,1286 9,1286 9,1014 9,1014 0,0272 0,0272 0,00070,0007 4 4 8,8107 8,8107 9,1014 9,1014 0,2907 0,2907 0,08450,0845 5 5 8,3493 8,3493 9,1014 9,1014 0,7521 0,7521 0,56570,5657 4851 4851 ,, 0 0 5 5 1764 1764 ,, 1 1

±

±

=

=

=

=

SD SD 9,5865 9,5865 f  f  8,6163 8,6163 SD SD 9,1014 9,1014 f  f  SD SD f  f  f  f  ≤ ≤ ≤ ≤ ± ± = = ± ± = = 5.

5. Sifat-sifat lensa positifSifat-sifat lensa positif

-- Dapat mengumpulkan sinar Dapat mengumpulkan sinar (konvergen)(konvergen)..

-- Apabila benda Apabila benda terletak antara terletak antara O dan O dan F, sifat F, sifat bayangan: bayangan: tegak,tegak, maya, diperbesar.

maya, diperbesar.

-- Apabila benda terletak tepat di F, bayangan terbentuk ditempatApabila benda terletak tepat di F, bayangan terbentuk ditempat  jauh, sebab sisnar - sin

 jauh, sebab sisnar - sinar bias merupakan berkar bias merupakan berkas sinar yang sejajar.as sinar yang sejajar. -- Apabila benda terletak diantara F dan 2F, sifat bayangan: terbalik,Apabila benda terletak diantara F dan 2F, sifat bayangan: terbalik,

nyata, diperbesar. nyata, diperbesar.

-- Apabila benda terletak di 2F, sifat bayangan: terbalik, nyata, samaApabila benda terletak di 2F, sifat bayangan: terbalik, nyata, sama besar

3.3.8. Kesimpulan 3.3.8. Kesimpulan

a.

a. Lensa adalah benda bening tembus cahaya yang permukaannyaLensa adalah benda bening tembus cahaya yang permukaannya merupakan lensa lengkung bola.

merupakan lensa lengkung bola. b.

b. Bayangan benda tidak dapat ditangkap layar dengan jelas bila bendaBayangan benda tidak dapat ditangkap layar dengan jelas bila benda tidak berada dititik fokus lensa.

tidak berada dititik fokus lensa. c.

c. Berdasarkan hasil prcobaan kita dapat mengetahui sifat-sifat lensaBerdasarkan hasil prcobaan kita dapat mengetahui sifat-sifat lensa positif, juga jarak

positif, juga jarak fokus lensa dengan jalan fokus lensa dengan jalan menggerakkan benda.menggerakkan benda. d.

d. Lensa yang dipakai memiliki jarak fokus 8,6163Lensa yang dipakai memiliki jarak fokus 8,6163 ≤≤ ff ≤≤  9,5865 cm dari  9,5865 cm dari lensa ke benda.

BAB 3.4

BAB 3.4

KONSTANTA PEGAS

KONSTANTA PEGAS

3.4.1.

3.4.1. Tujuan PercobaanTujuan Percobaan

1.

1. Menentukan harga konstanta pegas dengan metode Menentukan harga konstanta pegas dengan metode pembebanan.pembebanan. 2.

2. Menentukan harga konstanta pegas dengan metode Menentukan harga konstanta pegas dengan metode getaran selaras.getaran selaras. 3.

3. Menentukan hubungan konstanta pegas dengan periode getar.Menentukan hubungan konstanta pegas dengan periode getar.

3.4.2.

3.4.2. Teori DasarTeori Dasar

Bila sebuah pegas digantung vertikal dengan panjang (lo) kemudian Bila sebuah pegas digantung vertikal dengan panjang (lo) kemudian pegas diberi beban dengan massa (m), maka pegas panjangnya menjadi (l), atau pegas diberi beban dengan massa (m), maka pegas panjangnya menjadi (l), atau pegas mengalami pertambahan panjang: x = l –

pegas mengalami pertambahan panjang: x = l – lo.lo.

