MENENTUKAN NILAI MUAI PANJANG LOGAM DENGAN ALAT MUCHENBERG DAN ALAT MUAI PANJANG SEDERHANA (HASIL EKSPERIMEN) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH PROF.DR.HAMKA
Dra Imas Ratna Ermawaty M.Pd, Drs. Y. Soenarto , M.Si, Tri Isti Hartini M.Pd ABSTRAK
Tujuan Penelitian ini membandingkan dua alat uji koefisien muai panjang logam supaya mahasiswa dapat mengerti konsep muai panjang dan mengetahui perubahan panjang suatu batang logam yang terjadi pada batang kuningan,almuniun,besi dan tembaga dengan sistem dipanaskan melalui alat Muchenberg dan alat ketel uap sederhana. Memahami konsep dan teori Fisika beserta unsur dan pendekatannya serta mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari. Untuk meningkatkan ilmu pengetahuan dan konsep fisika diperlukan alat praktek atau alat peraga supaya mahasiswa dapat langsung mengenal alat tersebut dan bukan sekedar teori. Dan salah satu alat peraga yang akan dikembangkan adalah koefisien muai panjang logam,panjang logam ini terdiri dari batang almuniun dan kuningan yang dihubungkan dengan ketel uap. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Fisika Dasar dan Teknik Mesin UHAMKA di jalan Limau II Jakarta Selatan. Sebagai obyek penelitian adalah alat muchenberg dan alat Muai Panjang sederhana (Hasil Eksperimen) yang dirancang dan dilakukan oleh mahasiswa jurusan pendidikan fisika. Metode penelitian ini menggunakan metode eksperimen, dimana dihasilkan nilai muai panjang logam. Pada alat Muchenberg diperoleh muai panjang logam almunium sebesar1,97. 10 /0C. Ketel Uap pada Almunium di aliri uap panas memuai sebesar 3.518 ∙ 10 / 0C . Untuk Logam Kuningan dengan alat Muchenberg di peroleh besar muai panjangnya 4,45. 10 /0C.Sedangkan dengan alat ketel uap di peroleh muai panjangnya sebesar 3,061 . 10-5 /0C.
Keyword: koefisien muai panjang logam, ketel uap, alat Muchenberg.
ABSTRAK
The purpose of this research was to compare two long moving both coefficient test equipment so that students may understand it metals concept of moving both length and length changes of a metal rod that occurs on the rod brass, almuniun, iron and copper with heated system through Muchenberg tool and boiler simple. Understand the concept and theory of physics along with elements of his approach and are capable of applying it and in everyday life. To enhance the science and
physics concepts needed tool practice or props so that students can directly get to know the tool and not just a theory. And one of the props that will be developed is moving both coefficients of metals, metal length length consists of almuniun and brass rods connected to the boiler. This research was conducted in the laboratory of Basic Physics and engineering UHAMKA Machine on the road Limes II South Jakarta. As the research object is the muchenberg tool and tools simple moving both Long
This research method using experimental methods, which generated the value moving both the length of the metal. On the tools Muchenberg metal almunium length is obtained moving both of 1.97. 〗 〖 10 ^ (-4)/0C. Boiler at Almunium at the aliri hot steam to expand of 3.518 〗 〖 ∙ 10 ^ (-2)/0 C. For the brass Metal with tool Muchenberg in great length on moving both earn 4.45. 〗 〖 10 ^ (-4)/0 c. whereas with boiler tool in getting the length of moving both 3,061. 10-5/0 C. Keyword:coefficient moving both the length of the metal, boiler, Muchenberg
tool.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sebagian besar benda ukurannya bertambah apabila suhunya dinaikkan, dan besarnya pertambahan ukuran untuk kenaikan suhu tertentu berkaitan erat dengan jenis bendanya. Untuk benda satu dimensi (memanjang), pertambahan panjang benda, dengan panjang awal dan kenaikan suhu tertentu, dipengaruhi oleh suatu harga atau nilai spesifik dari benda yang disebut dengan koefisien muai panjang. Apabila sejumlah kalor yang sama diberikan pada beberapa benda yang berbeda, maka makin besar nilai koefisien muai panjang benda makin besar pertambahan panjangnya. Untuk meningkatkan ilmu pengetahuan di perguruan tinggi diperlukan alat praktek atau alat peraga supaya mahasiswa dapat langsung mengenal alat tersebut dan bukan sekedar teori. Dan salah satu alat peraga yang akan
dikembangkan dalam penelitian ini adalah koefisien muai panjang logam,panjang logam ini terdiri dari batang almuniun dan kuningan yang dihubungkan dengan ketel uap.Koefisien muai panjang logam ini digunakan untuk menganalisa dan mengetahui seberapa jauh pemuaian dari suatu batang logam yang dipanaskan,maka akan berpengaruh pada panjang, luas dan volume suatu batang logam.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka masalah pada penelitian ini dapat diidentifikasikan sebagai berikut:
Koefisien muai panjang logam ini digunakan untuk menganalisa dan
mengetahui seberapa jauh pemuaian dari suatu batang logam yang dipanaskan,maka akan berpengaruh pada panjang, luas dan volume suatu batang logam?
