Petunjuk Praktikum Fisika Dasar

Petunjuk Praktikum Fisika Dasar

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang

Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan buku Petunjuk

Praktikum Fisika Dasar ini.

Buku ini disusun untuk dapat dipakai sebagai pedoman

pelaksanaan praktikum fisika dasar bagi mahasiswa INSTITUT

TEKNOLOGI NASIONAL sehingga mahasiswa dapat

mempraktekkan pengetahuan yang didapat di dalam kuliah.

Penyusun berpesan agar buku ini dapat dipergunakan

dengan sebaik-baiknya oleh mahasiswa untuk memperoleh

tambahan ilmu pengetahuan secara praktek dan teori.

Penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak

yang telah ikut membantu dalam menyusun buku Petunjuk

Praktikum Fisika Dasar ini. Terima kasih kepada rekan-rekan

asisten dan praktikan serta pihak-pihak yang telah ikut

memberitahukan hal-hal yang perlu diralat/diperbaiki, tentu saja

penulis masih mengharapkan kritik dan saran yang membangun.

Bandung, Oktober 2021

Penyusun


iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................... ii

DAFTAR ISI .................................................................................................... iii

PETUNJUK UMUM PRAKTIKUM FISIKA DASAR ................................... iv

PERCOBAAN M1 ............................................................................................ 1

PERCOBAAN M2 .......................................................................................... 21

PERCOBAAN M3 .......................................................................................... 37

PERCOBAAN M4 .......................................................................................... 49

PERCOBAAN M5 .......................................................................................... 59

PERCOBAAN M6 .......................................................................................... 73

PERCOBAAN L1 ........................................................................................... 92

PERCOBAAN L2 ......................................................................................... 110

PERCOBAAN L3 ......................................................................................... 118

PERCOBAAN L4 ......................................................................................... 129

PERCOBAAN L5 ......................................................................................... 144

PERCOBAAN L6 ......................................................................................... 156

PERCOBAAN P1 ......................................................................................... 170

PERCOBAAN P2 ......................................................................................... 181

PERCOBAAN P3 ......................................................................................... 198

PERCOBAAN P4 ......................................................................................... 205

PERCOBAAN P5 ......................................................................................... 217

PERCOBAAN O .......................................................................................... 230


iv

PETUNJUK UMUM PRAKTIKUM FISIKA

DASAR

1. Laboratorium adalah tempat bekerja/praktikum, maka:

a. Laboratorium Fisika Dasar merupakan salah satu sarana

pendidikan dan pembelajaran di Institut Teknologi

Nasional, oleh karena itu, selama berada di Laboratorium,

praktikan harus bersikap sopan dan santun.

b. Berpakaian rapi: mengenakan kemeja, memakai sepatu

tertutup berkaos kaki, celana yang sopan (tidak sobek,

bukan legging, dan bukan rok mini), dan tidak memakai

aksesoris (contoh : gelang, topi, jaket, cincin, dll kecuali

jam tangan).

c. Selama berada di dalam Laboratorium Fisika, praktikan

tidak diperkenankan makan, tidur, dan merokok.

d. Praktikan tidak diperkenankan meninggalkan meja

praktikum tanpa seizin asisten.

e. Praktikan diperkenankan untuk minum saat praktikum

dengan seizin asisten di sekitar loker atau di luar

laboratorium.

f. Selama kegiatan praktikum tas dan barang-barang lain

yang tidak perlu untuk praktikum harus disimpan dalam

loker yang disediakan, tidak diperkenankan membawa ke

meja praktikum.

g. Praktikan wajib bertanggung jawab terhadap kunci loker

masing-masing.


v

h. Keselamatan dan keamanan barang milik pribadi menjadi

tanggung-jawab masing masing praktikan, Laboratorium

Fisika Dasar tidak bertanggung-jawab atas segala jenis

kehilangan barang pribadi.

i. Sebelum memasuki laboratorium praktikan diharuskan

memakai jas laboratorium, dan hanya boleh dilepas

jika sudah diluar laboratorium.

2. Praktikan wajib melakukan semua percobaan sesuai

dengan rencana (lihat jadwal di media-media informasi

Laboratorium Fisika Dasar).

3. Perihal kartu praktikum:

a. Setiap kali praktikum, kartu praktikum harus dibawa

(kartu praktikum diberikan pada hari pertama praktikum),

jika tidak membawa maka tidak diperkenankan

mengikuti praktikum saat itu dan tidak diberikan praktikum

pengganti/susulan.

b. Apabila kehilangan kartu praktikum, maka harus melapor

selambat lambatnya 1 (satu) hari sebelum praktikum

berikutnya pada jam kerja (08.00 – 17.00 WIB) kepada

asisten dan/atau admin laboratorium.

4. Praktikan wajib datang tepat pada waktunya sesuai dengan

jadwal praktikum masing-masing (pagi pukul 07.50, siang

pukul 12.50). Keterlambatan akan mendapat sanksi, mulai dari

kehilangan nilai test awal sampai tidak diperkenankan

praktikum pada hari tersebut.

5. Pelajari petunjuk praktikum dengan baik sebelum

praktikum dimulai. Asisten akan menilai persiapan, cara


vi

kerja Saudara/i dalam melakukan percobaan, menghitung dan

menjawab setiap pertanyaan yang diajukan, dll. Semua ini

akan mendapat nilai tersendiri dan akan digabungkan menjadi

nilai akhir suatu praktikum.

6. Perihal kehilangan atau kerusakan alat:

a. Kerusakan atau kehilangan alat yang disebabkan oleh

kelalaian praktikan selama praktikum berlangsung adalah

tanggung jawab praktikan dan rekan satu kelompok.

b. Praktikan dan rekan satu kelompok harus mengganti

dengan alat dengan spesifikasi yang sama. Penggantian

alat yaitu satu minggu setelah praktikum berlangsung

c. Keterlambatan penggantian alat dapat menyebabkan

praktikan dan rekan sekelompok yang bersangkutan

diberi nilai akhir praktikum C.

d. Jika lebih dari 3 hari terhitung dari batas maksimum

pengembalian, alat belum juga diganti, maka praktikan

dan rekan sekelompok yang bersangkutan diberi nilai

akhir praktikum E (atau dinyatakan tidak lulus

praktikum).

7. Setiap praktikan harus mempersiapkan diri untuk

pelaksanaan praktikum sesuai dengan modul yang akan

dilaksanakan, hal ini dilihat dari Tugas Pendahuluan dan Tes

Awal. Nilai Tes Awal yang tidak memenuhi kriteria dapat

dikenai perlakuan mulai dari pengulangan tes hingga praktikan

yang bersangkutan tidak diperkenankan praktikum (nilai

modul saat itu akan nol).


vii

8. Tugas pendahuluan harus ditulis tangan menggunakan

pena berwarna biru, tidak boleh diketik.

9. Sebelum memulai praktikum, serahkan kartu praktikum

dan tugas pendahuluan. Tulislah data kunci loker yang

dipegang di form yang akan diberikan oleh asisten, lalu tulis

alat-alat yang diperlukan dalam praktikum pada bon

peminjaman alat (akan diserahkan oleh asisten sebelum

praktikum dimulai). Setelah praktikum selesai, kembalikan

alat ke ruang peminjaman alat. Catat data ruang

(temperatur, tekanan, dan kelembaban udara) sebelum

dan sesudah praktikum.

10. Tiap kelompok akan diberikan 1 buku panduan praktikum dan

1 buku laporan. Tiap kelompok harus menyerahkan buku

laporan setiap selesai praktikum.

11. Setiap kelompok akan melaksanakan praktikum enam

modul praktikum.

12. Perihal izin tidak mengikuti praktikum:

a. Batas waktu izin (selain sakit) untuk tidak mengikuti

praktikum yaitu maksimal 2 hari (jam kerja) sebelum

praktikum dilaksanakan.

b. Jenis-jenis izin yang tidak diperkenankan adalah:

• Acara selain acara keluarga kandung

• Liburan

• Kegiatan organisasi, baik intra maupun ekstra kampus

c. Batas waktu izin sakit sehingga tidak mengikuti praktikum

yaitu maksimal 2 hari (jam kerja) setelah praktikum

dilaksanakan.


viii

d. Berkas-berkas yang perlu diserahkan untuk menjadi syarat

diterimanya izin (baik sakit maupun selain sakit) adalah

surat izin dan bukti lain jika memang diperlukan.

13. Segala bentuk kecurangan dan penipuan akan mengakibatkan

pemberian nilai akhir praktikum menjadi E tanpa

pemberitahuan terlebih dahulu.

14. Perhatikan setiap kali media informasi Laboratorium

Fisika Dasar (Seperti perubahan jadwal, panggilan kepada

praktikan, pengumuman, dsb.).

Bandung, Oktober 2021

Laboratorium Fisika Dasar

PERCOBAAN M1

(PENGUKURAN DASAR PADA BENDA PADAT)

Disusun Oleh:

M. AZHIMAN PRIHADI

(13-2019-184)


2

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

LABORATORIUM FISIKA DASAR

PRAKTIKUM FISIKA – MEKANIKA

PERCOBAAN M1–PENGUKURAN DASAR PADA BENDA

PADAT

I. CAPAIAN

Mahasiswa mampu melakukan Pengukuran Langsung (massa,

panjang, temperatur) dan Pengukuran Tidak Langsung (volume,

massa jenis) dengan baik dan benar.

II. TEORI

Pengukuran adalah proses membandingkan suatu besaran pada

objek ukur dengan besaran sejenis yang dijadikan standar.

Pengukuran dapat bersifat kuantitatif yang hasil pengukurannya

berupa suatu nilai dengan satuan dan kecermatannya namun dapat

juga bersifat kualitatif yang hasil pengukurannya berupa kualifikasi.

Terdapat dua jenis metode pengukuran, yaitu:

Metode Pengukuran langsung

Proses pengukuran yang hasil pengukurannya dapat langsung

dibaca pada skala yang ditunjukkan oleh alat ukur.

Metode Pengukuran tidak langsung

Proses pengukuran yang hasil pengukurannya didapat dengan

cara membandingkan beberapa jenis alat ukur dengan ukuran

standar. Perbedaan nilai yang ditunjukkan oleh skala alat ukur


3

sewaktu mengukur objek ukur dan ukuran standar digunakan untuk

menentukan dimensi dari objek ukur. Pengukuran tidak langsung

dapat juga dilakukan dengan mengukur besaran lain. Contohnya,

mengukur luas suatu bidang segi empat, maka yang dikur adalah

panjang dan lebar bidang. Besaran luas didapat dengan menghitung

panjang kali lebar.

Semua perlengkapan atau peralatan yang digunakan dalam

melakukan proses pengukuran disebut alat ukur. Ada beberapa istilah

yang sering ditemukan dalam suatu proses pengukuran:

- Kecermatan, kemampuan suatu alat ukur untuk

menunjukkan nilai sekala terkecil (NST).

- Ketelitian atau Akurat (Accuracy), kemampuan suatu

proses pengukuran untuk menunjukkan kedekatan nilai hasil

mengukur yang didapat dengan nilai sebenarnya.

- Ketepatan atau Presisi (Precision), atau keterulangan,

kemampuan suatu alat ukur untuk menunjukkan nilai yang

seragam secara berulang.

Untuk menghindari kesalahan akibat alat ukur pada saat proses

pengukuran, maka dilakukan kalibrasi pada alat ukur yang

digunakan. Kalibrasi merupakan proses mengecek suatu alat ukur

berdasarkan standar yang telah ditentukan untuk memastikan alat

ukur tersebut layak digunakan.

Proses pengukuran bertujuan untuk mendapatkan hasil

pengukuran yang berupa besaran yang memiliki nilai dan satuan.

Segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka

merupakan definisi dari besaran fisis. Besaran fisis dikelompokkan


4

atas besaran dasar dan besaran turunan. Besaran dasar adalah besaran

yang satuannya didefinisikan terlebih dahulu.

No. BESARAN DASAR

SATUAN SI

NAMA LAMBANG RUMUS

DIMENSI

1. Panjang meter m [ L ]

2. Massa kilogram kg [ M ]

3. Waktu second s [ T ]

4. Arus Listrik ampere A [ I ]

5. Suhu termodinamika Kelvin K [ θ ]

6. Jumlah Zat mol mol [ N ]

7. Intensitas Cahaya candela cd [ J ]

BESARAN TAMBAHAN

1. Sudut bidang radian rad

2. Sudut ruang steradian sr

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari

satuan satuan besaran dasar. Beberapa contoh besaran turunan

diantaranya luas, volume, kecepatan, gaya, dan massa jenis. Terdapat

dua cara untuk mengukur besaran fisis, yaitu:

Pengukuran cara statis

Pengukuran cara statis merupakan aplikasi dari pengukuran

langsung, digunakan untuk mengukur benda yang bentuknya teratur


5

sehingga didapat dimensinya. Contoh pengukuran cara statis yaitu

untuk mendapatkan panjang, lebar, atau tinggi dari suatu benda.

Pengukuran cara dinamis

Pengukuran cara dinamis merupakan aplikasi dari pengukuran

tidak langsung, digunakan untuk mengukur benda yang bentuknya

tidak teratur. Pengukuran cara dinamis menggunakan hukum-hukum

fisika seperti Hukum Archimedes sebagai acuan.

Secara umum konsep dari Hukum Archimedes menyatakan bahwa:

“Benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida,

akan mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipisahkan”

Sehingga maksud dari Hukum Archimedes terhadap benda yang

dicelupkan ke dalam fluida dapat dirumuskan:

𝐹𝐴 = 𝜌𝑓 𝑉𝑓 𝑔………………………… (1)

Dimana,

𝐹𝐴 : gaya ke atas (N)

𝜌𝑓 : massa jenis fluida (kg/m3)

𝑉𝑓 : volume fluida yang dipisahkan (m3)

𝑔 : percepatan gravitasi (m/s2)

Dalam setiap pengukuran besaran fisis selalu menemui batas

ketelitian dan kesalahan pengukuran, baik karena salah baca maupun

karena batas ketelitian alat. Setiap alat ukur memiliki karateristik

masing-masing baik dari cara penggunaan maupun kemampuan

dalam proses pengukuran seperti ketelitian, kecermatan, dan

ketepatan.


6

Jangka sorong (Sigmat)

Alat ukur ini banyak terdapat di bengkel-bengkel kerja, yang

dalam praktek sehari-hari mempunyai banyak sebutan misalnya

jangka sorong, mistar ingsut, schuifmaat atau vernier caliper. Pada

batang ukurnya terdapat skala utama yang cara pembacaannya sama

seperti pada mistar ukur. Pada ujung yang lain dilengkapi dengan

dua rahang ukur yaitu rahang ukur tetap dan rahang ukur gerak.

Dengan adanya rahang ukur tetap dan rahang ukur gerak ini maka

jangka sorong bisa digunakan untuk mengukur dimensi luar,

dimensi dalam, kedalaman dan ketinggian dari benda ukur.

Di samping skala utama, dilengkapi pula dengan skala tambahan

yang sangat penting perannya di dalam pengukuran yaitu yang

disebut dengan skala nonius. Skala nonius menaikkan tingkat

kecermatan jangka sorong. Dalam pembacaan skalanya ada yang

dalam sistem inchi dan ada pula yang dalam sistem metrik. Biasanya

pada masing-masing sisi dari batang ukur dicantumkan dua macam

skala, satu sisi dalam bentuk inchi dan sisi lain dalam bentuk metrik.

Dengan demikian dari satu alat ukur bisa digunakan untuk mengukur

dengan dua sistem satuan sekaligus yaitu inchi dan metrik. Ketelitian

alat ukur jangka sorong bisa mencapai 0.001 inchi atau 0.05

milimeter. Ada pula mistar ingsut yang tidak dilengkapi dengan skala

nonius. Sebagai penggantinya maka dibuat jam ukur yang

dipasangkan sedemikian rupa sehingga besarnya pengukuran dapat

dilihat pada jam ukur tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh jam

ukur adalah angka penambah dari skala utama (angka di belakang

koma yang menunjukkan tingkat kecermatan).


7

Gambar 1. Skala Utama dan Skala Nonius pada Jangka Sorong

Gambar 2. Penunjuk skala Jangka Sorong

Gambar 3. Bagian-bagian Jangka Sorong Universal

Rahang Bawah/ Rahang Luar

Skala nonius

Tangkai Ukur Kedalaman

Skala Utama

Baut Pengunci Rahang

Rahang Atas/ Rahang Dalam


8

Cara Menggunakan Jangka Sorong

Berdasarkan bagian-bagian utama yang dipunyai oleh jangka

sorong, secara umum jangka sorong dapat digunakan antara lain

untuk mengukur ketebalan, mengukur jarak luar, mengukur diameter

luar (outside), diameter dalam (inside), mengukur kedalaman (depth)

, mengukur tingkatan, mengukur celah, dan sebagainya.

Agar pemakaian jangka sorong berjalan baik dan tidak

menimbulkan kemungkinan yang dapat menyebabkan cepat

rusaknya jangka sorong maka ada beberapa hal yang harus

diperhatikan, yaitu:

1. Gerakan rahang ukur harus dapat meluncur dengan mulus

tanpa hambatan dan jalannya rahang ukur tidak boleh

bergoyang.

2. Saat melakukan pengukuran benda ukur harus masuk agak

kedalam rahang ukur.

3. Sebelum mengukur pastikan bahwa posisi nol dari skala ukur

dan kesejajaran muka ukur pada rahang ukur sudah benar.

4. Waktu melakukan penekanan kedua rahang ukur pada benda

ukur harus diperhatikan gaya penekannya. Terlalu kuat

menekan kedua rahang ukur akan menyebabkan kebengkokan

atau ketidaksejajaran rahang ukur. Disamping itu, bila benda

ukur mudah berubah bentuk maka terlalu kuat menekan rahang

ukur dapat menimbulkan penyimpangan hasil pengukuran.

5. Sebaiknya jangan membaca skala ukur pada waktu jangka

sorong masih berada pada benda ukur. Kunci dulu peluncurnya

lalu dilepas dari benda ukur kemudian baru dibaca skala


9

ukurnya dengan posisi pembacaan yang tegak lurus bidang

skala ukur.

6. Jangan lupa bersihkan kembali jangka sorong setelah

digunakan sebelum disimpan ditempatnya. Bersihkan jangka

sorong menggunakan alat-alat pembersih yang telah

disediakan misalnya kertas tissue, wash benzine, dan

sebagainya.

Cara Membaca Skala Jangka Sorong

Jangka sorong mempunyai skala ukur dalam inchi dan dalam

metrik. Akan tetapi, kebanyakan skala jangka sorong yang

digunakan dalam sistem metrik. Karena kedua sistem satuan tersebut

sama-sama digunakan maka pembahasan cara membacanya pun

kedua-duanya akan dijelaskan.

Cara Membaca Skala Jangka Sorong dalam Inchi

Pada jangka sorong dengan skala inchi, skala vernier-nya

(nonius) dibagi dalam 25 bagian dan ada juga yang dibagi dalam 50

bagian. Untuk jangka sorong yang skala vernier-nya dibagi dalam 25

bagian, skala utama 1 inchi dibagi dalam 10 bagian utama yang diberi

nomor 1 sampai 9. Berarti satu bagian skala utama mempunyai jarak

0.1 inchi. Masing- masing dari satu bagian skala utama (0.1 inchi)

dibagi lagi dalam 4 bagian kecil. Untuk jangka sorong yang skala

vernier-nya dibagi 50 bagian, skala utama 1 inchi juga dibagi dengan

10 bagian. Akan tetapi yang sepersepuluh bagian (0.1) dibagi lagi

dengan 2 bagian kecil. Berarti satu skala (divisi) dari skala utama

berjarak 0.050 inchi.


10

Cara Membaca Skala Jangka Sorong dalam Metrik

Sistem pembacaan jangka sorong dengan skala satuan metrik

sebetulnya sama saja dengan sistem pembacaan jangka sorong dalam

satuan inchi. Perbedaannya hanyalah pada satuannya dan juga

tingkat ketelitian pada skala vernier (nonius). Untuk jangka sorong

dengan sistem metrik skala nonius memiliki kecermatan 0.05

milimeter. Tiap angka pada skala utama menunjukkan besarnya jarak

dalam centimeters. Misalnya angka 1 berarti 1 centimeters = 10

milimeter. Jarak antara dua angka berarti 10 milimeter. Jarak ini

dibagi dalam 10 bagian yang sama, berarti satu skala kecil (divisi)

pada skala utama menunjukkan jarak 1 milimeter.

Mikrometer

Mikrometer merupakan alat ukur linear yang mempunyai

kecermatan yang lebih tinggi dari pada jangka sorong, umumnya

mempunyai kecermatan sebesar 0,01 mm (meskipun namanya

“mikrometer”). Jenis khusus memang ada yang dibuat dengan

kecermatan 0,005 mm, 0,002 mm.

Mikrometer memang dirancang untuk pemakaian praktis, sering

dimanfaatkan oleh operator mesin perkakas dalam rangka pembuatan

beragam komponen yang dibuat berdasarkan acuan toleransi

geometrik dengan tingkat kualitas sedang s.d. menengah. Jadi,

kecermatan sebesar 0,01 mm dianggap sesuai karena semakin cermat

alat ukur memerlukan kesaksamaan yang tinggi saat pengukuran

berlangsung (lebih cocok dilakukan pada laboratorium ukur/

metrologi dari pada dilakukan di pabrik dengan berbagai jenis

gangguan; getaran, debu, suhu).


11

Dengan memutar silinder putar satu kali, poros ukur akan

bergerak linier sepanjang satu kisar sesuai dengan kisar (pitch) ulir

utama (biasanya 0,5 mm). Apabila poros ukur digerakkan mulai dari

nol sampai batas akhir, kesalahan kisar ini akan “terkumpul” atau

terakumulasi sehingga menimbulkan penyimpangan yang sering

disebut dengan kesalahan kumulatif. Oleh karena itu, untuk

membatasi kesalahan kisar kumulatif, biasanya panjang ulir utama

(jarak gerakan poros ukur) dirancang hanya sampai 25 mm saja.

Gambar 4. Bagian-bagian Mikrometer

Pemakaian Mikrometer (0-25 mm)

Beberapa hal yang perlu diperhatikan sewaktu memakai mikrometer

adalah sebagai berikut:

Permukaan benda ukur dan mulut ukur mikrometer harus dalam

kondisi bersih. Adanya debu terutama geram bekas proses

Rahang

Tetap

Rahang

Geser

Mur Pengunci

Skala Utama

Skala Nonius

Roda

Bergerigi

Bagan

Selubung Luar


12

pemesinan dapat menyebabkan kesalahan sistematik dan bisa

merusak permukaan mulut ukur (sensor) mikrometer.

Sebelum dipakai, kedudukan nol mikrometer harus diperiksa.

Apabila perlu, kedudukan nol ini diatur dengan cara merapatkan

mulut ukur (dengan memutar ratchet sampai terdengar suara ratchet

dua/tiga kali; dua atau tiga “klik” ) kemudian silinder tetap diputar

(relatif terhadap suaiannya yaitu silinder rangka; lihat gambar 5,

dengan memakai kunci penyetel sampai garis referensi skala tetap

bertemu dengan garis nol skala putar.

Bukalah mulut ukur sampai sedikit, melebihi dimensi objek ukur.

Apabila dimensi tersebut cukup lebar, poros ukur dapat digerakkan

(dimundurkan) dengan cepat dengan cara menggelindingkan

silinder putar pada telapak tangan.

Benda ukur dipegang dengan tangan kiri dan mikrometer dengan

tangan kanan, lihat gambar 5. Rangka mikrometer diletakkan pada

tapak kanan dan ditahan oleh kelingking, jari manis serta jari manis

serta jari tengah. Telunjuk dan ibu jari digunakan untuk memutar

silinder putar, setelah hampir menyentuh gunakan ratchet untuk

memutar sampai “tiga klik”.

Pada waktu mengukur, penekanan poros ukur pada benda ukur

tidak boleh terlalu keras sehingga memungkinkan kesalahan ukur

karena adanya deformasi. Penekanan yang amat keras dapat

merusakkan ulir utama. Ketepatan pengukuran bergantung pada

penggunaan tekanan pengukuran yang cukup dan diusahakan selalu

tetap sama. Hal ini dapat dicapai dengan cara memutar silinder putar

melalui gigi gelincir (ratchet) atau tabung gelincir (friction thimble)


13

sewaktu poros ukur hampir mencapai permukaan benda ukur. Jika

pembatas momen putar tidak ada, gunakanlah perasaan yang baik

sewaktu memutar silinder putar. Pada alat ukur lain yang memakai

mikrometer sebagai penggerak sensor ukur, kadang dilengkapi

dengan sensor tekanan, atau indikator, meskipun tak ada ratchet atau

friction thimble pemutaran silinder putarnya dihentikan ketika jarum

indikator menunjukkan angka nol.

Gambar 5. Cara memegang Mikrometer

Neraca Teknis

Neraca Teknis merupakan salah satu alat untuk mengukur massa

benda. Neraca Teknis termasuk ke dalam neraca yang tidak

memiliki ketelitian yang tinggi. Neraca Teknis hanya memiliki

ketelitian 0,01 gram. Karena ketelitiannya yang rendah neraca ini

biasanya hanya dipakai untuk menimbang zat atau benda yang tidak

memerlukan ketelitian yang tinggi, misalnya untuk menimbang

bahan yang diperlukan untuk membuat larutan pereaksi, larutan

baku sekunder dll.


14

Neraca teknis memiliki bagian-bagian tertentu seperti sekrup

penyeimbang, tuas penopang (didalam), peredam, magnet,

penyangga, meja tambahan (tidak tertimbang), piring tempat

menimbang, batang gantung dan poros penggantung. Sekrup

penyeimbang berfungsi untuk mengkalibrasi neraca teknis sebelum

digunakan, piring tempat menimbang berfungsi untuk meletakkan

benda yang akan ditimbang

Gambar 6. Bagian-bagian Neraca Teknis

Tuas Penopang

(di dalam)

Poros

Penggantung

Sekrup

Penyeimbang Peredam

Batang

Gantung Magnet

Piringan

tempat

menimbang

Penyangga

Meja tambahan

(tidak tertimbang)

Skala Nonius

Skala Utama


15

III. ALAT-ALAT

1. Jangka sorong (Sigmat/ Vernier Caliper).

2. Mikrometer sekrup.

3. Neraca teknis.

4. Benda-benda yang diukur (dua buah)

5. Kawat tipis.

6. Bejana gelas.

7. Termometer 50 °C.

IV. TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan:

a. Pengukuran

b. Pengukuran langsung

c. Pengukuran tidak langsung

2. Jelaskan apa perbedaan pengukuran dan perhitungan!

3. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan besaran fisis!

4. Sebutkan besaran-besaran dasar dalam fisika beserta satuan dan

dimensinya dalam sistem SI (berdasarkan sistem MKS)!

5. Sebutkan 10 besaran turunan dalam fisika beserta satuan (SI)!

6. Tuliskan rumus yang digunakan untuk menentukan volume benda

dengan cara statis dan dinamis!

7. Sebutkan tiga ciri khas alat ukur!

8. Tentukan massa jenis dari suatu balok yang memiliki panjang

60cm, lebar 35cm, dan tinggi 20cm dengan massa 1500g!

9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kalibrasi!

10. Sebutkan hasil pengukuran dari alat ukur dibawah ini!


16

a. Jangka Sorong

b. Mikrometer Sekrup

V. PROSEDUR PERCOBAAN

A. Cara Statis

1. Catat keadaan ruang sebelum percobaan!

2. Ukurlah panjang dan lebar benda padat dengan jangka sorong

masing-masing 10 kali pada sisi yang berlainan!

3. Ukurlah tebal benda padat dengan mikrometer sekrup, sama

seperti langkah V.A.2!

4. Timbanglah massa benda padat dengan neraca teknis (cukup

sekali saja)!

5. Ulangi langkah V.A.2 s.d. V.A.4 untuk benda padat lainnya!


17

Tabel pengamatan cara statis

No.

Benda 1 (warna ………….) Benda 2 (warna ………….)

p

(cm)

l

(cm)

t

(mm)

p

(cm)

l

(cm)

t

(mm)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Massa benda 1 ................. gr

Massa benda 2 ................. gr

B. Cara Dinamis

1. Ikat benda padat menggunakan kawat tipis kemudian

gantungkan pada neraca teknis!

2. Timbanglah massa benda padat menggunakan neraca teknis

dalam keadaan tergantung (cukup sekali saja)!