Maka harga konstan pegas dapat ditentukan: k = m Maka harga konstan pegas dapat ditentukan: k = m ..

x x g g ..

Tetapi jika pegas di gantung vertical ke bawah kemudian pegas diberi Tetapi jika pegas di gantung vertical ke bawah kemudian pegas diberi beban dan digetarkan, maka pegas mangalami getaran selaras yang dapat beban dan digetarkan, maka pegas mangalami getaran selaras yang dapat ditentukan periode getarannya (T).

ditentukan periode getarannya (T).

Periode getar dapat dicari hubungannya dengan waktu : T = 2 . Periode getar dapat dicari hubungannya dengan waktu : T = 2 .

n n tt

dimana t adalah waktu

Maka besarnya konstanta pegas dapat ditentukan dengan persamaan: Dimana : k = Konstanta pegas

m = Massa beban T = Periode

g = Konstanta gravitasi bumi (980 ₂ det

cm )

3.4.3 Alat – Alat Percobaan

1. Statif tegak 2. Pegas/per 3. Stopwatch 4. Rool meter 5. Neraca lengan 6. Beban / massa

3.4.4. Tata Laksana Percobaan

1. Gantungkan pegas dan ukur panjang mula – mula (lo). 2. Timbang massa beban (m) dan gantungkan pada pegas. 3. Ukur panjang pegas setelah diberi beban (l).

4. Gantung kembali untuk massa yang berbeda sebanyak 4 kali, kemudian datakan hasilnya.

5. Ambil massa beban (m) gantungkan pada pegas, beri tanda letak titik setimbangnya, pegas simpangkan supaya terjadi getaran.

k = ₂ 2 T m . . 4π 

6. Hitung ban sebanyak n 7. Ulangi untu 8. Datakan has 3.4.5. Data Pengamat Sistem Pembeb No m (gr) 1 20 2 40 3 60 4 80 5 100

aknya getaran (selama beban melewati titik ali dalam t detik.

simpangan – simpangan yang berbeda 4 kali. il – hasil percobaan. n anan lo (cm) l (cm) x ( 19,8 21,5 1 19,8 22,7 2 19,8 24,4 4 19,8 26 6 19,8 27,7 7   setimbang) m) ,7 ,9 ,6 ,2 ,9

Sistem getaran No m (gr) n (kali) s (detik) T (cm) 1 20 40 15 0,75 2 40 40 17,69 0,8845 3 60 40 20,88 1,044 4 80 40 23,63 1,1815 5 100 40 25,81 1,2905

3.4.6. Tugas dan Pertanyaan

1. Turunkan persamaan untuk menghitung konstannya pegas berdasarkan teori pembebanan dan teori system getaran.

2. Pada kedua metode yang digunakan, hasil manakah yang paling tepat digunakan untuk menentukan harga konstanta pegas.

3. Apa hubungannya nilai konstanta pegas dengan nilai elastisitas,  jelaskan arti keduanya.

4. Tentukan harga konstanta pegas sistem pembebanan dan system getaran, hitung juga harga rata-ratanya.

5. Bandingkan harga kedua sistem.

6. Tentukan kesalahan relatifnya kedua sistem. 7. Hitung standart deviasinya.

3.4.7 Penyelesaian Tugas dan Pertanyaan

1. A. Menghitung konstanta dengan teori pembebanan:

k =

m.g x dengan, X = X1 – X0 Dimana: k = Konstanta pegas m = Massa beban (gr) g = Gravitasi (980 cm/dt2) X = Panjang (cm)

B. Menghitung konstanta dengan teori sistim geteran:

k =

4.π 2_.m T2 dengan T = 2.t/n Dimana: k = Konstanta pegas m = Massa beban (gr) T = Periode

2. Metode yang paling tepat digunakan untuk konstanta pegas adalah metode sistem pembebanan karena pada system pembebanan berada dalam keadaan diam atau setimbang sedangkan metode getaran harus menghitung periode yang memungkingkan kesalahan lebih besar.

