Modul Fisika Dasar I BKD

(1)

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 1

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR I

TIM PENYUSUN :

1. MASTHURA, M.Si

2. ETY JUMIATI, S.Pd, M.Si

3. RATNI SIRAIT, M.Pd

PRODI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUMATERA UTARA

(2)

VISI DAN MISI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUMATERA UTARA MEDAN

Visi

“Masyarakat pembelajaran berdasarkan nilai – nilai keislaman (Islamic Learning Society) ”

Misi

“Melaksanakan pendidikan, pengajaran, penelitian dan pengabdian kepada

masyarakat yang unggul dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan, teknologi dan seni dengan dilandasi nilai – nilai keislaman”

VISI DAN MISI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

Visi

“Menjadi pusat Islamic Learning Society yang unggul dalam pendidikan dan inovasi di bidang sains dan teknologi di Indonesia tahun 2030”

Misi

1. Melaksanakan pendidikan dan pengajaran dalam bidang sains dan teknologi yang mutakhir secara integrative berdasarkan nilai – nilai keislaman

2. Mengembangkan sains dan teknologi secara integrative berdasarkan nilai – nilai keislaman

3. Melakukan pengabdian kepada masyarakat dalam bidang sains dan teknologi bagi kemajuan masyarakat

(3)

VISI DAN MISI PROGRAM STUDI FISIKA

Visi

“Menjadi Pusat Islamic Learning Society secara yang unggul di bidang pendidikan dan pengajaran serta pengembangan ilmu fisika di Indonesia tahun 2030.”

Misi

Misi Program Studi Fisika FASINTEK UINSU adalah:

1. _{Melaksanakan pendidikan dan pembelajaran dalam bidang ilmu fisika}

berdasarkan nilai – nilai keislaman.

2. _{Melaksanakan dan mengembangkan penelitian ilmiah dalam bidang ilmu fisika.}

3. _{Melaksanakan pengabdian kepada masyarakat sebagai implementasi ilmu fisika.}

4. _{Mengembangkan kerjasama akademik dan kelembagaan dalam rangka}

(4)

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warrahmatullohi Wabarakatuh

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga Penuntun Praktikum Fisika Dasar untuk mahasiswa/i Program Studi Eksakta Universitas Sumatera Utara ini dapat diselesaikan dengan sebaik-baiknya.

Penuntun praktikum ini dibuat sebagai pedoman dalam melakukan kegiatan praktikum Fisika Dasar yang merupakan kegiatan penunjang mata kuliah Fisika disetiap program studi. Penuntun ini mengalami perubahan isi dari penuntun sebelumnya dan perubahan ini dilakukan untuk tujuan mempertegas apa yang hendak dicapai mahasiswa/i melalui setiap percobaan.

Penuntun praktikum ini diharapkan dapat membantu mahasiswa/i dalam mempersiapkan dan melaksanakan praktikum di Laboratorium Fisika Fakultas Saintek UIN SU dengan lebih baik, terarah, dan terencana. Penuntun ini terdiri dari beberapa percobaan Mekanika, Kalor, Gelombang-Bunyi, Optik dan Listrik-Magnet. Untuk setiap jenis praktikum diberikan tujuan, teori yang relatif singkat, prosedur eksperimen, dan analisis yang harus dikerjakan praktikan.

Pada penulisan laporan (journal) mahasiswa tidak harus mengikuti apa yang tercantum pada penuntun ini, tetapi bergantung pada kenyataan yang dijumpai dalam melakukan praktikum.

Tim penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang terdapat dalam penuntun ini, oleh sebab itu kami tim penyusun dengan tangan terbuka selalu menerima saran – saran yang bersifat membangun dan membantu perbaikan penuntun ini untuk penerbitan selanjutnya.

Akhirnya, ucapan terima kasih kepada rekan - rekan yang telah memberikan masukan dalam penyusunan penuntun ini.

(5)

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar 1

Daftar Isi 2

Tata Tertib Praktikum 3

PERCOBAAN :

M-1 : DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN 6

M-2 : BANDUL SEDERHANA 18

M-3 : GETARAN PEGAS 22

M-4 : PENETAPAN MASSA JENIS ZAT CAIR DENGAN “AREOMETER” 26

M-5 : NILAI BAHANG JENIS AIR DENGAN METODE JOULE 30

M-6 : KOEFISIEN KEKENTALAN CAIRAN 40

(6)

BAB I

PENGENALAN PRAKTIKUM

1.1 Pendahuluan

Perguruan tinggi merupakan salah satu tempat memperoleh pendidikan yang dapat menciptakan sumber daya manusia yang berkualitas. Dalam usaha meningkatkan mutu pendidikan para mahasiswa diusahakan harus memiliki wawasan pengetahuan serta kemampuan dalam berbagai hal, seperti: konsep, prinsip, kreativitas, keterampilan, dan lain-lain. Salah satu usaha untuk meningkatkan kemampuan konsep dan keterampilan mahasiswa harus melakukan praktikum yang dilaksanakan dalam laboratorium.

Salah satu strategi yang dilakukan adalah dengan penyelengaraan praktikum mata kuliah di laboratorium. Mata kuliah praktikum merupakan kegiatan untuk memberikan pengalaman kepada mahasiswa dalam mengintegrasikan antara teori dan praktek sehingga mahasiswa dapat mengembangkan keterampilannya secara langsung. Beberapa mata kuliah dasar dan unggulan diupayakan untuk terintegrasi dengan praktikum di laboratorium agar skill mahasiswa dapat terbentuk dengan matang. Selain itu mata kuliah praktikum juga bertujuan untuk mengasah keterampilan mahasiswa dalam memahami dan mengerti kegunaan peralatan-peralatan praktikum yang ada di laboratorium fakultas Saintek UIN SU sesuai dengan mata kuliah. Proses pembelajaran praktikum pada masing – masing program studi dilakukan di dalam laboratorium fakultas Saintek UIN SU.