18

3. Isi air pada bejana sebanyak 250 ml dan letakkan bejana pada

meja tambahan sehingga bejana tidak tertimbang oleh neraca

(tanya asisten)!

4. Celupkan benda padat yang akan diukur ke dalam bejana

yang berisikan air dalam keadaan tergantung pada kawat

tipis!

5. Timbanglah benda dengan posisi di tengah-tengah antara

dasar dan permukaan air (cukup sekali saja)!

6. Ukur suhu awal air dalam keadaan benda padat tercelup ke

dalam bejana menggunakan termometer!

7. Ukur suhu akhir air dalam keadaan benda padat telah

dikeluarkan dari dalam bejana!

8. Ulangi langkah V.B.1 s.d. V.B.5 untuk benda padat lainnya!

9. Catat keadaan ruang setelah percobaan!

Tabel pengamatan cara dinamis

Benda 1 Benda 2

Suhu air awal

(°C)

Suhu air akhir

(°C)

Suhu air awal

(°C)

Suhu air akhir

(°C)

Benda Massa + tali tipis

(gram)

Massa + tali tipis di dalam air

(gram)

1

2


19

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Cara Statis

1. Panjang Benda Rata-rata (𝑐𝑚):

=Ʃ𝑝

𝑛

2. Lebar Benda Rata-rata (𝑐𝑚):

𝑙 =Ʃ𝑙

𝑛

3. Tebal Benda Rata-rata (𝑐𝑚):

𝑡 =Ʃ𝑡

𝑛

4. Volume Benda (𝑐𝑚3):

𝑉 = . 𝑙 . 𝑡

5. Massa Jenis Benda (𝑔𝑟/c𝑚3):

𝜌 =𝑚

𝑉

B. Cara Dinamis

1. Temperatur Air Rata-rata (°C):

𝑇𝑟 =𝑇𝑚+𝑇𝑎

2

2. Volume Benda (𝑐𝑚3):

𝑉 =𝑚𝑢−𝑚𝑎

𝜌𝑎

3. Massa Jenis Benda (𝑔𝑟/c𝑚3):

𝜌 =𝑚

𝑉


20

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Prasodjo, Budi dkk. 2006. Teori dan Aplikasi Fisika.

Yudhistira Ghalia Indonesia. Jakarta.

2. Rochim, Taufiq, dan Sri Hardjoko Wirjomartono. 2001.

Spesifikasi, Metrologi, & Kontrol Kualitas Geometrik.

Penerbit ITB. Bandung.

3. Saripudin, Aip dkk. 2009. Praktis Belajar Fisika. Pusat

Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.

4. Soeprapto Andar, Drs., Muhammad Ridwan, ST. MT., Dkk.

2012. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung.


21

PERCOBAAN M2

(HUKUM NEWTON)

Disusun Oleh:

MUHAMMAD INKA

(13-2019-145)


22




PERCOBAAN M2 – HUKUM NEWTON

I. CAPAIAN

1. Mampu menjelaskan fenomena gerak lurus beraturan (GLB) dan

gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

2. Mampu mengidentifikasi fenomena Hukum Newton.

II. TEORI

A. HUKUM NEWTON

Hukum I Newton berbunyi: “Setiap benda akan mempertahankan

keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang

bekerja untuk merubahnya”. Maksud dari bunyi tersebut adalah jika

suatu benda mendapatkan gaya yang sama besar dan berlawanan arah,

benda tersebut akan diam, begitu juga dengan benda yang bergerak

dengan kecepatan tetap hal itu disebut dengan setimbang.

Kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan keadaan disebut

Inersia, sehingga hukum I Newton biasa disebut hukum inersia. Hukum

I Newton dirumuskan dengan:

∑F = 0 ………………………………………………… (1)

Dengan:

∑F = Gaya


23

Hukum II Newton berbunyi: “Percepatan suatu benda berbanding

lurus dengan gaya yang diberikan/bekerja padanya dan berbanding

terbalik dengan massa benda. Arah percepatan searah dengan arah gaya

yang diberikan”. Maksud dari bunyi tersebut adalah benda akan

bertambah cepat atau lambat di akibatkan oleh gaya, dan gerak benda

tersebut akan searah dengan gaya tersebut. Terdapat tiga variabel dalam

hukum II Newton, yaitu: Gaya, Massa, Percepatan. Gaya akan sebanding

dengan percepatan jika variabel massa konstan, dan gaya akan sebanding

dengan massa jika variabel percepatan konstan. Dirumuskan dengan:

∑F = m.a ……………………………….………………(2)

Dengan:

∑F = Gaya (N)

m = Massa (Kg)

a = Percepatan (m/s2)

Bunyi dari hukum ke 3 adalah: “Untuk setiap aksi selalu ada reaksi

yang sama besar dan berlawanan arah, atau setiap benda yang

memberikan gaya aksi pada benda lain akan menerima gaya reaksi yang

sama besar dan berlawanan arah”. Maksud dari bunyi tersebut adalah

jika suatu benda diberi gaya aksi maka benda tersebut akan memberi

gaya reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. Di rumuskan dengan:

∑F aksi= -∑F reaksi ..............................................(3)

Dengan:

∑F = Gaya (N) a = Percepatan (m/s2)

m = Massa (Kg)


24

B. GERAK LURUS BERATURAN (GLB)

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda pada lintasan

berupa garis lurus dengan kecepatan tetap (konstan) pada selang waktu

tertentu.

Gambar 1. Contoh Gerak Lurus Beraturan

Dirumuskan dengan:

s = v.t...................................................................(4)

Dengan:

s = Perpindahan (m) t = Waktu (s)

v = Kecepatan (m/s)

C. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda

pada lintasan berupa garis lurus dengan kecepatan yang berubah-ubah

secara teratur (percepatan konstan).


25

Gambar 2. Contoh Gerak Lurus Berubah Beraturan

Dirumuskan dengan:

V = V0 ± at.........................................................(5)

V2 = V02 ± 2as....................................................(6)

S = V0t ± 1

2 a t2....................................................(7)

Dengan:

S = Perpindahan (m) t = Waktu (s)

V = Kecepatan akhir (m/s) a = Percepatan/Perlambatan (m/s2)

V0 = Kecepatan awal (m/s)

D. MOMEN INERSIA

Bila sebuah benda berputar melalui porosnya, maka pada gerak

melingkar ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang ekuivalen

dengan persamaan-persamaan gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis

”momen inersia” (momen kelembaman) ekuivalen dengan besaran fisis

”massa” m pada gerak linier. Momen inersia dapat diartikan sebagai

ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi pada porosnya.

Momen inersia I suatu benda terhadap poros tertentu harganya

sebanding dengan massa benda tersebut, sebanding dengan kuadrat dan


26

ukuran atau jarak benda pangkat dua terhadap poros, dan sebanding

dengan bentuk dari benda tersebut.

I ≈ m

I ≈ k I =

k.m.r2................................................(8)

I ≈ r2

Untuk katrol dengan beban seperti pada gambar 1 maka berlaku

persamaan:

𝑎 = 𝑚3𝑔

𝑚1+𝑚2+ 𝑚3+𝐼

𝑟2

……………………………….(9)

Dengan:

a = percepatan gerak (m/s2) I = momen inersia katrol (kg.m2)

m1, m2 = massa beban (kg) r = jari-jari katrol (m)

m3 = massa beban tambahan (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Gambar 3. Percobaan

GLB

Gambar 4. Percobaan

GLBB


27

Keterangan Gambar:

P = penjepit

A = kedudukan awal

B = penyangkut beban

C = meja akhir

S1 = sensor gerbang cahaya pertama

S2 = sensor gerbang cahaya kedua

Pada saat awal, m1 dijepit P, m2 dan m3 di A. Jika kemudian m1

dilepas, maka m2 dan m3 akan turun dari A ke B dengan gerak dipercepat.

Pada saat melalui B, m3 akan tersangkut, maka gerak dari B ke C

merupakan gerak lurus beraturan bila m1=m2.

Gambar 5. Pesawat Atwood


28

III. ALAT-ALAT

1. Pesawat Atwood lengkap: tiang berskala, katrol, 2 buah beban

dengan tali, 3 buah beban tambahan, penjepit beban, penyangkut

beban, meja akhir.

2. Pencacah waktu (Timer Counter).

3. Sensor gerbang cahaya (2 buah).

4. Neraca teknis.


1. Sebutkan bunyi Hukum Newton serta tuliskan perumusannya!

Serta beri keterangan dan satuan untuk huruf-huruf yang dipakai

(dalam SI)!

2. Apa yang dimaksud dengan gerak lurus beraturan dan gerak lurus

berubah beraturan? Berikan keterangan dan satuannya dalam SI!

3. Apa yang dimaksud dengan momen inersia serta tuliskan

perumusannya! Beri keterangan dan satuan untuk huruf-huruf

yang dipakai (dalam SI)!

4. Gambarkan rangkaian pesawat atwood pada percobaan GLB dan

GLBB! Jelaskan perbedaannya!

5. Jelaskan fungsi alat-alat yang digunakan pada modul M2!

6. Jelaskan perbedaan percobaan GLB dengan percobaan GLBB!

(Lihat pada Gambar 3 Percobaan GLB dan Gambar 4 Percobaan

GLBB)


29

7. Berikan contoh peristiwa yang mengalami kejadian Hukum

Newton I, II, & III pada kehidupan sehari-hari! (masing-masing

minimal 2)

8. Gambarkan grafik kecepatan dan waktu serta tuliskan contoh

cara perhitungan jaraknya!

9. Turunkan percepatan gerak yang didapat pada persamaan (9)

dengan menggunakan persamaan Hukum Newton II dan momen

Inersia (I)!

10. Gambarkan Diagram Gaya yang bekerja pada sistem berikut!


Mula-mula atur tiang berskala agar benar-benar tegak lurus,

dengan cara mengatur sekrup-sekrup pada kaki (lihat gambar 3). Juga

atur sekrup-sekrup pada katrol, katrol harus dapat bergerak bebas.

Kedudukan ini tidak boleh diubah-ubah sampai semua percobaan

selesai.

A. Gerak Lurus Beraturan


2. Timbang beban m1, m2, dan 3 buah m3 dengan

menggunakan neraca teknis!

3. Ukur keliling katrol dengan menggunakan tali (tanya

asisten)!


30

4. Letakkan penjepit beban (P), 2 buah beban (m1 dan m2), 2

buah sensor gerbang cahaya (S1 dan S2), penyangkut beban

(B), dan meja akhir (C) seperti pada gambar 1 dengan

menggunakan 1 buah beban tambahan (m3A)!

5. Atur agar posisi sensor gerbang cahaya (S1 dan S2) berjarak

50 cm di tengah-tengah tiang berskala!

6. Pasang penyangkut beban (B) kira-kira 10 cm di atas sensor

gerbang cahaya 1 (S1) dan meja akhir (C) kira-kira 10 cm di

bawah sensor gerbang cahaya 2 (S2)!

7. Hubungkan sensor gerbang cahaya 1 (S1) ke port 1 (P1) dan

sensor gerbang cahaya 2 (S2) ke port 2 (P2) pada pencacah

waktu!

8. Gunakan fungsi timing 2 pada pencacah waktu (tanya

asisten)!

9. Setelah beban m2 diam, lepaskan penjepit (P), kemudian

catat waktu tempuh beban dari sensor gerbang cahaya 1 (S1)

ke sensor gerbang cahaya 2 (S2) pada pencacah waktu

(usahakan agar beban m2 tidak kembali melewati kedua

sensor)!

10. Lakukan langkah V.A.9 sebanyak 3 kali!

11. Ulangi langkah V.A.9 dan V.A.10 dengan mengubah jumlah

beban tambahan (tanya asisten)!

12. Ulangi langkah V.A.6 s.d. V.A.11 dengan jarak kedua sensor

yang berbeda (lihat tabel pengamatan)!


31

Tabel Keadaan Ruang

Keadaan Awal Akhir

Suhu ( C )

Kelembapan

(%)

Tekanan

(mmHg)

Tabel pengamatan

Massa beban m1 ................. gr

Massa beban m2 ................. gr

Massa beban tambahan m3A ................. gr

Massa beban tambahan m3B ................. gr

Massa beban tambahan m3C ................. gr

Jarak antar

sensor (cm)

Pengukuran

ke-

Waktu tempuh beban m2 berdasarkan

jumlah beban tambahan (second)

m3A m3A + m3B m3A + m3B +

m3C

50

1

2

3

45 1


32

Catatan:

Selama serangkaian percobaan berlangsung jangan mengubah

kedudukan atau jarak antara A dan B.

B. Gerak Lurus Berubah Beraturan

1. Pastikan tiang berskala benar-benar tegak lurus dan katrol

dapat bergerak bebas !

2. Letakkan penjepit beban (P), 2 buah beban (m1 dan m2), 2

buah sensor gerbang cahaya (S1 dann S2), penyangkut beban

(B), dan meja akhir (C) seperti pada gambar 2 dengan

menggunakan 1 buah beban tambahan (m3A)!

3. Atur agar posisi sensor gerbang cahaya (S1 dan S2) berjarak

50 cm di tengah-tengah tiang berskala!

4. Pasang penyangkut beban (B) kira-kira 10 cm dibawah

sensor gerbang cahaya 2 (S2)! (C diabaikan).

2

3

40

1

2

3

35

1

2

3

30

1

2

3


33

5. Hubungkan sensor gerbang cahaya 1 ke port 1 (P1) dan

sensor gerbang cahaya 2 ke port 2 (P2) pada pencacah waktu!

6. Gunakan fungsi timing 2 pada pencacah waktu (tanya

asisten)!

7. Setelah beban m2 diam, lepaskan penjepit (P), kemudian

catat waktu tempuh beban dari sensor gerbang cahaya 1 (S1)

ke sensor gerbang cahaya 2 (S2) pada pencacah waktu

(usahakan agar beban m2 tidak kembali melewati kedua

sensor)!

8. Lakukan langkah V.A.6 sebanyak 3 kali!

9. Ulangi langkah V.A.6 dan V.A.7 dengan mengubah jumlah

beban tambahan (tanya asisten)!

10. Ulangi langkah V.A.3 s.d. V.A.7 dengan 5 jarak kedua sensor

yang berbeda (tanya asisten)!


Tabel Pengamatan

Jarak

antar

sensor

(cm)

Pengukuran

ke-

Waktu tempuh beban m2 berdasarkan jumlah

beban tambahan (second)

m3A m3A + m3B m3A + m3B +

m3C

50

1

2

3

45 1

2


34

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Gerak Lurus Beraturan

1. Waktu tempuh beban rata-rata (𝑡)(s)

𝑡 = Σ𝑡

𝑛=

2. Kecepatan beban (𝑣)(cm/s)

𝑣 =𝑠

𝑡=

3. Kecepatan beban rata-rata ()(cm/s)

=Σ𝑣𝑛

=

3

40

1

2

3

35

1

2

3

30

1

2

3


35

4. Grafik 𝑠 terhadap 𝑡 ()(cm/s)

B. Gerak Lurus Berubah Beraturan

1. Waktu tempuh beban rata-rata (𝑡)(s)

𝑡 = Σ𝑡

𝑛=

2. Percepatan beban (𝑎)(cm/s2)

𝑎 =2𝑠

𝑡2=

3. Percepatan beban rata-rata ()(cm/s2)

=Σ𝑎𝑛

=

Sumbu x (𝑡) Sumbu y (s)

Titik Sentroid = [s] = [cm]

𝑠 (𝑐𝑚)

𝑡 (𝑠)

𝜃

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑠

∆𝑡=

Titik sentroid


36

4. Grafik 2𝑠 terhadap 𝑡2 ()(cm/s2)

5. Momen inersia katrol (𝐼)(gr.cm2)

𝐼 = [ 𝑚3. 𝑔

− (𝑚1 +𝑚2 + 𝑚3)] 𝑟

2 =

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Scientific, Pudak. 2010. Panduan Percobaan-Percobaan

Fisika KIT MEKANIKA (PMS 500). Bandung: Pudak

Scientific.

2. Halliday, Resnick, Walker, J. 2011. Fundamentals of

Physics 9th Edition. John Wiley & sons, Inc.: Danvers.

Sumbu x (𝑡) Sumbu y (s)

Titik Sentroid = [s] = [cm]

2𝑠 (𝑐𝑚)

𝑡2 (𝑠2)

𝜃

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆2𝑠

∆𝑡2=

Titik sentroid


37

PERCOBAAN M3

(FENOMENA HUKUM HOOKE)

Disusun Oleh:

ALIF RIDWAN FIRDAUS

( 12-2019-163)


38




PERCOBAAN M3 – FENOMENA HUKUM HOOKE

I. CAPAIAN

Mampu menjelaskan fenomena hukum Hooke

II. TEORI

Hukum Hooke merupakan hukum yang mengkaji jumlah

maksimum yang gaya dapat diberikan sebuah benda yang bersifat

elastis (contoh : pegas) agar tidak melewati batas elastisnya, dan

menghilangkan sifat elastisnya. Misalkan sebuah benda

digantungkan di ujung sebuah pegas. Benda kemudian turun akibat

massa benda itu sendiri dan pengaruh gaya gravitasi, sehingga pegas

bertambah panjang sebesar x dari posisi setimbang. Posisi setimbang

adalah posisi ketika pegas tidak terdorong atau tertarik. Jenis pegas

antara lain pegas daun, pegas koil, dan pegas batang torsi (puntir).

Berdasarkan hukum Hooke yang berbunyi “Bila gaya tarik tidak

melewati batas elastis pegas, maka , gaya tarik pegas berbanding

lurus dengan pertambahan panjang pegas.” gaya yang dilakukan

pegas pada benda memenuhi persamaan:

𝐹 = 𝑚𝑔 = −𝑘𝑥………………………………………………..(1)

Dengan:

F = Gaya ( 𝑁 )


39

m = Massa ( 𝐾𝑔 )

g = Percepatan Gravitasi ( 𝑚

𝑠2 )

k = Konstanta Pegas ( 𝑁

𝑚 )

x = Pertambahan Panjang ( 𝑚 )

Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya selalu berlawanan

dengan arah perubahan panjang pegas. Jika pegas ditarik ke bawah

melewati posisi setimbang maka gaya pegas berarah ke atas.

Sebaliknya jika pegas ditekan ke atas melewati posisi setimbang

maka gaya pegas berarah ke bawah (Gambar 1).

Pada saat pegas menghasilkan getaran akan menghasilkan

frekuensi tertentu. Getaran adalah gerakan bolak-balik yang ada di

sekitar posisi setimbang dimana kuat lemahnya energi dipengaruhi

oleh besar kecilnya energi yang diberikan. Frekuensi adalah

banyaknya getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik.

Gambar 1. Ilustrasi Pegas

Posisi

Setimbang X1 F1

F2

- - - -

X2


40

Dengan membuat grafik antara pertambahan beban 𝑚 dengan

pertambahan panjang 𝑥, maka dapat ditentukan harga 𝑛, dimana:

N = 𝑥

𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 ……………………………………….....………(2)

Dimana:

𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = Massa Beban (Kg)

𝑥 = Pertambahan Panjang (m)

Bila pegas digantungi suatu beban sebesar F, dan ditarik sedikit

melewati titik setimbangnya sebesar ∆𝑥, kemudian dilepaskan, maka

pegas akan bergetar seperti yang ditunjukan pada gambar 1.

𝑚𝑒𝑓𝑓= |𝐶 . 𝑔

4 . 𝜋2 . 𝑛 − 𝑚𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛𝑡𝑢𝑛𝑔|………...........……………(3)

𝐹𝑒𝑓𝑓 = 𝑚𝑒𝑓𝑓

𝑚𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠……………………………...........………..........(4)

T = 2𝜋√𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑘 ……………………….....…………………….(5)

g = 4.𝜋2.𝑛

𝑡𝑎𝑛 𝜃 ………………….......................................................(6)

dengan

𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 + 𝑚𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛𝑡𝑢𝑛𝑔 + 𝑚𝑒𝑓𝑓

𝐶 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑔𝑟𝑎𝑓𝑖𝑘

Dari persamaan (1), (2), (5), dan (6) diperoleh

𝑇2 = 4 . 𝜋2 . 𝑛 . 𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑔………………………….......………....(7)

Dimana:

T = Periode, waktu yang diperlukan untuk melakukan satu

kali getaran.


41

III. ALAT-ALAT

1. Batang statif.

2. Bosshead universal.

3. Pasak penumpu.

4. Pegas Helik (3 buah).

5. Beban bercelah (4 buah)

6. Penggantung beban.

7. Stopwatch.

8. Neraca teknis.

9. Mistar gulung.


1. Apa yang dimaksud dengan Hukum Hooke? Tuliskan persamaan

dan keterangannya!

2. Apa arti minus (-) dalam persamaan Hukum Hooke?

3. Apa yang dimaksud dengan:

a. Periode (T).

b. Frekuensi (f).

c. Amplitudo.

d. Konstanta pegas.

4. Jelaskan korelasi apa yang terjadi antara gaya (F) dan perubahan

panjang (Δx)!

5. Apa yang dimaksud dengan posisi setimbang pegas?

6. Pada prosedur percobaan, untuk apa kita melakukan

penimbangan terhadap penggantung beban, pegas helik, dan

beban-beban bercelah?

7. Gambarkan:


42

a. Bosshead universal

b. Pegas helik

c. Penggantung beban

d. Beban-beban bercelah

8. Jelaskan fungsi alat-alat yang digunakan pada modul M3!

9. Jelaskan pengertian dan perbedaan dari jenis-jenis pegas!

10. Sebutkan aplikasi penerapan hukum Hooke pada kehidupan

sehari-hari!


A. Statis


2. Timbang massa penggantung beban, pegas helik, dan beban-

beban bercelah!

3. Pasang pegas pada bosshead universal yang telah terpasang

pada batang statif horizontal!

4. Gantungkan penggantung beban pada pegas dan tandai posisi

ini sebagai posisi setimbang (Tanya asisten)!

5. Urutkan beban 𝑚1 yang paling berat sampai 𝑚4 yang paling

ringan!

6. Tambahkan beban 𝑚1 ke dalam penggantung! Tunggu

beberapa saat (hingga beban tidak berayun), kemudian ukur

pertambahan panjangnya dengan menggunakan mistar

gulung!

7. Tambahkan beban 𝑚2,ukur kembali pertambahan

panjangnya! Lakukan hal ini hingga beban habis

ditambahkan satu per satu!


43

8. Setelah semua beban ditambahkan, kurangi secara berturut-

turut beban sebelumnya, kemudian ukur pengurangan

panjangnya setiap pengurangan beban!

9. Ulangi langkah V.A.3 s.d. V.A.7 untuk kedua pegas lainnya!

Tabel Pengamatan

Massa pegas 1 ….............. gr

Massa pegas 2 ….............. gr

Massa pegas 3 ….............. gr

Massa beban 𝑚1 ….............. gr

Massa beban 𝑚2 ….............. gr

Massa beban 𝑚3 ….............. gr

Massa beban 𝑚4 ….............. gr

Massa penggantung …………….gr

No Massa beban total

(gr)

Perubahan

kedudukan (cm)

pegas 1

Perubahan

kedudukan (cm)

pegas 2

Perubahan

kedudukan (cm)

pegas 3

x+ x- x+ x- x+ x-

1

2

3

4


44

B. Dinamis

1. Gantungkan penggantung beban pada pegas, kemudian

getarkan! Usahakan ayunan penggantung tidak bergetar ke

arah kiri-kanan dan dengan memberikan simpangan yang

tidak terlalu besar!

2. Tambahkan beban 𝑚1, kemudian ayunkan kembali, serta

amati dan catat waktunya untuk 20 ayunan!

3. Ulangi langkah V.B.2 untuk beban lainnya (sampai dengan

𝑚4)!

4. Ulangi langkah V.B.1 s.d. V.B.3 untuk kedua pegas lainnya!


Tabel Pengamatan

No Massa beban

total (gr)

Waktu untuk 20

ayunan (s)

pegas 1

Waktu untuk 20

ayunan (s)

pegas 2

Waktu untuk 20

ayunan (s)

pegas 3

t+ t- t+ t- t+ t-

1

2

3

4


45

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Statis

No Massa beban

total (gr)

Perubahan Kedudukan

(cm)

Pegas 1

Perubahan Kedudukan

(cm)

Pegas 2

𝑥+ 𝑥− 𝑥 𝑥+ 𝑥− 𝑥

1

2

3

4

1. Menghitung Perubahan Kedudukan Pegas Rata – Rata (𝑥) [cm]

𝑥 = 𝑥+ + 𝑥−

2

No Massa beban

total (gr)

Rasio Pertambahan

Panjang Terhadap Massa

( 𝑐𝑚

𝑔𝑟 )

Pegas 1 [ n ]

Rasio Pertambahan

Panjang Terhadap Massa

( 𝑐𝑚

𝑔𝑟 )

Pegas 2 [ n ]

1

2

3

4

Rasio Rata-Rata

Pertambahan Panjang

Terhadap Massa [ 𝑛 ]

2. Menghitung Rasio Pertambahan Panjang Terhadap Massa (n) [ 𝑐𝑚

𝑔𝑟 ]

𝑛 = 𝑥

𝑚𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛


46

3. Menghitung Rasio Rata – Rata Pertambahan Panjang Terhadap

Massa (𝑛) [𝑐𝑚𝑔𝑟

]

𝑛 = 𝛴𝑛

4

4. Membuat Grafik 𝑥 𝑣𝑠 𝑚

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑥

∆𝑚

B. Dinamis

No Massa beban

total (gr)

Waktu Untuk 20 Ayunan

Pegas 1 (s)

Waktu Untuk 20 Ayunan

Pegas 2 (s)

𝑡+ 𝑡− 𝑡 𝑡+ 𝑡− 𝑡

1

2

3

4

1. Menghitung Waktu Rata – Rata (𝑡) [s]


47

𝑡 = 𝑡++𝑡−

2

No Massa beban

total (gr)

Periode Kuadrat ( 𝑠2 )

Pegas 1 [ 𝑇2]

Periode Kuadrat ( 𝑠2 )

Pegas 2 [ 𝑇2]

1

2

3

4

2. Menghitung Periode Kuadrat Pegas (𝑇2) [s²]

𝑇2 = (𝑡

20)2

3. Membuat Grafik 𝑇2 𝑣𝑠 𝑚

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑇2

∆𝑚

4. Menghitung Percepatan Gravitasi (g) [𝑐𝑚2

𝑠]

𝑔 = 4.𝜋2.𝑛

𝑡𝑎𝑛 𝜃

5. Mencari Massa Efektif Pegas (𝑚𝑒𝑓𝑓) [gr]

𝑚𝑒𝑓𝑓 = |𝐶 . 𝑔

4 . 𝜋2 . 𝑛 – 𝑚𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛𝑡𝑢𝑛𝑔|

6. Mencari Faktor Efektif Pegas (𝐹𝑒𝑓𝑓)

𝐹𝑒𝑓𝑓 = 𝑚𝑒𝑓𝑓

𝑚𝑝𝑒𝑔𝑎𝑠

7. Mencari Konstanta Pegas (k) [𝑔𝑟

𝑠2]

k = 𝑔

𝑛


48

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Abdullah, Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar 1. Bandung: Institut

Teknologi Bandung.

2. Tyler, F., B.Sc., Ph.D., F.Inst.P. 1967. A Laboratory Manual of

Physics. Edward Arnold (Publishers) Ltd.: London.


49

PERCOBAAN M4

(TUMBUKAN MOMENTUM LINEAR)

Disusun Oleh:

NANDITA ANGGRAENI. P

(12-2018-046)


50




PERCOBAAN M4 – TUMBUKAN MOMENTUM LINIER

I. CAPAIAN

Membuktikan hukum kekekalan momentum linear pada tumbukan.

II. TEORI

Momentum merupakan besaran yang menyatakan tingkat

kesulitan/kesukaran suatu partikel dengan massa m yang bergerak

dengan kecepatan linear (v). Berdasarkan persamaannya,

momentum juga dapat diartikan sebagai hasil kali massa benda

dengan kecepatan gerak benda tersebut. Hukum Newton kedua

menyatakan bahwa ∑𝐹 = 𝑚𝑎, dengan mempertimbangkan massa

benda (partikel) konstan, karena 𝑎 =𝜕𝑣

𝜕𝑡, kita dapat menuliskan juga

hukum kedua Newton ini sebagai berikut:

∑𝐹 = 𝑚𝜕𝑣

𝜕𝑡=

𝜕

𝜕𝑡(𝑚𝑣) =

𝜕𝑝

𝜕𝑡 ………………………... (1)

Dengan demikian, hukum kedua Newton menyatakan bahwa

gaya total (∑𝐹) yang bekerja pada suatu benda (partikel) sama

dengan laju perubahan kombinasi mv terhadap waktu. Kombinasi

ini disebut dengan momentum atau momentum linear dari suatu

benda (partikel). Momentum dinyatakan dengan simbol p.