3. Nilai elastisitas sangat menentukan nilai konstanta pegas yaitu dalam elastisitas tersebut dapat berubah panjang yang menentukan harga K sehingga nilai elastisitasnya berbanding dengan K

X =  E   A  L F  _o . . E =  A  L K   X   A  L  X  K   A  L F  _o . _o . . . .

=

=

4. Konstanta pegas sistem pembebanan dan sistem getaran. Sistem Pembebanan K = X mg K1 = 11529,41gr/dt2 7 , 1 19600 7 , 1 980 . 20

=

=

K2 = 13517,24gr/dt2 9 , 2 39200 9 , 2 980 . 40 = = K3 = 12782,61gr/dt2 6 , 4 58800 6 , 4 980 . 60 = = K4 = 12645,16gr/dt2 2 , 6 78400 2 , 6 980 . 80

=

=

K5 = 12405,06gr/dt2 9 , 7 98000 9 , 7 980 . 100 = = Krata-rata = 5 06 , 12405 16 , 12645 61 , 12782 24 , 13517 41 , 11529 + + + + 5 48 , 62879 = 2 gr/dt 89 , 12575 =

Sistem Getaran K = ₂ 2 T m . . 4π  K1 = ₂ 2 2 gr/dt 1402,25 ) 75 , 0 ( 20 . ) 14 , 3 ( 4 = K2 = ₂ 2 2 gr/dt 2211,97 ) 8445 . 0 ( 40 . ) 14 , 3 ( 4 = K3 = ₂ 2 2 gr/dt 04 , 2171 ) 044 , 1 ( 60 . ) 14 , 3 ( 4 = K4 = ₂ 2 2 gr/dt 17 , 2260 ) 1815 , 1 ( 80 . ) 14 , 3 ( 4 = K5 = ₂ 2 2 gr/dt 11 , 2368 ) 2905 , 1 ( 100 . ) 14 , 3 ( 4 = Krata-rata = 5 11 , 2368 17 , 2260 04 , 2171 97 , 2211 25 , 1402 + + + + 5 54 , 10413 = 2 gr/dt 2082,71 =

5. Membandingkan kedua harga system

Harga konstanta dalam pegas dalam metode pembebanan dipengaruhi oleh massa panjang mula – mula pegas, setelah diberi beban dan pertambahan panjang.

Harga konstanta pegas dengan dengan metode getaran selaras dipengaruhi oleh banyaknya getaran dan waktu yang diperlukan getaran sebanyak n kali dan periode dikalikan dengan besar kuadrat.

Konstanta pegas rata – rata dalam sistem pembebanan lebih besar dari pada sistem getaran.

6. Kesalahan relatif kedua sistem System Getaran Kr =

 (

)

rata rata rata rata K  K  K  − − − x100% Kr1=

(

)

71 , 2082 71 , 2082 25 , 1402 − x 100% = -32,67 % Kr2 =

(

)

71 , 2082 2082,71 -2211,97 x 100% = 6,21 % Kr3 =

(

)

71 , 2082 71 , 2082 04 , 2171 − x 100% = 4,24 % Kr4 =

(

)

71 , 2082 2082,71 -2260,17 x 100% = 8,52 % Kr5 =

(

)

71 , 2082 71 , 2082 11 , 2368

−

x 100% = 13,70 % System Pembebanan Kr =

 (

)

rata rata rata rata K K K − −

−

x100% Kr1 =

(

)

89 , 12575 89 , 12575 41 , 11529

−

x 100% = -8,32 % Kr2 =

(

)

89 , 12575 89 , 12575 24 , 13517 − x 100% = 7,48 % Kr3 =

(

)

89 , 12575 89 , 12575 61 , 12782

−

x 100% = 1,64 %

Kr4 =

(

)

89 , 12575 89 , 12575 16 , 12645 − x 100% = 0,55 % Kr5 =

(

)