1.2 Tujuan

Tujuan dari Panduan Praktikum Fisika adalah :

 Menunjang perkuliahan, maksudnya merupakan demonstrasi gejala – gejala dan prinsip – prinsip yang diajarkan di dalam perkuliahan

(7)

 Memberikan pedoman bagi semua aturan tentang pelaksanaan praktikum matakuliah fisika dasar

 Memenuhi kebutuhan informasi yang diperlukan yang berkenaan dengan pelaksanaan praktikum

1.3 Pengelola Pekerja Laboratorium

Agar kesinambungan dan daya guna laboratorium dapat dipertahankan, laboratorium perlu dikelola secara baik. Salah satu bagian dari pengelolaan laboratorium ini adalah staf atau personal laboratorium. Staf atau personal Laboratorium mempunyai tanggung jawab terhadap efektifitas dan efesiensi laboratorium termasuk fasilitas, alat-alat dan bahan bahan praktikum. Personal Laboratorium, terdiri dari :

 Kepala Laboratorium

Laboratorium dipimpin oleh kepala laboratorium yang harus memahami pengelolaan laboratorium dengan baik, tugas kepala laboratorium, antara lain :

1. Merencanakan, mengadakan alat dan melaksanakan perbaikan fasilitas alat dan bahan untuk kegiatan praktikum sesuai usulan dari laboran

2. Mempertimbangkan atau menyetujui usulan – usulan yang diberikan staf laboratorium, laboran dan para asisten demi kemajuan laboratorium

 Staf Ahli Laboratorium

Staf Ahli lab merupakan pembantu kepala laboratorium di dalam mengawasi jalannya praktikum dan segala kegiatan yang ada di Laboratorium. Tugas Staf Ahli Laboratorium antara lain :

1. Bertanggung jawab dan melakukan koordinasi pada pelaksanaan praktikum sesuai dengan jadwal dan tujuan

2. Menyusun bahan soal untuk responsi praktikum 3. Memberikan penilaian akhir terhadap praktikum

(8)

 Administrasi Laboratorium

Tugas dari administrasi laboratorium, yaitu :

1. Bertanggung jawab dan melakukan koordinasi pada kegiatan administrasi praktikum

2. Melaksanakan kegiatan pendaftaran peserta praktikum

3. Melaksanakan kegiatan administrasi dan pencatatan keuangan praktikum 4. Menyiapkan pelaksanaan responsi praktikum

5. Memberikan layanan administrasi dalam hal mahasiswa

 Laboran/ Teknisi Laboratorium

Merupakan pengelola dan sekaligus sebagai penanggung jawab alat atau bahan praktikum. Tugas dari Laboran/Teknisi Laboratorium :

1. Melaksanakan tugas pelaksanaan praktikum sesuai dengan jadwal dan tujuan

2. Bertanggung jawab pada penyediaan fasilitas peralatan dan bahan yang dibutuhkan selama praktikum

3. Membantu pelaksanaan administrasi harian praktikum di masing - masing laboratorium

4. Membantu pelaksanaan implementasi K3 di laboratorium selama kegiatan praktikum

5. Melakukan koordinasi dengan dosen dan asisten praktikum

 Asisten Laboratorium

Merupakan pengelola kegiatan laboratorium. Dimana asisten pada saat praktikum harus:

1. Menunjang pemahaman konsep

2. Mengembangkan keterampilan dasar laboratorium 3. Mengarahkan pada cara berlaboratorium yang baik 4. Mengarahkan pada keselamatan bekerja di laboratorium

(9)

1.4 Unsur – Unsur Laboratorium Pada Praktikum

1. Tata Bangunan

 Mudah dikontrol

 Jauh dari pemukiman/tata-letaknya aman

 Memperhatikan pengelolaan limbah

 Sesuai dengankebutuhan/jenis lab

 Pencahayaan

2. Ukuran

 Per-praktikan diperlukan luas laboratorium kurang lebih 2,5 m2

 Jumlah siswa dalam laboratorium maksimal 40 orang

 Tinggi langit-langit minimal 4 m

3. Fasilitas

 Alat dan bahan

 Ruang penyimpanan/lemari alat dan bahan

 Ruang persiapan(praktikum)

 Ruang khusus (ruang asam, ruang gelap, ruang steril, ruang timbang, dll)

 Bak cuci dan saluran yang aman

 Pintu keluar/masuk yang cukup luas

 Alat pemadam api

(10)

 Alat listrik yang aman

 Detektor asap, shower

 Kotak P3K

 Peralatan keamanan khusus

5. Tata Tertib laboratorium

 Untuk keselamatan sendiri

 Untuk keselamatan orang lain

 Untuk keselamatan lingkungan

 Untuk menunjang kelancaran kegiatan laboratorium itu sendiri

6. Kegiatan

Kegiatan utama dari sebuah laboratorium adalah praktikum, dimana konsep dari sebuah praktikum untuk membuktikan teori yang diajarkan pada perkuliahan. Ada berbagai kegiatan praktikum yang dapat dilakukan, salah satunya:

b. Bentuk kelompok kerja praktikum

 Praktikum dengan kelompok sangat ditentukan oleh besarnya kelompok. Biasanya semakin besar kelompok kerja semakin kurang efisien dan efektif.