Secara matematis, persamaan momentum pada sebuah benda

dapat dituliskan menjadi:

𝑝 = 𝑚𝑣 ……………………………………....... (2)

Momentum merupakan besaran vektor, selain mempunyai

besar atau nilai, momentum juga mempunyai arah. Arah


51

momentum sama dengan arah kecepatan gerak benda tersebut.

Momentum suatu benda (partikel) tidak akan berubah kecuali ada

gaya eksternal yang bekerja. Peristiwa ketika kedua partikel

bertemu dan terjadi kontak fisik secara langsung (bertabrakan)

dinamakan tumbukan. Menurut hukum kekelan momentum, dalam

sebuah tumbukan antara dua benda dalam sebuah sistem,

momentum sebelum tumbukan adalah sama dengan momentum

setelah tumbukan. Secara matematis ungkapan ini dapat ditulis

menjadi:

∑𝑝 = ∑𝑝′

mA. vA + mB. vB = mA.vA’ + mB. vB’……………………..(3)

Dimana:

P = momentum sebelum tumbukan (kg.m/s)

P’ = momentum setelah tumbukan (kg.m/s)

mA = massa benda A

mB = massa benda B

vA = kecepatan benda A sebelum tumbukan

vB = kecepatan benda B sebelum tumbukan

vA’ = kecepatan benda A setelah tumbukan

vB’ = kecepatan benda A setelah tumbukan

Jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja, maka tumbukan tidak

akan mengubah momentum total sistem.


52

Gambar 1. Skema Praktikum

Tumbukan dapat terjadi apabila terdapat dua benda yang

bergerak dan bertemu pada suatu titik yang sama. Dengan kata lain,

tumbukan dapat terjadi ketika kedua benda saling menumbuk atau

salah satu benda menumbuk benda yang lain. Selama tumbukan,

terjadi gaya interaksi antar kedua benda tersebut. Berdasarkan

berlaku atau tidaknya kekekalan energi kinetik, tumbukan dapat

dikategorikan menjadi 2 jenis yaitu:

1. Tumbukan lenting sempurna, dimana jumlah momentum dan

jumlah energi kinetik antara kedua benda sebelum dan sesudah

tumbukan adalah sama. Dengan demikian pada tumbukan lenting

sempurna dapat dikatakan berlaku hukum kekekalan momentum

dan hukum kekekalan energi kinetik dengan nilai koefisien

restitusi (𝑒) adalah 1.

2. Tumbukan tidak lenting, terjadi perubahan jumlah energi kinetik

antara kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan, namun

jumlah momentum antara kedua benda sebelum dan sesudah


53

tumbukan tidak berubah. Tumbukan tidak lenting dibagi menjadi

dua yaitu:

a. Tumbukan tidak lenting sebagian, koefisien restitusi (𝑒)

antara 0 dan1.

b. Tumbukan tidak lenting sama sekali, koefisien restitusi (𝑒)

bernilai 0.

Untuk dapat memahami jenis - jenis tumbukan, maka perlu

meninjau apa yang dimaksud dengan koefisien restitusi. Koefisien

restitusi merupakan rasio perbandingan antara selisih kecepatan

benda setelah bertumbukan dengan selisih kecepatan benda

sebelum bertumbukan yang dilambangkan dengan e.

Secara sistematis nilai koefisien restitusi dapat dituliskan sebagai

berikut:

Dimana :

va = kecepatan benda A sebelum tumbukan (m/s)

vb = kecepatan benda B sebelum tumbukan (m/s)

va’= kecepatan benda A setelah tumbukan (m/s)

vb’= kecepatan benda A setelah tumbukan (m/s)

I. ALAT – ALAT

1. Rel presisi (2 buah).

2. Penyambung rel (2 buah).

3. Kaki rel (buah).

4. Pencacah waktu.

5. Stopwatch.


54

6. Kereta dinamika beserta pasak dan pegas (2 buah).

7. Beban bercelah (4 buah).

8. Sensor gerbang cahaya F (2 buah).

9. Neraca teknis.

10. Batang dan statif (2 buah).

II. TUGAS PENDAHULUAN

1. Sebutkan dan jelaskan tujuan dari modul praktikum M4 ini!

2. Apa yang dimaksud dengan tumbukan? Jelaskan!

3. Jelaskan contoh fenomen tumbukan dalam kehidupan sehari-

hari untuk setiap jenis tumbukan!

4. Sebukan jenis-jenis tumbukan dan jelaskan apa

perbedaannya!

5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan energi kinetik!

6. Tuliskan persamaan energi kinetik serta berikan keterangan

dan satuan yang digunakan dalam SI!

7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan impuls!

8. Tuliskan persamaan impuls serta berikan keterangan dan

satuan-satuan yang digunakan dalam SI!

9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan momentum!

10. Tuliskan persamaan momentum serta berikan keterangan dan

satuan-satuan yang digunakan dalam SI!

III. PROSEDUR PERCOBAAN


2. Timbang masing-masing kereta dinamika beserta pegas dan

pasak penumpu, Timbang juga masing-masing beban bercelah.


55

Beban bercelah ke-1 (kecil) dan beban bercelah ke-2 (besar)

untuk masing-masing kereta jangan lupa ditukar!

3. Susunlah alat-alat seperti gambar 1!

4. Atur agar jarak antar kereta 1 (penumbuk) dan kereta 2

(ditumbuk) s1 adalah 40 cm (diukur dari pasak penumpu dan

kereta dalam keadaan tanpa beban bercelah). Atur jarak antara

sensor 1 dan sensor 2 s2’ adalah 40 cm (diukur dari batang

sensor)!

5. Set timing 2 pada pencacah waktu, gunakan tombol function!

6. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, beri dorongan pada

kereta 1 hingga kereta 1 bergerak dan menumbuk kereta 2.

• Catat waktu t1 setelah kereta didorong hingga menumbuk

kereta 2 dengan menggunakn stopwatch.

• Catat waktu t2 yang terbaca pada pencacah waktu setelah

kereta 2 melewati sensor 1 dan sensor 2! (Usahakan kereta

tidak keluar dari rel dan tidak bergerak kembali melewati

sensor 2).

7. Ulangi langkah 5 s.d. 7 dengan penambahan beban!

Massa kereta 1 : +0 +20 +50 +70 +20

Massa kereta 2 : +0 +50 +70 + 50 + 70

8. Ulangi langkah 5 s.d. 7 untuk jarak s1 dan s2’ yang berbeda (50

cm dan 60 cm)!

9. Catat keadaan ruang dan posisikan alat-alat praktikum seperti

semula!


56

Data Keadaan Ruang

Massa kereta dinamika pertama + pasak penumpu + pegas penumbuk

................gr

Massa kereta dinamika kedua + pasak penumpu + pegas penumbuk ................gr

Massa beban bercelah ke-1 untuk kereta dinamika pertama ................gr

Massa beban bercelah ke-2 untuk kereta dinamika pertama ................gr

Massa beban bercelah ke-1 untuk kereta dinamika kedua ................gr

Massa beban bercelah ke-2 untuk kereta dinamika kedua ................gr

No Kereta Dinamika 1 Kereta Dinamika 2

m1 (gr) s1 (cm) t1 (s) m2 (gr) s2 (cm) t2 (s)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Keadaan Ruang Awal Akhir

Suhu (ºC)

Tekanan (mmHg)

Kelembapan (%)


57

No Kereta Dinamika 1 Kereta Dinamika 2

m1 (gr) s1 (cm) t1 (s) m2 (gr) s2 (cm) t2 (s)

15

IV. PENGOLAHAN DATA

1. Suhu ruang rata-rata

=𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙+𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

2 (C)

2. Kecepatan kereta dinamika 1 sebelum tumbukan

𝑣1 =𝑠1

𝑡1 (cm/s)

3. Kecepatan kereta dinamika 2 setelah tumbukan

𝑣2′ =

𝑠2′

𝑡2′ (cm/s)

4. Momentum total sebelum tumbukan

∑𝑝 = 𝑚1. 𝑣1 + 𝑚2. 𝑣2 (gr cm/s)

5. Momentum total setelah tumbukan

∑𝑝′ = 𝑚1. 𝑣1 +𝑚2. 𝑣2′ (gr cm/s)

6. Menghitung energi kinetik sebelum tumbukan

Ek = 1

2 𝑥 𝑚1𝑣1

2 (gr cm2/s2)

7. Menghitung energi kinetik setelah tumbukan

Ek = 1

2 𝑥 𝑚2𝑣2′

2 (gr cm2/s2)


58

8. Menghitung koefisien restitusi

𝑒 = 𝑣2′

𝑣1

V. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar, Soeprapto dkk. 2019. Buku Petunjuk Fisika Dasar.

Bandung: Laboratorium Fisika Dasar Institut Teknologi

Nasional


59

PERCOBAAN M5

(BANDUL FISIS)

Disusun Oleh:

FITRIANI PUTRI ZULKARNAIN

(13-2019-149)


60




PERCOBAAN M5 – BANDUL FISIS

I. CAPAIAN

Mampu menjelaskan osilasi bandul fisis melalui metode owen dan

metode bandul reversibel.

II. TEORI

Bandul fisis terdiri dari batang seragam dengan panjang

(dilambangkan dengan d) dan massa (dilambangkan dengan m)

berputar pada suatu poros, merupakan bandul yang dapat berosilasi

secara bebas pada suatu sumbu tertentu dari suatu benda rigid atau

padat dengan memperhatikan ukuran, bentuk, massa benda, dan

massa penggantung benda (batang pejal).

Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gerakan bolak-

balik dinamakan periode (dilambangkan dengan T, dengan satuan

sekon [s]), banyaknya getaran yang dihasilkan per waktu disebut

frekuensi (dilambangkan dengan f dengan satuan Hertz [Hz]) dan

simpangan maksimum osilasi dinamakan amplitudo (dilambangkan

dengan A). Posisi saat dimana resultan gaya pada benda sama

dengan nol adalah posisi setimbang, kedua benda mencapai titik nol

(setimbang) selalu pada saat yang sama. Bandul yang berosilasi dan

lama kelamaan akan berhenti bergetar, ini merupakan arti dari

periodik teredam.


61

Osilasi mempunyai istilah lain yaitu vibrasi atau getaran

merupakan gerak bolak-balik yang terjadi di sekitar titik

kesetimbangan, osilasi yang terjadi pada bandul fisis merupakan

contoh osilasi mekanis. Osilasi yang terjadi pada bandul fisis

disebut gerak harmonik sederhana. Gerak harmonik sederhana

adalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan secara konstan

dalam setiap sekon, persamaannya berupa fungsi sinus. Syarat suatu

gerak dikatakan harmonik, antara lain:

1. Gerakannya periodik (bolak-balik).

2. Gerakannya selalu melewati posisi kesetimbangan.

3. Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding

dengan posisi/simpangan benda.

4. Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada benda selalu

mengarah ke posisi kesetimbangan.

Pada percobaan Bandul Fisis ini kita melakukan percobaan

dengan Metode Owen dan Metode Bandul Reversibel.

1. Metode Owen

Bandul fisis pada metode owen merupakan bandul fisis

dengan pusat massa di C dan poros yang dapat digeser (Lihat

Gambar 1).


62

Gambar 1. Bandul Fisis Metode Owen

Apabila bandul tersebut diosilasikan, maka didapatkan

rumus perioda:

𝑇 = 2𝜋√𝑘2+𝑎2

𝑔.𝑎………………………………………......(1)

Dengan:

T = Periode osilasi

k = Radius girasi (jari-jari girasi)

a = Jarak poros osilasi dari pusat massa C

g = Percepatan gravitasi

Jari-jari girasi adalah titik distribusi massa pada sebuah

benda agar massa pada sebuah benda tersebut.

Persamaan (1) dapat dituliskan kembali menjadi:

𝑎𝑇2 =4𝜋2

𝑔𝑎2 +

4𝜋2

𝑔𝑘2………………………………....(2)

Berikut gambar penyusunan alat percobaan untuk bandul

fisis Metode Owen:

(C)


63

Gambar 2. Penyusunan Bandul Fisis Metode Owen

2. Metode Bandul Reversibel

Bandul reversibel adalah bandul fisis yang mempunyai

sepasang titik tumpu dengan jarak tertentu. Bandul tersebut

dapat diosilasikan pada kedua titik tumpu dalam hal ini titik

tumpu A dan B seperti tampak pada gambar berikut.

Gambar 3. Bandul Fisis Reversibel


64

Periode osilasi bandul dapat diatur sehingga periode pada

kedua titik tumpu sama atau hampir sama. Bandul dilengkapi 2

buah pemberat, pemberat pertama berfungsi sebagai pemberat

pada posisi tetap dan pemberat lainnya dapat digeser sepanjang

batang bandul.

Pada percobaan, posisi “pemberat tetap” tidak diubah-ubah

sedangkan “pemberat tidak tetap” digeser-geser untuk

mendapatkan periode osilasi yang sama atau hampir sama pada

kedua titik tumpu. Pengukuran waktu dapat dilakukan dengan

stopwatch atau untuk akurasi pengukuran waktu yang lebih baik

menggunakan sistem pengukur waktu yang terdiri atas gerbang

cahaya dan pewaktu cacah atau timer counter. Jika bandul

ditumpu pada titik A, maka:

𝑇𝐴 = 2𝜋√𝐼𝐴

𝑚.𝑦𝐴.𝑔 ………………………………………...(3)

Dengan:

TA = Periode bandul ketika ditumpu pada titik A

IA = Momen inersia bandul terhadap titik tumpu A

m = Massa bandul

yA = Jarak antara titik tumpu A dan pusat gravitasi

Jika 𝐼𝐴

𝑚.𝑦𝐴 diganti oleh lA , maka persamaan (3) dapat dituliskan:

𝑇𝐴 = 2𝜋√𝑙𝐴

𝑔 ……………………………………………..(4)

Jika bandul ditumpu pada titik B, maka:

𝑇𝐵 = 2𝜋√𝑙𝐵

𝑔 ……………………………………………..(5)


65

Pada saat TA sama dengan TB, maka lA = lB = l , dimana l

merupakan panjang ekuivalen bandul dan sama dengan jarak

antara kedua titik tumpu tersebut, sehingga percepatan gravitasi

dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝑇 = 2𝜋√𝑙

𝑔 …………………………………………........(6)

Berikut gambar penyusunan alat percobaan untuk bandul

reversibel:

Gambar 4. Penyusunan Bandul Fisis Reversibel

III. ALAT-ALAT

1. Batang Bandul.

2. Mata Pisau (2 buah).

3. Bantalan Pisau.


66

4. Beban (2 buah).

5. Sensor Gerbang Cahaya.

6. Timer Counter.

7. Dasar Statif.

8. Batang Statif.

9. Boss-head.

10. Mistar Gulung.

11. Kunci L.


1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan bandul fisis?

2. Apa perbedaan Metode Owen dan Metode Bandul Reversibel?

3. Apa yang dimaksud dengan gerak harmonik sederhana?

4. Apa yang dimaksud dengan:

a. Perioda

b. Frekuensi

c. Amplitudo

5. Apa nama alat yang digunakan sebagai tumpu pada percobaan

ini?

6. Jelaskan apa yang dimaksud titik kesetimbangan?

7. Sebutkan syarat-syarat suatu gerak dapat dikatakan harmonik!

8. Jelaskan perbedaan antara bandul fisis dan bandul matematis!

9. Jelaskan hubungan antara sensor gerbang cahaya dan timer

counter?

10. Sebutkan prosedur percobaan praktikum pada modul M5!


67


A. Bandul Fisis Metode Owen


2. Tentukan titik tengah pada batang bandul sebagai pusat

massanya!

3. Pasang mata pisau sehingga berjarak 5 cm dari pusat massa

batang bandul (Lihat Gambar 2)!

4. Kencangkan baut pada mata pisau dengan menggunakan

kunci L hingga mata pisau terpasang dengan baik (Tanya

asisten)!

5. Susun alat-alat percobaan seperti pada Gambar 2 dengan

kondisi bandul yang diam!

6. Letakkan ujung mata pisau di atas bantalan pisau sehingga

batang bandul dapat berosilasi!

7. Letakkan sensor gerbang cahaya kira-kira 3 cm dari batang

bandul sehingga sensor dapat membaca jumlah ayunan!

8. Siapkan pencacah waktu pada fungsi cycles!

9. Simpangan bandul sejauh kira-kira 3 cm, kemudian

lepaskan sehingga bandul berisolasi! Perhatikan posisi mata

pisau dan bandul (Ulangi jika terjadi perubahan pada posisi

ini)!

10. Ukurlah waktu untuk 20 osilasi dengan menggunakan

pencacah waktu (Tanya asisten)!

11. Ulangi Langkah V.A.3 s.d. V.A.9 untuk jarak mata pisau

lainnya (Tanya asisten)!


68

Gambar 5. Peletakan Beban Bandul Fisis Metode Owen

Tabel Pengamatan

B. Bandul Fisis Reversibel

1. Perhatikan Gambar 4!

2. Pasanglah mata pisau pertama (A) pada jarak 12,5 cm dari

salah satu ujung batang bandul dan mengarah ke ujung yang

lain, kemudian kencangkan baut sehingga mata pisau A

terpasang dengan baik!

No. α (cm) t20 (s)

1. 5

2. 10

3. 15

4. 20

5. 25

6. 30

7 35


69

3. Pasang beban A pada jarak 11 cm di belakang mata pisau

A!

4. Pasang beban B pada jarak 5 cm di depan mata pisau A!

5. Pasang mata pisau kedua (B) dengan arah menghadap ke

ujung mata pisau A, sehingga posisi kedua mata pisau saling

berhadapan dan berjarak 50 cm!

6. Susun alat-alat percobaan seperti pada Gambar 4 dengan

kondisi bandul yang diam!

7. Letakkan mata pisau A di atas bantalan pisau, kemudian

letakkan gerbang cahaya kira-kira 3 cm dari batang bandul!

8. Siapkan pencacah waktu pada fungsi cycles!

9. Simpangkan bandul sejauh kira-kira 3 cm dari titik awal,

kemudian lepaskan sehingga bandul berisolasi! Perhatikan

posisi mata pisau dan bandul (Ulangi jika terjadi perubahan

pada posisi ini)!

10. Balikkan bandul sehingga mata pisau B berada di atas

bantalan pisau! Perhatikan kedudukan sensor, buatlah

sedemikian sehingga sensor dapat membaca jumlah

ayunan!

11. Ulangi langkah V.B.9!

12. Balikkan kembali bandul pada posisi semula!

13. Ulangi langkah V.B.4 s.d. V.B.12 dengan jarak yang

berbeda antara beban B dan mata pisau A (Lihat tabel

pengamatan)!



70

Gambar 6. Penaruhan Beban Bandul Fisis Reversibel

Tabel Pengamatan

No. y (cm)

Waktu 20 Osilasi

tA (s) tB (s)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.


71

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Bandul Fisis Metode Owen

1. Menghitung Periode (T) [s]

T = 𝑡

20

2. Grafik 𝑎𝑇 2 terhadap 𝑎2 (𝑡𝑎𝑛 𝜃) [s2/cm]

𝑡𝑎𝑛 𝜃 =∆𝑎𝑇2

∆𝑎2 𝑐 = ..... cm.s2

3. Menghitung Jari-Jari Girasi (𝑘) [cm]

𝑘 = √𝑐

𝑡𝑎𝑛 𝜃

4. Menghitung Percepatan Gravitasi (𝑔) [cm/s2]

𝑔 =4𝜋2

tan 𝜃

B. Bandul Fisis Reversibel

1. Menghitung Periode (T) [s]

T = 𝑡

20

𝑎𝑇 2

𝑐

𝑎2


72

2. Grafik T terhadap y [s/cm]

T = 𝑇1+𝑇2

2

3. Menghitung Percepatan Gravitasi (𝑔) [cm/s2]

𝑔 = 4𝜋2𝜆

𝑇2

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Tim Asisten Laboratorium Fisika Dasar. 2018. Buku Petunjuk

Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Itenas.

𝑇

y


73

PERCOBAAN M6

(MODULUS PUNTIR)

Disusun Oleh:

RIFAT AVICENNA

(13-2019-177)


74




PERCOBAAN M6 – MODULUS PUNTIR

I. CAPAIAN

Mampu menjelaskan fenomena Hukum Hooke pada proses

pemuntiran batang logam.

II. TEORI

Modulus puntir merupakan suatu nilai keelastisitasan material

terhadap momen puntir. Modulus puntir bisa didapatkan melalui uji

puntir. Uji puntir dilakukan di alat uji puntir dengan memberikan

tegangan geser berupa momen puntir (torsi) pada benda uji. Secara

umum peralatan uji puntir terdiri dari bagian penumpu untuk

menahan salah satu ujung benda uji dan bagian kepala puntir yang

dilengkapi cekam untuk mencengkeram ujung lain benda uji

sekaligus memberikan momen puntir, serta bagian penunjuk untuk

menunjukan besar simpangan sudut yang terjadi pada saat pengujian.

Suatu material apabila belum melampaui batas elastis maka

deformasi akan sebanding dengan pembeban yang terjadi. Hal

tersebut biasa dikenal dengan istilah Hukum Hooke yang

menyatakan batas proporsionalitas antara tegangan dengan regangan.

Semakin bertambahnya tegangan yang dibebankan pada suatu

material maka akan diikuti dengan pertambahan nilai regangan yang

terjadi secara linier. Fenomena ini pertama kali diamati oleh

matematikawan Inggris bernama Robert Hooke (1635-1703).


75

Pada fenomena puntiran, elastisitas dapat diamati ketika suatu

batang logam silinder dengan panjang (L) diberi pembebanan berupa

momen puntir (T) pada salah satu ujungnya (titik A) dan ujung

lainnya ditahan (titik B) maka akan muncul tegangan geser pada

struktur logam tersebut yang mengakibatkan perubahan kedudukan

(titik A’) yang menghasilkan simpangan sudut (θ), kemudian ketika

pembebanan (T) dihilangkan maka simpangan (titik A’) kembali ke

kedudukan semula (titik A). Simpangan sudut tersebut dapat dilihat

pada gambar 1. Maka elastisitas dapat didefinisikan sebagai

kemampuan material yang diberi pembebanan untuk kembali ke

bentuk dan ukuran semula apabila pembebanan telah dihilangkan.

Gambar 1. Benda sebelum (a ) dan sesudah (b ) diberi momen puntir

Sumber: Statics and Mechanics of Material

Pembebanan secara bahasa memiliki arti proses, cara, perbuatan

memberikan beban. Pada material pembebanan memiliki bermacam

- macam bentuk seperti yang akan dijelaskan pada bagian ini:

a. Gaya


76

Gaya (force) dilambangkan dengan huruf F bisa dinyatakan

dalam satuan Newton [kg.m.s-2]. Gaya didefinisikan sebagai

segala bentuk interaksi yang menyebabkan perubahan, baik

perubahan kedudukan maupun bentuk.

b. Tekanan

Tekanan (pressure) dilambangkan dengan huruf P bisa

dinyatakan dalam satuan Pascal [N.m-2]. Secara sederhana

didefinisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Dalam penjelasan

lain, tekanan merupakan pembebanan luar (external stress)

yang kontak dengan permukaan bidang material dengan

luasan tertentu.

Gambar 2. Tekanan pada Bidang

c. Tegangan Normal

Tegangan normal (normal stress) dilambangkan dengan

huruf σ (sigma) bisa dinyatakan dengan satuan [N.m-2].

Dapat didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja

tegak lurus terhadap suatu luasan penampang benda.

Tegangan normal dapat berbentuk berupa beban tarik dan

beban tekan. Tegangan normal dapat mengakibatkan

terjadinya perubahan panjang benda yang dinyatakan

dengan regangan normal, yaitu nilai yang menunjukan

perbandingan antara perubahan panjang terhadap panjang

awal benda.

A F


77

Gambar 3. Tegangan Normal


d. Tegangan Geser

Tegangan geser (shear stress) dilambangkan dengan huruf

τ (tau) bisa dinyatakan dengan satuan [N.m-2]. Dapat

didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja sejajar

terhadap suatu luasan penampang benda. Tegangan geser

dapat berbentuk berupa momen lentur dan momen puntir

(torsi). Tegangan geser dapat mengakibatkan terjadinya

perubahan sudut benda yang dinyatakan dengan regangan

geser, yaitu nilai yang menunjukan perubahan sudut dalam

arah radial.

Gambar 4. Tegangan Geser Berupa Momen Lentur



78

e. Momen Puntir (Torsi)

Momen puntir (torsi) dilambangkan dengan huruf T bisa

dinyatakan dengan satuan [N.m]. Dapat didefinisikan

sebagai perkalian dari besarnya gaya dengan jarak letak

pemberian gaya terhadap titik sumbu benda. Dalam

penjelasan lain disebutkan juga sebagai kemampuan sebuah

gaya untuk membuat benda bergerak rotasi pada titik

sumbunya.

Gambar 5. Torsi


Pada dunia teknik, modulus puntir dapat dimanfaatkan sebagai

salah satu acuan sifat mekanik yang dimiliki suatu material.

Terutama kemampuan material pada poros, gandar, dan sebagainya

dalam menerima beban puntir. Sifat mekanik dapat didefinisikan

sebagai sifat yang menunjukan kelakuan material ketika menerima

segala bentuk pembebanan baik statik maupun dinamik.

Pembebanan pada material akan menghasilkan beragam fenomena-

fenomena, seperti:

a. Deformasi


79

Deformasi secara sederhana didefinisikan sebagai peristiwa

perubahan bentuk material setelah mengalami pembebanan

dari luar.

b. Deformasi Elastis

Deformasi elastis adalah peristiwa perubahan bentuk pada

material saat diberi pembebanan kemudian ketika

pembebanan tersebut dihilangkan maka material akan

kembali ke ukuran dan bentuk semula. Dalam kata lain

deformasi elastis adalah perubahan bentuk benda secara tidak

permanen.

c. Deformasi Plastis

Deformasi plastis adalah peristiwa perubahan bentuk pada

material saat diberi pembebanan kemudian ketika

pembebanan tersebut dihilangkan maka material tidak dapat

kembali ke ukuran dan bentuk semula. Dalam kata lain

deformasi plastis adalah perubahan bentuk secara benda

permanen.

d. Diagram Tegangan – Regangan (Kurva Uji Tarik)

Kurva uji tarik merupakan sebuah kurva yang

menggambarkan karakteristik material ketika mendapatkan

pengujian tarik. Uji tarik dilakukan dengan cara menarik

material uji hingga putus di alat uji tarik. Parameter-

parameter yang didapat dari pengujian ini antara lain

kekuatan tarik, kekuatan luluh, pengecilan luas penampang,

hingga tegangan putus material uji. Kurva ini dapat juga

menunjukkan fenomena deformasi elastis, deformasi plastis,

hingga pembuktian dari Hukum Hooke. Berbeda dengan uji


80

puntir, material uji tarik menerima tegangan normal dari

pemberian beban tarik.

