PANDUAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II SEMESTER GENAP TA 2023/2024

(1)

2024

PRODI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN (FITK)

UIN SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA

PANDUAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

SEMESTER GENAP TA 2023/2024

(2)

1 KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah Subhanahu wa ta’ala, kepada-Nya kita memuji, memohon pertolongan dan ampunan-Nya. Shalawat dan salam semoga tetap dilimpahkan kepada Rasulullah Muhammad shalallahu’alaihi wa sallam, beserta keluarga, para sahabat, dan pengikutnya yang teguh menjalankan sunnah-sunnahnya. Amma ba’du

Praktikum fisika dasar merupakan salah satu praktikum yang diselenggarakan di Laboratorium Terpadu UIN Yogyakarta. Praktikum ini sebagai pendukung dari mata kuliah Fisika Dasar yang dilaksanakan oleh beberapa prodi di Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan.

Oleh karenanya, mahasiswa yang akan mengikuti praktikum ini diwajibkan telah atau sedang mengambil mata kuliah fisika dasar. Materi praktikum fisika dasar adalah konsep- konsep dasar fisika yang diperoleh pada mata kuliah Fisika Dasar tersebut.

Praktikum Fisika Dasar bertujuan melatih praktikan untuk melakukan pengamatan terhadap gejala fisis, melakukan pengukuran terhadap besaran-besaran fisis tersebut, melakukan analisis terhadap data pengukuran, dan melakukan evaluasi terhadap hasil analisis. Praktikan diharapkan mampu mengembangkan ketrampilan-ketrampilan tersebut dalam kehidupan sehari-hari.

Buku yang ada di hadapan pembaca ini adalah panduan praktikum fisika dasar yang diharapkan bisa membantu kegiatan praktikum secara optimal. Terimakasih kami sampaikan kepada pihak-pihak yang telah membantu terselesaikannya buku panduan praktikum ini, semoga menjadi amal sholih dan mendapat balasan dari Allah Subhanahu wa ta’ala.

Buku panduan ini tentunya masih jauh dari kesempurnaan, oleh karenanya kritik dan saran dari para pembaca sangat kami harapkan. Semoga buku panduan ini bermanfaat.

Penyusun

(3)

2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR 1

DAFTAR ISI 2

TATA TERTIB PRAKTIKUM FISIKA DASAR 3

CARA PEMBUATAN LAPORAN 6

Percobaan 1. Hukum Ohm 9

Percobaan 2. Hukum Lensa 15

Percobaan 3. Indeks Bias Prisma dan kaca planparalel 20

Percobaan 4. Hukum Melde 26

Percobaan 5. Tegangan Permukaan 30

Percobaan 6. Resonansi Bunyi 33

Percobaan 7. Konsep Transformator 38

Percobaan 8. Kapasitor-EEP 6 43

(4)

3

TATA TERTIB PRAKTIKUM FISIKA DASAR

A. Tata Tertib Sebelum Praktikum

1. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai. Praktikan yang datang terlambat tidak diperkenankan mengikuti praktikum pada hari itu.

2. Laboratorium adalah tempat bekerja / praktikum oleh karenanya di dalam laboratorium praktikan harus tenang, tertib, berpakaian rapi dan sopan, memakai kemeja atau kaos berkerah, celana/rok panjang (bukan celana pensil), tidak memakai sandal, disarankan bersepatu beralas karet sebagai isolator. Tas, jaket dan barang bawaan lainnya diletakkan di tempat yang telah disediakan (keamanan menjadi tanggung jawab praktikan sendiri).

3. Praktikan harus sudah memahami apa yang akan dikerjakan dengan membaca buku petunjuk praktikum dan acuan lain serta telah mengerjakan tugas pendahuluan untuk praktikum yang akan dilakukan.

4. Praktikan tidak diperkenankan mengikuti praktikum apabila tidak memenuhi syarat- syarat:

a. Membawa kartu tanda praktikum

b. Membawa Laporan Pendahuluan dan Laporan Akhir sesuai tata cara pembuatan laporan praktikum fisika dasar yang telah ditetapkan.

c. Lulus tes pendahuluan.

Apabila perlengkapan butir a. hilang, maka praktikan harus melaporkannya kepada penanggung jawab harian 15 menit sebelum praktikum dimulai. Kurang dari waktu tersebut praktikan dianggap gagal melakukan praktikum.

B. Tata Tertib Selama Praktikum

1. Praktikan dapat memulai eksperimen setelah lulus tes pendahuluan dan mendapat petunjuk serta ijin dari asisten yang bersangkutan untuk memasang alat.

2. Praktikan harus dapat memperoleh data dengan melakukan eksperimen. Data hasil pengamatan harus ditulis dengan cermat dan apa adanya pada lembar data yang telah diberikan oleh asisten. Apabila praktikan gagal memperoleh data (misal karena

(5)

4 kerusakan alat atau hal lain), praktikan harus segera melapor ke asisten dan penanggung jawab harian untuk dapat melakukan praktikum pada hari yang lain.

3. Praktikan harus menjaga keselamatan dirinya, ketertiban, peralatan dan kebersihan laboratorium.

4. Selama di dalam laboratorium, praktikan dilarang keras merokok, membawa makanan dan minuman dan mengganggu kelompok lain. Praktikan dilarang keras meninggalkan laboratorium tanpa seijin asisten dan penanggung jawab harian.

C. Tata Tertib Selesai Praktikum

1. Setelah seluruh eksperimen selesai dan disetujui asisten, praktikan harus merapikan kembali meja, kursi dan peralatan percobaan,

2. Setelah praktikum selesai, sebelum meninggalkan laboratorium praktikan harus meminta tanda tangan asisten pada lembar data serta menyerahkan satu lembar data kepada asisten untuk setiap kelompok.

D. Ketentuan Lain

1. Pada dasarnya tidak ada prakrikum susulan bagi yang berhalangan hadir dikarenakan sakit harus melengkapi surat izin dokter dan bisa mengganti di minggu berikutnya (dengan konfirmasi kepada dosen koordinator praktikum dan PLP).

2. Jika praktikan merusakkan atau menghilangkan alat ataupun fasilitas laboratorium lainnya, maka praktikan harus mengganti dengan alat yang sama pada praktikum minggu berikutnya.

3. Pelanggaran terhadap tata tertib ini, praktikan dapat dikenakan sanksi: peringatan /dinyatakan gagal / dikeluarkan.

4. Komponen Penilaian pratikum meliputi: Pretest (10%), Praktikum (30%), Laporan (30%) dan Ujian Responsi (20%)

5. Apabila praktikan tidak hadir dalam praktikum, nilai pretest, praktikum dan Laporan pada judul praktikum yang ditinggalkan akan memperoleh nilai NOL.