 Praktikum yang dikerjakan secara individual. Praktikum semacam ini membutuhkan alat – alat percobaan yang sangat banyak.

c. Isi kegiatan praktikum

(11)

 Salah satu kegiatan utama pada saat pada saat praktikum adalah pengambilan data. Data diambil harus sesuai dengan pengujian

(12)

BAB II

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

2.1 Peraturan Praktikum

Peraturan yang berlaku untuk pelaksanaan praktikum adalah :

1. Praktikan harus berpakaian rapi dalam mengikuti praktikum (baju berkerah, celana panjang utuh,bersepatu)

2. Praktikan harus mempersiapkan diri dengan baik sebelum dan pada saat mengikuti praktikum

3. Praktikan harus menjawab soal-soal yang diberikan pada tugas pendahuluan untuk kemudian dikumpulkan sebelum melakukan kegiatan praktikum

4. Mahasiswa harus sudah siap sebelum praktikum dimulai.

5. Selama pelaksanaan praktikum sangat diharapkan untuk tidak melakukan kegiatan yang mengganggu kelompok lain atau mengganggu keseluruhan praktikum.

6. Setiap praktikum akan menghasilkan laporan sementara yang harus ditandatangani pada saat akhir praktikum dan distempel untuk kemudian disertakan pada laporan resmi. Laporan sementara harus disiapkan sebelum praktikum dilaksanakan dan dilengkapi saat praktikum dilaksanakan

7. Apabila percobaan yang dilakukan dalam praktikum belum dapat diselesaikan maka harus diselesaikan di luar waktu percobaan sebagai tugas tambahan.

8. Batas akhir penyerahan laporan resmi ditentukan dengan kesepakatan. 9. Peraturan-peraturan lain yang belum dijelaskan dalam peraturan ini akan

ditentukan kemudian apabila diperlukan selama pelaksanaan praktikum. 10. Setiap pelanggaran yang dilakukan terhadap peraturan di atas akan

(13)

keputusan terhadap sanksi pelanggaran akan ditentukan dalam rapat koordinasi laboratorium komputer.

2.2 Persiapan Praktikum

1. Praktikan harus mengikuti jadwal praktikum yang ditentukan oleh laboratorium. Penggantian jadwal dapat dilakukan dengan persetujuan asisten serta mempertimbangkan tersedianya peralatan dan waktu untuk praktikum sepanjang tidak mengganggu kegiatan praktikum lain.

2. Menyerahkan tugas pendahuluan kepada asisten pada saat pelaksanaan praktikum. Setelah batas tersebut asisten berhak menolak tugas pendahuluan praktikan dan praktikan dinyatakan gagal untuk praktikum tersebut serta tidak berhak mengikuti praktikum susulan. Keterlambatan akan dikenai sanksi pengurangan nilai tugas pendahuluan 10% dari nilai tugas pendahuluan.

3. Format tugas pendahuluan terlampir. Asisten berhak meminta revisi tugas pendahuluan apabila dinilai salah atau tidak layak.

2.3 Pelaksanaan Praktikum

1. Absensi

a. Praktikan harus melaksanakan praktikum sesuai jadwal terakhir yang disetujui dengan asisten. Praktikan harus datang tepat pada waktu pelaksanaan praktikum untuk melakukan tes awal dan mengisi daftar hadir. Keterlambatan mengurangi nilai kedisiplinan.

b. Praktikan yang tidak menghadiri suatu praktikum dengan alasan yang tidak bisa diterima akan dinyatakan gagal untuk satu praktikum tersebut. 2. Alat dan Bahan

a. Peminjaman alat dan bahan serta pengaturan penggunaan komputer harus mendapat persutujuan asisten

b. Semua alat dan bahan yang dipinjam menjadi tanggung jawab praktikan dan harus dikembalikan dalam keadaan baik pada akhir praktikum. c. Segera melaporkan ketidakberesan alat, bahan atau sarana pendukung

(14)

d. Setiap kerusakan yang diakibatkan oleh kecerobohan praktikan harus diperbaiki atau diganti oleh praktikan yang bersangkutan

2.4 Sistematika Laporan

Laporan akhir praktikum merupakan dokumentasi hasil pelaksanaan praktikum dari awal sampai akhir. Sistematika laporan ini dibuat dengan menggunakan format laporan standar baku yang diterapkan pada Fakultas Sains & Teknologi UIN SU. Adapun format tersebut sebagai berikut :

Laporan terdiri dari tiga bagian pokok yaitu : A. Bagian Pendahuluan

B. Bagian Tubuh atau Isi Laporan

(15)

M -1 DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN

I. TUJUAN EKSPERIMEN

1. Mampu menggunakan alat-alat ukur dasar

2. Menentukan ketidakpastian pengukuran berulang 3. Mengerti atau memahami penggunaan angka berarti

II. TEORI

2.1 Pengukuran

Pengukuran didefinisikan sebagai suatu proses membandingkan suatu besaran dengan besaran lain (sejenis) yang dipakai sebagai satuan. Satuan adalah pembanding di dalam pengukuran. Pengukuran adalah membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang dianggap sebagai patokan. Jadi dalam pengukuran terdapat dua faktor utama yaitu perbandingan dan patokan (standar).

II.2 Alat – Alat Ukur

2.2.1 Mikrometer

Mikro meter berasal dari kata micro (yang berarti kecil) dan meter (yang berarti alat ukur). Jadi dapat didefinisikan bahwa mikrometer ialah alat ukur yang mempunyai kemampuan pengukuran yang sangat kecil.

(16)

Keterangan gambar .1 : 1. Landasan (Anvil). 2. Poros (Spindle)

3. Cincin pengunci (Loocking-ring) 4. Skrup pengikat (Banding- screw) 5. Skrup pengatur (Adjusting-screw) 6. Rangka (Frame)

7. Sarung diam (Barrol or sleeve) 8. Sarung bergeser (Thimble) 9. Ratchat

10.Mur Pengatur

Pembagian Skala :

1. Skala pada batang : Setiap panjang 1 mm pada skala batang dibagi 2 bagian yang sama misalnya, 1 mm : 2 bagian = ½ mm = 0,50 mm, merupakan skala terkecil dari skala batang.