89 , 12575 12575,89 -12405,06 x 100% = 0,0078 %

7. Menghitung standart deviasinya Sistem Pembebanan No K _{K  K}

₋

_K 2 K K − 1 2 3 4 5 11529,41 13517,24 12782,61 12645,16 12405,06 12575,89 12575,89 12575,89 12575,89 12575,89 -1046,48 941,35 206,72 69,27 -170,83 1095120,4 886139,82 42733,16 4798,33 29182,89 Σ  2057974,6 5566 , 641 5 6 , 2057974

±

=

=

SD K  = K ±SD = 12575,89 + 641,5566 = 13217,45 K  = K ±SD = 12575,89 - 641,5566 = 11934,33

Sistem Getaran No K _K K K

−

_K −K 2 1 2 3 4 5 1042,25 2211,97 2171,04 2260,17 2368,11 2082,71 2082,71 2082,71 2082,71 2082,71 -1040,46 129,26 88,33 177,46 285,4 1082557 16708,15 7802,19 31492,05 81453,16 Σ  1220012,6 9661 , 493 5 6 , 1220012

±

=

=

SD K  = K ±SD = 2082,71 + 493,9661 = 2576,676 K  = K ±SD = 2082,71 - 493,9661 = 1588,744 2576,676 ≤ K ≤ 1588,744

8. Kesimpulan Percobaan

− Penggunaan metode yang paling tepat untuk menentukan harga konstanta pegas adalah dengan system pembebanan.

− Nilai regangan dan tegangan pegas mempengaruhi harga konstanta pegas.

− Pada system pembebanan harga K ditentukan oleh massa, gravitasi dan pertambahan panjang.

− Sedangkan pada system getaran, harga ditentukan oleh banyaknya getaran, massa dan periode.

− Semakin berat massa yang dilakukan dalam percobaan system getaran, maka waktu yang diperlukan semakin banyak sehingga periodenya juga semakin besar

− Makin besar massa yang digunakan maka pertambahan panjang pada sistem pembebanan akan semakin besar.

− Untuk K system pembebanan nilai adalah 11934,33 ≤ K ≤ 13217,45

R Q P Y3 Y1 Y2 LAYAR S I N A R

BAB 3.6

DIFRAKSI CAHAYA

3.6.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan panjang cahaya laser.

2. Memahami proses difraksi cahaya oleh celah sempit dan menentukan lebar celah dan jarak antara celah dengan menggunakan laser He-Ne.

3.6.2. Teori Dasar

Salah satu alat menghasilkan garis spektrum adalah kisi atau celah sempit yang merupakan sebaris celah yang sangat berdekatan.

Jika seberkas sinar dilewatkan sebuah kisi maka perjalanan gelombang cahaya terganggu oleh bagian celah yang tak tembus cahaya, sebagian muka gelombang cahaya diteruskan (seperti gambar).

Percobaan Difraksi Cahaya

Pada gambar terlihat bahwa P, Q, R merupakan celah sempit, dimana gelombang datang (dari laser) setelah lewat kisi didifraksikan membentuk muka gelombang baru dengan sudut α_{1 ;} α_{2 dan seterusnya,}

muka gelombang baru tersebut merupakan daerah terang dan tak terlihat merupakan daerah gelap. Untuk daerah terang pertama ke gelap pertama dikatakan mempunyai orde pertama (n=1) dan seterusnya. Daerah gelap atau terang kedua mempunyai orde kedua (n=2) dan seterusnya.

Maka panjang gelombang cahaya laser dapat ditentukan dengan persamaaan sebagai berikut:

Dimana :

λ  _{= panjang gelombang}

d = panjang kisi atau celah (1/999)

α  _{= sudut difraksi}

`Catatan : Untuk menentukan nilai sudut difraksi

2 2 sin  A Y  Y  + = α  3.6.3. Alat Percobaan

1. Sumber cahaya laser 2. Kisi difraksi

3. Layar dan rool meter 4. Bangku optik

5. Sumber tegangan 220 V

λ _{= d Sin}α

3.6.4. Langkah Kegiatan

1. Susunlah alat seperti pada gambar dibawah ini, laser jangan dihubungkan dengan sumber tegangan terlebih dahulu.

2. Menugukur jarak kisi/celah ke layar , sebagai jarak A (cm).

3. Menghubungkan laser dengan sumber tegangan , maka akan terlihat pola difraksi, tentukan dulu titik orde n=0 (titik tengah), kemudian ukur jarak Y (cm) yang merupakan jarak titik terang nol ke titik terang pertama (n=1).