1. Instrumen penilaian Lulus Pretest adalah Mampu menjawab dengan baik dan benar 3 dari 5 pertanyaan yang diajukan asisten

2. Instrumen penilaian Praktikum

a. Keaktifan dalam kelompok praktikum

(6)

5 b. Mampu menggunakan alat praktikum sesuai dengan prosedur kerja

praktikum

c. Memahami konten konsep bahasan praktikum 3. Instrumen penilaian Laporan Praktikum

a. Kelengkapan Format Laporan praktikum (tertera di halaman selanjutnya) b. Orisinalitas karya laporan

c. Kerapian tulisan dan grafik

d. Pembahasan Laporan minimal 2 paragraf karena mempunyai komponen nilai tertinggi

(7)

6

Cara Pembuatan Laporan Praktikum Fisika Dasar

1. Tujuan Pembuatan Laporan Praktikum

Pembuatan laporan Praktikum Fisika Dasar bertujuan agar mahasiswa dapat belajar untuk mengemukakan pendapatnya / berkomunikasi secara tertulis melalui Laporan Praktikum Fisika Dasar, melatih mahasiswa agar dapat mempersiapkan diri untuk praktikum, menganalisis hasil praktikum, dan membuat perhitungan untuk menentukan besaran fisika, mengetahui beberapa besaran dari percobaan, mementukan hubungan antar besaran fisika, menganalisis kesalahan dan akhirnya membuat kesimpulan secara keseluruhan.

2. Format Laporan Praktikum

Laporan Praktikum Fisika Dasar terdiri dari dua bagian yakni :

 Laporan awal Praktikum Fisika Dasar

 Laporan Akhir Praktikum Fisika Dasar

Kedua laporan tersebut dibuat dengan menggunakan kertas HVS ukuran A4 ditulis tangan dengan rapi. Untuk membuat grafik harus dibuat pada kertas grafik (millimeter blok). Grafik yang mememerlukan skala logaritmik harus dibuat pada kertas semilog atau kertas logaritmik.

Cover depan / halaman pertama Laporan Praktikum

(8)

7

Laporan Praktikum Fisika Dasar Nama Mahasiswa :………...

N I M : ………..

Nomor kelompok : ………

Fakultas : ………

Program Studi : ………..

Semester / Kelas : ………

Tanggal percobaan : ……….

Minggu ke : ……….

Nama Dosen : ………

Nama Asisten : ………

Kawan Kerja : ………

Halaman kedua dan seterusnya terdiri dari dua bagian yakni : a. Bagian Pendahuluan Praktikum Fisika Dasar

Bagian ini meliputi:

1) Tujuan percobaan 2) Alat-alat

3) Teori Umum 4) Cara Kerja

Tujuan dan alat-alat dapat dibaca pada panduan praktikum. Teori umum dapat dibaca di buku panduan dan buku-buku acuan lain yang sesuai dengan materi

Nama Percobaan

LABORATORIUM FISIKA DASAR

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN

UIN SUNAN KALIJAGA Jl.Marsda Adisucipto Yogyakarta

(9)

8 percobaan. Cara kerja harus benar-benar menunjukkan hal-hal yang akan dikerjakan dalam praktikum, kalimat-kalimat perintah dalam buku panduan praktikum harus diganti dengan kalimat yang tidak menunjukkan perintah. Tugas pendahuluan dapat dilihat pada buku panduan praktikum dan harus dikerjakan sebelum praktikum yang merupakan bagian dari penilaian laporan pendahuluan.

b. Laporan Akhir Praktikum Fisika Dasar Bagian ini meliputi:

1) Data percobaan

2) Tugas akhir (pengolahan data dan analisis data}

3) Pembahasan 4) Kesimpulan 5) Referensi

Cara mengerjakan tugas akhir dapat dilihat pada buku panduan atau dari yang telah ditentukan oleh asisten. Hasil perhitungan harus ditampilkan dalam bentuk tabel dengan satu contoh perhitungan untuk setiap tabel. Ralat serta kesaksamaan dalam percobaan harus disertakan. Cara penulisan ralat dan pembuatan grafik harus mengikuti ketentuan yang telah ditetapkan dalam buku panduan praktikum.

Laporan akhir harus diserahkan satu pekan setelah praktikum, pada saat praktikum pekan berikutnya.

(10)

9

PERCOBAAN 1 HUKUM OHM

I. Tujuan

1. Memahami prinsip Hukum Ohm

2. Mengukur besarnya tegangan dan Arus pada hambatan (Resistor) yang dirangkai secara seri dan paralel

3. Menentukan besarnya hambatan listrik dengan menggunakan hubungan antara tegangan dan arus listrik

II. Alat dan Bahan

No. Nama Alat dan Bahan Bahan Jumlah

1 Penghubung (konektor) 1

2 Saklar On-Off 1

3 Switch on/off, module SB 1

4 Resistor 100 Ω 1

5 Resistor 1 Kω 1

6 Papan Rangkaian 1

7 Kabel penghubung 8

8 Lampu filamen 12 V / 0,1 A 1

9 Multimeter analog 3

10 Power Supply, 0-12 V DC, 6 V AC, 12 V AC 1

III. Dasar Teori 3.1 Arus Listrik

Gejala kelistrikan ditimbulkan oleh aliran muatan listrik antara dua titik. Semua alat listrik yang setiap hari kita gunakan merupakan susunan komponen-komponen listrik yang membentuk jalur tertutup yang disebut rangkaian. Bila kita berbicara tentang listrik, maka tidak akan lepas dari hambatan, kuat arus dan tegangan. Karena ketiga komponen tersebut yang paling erat hubungannya dengan listrik. Arus listrik

(11)

10 hanya mengalir pada suatu rangkaian tertutup, yaitu rangkaian yang tidak berpangkal dan tidak berujung. Besaran yang menyatakan arus listrik disebut kuat arus listrik I, yang didefinisikan sebagai banyak muatan positif ∆Q yang mengalir melalui penampang kawat penghantar per satuan waktu Δt.

dt dQ t

I Q

t 



 



lim0 (1)

Satuan untuk arus listrik adalah Ampere atau Coulomb per detik (C/s).

Gambar 1.1 Peristiwa terjadinya arus listrik

3.2 Hukum Ohm

Pada tahun 1827, George Simon Ohm (German, 1787-1854) melakukan percobaan untuk menentukan hubungan antara kuat arus I dan tegangan V.

Jika kemiringan grafik disebut hambatan R, maka hubungan antara tegangan V dan kuat arus I dapat dinyatakan dengan persamaan :

R = tan α (2)

di mana α adalah sudut antara sumbu kuat arus dan garis grafik.

atau

V = I R (3)

0 1 2 3 4 5 6

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

kuat arus I (ampere)

tegangan V (volt)

Gambar1. 2. Grafik hubungan V dengan I

α

(12)

11 Persamaan (3) dinyatakan oleh Simon Ohm, sehingga dinamakan hukum ohm, yang berbunyi : tegangan V pada komponen yang memenuhi hukum ohm adalah sebanding dengan kuat arus I yang melalui komponen tersebut, jika suhu dijaga konstan.

Persamaan (3) dapat pula ditulis I

R V ; sehingga satuan SI untuk hambatan adalah volt per ampere (V/A) atau ohm (Ω).

3.3 Resistor Dalam Sambungan Seri dan Paralel

Dalam suatu rangkaian listrik umumnya akan digunakan beberapa hambatan.

Hambatan tersebut kadang-kadang disusun secara seri, paralel atau campuran seri dan paralel.

Gambar 1.2 Rangkaian hambatan seri dan paralel

Hambatan ekivalen: hambatan tunggal dari gabungan beberapa resistor.

ek

ab I R

V  . atau

I

R_ek V^ab (4)

3.3.1 Sambungan Seri

Untuk sambungan seri, besarnya tegangan masing-masing titik adalah sebagai berikut :

IR1

V_ax  ; V_xy IR₂; V_yb IR3

Besarnya arus listrik (I) yang mengalir adalah sama dalam semua resistor maka selisih potensial Vab adalah jumlah selisih-selisih potensial individu.