2. Skala pada sarung : Keliling lingkaran pada sarung terdiri dari 50 bagian skala. Kalau sarung diputar satu kali putaran atau dari 0 s/d 50 bagian, maka poros mikrometer bergerak 0,50 mm. Jika sarung diputar 1/50 putaran penuh ( dari 0 sampai 1 ) maka poros bergerak atau menunjukkan 0,50 : 50 bagian = 0,01 mm.

Pembacaan skala :

Pada skala batang = 12 mm + 0,50 mm = 12,50 mm

Pada skala sarung = 12 mm x 0,01 mm = 0,12 mm

(17)

Penunjukkan Skala = 12,50 mm + 0,12 mm = 12,62 mm

Andaikata diameter kawat diukur dengan mikrometer pada beberapa posisi dikeliling dan disepanjang kawat, dan diperoleh hasil :

4,25 mm 4,26 mm 4,24 mm 4,22 mm

4,26 mm 4,27 mm 4,23 mm 4,25 mm

4,24 mm 4,24 mm

Berapakah nilai yang sebaiknya ditulis untuk diameter ? Dan berapakah ralatnya ? Jelas bahwa pengukuran ini mengandung ralat rambang. Distribusi hasil ukur ditunjukkan di gambar 3.

Gambar 3. Taksiran ralat maksimum dari suatu distribusi hasil ukur

Dalam hal ini, tidak sulit untuk mengerti bahwa nilai yang paling baik adalah nilai pukul rata dari semua hasil ukur yang dapat dipercaya. Secara sistematis, nilai pukul rata diberikan dengan rumus :



_

Ralat maksimum dapat ditaksirkan dengan rumus berikut :

RALAT MAKSIMUM = | RANGE KEBANYAKAN HASIL UKUR|

(18)

Disini range kebanyakan hasil ukur dimaksud untuk menjangkau range yang mungkin untuk nilai yang sesungguhnya. Jika jumlah pengukuran cukup banyak, jelas bahwa nilai sesungguhnya akan jatuh ditengah-tengah hasil ukur dan bukan pada hasil yang terkecil maupun terbesar.

Dalam contoh diatas dapat diyakini bahwa nilai yang sesungguhnya diantara

4,23 dan 4,26 mm dan ini yang dimaksud dengan “range kebanyakan hasil ukur”.

Maka diperoleh :

RALAT MAKSIMUM = R.M. = ½ (4,26 – 4,23) mm = 0,015 mm

Maka jawaban yang lengkap untuk diameter adalah 4,26 + 0,015 mm.

2.2.2 Jangka sorong (vernier Caliver)

Pada saat menggunakan jangka sorong untuk menyesuaikan ukuran, pengunci ditekan dengan ibu jari, lalu sarung digeser-geser sesuai ukuran yang dikehendaki, kemudian pengunci dilepas lalu ukuran tersebut dibaca.

Gambar 4 . Jangka sorong

Pembagian skala :

1. Skala batang : Panjang 1 cm pada skala batang dibagi dalam 10 bagian yang sama, 1 bagian skala batang = 1/10 cm = 0,1 cm = 1 mm.

(19)

Pembacaan skala :

Pada skala batang = 7 x 1,0 mm = 7,0 mm

Pada skala vernier = 6 x 0,1 mm = 0,6 mm

= 7,6 mm

2.2.3 Mistar

Pada umumnya mistar mempunyai skala yang berukuran desimal dan ukuran inci. Tetapi dalam pembahasan ini, ukuran inci tidak dijelaskan.

Skala desimal, dimana setiap panjang 1 cm dibagi dalam 10 bagian yang sama. Dimana jarak 2 strip yang panjang = 1 cm, dan 2 strip yang pendek = 0,1 cm = 1 mm. Jadi skala terkecil dari mistar ini ialah 0,1 cm = 1 mm. Ada beberapa jenis mistar, yaitu mistar biasa, mistar baja, mistar lipat, mistar kait, mistar pita atau mistar gulung.

Pembacaan skala mistar diatas: Strip panjang = 8,0 mm

Gambar 5 . Pembacaan skala jangka sorong

Gambar 6 . Mistar

0 5 10 15

0 5 10

0 5 10 15

(20)

Strip pendek =

mm 8,2

mm 0,2

2.2.4 Neraca

Di dalam fisika pengertian massa dan berat harus dibedakan.Massa suatu benda adalah kuantitas zat yang dikandungnya dimana besarnya bersifat tetap dan tidak bergantung pada letaknya. Sementara itu berat adalah termasuk gaya, dimana sifatnya akan dapat berubah tergantung pada letaknya.

Untuk pengukuran ini di pergunakan neraca dengan anak timbangan yang berfungsi sebagai massa standar. Bagian penunjuk pada lengan neraca merupakan detektor nol yang menunjukkan kesamaan antara massa-massa pada kedua bagian lengan neraca. Dengan demikian metode pengukuran yang dipakai pada neraca adalah metode nol.

Dalam metode nol ini, besaran massa yang diukur ditunjukkan oleh besaran standar yang telah diketahui.

(21)

2.2.5 Stopwatch

Stopwatch merupakan salah satu dari alat (instrumen) pengukuran linear, sama halnya dengan mistar baja dll. Pembacaan stopwatch dapat dibagi menjadi dua macam yakni :

a.Sistem analog b.Sistem digital

Stopwatch mempunyai berbagai macam ketelitian. Pada sistem analog, satu putaran (360) ada yang 60 sekon dan ada yang 30 sekon. Maka ralat yang

berhubungan dengan penentuan posisi pada skala, bergantung pada besar kecilnya pembagian skala. Dalam hal ini :

Ralat maksimum = ½ batas baca

Dimana batas baca, artinya pembagian skala terkecil ralat baca pada stopwatch 60 sekon adalah 1 sekon, sehingga ralat maksimum adalah 0,5 sekon.