Gambar 6. Kurva Uji Tarik Metode Offset

Keterangan gambar:

G : Modulus Kekakuan atau Modulus Puntir

E : Modulus Elastisitas atau Modulus Young

σ : Tegangan Normal

ε : Regangan

σ Yield : Kekuatan Luluh atau Batas Elastisitas

σ UTS : Ultimate Tensile Strength atau Kekuatan Tarik

Maksimum

σ Fracture : Tegangan Patah

e. Modulus Kekakuan


81

Modulus kekakuan (G) didefinisikan sebagai nilai yang

menyatakan hubungan kesebandingan antara tegangan geser

dengan regangan geser. Modulus kekakuan bisa juga disebut

modulus puntir. Secara sederhana modulus puntir merupakan

suatu nilai tegangan geser minimum berupa momen puntir yang

diperlukan untuk membuat sebuah material mulai terpuntir.

f. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas (E) didefinisikan sebagai ukuran kekakuan

suatu bahan. Modulus elastisitas merupakan nama lain dari

Modulus Young. Secara sederhana modulus elastisitas dapat

menjelaskan kemampuan material untuk terdeformasi elastis

tanpa mengalami perubahan bentuk secara permanen. Nilai ini

merupakan batas berlakunya Hukum Hooke pada suatu material

apabila menerima pembebanan berupa tegangan normal.

g. Batas Elastisitas

Batas elastisitas suatu nilai yang memisahkan daerah deformasi

elastis dengan deformasi plastis. Suatu material bila diberikan

pembebanan melebihi nilai batas elastisitasnya, kemudian

pembebanannya dihilangkan maka material tersebut akan

mengalami perubahan secara permanen. Apabila sebuah material

bila diberikan pembebanan kurang dari nilai batas elastisitasnya,

kemudian pembebanannya dihilangkan maka material tersebut

tidak akan mengalami perubahan secara permanen.

h. Kekuatan Luluh

Kekuatan luluh (σ yield) didefinisikan sebagai nilai tegangan

terbesar yang masih dapat ditahan material tanpa mengalami


82

regangan sisa permanen yang terukur. Kekuatan luluh dapat

didefinisikan juga sebagai batas elastisitas.

i. Batas Kekuatan Tarik Maksimum

Batas kekuatan tarik maksimum atau ultimate tensile strength (σ

UTS) didefinisikan sebagai nilai beban maksimum yang mampu

ditahan suatu material ketika menerima tegangan normal berupa

beban tarik.

j. Strain Hardening

Strain hardening atau pengerasan regangan merupakan

fenomena peningkatan tegangan yang diperlukan untuk

mengubah bentuk benda karena telah terjadi pengerasan pada

material yang disebabkan oleh deformasi plastis yang terjadi

sebelumnya.

k. Necking

Necking atau pengecilan luas penampang setempat merupakan

fenomena menyusutnya luas penampang material pada satu

tempat ketika diberikan pembebenan melebihi beban maksimum

yang dapat ditahan material tersebut.

l. Tegangan Patah

Tegangan patah (σ fracture) merupakan nilai yang menunjukkan

besarnya tegangan yang terjadi pada saat benda patah.

Bila sebatang logam pejal dengan panjang 𝐿 dan jari-jari 𝑅, salah

satu ujungnya dijepit, dan ujung yang lain dipuntir dengan gaya 𝐹,

maka akan terjadi simpangan atau pergeseran sebesar 𝛼 (lihat

gambar).


83

Gambar 7. Alat Uji Puntir Sederhana

Sumber: Petunjuk Praktikum Fisika Dasar Itenas

Besar pergeseran (𝛼) untuk setiap logam berbeda-beda,

tergantung koefisien elastisitasnya. Hubungan tersebut dinyatakan

sebagai berikut

𝐺 =2𝑀𝐿

𝜋𝜃𝑅4..................................................................................(1)

atau

𝐺 =360𝑔𝑟𝐿𝑚

𝜋2𝑅4𝛼.............................................................................(2)

Dengan:

𝐺 = modulus puntir [dyne.cm-2],

𝑔 = percepatan gravitasi [981 cm.s-2],

𝑅 = jari-jari batang [cm],

𝐿 = panjang batang dari penjepit ke jarum penunjuk skala [cm],

𝑚 = massa beban yang menyebabkan puntiran [gram],

𝛼 = besar simpangan pada jarak 𝐿 [o ],

𝑟 = jari-jari roda pemuntir [cm],

𝑀 = momen puntir [dyne.cm],

𝜃 = sudut puntir [rad].

III. ALAT-ALAT

1. Alat pemuntir.

2. Mikrometer sekrup.


84

3. Mistar gulung.

4. Penyangkut beban.

5. Beban 0,5 kg (5 buah).

6. Batang logam (2 buah).

7. Jarum penunjuk (2 buah).

8. Busur pengukur (2 buah).

9. Kunci L.

10. Obeng.

11. Tang.


1. Jelaskan maksud dari tujuan praktikum modul M6 menurut anda!

2. Jelaskan perbedaan dari :

a. tegangan dan tekanan

b. tegangan geser dan tegangan normal

c. regangan geser dan regangan normal

d. deformasi elastis dan deformasi plastis

3. Sebutkan alat-alat yang di gunakan pada modul M6!

4. Jelaskan apa yang di maksud dengan elastisitas!

5. Jelaskan secara singkat prinsip kerja alat uji puntir!

6. Jelaskan apa yang dimaksud:

a. Hukum Hooke

b. Modulus Young

c. Modulus Puntir

7. Gambarkan dan jelaskan mengenai kurva uji tarik!

8. Jelaskan secara singkat prosedur pada modul M6!


85

9. Jelaskan apa tujuan adanya penambahan dan pengurangan beban

pada prosedur percobaan!

10. Jelaskan manfaat mempelajari kurva uji tarik pada modul M6!



2. Tandai batang logam menggunakan pena koreksi (tip-x) dan

dengan bantuan mistar gulung di enam titik yang ditentukan yaitu

pada panjang 15 cm, 25 cm, 35 cm, 45 cm, 55 cm, dan 65 cm

yang diukur dari ujung batang yang dijepit!

3. Menggunakan mikrometer sekrup, ukurlah diameter batang

logam pada enam titik yang telah ditandai sebelumnya!

4. Menggunakan mistar gulung dan bantuan tali, ukurlah keliling

roda pemuntir sebanyak lima kali!

5. Pasang batang logam yang akan digunakan sebagai spesimen uji

pada alat pemuntir, kencangkan sekrup pada ujung yang dijepit

dan putar kunci untuk mengunci ujung batang yang dipuntir!

(lihat gambar 2)!

6. Pastikan kedua ujung batang telah terpasang serta terkunci

dengan kencang, bila perlu gunakan tang, obeng, ataupun kunci

L untuk mengencangkannya.

7. Gantungkan penyangkut beban pada tali sehingga roda pemuntir

dan batang akan sedikit terpuntir, pasangkan jarum penunjuk

pertama pada posisi L1 15cm dan jarum penunjuk kedua pada

posisi L2 25cm yang diukur dari ujung yang dijepit! Posisikan

jarum penunjuk untuk menunjuk ke skala 90° busur derajat yang

telah disediakan dan kencangkan!


86

8. Berilah beban secara bertahap dari mulai 500 gr hingga 2500 gr

(lihat tabel pengamatan), catat simpangan jarum pada L1 dan L2

pada masing-masing pembebanan lalu catat pada kolom α+!

9. Kurangi beban secara bertahap dari mulai 2500 gr hingga 500 gr,

catat simpangan jarum pada L1 dan L2 pada masing-masing

pembebanan dan catat pada kolom α-!

10. Ulangi langkah V.6 sampai V.9 untuk posisi penunjuk L1 dan L2

sebesar 35 cm - 45 cm, dan 55 cm – 65 cm (lihat tabel

pengamatan)!

11. Ulangi langkah V.5 sampai V.10 untuk batang logam yang

berbeda.

12. Catat keadaan ruang sesudah percobaan dan kembalikan alat-alat

pada posisi semula!

13. Bila prosedur percobaan belum dapat dipahami, bertanyalah pada

asisten!

Tabel 1. Keadaan Ruang

Temperatur (°C) Tekanan Udara

(mmHg) Kelembaban (%)

Awal

Akhir

Tabel 2. Diameter Batang dan Keliling Roda Pemuntir

No. Diameter batang 1 (cm) Diameter batang 2

(cm)

Keliling roda pemuntir

(cm)

1.

2.

3.

4.

5.

6.


87

Tabel 3. Simpangan Sudut pada Batang

𝐿 (cm) Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3

𝐿1 = 15 𝐿2 = 25 𝐿1 = 35 𝐿2 = 45 𝐿1 = 55 𝐿2 = 65

𝑚 (gram) 𝛼+ (o)

𝛼− (o)

𝛼+ (o)

𝛼− (o)

𝛼+ (o)

𝛼− (o)

𝛼+ (o)

𝛼− (o)

𝛼+ (o)

𝛼− (o)

𝛼+ (o)

𝛼− (o)

500

1000

1500

2000

2500

VI. PENGOLAHAN DATA

1. Menghitung Jari - Jari Roda Pemuntir (r) [ cm ]

a. Menghitung Keliling Roda Pemuntir Rata-Rata ( 𝑘𝑒𝑙 )

[cm]

b. Menghitung Jari - Jari Roda Pemuntir (r) [ cm ]

2. Menghitung Jari – Jari Batang Logam ( R ) [ cm ]

a. Menghitung Diameter Batang Rata-Rata ( ) [ cm ]

b. Menghitung Jari – Jari Batang Logam ( R ) [ cm ]

5

=

KelKel

2

Kelr =

6

=

DD

2

DR =


88

3. Menghitung Sudut Simpangan Rata – Rata ( ) [ ° ]

4. Menghitung Modulus Puntir Perhitungan ( G ) [ dyne.cm-2]

2

−+ +=

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3

L (cm) L1 = 15 cm L2 = 25 cm L1 = 35 cm L2 = 45 cm L1 = 55 cm L2 = 65 cm

m (gram) 1(°) 2(°) 3(°) 4(°) 5(°) 6(°)

500

1000

1500

2000

2500

∑ (°)

𝛼 (°)

30

654321 +++++=

6

654321 LLLLLLL

+++++=

5

54321 mmmmmm

++++=

=

42

360

R

mLrgG


89

5. Membuat Grafik m vs. pada L = cm (gambarkan

pada kertas milimeter blok)

6. Menghitung Modulus Puntir Perhitungan ( G1 ) [ dyne.cm-2]

[ ° ]

m [ gr ]

Titik Sentroid

θ

tan

36042

=

R

LrgG

Sumbu x ( m ) Sumbu y ()

Titik Sentroid =

[gr]

=

[°]

m

=

tan


90

7. Membuat Grafik l vs. pada m = gr (gambarkan

pada kertas milimeter blok)

8. Menghitung Modulus Puntir Perhitungan ( G ) [ dyne.cm-2]

[ ° ]

l [ cm ]

Titik Sentroid

γ

tan

360422

=

R

mrgG

Sumbu x (L) Sumbu y ()

Titik Sentroid =

[cm]

=

[°]

L

=

tan


91

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar, Soeprapto, Muhammad Ridwan, Irma Amelia, Dkk. 2017.

Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Itenas.

2. Beer, Ferdinand Piere, E. Russell Johnston Jr, John T. DeWolf,

David F. Mazurek. 2011. Statics and Mechanics of Materials. New

York: McGraw-Hill Companies, Inc.

3. Dieter, Goerge E., Sriati Djaprie (Alih Bahasa). 1987. Metalurgi

Mekanik Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

4. Giancoli, Douglas C. 2005. PHYSICS: Principles with

Applications Sixth Edition. New Jersey: Pearson Education, Inc.


92

PERCOBAAN L1

(RANGKAIAN LISTRIK SEDERHANA)

Disusun Oleh:

NUR IKLIMA NADILA OKTAVIA

(13-2019-166)


93



PRAKTIKUM FISIKA - LISTRIK

PERCOBAAN L1 – RANGKAIAN LISTRIK SEDERHANA

I. CAPAIAN

Mampu mengaplikasikan dan membuktikan Hukum Ohm dan

Kirchoff pada rangkaian listrik sederhana.

II. TEORI

Rangkaian listrik adalah hubungan antara elemen-elemen listrik

seperti resistor, induktor, kapasitor, sumber tegangan, sumber arus,

diode, dan elemen listrik lain dengan syarat minimal terdapat satu

arus loop yang mengalir. Tabel 1 merupakan contoh gambar

rangkaian listrik sederhana terdapat simbol-simbol yang harus

diketahui.

Tabel 1. Gambar dan Simbol Komponen Rangkaian Listrik

No Nama

Komponen

Simbol Gambar Komponen

1 Resistor


94

No Nama

Komponen

Simbol Gambar Komponen

2 Sumber

Tegangan

3 Saklar

4 Voltmeter

5 Amperemeter

6 Lampu


95

Di dalam suatu jenis rangkaian terdapat 2 jenis komponen yaitu

komponen aktif dan komponen pasif. Salah satu contoh dari

komponen aktif ialah baterai dan salah satu contoh dari komponen

pasif ialah resistor. Gambar 1 merupakan contoh gambar rangkaian

listrik sederhana.

V R

I

Gambar 1. Rangkaian Listrik Sederhana

Susunan komponen-komponen listrik dapat disusun dengan

berbagai macam cara, hubungan komponen listrik atau rangkaian

listrik yang paling dasar adalah secara seri dan parallel, seperti

dicontohkan pada gambar 2. Gambar 2 (a) merupakan contoh

rangkaian listrik dengan resistor tersusun secara parallel, sedangkan

gambar 2 (b) merupakan rangkaian listrik dengan resistor tersusun

secara seri.

V R1 R2 R3 V

R1

R2

R3

II

(a) (b)

Gambar 2. Jenis Hubungan Rangkaian Listrik Sederhana


96

Untuk rangkaian seri, Resistansi Total (𝑅𝑇) rangkaian tersebut

dirumuskan pada persamaan 1:

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 ................................................................ (1)

Sedangkan pada rangkaian resistor parallel, di rumuskan pada

persamaan 2:

1

𝑅𝑇=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3 ................................................................... (2)

Dalam setiap rangkaian listrik berlaku hukum Ohm dan Hukum

Kirchoff.

Hukum Ohm

Hukum Ohm menyatakan bahwa: tegangan (v) pada material-

material penghantar adalah berbanding lurus terhadap arus (i) yang

mengalir melalui material tersebut. Secara matematika dituliskan

pada persaman 3:

𝑣 = 𝑖. 𝑅 .................................................................................. (3)

Gambar 3. Hukum Ohm dalam Rangkaian Listrik Sederhana

Gambar 3 menunjukan penerapan Hukum Ohm pada rangkaian

sederhana, dengan konstanta proporsionalitas atau kesebandingan R

disebut sebagai resistansi. Satuan resistansi adalah Ohm, yaitu 1


97

Volt/Ampere, atau yang biasa disingkat menggunakan huruf besar

omega(Ω).

Hukum Kirchoff Arus

Hukum ini juga disebut hukum pertama Kirchoff, aturan Kirchoff

titik, persimpangan aturan Kirchoff (atau nodal aturan), dan aturan

pertama Kirchoff. Prinsip ini menyatakan bahwa: pada setiap node

(persimpangan) dalam sebuah sirkuit listrik, jumlah arus yang

mengalir ke node sama dengan jumlah arus yang mengalir keluar dari

simpul tersebut, atau jumlah aljabar arus dalam jaringan konduktor

bertemu di sebuah titik adalah nol.

Gambar 4. Contoh Aplikasi Hukum Kirchoff Arus

Dari gambar 4 dapat kita tuliskan persamaan hukum Kirchoff

Arus pada sebuah node sebagai berikut:

𝐼1 + 𝐼2 = 𝐼3 + 𝐼4

𝐼1 + 𝐼2 − 𝐼3 − 𝐼4 = 0

∑ 𝐼 = 0 .............................................. (4)

Adapun syarat-syarat dimana arus dapat mengalir, yaitu:

1. Terdapat beda potensial dalam suatu rangkaian

2. Rangkaiannya tertutup (seluruh elemen saling terhubung)

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&twu=1&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_circuit&usg=ALkJrhgxXh6CGI98prmx8DAuh37nTHjwgQ

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&twu=1&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Current_%28electricity%29&usg=ALkJrhh01Q-x5Y2JB3yjp9YikKA0sdzH4w


98

Hukum Kirchoff Tegangan

Hukum ini juga disebut hukum kedua Kirchoff, loop Kirchoff

(atau mesh) aturan, atau aturan kedua Kirchoff. Prinsip ini

menyatakan bahwa:

Jumlah perbedaan potensial (tegangan) sekitar setiap sirkuit

tertutup adalah nol.

Gambar 5. Contoh Aplikasi Hukum Kirchoff Tegangan

Dari gambar 5 dapat kita tuliskan persamaan Hukum Kirchoff

tegangan pada rangkaian listrik sederhana tersebut sebagai berikut:

−𝑉𝑠 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 = 0

∑𝑉 = 0 ............................... (5)

Untuk mengetahui berapa besarnya arus dan tegangan pada suatu

komponen listrik dalam suatu rangkaian listrik digunakan alat ukur

yaitu amperemeter dan voltmeter.

Pengukuran Arus

Amperemeter adalah alat untuk mengukur arus listrik di suatu

titik. Dengan begitu amperemeter harus dipasang secara seri, nilai

arus yang terukur pada amperemeter akan sama dengan nilai arus

pada rangkaian karena tidak ada percabangan. Jika amperemeter

dipasang secara parallel maka arus yang terbaca akan menjadi keliru.


99

Untuk mengukur arus yang melalui sebuah komponen, misalnya

resistor, maka amperemeter disisipkan ke dalam rangkaian,

dihubungkan secara seri dengan komponen yang akan diukur seperti

pada gambar 6.

Gambar 6. Contoh Perangkaian Amperemeter pada Suatu Komponen

Pengukuran Tegangan

Untuk mengukur tegangan antara dua titik pada sebuah rangkaian

atau komponen, maka voltmeter dihubungkan secara parallel dengan

rangkaian atau komponen yang diukur tegangannya. Karena pada

rangkaian parallel nilai tegangan yang terukur melalui voltmeter

akan sama dengan tegangan pada komponen.

Gambar 7. Contoh Perangkaian Voltmeter pada Suatu Komponen


100

III. ALAT-ALAT

1. Baterai ukuran D (2 buah).

2. Sakelar SPST.

3. Lampu 2,5[V], 0,5[A].

4. Multimeter digital (2 buah).

5. Dudukan lampu.

6. Jepit buaya bersoket (2 buah).

7. Dudukan Baterai (2 buah).

8. Kabel penghubung (9 buah).

9. Resistor 50[Ω] 5[W] (2 buah).

10. Resistor 100[Ω] 5[W] (2buah).

11. Resistor 500[Ω] 5[W].


1. Apa yang dimaksud dengan rangkaian listrik sederhana?

2. Sebutkan dan jelaskan simbol-simbol yang dipakai pada

rangkaian listrik!

3. Sebutkan dan tuliskan bunyi Hukum Ohm disertai dengan

rumusnya!

4. Sebutkan dan tuliskan bunyi Hukum Kirchoff Arus dan Hukum

Kirchoff Tegangan serta persamaannya!

5. Gambarkan rangkaian seri dan parallel serta jelaskan

perbedaannya sesuai dengan apa yang kalian pahami!

6. Sebutkan dan jelaskan 2 jenis komponen yang terdapat dalam

rangkaian listrik!

7. Apa yang dimaksud dengan arus listrik?


101

8. Sebutkan syarat-syarat suatu rangkaian dapat dikatakan sebagai

rangkaian listrik!

9. Jika Vs=10 V, maka berapa Arus total yang mengalir pada

rangkaian tersebut?

10. Apa yang dimaksud dengan node?


A. Rangkaian Resistor Seri dan Paralel


2. Rangkailah rangkaian (a) seperti gambar berikut! (pastikan

sakelar dalam keadaan terbuka)!


102

Gambar Rangkaian Seri (a)

Gambar Rangkaian Seri (b)

3. Tutuplah sakelar, kemudian ukur tegangan dan arus di setiap

komponen(R1, R2, R3 dan Baterai)! Lakukan pengamatan

berulang sebanyak 3 kali serta catatlah pada tabel

pengamatan 1!

4. Lakukan langkah V.A.2 dan V.A.3 untuk rangkaian seri (b),

juga rangkaian paralel (a) dan (b)!

Gambar Rangkaian Paralel

B. Sumber Tegangan Seri dan Paralel


103

1. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut, pastikan sakelar

dalam keadaan terbuka!

A

v

Gambar Rangkaian satu baterai

2. Baca tegangan (E) pada rangkaian saat sakelar terbuka!

3. Tutup sakelar, dan catat tegangan (V)!

4. Catat arus (I) yang mengalir pada rangkaian!

5. Lakukan V.B.2. s.d. V.B.4 sebanyak 3 kali! Catat hasil

pengamatan pada tabel pengamatan 2!

6. Lakukan langkah V.B.1 hingga V.B.5 untuk dengan sumber

tegangan yang telah dirangkai seperti gambar-gambar

berikut:

A

v

A

v

Gambar rangkaian dua baterai seri (a) Gambar rangkaian dua baterai seri (b)

A

v

A

v

Gambar rangkaian dua baterai paralel(a) Gambar rangkaian dua baterai parallel(b)

C. Hukum Kirchoff arus dan Hukum Tegangan

1. Rangkailah rangkaian seperti gambar berikut!


104

Gambar Rangkaian untuk Hukum Kirchoff Arus dan Tegangan

2. Ukurlah arus Is, I1, I2, I3, dan I4 sebanyak 3 kali dengan

menggunakan amperemeter! Sesuaikan polaritas

amperemeter dengan arah arus pada gambar!

3. Ukurlah tegangan Vs, V1, V2, V3, dan V4 sebanyak 3 kali!

Sesuaikan polaritas voltmeter dengan arah arus gambar!

4. Catat hasil pada tabel pengamatan 3!

5. Lakukan langkah V.C.1 hingga V.C.4 untuk rangkaian pada

gambar (b)! Lakukan pengukuran hanya untuk V3 dan I3

saja!

6. Catat keadaan ruang setelah percobaan

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Rangkaian Resistor Seri dan Parallel

Susunan

Resistor

Tegangan (Volt) Arus (A)

Baterai R1 R2 R3 Baterai R1 R2 R3

Resistor

seri (a)


105

Susunan

Resistor

Tegangan (Volt) Arus (A)

Baterai R1 R2 R3 Baterai R1 R2 R3

Resistor

seri (b)

Resistor

Parallel

1. Tegangan Rata-rata (V)

= ∑𝑉

3

2. Kuat Arus Rata-rata (A)

𝐼 = ∑𝐼

3

3. Hambatan (Ω)

R =

𝐼

B. Sumber Tegangan Seri dan Parallel

Susunan Baterai GGL/E (Volt) V (Volt) Arus (A)

Satu Baterai

Dua Baterai Seri

(a)

Dua Baterai Seri

(b)

Dua Baterai

Parallel (a)


106

Dua Baterai

Parallel (b)


= ∑𝑉

3


𝐼 = ∑𝐼

3

3. GGL (Volt)

= ∑𝐸

3

4. Hambatan (Ω)

R = −

𝐼

C. Hukum Kirchoff Arus (HKA) dan Hukum Kirchoff

Tegangan (HKT)

Susunan

Resistor Tegangan (Volt) Arus (Ampere)

Rangkaian

Vs V1 V2 V3 V4 Is I1 I2 I3 I4


𝑠 = ∑𝑉𝑠

3


107


𝐼s = ∑𝐼𝑠

3

3. Hukum Kirchoff Arus (A) (Untuk Node A, B, dan C)

Rumus :

𝐼1 + 𝐼2 = 𝐼3 + 𝐼4

𝐼1 + 𝐼2 − 𝐼3 − 𝐼4 = 0

∑𝐼 = 0

*Catatan : I yang dipakai adalah I rata-rata

4. Hukum Kirchoff Tegangan (HKT) (Untuk Loop 1, 2,

dan 3)

Berikut merupakan gambar rangkaian yang harus

dilengkapi HKT setiap loop-nya.


108

Rumus :

−𝑉𝑠 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 = 0

∑𝑉 = 0

*Catatan : V yang dipakai adalah V rata-rata

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar, Soeprapto, Muhammad Ridwan, Irma Amelia, Dkk.

2017. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung:

Laboratorium Fisika Dasar Institut Teknologi Nasional

Bandung.

V2

V3

V4

Loop 1Vs

+

-

+ -

+-

+

-


109

2. Halliday, Resnick, Walker, J. 2011. Fundamentals of Physics 9th

Edition. John Wiley & sons, Inc.: Danvers.


110

PERCOBAAN L2

(JEMBATAN WHEATSTONE)

Disusun Oleh:

RISKA MUTIARA FITRI

(11-2019-087)


111



PRAKTIKUM FISIKA - LISTRIK

PERCOBAAN L2 – JEMBATAN WHEATSTONE

I. CAPAIAN

Mampu menentukan besarnya hambatan dengan menggunakan

metoda jembatan Wheatstone.

II. TEORI

Jembatan Wheatstone adalah alat ukur yang ditemukan oleh

Samuel Hunter Christie pada 1833 dan meningkat kemudian

dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun 1843.

Jembatan Wheatstone merupakan suatu susunan rangkaian listrik

untuk mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui besarannya

dengan cara membandingkan dengan hambatan yang besarnya telah

diketahui dimana arus yang mengalir pada galvanometer sama

dengan nol.

Galvanometer adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk

mengukur kuat arus dan tegangan listrik yang relatif kecil.

Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus

maupun tegangan yang relatif besar (diatas satu ampere), karena

komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung. Syarat

untuk galvanometer:

• Arus harus dibawah 1 mikro A

• Peka terhadap nilai kecil.

https://id.wikipedia.org/wiki/Alat_ukur

https://id.wikipedia.org/wiki/Listrik

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kuat_arus&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Beda_potensial_listrik&action=edit&redlink=1


112

Cara kerja Galvanometer sama dengan motor Listrik tapi karena

dilengkapi pegas maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan

dalam magnet dapat berubah karena arus listrik yang mengalir

kedalamnya . Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus

searah tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi kumparan putar.

Gambar 1. Konstruksi kumparan putar pada galvanometer

Susunan rangkaian listrik Jembatan Wheatstone bisa dilihat pada

gambar berikut :

Gambar 2. Rangkaian jembatan wheatstone.

Prinsip kerja dari Jembatan Wheatstone yaitu ketika arus masuk

melewati rangkaian, maka jarum pada Galvanometer akan bergerak

GI3 IG

I4

I2

I1

BA

C

D

Rb

R1 R2

Rx


113

artinya ada arus yang melewatinya, di antara titik C dan D ada beda

potensial atau tegangan. Dengan mengatur besarnya Rb dan

hambatan geser untuk menentukan nilai R1 dan R2 (Pada praktikum

R1 dan R2 merupakan sebuah kawat A-B) akan dapat dicapai

galvanometer G tak teraliri arus (Ig = 0), kondisi jarum galvanometer

di skala 0, artinya udah tak ada beda potensial antara titik C dan D.

Gambar 3. Rangkaian jembatan wheatstone pada pratikum

Keterangan gambar:

K = komutator untuk mengubah arah arus

Rb = hambatan yang diketahui nilainya (bangku hambatan)

Rx = hambatan yang inigin dicari besarnya

G = Galvanometer

L = kawat hambatan lurus pada mistar

ST = Sumber tegangan

Bila dari gambar 1, kita dapat menentukan nilai dari hambatan

yang belum diketahuinya dengan persamaan:

𝑅𝑋 = 𝑅2

𝑅1𝑅𝑏 ....................................................................... (1)

Jika kawat A-B serba sama dengan 𝜌 (hambatan tiap satuan

panjang), dari rangkaian gambar 2, maka persamaan (1), menjadi:

G

ST AC

C

DA B

Rb Rx3 4

L1 L2

K

I2I4

I1

I3


114

𝑅𝑥 = 𝐿2𝜌

𝐿1𝜌 × 𝑅𝑏 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑅𝑥 =

𝐿2

𝐿 1× 𝑅𝑏 ............................(2)

Disini terlihat bahwa besaran-besaran yang diperlukan hanyalah

perbandingan antara 𝐿2 dan 𝐿 1, atau panjang kawat AD dan DB.

III.ALAT-ALAT

1. Power Supply

2. Kit Modul Jembatan Wheatstone

a. Komutator

b. Resistor yang diketahui nilainya (Rb)

c. Resistor yang tidak diketahui nilainya (Rx)

d. Kawat sambungan

e. Alat ukur panjang

f. Galvanometer

3. Kabel penghubung

4. Kabel dengan kontak geser

IV.TUGAS PENDAHULUAN

1. Apa judul pada modul pratikum ini?

2. Apa capaian pada modul pratikum ini?

3. Siapakah penemu Jembatan Wheatstone?

4. Gambarkan rangkaian Jembatan Wheatstone!

5. Jelaskan prinsip kerja dari rangkaian jembatan wheatstone!

6. Jelaskan apa yang dimaksud galvanometer!

7. Apa fungsi dan persyaratan untuk suatu galvanometer!

8. Gambarkan skema, fungsi dan cara kerja komutator!


115

9. Sebutkan alat-alat yang digunakan beserta fungsinya pada modul

pratikum ini!