4. Mengulangi kegiatan diatas 4 kali lagi untuk jarak A yang berbeda dan ukur pusat titik terang berikutnya.

5. Mengkonsultasikan data pengamatan pada pembimbing , datakan. Catatan :

Jangan sekali-kali mengintip/melihat berkas celah laser secara langsung, karena dapat merusak retina mata.

LASER

KISI

3.6.5. Data Pengamatan No. n A (cm) Y (cm) _B= 2 2 A Y + (cm) λ (cm) Sin λ 1. 1 353 72,5 360,36 6,70.10-7  0,2011 2. 1 362 73,5 369,38 6,62.10-7  0,1989 3. 1 364 75 371,64 6,71.10-7  0,2018 4. 1 372 76 379,68 6,66.10-7  0,2001 5. 1 379,5 79 387,63 6,78.10-7  0,2038

3.6.6. Tugas dan Pertanyaan 1. Tuliskan penurunan rumus

2. Apa kegunaan kisi atau celah pada percobaan, jelaskan.

3. Apa yang dimaksud pola gelap terang yang menunjukan nilai orde (daerah) pada percobaan.

4. Ukur jarak λ _{(cm) yang merupakan jarak titik terang nol ke titik terang}

pertama (n=1).

5. Hitung kesalahan relatif tiap percobaan (Kr).

6. Hitung standart deviasi (SD) dan kesalahan mutlaknya (Km). 7. Berapa harga pengukuran terbaik untuk panjang gelombang. 8. Kesimpulan percobaan.

3.6.7. Lembar Penyelesaian Tugas

1. Turunan persamaan yang dipakai adalah berkas sinar di datangkan tegak lurus pada bidang bercelah tinggal. Karena membelokkan arah perambatan cahaya, maka terbentuk sudut pembelokkan. Dua lintasan cahaya yang melalui A dan B mempunyai selisih jarak atau panjang lintasan y dengan beda fase: oleh karena itu s = d sin α

dan , maka : Q = n

2. Kegunaan kisi difraksi adalah:

Untuk menghasilkan garis spektrum orde dengan cara melewatkan seberkas cahaya pada celah sempit, sehingga perjalanan cahaya akan terganggu dan akan menghasilkan pola difraksi dari sinar tunggal ke sinar banyak.

3. Pengertian pola gelap terang untuk daerah (orde) adalah

− Pola Terang

Apabila dua buah gelombang cahaya bersama-sama sampai pada titik layar dengan fase yang sama, maka kedua gelombang akan saling memperkuat dan menghasilkan gelombang cahaya baru yang terang pada layar.

-

Pola Gelap

Apabila dua buah gelombang cahaya bersama-sama sampai pada titik layar dengan fase yang berbeda, maka kedua gelombang

n = dsinα λ 

λ 

 = dsinα n Q = s λ  Q =dsinα λ 

tersebut akan saling memperkuat dan menghasilkan gelombang cahaya baru yang gelap pada layar.

4. Perhitungan panjang gelombang pola Difraksi (λ) :

λ = n Sin d . α  6 3 3,33.10 . 10 . 300 1 − − = = d 

=

1

λ 

6,70.10 cm 1 2011 , 0 . 10 . 33 , 3 7 6 − − = cm 10 . 62 , 6 . 1 1989 , 0 . 10 . 33 , 3 7 6 2 − −

=

=

λ 

cm 10 . 71 , 6 . 1 2018 , 0 . 10 . 33 , 3 6 ₇ 3 − −

=

=

λ 

cm 10 . 66 , 6 1 2001 , 0 . 10 . 33 , 3 7 6 4 − − = = λ  cm 10 . 78 , 6 1 2038 , 0 . 10 . 33 , 3 7 6 5 − −