Contoh :

Waktu yang terukur saat sebuah bola mencapai tanah dari ketinggian tertentu dengan menggunakan stopwatch 60 sekon diperoleh 12,5 sekon . Karena pembagian skala terkecil adalah 1 sekon , maka desimal terakhir merupakan taksiran dan tidak dapat diandalkan. Ketidakpastian dalam pengukuran dengan memakai stopwatch 60 sekon , kira-kira 0,5 sekon sehingga nilai seharusnya ditulis 12,5 + 0,5 sekon . Artinya waktu yang sebenarnya pasti diantara 12,0 sekon dan 13,0 sekon .

(22)

hasil stopwatch 30 sekon atau stopwatch sistem digital daripada stopwatch 60 sekon .

Gambar 8. Stopwatch

2.2.6 Termometer

Termometer : suatu alat yang digunakan sebagai indikator (penunjuk) kesetimbangan termal antara alat ini dengan alat lainnya. Suhu : ukuran derajat panas/dingin relatif suatu benda.

Kalor : suatu bentuk energi.

Kalor berpindah dari suhu yang tinggi ke suhu yang lebih rendah.

(23)

Gambar 9. Termometer

Celcius mempergunakan suhu es yang melebur sebagai titik nol., pada tekanan udara 76 cm raksa (=101,4 kPa). Titik beku yang kedua ialah suhu air yang mendidih. Pada tekanan udara setinggi 76 cm air raksa titik suhu ini di tetapkan sebagai titik 100C. Antara kedua titik ini dibuat pembagian skala yang linear.

Kelvin mempergunakan kenyataan bahwa koefisien tekanan pada volume yang konstan bagi semua gas sama besar dengan koefisien muai pada tekanan konstan,

yaitu : 1

C 273

1 _



Jadi untuk tekanan pada tC berlaku persamaan :

Pt = Po ( 1 +

Termometer yang banyak digunakan di laboratorium adalah termometer yang berisi zat cair. Salah satu contohnya ialah termometer air raksa yang mempunyai beberapa kelebihan, yaitu :

1. Air raksa memuai dengan teratur 2. Tidak melekat pada dinding gelas

(24)

4. Titik didih air raksa tinggi ( 357Cdan titik bekunya - 39C)

Termometer zat cair lain ialah termometer mercury, nitrogen argon, dsb.

Koreksi suhu terhadap termometer zat cair

Apabila suhu di sekitar termometer tidak sama, maka terhadap suhu yang terbaca pada termometer harus dikenakan koreksi. Bukankah sebagian kolom air raksa memiliki suhu yang lain dari suhu air raksa dalam wadah cadangan, sehingga akan terjadi penyimpangan pada pemuaian raksa. Salah ukur dapat dikoreksi sbb :

Misalkan : suhu yang terbaca (t’) harus dikoreksi akibat sebagian kolom raksa (n) memiliki suhu yang tidak sama (t”). Koreksinya dilakukan dengan mempergunakan termometer pembantu yang ditempatkan ditengah-tengah kolom raksa yang tidak terbenam dan hasil koreksinya yang harus

ditambahkan ialah ruas K (t’ – t”)n dan dalam ruas ini bilangan k adalah

koefisien pemuaian semu dari pada raksa dalam gelas ( harga k = 0,00016 ). Dan temperatur sebenarnya menjadi :

t = t’+ n(t’-t”)x0,00016.

Hubungan beberapa skala termometer :

Gambar 10. Beberapa skala termometer

Temperatur didih air

Temperatur beku air

(25)

oC = 5/9 (F-32) oR = 4/5 x C oF = 9/5 x C + 32 o_{Rn = F + 460} _{K = C + 273,15}

2.2.7 Voltmeter dan Ammeter

Prinsip dasar dari alat ukur listrik adalah meter kumparan putar. Yang dimaksud dengan alat ukur kumparan putar adalah alat ukur yang bekerja atas dasar prinsip dari adanya suatu kumparan listrik, yang di tempatkan pada medan magnet yang berasal dari magnet permanen. Alat ukur kumparan putar adalah alat ukur yang dapat dipakai untuk arus AC atau arus DC.

Gambar 11.Diagram alat ukur jenis kumparan putar

(26)

Gambar 12a. Ampermeter Gambar 12b. Voltmeter

Ammeter dan Voltmeter mempunyai hambatan dalam sebesar r. Adanya hambatan dalam ini akan megurangi ketelitian pengukuran dimana terdapat arus yang hilang ketika melewati kumparan putar.

Ammeter dan Voltmeter mempunyai ralat sistematis sehingga ketelitiannya terbatas, umumnya pabrik pembuat alat ukur ini menyatakan ketelitiannya dalam suatu daftar spesifikasi, ketelitian ini dinyatakan sebagai persentase. Ralat maksimum =  ketelitian x skala defleksi penuh. (“Full Scale Deflection=FSD). Contoh ralat maksimum 2 % x 10 volt = 2 volt.

Untuk mengurangi pengaruh hambatan dalam itu, maka sebaiknya :

1. Pada ammeter, sebaiknya mempunyai hambatan dalam sekecil mungkin. 2. Pada voltmeter, sebaiknya mempunyai hambatan dalam sebesar mungkin.

III. METODE EKSPERIMEN ALAT DAN BAHAN

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

(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)

(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

(29)

Kegiatan 3 : Pengukuran Waktu dan Suhu

NST Termometer : ………. o_C 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

(30)

M – 2 BANDUL SEDERHANA

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.

(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

(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)

(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.

Percobaan Panjang Waktu (t) Rata-rata

I II III

(34)

B 30 cm

C 35 cm D 40 cm

VI. ANALISA DATA

Menghitung persen deviasi percepatan gravitasi

(35)

M – 3 GETARAN PEGAS

Menentukan konstanta pegas dari hubungan antara : a. gaya dan pertambahan panjang

b. perioda pegas terhadap massa beban

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.