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian ini membandingkan dua alat uji koefisien muai panjang logam supaya mahasiswa dapat mengetahui perubahan panjang suatu batang logam yang terjadi pada batang kuningan dan almuniun sistem dipanaskan melalui ketel uap dan alat Muchenberg.
Manfaat yang di peroleh dari penelitian ini agar peneliti dapat mengembangkan bahan ajar melalui media alat sederhana dan bagi mahasiswa dapat mengaplikasikan konsep yang mereka pahami dalam pembuatan alat sederhana yang dibuat sendiri dan mempersiapkan diri saat terjun PPL ke sekolah.
2.KAJIAN TEORI
2.1. IPA SEBAGAI PROSES
IPA sebagai proses adalah cara kerja, cara berpikir dan caramemecahkan masalah. IPA sebagai Pengembang Sikap Ilmiah, diantaranya :
1.Sikap ingin tahu
2.Sikap ingin mendapatkan sesuatu 3.Sikap kerjasama
4.Sikap tidak putus asa 5.Sikap tidak berpurbasangka 6.Sikap mawas diri
7.Sikap bertanggung jawab 8.Sikap berpikir bebas 9. Sikap disiplin diri
2.2. LABORATORIUM
Laboratorium ialah suatu tempat dilakukannya percobaan dan penelitian. Tempat yang dilengkapi peralatan untuk melangsungkan eksperimen atau melakukan pengujian dan analisis, untuk melangsungkan penelitian ilmiah ataupun praktek pembelajaran bidang sains.
2.3. PENGENALAN ALAT UKUR.
Pengukuran merupakan suatu aktifitas dan atau tindakan
membandingkan suatu besaran yang belum diketahui nilainya atau harganya terhadap besaran lain yang sudah diketahui nilainya, Yang perlu diperhatikan dalam melakukan pengukuran adalah : 1.Standart yang dipakai harus
memiliki ketelitian yang sesuai dengan standart yang telah ditentukan
2.Tata cara pengukuran dan alat yang digunakan harus memenuhi persyaratan.
3.Pengetahuan yang harus dimiliki adalah bagaimana menentukan besaran yang akan diukur, bagaimana mengukurnya dan mengetahui dengan apa besaran tersebut harus diukur.
2.4. METODE PENGUKURAN
Dalam pengukuran dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu :
a. Metode Pengukuran Langsung b. Metode Pengukuran Tidak
Langsung 2.5. LOGAM
2.5.1. Kuningan
Kuningan adalah campuran dari logam tembaga dan logam seng, Komponen utama kuningan adalah logam tembaga, sedangkan logam seng lebih banyak mempengaruhi warna dan sifat kuningan yang di hasilkan.
2.5.2. Aluminium
Aluminium merupakan unsur yang tergolong melimpah di kulit bumi. Mineral yang menjadi sumberkomersial aluminium adalah bauksit. Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al2O3). Pengolahan aluminium menjadi aluminium murni dapat dilakukan melaluiduatahapyaitu: - Tahap pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina) - Tahap peleburan aluminium Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor-pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminium diendapkan dari
filtratnyadengancaramengalirkang asCO2danpengenceran.
2.6. PEMUAIAN
2.6.1 Pengertian Pemuaian
Zat padat yang ukuran panjangnya jauh lebih besar dari ukuran luas dan tebalnya dianggap hanya bertambah panjang pada saat dipanaskan. Zat padat semacam ini dikatakan mengalami pemuaian panjang. Pertambahan panjang kawat akibat pemuaian dapat di rumuskan sebagai berikut :
a. Koefisien Muai Panjang
Pada umumnya suatu benda akan mengalami perubahan ukuran bila suhunya naik. Jika benda tersebut berujud batang maka perubahan panjanglah yang akan tampak pada benda tersebut, karena perubahan luas penampang sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.Bila panjang pada suhu to(suhu mula-mula) adalah Lodan panjang setelah dipanasi sehingga suhunya t adalah Ltmaka Ltdapat
dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
SUSUNAN ALAT PERCOBAAN
Keterangan: 1.Batang Logam 2.Termometer 3.Pipa penyalur uap 4.Pengamatan 5.Statif
6.Tangki pemanas 7.Pemanas
Gas pada suatu ruang tertutup memiliki besaran yang dapat diukur langsung, yaitu tekanan, volume, dan suhu.
Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume. Jika suhu gas konstan maka berlaku hubungan berikut :
P1 V1 = P2 V2 , Dengan : P ~ 1/ V atau P V = konstan
))
(
1
(
o
t
t
o
L
t
L
) ( ) ( o o o t t t L L L 2 3 4 1 5 6 7b.Koefisien Muai Luas.
adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.
adalah Koefisien muai luas (= 2) c. Koefisien Muai Volume
adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor, untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.
d.Koefisien Muai Gas.
Kita tinjau sejumlah gas bermassa m, bertekanan P, bertemperatur T dan berada dalam ruang tertutup yang bervolume V.
atau
Kesimpulan : Dari kenyataan-kenyataan di atas maka untuk gas bermassa tertentu dapat dituliskan dalam bentuk
Dan persamaan di atas disebut :
Gejala Pemuaian dalam Kehidupan
Sehari-hari
a. Rel kereta api :
b.Kawat Listrik c.Logam bimetal A = Ao . t At = Ao (1 + t) t = t1– t0 V = C . T T V = C T V 1 1 = T V 2 2 P.V = C T V P = Konstan T V 1 1 1 P = T V 2 2 2 P
BOYLE – GAY LUSSAC
P = V C
2.6.2.Massa Jenis.
Vo dan o berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda sebelum dipanaskan.Vt dan t berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda setelah dipanaskan. m adalah massa benda.
o = Vo m Vt = Vo (1 + t ) t = Vt m t= Vo(1 γΔt) m 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1.1 Tujuan Umum
Tujuan Penelitian ini membandingkan dua alat uji koefisien muai panjang logam untuk mengetahui perubahan panjang suatu batang logam dengan sistem dipanaskan melalui alat Muchenberg dan alat ketel uap. 3.1.2 Tujuan Khusus
Penelitian ini dilakukan dengan maksud ingin mengetahui dan menganalisis nilai muai panjang
pada kuningan dan almunium dengan membedakan sistem pemanasannya melalui ketel uap dan sistem pemanasan dengan pembakaran Muchenberg.
3.2 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat kepada beberapa pihak yang terlibat langsung terhadap penelitian ini,
agar peneliti dapat
mengembangkan bahan ajar melalui media alat sederhana dan bagi mahasiswa dapat mengaplikasikan konsep yang mereka pahami dalam pembuatan alat sederhana yang dibuat sendiri dan mempersiapkan diri saat terjun PPL ke sekolah.
3.3 Desain Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Dasar di Universitas Muhammadiyah Prof.Dr.Hamka Jakarta FKIP Prodi Pendidikan Fisika. Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret sampai dengan Juni, pada
t = Δt γ 1 γo t = Δt γ 1 γo
mahasiswa semester II genap pada tahun pelajaran 2011 / 2012.
3.4 Perakitan Alat Uji
Set peralatan muai panjang seperti pada gambar, pastikan logam uji terjepit dengan kuat dan ukur panjang mula-mula lo . Letakkan skala pertambahan panjang pada klem penyiku logam, pastikan skala pertambahan panjang dapat berputar dengan bebas dan tentukan titik nol pengukuran. Hidupkan kompor sehingga terjadi uap air panas, pastikan uap dapat mengalir dengan baik di dalam logam. Amati pertambahan panjang l dari skala perambahan dan kenaikan suhu T dari termometer. Lakukan pengamatan perubahan panjang pada setiap penurunan temperatur pada saat kompor dimatikan.
3.5 PENGAMBILAN DATA
Beberapa variabel yang perlu diukur dalam eksperimen ini adalah:
Panjang batang logam mula-mula Lo , diukur dengan mistar
Suhu batang logam mula-mula to , diukur dengan termometer pada saat pemanasan belum dimulai
Suhu batang logam t , diukur dengan termometer pada saat pemanasan berlangsung
Pertambahan panjang batang L, diukur saat suhu t dengan diameter
3.6 PENGOLAHAN DATA
1.Menganalisis data untuk mencari perbandingan nilai muai panjang logam dengan menggunakan alat muchenberg dan alat ketel uap 2.Nilai muai panjang logam di
peroleh dari perumusan∝ = ∆
∆
3.Nilai pertambahan panjang logam setelah dipanaskan (pemuaian) menggunakan rumus ∆ = mahasiswa semester II genap pada
tahun pelajaran 2011 / 2012. 3.4 Perakitan Alat Uji
Set peralatan muai panjang seperti pada gambar, pastikan logam uji terjepit dengan kuat dan ukur panjang mula-mula lo . Letakkan skala pertambahan panjang pada klem penyiku logam, pastikan skala pertambahan panjang dapat berputar dengan bebas dan tentukan titik nol pengukuran. Hidupkan kompor sehingga terjadi uap air panas, pastikan uap dapat mengalir dengan baik di dalam logam. Amati pertambahan panjang l dari skala perambahan dan kenaikan suhu T dari termometer. Lakukan pengamatan perubahan panjang pada setiap penurunan temperatur pada saat kompor dimatikan.