 

3 2 1

R R R R

R R I R

V

R R R I V V V V

ek ab

yb xy ax ab

















(5)

Hambatan ekivalen (Rek) dari sebarang banyaknya resistor seri sama dengan jumlah hambatan-hambatan individualnya.

seri paralel

a x y b

R1 R2 R3 a R2

R3

I I

b R1

(13)

12 3.3.2 Sambungan Paralel

Arus yang melalui tiap resistor tidak sama, tapi beda potensial setiap resistor harus sama dengan Vab.

1

1 R

I V^ab ;

2

2 R

I V^ab ;

3

3 R

I V^ab

3 2 1

3 2 1 3

2 1

1 1 1 1

1 1 1

R R R R

R R R V

I

R R V R

I I I I

ek ab

ab











 



  







(6)

Khusus untuk 2 hambatan yang disusun secara paralel, besarnya hambatan pengganti dapat ditentukan melalui persamaan:

2 1

2 1 2 1

1 1 1

R R

R R R

R R

R R R R R

ek ek

 





(7)

Karena V_ab I₁R₁I₂R₂ maka:

1 2 2 1

R R I

I  (8)

IV. Prosedur Kerja A. Percobaan Skema A

1. Siapkan alat dan bahan

2. Rangkailah alat dan bahan seperti pada skema A

3. Tempatkan selector kedua Multimeter masing-masing pada Amperemeter dan voltmeter.

Periksa rangkaian, tanyakan pada asisten apakah rangkaian sudah benar 4. Nyalakan power supply

5. Variasikan tegangan pada power supply, lihat nilai tegangan yang terukur pada multimeter

6. Lihat nilai arus yang terukur pada multimeter

(14)

13 7. Catat nilai tegangan dan arus pada setiap perubahan tegangan power supply pada

tabel data percobaan

8. Buat grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) untuk menentukan besarnya hambatan lampu

B. Percobaan Skema B dan Skema C 1. Siapkan alat dan bahan!

2. Rangkailah alat dan bahan seperti pada skema B (rangkaian Seri)!

3. Periksa rangkaian, Tempatkan selector kedua Multimeter masing-masing pada Amperemeter dan voltmeter. tanyakan pada asisten apakah rangkaian sudah benar 4. Nyalakan power supply!

5. Variasikan tegangan pada power supply, lihat nilai tegangan pada masing-masing resistor yang terukur multimeter!

6. Lihat nilai arus pada masing-masing resistor yang terukur multimeter!

7. Catat nilai tegangan dan arus pada setiap perubahan tegangan power supply pada tabel data percobaan

8. Ulangi percobaan untuk skema C (rangkaian Paralel)!

Skema Percobaan

Skema A Skema B Skema C

V. Metode Analisis Data

1. Buatlah tabel antara tegangan (V) dan kuat arus (I) dan tentukan nilai hambatan (R) dengan menggunakan hukum Ohm!

100 Ω

ε

100 Ω

A ^{100 Ω}

ε

100 Ω

v

A

Rangkaian untuk lampu/resistor Rangkaian untuk resistor seri Rangkaian untuk resistor paralel

L

ε v

A

(15)

14 Vps (volt) Vterukur (volt) Iterukur (ampere)

2 4 6 8 10

2. Untuk skema A, buatlah grafik antara tegangan (V) dan kuat arus (I) dan tentukan nilai hambatan (R) dengan menggunakan gradien grafik!

3. Bandingkan kedua hasil analisa 1 dan 2!

4. Untuk skema B dan C, analisa besarnya tegangan dan kuat arus yang mengalir pada masing-masing resistor!

VI. Evaluasi

1. Apakah nilai hambatan (R) dipengaruhi oleh arus dan tegangan sumber? Jelakan pendapat anda!

2. Setelah didapatkan nilai tegangan dan arus pada rangkaian seri dan paralel, apa yang dapat disimpulkan dari data anda dan jelaskan!

3. Jelaskan kembali konsep hukum Ohm setelah anda bereksperimen!

VII. Referensi

David Halliday & Robert Resnick. 1993. Fisika Jilid2. Jakarta: Erlangga Giancoll. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Sears dan Zemansky. 2003. Fisika Universitas Jilid 2, Hugh D. Young & Roger A. Freedman Jakarta: Erlangga

Sutrisno. 1979. Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika. Bandung: ITB Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga, Jilid 2. Jakarta: Erlangga

(16)

15

PERCOBAAN 2 HUKUM LENSA

I. Tujuan

1. Memahami sifat-sifat dasar lensa

2. Memahami proses pembentukan bayangan pada lensa

3. Memahami sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa negatif dan positif 4. Menentukan panjang fokus dan daya lensa positif dan negatif

a. Lintasan optik dengan skala 1

b. Sumber cahaya 1

c. Power supply 1

d. Lensa positif 1

e. Lensa negatif 1

f. Layar 1

g. Objek 1

III. Dasar Teori

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang bias dengan minimal satu permukaan tersebut merupakan bidang lengkung. Beberapa bentuk standar dari lensa ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Bentuk standar lensa: (a) lensa positif dan (b) lensa negatif.

Perihal pembiasan oleh lensa diuraikan dengan memakai metode seperti permukaan lengkung secara berturutan. Bayangan yang dibentuk oleh permukaan pertama menjadi benda untuk permukaan kedua. Gambar (2.2) memperlihatkan sinar-

(17)

16 sinar yang memancar dari titik Q (dari benda PQ). Permukaan pertama lensa L membentuk bayangan semu di titik Q’. Bayangan ini seolah-olah menjadi benda bagi permukaan kedua yang membentuk bayangan dari Q’ di Q”.

Jarak s1 adalah jarak benda untuk permukaan pertama, s1’ adalah jarak bayangannya. Jarak benda untuk permukaan kedua dalah s2, sama dengan s1’ditambah tebal lensa t, dan s2’ adalah jarak bayangan dari permukaan kedua.

Jika lensa tipis tebal t kecil jika dibanding dengan s1, s1’, s2 dan s2’ sehingga dapat diabaikan. Dengan demikian s1’ dapat dianggap sama dengan s2, serta pengukuran jarak benda dan bayangan dapat dilakukan dari vertex lensa, misalkan kedua sisi lensa dilingkupi udara (indeks bias 1,0).

Untuk pembiasan oleh permukaan pertama, persamaan pembentukan bayangan adalah :

 

1 1 1

1 1

R n s

n s

 

  (1) Sedangkan untuk permukaan kedua adalah :

 

2 2 2

1 1

R n s

n s

 

  (2)

Jika kedua persamaan di atas dijumlahkan, maka s2 = t-s1 dan mengingat bahwa lensa sedemikian tipisnya sehingga s2 = -s1’, sehingga diperoleh

:

 

_



 



 



 



2 2 1

1

1 1 1

1 1

R n R

s s (3)

Q’

P’

Q

P

L

P’’

Q’’

S1

S1’

S2

S2’ t

y

y’

Gambar 2.2 Bayangan yang dibentuk oleh permukaan pertama sebuah lensa menjadi benda untuk permukaan kedua

(18)

17 Karena s1 adalah jarak benda dan s2’ adalah jarak bayangan untuk lensa tipis, maka tanda persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi:

 

_



 



 







2 1

1 1 1

1 1

R n R

s

s (4)

Panjang fokus lensa dirumuskan :

 

_



 



 





2 1

1 1 1

1

R n R

f (5)

Persamaan ini dikenal dengan persamaan pembuat lensa. Substitusi persamaan (4 ) ke dalam persamaan (5 ) menghasilkan :

s s f 1 1

1 

  (6)

Persamaan ini dikenal sebagai persamaan lensa tipis rumusan Gauss, dinamakan demikian sebagai penghargaan kepada ahli matematika Karl F. Gauss.