(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)

(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

(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.

(39)

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

(40)

M - 4 PENETAPAN MASSA JENIS ZAT CAIR DENGAN “AREOMETER”

- Menentukan massa jenis berbagai-bagai zat cair misalnya air, larutan garam, larutan gula, syrup, minyak tanah dan lain-lain.

- Membuktikan hukum Archimedes

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.

(41)

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:

(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.

(43)

 Areometer dengan pembagian skala

 Gelas Ukur

 Sendok dan pengaduk

 Termometer

 Neraca

IV. PROSEDUR EKSPERIMEN

1. Buat dulu larutan yang diminta dan masukkan kedalam gelas takar.

2. Dalam menuangkan zat cair dari satu tabung ke tabung lain harus perlahan-lahan melalui dinding, supaya jangan terjadi gelembung-gelembung udara yang akan mengganggu pembacaan kita.

3. Masukkan aerometer dalam gelas takar yang telah berisi zat cair yang akan diukur massa jenisnya dengan hati-hati, supaya kwikreservoirnya tidak terhempasnya keras ke dasar tabung.

4. Bacalah pembagian skala seteliti mungkin dengan melihat bidang horizontal melalui miniskusnya. Angka ini merupakan massa jenis pada temperature yang dapat kita baca dengan memasukkan termometer kecairan, tiap-tiap saat sesudah membaca areometer. Ini kita lakukan beberapa kali untuk tiap-tiap larutan/cairan.

Catatan:

Kadang-kadang massa jenis dinyatakan dalam derajat Baume dan ukuran ini juga terdapat pada beberapa macam areometer.

Lakukan juga pengukuran memakai areometer Baume tiap-tiap selesai mengukur dengan areometer biasa pada larutan-larutan gula, larutan garam, dll.

Hubungan Baume dengan massa jenis yang didapat dengan areometer biasa dapat dilihat dalam tabel(carilah).

(44)

No Jenis Cairan Massa Jenis yang diukur (Kg/m3)

1 2

3 4

2. Pengukuran massa jenis dengan menggunakan Gelas ukur Volume Cairan = ………. m3

No Jenis Cairan Massa Gelas ukur Kosong (Kg)

1. Menghitung massa jenis masing – masing jenis cairan

c

(45)

M - 5 NILAI BAHANG JENIS AIR DENGAN METODE JOULE

- Menentukan nilai bahang (panas) jenis air dengan metode Joule. - Membuktikan kesetaraan bahang dengan energi listrik.

Dalam sebuah kawat hambatan yang dialiri listrik terjadi pemanasan akibat energi listrik menjadi energi panas. Karena daya yang ditimbulkan oleh arus DC (I) melalui tegangan (V) sama dengan I, V, maka dalam waktu t, energi panas yang dihasilkan adalah :

E = V. I . t ……….. (1)

(46)

kalorimeter. Menurut teori kalor dasar, energi E yang diperlukan untuk menaikkan suhu sesuatu benda bermassa m melalui suhu T adalah :

E = m . c. T ………..…….. (2)

Dimana c disebut nilai bahang benda tersebut.

Bila diterapkan pada kalorimeter yang berisi air maka pers. (2) menjadi

E = (ma ca + mk ck) T ………. (3)

dengan :

ma : massa air (kg)

ca : kalor jenis air (Jkg-1 C0-1) atau (Jkg-1 K-1) mk : massa kalorimeter (kg)

ck : kalor jenis bahan kalorimeter (Jkg-1 C0-1) atau (Jkg-1 K-1)

ΔT : perubahan suhu (Co atau K)

Bila disamakan energi listrik (pers (1) ) dengan pers (3) maka diperoleh :

V . I . t = ma ca + mk ck) T ……… (4)

Nilai ca dapat ditentukan dalam eksperimen dimana ck diketahui dan semua besaran lain diukur.

III. PERALATAN

1.Sumber arus searah ( PSA DC 12 Volt ). 2.Ammeter DC.

3.Voltmeter DC, kabel penghubung. 4.Termometer

(47)

6.Stopwatch.

7.Es untuk membuat air dibawah suhu kamar. 8.Timbangan.

Gambar 1 Susunan peralatan metode Joule

IV. PROSEDUR EKSPERIMEN

1.Timbanglah bejana kalorimeter (yang di dalam) bersama pengaduknya. 2.Isilah bejana kalorimeter dengan air dingin (sebaiknya dibawah 15 oC

sampai + 2 cm dibawah tepi bejana. Timbang kembali untuk menentukan massa air.

3.Pasanglah untai sesuai dengan gambar (K-2.2), jangan hidupkan PSA sebelum untai diperiksa oleh asisten. Coba hidupkan PSA dan atur tegangan dan arus sehingga daya (V.I) kira-kira 15 watt, lalu matikanlah arus. Perhatikan bahwa suhu air semula harus setidaknya beberapa derajat dibawah suhu kamar.

4.Aduklah air perlahan-lahan terus-menerus selama percobaan awal serentak 30 sekon, sampai suhu 10 oC diatas suhu kamar. Arus I dan tegangan V diusahakan supaya tetap selama pengamatan dan nilai V . I juga perlu dicatat.

5.Sebaiknya percobaan ini diulangi sekali lagi.

(48)

V. DATA PERCOBAAN

Isilah tabel data percobaan dibawah ini :

Nilai bahang jenis = ... J.kg –1 Co–1 Massa kalorimeter serta pengaduk, mk = …………..kg

Massa air + massa kalorimeter, ma +mk = ………... kg Massa air, ma = …………...kg Suhu awal = ...0C Tegangan = ...volt Arus = ...ampere

Waktu t

(s) Suhu T (

o_C) Daya P (watt) 60

(49)

. . 900

VI. ANALISA

1.Buatlah grafik t –vs – T . dan cari slope Δt/ΔT.