3.5 PENGAMBILAN DATA
Beberapa variabel yang perlu diukur dalam eksperimen ini adalah:
Panjang batang logam mula-mula Lo , diukur dengan mistar
Suhu batang logam mula-mula to , diukur dengan termometer pada saat pemanasan belum dimulai
Suhu batang logam t , diukur dengan termometer pada saat pemanasan berlangsung
Pertambahan panjang batang L, diukur saat suhu t dengan diameter
3.6 PENGOLAHAN DATA
1.Menganalisis data untuk mencari perbandingan nilai muai panjang logam dengan menggunakan alat muchenberg dan alat ketel uap 2.Nilai muai panjang logam di
peroleh dari perumusan∝ = ∆
∆
3.Nilai pertambahan panjang logam setelah dipanaskan (pemuaian) menggunakan rumus ∆ = mahasiswa semester II genap pada
tahun pelajaran 2011 / 2012. 3.4 Perakitan Alat Uji
Set peralatan muai panjang seperti pada gambar, pastikan logam uji terjepit dengan kuat dan ukur panjang mula-mula lo . Letakkan skala pertambahan panjang pada klem penyiku logam, pastikan skala pertambahan panjang dapat berputar dengan bebas dan tentukan titik nol pengukuran. Hidupkan kompor sehingga terjadi uap air panas, pastikan uap dapat mengalir dengan baik di dalam logam. Amati pertambahan panjang l dari skala perambahan dan kenaikan suhu T dari termometer. Lakukan pengamatan perubahan panjang pada setiap penurunan temperatur pada saat kompor dimatikan.
3.5 PENGAMBILAN DATA
Beberapa variabel yang perlu diukur dalam eksperimen ini adalah:
Panjang batang logam mula-mula Lo , diukur dengan mistar
Suhu batang logam mula-mula to , diukur dengan termometer pada saat pemanasan belum dimulai
Suhu batang logam t , diukur dengan termometer pada saat pemanasan berlangsung
Pertambahan panjang batang L, diukur saat suhu t dengan diameter
3.6 PENGOLAHAN DATA
1.Menganalisis data untuk mencari perbandingan nilai muai panjang logam dengan menggunakan alat muchenberg dan alat ketel uap 2.Nilai muai panjang logam di
peroleh dari perumusan∝ = ∆
∆
3.Nilai pertambahan panjang logam setelah dipanaskan (pemuaian) menggunakan rumus ∆ =
− ∆∆ = ∆ ∙ |∆ | + ∆ ∙ |∆ |
4.Untuk menghitung perubahan suhu yang mempengaruhi pemuaian menggunakan rumus ∆∆ = ∆ ∙ |∆ | + ∆ ∙ |∆ |; 1 2 T T T
5.Nilai ketelitian alat pengukuran untuk mengetahui muai panjang
∆ = ∆ ∙ |∆∆ | + ∙
|∆ | + ∆ ∙ |∆∆ |
6.Menghitung kesalahan relatif (Kr) dan ketelitian relatf (KR)
7.Membuat kesimpulan berdasarkan analisis data
8.Koefisien muai panjang
9.Grafik berupa garis lurus yang sesuai dengan persamaan :
y = ax
4.HASIL DAN PEMBAHASAN
Setiap zat padat yang dipanaskan akan memuai dan pemuaian yang terjadi pada zat padat adalah pemuaian panjang, meskipun pada pemuaian pada zat padat ada nilai lebar dan tebal itu pun sangat kecil sehingga lebar dan dan tebal dianggap tidak ada. Pemuaian
panjang utamanya pada zat padat, yang terjadi bukan pemuain volume, melainkan pemuaian panjang. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberpa faktor yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri di pengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. Pada penelitian kali ini membahas tentang pemuaian panjang pada almunium dan kuningan dengan alat Muchenberg dan ketel uap. Pada penelitian almunium pada muchenberg panjang awal alumunium adalah 28 cm, kemudian setelah dialiri uap panas terjadi penambahan panjang 0,32 cm sehingga panjang muainya berubah menjadi 28,32 cm, dengan pertambahan panjang logam almunium dapat menentukan muainya sebesar 1,97. 10 /0C.