10. Apa pengertian hambatan dalam dan apa jenis-jenis hambatan?



2. Susunlah rangkaian seperti gambar 3 dengan menggunakan 𝑅𝑥1,

komutator (K) dalam keadaan terbuka, kondisi awal Rb = 0, dan

belum dihubungkan dengan sumber tegangan!

3. Pasang arus mula-mula minimum, dengan cara mengatur

potensiometer (hambatan pengatur) yang ada pada power supply.

4. Setelah diperiksa oleh asisten, letakkan kontak geser kira-kira di

angka 50, kemudian hubungkan komutator dengan sumber arus!

5. Atur simpangan jarum pada galvanometer hingga berada di (10

𝜇𝐴) dengan mengatur potensiometer (hambatan pengatur) pada

power supply!

6. Usahakan agar simpangan jarum galvanometer (G) manjadi nol

dengan cara mengubah-ubah besarnya hambatan pada bangku

hambatan (Rb)! Catat besarnya hambatan Rb yang digunakan!

7. Buatlah arus menjadi maksimum sedikit demi sedikit (simpangan

jarum G tidak pada posisi nol lagi)!

8. Atur posisi kontak geser (D) sehingga diperoleh simpangan

jarum galvanometer pada posisi nol, kemudian catat panjang 𝐿1!

9. Baliklah arah arus dengan mengubah posisi komutator, kemudian

ulangi langkah V.8!

10. Putar hambatan pada sumber arus hingga minimun, kemudian

buat komutator dalam keadaan terbuka, dan matikan sumber

arus!


116

11. Ulangi langkah V.2 s.d V.10 untuk 𝑅𝑥2, 𝑅𝑥1dan 𝑅𝑥2 dirangkai

seri, juga 𝑅𝑥1 dan 𝑅𝑥2 dirangkai paralel!

12. Tukar posisi Rb dan Rx (Rb menjadi di sisi 4 dan Rx di sisi 3)!

13. Ulangi langkah V.2 s.d. V.11!


Tabel pengamatan

Sisi Rx (Ω) Rb (Ω) L (cm)

L1+ L1

-

3 Rx1”

Rx2”

Rxseri”

Rxparalel”

4 Rx1’

Rx2’

Rxseri’

Rxparalel’

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Secara Percobaan

1. Menghitung nilai L1 (cm)

𝐿1 =𝐿1+ + 𝐿1

−

2

2. Menghitung Nilai L2 (cm)

𝐿2 = 100 − 𝐿1

3. Menentukan nilai Rx” di sisi 3

𝑅𝑥" =𝐿2

𝐿1 × 𝑅𝑏


117

4. Menentukan nilai Rx’ di sisi 4

𝑅𝑥′ =𝐿1

𝐿2 × 𝑅𝑏

5. Menentukan Rxn

𝑅𝑥𝑛 = √𝑅𝑥𝑛′ × 𝑅𝑥𝑛"

n=1; n=2 ; n=seri ; n=paralel

B. Secara Teori

1. Rangkaian seri

𝑅𝑥𝑠𝑒𝑟𝑖 = 𝑅𝑥1 + 𝑅𝑥2

2. Rangkaian Paralel

𝑅𝑥𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙 = 𝑅𝑥1 × 𝑅𝑥2

𝑅𝑥1 + 𝑅𝑥2

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar, Soeprapto, Muhammad Ridwan, Irma Amelia. 2016.

Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: ITENAS.

2. Bloemen. A. F.P. H, Mesritz, A.D., Alat-alat Ukur Listrik dan

Rangkaiannya. H. STAM. 1949.

3. Tyler. A Laboratory Manual of Physics. Edward Arnold. 1967.

4. Young, H. D; Freedman, R. A. (2000). Fisika Universitas Edisi

Kesepuluh Jilid 2. Penerbit Erlangga.


118

PERCOBAAN L3

(PERUBAHAN ENERGI LISTRIK MENJADI ENERGI

TERMAL)

Disusun Oleh:

DENNY SAPUTRA

(13-2019-146)


119



PRAKTIKUM FISIKA – LISTRIK

PERCOBAAN L3 – PERUBAHAN ENERGI LISTRIK MENJADI

ENERGI TERMAL

I. CAPAIAN

Mampu menjelaskan fenomena perubahan energi listrik menjadi

energi termal.

II. TEORI

Hukum Kekekalan Energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat

dimusnahkan ataupun diciptakan, tetapi energi dapat berpindah

tempat atau berubah bentuk. Pada perpindahan kalor terdapat sebuah

azas, yaitu Azas Black yang menyatakan bahwa besarnya kalor yang

dilepas dari temperatur tinggi akan sama dengan besarnya kalor

yang diterima di temperatur rendah dalam suatu sistem tertutup.

Dapat dirumuskan:

𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑄𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎

Energi listrik adalah kemampuan yang diperlukan untuk

memindahkan muatan-muatan listrik dari satu titik ke titik lain pada

selang


120

waktu tertentu. Energi termal adalah energi yang terjadi karena

perubahan suhu suatu benda.

Pada percobaan ini energi listrik diubah menjadi panas dengan

cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat penghantar

(konduktor) yang tercelup dalam air pada sebuah kalorimeter.

Dalam percobaan ini berlaku Hukum Joule. Hukum Joule

menuliskan bagaimana Energi Listrik diubah ke dalam Energi

Termal yang mana didalam suatu penghantar merupakan suatu

proses yang tidak dapat dibalik (hanya berlangsung satu arah). Joule

juga merumuskan perbandingan jumlah satuan usaha dengan

banyaknya kalor yang dihasilkan sesuai dengan persamaan (1) dan

(2):

U = V.I.t........................................................................(1)

Atau :

Q = a.V.I.t.....................................................................(2)

Dimana :

U = Usaha listrik (Joule)

Q = Kalor akibat energi listrik (kalori)

a = Tara kalor listrik (kal/J)

I = Besarnya arus listrik (Ampere)

V = Tegangan (Volt)

T = Lama waktu pemberian arus listrik (detik)

Sedangkan kalor yang terjadi pada kalorimeter:

( )ma TTQ −=.............................................................(3)


121

dimana suhu akhir (𝑇𝑎) harus dikoreksi karena adanya pertukaran

kalor dengan sekitarnya. Koreksi tersebut dinyatakan dengan

koreksi suhu dari Newton:

( ) tTTkT rk −−= ......................................................(4)

Dimana:

Q = Kalor yang diterima kalorimeter (kalori)

H = Harga air kalorimeter (kalori/°𝐶)

𝑇𝑎 = Temperatur akhir kalorimeter (°𝐶)

𝑇𝑚 = Temperatur mula-mula kalorimeter (°𝐶)

∆𝑇 = Koreksi suhu (°𝐶)

k = Konstanta koreksi suhu Newton (s-1)

𝑇𝑘 = Suhu kalorimeter rata-rata (°𝐶)

𝑇𝑟 = Suhu ruang rata-rata (°𝐶)

∆𝑡 = Selang waktu pertukaran kalor (s)

Selain itu pada suatu zat yang mengalami usaha listrik dan kalor

secara bersamaan, terdapat besaran yang menyatakan perbandingan

antara energi listrik dengan kalor sistem yang biasanya disebut

dengan tara kalor listrik.


122

Gambar 1. Rangkaian Percobaan

III. ALAT-ALAT

1. Kalorimeter lengkap dengan pengaduk.

2. Termometer 50 oC.

3. Amperemeter.

4. Voltmeter.

5. Sumber tegangan yang dapat diatur (Variac).

6. Stopwatch.

7. Gelas ukur.

8. Neraca teknis.


10. Power supply.


1. Sebutkan capaian modul percobaan L3!

2. Sebutkan alat-alat yang digunakan pada percobaan L3 beserta

fungsinya!

3. Sebutkan prosedur percobaan praktikum pada modul L3!


123

4. Gambarkan rangkaian percobaan praktikum serta berikan

polaritasnya!

5. Apa yang dimaksud dengan usaha listrik dan tara kalor listrik?

6. Apakah arti dan satuannya dari huruf-huruf yang dipakai dalam

rumus (1), (2), (3), dan (4) dalam satuan SI?

7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan :

a. Hukum Joule

b. Azas Black

c. Hukum Kekekalan Energi

8. Apa yang dimaksud dengan energi listrik? Berikan contoh

penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

9. Apa yang dimaksud dengan energi termal? Berikan contoh

penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

10. Sebutkan penerapan dalam kehidupan sehari-hari perubahan

energi listrik menjadi energi termal!


1. Catat keadaan ruang sebelum praktikum!

2. Susun rangkaian seperti pada Gambar 1, jangan hubungkan

sumber arus dengan rangkaian! Kemudian minta asisten untuk

memeriksa!

3. Timbang kalorimeter kosong (𝑚𝑘) dan pengaduk yang

pegangannya dilepas (𝑚𝑝). Pastikan bahan pembuatnya!

4. Isi kalorimeter dengan air sampai kira-kira kawat pemanasnya

terendam! Usahakan temperatur air 3oC dibawah temperatur

ruang dengan memberi sedikit air es (Perhatikan cara


124

menggunakan termometer), kemudian timbang hingga massa air

dapat dihitung (𝑚𝑎)! .

5. Masukkan kalorimeter yang telah berisi air ini ke dalam

selubung luar dan pasang termometer (Usahakan ujung

termometer berada di pertengahan kawat pemanas dan dasar

kalorimeter)!

6. Lakukan percobaan pendahuluan tanpa arus listrik! Catat suhu

air dalam kalorimeter setiap 1 2⁄ menit selama 5 menit sambil

diaduk satu dua kali perlahan! (Jika percobaan pendahuluan

telah selesai, stopwatch jangan dimatikan)

7. Lakukan percobaan sebenarnya dengan mengalirkan arus listrik

sebesar 1,5 Ampere dengan cara mengatur arus masukan pada

variac. Catat tegangan yang terbaca pada voltmeter kemudian

catat suhu air dalam kalorimeter setiap 1 2⁄ menit lagi sambil

diaduk satu dua kali (Usahakan kuat arus selalu tetap dengan

mengatur tegangan pada variac) sampai suhu kalorimeter naik

kira-kira 3oC di atas suhu ruang! (Ingat, stopwatch jangan

dimatikan)

8. Matikan arus listrik, kemudian lakukan percobaan akhir! Catat

lagi suhu air dalam kalorimeter setiap 1 2⁄ menit selama 5 menit

sambil diaduk satu dua kali!

9. Ukur volume termometer yang tercelup ke dalam air dengan

menggunakan gelas ukur (Tanya asisten)!

10. Ulangi langkah V.4 s.d V.10 dengan kuat arus yang lain (Tanya

asisten)!

11. Catat keadaan ruang setelah praktikum!


125

Catatan:

1. Selama percobaan pendahuluan, sebenarnya, dan akhir,

kalorimeter harus diaduk perlahan, jangan terlalu cepat dan

sering!

2. Kalor jenis termometer 0,46 kal/ml C

3. Kalor jenis aluminium 0,217 kal/ml C (17 - 100 C )

4. Kalor jenis kuningan 0,094 kal/ml C (15 - 100 C )

5. Setiap akan mulai percobaan ulang, air dalam kalorimeter

harus diganti dengan air baru.

Tabel Pengamatan

Data Pengukuran Percobaan ke-1 Percobaan ke-2

Massa kalorimeter/bahan (mk) ............... gr ............... gr

Massa pengaduk/bahan (mp) ............... gr ............... gr

Massa air + kalorimeter (ma+k) ............... gr ............... gr

Volume termometer tercelup (Vt) ............... ml ............... ml

Percobaan pendahuluan 5

menit tanpa arus

Percobaan sebenarnya

dengan arus … A dan

tegangan … V

Percobaan akhir 5 menit

arus diputus

t (menit) T (oC) t (menit) T (oC) t (menit) T (oC)

𝑡0 𝑇0 𝑡1 + 0,5 𝑡2 + 0,5

𝑡0 + 0,5


126


menit tanpa arus

Percobaan sebenarnya

dengan arus … A dan

tegangan … V


arus diputus

t (menit) T (oC) t (menit) T (oC) t (menit) T (oC)

𝑡1 𝑇1 𝑡2 𝑇2 𝑡3 𝑇3

VI. PENGOLAHAN DATA

1. Temperatur ruang rata-rata (𝑇𝑟)

𝑇𝑟 = 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙+ 𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

2 = ........... ()

2. Koreksi suhu Newton di T2

• ∆𝑇1 = |𝑇1− 𝑇0| = ................ ()

• ∆𝑡1 = |𝑡1 − 𝑡0| = .............. (s)

• 𝑇𝑘1 = 𝑇1+ 𝑇0

2 = .................. ()

• 𝑘1 = − ∆𝑇1

(𝑇𝑘1− 𝑇𝑟) ∆𝑡1 = .......... (𝑠−1)

• ∆𝑇3 = |𝑇3− 𝑇2| = ................ ()

• ∆𝑡3 = |𝑡3 − 𝑡2| = .............. (s)

• 𝑇𝑘3 = 𝑇3+ 𝑇2

2 = .................. ()

• 𝑘3 = − ∆𝑇3

(𝑇𝑘3 − 𝑇𝑟) ∆𝑡3 = .......... (𝑠−1)

• Syarat koreksi suhu Newton :

o 𝑘1 = 0 , 𝑘3 = 0 , Maka 𝑘2 = 0

o 𝑘1 ≠ 0 , 𝑘3 = 0 , Maka 𝑘2 = 𝑘1

o 𝑘1 = 0 , 𝑘3 ≠ 0 , Maka 𝑘2 = 𝑘3


127

o 𝑘1 ≠ 0 , 𝑘3 ≠ 0 , Maka 𝑘2 = 𝑘1+ 𝑘3

2

𝑘2 = .................. (𝑠−1)

• 𝑇𝑘2 = 𝑇2+ 𝑇1

2 = .................. ()

• ∆𝑡2 = 𝑡2 − 𝑡1 = .............. (s)

• ∆𝑇2 = − 𝑘2(𝑇𝑘2 − 𝑇𝑟)∆𝑡2 = ................ ()

3. Suhu setelah koreksi (𝑇2′)

𝑇2′ = 𝑇2 + ∆𝑇2 = ................. ()

4. Usaha listrik (U)

𝑈 = 𝑉. 𝐼. ∆𝑡2 = ................... (Joule)

5. Harga air kalorimeter (H)

𝐻 = 𝑚𝑎. 𝑐𝑎 + 𝑚𝑝 . 𝑐𝑝 + 𝑚𝑘. 𝑐𝑘 + 𝑉𝑡. 𝑐𝑡 = .................. (𝑘𝑎𝑙

)

6. Kalor yang diterima (Q)

𝑄 = 𝐻(𝑇2′ − 𝑇0) = .................. (kal)

7. Tara kalor listrik (𝑎)

𝑎 = 𝑄

𝑈 = .................. (

𝑘𝑎𝑙

𝐽)


128

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Robert A. Pelcovits; Joshua Farkus (2008). Barron’s AP Physics

C: Advanced Placement Examination . Barron’s Educational

Series.

2. Sears, Francis Weston, dan Zemansky, Mark Waldo. 1960.

College Physics. Addison-Wsley Publishing Company, Inc.

3. Tyler, F., B.Sc, Ph.D., F.Inst.P. 1967. A Laboratory Manual of

Physics. Edward Arnold (Publishers) Ltd, : London.


129

PERCOBAAN L4

(KARAKTERISTIK KOMPONEN LISTRIK)

Disusun Oleh:

RIZA ARNITA SELA.P

(13-2019-187)


130




PERCOBAAN L4 – KARAKTERISTIK KOMPONEN LISTRIK

I. CAPAIAN

Menentukan tahanan dalam (r) dari lampu karbon dan wolfram.

II. TEORI

Berdasarkan fungsi dan cara kerjanya komponen listrik

dibedakan menjadi komponen pasif dan komponen aktif. Komponen

pasif adalah komponen yang dalam pengoperasiannya tidak

membutuhkan sumber tegangan atau sumber arus tersendiri.

Komponen pasif pada umumnya digunakan sebagai pembatas arus,

pembagi tegangan, tank circuit dan filter pasif.

Komponen elektronika yang digolongkan sebagai komponen

pasif diantaranya adalah resistor, kapasitor, induktor, saklar.

Sedangkan komponen aktif adalah komponen elektronika yang

dalam pengoperasiannya membutuhkan sumber tegangan atau

sumber arus dari luar. Komponen elektronika yang termasuk dalam

komponen aktif diantaranya dioda, transistor, IC (Integrated

Circuit), dan LED.

Apabila sebuah komponen listrik (misalnya lampu) diberi beda

potensial, maka di dalamnya akan dialiri arus listrik. Pada umumnya

untuk suatu hambatan yang biasa, grafik karakteristik I terhadap V

adalah linier dan memenuhi hukum Ohm:

http://zonaelektro.net/tag/komponen-pasif/

http://zonaelektro.net/tag/komponen-pasif/


131

V = I . R..............................................................................(1)

Dengan:

V = beda potensial antara ujung – ujung hambatan/komponen (V)

I = kuat arus yang melalui hambatan/komponen (A)

R = besarnya hambatan seluruh rangkaian (Ω)

Besarnya daya (power) oleh elemen listrik:

P = V. I ...............................................................................(2)

Rumus (1) dan (2) berlaku apabila dalam rangkaian tidak timbul

induksi dari atau induksi kapasitif.

Dalam percobaan untuk mengukur V (atau E) dan I, digunakan

dua metoda rangkaian seperti gambar (1) dan (2), dimana masing –

masing mempunyai perbedaan (kelemahan).

`

Gambar 1. Metode 1

Gambar 2. Metode 2


132

Dengan rangkaian seperti gambar 1 dan 2, dapat diketahui kuat

arus yang melalui lampu beberapa beda potensial, sehingga nilai

hambatan dalam lampu (RL) dapat dicari.

Hukum Ohm, ditemukan dan dinamai menurut George Simon

Ohm yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus dan

hambatan dari sebuah konduktor. Hal ini penting dalam merancang

rangkaian listrik dan elektronik untuk memastikan voltase dan arus

komponen tetap berada dalam spesifikasi. Hampir semua komponen

yang mampu membawa arus dianggap sebagai konduktor, hanya soal

apakah konduktornya Ohmik atau tidak. Perbedaan utama antara

konduktor Ohmik dan non-Ohmik adalah apakah mereka mengikuti

hukum Ohm atau tidak. Sebuah konduktor Ohmik akan memiliki

hubungan linier antara arus dan tegangan. Dengan konduktor non-

Ohmik, hubungannya tidak linier. Pada konduktor non-Ohmik nilai

tegangan dan nilai kuat arus tidak membentuk garis lurus pada grafik.

Gambar 3. Kurva Ohmik dan Non-Ohmik


133

Contoh yang baik dari sebuah konduktor Ohmik adalah

resistornya. Penurunan tegangan pada resistor berkorelasi langsung

dengan arus yang mengalir melewatinya. Tapi, ini hanya berlaku bila

resistor disimpan dalam kisaran suhu yang dinilainya. Karena

semakin banyak arus yang mengalir melalui sebuah resistor, maka

semakin banyak panas yang dihasilkan. Panas ini, bila menjadi

berlebihan bisa menyebabkan resistor menjadi non-Ohmik dan

resistan juga akan meningkat. Bahkan kabel biasa juga dianggap

sebagai konduktor Ohmik. Kabel biasa masih memiliki daya tahan

namun seringkali didesain sangat rendah untuk meminimalkan

kerugian.

Konduktor non-Ohmik tidak mengikuti hukum Ohm dan

dipengaruhi oleh suhu serta memiliki karakteristik tersendiri. Ada

sejumlah contoh konduktor non-Ohmik; termasuk filamen bohlam

dan semikonduktor seperti dioda dan transistor. Mari kita ambil

dioda. Sebuah dioda menyediakan voltase konstan yang hampir

konstan meskipun ada yang bervariasi saat ini, jadi tidak mengikuti

hukum Ohm. Kebalikannya terjadi pada filamen lampu; Bahkan saat

Anda meningkatkan voltase secara signifikan, hanya memungkinkan

sejumlah arus saat melewatinya.

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari

suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik

yang melewatinya. Hambatan adalah suatu penghambat yang akan

membatasi arus listrik yang mengalir pada komponen listrik.

Hambatan dari suatu penghantar mempengaruhi besar kecilnya arus

listrik yang melewatinya. Hambatan suatu bahan atau penghantar

nilainya berbeda-beda tergantung pada hambatan jenis, panjang, luas


134

penampang, dan suhu. Setiap resistor dengan bahan yang berbeda

akan memiliki hambatan jenis yang berbeda. Hambatan jenis resistor

berbanding lurus dengan nilai hambatan Sebuah alat yang dapat

digunakan secara langsung untuk mengukur besar kecilnya nilai

hambatan sebuah penghantar disebut ohm meter.

Resistivitas adalah kemampuan suatu bahan untuk

menghantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya

medan listrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu

bahan makan semakin besar pula medan listrik yang dibutuhkan

untuk menimbulkan sebuah kerapatan arus. Hubungan antara

resistansi dan resistivitas adalah berbanding lurus, maka dapat

dinyatakan dengan rumus:

R= ρ L/A..………………………………………………...(3)

Dengan:

R = Resistansi ( Ω = ohm )

ρ = Resistivitas (Ωm)

L = Panjang konduktor (meter = m)

A = Luas Penampang Kawat (m2)

Jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh suhu

yaitu thermistor. Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal

Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan

dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu

Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor

PTC (Positive Temperature Coefficient). Seperti namanya, Nilai


135

Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar

Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif).

Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya,

semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif).

Gambar 3. Kurva Hubungan Hambatan dengan Suhu

III. ALAT-ALAT

1. Kit praktikum:

• Amperemeter AC,

• Voltmeter AC,

• Dudukan lampu,

• Dudukan kabel penghubung.

2. Lampu karbon,

3. Lampu wolfram,

4. Kabel penghubung (5 buah),

5. Sumber tegangan yang dapat diatur (Variac) dilengkapi kabel

bersteker.


136


1. Jelaskan pengertian komponen listrik aktif dan pasif!

2. Jelaskan pengertian hambatan listrik dan persamaan untuk

menentukan besar hambatan berdasarkan hukum Ohm!

3. Jelaskan pengertian hambatan ohmik dan non-ohmik!

4. Jelaskan grafik hambatan dalam (r) terhadap suhu (T) untuk

hambatan Ohmik dan non-Ohmik! Gambarkan grafiknya!

5. Jelaskan perbedaan hambatan dalam dan hambatan luar!

6. Apa yang menyebabkan besarnya hambatan dalam dapat

bertambah pada suatu komponen listrik?

7. Gambarkan skema rangkaian listrik pada percobaan ini beserta

polaritasnya untuk

(2 metode)!

8. Jelaskan perbedaan dari rangkaian seri dan rangkaian paralel!

Sekurang-kurangnya sebutkan 5 perbedaan.

9. Apa itu lampu karbon? Jelaskan komponen/unsur pembentuk

kawat penghantar dari lampu karbon!

10. Apa itu lampu wolfram? Jelaskan komponen/unsur pembentuk

kawat penghantar dari lampu wolfram!



2. Pasang lampu karbon pada dudukan lampu yang terdapat pada

kit praktikum, kemudian susunlah rangkaian seperti pada

Gambar 1, variac tidak dihubungkan dengan sumber tegangan!

Pastikan variac berada dalam kondisi minimum dan perhatikan


137

kondisi suhu awal lampu (kondisi lampu dalam keadaan

temperatur ruangan sebelum percobaan / dingin dan tidak pecah)!

3. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, hubungkan rangkaian

dengan sumber, kemudian nyalakan variac!

4. Dengan mengatur variac, catatlah kuat arus yang terukur pada

amperemeter dan tegangan pada voltmeter untuk setiap kenaikan

harga beda potensial (lihat tabel data pengamatan)! Catat pula

nilai kuat arus dan tegangan untuk setiap penurunan harga beda

potensial (Tanya asisten)!

5. Atur variac hingga minimum, kemudian matikan!

6. Ulangi langkah V.2 s.d. V.5 dengan menggunakan lampu

wolfram!

7. Setelah temperatur kedua lampu kembali seperti semula, ulangi

langkah V.2 s.d. V.5 dengan menggunakan lampu karbon yang

dirangkai seri dengan lampu wolfram! Beri keterangan saat salah

satu lampu lampu menyala terlebih dahulu, saat keduanya

menyala, serta lampu yang menyala lebih terang (Tanya asisten)!

8. Ulangi langkah V.7 dengan menggunakan lampu karbon yang

dirangkai paralel dengan lampu wolfram! Perhatikan kuat arus

yang terukur pada amperemeter ketika kenaikan harga beda

potensial (bila kuat arus sudah hampir mencapai batas ukur

maksimal amperemeter, maka harga beda potensial tersebut

menjadi harga minimum yang diamati)!

9. Ulangi langkah V.2 s.d. V.8 untuk rangkaian seperti pada gambar

2!



138

VI. DATA PENGAMATAN

Tabel Keadaan Ruang

Keadaan Awal Akhir

Suhu ( C )

Kelembapan (%)

Tekanan (mmHg)

Tabel Pengamatan

Metode 1 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Seri

V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt)

Keterangan

60

80

100

120

140

160


V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan

60

80

100

120


139



140

160

Metode 1 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Paralel


40

60

80

100

Metode 2 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Paralel


40

60

80

100


140

VI. PENGOLAHAN DATA

1. Tegangan Rata-Rata ()

=𝑉+ + 𝑉−

2

2. Arus Rata-Rata (𝐴)

𝐼 =𝐼+ + 𝐼−

2

3. Tahanan Dalam (Ὠ)

𝑟 =

𝐼

4. Daya (𝑊𝑎𝑡𝑡)

𝑃 = . 𝐼

5. Grafik 𝑉 (volt) terhadap 𝐼 (Ampere)

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑉

∆𝐼=

𝜃

𝑉 (𝑉𝑜𝑙𝑡)

𝐼 (𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒)

Titik sentroid


141

6. Grafik r (Ὠ) terhadap 𝐼 (ampere)

Sumbu x (I) Sumbu y (V)

Titik Sentroid = [ampere] =

[Volt]

Sumbu

x (P)

Sumbu

y (r)

Titik Sentroid =

[𝑤𝑎𝑡𝑡]

=

[ Ὠ ]

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑟

∆𝐼=

𝜃

Titik sentroid

𝑟 (Ὠ)

𝐼 (𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒)


142

7. Grafik r (Ὠ) terhadap 𝑃 (watt)

Sumbu x (I) Sumbu y (r)

Titik Sentroid = [ampere] = [ Ὠ ]

𝑡𝑎𝑛𝜃 = ∆𝑟

∆𝑃=

𝜃

𝑟 (Ὠ)

𝑃 (𝑤𝑎𝑡𝑡)

Titik sentroid


143

VII. DAFTAR PUSTAKA

Andar Soeprapto, Muhammad Ridwan. 2016. Buku Petunjuk

Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Laboratorium Fisika Dasar

Itenas.


144

PERCOBAAN L5

(TERMOELEMEN)

Disusun Oleh:

GINA NUR FATIMAH

(14-2019-010)


145



PRAKTIKUM FISIKA- LISTRIK

PERCOBAAN L5 – TERMOELEMEN

I. CAPAIAN

1. Mampu menjelaskan prinsip kerja termokopel.

2. Dapat menentukan titik lebur dari paduan logam.

II. TEORI

Pada tahun 1822, ilmuwan Jerman bernama Thomas Johann

Seebeck melakukan percobaan dengan menghubungkan plat bismuth

diantara kawat-kawat tembaga. Hubungan (sambungan) tersebut

diberi temperatur yang berbeda-beda. Ternyata, pada rangkaian

tersebut muncul arus listrik. Munculnya arus listrik mengindikasikan

adanya beda potensial antara ujung-ujung kedua sambungan. Dari

percobaan Seebeck tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa

adanya perbedaan temperatur antara kedua sambungan logam

tersebut akan menyebabkan munculnya gaya gerak listrik antara

ujung-ujung sambungan. Gaya gerak listrik yang muncul ini disebut

dengan gaya gerak listrik termo dan sumbernya disebut

termoelemen.

Termoelemen adalah elemen berupa sumber arus listrik searah

dari proses yang terjadi akibat adanya perbedaan temperature.