2.Hitunglah nilai bahang air secara praktek dari persamaan (4) 3.Hitung % deviasi bahang air

VII. ULASAN

1.Bandingkanlah hasil anda dengan nilai bahang jenis air ( ca ) pada referensi.

2.Sebutkanlah sumber-sumber ralat dalam metode ini. Tanyalah kepada asisten ketelitian (prosentasi) ammeter dan voltmeter yang anda gunakan, dapatkah anda menjelaskan selisih hasil anda dan data dari referensi.

3.Mengapa dipakai air dingin dan mengapa suhu dinaikkan.

M - 6. KOEFISIEN KEKENTALAN CAIRAN

Menentukan koefisien kekentalan atau coeficient of viscosity (  ) cairan, dengan mempergunakan metode bola jatuh berdasarkan hukum Stokes.

Jika ada gerak antara fluida (cairan atau gas) dengan benda lain, selalu terjadi gaya yang melawan gerak tersebut yang disebut gaya kekentalan. Bila sebuah benda berbentuk bola, bergerak dengan kecepatan rendah didalam suatu medium (cairan atau gas) yang tepat sifat-sifatnya, maka besar gaya kekentalan adalah :

(50)

 = Koefisien kekentalan r = Jari – jari bola

v = Kecepatan bola relatif terhadap medium

Tanda minus menunjukkan arah Fv berlawanan dengan arah v. Rumus ini dikenal sebagai hukum Stokes. Adapun syarat-syarat pemakaian hukum Stokes tersebut diatas :

a). Ruangan tempat medium tak terbatas (ukurannya cukup besar) b). Tidak ada turbulensi (penggelinciran) pada medium. Praktisnya ini

berarti kecepatan v tidak besar.

Satuan SI untuk  adalah Pa.sekon. Nilai  bergantung pada jenis cairan

dan terpengaruh suhu. Dalm metode bola jatuh, sebuah bola kecil dijatuhkan dalam tabung yang tinggi berisi cairan. Mula-mula kecepatannya rendah tetapi percepatan gravitasi menyebabkan kecepatan bertambah sehingga kakas Fv bertambah besar. Kakas yang dialami bola adalah gaya gravitasi Fg ( kebawah ), gaya apung Fb ( keatas ) dan gaya gesekan Fv ( keatas ) dan pada suatu nilai kecepatan tertentu, akan terjadi keseimbangan :

Fg + Fb + Fv = 0 …………... ( 2 )

Dimana gaya kebawah dianggap positif sehingga gaya resultan menjadi nol. Maka kecepatan bola tidak berubah lagi melainkan pada nilai maksimum atau nilai akhir yang dinotasikan sebagai va. Kecepatan ini juga disebut kecepatan akhir (terminal velocity).

(51)

Perhatikan arah kebawah diberi tanda tambah dalam semua persamaan setelah subtitusi kedalam pers. ( 1 ), (3) dan ( 4 ) ke dalam pers.

(2) diperoleh : dihitung menurut pers (5) perbandingan R2/ va yang seharusnya konstan dan percobaan juga dapat membuktikan benar tidaknya hal ini.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengukuran kekentalan dengan metode ini.

a. Perlu diperhatikan bahwa kecepatan yang diukur benar-benar adalah kecepatan konstan (akhir).

b. Rumus (5) di atas hanya berlaku jika bola jauh lebih kecil dari ukuran tabung (paling tidak 1/10 dari diameter tabung))

(52)

Gambar 1. Tabung cairan untuk menentukan koefisien kekentalan cairan.

III. PERALATAN

1. Tabung berisi zat cair. 2. Bola – bola kecil padat.

3. Mikrometer skrup, jangka sorong, mistar, termometer, stopwatch. 4. Magnet (untuk mengambil bola-bola dari dasar tabung).

5. Kawat yang melingkar pada tabung.

6. Areometer (untuk mengukur rapat massa zat cair). 7. Timbangan torsi dengan anak timbangan.

8. Gelas ukur

IV. PROSEDUR EKSPERIMEN

1. Ukurlah diameter tiap-tiap bola, masing-masing pengukuran dilakukan beberapa kali (dengan menggunakan mikrometer skrup).

2. Timbanglah tiap-tiap bola dengan neraca torsi.

3. Catatlah temperatur cairan sebelum dan sesudah tiap percobaan.

(53)

5. Tempatkanlah satu kawat pada jarak + 20 cm dibawah permukaan cairan dan kawat kedua pada jarak d = 100 cm dibawahnya.

6. Ambillah satu bola dengan pinset atau sendok, jangan dipegang, supaya suhu tidak naik, lepaskan bola perlahan dari jarak 1 cm diatas permukaan cairan, dipertengahan tabung. Ukurlah waktu jatuh t dari kawat atas kekawat bawah. Ulangilah minimal 2 kali lagi. Bola dapat diangkat dengan magnet. Tentukanlah hasil untuk t langsung dari tabel dibawah ini.

7. Ubahlah jarak d menjadi 0,9 ; 0,8 ; 0,7 ; … 0,4 meter dan ukurlah waktu t untuk setiap jarak d seperti pada point (6) diatas.

8. Ulangilah prosedur diatas (6 & 7) untuk 2 buah bola lain yang berbeda diameternya.

V. DATA PERCOBAAN

Isilah data berikut untuk setiap percobaan :

Jenis cairan : ……….. Bola I : diameter = 2 R1 = ……… mm, jari-jari R1 = …………... mm

massa m = ……… kg Rapat cairan c = ……… kg.m-3

(54)

Jarak x (m) t1 (s) t2 (s) t3 (s) t rata-rata ( s ) 1,00

0,90

0,40

VI. ANALISA

1. Buatlah grafik x – vs –tuntuk setiap bola.

2. Hitunglah kecepatan akhir va dan perbandingan R2 / va untuk setiap bola. 3. Hitunglah rapat bola 0 dan berdasarkan pers.(5) dengan memakai nilai

pukul rata R2 / va dari ketiga bola.