Perbesaran yang dihasilkan oleh sebuah lensa adalah hasil perbesaran dari tiap-tiap permukaannya, untuk lensa tipis berlaku :

s M s



 atau

y M y



 (7)

Bila panjang fokus lensa dinyatakan dalam cm, maka daya lensa didefinisikan sebagai:

D 1f (8)

IV. Prosedur Kerja

a. Siapkan alat dan bahan di meja praktikum

b. Susunlah peralatan percobaan seperti gambar (4.3)

Gambar 2.3. Skema peralatan

c. Pasang lensa +100 di depan benda

Benda + sumber cahaya

lensa layar

(19)

18 d. Tentukan jarak benda tertentu s, kemudian atur layar sedemikian rupa sehingga

diperoleh bayangan yang paling tajam. Amati dan catatlah jarak bayangan s’.

e. Lakukan langkah (d) untuk jarak benda yang berbeda-beda.

f. Ulangi percobaan dengan menggunakan kombinasi dua lensa (+100 dan +50)

g. Pasanglah lensa positif didepan lensa negatif untuk menentukan bayangan yang dibentuk oleh lensa negatif (-50).

V. Metode Analisa Data

1. Buatlah tabel seperti di bawah ini : No

s 1

' 1

s f

1 D

2. Dari persamaan (6) buatlah grafik hubungan antara s 1 dan

' 1

s dalam kertas millimeter. Garis linear tersebut diperpanjang sehingga memotong absis dan ordinat grafik. Tentukan panjang fokus f dari lensa dengan menggunakan titik potong grafik terhadap sumbu-sumbunya. Tentukan pula daya lensa menggunakan persamaan (8) dan ketidakpastiannya.

3. Jelaskan karakteristik bayangan yang terbentuk oleh lensa positif dan lensa negative hasil percobaan!

VI. Evaluasi

1. Jelaskan sifat-sifat bayangan nyata dan maya yang dibentuk oleh lensa!

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan titik api!

3. Untuk melukiskan bayangan, biasanya digunakan 3 sinar istimewa. Gambarkan dan beri penjelasannnya

4. Mengapa lensa positif disebut lensa konvergen?

(20)

19 5. Apa maksudnya: lensa berdaya 3₂¹D ?

VII. Referensi

Sears dan Zemansky. 2003. Fisika Universitas Jilid 2, Hugh D. Young & Roger A.

Freedman Jakarta: Erlangga

Tim praktikum fisika dasar. 2009. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar, Jurusan Fisika FMIPA UNNES Semarang

Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga, Jilid 2. Jakarta: Erlangga

(21)

20

PERCOBAAN 3 INDEKS BIAS

I. Tujuan

1. Menentukan indeks bias lensa planparalel 2. Menentukan indeks bias prisma

3. Menentukan deviasi minimum prisma

Alat & bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah :

1. Kaca plan paralel 1

2. Prisma 1

3. Jarum 10

4. Mistar 1

5. Busur pengukur sudut 1

6. Gabus karet 4

7. Beberapa lembar kertas HVS

III. Dasar Teori

Pembiasan oleh Permukaan Datar Sejajar (Plan Paralel)

Pada gambar 3.1 sinar datang pada permukaan atas sebuah plat tembus cahaya dengan sudut datang 1. Permukaan-permukaan plat itu datar dan sejajar satu sama lain. Sudut bias pada permukaan atas adalah 1’ serta sudut datang dan sudut bias pada permukaan bawah masing-masing adalah 2 dan 2’. Misalkan indeks bias medium di luar plat itu adalah n, sedangkan indeks bias plat itu adalah n’ dengan n’> n.

Berdasarkan hukum Snell n

 n



1 1

sin sin



 dan

n n

 



2 2

sin sin



 (1)

dari gambar terlihat bahwa

2

1 

 

(22)

21 Jika hubungan-hubungan di atas dikombinasikan, diperoleh :

 ₂

1 



Hubungan terakhir ini berarti bahwa sinar yang keluar sejajar dengan sinar datang.

Tinjau sinar cahaya yang mengenai salah satu permukaan prisma dengan sudut datang , seperti diperlihatkan oleh gambar 3.2a. Misalkan indeks bias prisma adalah n, dan A adalah sudut puncaknya, sedangkan medium di luar prisma itu adalah udara.

Bagian yang hendak ditentukan adalah sudut deviasi δ. Hal ini menyangkut ketelitian melihat. Untuk meninjau pembiasan pada permukaan pertama dan kedua juga digunakan hukum Snell. Setelah keluar dari permukaan kedua, dapat ditentukan sudut deviasinya.

Meskipun metodenya cukup mudah, persamaan untuk menentukan δ pada umumnya agak sulit. Tetapi yang sudah jelas adalah jika sudut datang berkurang maka sudut deviasinya mulanya berkurang kemudian bertambah besar lagi. Sudut deviasi akan berharga minimum jika sinar melalui prisma secara simetris, seperti ditunjukkan oleh gambar 3.2b. Sudut δm disebut deviasi minimum. Dalam keadaan khusus seperti itu, hubungan antara δm dengan sudut prisma dan indeks biasnya dinyatakan dalam persamaan :

sin2 sin 2

A A m n



 

 





(2)

A

 n



(a)

A A 2 2

δ 1

1’

δm

(b)

Gambar3.2.(a) Deviasi oleh prisma

(b) Deviasi minimum terjadi jika sinar melalui prisma secara simetri

Gambar 3.1. Pembiasan oleh Prisma PRISMA plat sejajar

n

n’

n

1

2

2’ P

Q

1’

(23)

22 Indeks bias suatu bahan yang tembus cahaya dapat diukur dengan menggunakan persamaan di atas. Sampel bahan padat yang hendak diketahui indeks biasnya itu dipotong dan diasah sampai berbentuk prisma. Sudut prisma A dan sudut deviasi minimum diukur. Sudut-sudut ini dapat diukur dengan ketelitian yang tinggi, sehingga metode ini merupakan cara yang memberikan hasil yang sangat seksama.

Bila sudut prisma kecil, maka sudut deviasi minimum juga kecil sehingga dapat mengganti sinus sudut dengan besar sudut itu sendiri. Dalam keadaan demikian diperoleh :

 

A m

n A atau m



n1



A ( 3 )

IV. Prosedur Kerja

Untuk mengukur indeks bias kaca plan paralel, lakukan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Siapkan selembar kertas HVS yang masih kosong dan bersih, letakkan di atas meja.

Letakkan kaca plan paralel di atas meja tersebut, gambar segi empat dengan cara menggaris tepi kaca plan paralel.