Sedangkan, termokopel adalah elemen-elemen atau komponen yang

digunakan untuk menghantarkan panas. Termokopel sendiri berupa


146

dengan sambungan lainnya. Hal ini akan menimbulkan terjadinya

Gaya Gerak Listrik (GGL). Timbulnya GGL akibat perbedaan

temperatur ini diakibatkan oleh kerapatan elektron pada material

sehingga elektron akan mudah berpindah dari yang rapat ke yang

renggang (kawat yang berbeda). GGL (gaya gerak listrik) merupakan

tegangan ketika sumber tidak terhubung ke rangkaian listrik. Satuan

gaya gerak listrik adalah Joule/coulomb yang sama dengan volt.

Gaya gerak listrik tidak bergantung pada diameter kawat logam

maupun panjangnya, akan tetapi bergantung pada jenis bahan logam

dan temperatur-temperatur sambungan. Besarnya GGL yang terjadi

berbanding lurus dengan perbedaan temperatur. Jadi dapat

dirumuskan sebagai berikut ; GGL yang terjadi sebanding dengan

selisih temperatur. GGL ~ ∆T

A

K R

T2

Rx

Cu

KonstantanT1

Es

Gambar 1. Skema termoelemen

Bila ada hambatan luar dan hambatan dalam (R + Rx) pada rangkaian

maka:

GGL = (R +Rx)…………………………………..............(1)

I sebanding dengan penyimpangan jarum galvanometer G (A), jadi:

𝛥𝑇 = 𝑘 ⋅ 𝐺 ⋅ (𝑅 + 𝑅𝑥)..........................................................(2)


147

Dengan:

T = perbedaan suhu ujung-ujung termoelemen (T2 – T1)

k = suatu konstanta pembanding

G = penyimpangan jarum galvanometer

R = hambatan luar yang ditambahkan (diketahui)

Rx = hambatan dalam rangkaian selebihnya (belum diketahui)

Hambatan listrik merupakan sifat suatu benda atau bahan untuk

menahan atau menentang aliran arus lisrik. Besarnya hambatan pada

sebuah rangkaian listrik menentukan jumlah aliran arus pada

rangkaian untuk setiap tegangan yang diberikan pada rangkaian dan

sesuai dengan prinsip Hukum Ohm.

Berbagai jenis dari termokopel telah diciptakan dengan variasi

bahan dan rentang temperatur yang berbeda-beda. Hal ini

memungkinkan adanya penggunaan yang juga lebih spesifik. Berikut

ini tabel jenis termokopel dengan rentang temperatur yang dimiliki.

Tabel 1. Jenis termokopel dengan temperatur maksimum pengukuran


148

III. ALAT-ALAT

1. Kawat termoelemen ( konstantan dan tembaga)

2. Multimeter digital sebagai Galvanometer

3. Gelas kimia

4. Pot berisi paduan logam

5. Komutator

6. Bangku hambatan

7. Ketel Uap Air

8. Alat Pembakar

9. Kabel-kabel (5 buah)

10. Termometer

11. Stopwatch

12. Es


1. Jelaskan perbedaan antara GGL dan tegangan jepit!

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan hambatan listrik!

3. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis hambatan listrik!

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan listrik!

5. Jelaskan bagaimana proses terjadinya perubahan energi termal ke

listrik!

6. Gambarkan skema termoelemen dan jelaskan!

7. Jelaskan prinsip terjadinya emf pada termokopel!

8. Jelaskan perbedaan antara termoelemen dan termokopel!

9. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis termokopel!

10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan titik lebur pada logam!


149


PERCOBAAN 1

1. Catat keadaan ruang (Temperatur, Kelembaban, Tekanan)

sebelum percobaan.

2. Periksa termoelemen yang akan dipakai (apakah sudah baik

sambungan-sambungannya dan tidak pecah)

3. Isi ketel uap air dengan air kira-kira setengahnya, kemudian

masukkan es ke dalam gelas kimia.

4. Pasang satu sisi tabung kaca termoelemen pada bosshead dan

masukkan satu sisi lainnya pada gelas kimia berisi es.

5. Pasang kawat termoelemen ke komutator. Hubungkan komutator

dengan galvanometer.

6. Hubungkan galvanometer dengan bangku hambatan kemudian

hubungkan bangku hambatan dengan komutator.

7. Periksa kembali rangkaian, apakah sudah terpasang dengan baik

dan sesuai dengan gambar 5.1.

8. Kemudian nyalakan kompor untuk memanaskan ketel uap!

(Pastikan termometer menyentuh es, bukan bejana)

9. Bila air sudah mendidih, buatlah bangku hambatan (R) menjadi

1.500 Ω, kemudian mengubah komutator ke dalam keadaan on.

10. Catat nilai arus yang terbaca pada galvanometer (Bila (+), catat

di kolom GGL (A(+)), bila (-), catat di kolom GGL (A(-) ).

11. Pindahkan kontak komutator dari sisi on yang satu ke sisi on yang

lainnya. Catat nilai arus yang terbaca pada galvanometer.

12. Turunkan harga R sebanyak 100 Ω. Ulangi langkah 10 dan 11.

13. Ulangi langkah 12 hingga harga R mencapai 100 Ω.


150

14. Matikan kompor dan ubah kontak komutator ke dalam keadaan

off.

PERCOBAAN 2

1. Ganti ketel uap air dengan pot paduan logam.

2. Buatlah bangku hambatan pada 100 Ω.

3. Ubah kontak komutator dalam keadaan on. Nyalakan kompor

dan hidupkan stopwatch secara bersamaan, kemudian catat arus

yang terbaca pada galvanometer setiap ½ menit hingga seluruh

paduan logam melebur.

4. Setelah paduan logam melebur seluruhnya (stopwatch jangan

dimatikan), matikan kompor, lanjutkan pengamatan dan catat

arus yang terbaca pada galvanometer setiap ½ menit hingga

seluruh paduan logam mengeras kembali.

5. Ukur kembali suhu es pada gelas kimia.

6. Catat keadaan ruang (Temperatur, Kelembaban, Tekanan)

setelah percobaan.

Catatan:

Paduan logam tidak boleh kontak langsung dengan termoelemen.

VI. PENGOLAHAN DATA

DATA PENGAMATAN

A. Data Keadaan Ruang

Keadaan Ruang Tekanan ( mmHg ) Suhu ( ˚C ) Kelembaban ( % )

Sebelum

Setelah


151

B. Data Suhu Es

Parameter Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan

Suhu es ( Tes )

C. Data GGL (1)

R (Ω) G+( μA ) G- ( μA )

1500

1400

1300

1200

1100

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

D. Data GGL (2)

t (menit) G ( μA )

0,5

1

1,5

2


152

t (menit) G ( μA )

2,5

3

3,5

PENGOLAHAN DATA

Percobaan 1

1. Menghitung tekanan ruang rata-rata (mmHg)

=+

=2

PakhirPawalP


153

2. Menentukan temperatur air berdasarkan P ()

P = .... mmHg Ta = ....

3. Menghitung temperatur es ()

=+

=2

akhiresawales

es

TTT

4. Menghitung temperatur akhir ( 0T ) ()

=−= esa TTT0

5. Menghitung arus rata –rata (𝐴)

𝐺 =𝐺+ + 𝐺−

2=

6. Membuat grafik ∆𝑇

𝐺 terhadap R

Gambar 2. Grafik ∆𝑇

𝐺 terhadap R

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

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

∆𝑇⁄G

R

C


154

𝑡𝑎𝑛 𝜃 = ∆𝑦

∆𝑥 = k

7. Menentukan hambatan dalam (ohm

𝑅𝑋 = 𝐶

𝑘

Percobaan 2

1. Membuat grafik A terhadap t

Gambar 3. grafik G terhadap t

2. Menentukan titik lebur

𝑇𝐿 = 𝑘 . 𝐺𝐿( 𝑅 + 𝑅𝑋 ) + 𝑒𝑠

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Karim, Saeful dan Sunardi. 2003. Penentuan Elektromotansi

Termal Beberapa Jenis Termokopel Dengan Pasangan Logam

Yang Bervariasi. Bandung : UPI

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

G

t

AL


155

2. Samadi, Sri Wulan. 2014. Penerapan PhET Simulation

Terhadap Hasil Belajar Siswa Pada Materi Listik Dinamis.

Gorontalo : Universitas Negeri Gorontalo

3. Soedojo, Peter. 2018. Azas-Azas Ilmu Fisika Jilid 2 : Listrik

magnet. Yogyakarta : UGM Press

4. Soeprapto Andar, Drs., Muhammad Ridwan, S.T., M.T., Irma

Amelia, S.Kom, M.T., Dkk. 2017. Buku Petunjuk Praktikum

Fisika Dasar. Bandung : Laboratorium Fisika Dasar Itenas

Bandung


156

PERCOBAAN L6

(REAKTANSI KAPASITIF DAN INDUKTIF)

Disusun Oleh:

FARIQ HUZAIR

(11-2019-005)


157




PERCOBAAN L6 – REAKTANSI KAPASITIF DAN INDUKTIF

I. CAPAIAN

Memahami prinsip kapasitor dan induktor pada arus bolak – balik.

II. TEORI

Kapasitor merupakan komponen elektronika yang berfungsi

untuk menyimpan muatan listrik sementara. Besaran yang diukur

pada sebuah kapasitor adalah kapasitansi yang dinotasikan sebagai

C. Satuan kapasitansi adalah farad (F). Fungsi kapasitor dalam

rangkaian elektronika:

1. Untuk Menyimpan muatan listrik sementara.

2. Untuk meredam noise atau ripple dibutuhkan saat mengubah

(Alternating Current) AC menjadi (Direct Current) DC.

Induktor atau dikenal juga dengan coil adalah komponen

elektronika pasif yang terdiri dari susunan lilitan kawat yang

membentuk sebuah kumparan. Pada dasarnya, induktor dapat

menimbulkan medan magnet jika dialiri oleh arus listrik. Medan

magnet yang ditimbulkan tersebut dapat menyimpan energi dalam

waktu yang relatif singkat.

Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor,

diantaranya adalah :


158

1. Jumlah lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi

induktansinya.

2. Diameter Induktor, semakin besar diameternya semakin

tinggi pula induktansinya.

3. Permeabilitas Inti, yaitu bahan inti yang digunakan seperti

Udara, Besi, ataupun Ferit.

4. Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Coil)

tersebut semakin tinggi induktansinya.

Gejala umum dari listrik mengalir baik arus searah maupun arus

bolak-balik tetap sama sehingga hukum-hukum dasar yang berlaku

pada arus searah tetap berlaku terhadap arus listrik bolak-balik

seperti hukum Ohm, hukum Kirchoff, dan lain-lain.

Arus bolak-balik mengalir dengan arah yang berbalik secara

periodik sedangkan arus searah mengalir dengan arah yang tetap.

Pengertian hambatan dalam arus searah berbeda dengan hambatan

dalam arus bolak – balik yang biasa disebut dengan impedansi. Tidak

hanya resistor, kapasitor dan induktor pun memiliki sifat

menghambat arus listrik. Sifat menghambat arus listrik dari kapasitor

dan induktor dalam arus bolak-balik disebut reaktansi.

Apabila sebuah komponen listrik (misalnya lampu) diberi beda

potensial, maka di dalamnya akan dialiri arus listrik.


159

Gambar 1 Rangkaian sederhana

Pada umumnya untuk suatu hambatan yang biasa, grafik

karakteristik I terhadap V adalah linier dan memenuhi hukum Ohm.

Pada dasarnya, bunyi dari Hukum Ohm adalah: “Besar arus listrik

(I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan

berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang

diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya

(R)”.

V=𝐼 𝑥 𝑅…………………..............................................…(1)

dengan:

V = beda potensial antara ujung – ujung hambatan/komponen (Volt)

I = kuat arus yang melalui hambatan/komponen (Ampere)

R = besarnya hambatan di seluruh rangkain (Ohm)

Gambar 2a Rangkaian Kapasitor Tunggal

AC R

CATU

DAYA V

A


160

Gambar 2b Rangkaian Kapasitor Seri

Gambar 2c Rangkaian Kapasitor Pararel

Hubungan yang sama juga berlaku dalam rangkaian AC yang

tersusun dari sebuah kapasitor dengan kapasitansi C dan tegangan V.

Hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk

V=I. XC………………………….......................................(2)

Dengan Xc disebut reaktansi kapasitif. Dimana reaktansi

kapasitif ialah sifat menghambat arus listrik dari kapasitor,

dinyatakan dalam bentuk

XC = 1

2𝜋𝑓𝑐…………………………………………………(3)

Untuk kapasitor yang dirangkai seri, kapasitor total (CT)

dirumuskan sebagai berikut:

1

𝐶𝑇 =

1

𝐶1+

1

𝐶2+

1

𝐶3+ ⋯

1

𝐶𝑛………………………………..(4)

sedangkan untuk kapasitor yang dirangkai pararel, kapasitor total

(CT) dirumuskan sebagai berikut:

CT = C1 + C2 + C3 + … + Cn……………………………...(5)


161

Gambar 3a Rangkaian Induktor Tunggal

Gambar 3b Rangkaian Induktor Seri

Gambar 3c Rangkaian Induktor Pararel

Serupa juga dalam rangkaian AC yang tersusun dari sebuah

induktor dengan induktansi L dan tegangan V. Hubungan tersebut

dinyatakan dalam bentuk:

V = I . XL…………………………………………………(6)

Dengan XL disebut rektansi induktif. Dimana reaktansi induktif

ialah sifat menghambat arus listrik dari Induktor, dinyatakan dakam

bentuk

XL = 2πfL……………………………………....................(7)

CATU

DAYA V

A


162

Untuk induktor yang dirangkai seri, induktor total (LT)

dirumuskan sebagai berikut:

LT = L1+ L2 + L3 + … + Ln…………………….................(8)

Sedangkan untuk induktor yang dirangkai pararel, induktor total

(LT) dirumuskan sebagai berikut:

1

𝐿𝑇 =

1

𝐿1+

1

𝐿2+

1

𝐿3+⋯+

1

𝐿𝑛……………………………...(9)

Nilai reaktansi berasal dari nilai hambatan yang ada pada

kapasitor dan induktor. Beban kapasitif menyatakan impedansi yang

kapasitansinya lebih besar dari induktansinya. Demikian sebaliknya,

beban induktif menyatakan bahwa induktansi pada rangkaian itu

lebih besar dibandingkan dengan kapasitansinya.

III. ALAT – ALAT

1. Catu daya.

2. Induktor 500 lilitan (4,7 mH).

3. Induktor 1000 lilitan (19,6 mH).

4. Multimeter digital.

5. Oscilloscope beserta probe-nya.


7. Kabel berpenjepit buaya (2 buah).

8. Kapasitor 5μF.

9. Kapasitor 10μF.


1. Jelaskan perbedaan antara sumber AC dan DC!

2. Jelaskan apa itu reaktansi? Sebutkan macamnya dan jelaskan!


163

3. bagaimana hubungan frekuensi terhadap sumber DC dan

sumber AC?

4. Jelaskan perbedaan dari resistansi, reaktansi, dan impedansi!

5. Apa yang kalian ketahui tentang polaritas pada rangkaian

listrik!

6. Dari gambar dibawah ini:

a. Berapa nilai kapasitansi total dari rangkaian tersebut?

b. Jika rangkaian diberi sumber tegangan AC yang memiliki

frekuensi 50 Hz, berapa nilai reaktansi kapasitif total dari

rangkaian tersebut?

7. Dari gambar dibawah ini:

a. Berapa nilai induktansi total dari rangkaian tersebut?

b. Jika rangkaian diberi sumber Tegangan AC yang memiliki

frekuensi 50 Hz, berapa nilai reaktansi induktif total yang

dari rangkaian tersebut?

AC

50 µF 100 µF

50 µF 50 µF


164

8. Jelaskan perbedaan antara rangkaian seri dan paralel!

9. Gambarkan rangkaian listrik sederhana dengan menggunakan 2

kapasitor yang dirangkai seri dengan catu daya dan gambaran

pula 2 kapasitor yang dirangkai secara pararel dengan catu

daya!

10. Gambarkan rangkaian listrik sederhana dengan menggunakan 2

Induktor yang dirangkai seri dengan catu daya dan gambaran

pula 2 Induktor yang dirangkai secara pararel dengan catu daya!



2. Pasangkan probe pada oscilloscope (oscilloscope dalam

keadaan tidak terhubung ke sumber tegangan)! Kenali dahulu

tombol – tombol yang terdapat pada oscilloscope (tanya

asisten)!

3. Hubungan oscilloscope dengan sumber tegangan, kemudian

kalibrasi oscilloscope tersebut! (tanya asisten)

4. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 3a dengan

menggunakan catu daya sebagai sumber AC, multimeter digital

sebagai amperemeter, induktor 500 lilitan, dan oscilloscope

AC 150mH

150mH

150mH 300mH


165

sebagai voltmeter! Perhatikan selector yang digunakan pada

multimeter digital!

5. Perhatikan cara penggunaan multimeter digital sebagai

amperemeter dan cara pembacaan tegangan pada oscilloscope!

6. Nyalakan catu daya, catatlah kuat arus pada multimeter digital

dan tegangan peak to peak (Vp-p) pada oscilloscope untuk setiap

kenaikan harga beda potensial (lihat tabel data pengamatan)!

Catat pula nilai kuat arus dan tegangan peak to peak (Vp-p) untuk

setiap penurunan harga beda potensial! (tanya asisten)

7. Ulangi langkah V.A.3 s.d. V.A.6 dengan menggunakan

induktor 1.000 lilitan, kemudian dua buah induktor yang

dirangkai seri, dan dua buah induktor yang dirangkai pararel!

8. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 2a dengan

menggunakan catu daya, multimeter digital sebagai

amperemeter, kapasitor 5 μF (setelah muatan listrik yang

tersimpan pada kapasitor dikosongkan), dan oscilloscope

sebagai voltmeter!

9. Nyalakan catu daya, catatlah kuat arus pada multimeter digital

dan tegangan peak to peak (Vp-p) untuk setiap penurunan harga

beda potensial (tanya asisten)!

10. Ulangi langkah V.A.9 dengan menggunakan kapasitor 10 μF,

kemudian dua buah kapasitor (5 μF dan 10μF) yang dirangkai

seri, dan dua buah kapasitor yang dirangkai pararel!

11. Catat keadaan ruang setelah praktikum.


166

Tabel keadaan ruang

Awal Akhir

Suhu (ºC)

Tekanan (mmHg)

Kelembapan (%)

Tabel Percobaan Induktor

Induktor

Tegangan

Catu Daya

(V)

Voltase (volt) Arus (ampere)

V+ V- I+ I- Volt/

Div

500 lilitan

1000 lilitan

500 dan 1000

lilitan

dirangkai seri

500 dan 1000

lilitan

dirangkai

paralel


167

Tabel percobaan kapasitor

Kapasitor

Tegangan

Catu Daya

(V)

Voltase (volt) Arus (ampere)

V+ V- I+ I- Volt/

Div

5 μF

10 μF

5 μF dan

10 μF

dirangkai seri

5 μF dan

10 μF

dirangkai

paralel

VI. PENGOLAHAN DATA

A. INDUKTOR

1. Veff + =

V+

2√2 = ….. volt

Veff - =

V−

2√2 =….volt

2. V = (Veff+) + (Veff−)

2 = ….. volt

3. I = (I+)+(I−)

2 = ….. A

4. v = ∑V

n = ….. volt


168

5. I = ∑I

n = ….. A

6. XL = v

I = ….. ohm (Ω)

7. L = XL

2πf = ….. H

8. Grafik V(Volt) terhadap I(A)

9. L = tanθ

2πf = ….. H (Berdasarkan Grafik)

B. KAPASITOR

1. Veff + =

V+

2√2 = ….. volt

Veff - =

V−

2√2 = ….. volt

2. V = (Veff+) + (Veff−)

2 = ….. volt

3. I = (I+)+(I−)

2 = …..A

4. v = ∑V

n = ….. volt

5. I = ∑I

n = ….. A

6. XC = v

I = ….. ohm (Ω)


169

7. C = 1

2πfXc = ….. F

8. Grafik V(Volt) terhadap I(A)

9. C = 1

2πf x tanθ = ….. F (Berdasarkan Grafik)

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar Soeprapto, Muhammad Ridwan. 2016. Buku Petunjuk

Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Laboratorium Fisika Dasar

Itenas.



3. Zuhal; Zhanggischan. 2004. Prinsip Dasar Elektroteknik.

Jakarta. PT. Gramedia Pustaka Utama.

4. Edminister, J. A. 2002. Elektromagnetika. Jakarta. Penerbit

Erlangga.


170

PERCOBAAN P1

(ANGKA MUAI PANJANG)

Disusun Oleh:

ANISA DWIPUTRI

(25-2019-011)


171



PRAKTIKUM FISIKA – PANAS

PERCOBAAN P1–ANGKA MUAI PANJANG LOGAM

I. CAPAIAN

Mahasiswa mampu menghitung nilai angka muai panjang jenis

logam.

II. TEORI

Pemuaian ialah pertambahan dimensi (panjang, luas, dan

volume) suatu benda dengan adanya kalor yang mempengaruhi.

Pemuaian terdiri dari tiga macam jenis yakni pemuaian zat padat,

pemuaian zat cair dan pemuaian gas. Pemuaian zat padat terdiri dari

3 jenis pemuaian, yaitu:

• Muai panjang

Muai panjang adalah terjadinya penambahan panjang pada

suatu benda karena adanya kalor yang memengaruhinya. Faktor

yang menentukan besarnya pemuaian panjang suatu zat

dinamakan koefisien muai panjang (α). Terdapat beberapa faktor

yang memengaruhi pemuaian panjang zat antara lain ialah

panjang awal benda, suhu dan jenis bahan pada zat tersebut.


172

Gambar 1. Pemuaian Panjang Benda

• Muai Luas

Muai luas ialah terjadinya penambahan luas pada suatu zat

karena ada kalor yang memengaruhinya. Koefisien muai luas

biasanya dilambangkan dengan Beta (β).

Gambar 2. Pemuaian Luas Benda

• Muai Volume

Muai volume merupakan pertambahan volume suatu zat

karena ada kalor yang memengaruhi. Muai volume terjadi pada

benda atau zat tiga dimensi. Lambang untuk koefisien muai

volume ialah gamma (γ).

Gambar 3. Pemuaian luas volume


173

Kalor, Temperatur dan Panas

• Kalor adalah suatu energi yang berpindah dari zat yang

memiliki temperatur tinggi ke zat yang memiliki temperatur

lebih rendah.

• Temperatur adalah nilai yang menyatakan derajat panas suatu

benda.

• Panas adalah sifat dari energi yang dapat dirasakan.

Perpindahan Kalor

Suatu benda akan memuai karena adanya perpindahan kalor.

Perpindahan kalor adalah perpindahan energi kalor karena adanya

perbedaan temperatur. Proses perpindahan kalor dibagi menjadi 3

jenis, yaitu:

1. Konduksi

Konduksi merupakan proses perpindahan kalor tanpa

disertai dengan perpindahan partikelnya. Proses konduksi

ini secara umum terjadi pada logam atau yang bersifat

konduktor (menghantarkan panas).

2. Konveksi

Konveksi adalah proses perpindahan kalor dengan

disertainya perpindahan partikel. Konveksi ini terjadi

umumnya pada zat fluida (zat yang mengalir) seperti air dan

udara. Konveksi terbagi menjadi dua jenis, yaitu konveksi

alami dan konveksi paksa.

3. Radiasi


174

Radiasi merupakan proses perpindahan kalor melalui

Gelombang Elektromagnetik (GEM) yang berasal dari

matahari.

Koefisien Muai Panjang

+

UAP

PENJEPIT

PIPA

L0

PEMBERAT

JARUM

SKALA

TE

RM

OM

ET

ER

Gambar 4. Skema alat

Untuk menentukan angka muai panjang, dapat dilakukan

percobaan dengan jalan mengukur pertambahan panjang/pemuaian

logam ditentukan dari persamaan:

0a TTT −= ........................................................................... (1)

dengan:

0T= suhu mula-mula logam (oC)

aT= suhu akhir logam (oC)

0T ditentukan dari suhu ruangan sebelum percobaan, sedangkan aT

didapat dari persamaan:

2

TTT du

a

+=

........................................................................... (2)

dengan:


175

uT= suhu maksimum uap yang keluar (oC)

dT= suhu didih air ( Tabel Boiling Point of Water)

Untuk menentukan pertambahan panjang logam L dilakukan

dengan mengukur perubahan penunjukkan jarum pada skala S.

Hubungan L dengan S ini dinyatakan dalam persamaan:

SR

rL =

........................................................................... (3)

dengan:

r = jari-jari roda penumpu (cm)

R= panjang jarum diukur dari panjang roda (cm)

Untuk perbedaan antara R dan r terdapat pada gambar 2.

+

UAP

PENJEPIT

PIPA

L0

PEMBERAT

JARUM

SKALA

TE

RM

OM

ET

ER

S

L

r

R


176

Gambar 5. Jarum Peunjuk

Lalu menentukan nilai koefisien muai panjang dapat menggunakan

persamaan berikut:

Lt = L0 + ∆L ........................................................................... (4)

∆L = L0.α.∆T ........................................................................... (5)

keterangan:

∆L = Perubahan panjang (cm)

∆T = Perubahan suhu (oC)

Lt = Panjang akhir (cm)

α = Koefisien muai panjang (oC-1)

III. ALAT-ALAT

1. Pipa logam yang akan diukur ( 2 buah )

2. Termometer

3. ketel uap dan kompor

4. Jangka sorong

5. Slang

6. Ember

7. Alat pengukur –lengkap:

• Statif dengan penjepit dan jarum penunjuk

• Skala pengukur –pemuaian

• Mistar


1. Apa yang dimaksud dengan pemuaian ?

2. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis pemuaian benda padat!


177

3. Apa yang dimaksud dengan angka muai panjang, angka muai

luas, dan angka muai volume!?

4. Jelaskan hubungan antara angka muai panjang, angka muai luas,

dan angka muai volume!

5. Jelaskan perbedaan antara angka muai panjang, volume dan luas!

6. Rumus apakah yang digunakan dalam menentukan angka muai

panjang? Berikan keterangan pada setiap lambang!

7. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi pemuaian !

8. Apa yang dimaksud dengan kalor ? Sebutkan dan jelaskan jenis-

jenis perpindahan kalor!

9. Berikan contoh dalam kehidupan sehari-hari peristiwa

perpindahan kalor!

10. Sebutkan jenis – jenis konveksi! Dan berikan contohnya!



2. Ukur diameter luar roda berjarum penunjuk dengan

menggunakan jangka sorong dan panjang jarum penunjuk (tanya

asisten)!

3. Pasang kembali roda berjarum penunjuk seperti pada gambar 4

(jangan terlalu kencang)!

4. Pasanglah pipa logam yang akan ditentukan angka muainya pada

statip dan jepit secukupnya (jangan keras-keras).

5. Ukurlah panjang pipa dari jepitan sampai titik tumpuannya pada

roda berjarum penunjuk. Usahakan roda tumpuan itu mudah

bergerak tanpa slip, bila perlu beri beban tambahan.


178

6. Isi ketel pemanas dengan air. Hubungkan lubang uap dan pipa

dengan selang.

7. Catat kedudukan jarum penunjuk dan suhu ruang.

8. Didihkan air dan tunggu sampai penunjukan suhu uap air oleh

termometer mencapai skala tertinggi (maksimum).Catatlah suhu

didih air tersebut. Dan catat suhu uap air dari tabel (tanyakan

asisten).

9. Catat penunjukan jarum saat suhu tertinggi dicapai. Perhatikan

apakah ada slip yang terjadi antara pipa dengan roda jarum.

10. Ukurlah suhu uap yang keluar pada bagian logam yang paling

dingin. (Bagian tak di jepit/tempat keluarnya uap). Perhatikan

jangka sampai aliran uap terhambat.

11. Matikan kompor.

12. Tunggu sampai suhu pipa kembali pada kedudukan sebelum di

panaskan. Catat kedudukan jarum.

13. Ulangi percobaan ini dengan pipa yang sama, dan lakukan

langkah V.1 Sampai V.12


Catatan:

Setiap kali akan memanaskan ketel air, pastikan masih cukup air

didalam katel!