M - 7. TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN

I. TUJUAN

1. Menentukan massa jenis (  ) beberapa jenis cairan . 2. Menentukan diameter ( d ) suatu pipa kapiler .

3. Menentukan tegangan permukaan ( γ ) beberapa jenis cairan .

II. TEORI

(55)

rambut. Efek kapilerlah yang mengakibatkan tinta terhisap kedalam kertas hisap dan naiknya air melalui pembuluh kapiler batang dalam tumbuh-tumbuhan.

Untuk suatu zat cair yang membasahi dinding pipa dengan sudut kontak ( )  90permukaan zat cair akan naik sampai tecapai tinggi kesetimbangan ( h ), seperti gambar M.4.1a.Sedangkan untuk cairan yang sudut kontaknya ( )  90 maka permukaan zat cair akan turun setinggi h seperti pada gambar M.4.1b.

Dalam pipa kapiler dengan jari-jari ( r ),panjang zat cair yang menyinggung dinding merupakan keliling lingkaran yaitu 2  r. Gaya total yang dibutuhkan untuk menaikkan atau menurunkan zat cair setinggi h adalah :

F = 2  r γ cos  (1)

F

W h

 

Gambar.1a. Kenaikan permukaan zat cair Gambar.1b.Penurunan zat

untuk   90 cair untuk   90

h

(56)

Gaya ke bawah tidak lain adalah W yaitu berat zat cair setinggi h dengan volume, V =  r2h maka :

W =  g  r2h (2)

Karena zat cair dalam pipa kapiler tersebut dalam keadaan setimbang maka :  g  r2h = 2 r γ cos 

Persamaan ini juga berlaku bila didalam pipa kapiler terjadi penurunan zat cair, seperti dalam gambar M.4.1c.

Gambar.1.c. Jari-jari meniskus dalam pipa kapiler

Hubungan antara kenaikan dan penurunan permukaan zat cair dalam pipa kapiler dapat juga dijelaskan berdasarkan perbedaan selaput permukaan. Untuk lebih jelasnya gbr M.1a. dapat dilihat pada gambar M.1c. Bila meniskusnya merupakan bagian dari permukaan sebuah bola dengan jari-jari R maka R = r / cos

(57)

6. Termometer 7. Areometer

IV. PROSEDUR EKSPERIMEN ( dalam penulisannya jangan

menggunakan kalimat perintah )

A. Penentuan massa jenis cairan

1. Timbanglah massa gelas ukur, kemudian isilah dengan cairan secukupnya.

2. Ukurlah volume cairan, kemudian timbang kembali untuk menghitung massa cairan.

3. Ulangilah langkah diatas untuk beberapa jenis cairan lainnya.

B. Penentuan tegangan permukaan cairan pada pipa kapiler (γ) untuk beberapa cairan..

1. Bersihkan kotoran pipa kapiler dan gelas ukur dari terutama yang diakibatkan oleh cairan berupa minyak dengan menggunakan tissue. 2. Isilah gelas ukur dengan aquades dengan volume 50 mL

3. Celupkan sebagian pipa kapiler ke dalam cairan ( tunggu sampai air tidak naik lagi) .

4. Catat tinggi permukaan air dalam pipa dari permukaan air dengan menggunakan Loup.

5. Ulangi pecobaan diatas dengan memindahkan pipa kapiler ke posisi horizontal di dalam gelas ukur. (Pada lima posisi yang berbeda di gelas ukur ).

6. Ulangi cara yang sama untuk jenis cairan yang lain.

V. TABEL DATA

(58)

Volume cairan = ……… .m3 Massa cairan = ……… kg

b. Penentuan tinggi cairan di pipa kapiler Jenis Cairan : ...

a. Penentuan massa jenis cairan

c

b. Penentuan tegangan permukaan (γ)

(59)

g = 10 m/s2

c. Penentuan % deviasi tegangan permukaan

% deviasi γ =

d. Penentuan jari – jari pipa kapiler secara praktek

(60)

DAFTAR PUSTAKA

Bambang M.E.J., dkk, Fisika Dasar, Penerbit Andi Yoyakarta, 2008.

D.L. Tobing, Fisika Dasar 1, Penerbit PT Gramedia Pustaska Utama Jakarta, 1996.

Giancoli.D.C, Fisika jilid 1, Penerbit Erlangga Jakarta, 2001.

Halliday, David, dan Robert Resnick (diterjemahkan oleh Pantur Silaban dan Erein Sucipto). Fisika Jilid I, Edisi Ketiga, Penerbit Erlangga Jakarta, 1987.

Ignatius Suraya, Fisika dasar I, Pdf.

Inany F., Fisika dasar I mekanika dan panas, Jakarta : Penerbit Gramedia Pustaka Utama, 1993

J.F. Gabriel, Fisika Kedokteran, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta, 1996.

J.F. Gabriel, Fisika Lingkungan, Penerbit Hipokrates Jakarta, 2001.

Khoe Y. T., Fisika Mekanika, Penerbit Andi Yogyakarta, 2005

Lea Prasetio, Mengerti Fisika, Penerbit Andi Offset Yogyakarta, 1992.

Mirza Satriawan, Fisika dasar, Pdf, 2007

Sears, F.W dan M.W. Zemansky (diterjemahkan oleh Soedarjana dan Amir Achmad). Fisika untuk universitas 1. Bandung : Penerbit ITB, 1984.

Sumartono P., Fisika untuk Ilmu-illmu Hayati, penerbit Gajah Mada University Press Jogjakarta, 1994.