2. Tancapkan jarum / paku kira-kira di tengah garis panjang dari segi empat yang telah dibuat, sejajar dan menempel salah satu sisi kaca. Kemudian tancapakan satu jarum lagi di sembarang titik di sisi kaca tidak menempel dan membentuk sudut terhadap garis normal sisi kaca.

mata Jarum/paku

Plan paralel (a

)

2

(b)

1

1’

2’ O n

n’

n

Pergeseran sinar

Gambar 3.3 Skema susunan percobaan penentuan indeks bias kaca plan paralel

a) Jarum atau paku sebagai representasi benda dan bayangan b) Analisis jalannya sinar dan besarnya sudut datang dan sudut bias

(24)

23 3. Dari sisi yang berseberangan lihatlah dua jarum tadi, gerakkan kepala Anda sehingga melihat jarum tadi berimpit (segaris). Tancapkan dua jarum lagi, salah satu menempel kaca dan yang lain berada pada jarak tertentu dari kaca. Keempat jarum yang telah tertancap harus terlihat berimpit antara satu dengan yang lainnya.

4. Singkirkan kaca plan paralel dari atas kertas, kemudian cabut pula jarum-jarumnya.

Perhatikan titik-titik lubang berkas menancapnya jarum.

5. Hubungkan titik-titik lubang berkas jarum sehingga membentuk garis. Buatlah juga garis normal sisi kaca yang melewati titik lubang jarum.

6. Ukur sudut datang dan sudut bias dengan menggunakan busur pengukur sudut. Ukur pula jarak pergeseran antara sinar yang masuk dan sinar yang keluar kaca. Catat hasil pengukuran Anda pada tabel.

7. Lakukan kegiatan 1 s/d 6 sebanyak 5 kali, untuk beberapa sudut datang yang berbeda.

Untuk menentukan indeks bias prisma, dan menentukan deviasi minimumnya, lakukan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Siapkan selembar kertas HVS yang masih kosong dan bersih, letakkan di atas meja.

Letakkan prisma di atas kertas tersebut. Gambar segitiga dengan cara menggaris tepi prisma.

2. Tancapkan jarum / paku kira-kira di tengah sisi garis segitiga yang telah dibuat sejajar dan menempel salah satu sisi prisma. Tancapkan salah satu jarum lagi di suatu titik pada sisi prisma dan tidak menempel pada prisma, sehingga sudut datang  sebesar 30⁰ (lihat gambar skema).



prism

a mat

Gambar 3.4 Skema susunan alat percobaan penentuan indeks a

bias prisma

(25)

24 3. Dari sisi prisma yang lain lihatlah dua jarum tadi lewat dalam prisma. Gerakkan kepala Anda sehingga melihat kedua jarum tadi berhimpit. Tancapkan dua jarum lagi, salah satu jarum menempel pada prisma sedangkan jarum yang lain tidak menempel. Keempat jarum tersebut harus terlihat berhimpit satu dengan yang lainnya.

4. Singkirkan prisma dari atas kertas, kemudian cabut pula jarum-jarumnya.

Perhatikan titik lubang berkas menancapnya jarum.

5. Hubungkan titik-titik lubang berkas jarum sehingga membentuk garis. Buat juga garis normal sisi prisma yang melewati titik lubang jarum.

6. Ukur sudut sinar datang dan sudut sinar bias (deviasi pertama) terhadap garis normal sisi pertama prisma. Catat hasil-hasil pengukuran saudara pada tabel.

7. Lakukan kegiatan 1 s/d 7 untuk beberapa sudut datang yang berbeda yaitu untuk sudut datang 30⁰, 35⁰, 40⁰,45⁰,50⁰,55⁰,60⁰,65⁰,70⁰,dan 75⁰

V. Metode analisa data

1. Penentuan indeks bias plan paralel dan prisma

- Buatlah tabel antara sudut datang, sudut bias dan tentukan indeks bias kaca plan paralel dengan menggunakan hukum snellius

- Buatlah grafik antara sudut datang dan sudut bias untuk menentukan indeks biasnya

No sudut datang (1) Sudut bias (2) A



δ δ 1

n

Gambar 3.5 Analisis jalannya sinar dan sudut deviasi prisma, δ1 adalah sudut deviasi oleh permukaan pertama, δ adalah sudut deviasi prisma

(26)

25 2. Penentuan deviasi minimum prisma

Tentukan besarnya deviasi minimum prisma dengan menggunakan persamaan 3 VI. Evaluasi

1. Jelaskan hubungan antara sudut datang dengan sudut bias terhadap garis normal berdasarkan percobaan pada lensa planparallel!

2. Bagaimana hubungan antara besar pergeseran dengan besar sudut datang?

Nyatakan juga pernyataan Saudara dengan perumusan matematis?

3. Bandingkan hasil yang diperoleh dalam penentuan indeks bias prisma jika menggunakan hukum snellius dan deviasi minimum.

VII. Referensi

David Halliday & Robert Resnick. 1993. Fisika Jilid2. Jakarta: Erlangga

Sutrisno. 1979. Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika. Bandung: ITB Tim praktikum fisika dasar. 2009. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar. Semarang:

Jurusan Fisika FMIPA UNNES

(27)

26

PERCOBAAN 4 GELOMBANG STASIONER

I. Tujuan

1. Memahami konsep gelombang stasioner

2. Mempelajari pola gelombang stasioner dalam dawai

3. Mengukue panjang gelombang dan cepat rambat gelombang dalam dawai 4. Menentukan frekuensi sumber getar

II. Alat dan Bahan

No Alat Dan Bahan Jumlah

1 Sumber getaran (vibrator 1

2 Power supply 1

3 Precision Pulley 1

4 Bench Clamp 1

5 Support Rod 50 cm 1

6 Meteran Jahit 1

7 Kabel penghubung 2

8 Beban 10 g 5

9 Pengait Beban 1

III. Dasar Teori

Pernahkan Anda mengamati getaran dawai gitar saat dipetik? Memetik salah satu dawai gitar dengan memvariasikan tegangan dawai gitar akan menghasilkan bunyi yang berbeda pula. Dapatkah Anda menjelaskan hal tersebut mengapa terjadi? Gelombang berdiri atau gelombang stasioner pada dawai gitar dihasilkan dari interferensi gelombang datang dan gelombang pantul. Panjang gelombang pada gelombang berdiri dapat diamati dari tampilan simpul dan perutnya. Gelombang berdiri mempunyai amplitudo yang berbeda di setiap titiknya. Amplitudo maksimum disebut perut, sedangkan amplitudo nol atau tidak ada simpangan disebut dengan simpul.

(28)

27 Percobaan Melde digunakan untuk menyelidiki cepat rambat gelombang transversal dalam dawai.

Gambar 4.1 Percobaan Melde

Pada sumber getar diikatkan erat-erat sehelai benang. Benang tersebut ditumpu pada sebuah katrol dan ujung benang diberi beban, misalnya sebesar g gram. Ketika sumber getar dinyalakan akan terbentuk pola gelombang stasioner pada benang dan jika diamati akan terlihat adanya simpul dan perut sepanjang benang tersebut.