DATA RUANG

Awal Akhir

Suhu (ºC)

Tekanan (mmHg)

Kelembapan (%)


179

Awal Akhir

Tekanan Rata-rata (mmHg)

Tr (ºC)

Tabel hasil pengukuran

Panjang Jarum =

Diameter Roda =

Jari-jari roda =

L0 (cm) S0 (cm) S1 (cm) S2 (cm) Tu (ºC)

Logam I

Logam II

Tabel hasil perhitungan

Ta (ºC) T S L α γ

Logam I

Logam II

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Logam 1

1. Menetukan tekanan rata-rata (mmhg)

=

+=

2

PakhirPawalP

2. Mencari titik didih air berdasarkan literatur, dilihat dari

tekanan rata – rata (Td).

3. Menetukan suhu akhir logam (ºC)

=+

=2

dua

TTT


180

4. Menentukan temperatur ruang rata-rata( ºC )

=+

==2

0akhirawal

r

TTTT

5. Menentuka selisih suhu (ºC)

=−= oa TT

6. Menentukan simpangan jarum (cm)

=

+−=

2120 SS

SS

7. Menetukan pertambahan panjang (cm)

== S

R

rL

8. Menetukan koefisien muai panjang (oC-1)

=

=

TL

L

.0

9. Menetukan koefisisen muai volume (oC-1)

== 3

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar, Soeprapto, Muhammad Ridwan, Irma Amelia, Dkk.

2017. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung:

Laboratorium Fisika Dasar Institut Teknologi Nasional

Bandung.

2. Parambelem T. D. Rompas. 2011. Perpindahan Panas.

Universitas Negeri Manado – Sulawesi Utara ,Indonesia


181

PERCOBAAN P2

(KALOR JENIS ZAR DAN KALORIMETER)

Disusun Oleh:

YAN VERDY TARIGAN

(14-2018-054)


182




PERCOBAAN P2 - KALOR JENIS ZAT DAN KALORIMETER

I. CAPAIAN

Mampu menghitung kalor jenis keping tembaga dan keping gelas

II. TEORI

A. Definisi Kalor Jenis Zat

Konsep kalor erat kaitannya dengan fenomena panas dari suatu

benda, tetapi perlu dipahami bahwa kalor merupakan bentuk energi,

sedangkan panas adalah perubahan jumlah kalor pada suatu benda

ditandai dengan kenaikan suhu sehingga benda menjadi panas dan

dingin adalah penurunan suhu sehingga benda menjadi lebih dingin.

Pada beberapa kondisi, perubahan kalor juga dapat mengakibatkan

perubahan wujud benda tersebut.

Banyaknya kalor yang akan diterima atau dilepaskan suatu benda

sebanding dengan besar kenaikan dan penurunan suhunya. Secara

matematis hubungan antara banyak kalor dan kenaikan suhu ditulis

sebagai berikut:

𝑄 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑇…………………………………….......(1)

Dimana:

Q = Kalor (J)

m = Massa air (kg)


183

∆T = Perubahan Suhu (oC)

c = Kalor Jenis air (J/kg oC)

Perpindahan kalor berdasarkan adanya perbedaan temperatur.

Kalor perpindahan dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu

lebih rendah. Hal tersebut berdasarkan dengan Hukum

Termodinamika II yaitu panas mengalir secara spontan dari benda

dengan temperatur tinggi ke benda lain dengan temperatur lebih

rendah, dan tidak mengalir secara spontan dalam arah sebaliknya.

Setiap benda memiliki kemampuan penyerapan energi yang

berbeda - beda dan disebut sebagai kalor jenis. Kalor jenis zat

merupakan banyaknya energi yang diperlukan oleh suatu zat untuk

menaikkan temperatur setiap satu satuan massa benda tersebut.

B. Mekanisme Perpindahan Panas

Menurut Puteri (2016), perpindahan panas terjadi akibat adanya

perbedaan temperatur. Perbedaan temperatur dianggap sebagai

pendorong yang menyebabkan panas mengalir. Perpindahan panas

terjadi dengan tiga mekanisme yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

a) Konduksi

Perpindahan panas melalui zat penghantar tanpa disertai

perpindahan bagian-bagian zat itu. Perpindahan kalor dengan

cara konduksi pada umumnya terjadi pada zat padat.

b) Konveksi

Perpindahan panas melalui zat penghantar yang disertai

dengan perpindahan bagian-bagian zat itu. Pada umumnya

zat penghantar yang dipakai berupa zat cair dan gas.

c) Radiasi


184

Perpindahan panas tanpa memerlukan zat perantara.

Pancaran kalor hanya terjadi dalam gas atau ruang hampa,

misalnya penghantaran panas matahari ke bumi melalui

ruang hampa udara.

C. Hukum Azas Black

Azas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang

dikemukakan oleh Joseph Black (Puteri, 2016). Azas ini

menjelaskan:

a) Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya

dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda

yang dingin sehingga suhu akhirnya sama.

b) Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah

kalor yang dilepas benda panas.

c) Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar

dengan kalor yang diserap bila dipanaskan.

Bunyi Azas Black adalah sebagai berikut: "Pada pencampuran

dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih

tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang

suhunya lebih rendah".

D. Sistem dan Lingkungan

Sistem adalah bagian dari alam semesta yang diamati.

Sedangkan, lingkungan adalah bagian dari alam semesta di luar

sistem yang memiliki pengaruh terhadap sistem. Jenis-jenis sistem

dibagi menjadi empat;

1. Sistem Terbuka


185

2. Sistem Tertutup

3. Sistem Terisolasi

4. Sistem Adiabatik

E. Kalorimeter

Alat yang digunakan untuk menentukan nilai kalor pada

fenomena perpindahan panas adalah kalorimeter. Secara

termodinamika, kalorimeter dapat berfungsi dengan baik untuk

mengukur kalor suatu zat apabila memenuhi sistem yang adiabatis.


186

Sistem adiabatis adalah suatu sistem yang terisolasi dari lingkungan,

sehingga tidak terjadi perpindahan kalor dan kerja dari sistem ke

lingkungan atau sebaliknya.

Menurut Puteri (2016), kalorimeter adalah alat yang digunakan

untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan

atau reaksi kimia.

F. Jenis – jenis kalorimeter

a) Kalorimeter bom

Gambar 2. Kalorimeter Bom

Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk

mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada

pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa,

bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan

pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium

penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh

api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung. Reaksi

pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan

kalor dan diserap oleh air dan bom (Puteri, 2016).


187

b) Kalorimeter sederhana

Gambar 3. Kalorimeter Sederhana

Pengukuran kalor reaksi selain kalor reaksi pembakaran

dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada

tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat

dari gelas styrofoam. Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk

mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung dalam

fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam basa atau

netralisasi, pelarutan dan pengendapan). Pada kalorimeter ini,

kalor reaksi = jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan

larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan

lingkungan diabaikan (Puteri, 2016).

𝑄𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 = −(𝑄𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 + 𝑄𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟).......(2)

𝑄𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 = 𝐻 × (𝑇𝑎 − 𝑇𝑚)……………......(3)

Dimana H adalah harga air total kalorimeter dari kalorimeter

beserta isinya.

𝐻 = 𝑚𝑎𝑐𝑎 + 𝑚𝑘𝑐𝑘 +𝑚𝑝𝑐𝑝 + 𝐾……….………..(4)

Dengan :

mk = massa kalorimeter kosong


188

mp = massa pengaduk

ma = massa air

ck = kalor jenis kalorimeter

cp = kalor jenis pengaduk

ca = kalor jenis air

Harga air termometer (K):

𝐾 = 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 × 𝑉…………….(5)

Dimana :

Kalor jenis termometer = 0,46 kal/mloC

V = volume termometer tercelup dalam air.

Kalor yang diberikan oleh keping (tembaga atau gelas) :

𝑄2 = 𝑚 × 𝑐 × (𝑇 − 𝑇𝑎)………………………….(6)

Dengan :

m = massa keping

c = kalor jenis keping

Suhu akhir Ta (Suhu akhir percobaan sebenarnya) harus

dikoreksi karena adanya penukaran suhu kalorimeter dengan

sekitarnya. Koreksi suhu tersebut dinyatakan dengan Koreksi

suhu Newton.

∆𝑇 = −𝑘(𝑇𝑘 − 𝑇𝑟)∆𝑡………………..……….......(7)

Dengan :

∆T = koreksi kenaikkan/penurunan suhu terhadap Tr

k = konstanta koreksi suhu newton

Tk = suhu kalorimeter rata-rata

Tr = suhu ruang rata-rata


189

∆t = lamanya waktu pengamatan

III. ALAT-ALAT

1. Satu set kalorimeter reaksi.



4. Keping-keping tembaga dan gelas.

5. Gelas ukur.

6. Ketel uap tabung pemanas dan kompor.

7. Neraca teknis.

8. Stopwatch.

9. Lup.


1. Jelaskan pengertian dari kalor jenis zat beserta satuannya!

2. Sebutkan dan jelaskan macam – macam perpindahan kalor

beserta contohnya!

3. Jelaskan mengenai hukum azas black!

4. Apa yang dimaksud dengan koreksi suhu newton?

5. Sebutkan jenis – jenis kalorimeter dan jelaskan perbedaannya

dengan padat dan jelas!

6. Jelaskan jenis – jenis sistem!

7. Sebutkan dan jelaskan macam – macam kalor!

8. Apa yang dimaksud dengan kapasitas kalor?

9. Gambarkan grafik perubahan fasa pada air!

10. Gambarkan kalorimeter sederhana beserta jelaskan fungsi dari

setiap komponennya!


190



2. Isi ketel uap tabung pemanas dengan air kira-kira 3

4 bagian

3. Timbang kalorimeter kosong (mk) dan pengaduknya (mp)

menggunakan neraca teknis

4. Masukkan seluruh keping tembaga ke dalam tabung pemanas!

5. Masukkan termometer 100 oC ke dalam tabung pemanas hingga

sensor termometer menyentuh keping tembaga, kemudian

panaskan ketel dengan api tidak terlalu besar!

6. Isi kalorimeter kosong dengan air (1

2saja), kemudian timbang

(dari sini dapat dicari ma)! masukkan kalorimeter yang telah diisi

air ini kedalam selubung luar dan pasang termometer 50 oC ke

dalamnya (ujung termometer harus menyentuh air dan jangan

menyentuh dasar kalorimeter)!

7. Amati suhu keping tembaga dalam tabung pemanas dengan

memakai lup dan catat suhunya pada titik tertinggi!

8. Catat suhu kalorimeter mula-mula setiap 1

2 menit selama 5 menit

(percobaan pendahuluan) sambil diaduk satu dua kali!

9. Bila suhu tembaga sudah sama dengan suhu uap air didih,

masukkan keping-keping tembaga ke dalam kalorimeter dengan

cepat dan hati-hati (stopwatch tetap dijalankan)! Catat kenaikkan

suhu kalorimeter ini setiap 1

4 menit hingga mendapat 10 data suhu

yang konstan (percobaan sebenarnya)! Aduk pelan-pelan (satu

dua kali saja)!


191

10. Lakukan percobaan akhir! Catat suhu kalorimeter setiap 1

2 menit

selama 5 menit percobaan akhir sambil diaduk satu dua kali!

Selama percobaan ini harus diaduk sekali-sekali, jangan terus

menerus.

11. Timbang sekali lagi kalorimeter beserta isinya!

12. Ukur volume termometer tercelup dalam air kalorimeter (Tanya

asisten)!

13. Ganti air didalam kalorimeter dan tambahkan air kedalam ketel

agar air didalamnya tidak habis!

14. Ulangi langkah V.4 s.d. V.12 untuk keping gelas!

15. Lihat titik didih air dan kalor jenis zat padat/cair dalam tabel!

16. Catat keadaan ruang setelah praktikum!

Catatan:

1. Selama percobaan pendahuluan, sebenarnya, dan akhir

kalorimeter harus diaduk perlahan, jangan terlalu cepat dan

sering!

2. Kalor jenis termometer 0,46 𝑘𝑎𝑙

𝑔𝑟𝑜𝐶.

3. Kalor jenis alumunium 0,217 𝑘𝑎𝑙

𝑔𝑟𝑜𝐶 (17-100 oC).

4. Kalor jenis kuningan 0,094 𝑘𝑎𝑙

𝑔𝑟𝑜𝐶 (15-100 oC).

5. Setiap akan mulai percobaan ulang, air dalam kalorimeter harus

diganti dengan air baru.


192

VI. PENGOLAHAN DATA


Parameter Awal Akhir

Temperatur [C]

Tekanan [mmHg]

B. Data Pendukung

Data Pengukuran

Percobaan Percobaan

dengan keping dengan keping

tembaga gelas

Massa kalorimeter (mk)

Massa pengaduk (mp)

Massa air + kalorimeter (ma+k)

Massa air + kalorimeter + keping

(ma+k+keping)

Volume termometer tercelup (Vt)

T maksimum [oC]


193

C. Data Percobaan dengan Keping Tembaga


menit tanpa arus

PERCOBAAN

SEBENARNYA

10 data waktu konstan


arus diputus

t (menit)

10 data

waktu

konstan

t (menit) T (oC) t (menit) T (oC)

𝑡0 𝑇0 𝑡1 + 0,5 𝑡2 + 0,5

𝑡0 + 0,5

𝑡1 𝑇1 𝑡2 𝑇2 𝑡3 𝑇3

D. Data Percobaan dengan Keping Gelas


menit tanpa arus

PERCOBAAN

SEBENARNYA



arus diputus

t (menit)

10 data

waktu

konstan


𝑡0 𝑇0 𝑡1 + 0,5 𝑡2 + 0,5

𝑡0 + 0,5


194


menit tanpa arus

PERCOBAAN

SEBENARNYA



arus diputus

t (menit)

10 data

waktu

konstan


𝑡1 𝑇1 𝑡2 𝑇2 𝑡3 𝑇3

Data perhitungan

1. Menentukan Suhu Ruang Rata - Rata

Truang = 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙+𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

2 [oC]

2. Menentukan Tara Kalor Kalorimeter Keadaan 1

∆T1 = |𝑇1 − 𝑇0| [oC]

Tk1 = 𝑇1+𝑇0

2 [oC]

∆t1 = t1-t0 [s]

K1 = −∆𝑇1

(𝑇𝑘1−𝑇𝑟)∆𝑡1 [s-1]

Keterangan :

T1 = Suhu akhir pada percobaan pendahuluan

t1 = Waktu akhir pada percobaan pendahuluan

T0 = Suhu air kalorimeter sebelum percobaan pendahuluan

t0 = 0 s


195

Tk1 = Suhu kalorimeter pada keadaan 1

3. Menentukan Tara Kalor Kalorimeter Keadaan 3

∆T3 = |𝑇3 − 𝑇2| [oC]

Tk3 = 𝑇3+𝑇2

2 [oC]

∆t3 = t3-t2 [s]

K3 = −∆𝑇3

(𝑇𝑘3−𝑇𝑟)∆𝑡3 [s-1]

Keterangan :

T3 = Suhu akhir pada percobaan akhir

t3 = Waktu akhir pada percobaan akhir

T2 = Suhu air kalorimeter sebelum percobaan sebenarnya

t2 = Waktu akhir pada percobaan sebenarnya

Tk3 = Suhu kalorimeter pada keadaan 3

Syarat koreksi suhu Newton jika :

K1 = 0 , K3 ≠ 0 maka K2 = K3

K1 ≠ 0 , K3 = 0 maka K2 = K1

K1 = 0 , K3 = 0 maka K2 = 0

K1 ≠ 0 , K3 ≠ 0 maka K2 = 𝐾1+𝐾3

2

Tk2 = 𝑇2+𝑇1

2 [oC]

∆t2 = t2 - t1 [s]

4. Menghitung Koreksi Suhu Newton

∆T2 = -k2(Tk2-Tr) ∆t2 [oC]

5. Menentukan Suhu Akhir Percobaan Setelah Koreksi

T2’ = T2+∆T2 [oC]

6. Menentukan Harga Air Kalorimeter

H = ma.ca + mk.ck + mp.cp + Vt.ct [Kalori oC-1]


196

Keterangan :

Ma = Massa air didalam kalorimeter

Ca = kalor jenis air

Mk = Massa bejana kalorimeter kosong

Ck = Kalor jenis bejana kalorimeter

Mp = Massa batang pengaduk

Cp = Kalor jenis batang pengaduk

Vt = Volume termometer tercelup

Ct = Kalor jenis termometer

7. Menentukan Titik Didih Air

P = 𝑃𝑎𝑤𝑎𝑙+𝑃𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

2 [mmHg]

TD air = Tabel boiling point of water literatur

TD air = ..... [oC]

8. Menentukan Suhu Akhir Keping

T’ = 𝑇𝑚𝑎𝑥+𝑇𝐷 𝑎𝑖𝑟

2 [oC]

Keterangan:

Tmax = Suhu maksimum keping saat dipanaskan pada ketel uap

9. Menentukan Nilai Kalor

Q = H(T2’-To) [Kalori]

Keterangan :

T2’ = Suhu Akhir Percobaan Setelah Koreksi (lihat langkah E.5)

T0 = Suhu air kalorimeter sebelum percobaan pendahuluan

10. Menghitung Kalor Jenis Keping

C = 𝑄

𝑚𝑘𝑒𝑝𝑖𝑛𝑔(𝑇′−𝑇2′) [Kalori Gram-1 oC-1]

Keterangan :


197

T2’ = Suhu akhir percobaan sebenarnya setelah dikoreksi (lihat

langkah E.5)

T’ = Suhu akhir keping (lihat langkah E.8)

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Puteri, Mitha Devina. 2016. Uji Nilai Kalor Bahan Bakar Solar

Terhadap Perubahan Suhu Dan Pengadukan Menggunakan

Metode Kalorimeter Bom (The Experiment Of Diesel Fuel

Calorie Toward Change The Temperature And Stirring By

Using Calorimeter Bomb Method). Semarang : UNDIP.

2. Ridwan, Muhammad, dkk. 2017. Buku Petunjuk Pratikum

Fisika Dasar. Bandung : ITENAS

3. Sudrajat, Jajat. 2017. Analisis Kinerja Heat Exchanger Shell &

Tube Pada Sistem COG Booster di Integrated Steel Mill

Krakatau. Jakarta : Universitas Mercu Buana.


198

PERCOBAAN P3

(KALOR LEBUR ES)

Disusun Oleh:

OCKY PRINCELLA

(13-2018-136)


199




PERCOBAAN P3 - KALOR LEBUR ES

I. CAPAIAN

Menentukan kalor lebur es.

II. TEORI

Kalor adalah salah satu jenis energi yang dapat diterima atau

dilepaskan oleh suatu benda. Karena dapat diterima atau dilepaskan,

maka energi kalor ini dapat berpindah atau mengalir dari satu benda

ke benda lainnya. Penyebab perpindahan kalor adalah perbedaan

suhu pada benda tersebut. Contohnya, ketika kita mencampurkan air

dingin dengan air panas, maka kita akan mendapatkan air hangat, nah

disini terjadi perpindahan kalor pada air tersebut. Dalam fisika kalor

termasuk besaran skalar karena tidak memiliki arah. Namun, kalor

termasuk besaran turunan karena nilainya bisa didapatkan tanpa

pengukuran langsung melainkan dengan memanfaatkan nilai besaran

pokok yang bersangkutan. Satuan Internasional yang dipakai untuk

kalor adalah Joule (J), tetapi secara umum juga sering dipakai satuan

Kalori (kal). Simbol yang digunakan untuk melambangkan kalor

adalah Q (huruf kapital). Alat ukur yang digunakan untuk mengukur

nilai kalor disebut kalorimeter. Kalor dapat dibedakan menjadi dua

jenis, yaitu:

1. Kalor untuk menaikkan suhu (Kalor Sensibel)


200

2. Kalor untuk merubah fasa (Kalor Laten)

Gambar 1. Grafik Temperatur terhadap Kalor

(Jan Skovajsa, Martin Koláček, Martin Zálešák, 2017)

Untuk meleburkan es diperlukan kalor. Kalor yang diperlukan ini

diperoleh dari sekitarnya, misalnya air atau udara. Dalam percobaan

ini digunakan azas Black untuk pertukaran kalor antara kalorimeter

serta isinya dengan es yang melebur.

Jika sistem dalam kalorimeter adiabatis, maka kondisi ruangan

tidak akan berpengaruh terhadap sistem. Jika sebalikya maka

pengaruh luar terhadap kalorimeter harus diperhitungkan, dan itu

dinyatakan dengan koreksi suhu dari Newton:

T = - k ( T k - T r ) t.........................................................(1)

dengan :

T = koreksi kenaikkan/penurunan suhu terhadap T r

k = konstanta koreksi Newton

T k = suhu kalorimeter rata-rata

T r = suhu ruang rata-rata

t = lamanya waktu pengamatan


201

III. ALAT-ALAT

1. Kalorimeter

2. Termometer 50 ºC

3. Gelas ukur

4. Neraca teknis

5. Stopwatch

6. Es


1. Apa capaian dari percobaan ini?

2. Tuliskan rumus koreksi suhu?

3. Jelaskan secara singkat prosedur dari praktikum ini!

4. Apa yang menyebabkan kalor dapat berpindah?

5. Sebutkan alat-alat pada percobaan ini dan jelaskan fungsinya!

6. Apa yang dimaksud dengan kalor lebur es?

7. Jelaskan perbedaan sistem dan lingkungan!

8. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis sistem!

9. Apa yang dimaksud dengan adiabatis?

10. Bagaimana bunyi Asas Black?

11. Jelaskan perbedaan kalor laten dan kalor sensibel!



2. Sediakan es dengan ukuran yang kecil!

3. Timbang massa dari kalorimeter kosong (mk) dan pengaduk

(mp)!


202

4. Isi kalorimeter dengan air kira-kira setengah penuh, kemudian

ditimbang massa kalorimeter dan air (mk+ma)!

5. Masukkan kalorimeter ke dalam selubungnya serta masukkan

termometer ke dalam kalorimeter sampai ujung sensor

termometer tercelup air!

6. Catatlah suhu air kalorimeter pada percobaan awal setiap ½

menit selama 5 menit (stopwatch tidak boleh dimatikan selama

pencatatan suhu berlangsung)!

7. Pada saat akan mencapai waktu 5 menit, masukkan sedikit demi

sedikit es dengan jumlah tertentu ke dalam kalorimeter dengan

cepat dan hati-hati! Catat kenaikan suhu kalorimeter ini setiap ¼

menit untuk percobaan yang sebenarnya hingga mencapai

kesetimbangan termal (telah mendapatkan 5 data konstan)!

Sambil diaduk sesekali secara pelan!

8. Catat suhu kalorimeter setiap ½ menit selama 5 menit pada

percobaan akhir (stopwatch boleh dimatikan setelahnya)!

9. Timbang kalorimeter berisi air dan keping es (mk+ma+mes)

menggunakan neraca teknis!

10. Lepaskan termometer 50 ºC kemudian tandai pada batas mana

termometer tersebut tercelup ke dalam air kalorimeter (tanya

asisten)!

11. Ukur volume termometer tercelup (Vt) dengan menggunakan

gelas ukur yang diisi dengan air (tanya asisten)!

12. Ganti air kalorimeter dengan air yang baru!

13. Ulangi prosedur V.3 s.d. V.12 untuk percobaan dengan es yang

jumlahnya lebih banyak dari percobaan sebelumnya!


203

14. Catat keadaan ruang setelah percobaan! Serta kalor lebur es yang

ada di literatur

Catatan:

• Menimbang dengan neraca teknis (ketelitian 10 mg)

• Kalor jenis alumunium 0,217 kal/goC (17-100 oC)

• Kalor jenis kuningan 0,094 kal/goC (15-100 oC)

• Kalor jenis termometer 0,46 kal/mloC

• Hati-hatilah dalam mengaduk! Jangan terlalu cepat dan

sering!

• Setiap akan mulai percobaan ulang, air dalam kalorimeter

harus diganti dengan air yang baru

VI. PENGOLAHAN DATA


Parameter Awal Akhir

Temperatur [C]

Tekanan [mmHg]

Kelembaban [%]

B. Data Pendukung

Data Pengukuran Percobaan dengan

es sedikit

Percobaan dengan

es banyak

Massa kalorimeter (mk)

Massa pengaduk (mp)

Massa air + kalorimeter

(ma+k)


204

Massa air + kalorimeter +

keping (ma+k+es)

Volume termometer

tercelup (Vt)

C. Data Percobaan dengan Es Sedikit

PENDAHULUAN

PERCOBAAN

SEBENARNYA PERCOBAAN AKHIR

5 menit tanpa keping 5 data waktu konstan 5 menit akhir

t [s] T [oC] t [s] T [oC] t [s] T [oC]

t0 = 0

t1 = T1 = t2 = T2 = t0 = T3 =


205

PERCOBAAN P4

(HUKUM STOKES)

Disusun Oleh:

YUDITYA PUTRI RATNADILA

(25-2019-009)


206




PERCOBAAN M1–PENGUKURAN DASAR PADA BENDA

PADAT

I. CAPAIAN

Mampu menjelaskan fenomena gaya gesek yang dialami benda

bergerak di dalam fluida.

II. TEORI

Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan tegangan geser.

Klasifikasi fluida berdasarkan tekanan dibagi menjadi dua, yaitu

kompresibel dan inkompresibel. Fluida kompresibel adalah fluida

yang densitasnya berubah ketika diberi tekanan, sedangkan fluida

inkompresibel adalah fluida yang densitasnya tidak berubah ketika

diberi tekanan. Zat gas tergolong fluida kompresibel, sedangkan zat

cair tergolong fluida inkompresibel. Adapun jenis-jenis aliran pada

fluida yaitu pertama aliran laminar yang terjadi apabila aliran fluida

dalam pipa sejajar dengan dinding pipa, kedua aliran transisi terjadi

apabila aliran fluida dalam pipa mulai tidak sejajar dengan dinding

pipa, ketiga aliran turbulent merupakan aliran yang terjadi apabila

aliran fluida dalam pipa tidak beraturan atau tidak sejajar dengan

pipa.


207

Kesulitan suatu fluida untuk mengalir dinyatakan dengan suatu

nilai yang disebut viskositas. Semakin besar nilai viskositasnya

(kekentalan), maka semakin sulit fluida tersebut untuk mengalir.

Viskositas memiliki beberapa faktor yang mempengaruhinya, yaitu:

1. Tekanan

Viskositas cairan akan naik seiring dengan naiknya tekanan

sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

Tekanan pada viskositas fluida akan memberikan pengaruh

pada ikatan partikel-partikel pada zat cair.

2. Temperatur

Viskositas cairan akan turun seiring dengan naiknya

temperatur sedangkan viskositas gas naik seiring dengan

naiknya temperatur. Pemanasan zat cair menyebabkan

molekul-molekulnya memperoleh energi kemudian molekul-

molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar

molekul melemah maka viskositas cairan akan turun seiring

dengan kenaikan temperatur.

3. Ukuran dan berat molekul

Viskositas akan berbanding lurus dengan berat molekul.

Contohnya laju aliran alkohol akan lebih cepat dibandingkan

laju aliran minyak yang lebih lambat. Hal ini dikarenakan

minyak memiliki kekentalan yang lebih tinggi dibandingkan

dengan alkohol.

4. Kekuatan antar molekul

Viskositas akan berbanding lurus dengan besarnya ikatan

antar molekul suatu zat cair.

5. Konsentrasi larutan


208

Viskositas akan berbanding lurus dengan konsentrasi larutan.

Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang

terkandung setiap satuan volume.

Cara pengukuran viskositas fluida terbagi menjadi dua, yaitu

statis dan dinamis. Pengukuran viskositas cara statis yaitu fluida

dalam keadaan diam, sedangkan cara dinamis yaitu fluida dalam

keadaan bergerak. Pengukuran viskositas fluida dengan cara statis

dilakukan dengan menggunakan Hukum Stokes. Hukum Stokes

menjelaskan bahwa setiap benda yang bergerak dalam suatu fluida

(zat cair atau gas) akan mendapat gaya gesekan yang disebabkan oleh

kekentalan fluida tersebut. Gaya gesekan ini sebanding dengan

kecepatan relatif benda terhadap fluida.

F = konstanta . xv

Khusus untuk benda yang berbentuk bola dan bergerak didalam

fluida yang tetap sifat-sifatnya, gaya gesekan yang dialami benda

dapat dirumuskan sebagai berikut:

F = -6.π.η.r.ν.......................................................................(1)

Dengan:

F = gaya gesekan yang bekerja pada bola

= koefisien kekentalan fluida

r = jari-jari bola

v = kecepatan bola relatif terhadap fluida

Catatan: Tanda negatif menunjukkan arah gaya F berlawanan dengan

arah kecepatan v.