Selanjutnya pada percobaan almunium pada ketel uap diperoleh panjang awal 75 cm, kemudian pertambahan panjang sebesar 75,19 cm. karena dialiri uap panas logam besi memuai dan panjangnya bertambah menjadi 3.518 ∙ 10 / 0
C . Dan pada percobaan kuningan dengan alat Muchenberg, diketahui panjang awal kuningan sebelum memuai yaitu 28 cm setalah dialiri uap panas panjangnya bertambah sebesar 0.76 cm sehingga panjang muainya mejadi 28,76 cm dan diperoleh muai sebesar 4,45. 10 /0
C. Dengan alat ketel uap logam kuningan di ketahui panjang awal 70 cm, kemudian pertambahan panjang sebesar 70,15 cm di alirin uap panas logam kuningan memuai dan panjangnya bertambah menjadi 3,061 . 10-5/0C.
5.KESIMPULAN
1.Bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor
2. Logam dapat memuai karena adanya peubahan suhu yang tinggi
3.Dari penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa antara logam almunium dan kuningan yang mempunyai pertambahan panjang yang lebih besar adalah kuningan, itu dikarnakan kuningan memiliki titik lebur yang rendah dibanding dengan logam aluminium.
4.Setelah melakukan penelitian yang telah dilakukan pada Muchenberg diperoleh
* Panjang awal alumunium adalah 28 cm, kemudian setelah dialiri uap panas terjadi penambahan panjang 0,32 cm sehingga panjang muainya berubah menjadi 28,32 cm, dengan pertambahan panjang logam almunium dapat
menentukan muainya
sebesar1,97. 10 /0C.
* Panjang awal kuningan sebelum memuai yaitu 28 cm setalah dialiri uap panas panjangnya bertambah sebesar 0.76 cm sehingga panjang muainya mejadi 28,76 cm dan diperoleh muai sebesar 4,45. 10 /0C.
5.Setelah melakukan penelitian yang
telah dilakukan pada Ketel Uap diperoleh
* Almunium memiliki panjang awal 75 cm, kemudian pertambahan panjang sebesar 75,19 cm. karena dialiri uap panas logam besi memuai dan panjangnya bertambah menjadi 3.518 ∙ 10 / 0
C
* Kuningan memiliki panjang awal 70 cm, kemudian pertambahan panjang sebesar 70,15 cm di alirin uap panas logam kuningan memuai
dan panjangnya bertambah menjadi 3,061 . 10-5 /0C.
Hasil perhitungan nilai muai panjang logam pada Almunium dan besi dengan menggunakan alat sederhana rancangan ketel uap lebih teliti dan mendekati nilai berdasarkan literatur (teori) di bandingkan dengan menggunakan alat muchenberg .
6. SARAN
Berdasarkan dari kesimpulan ini, maka diberikan saran bagi para dosen untuk perlu meningkatkan
kemampuannya dalam
mengembangkan perangkat pembelajaran, menerapkan teori perkuliahan ke dalam praktikum sebagai aplikasi penerapan konsep fisika ke dalam kegiatan praktikum dan penelitian.
Referensi
Arikunto, Suharsimi, 2009. Dasar-dasar Evaluasi Pendidikan Edisi Revisi. Jakarta: Bumi Aksara Arikunto, Suharsimi. 2006. Prosedur
Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta : Rineka Cipta.
Antonio,Toni dkk, Petunjuk Praktikum Fisika, Unit penerbit yayasan pembinaan keluarga UPN,Jakarta, 1998.
Bueche,Frederick J, Teori dan soal-soal fisika,Edisi ketujuh : B. Darmawan.Jakarta,1985
Djonoputro, B Darmawan, Teori ketidakpastian, terbitan kedua. Bandung ITB, 2004.
Ramza, Harry, and Yohannes Dewanto. "Curvature Loss Optical Fiber Analysis of Head Passive Sensor on the
Mandrell Fiber." 2013,
http://ijocure.com.my/file/ijocure1.pdf
Sear, F.W dan M.W Zemansky, Fisika untuk Universitas , Terjemahan Soedarjana Dan Amir Achmad, Binacipta, Jakarta, 1969. Sardiman. 2011. Interaksi dan Motivasi Belajar Mengajar. Bandung : PT Raja Grafindo Persada
Sukmadinata, S. Nana. 2007. Metode Penelitian Penelitian. Bandung: Remaja Rosdakarya.