Secara umum untuk menentukan cepat rambat gelombang dapat dituliskan sebagai berikut :

(1)

Percobaan Melde juga menunjukkan bahwa massa beban menghasilkan gaya berat atau tegangan dawai. Tegangan dawai secara matematis dinyatakan sebagai berikut :

(2) dengan

F = Gaya berat (N) m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

Frekuensi gelombang sama dengan frekuensi sumbernya, sedangkan laju gelombang pada dawai ditentukan oleh tegangan dan kerapatan massa linear dawai. Secara matematik laju gelombang pada dawai dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut:

(3)

(4) dengan

(29)

28 v = cepat rambat gelombang dalam dawai (m/s)

F = Tegangan dalam dawai (N) μ = rapat massa dawai (kg/m)

IV. Prosedur Kerja

a. Rangkai alat seperti gambar 4.1

b. Pastikan bahwa sumber getar dihubungan dengancatu daya keluaran AC sebesar 6 volt. Lebih dari itu alat bisa rusak.

c. Pasang beban 10 g pada pengait. Pengait beban mempunyai massa 1 gram d. Hidupkan sumber getar, kemudian amati pola gelombang yang terjadi

e. Tentukan panjang setengah gelombang yang terjadi dengan cara mengukur jarak 2 simpul yang berdekatan. Catat hasil pengukuran kemudian masukkan ke dalam tabel hasil praktikum. Matikan catu daya.

f. Tambahkan beban 10 g pada pengait. Massa beban sekarang menjadi 21 g.

g. Nyalakan catu daya, kemudian amati pola gelombang yang terjadi.

h. Ukur panjang setengah panjang, catat dan masukkan dalam tabel.

i. Ulangi percobaan di atas sampai penambahan beban 50 gra, j. Catat hasil pengamatan anda dalam tabel pengamatan

V. Metode Analisa

a. Buatlah tabel hasil pengamatan sebagaimana berikut : Panjang benang = m

Massa benang = kg

No l (m) m (kg) λ (m)

b. Hitung nilai cepat rambat dalam dawai (v) dengan menggunkan persamaan 3

(30)

29 c. Buatlah grafik antara cepat rambat (v) dan panjang gelombang (λ) untuk

menentukan frekuensi sumber getar

d. Dalam setiap hasil analisa data harus ditentukan ketelitian dan ketepatan pengukuran

1. Dari hasil eksperimen anda jelaskan apa yang dimaksud gelombang stasioner?

2. Jelaskan pengaruh penambahan atau pengurangan beban pada pola gelombang stasioner?

3. Apakah cepat rambat gelombang dipengaruhi oleh massa dan panjang tali?

VII. Referensi

Sutrisno. 1979. Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika. Bandung: ITB Tim praktikum fisika dasar. 2009. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar. Semarang:

(31)

30

PERCOBAAN 5 TEGANGAN PERMUKAAN

I. Tujuan

1. Memahami konsep fisis tegangan permukaan pada zat cair

2. Menentukan tegangan permukaan zat cair sebagai fungsi temperatur II. Alat Dan Bahan

1. Torsion dynamometer 1

2. Hotplate 1

3. Termometer 1

4. Statif 1

5. Tripod base 1

6. Cincin,d= 19,65 mm 1

7. Pipet 1

8. Beaker glass 2

9. Clamp 1

10. Aquades 11. Deterjen III. Dasar Teori

Molekul pada zat cair yang berada pada tekanan yang isotropik akan mendapatkan gaya dari molekul-molekul di sekelilingnya. Resultan gaya yang bekerja pada molekul pada lapisan batas tidaklah nol, dimana arah gaya tersebut menuju pusat molekul pada zat cair. Jika zat cair tersebut mempunyai luas penampang ΔA dan usaha yang dikerjakan sebesar ΔE, maka besarnya energi permukaan spesifiknya dapat dituliskan sebagai berikut :

 

^_^E_A ₍₁₎

Sehingga tegangan permukaannya





F



₍₂₎

(32)

31 Dimana F adalah gaya yang bekerja pada permukaan sepanjang  yang arahnya tangensial terhadap zat cair. Karena dalam percobaan digunakan cincin sebagai media ukur maka

 r 2 .

 2



(3)

Tegangan permukaan pada zat cair akan naik seiring dengan kenaikan temperatur, secara matematis hubungannya dituliskan sebagai berikut :

 

' T_k ' T

   (4)

Dimana Tk adalah temperatur kritis, sementara tegangan permukaan jenisnya dapat dituliskan dengan :

2 / 3 m

V

m

  

(5)

Dengan mensubstitusi persamaan 5 ke persamaan 4, maka :

 

2 / 3

' '

m Vm Tk T

   (6)

Ketika dua cairan dicampur maka tegangan permukaannya akan menurun. Penurunan tegangan permukaan dikarenakan daerah permukaan zat cair menjadi penuh oleh karena penambahan konsentrasi cairan. Persamaan tegangan permukaan sebagai fungsi konsentrasi cairan dirumuskan oleh Szyskowski sebagai berikut :

 

0 _c 'log 1 b c'

    (7)

IV. Prosedur Percobaan

1. Rangkai alat eksperimen tegangan permukaan seperti pada gambar 5.1

2. Kaitkan cincin dengan menggunakan benang pada statif 3. Siapkan air dalam gelas beaker dan letakkan di atas hotplate 4. Aturlah sedemikian sehingga cincin tepat di permukaan air 5. Panaskan hot plate

Gambar 5.1 setting percobaan tegangan permukaan

(33)

32 6. Ukur temperaturnya dan variasiakan temperatur dari 40⁰C-60⁰C dengan interval 5 ºC 7. Tariklah cincin dengan torsion, kemudian catat nilai gaya yang diperlukan sampai

cincin terangkat dari permukaan air

8. Gantilah air dengan minyak, dan lakukan seperti langkah di atas V. Metode Analisa Data

1. Dari hasil percobaan masukkan data ke dalam table berikut.

Volume air = ml

No T ºC F (N)

2. Hitung nilai tegangan permukaannya dengan menggunakan persamaan 2 pada masing-masing eksperimen

3. Buat grafik antara tegangan permukaan sebagai fungsi temperatur 4. Analisalah hubungan pada grafik

Dalam setiap hasil analisa data harus ditentukan ketelitian dan ketepatan pengukuran

1. Dari hasil eksperimen anda jelaskan apa yang dimaksud tegangan permukaan?

2. Jelaskan pengaruh penambahan atau pengurangan etanol pada tegangan permukaan cairan?

3. Apakah tegangan permukaan dipengaruhi oleh temperatur?

VII. Referensi

Tipler, 2001, Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta Sears dan Zemansky, 2003, Fisika Universitas Jilid 2, Hugh D. Young & Roger A.

Freedman, Penerbit Erlangga, Jakarta

David Halliday& Robert Resnick, 1993, Fisika Jilid2, Penerbit Erlangga, Jakarta Giancolli, 2001, Fisika Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta

Tim praktikum fisika dasar. 2009. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar, Jurusan Fisika FMIPA UNNES Semarang

Sutrisno, 1979, Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika, Penerbit ITB, Bandung

(34)

33

PERCOBAAN 6 RESONANSI BUNYI

I. Tujuan

1. Memahami gejala resonansi

2. Memahami gelombang bunyi dalam tabung 3. Menentukan cepat rambat bunyi di udara.

1. Audio generator 2. Speaker

3. Tabung kaca 4. Meteran 5. Tripod base 6. Statif 7. Clamp

8. Botol penampung 9. Gelas ukur

10. Jangka sorong 11. air

III. Dasar Teori

Bila garpu penala/sumber bunyi digetarkan di atas tabung resonansi, maka getarannya akan menggetarkan kolom udara di dalam tabung resonansi. Dengan mengatur panjangnya kolom udara di dalam tabung resonansi, maka akan terdengar dengung menjadi lebih keras, ini berarti terjadi resonansi.