Rumus (1) di atas dikenal dengan Hukum Stokes. Syarat-syarat

yang diperlukan agar Hukum Stokes dapat berlaku yaitu:


209

1. Ruang tempat fluida tidak terbatas (ukuran tempat fluida

cukup luas dibandingkan dengan ukuran benda dan

kedalamannya harus dalam).

2. Tidak ada turbulensi di dalam fluida.

3. Kecepatan benda tidak besar sehingga aliran masih laminer.

Jika sebuah benda padat berbentuk bola dan mempunyai

massa, dilepas pada permukaan zat cair akan bergerak tanpa

kecepatan awal, dan bola tersebut mula-mula akan mendapat

percepatan. Dengan bertambah besarnya kecepatan bola, maka

gaya Stokes yang bekerja padanya juga bertambah besar

sehingga akhirnya bola akan bergerak dengan kecepatan tetap,

yaitu setelah terjadi keseimbangan antara gaya berat, gaya

Archimedes dan gaya Stokes pada bola tersebut. Apabila bola

telah bergerak dengan kecepatan tetap, maka persamaan yang

berlaku:

𝑣 = 2.𝑟2.𝑔

9.𝜂(𝜌 − 𝜌0) ............................................................(2)

Dengan:

= rapat massa bola

0 = rapat massa zat cair

g = percepatan gravitasi

Dari persamaan (2) akan didapatkan persamaan:

𝑡𝑟2 =9.𝜂.𝑑

2.𝑔(𝜌−𝜌0) ...................................................................(3)

Dengan:

t = waktu yang diperlukan bola untuk menempuh jarak d.


210

d = jarak jatuh yang ditempuh bola, dipilih sedemikian rupa

sehingga bola telah dapat dianggap bergerak beraturan.

Bila dalam percobaan yang akan dilakukan syarat ke-3 dari

Hukum Stokes tidak dipenuhi, karena fluida yang akan ditentukan

koefisien kekentalannya, ditempatkan dalam tabung yang besarnya

terbatas sehingga jari-jari bola tidak dapat diabaikan terhadap jari-

jari dan kedalaman tabung, maka kecepatan bola harus dikoreksi

dengan koreksi kecepatan Ladenburg, yaitu:

𝑣0 = 𝑣 (1 + 2,4𝑟

𝑅) (1 + 3,3

𝑟

𝑏)..........................................(4)

atau:

𝑣0 = 𝑣 (1 + 𝑘𝑟

𝑅)................................................................(5)

Dengan:

0v = kecepatan yang sudah dikoreksi

v = kecepatan bola yang diukur (diamati)

R = jari-jari dalam tabung tempat fluida

b = kedalaman fluida

r = jari-jari bola

III. ALAT-ALAT

a. Tabung gelas berisi gliserin

b. Bola-bola dari bakelit (3 buah)

c. Stopwatch

d. Jangka sorong

e. Karet pembatas

f. Mikrometer sekrup


211

g. Mistar gulung

h. Hydrometer

i. Neraca teknis

j. Saringan

k. Pinset


a. Sebutkan dan jelaskan tujuan modul praktikum ini!

b. Apa yang dimaksud dengan fluida?

c. Sebutkan dan jelaskan klasifikasi fluida berdasarkan tekanan!

d. Sebutkan jenis-jenis aliran apada fluida beserta definisinya dan

masing-masing sertakan gambar alirannya!

e. Apa yang dimaksud dengan viskositas?

f. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis viskositas beserta cara

pengukurannya!

g. Sebutkan pernyataan dari Hukum Stokes!

h. Sebutkan syarat untuk memenuhi Hukum Stokes!

i. Sebutkan faktor yang mempengaruhi viskositas!

j. Jelaskan fungsi dari alat-alat yang digunakan pada praktikum

modul P4!


a. Catat keadaan ruang (Temperatur, Kelembaban, Tekanan)

sebelum percobaan.

b. Ukur diameter tiap-tiap bola sebanyak 5 kali menggunakan

mikrometer sekrup dengan sisi yang berbeda dan timbang massa

tiap-tiap bola dengan menggunakan neraca teknis (1 kali saja).


212

c. Ukur diameter dalam dari tabung menggunakan jangka sorong

sebanyak 5 kali dengan sisi yang berbeda.

d. Masukkan hydrometer ke dalam tabung, pastikan posisinya

berada di tengah. Catat nilai spesific gravity yang terbaca pada

hydrometer.

e. Tempatkan gelang karet melingkar di tengah-tengah tabung kira-

kira 5 cm dibawah permukaan zat cair dengan menggunakan

mistar gulung dan sebuah lagi dibagian bawah kira-kira 5 cm dari

dasar seperti gambar 1.

Gambar 1. Tabung dengan gelang karet

f. Ukur jarak antara kedua karet (s) dengan menggunakan mistar

gulung.

g. Ambil bola dengan pinset, letakkan bola di dalam fluida dengan

posisi di atas karet. Lepaskan bola dan ukur waktu tempuh bola

dari karet bagian atas sampai karet bagian bawah.

h. Ambil bola kemudian ulangi langkah 7.

i. Turunkan karet bagian atas sebanyak 2,5 cm dan naikkan karet

bagian bawah sebanyak 2,5 cm.


213

j. Ulangi langkah 6, 7, 8 dan 9 sampai mendapatkan 5 jarak dan

waktu tempuh yang berbeda.

k. Masukkan hydrometer ke dalam tabung, pastikan posisinya

berada di tengah. Catat nilai spesific gravity yang terbaca pada

hydrometer.

l. Catat keadaan ruang (Temperatur, Kelembaban, Tekanan)

setelah percobaan.

Tabel Data Keadaan Ruang

Keadaan Temperatur (oC) Kelembapan (%) Tekanan (hPa)

Sebelum

Sesudah

Tabel Data Diameter Bola dan Diameter Dalam Tabung

No. Diameter bola

(mm)

Diameter dalam

tabung (cm)

Massa Bola (gr)

1.

2.

3.

4.

5.

Tabel Data spesific gravity fluida

Parameter Sebelum Percobaan Setelah Percobaan

Spesific gravity fluida


214

Tabel Data waktu tempuh bola antara jarak dua karet

No

Waktu Tempuh (s)

s1 = ... cm s2 = ... cm s3 = ... cm s4 = ... cm s5 = ... cm

1

2

VI. PENGOLAHAN DATA

1. Menghitung jari-jari tabung (R)

5

=

tabung

tabung

dd

2

tdR =

2. Menghitung diameter dan jari-jari bola rata-rata

a. Diameter rata-rata bola ( )bd

5

=

b

b

dd

b. Jari-jari bola ( )br

2

b

b

dr =

3. Menghitung volume bola ( )bV

3..

3

4bb rV =


215

4. Menghitung massa jenis bola ( )b

b

b

bV

m=

5. Menghitung massa jenis fluida rata –rata ( )fluida

2

akhirawal

+=

6. Menghitung waktu tempuh rata-rata bola untuk setiap jarak ( )t

2

=

tt

7. Menghitung kecepatan bola ( )bv

t

svb =

8. Menghitung koefisien kekentalan fluida ( )

( )

b

fbb

v

gr

.9

..22

−=

9. Menghitung waktu tempuh rata-rata bola ( )

5

=

tt

10. Membuat grafik terhadap R

r

Gambar 2. grafik terhadap R

r

0

1

2

3

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

𝑡

𝑟⁄𝑅


216

Intersep = c

11. Menghitung kecepatan setelah dikoreksi ( )

12. Menghitung koefisien kekentalan fluida setelah dikoreksi ( )

( )

0

2

.9

..2

v

gr fbb

−=

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Soeprapto Andar, Drs., Muhammad Ridwan, S.T., M.T., Irma

Amelia, S.Kom, M.T., Dkk. 2019.

1. Tim Asisten Laboratorium Fisika Dasar. 2018. Buku Petunjuk

Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Itenas.


217

PERCOBAAN P5

(LAJU ALIR FLUIDA)

Disusun Oleh:

SALMA SAAMIYAH D

(25-2019-035)


218




PERCOBAAN P5–LAJU ALIR FLUIDA

I. CAPAIAN

Mampu menjelaskan hubungan antara viskositas fluida dengan laju

aliran fluida

II. TEORI

Fluida ialah suatu zat yang tidak dapat menahan tegangan geser,

hal tersebut dapat terlihat pada gambar 1. Fluiditas yaitu

kemudahan suatu zat cair untuk mengalir.

Gambar 1. Fluida

Jenis-jenis fluida berdasarkan sifatnya terdiri dari dua jenis yakni

fluida cair dan fluida gas, sedangkan jenis jenis fluida berdasarkan

kemampuan menahan tekanan terdiri dari dua yakni :

1. Fluida tidak termampatkan (incompressible), yaitu fluida

yang tidak dapat dikompressi dan volumenya tidak dapat

ditekan menjadi lebih kecil sehinggan densitasnya konstan.


219

2. Fluida mampat (compressible), yaitu fluida yang dapat

dikompresi atau volumenya dapat ditekan menjadi lebih kecil

sehingga densitasnya tidak konstan.

Jenis fluida berdasarkan struktur molekulnya terdiri dari 2 macam,

yaitu :

1. Cair ialah fluida yang terdiri dari molekul-molekul tetap dan

rapat dan cenderung mempertahankan volumenya.

Gambar 2. Molekul cair

2. Gas adalah fluida yang terdiri dari molekul molekul yang

dapat bergerak bebas dan jarak antar molekulnya cukup jauh.

Gambar 3. Molekul gas

Berdasarkan kesesuaiannya dengan Hukum Newton, fluida

dibagi menjadi dua yaitu


220

Gambar 6. Grafik Tegangan Geser Fluida Newtonian

dan Non-Newtonian

1. Fluida Newtonian

Fluida Newtonian merupakan fluida yang memiliki kurva

tegangan yang linier dan memiliki viskositas yang bernilai

konstan apabila terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut.

2. Fluida non-Newtonian

Fluida non-Newtonian merupakan fluida yang memiliki kurva

tegangan yang tidak linier atau dengan kata lain tidak memenuhi

hukum linierisasi newton dan memiliki viskositas yang bernilai

tidak konstan apabila terdapat gaya yang bekerja pada fluida

tersebut.

Jenis jenis aliran fluida :

1. Aliran laminer

Aliran laminer aliran yang beraturan dan searah. Aliran

laminer mempunyai bilangan reynold kurang dari 2000.

Gambar 4. Aliran Laminer

2. Aliran Transisi


221

Aliran transisi ialah peralihan dari aliran laminer ke aliran

turbulen. Aliran transisi memiliki nilai bilangan reynold

diantara 2000 dan 4000

3. Aliran Turbulen

Aliran turbulen adalah aliran yang pergerakan partikelnya

tidak beraturan dan memiliki nilai bilangan reynold lebih dari

4000.

Gambar 5. Aliran Turbulen

Viskositas adalah ketahanan cairan untuk mengalir dan juga

menunjukkan gesekan yang muncul akibat adanya pergerakan fluida

atau benda padat di dalam fluida tersebut. Adanya gaya kohesi antar

partikel juga berperan terhadap viskositas.

Faktor faktor yang mempengaruhi viskositas :

- Tekanan

- Temperatur

- Konsentrasi Larutan

- Berat molekul

- Kekuatan antar molekul

- Zat tambahan

Bila zat cair dialirkan melalui suatu pipa kapiler dengan jari-jari 𝛼

dan Panjang l, maka kecepatan zat cair pada jarak r dan poros pipa

adalah


222

𝑉𝑟 = 𝑝(𝑎2−𝑟2)

4𝜂.𝑙……………………………………………………..(1)

Dengan

𝑝 = beda tekanan ujung-ujung zat cair

𝜂 = viskositas zat cair

Sedangkan volume zat cair yang mengalir melalui pipa tiap satuan

waktu (Q) adalah

𝑄 =𝜋𝑎4𝑝

4𝜂.𝑙…………………………………………………………..(2)

Dari persamaan (1) dan (2) dapat ditulis menjadi

𝑉𝑟 = 𝜌𝑔(ℎ+𝑘)(𝑎2−𝑟2)

8𝜂.𝑙………………………………………..……..(3)

𝑑𝑎𝑛

𝑀 = 𝜋𝜌2𝑔𝑎4(ℎ+𝑘)

16𝜂.𝑙………………...………………………………..(4)

Dengan

𝑀 = jumlah massa persatuan waktu yang mengalir melalui pipa

𝜌 = massa jenis zat cair


223

k

h

l

Gambar 7. Skema alat percobaan Gambar 8. Alat Percobaan

Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1. Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu

yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda

ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald.

Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu

yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah

diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut.

2. Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum,

terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya

archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola (


224

yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair

yang diselidiki.

3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding

luar dari Bob dan dinding dalam dari Cup dimana Bob masuk

persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah

terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di

sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan

penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkab

bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut

aliran sumbat.

4. Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah

papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut.

Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan

sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan

kemudian kerucut yang berputar.

III. ALAT-ALAT

1. Pipa kapiler,

2. Corong dengan kran,

3. Statip dengan klem,

4. Bejana gelas 2 buah (A dan B),

5. Neraca teknis,

6. Stopwatch,

7. Mistar gulung,

8. Hydrometer.


225


1. Apakah pengertian fluida ?

2. Jelaskan perbedaan antara fluiditas dan fluidisasi !

3. Apa pengertian kapilaritas ? Berikan contoh dalam kehidupan

sehari-hari mengenai peristiwa kapilaritas !

4. Berikan contoh fluida newtonian dan non-newtonian!

5. Sebutkan dan jelaskan jenis - jenis aliran fluida !

6. Jelaskan pengertian viskositas !

7. Jelaskan prinsip pengukuran viskositas zat cair secara

pengaliran!

8. Sebutkan dan jelaskan mengenai faktor - faktor yang

mempengaruhi nilai viskositas fluida !

9. Jelaskan pengaruh ruang Temperatur dan Tekanan pada harga

viskositas!

10. Bagimana cara pengukuran viskositas berdasarkan tipe

viskometer Ostwald?

5. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Catat keadaan ruang (P, T dan e).

2. Cucilah corong, kapiler dan bejana.

3. Pasang pipa kapiler dan corong pada statif.

4. Timbanglah bejana B.

5. Isilah corong dan pipa kapiler penuh dengan zat cair yang akan

ditentukan η nya. Usahakan jangan ada gelembung udara

dalam pipa.

6. Alirkan zat cair beberapa waktu dengan ditampung bejana A.

Pada saat tertentu bejana B yaitu saat permukaan zat cair

berada pada kedudukan-kedudukan yang sudah ditentukan.


226

7. Catat waktu yang diperlukan untuk menampung zat cair di

bejana B. Timbang massa zat cair dalam bejana B

8. Ukurlah tinggi h dan k dan ujung pipa dan juga panjang pipa l

9. Ulangilah percobaan beberapa kali, juga dengan harga h dan k

yang berlainan.

10. Tanyakan pada asisten, jari-jari pipa kapiler.

11. Catat keadaan ruang setelah percobaan.

Tabel Pengamatan

Keadaan Tekanan ( cmHg ) Suhu ( ˚C ) Kelembaban ( % )

Awal Percobaan

Akhir Percobaan

Massa Jenis Gliserin

Massa Bejana

Panjang Pipa Kapiler

Data Percobaan

No. 1 2 3 4 5

k (cm)

h (cm)

h+k (cm)

massa gliserin + bejana (gr)

massa gliserin (gr)

Waktu (s)

Data Perhitungan

(gr/s) η n nM


227

(dyne s/cm2)

M1

M2

M3

M4

M5

6. PENGOLAHAN DATA

1. Menentukan Laju Massa Gliserin (Mn)

𝑀𝑛 =𝑚𝑔𝑛

𝑡𝑛

2. Menentukan Suhu Ruang Rata-Rata ()

=𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙 + 𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

2

3. Menentukan Massa Jenis Air

=..... 𝜌𝑎𝑖𝑟=......

4. Menentukan Spesific Gravity

𝑆𝐺 =145

145 −𝑥𝑎𝑤𝑎𝑙+𝑋𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

2

5. Menentukan Massa Jenis Gliserin

𝜌𝑔𝑙𝑖 = 𝑆𝑔. 𝜌𝑎𝑖𝑟

6. Menentukan Viskositas Percobaan Ke-n (ր𝑛)

ր𝑛 =𝜋. 𝜌𝑔𝑙𝑖

2. 𝑎4(ℎ + 𝑘)𝑛

16.𝑀𝑛. 𝐿

( gr/s )

η n

( dyne s/cm2 )

nM


228

M1

M2

M3

M4

M5

7. Membuat grafik M terhadap (h+k)n

Titik Sentroit:

𝑥 = ∑(ℎ+𝑘)𝑛

5

5𝑛=1 ; 𝑦 = ∑

𝑀𝑛

5

5𝑛=1

tan 𝜃 = ∆𝑦

∆𝑥

tan 𝜃 = ∆(ℎ + 𝑘)

∆𝑀

8. Menentukan Viskositas Gliserin

ր𝑛 =𝜋. 𝜌𝑔𝑙𝑖

2. 𝑎4. 𝑔

16. 𝑡𝑎𝑛𝜃. 𝐿

M (g/s)

h+k

(cm

)


229

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Ridwan, Muhammad, dkk. 2017. Buku Petunjuk Pratikum

Fisika Dasar. Bandung : Institut Teknologi Nasional.

2. Moechtar. 1990. Farmasi Fisika. Yogyakarta : UGM-Press.

3. Martoharsono, Soemanto. 2006. Biokimia. Yogyakarta :

Universitas Gajah Mada.

1. Sarojo, Ganijanti Aby. 2006. Seri Fisika Dasar Mekanika.

Jakarta : Salemba Teknika.


230

PERCOBAAN O

(GONIOMETER)

Disusun Oleh:

MUHAMMAD FIKRI HAEKAL

(15-2018-085)


231



PRAKTIKUM FISIKA – OPTIK

PERCOBAAN O2 – GONIOMETER

I. CAPAIAN

Mengukur sudut puncak prisma, sudut deviasi minimum prisma dan

menentukan indeks bias prisma.

II. TEORI

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik

yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.

Berdasarkan sumbernya, cahaya dibedakan menjadi dua macam,

yaitu :

• Cahaya yang berasal dari benda itu sendiri, seperti matahari,

senter, lilin, dan lampu.

• Cahaya yang memancar dari benda akibat pantulan cahaya

pada permukaan benda tersebut dari sumber cahaya.

Berikut ini adalah sifat-sifat yang dimiliki oleh cahaya antara lain:

1. Cahaya dapat menembus benda bening

2. Cahaya merambat lurus

3. Cahaya dapat dipantulkan ( Refleksi )

Ada dua jenis cahaya yaitu cahaya polikromatik dan cahaya

monokromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas

banyak warna dan panjang gelombang. Contoh cahaya polikromatik

adalah cahaya putih . adapun cahaya monokromatik adalah cahaya


232

yang hanya terdiri dari satu warna dan satu panjang gelombang.

Contoh cahaya monokromatik adalah cahaya ungu.

Pemantulan (refleksi) atau pencerminan adalah proses

terpancarnya kembali cahaya dari permukaan benda yang terkena

cahaya.

Menurut Snellius, cahaya datang akan terpantul pada suatu

permukaan datar, dan berlaku:

i = r.....................................................................................(1)

Dimana:

i = sudut datang

r = sudut pantul (refleksi)

Menurut hukum Snellius juga, cahaya datang melalui dua media

akan mengalami pembiasan, dan berlaku:

r

in

sin

sin12 =

..........................................................................(2)

Dimana:

12n = indeks bias relatif zat 2 terhadap zat 1

i = sudut datang

r = sudut bias (refraksi)

Gambar 1 Pemantulan Cahaya


233

4. Cahaya dapat dibiaskan

Pembiasan adalah pembelokan arah rambat cahaya saat melewati dua

medium yang berbeda kerapatannya. Pembiasan cahaya

dimanfaatkan manusia dalam pembuatan berbagai alat optik. Seperti

pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga berlaku

hukum pembiasan cahaya yang diuraikan sebagai berikut :

a. Apabila cahaya merambat dari zat yang kurang rapat ke zat yang

lebih rapat, cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal.

Misalnya cahaya merambat dari udara ke air.

b. Apabila cahaya merambat dari zat yang lebih rapat ke zat yang

kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Misalnya cahaya merambat dari air ke udara.

Gambar 2 Pembiasan cahaya

Gambar 3 Pembiasan pada prisma


234

5. Cahaya dapat diuraikan ( Dispersi )

Cahaya putih dapat diuraikan menjadi berbagai macam warna

sehingga cahaya putih disebut sinar polikromatik.. Cahaya

polikromatik adalah cahaya yang tersusun atas beberapa komponen

warna. Cahaya putih tersusun atas spektrum-spektrum cahaya yang

berwarna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Penguraian cahaya putih tersebut disebut dengan dispersi.

Prisma adalah zat optik yang dibatasi oleh dua bidang pembias

yang berpotongan. Garis potong antara kedua bidang disebut sudut

pembias. Sedangkan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang

disebut sudut bias. Ketika seberkas cahaya atau sinar masuk ke

prisma, cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya,

ketika sinar keluar dari prisma, sinar akan dibiaskan menjauhi garis

normal. Sudut yang dibentuk oleh titik potong garis perpanjangan

sinar datang dengan sinar bias disebut sudut deviasi.

Dalam pengukuran pada prisma, untuk menentukan sudut puncak

prisma menggunakan alat goniometer seperti pada pada gambar

berikut:

T1 T2

Gambar 2. Sudut Puncak Prisma


235

Maka:

2

12 TT −=

........................................................................(3)

Dan untuk menentukan sudut deviasi minimum:

T1 T2

D DAA

B C

BC

(a) (b)

Gambar 3. Penentuan sudut deviasi minimum

Maka:

2

12 TTD

−=

........................................................................(4)

Dengan dari persamaan (3) dan D dari persamaan (4) maka

indeks bias prisma dapat dicari dengan cara:

( )

2

1sin

2

1sin D

n

+

=

...............................................................(5)

III. ALAT-ALAT

1. Goniometer

2. Prisma

3. Sumber cahaya (lampu air raksa)

4. Lup (kaca pembesar)


236


1. Cahaya apakah yang diamati ketika melakukan pengukuran sudut

puncak prisma ? Berikan penjelasan!

2. Jelaskan dan gambarkan yang dimaksud dengan dispersi!

3. Jelaskan perbedaan tentang sudut puncak prisma, sudut deviasi

minimum, dan indeks bias prisma!

4. Sebutkan Hukum Snellius yang berlaku pada pemantulan

cahaya!

5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan difraksi!

6. Jelaskan urutan warna cahaya hasil pembiasan berdasarkan

panjang gelombang!

7. Apa yang dimaksud dengan panjang gelombang?

8. Jelaskan apa yang dimaksud dengan pembiasan! Dan mengapa

cahaya dapat dibiaskan?

9. Jelaskan fungsi dari goniometer pada percobaan kali ini!

10. Apa perbedaan dari cahaya polikromatik dan cahaya

monokromatik? Dan berikan contohnya!


1. Menentukan Sudut Puncak Prisma

A. Catat keadaan ruang sebelum percobaan!

B. Goniometer terdiri dari sebuah meja putar, kolimator dan

teropong. Kenali dahulu tombol-tombol yang terdapat pada

goniometer (tanya asisten).

C. Buat garis silang pada teropong terlihat jelas!


237

D. Arahkan teropong pada objek yang jaraknya cukup jauh!Atur

okuler sedemikian sehingga benda-benda yang cukup jauh

jadi jelas terlihat (kedudukan ini jangan diubah-ubah lagi)!

E. Terangi celah kolimator dengan lampu air raksa.

F. Dengan pengamatan melalui teropong atur lensa kolimator

sedemikian sehingga celah kolimator terlihat jelas dan tajam!

Buatlah teropong, meja putar, dan kolimator terletak pada

suatu bidang lurus (susunan lensa-lensa tersbut jangan

diubah-ubah lagi)!

G. Perhatikan gambar 1! Pasang prisma pada meja putar dan

arahkan salah satu sudutnya (Puncak A) simetris terhadap

arah cahaya yang datang dari kolimator, kemudan kunci meja

prisma agar posisinya tidak berubah (tanya asisten)!

H. Amati cahaya terpantul (cahaya putih) pada salah satu sisi

prisma dengan teropong (tanya asisten). Catat kedudukan ini

( )1T dengan nonius A dan B (lihat tabel pengamatan)!

I. Amati cahaya terpantul (cahaya putih) pada sisi prisma

lainnya dengan memutar teropong.! Catat kedudukan ini ( )2T

dengan nonius A dan B (lihat tabel pengamatan)!

J. Ulangi langkah V.A.8 dan V.A.9 sebanyak 3 kali!

K. Ulangi langkah V,A,7 s.d. V.A.10 untuk puncak B dan C!

2. Menetukan Sudut Deviasi Minimum

A. Ubah posisi prisma seperti pada gambar 2.(a) sehingga berkas

cahaya jatuh pada prisma AB (cahaya akan terbias melalui

sisi prisma AC)! Buatlah sisi AC berhimpit dengan garis yang

terdapat pada meja putar!


238

B. Cari dan amati cahaya yang terbias tersebut melalui

teropong! Catat kedudukan teropong ini (T1) pada nonius A

dan B untuk beberapa macam warna: merah, kuning,

biru/hijau (tanya asisten)!

C. Balikkan arah sinar datang ke prisma, sehingga arah cahaya

datang pada sisi AC dengan cara memutar meja prisma (pada

saat ini merupakan sudut deviasi minimum).

D. Cari dan amati cahaya terbias yang berbalik arahnya ini

melalui teropong! Catat kedudukan teropong ini (T2) pada

nonius A dan B untuk beberapa macam warna (lihat tabel

pengamatan)!

E. Catat keadaan ruang setelah percobaan!

Catatan:

Bila prisma diputar, maka sudut deviasi akan berubah, tergantung

dari sudut datang. Pada suatu saat arah cahaya terbias ini berbalik

arahnya. Pada saat tersebut sudut deviasi merupakan sudut deviasi

minimum.

1. Perhatikan cara pembacaan dan arah membesarnya sudut, hal ini

akan mempengaruhi bentuk perumusan (3) dan (4). 1T dan 2T

bukan besar sudut, melainkan kedudukan teropong.

2. Janganlah melakukan perhitungan dengan mencampurkan skala

A dan B. Anggapkan A dan B dua pengamatan yang berbeda.


239

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Tabel Data Ruang

Sebelum Percobaan Setelah Percobaan

Tekanan (mmHg)

Temperatur (oC)

Kelembapan (%)

B. Tabel Percobaan A – Menentukan Sudut Puncak Prisma

Puncak A

Percobaan T1(°) T2(°)

ke- A B A B

1

2

3

Puncak B


ke- A B A B

1

2

3

Puncak C


ke- A B A B

1

2

3


240

C. Tabel Percobaan B – Menentukan Sudut Deviasi Minimum

Percobaan Sisi AB Sisi AC

T1(°) T2(°)

ke- A B A B

Merah

Kuning

Biru

Tabel Hasil Perhitungan

1. Menghitung rata – rata sudut bias prisma (𝑇) [°]

Τ =ΣΤ

3

Puncak A Puncak B Puncak C

1𝐴

1𝐵

2𝐴

2𝐵

2. Menghitung sudut puncak prisma (α’) [°]

𝛼′ =𝑇2 − 𝑇1

2


α'A

α'B


241

3. Menghitung sudut puncak prisma (α)[°]

𝛼 =𝛼𝐴 − 𝛼𝐵

2

α Puncak A

Puncak B

Puncak C

4.

𝐷′ =𝑇2 − 𝑇1

2

5. Menghitung deviasi minimum (D)[°]

𝐷 =𝐷𝐴 − 𝐷𝐵

2

6. Menghitung indeks bias prisma (𝑛)

𝑛 =sin

12 (𝛼 + 𝐷)

sin12𝛼

Sisi AB Sisi AC

Merah

Kuning

Biru

D

Merah

Kuning

Biru


242


Merah

Kuning

Biru

VII. DAFTAR PUSTAKA

1. Andar, Suprapto, dkk. 2017. Buku Petunjuk Praktikum Fisika

Dasar. Bandung : Laboratorium Fisika Dasar Institut

Teknologi Nasional Bandung.



3. Widodo, Aris, dkk. Spektrofotometer. Jurusan Fisika, Fakultas

MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya


243

Documents

Petunjuk Praktikum Fisika Dasar