=

=

λ 

(

)

cm 10 . 69 , 6 5 10 78 , 6 6,66 6,71 6,62 6,69 rata rata 7 7 − − = + + + + = − λ 

5. Perhitungan kesalahan relatif tiap percobaan (Kr)

Kr = − ×100 λ  λ  λ  % Kr1 = 100% 0,15% 10 . 69 , 6 10 . 69 , 6 10 . 70 , 6 7 7 7

=

×

−

− − − Kr2 = 100% 1,04% 10 . 69 , 6 10 . 69 , 6 10 . 62 , 6 7 7 7

=

×

−

− − − Kr3 = 100% 0,30% 10 . 69 , 6 10 . 69 , 6 10 . 71 , 6 7 7 7

=

×

−

− − −

Kr4 = 100% 0,44% 10 . 69 , 6 10 . 69 , 6 10 . 66 , 6 7 7 7

=

×

−

− − − Kr5 = 100% 1,34% 10 . 69 , 6 10 . 69 , 6 10 . 78 , 6 7 7 7

=

×

−

− − − Kr rata-rata =

(

)

% 0,654% 5 1,34 0,44 0,30 1,04 0,15 = + + + +

6. Perhitungan standart deviasi (SD) dan kesalahan mutlak (Km)

No.

λ 

λ 

rata-rata

_{λ  −}

_n

_λ 

2 λ  λ  −_n 1. 6,70.10-7 6,69. 10-7  0,01.10-7  1.10-18 2. 6,62.10-7 6,69. 10-7  0,07.10-7  5.10-18 3. 6,71.10-7 6,69. 10-7  0,02.10-7  4.10-18 4. 6,66.10-7 6,69. 10-7  0,03.10-7  9.10-18 5. 6,78.10-7 6,69. 10-7  0,09.10-7  8.10-18 ∑ 0,22.10-7  27.10-18 SD = n n 2 λ  λ  − ∑ = 5 10 . 27 −18 = 2,323 x 10-9

7. Harga pengukuran terbaik λ  =λ _{rata-rata ± SD}

λ  = 6,69. 10-7 + 2,323 x 10-9= 6,71.10-7 λ  = 6,69. 10-7 – 2,323 x 10-9= 6,67.10-7 6,67.10-7≤ λ ≤ 6,71.10-7

3.7. Kesimpulan Percobaan

1. Untuk menentukan panjang gelombamg besar percobaan :

Difraksi cahaya yaitu, dimana sinar laser dilewatkan pada sebuah kisi atau celah sempit maka sebagian diteruskan dan lainnya didifraksikan meembentuk muka gelombang baru.

Perhitunganλ _{dengan formulasi sebagai berikut}

n d  α  λ = sin

2. Proses difraksi cahaya adalah pembiasan suatu sinar dari sumber sinar yang ditembakkan ke kisi/celah sehingga bayangan pada layar dimana bayangan tadi membentuk beberapa orde 1, 2, 3, dan seterusnya.

3. Panjang gelombang yang diperoleh dalam percobaan adalah 6,67.10-7≤ λ ≤ 6,71.10-7.

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Dari uraian diatas dapat ditarik kesimpulan:

1. Hasil-hasil yang diperoleh dalam praktikum tidak ada yang sama persis dengan perhitungan teori.

2. Hasil-hasil yang diperoleh sedikit banyak dipengaruhi oleh berbagai macam hal, baik itu praktikum sendiri maupun alat yang dipakai, secara garis besar dapat dikatakan berdasarkan beberapa praktek :

-

Ketelitian pengamatan praktikum.

-

Ketelitian alat yang dipakai.

-

Keadaan dan situasi praktikum.

4.2. Saran-saran

Untuk mendapatkan data yang akurat, dari praktikum tersebut yang akurat, dari praktikum tersebut yang sesusai dengan yang diinginkan, maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain:

-

Penguasaan teori dasar

-

Prosedur kerja