Di dalam tabung resonansi terjadi gelombang longitudinal diam (stasioner), dengan sasarannya yaitu permukan air sebagai simpul gelombang, dan mulut tabung sebagai perut gelombang. Sebenarnya letak perut berada sedikit di atas tabung.

Jaraknya dari mulut sebutlah

k

, kira-kira 0,3 x diameter tabung.Resonansi terjadi jika frekuensi nada dasar atau nada atas dari kolom udara sama dengan frekuensi sumber bunyi.

(35)

34 Bila resonansi terjadi pada nada dasar, maka terdapat satu simpul dan satu perut pada saat itu yang berarti berlaku :

4λ k 1

l₁  (1)

dengan l₁ : panjang kolom udara di dalam tabung minimum ketika terjadi resonansi untuk yang pertama kali, dan  : panjang gelombang bunyi di udara. Bila yang beresonansi adalah nada atas pertama maka terdapat dua simpul dan dua perut, akan berlaku :

4 λ k 3

l₂  (2)

dengan l₂ : panjang kolom udara yang kedua setelah panjang minimum saat terjadi resonansi, atau panjang kolom udara ketika terjadi resonansi untuk yang kedua kalinya.

Selanjutnya untuk nada atas yang ke-n, terdapat nsimpul dan juga n perut, akan memberikan panjang kolom udara l_n dengan (n1,2,3,...)akan memenuhi persamaan :

 

4 λ 1 k 2n

l_n 



 atau

 

λ k 4

1

l_n  2n  (3)

Dengan demikian  rata-rata dapat dihitung, jika setiap terjadi resonansi panjang kolom udara diukur.

Jika cepat rambat bunyi di udara adalah v sedangkan frekuensi garpu penala/ frekuensi sumber bunyi ( f ) dan panjang gelombang () akan berlaku hubungan :

f

v  

₍₄₎

Kombinasi persamaan (1) dan (4) akan memberikan hubungan : Kolom udara

s p

Kolom udara

(36)

35 f k

1 4

l₁ v  (5)

sedangkan kombinasi antara persamaan (3) dan (4) akan memberikan hubungan :



 



 



 k

4f n v 4f

l_n 2v atau

C 4f n

l_n 2v  (6)

dimana n= 1,2,3,… adalah orde resonansi, dan 



 



 

 k

4f

C v adalah tetapan.

Cepat rambat bunyi dalam percobaan ini adalah cepat rambat bunyi ketika suhunya C

t⁰ atau T kelvin yaitu suhu pada saat percobaan. Karena cepat rambat bunyi di udara berbanding lurus dengan akar suhu mutlaknya, maka cepat rambat bunyi pada suhu 0⁰Catau 273 K yakni v₀ dapat dicari dari hubungan :

273 T T

T v

v

0 0

t   (7)

Cepat rambat bunyi pada suhu kamar atau 27⁰ C mestinya dapat dihitung dengan mengacu ke v0.

1. susunlah alat seperti gambar di bawah ini

l f(Hz)

Selang berisi air

Gambar 6.1. Peralatan percobaan resonansi bunyi

(37)

36 2. periksalah kembali sambungan antara selang tabung kaca dan antara selang dengan

penampung air. Cek apakah ada kebocoran atau tidak

3. hidupkan audio generator kemudian ambil penampung air dari tempatnya 4. secara perlahan-lahan dan hati-hati turunkan penampung air

5. dengan cermat bersamaan dengan turunnya permukaan air pada tabung, catat posisi ketika terjadi dengungan suara yang lebih keras. Saat itu dikatakan terjadi resonansi pertama. Ukurlah jarak antara permukaan air ke mulut tabung (panjang kolom udara atau l₁) .

6. turunkan kembali penampung air untuk menurunkan posisi permukaan air, dan cermati posisi dengungan suara yang kedua. Ukurlah kembali posisi (tinggi) permukaan air pada dengungan kedua.

7. Lakukan prosedur di atas dengan mengubah frekuensi sumber bunyi 8. Catat hasil pengamatan pada tabel

V. Metode Analisa

Buatlah tabel hasil pengamatan sebagaimana berikut : a. Tabel 1 untuk frekuensi sumber bunyi tetap

f = Hz, k = m

No n l (m) λ (m)

a.2 Tabel 2 untuk variasi frekuensi sumber bunyi n =

No l (m) λ (m) f (Hz)

b. Hitung nilai cepat rambat (v) dengan menggunakan persamaan 6 c. Tentukan pula ketelitian dan ketepatan pengukurannya

VI. Evaluasi

(38)

37 1. Apakah yang dimaksud dengan resonansi dan apa syarat terjadinya resonansi ? 2. Mengapa jarak antara permukaan tabung harus diperhitungkan dalam percobaan ini

? Apakah jarak ini perlu diukur dalam percobaan ?

3. Bunyi dengan frekuensi f merambat di udara pada suhu tertentu dengan kecepatan v, bila frekuensinya dinaikkan menjadi 2 f dengan suhu yang sama apakah cepat rambatnya juga menjadi 2v? Jelaskan

4. Apa yang dimaksud dengan gelombang diam? Beri penjelasan !

5. Selain gelombang longitudinal diam, adakah gelombang transversal diam ? Jika ada berikan contohnya, jika tidak ada mengapa?

b. Referensi

David Halliday & Robert Resnick. 1993. Fisika Jilid2. Jakarta: Erlangga

Tim praktikum fisika dasar. 2009. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar. Semarang:

(39)

38

PERCOBAAN KE-7 PRINSIP TRANSFORMATOR

A. TUJUAN

1. Mempelajari prinsip kerja transformator step up 2. Mempelajari prinsip kerja transformator step down

B. DASAR TEORI

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator disusun menggunakan kumparan-kumparan.

Tiap kumparan dililit menggunakan tembaga. Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Jenis-jenis transformator

a. Transformator Step Up

Transformator Step Up adalah transformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan bolak-balik (AC). Pada transformator ini, jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada lilitan kumparan primer.

b. Transformator Step Down

Transformator Step Down adalah transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Pada transformator ini, jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan kumparan sekunder.

(40)

39 Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Vp = tegangan primer (volt) Vs = tegangan sekunder (volt) Np = jumlah lilitan primer Ns = jumlah lilitan sekunder

(41)

40 Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:

1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).

3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Sehingga dapat dituliskan:

C. ALAT DAN BAHAN

1. Coil 140 lilitan, 6 tap 2

2. Clamping device 1

3. inti besi pendek (iron core short) 1 4. Inti besi U (iron core U-shaped) 1

5. multimeter analog 2

6. Kabel 6

D. CARA KERJA Prinsip step down

1. Pasanglah coil 140 lilitan pada clamping device.

2. Pada coil yang akan dijadikan kumparan primer, pilihlah 2 tap sehingga menghasilkan 140 lilitan.

3. Hubungkan kumparan primer ke power supply AC 6 V.

4. Hubungkan secara paralel Kumparan primer dengan multimeter. Kemudian letakkan selector pada voltmeter AC 30 V

5. Pada koil yang ditentukan sebagai kumparan sekunder, pilih tap 140 lilitan.

6. Hubungkan kumparan sekunder dengan multimeter. Letakkan selector pada voltmeter AC 30 V

7. Colokkan kabel power supply ke sumber listrik PLN, lalu tekan saklar on pada power supply.

8. Amati nilai yang ditunjukkan oleh dua multimeter. Catat nilai ini ke dalam table.

(42)

41 9. Tekan off power supply.

10. Gantilah jumlah lilitan kumparan sekunder dengan mengganti tap, sehingga dihasilkan 112 lilitan

11. Catat nilai tegangan yang dihasilkan setelah di on kan

12. Lakukan hal di atas untuk jumlah lilitan yang lebih kecil pada kumparan sekunder

Prinsip Step Up

1. Pada coil yang akan dijadikan kumparan primer, pilihlah 2 tap sehingga menghasilkan 42 lilitan.

2. Hubungkan kumparan primer ke power supply AC 6 V.

3. Hubungkan secara paralel Kumparan primer dengan multimeter. Kemudian letakkan selector pada voltmeter AC 10 V

4. Pada koil yang ditentukan sebagai kumparan sekunder, pilih tap 42 lilitan.

5. Hubungkan kumparan sekunder dengan multimeter. Letakkan selector pada voltmeter AC 30 V

6. Colokkan kabel power supply ke sumber listrik PLN, lalu tekan saklar on pada power supply.

7. Amati nilai yang ditunjukkan oleh dua multimeter. Catat nilai ini ke dalam tabel.

8. Tekan off power supply.

9. Gantilah jumlah lilitan kumparan sekunder dengan mengganti tap sehingga jumlah lilitannya lebih besar dari kumparan primer

10. Catat nilai tegangan yang dihasilkan setelah di on kan

11. Lakukan hal di atas untuk jumlah lilitan yang lebih besar pada kumparan sekunder.

E. ANALISA DATA

1. Masukkan data ke dalam tabel berikut ini Prinsip step down

NO Np Ns Vs Vp

(43)

42 Prinsip step Up

NO Np Ns Vs Vp

2. Berdasarkan data percobaan, bagaimana kesimpulan yang bisa diambil?

F. DAFTAR PUSTAKA

David Halliday & Robert Resnick. 1993. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga Giancolli. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga

PHYWE series of publications • Laboratory Experiments • Physics • PHYWE SYSTEME GMBH • Göttingen, Germany

Sutrisno. 1979. Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika. Bandung: ITB Sears dan Zemansky. 2003. Fisika Universitas Jilid 2, Hugh D. Young & Roger A.

Freedman. Jakarta: Erlangga

(44)

43

PERCOBAAN KE-8 KAPASITOR-EEP 6

(Pengisian dan Pengosongan Kapasitor)

I. Tujuan

1. Dapat memahami prinsip pengisian dan pengosongan dalam kapasitor.

2. Dapat membuat grafik pengisian dan pengosongan kapasitor.

3. Dapat menentukan tetapan waktu dan kapasitas kapasitor.

1) Kabel 4 buah

2) Papan rangkaian 1 buah

3) Kapasitor 47 µF 1 buah

4) Kapasitor 470 µF 1 buah

5) Resistor 10 kΩ 1 buah

6) Resistor 47 kΩ 1 buah

7) Kawat penghubung 1 buah

8) Power supply 1 buah

9) Multimeter 2 buah

10) Stopwatch 1 buah

Gambar Percobaan

Gambar rangkaian percobaan

(45)

44 III. Dasar Teori

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik sehngga pada aplikasinya banyak digunakan untuk membuat osilasi, timer, serta penstabil tegangan pada rangkaian power supply. Kapasitor dapat menyimpan muatan listrik sesuai dengan kapasitas kapasitansinya.

C = Q/V keterangan:

C= kapasitansi kapasitor [ Farad ] Q = Muatan Listrik [ Coulumb ] V = tegangan [Volt]

Satuan kapasitansi adalah Farad (‘F’). dalam praktikum nilai yang sering digunakan adalah mikroFarad (µF) atau 10-6F, nanoFarad (nF) atau 10-9F dan pikoFarad (_F) atau 10-12F. Rangkaian RC adalah rangkaian yang terdiri atas hambatan R dan kapasitor C yang dihubungkan dengan sumber tegangan DC.

Ada dua proses dalam rangkaian RC yaitu Pengisian Muatan (Charge) dan Pengosongan (discharging)

Kapasitor yang sudah diisi (charged) adalah semacam reservoir energi. Dalam pengisian (charging) dibutuhkan suatu aliran arus dari sumber tegangan. Bila pelat – pelat kapasitor tersebut hubung singkat dengan suatu penghantar maka akan terjadi pengosongan (discharging) pada kapasitor yang akan menimbulkan panas pada penghantar tersebut. Energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan 1 coulomb pada tegangan 1 volt adalah sebesar 1 joule.

 Pengukuran pertama

1. Rangkailah alat seperti gambar

2. Posisikan saklar pada OF dan Saklar peralihan pada posisi 1

(46)

45 3. Pilih skala pengukuran volmeter pada 10 V

4. Nayalakan PS dan atur tegangan pada 10 V

5. Nyalakan saklar pada posisi ON dan amati volmeter,

6. Nyalakan Discharging (pengosongan kapasitor) pada posisi 2. Amati voltmeter.

7. Korsletkan kapasitor dengan mengubungkan kaki 1 ke kaki 2 menggunakan kabel beberapa detik sampai tegangan kapasitor menunjukkan 0 V

8. Posisikan saklar peralihan pada posisi 1 dan mulai dari 0 V,

9. Ukur tegangan kapasitor (Vc) dengan interval 10 detik, catat pada tabel 1 Catatan : butuh konsentrasi yang tinggi pada saat pengukuran ini, apabila

pengukuran pertama gagal maka harus di ulang dari awal dan korsletkan kapasitor

10. Ganti saklar pada posisi 2 dan ukur tegangan kapasitor dengan interval pengukuran 10 detik

11. Ulangi langkah 8-10 sebanyak 5 kali

12. Ulangi langkah 8-10 dengan tegangan 12 V 13. Matikan saklar (OFF)

 Pengukuran kedua

1. Posisikan Saklar peralihan pada 1

2. Nyalakan pengisian (1) dan catat waktu pengukuran sampai tegangan kapasitor mencapai 6 V

3. Matikan saklar

4. Kosongkan kapasitor dan ganti dengan 47µF

5. Nyalakan pengisian (1), dan catat waktu sekali lagi hingga tegangan kapasitor mencapai 6 V

6. Ganti resistor 47 kΩ dengan 10 kΩ dan ulangi pengukuran

7. Gantilah kapasitor 47 µF dengan 470 µF, ulangi pengukuran 8. Matikan power supply

(47)

46 V. Metode Analisa

Tabel 1.

t/s 15 25 35 45 55 60 90

Pengisian kapasitor Vc = 10 V dan 12 V Pengosongan kapasitor:

Vc = 10 V dan 12 V

Tabel 2.

R/kΩ C/ µF t/s

47 470

47 47

10 47

10 470

1. Pada table 1 buatlah grafik pengisian dan pengosongan kapasitor 2. Jelaskan grafik tersebut dan jelaskan pengamatan pada nomor 1.

VII. Referensi

David Halliday & Robert Resnick. 1993. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga Giancolli. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Sears dan Zemansky. 2003. Fisika Universitas Jilid 2. Hugh D. Young & Roger A.

Freedman. Jakarta: Erlangga

Sutrisno. 1979. Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika. Bandung: ITB Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga, Jilid 2. Jakarta: Erlangga