i
FISIKA EKSPERIMEN II BERBASIS PROYEK
i
IDENTITAS MATA KULIAH
MATA KULIAH
: FISIKA EKSPERIMEN II
KODE MATA KULIAH
: MKB 133619
BOBOT SKS
: 2 SKS
SMESTER
: IV
MATERI PRASYARAT
: FISIKA EKSPERIMEN I
ii
FISIKA EKSPERIMEN II BERBASIS PROYEK
Penyusun : Sutrio Gunawan Ahmad Harjono Hairunisyah Sahidu
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena Bahan Ajar Fisika Eksperimen
ini
telah selesai disusun dan dapat digunakan untuk
membantu mahasiswa dalam perkuliahan Fisika Eksperimen II di Laboratorium Fisika FKIP Universitas Mataram. Harapan kami dengan adanya penuntun ini maka kegiatan perkuliahan dapat berlangsung dengan lebih terarah, tertib dan mendekati tujuan perkuliahan itu sendiri. Bahan ajar ini ini dirancang sesuai dengan materi perkuliahan, dimana teori dasar yang ada disajikan sangat sederhana, dengan harapan agar mahasiswa lebih banyak membaca buku-buku yang disarankan. Kegiatan perkuliahan Fisika Eksperimen II ini menerapkan pembelajaran proyek sehingga mahasiswa diharuskan membuat set alat yang akan digunakan untuk praktikum. Hal ini sesuai dengan tujuan perkuliahan Fisika Eksperimen II bahwa setelah mengikuti kegiatan perkuliahan mahasiswa dapat membuat suatu karya laboratorium yaitu membuat alat/set alat yang dapat dipergunakan untuk kegiatan praktikum di sekolah menengah. Dalam membuat Karya Laboratorium mahasiswa mampu merancang, membuat alat dan mengujicobakan alat yang dibuat, serta mengkomunikasikan hasil Karya Laboratoriumnya. Hal ini sesuai Profil Profil tenaga pendidik Fisika memiliki komptensi menguasai pengelolaan laboratorium fisika Sekolah. Akhir kata, penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga tersusunnya buku penuntun ini. Kami menyadari sepenuhnya bahwa penuntun ini masih memiliki memiliki kekurangan. Oleh karena itu kami mengharapkan adanya masukan dan kritikan yang membangun demi perbaikan pada masa-masa mendatang.
Mataram, September 2017
Penyusun iv
DAFTAR ISI
HALAMAN COVER
i
KATA PENGANTAR
iv
DAFTAR ISI
v
BAB I FISIKA EKSPERIMEN BERBASIS PROYEK
1
BAB II FORMAT PROPOSAL DAN LAPORAN AKHIR
10
BAB III MODUL PRAKTIKUM PRAKTIKUM BERBASIS PROYEK PROYEK
13
Praktikum 01 : Ayunan Magnetik………………… Magnetik……………………………………… ……………………..
13
Praktikum 02 : Bandul Fisis…………………………… Fisis……………………………………………. ……………….
17
Praktikum 03 : Hubungan Tekanan, Volume dan Temperatur Gas……..
25
Praktikum 04 : Karakteristik Hambatan Ohmik dan Non-Ohmik…..……
29
Praktikum 05 : Fotometer………………… Fotometer……………………………………… ……………………………... ………...
41
Praktikum 06 : Jembatan Wheatstone…………… Wheatstone……………………………… ……………………… ……
43
Praktikum 07 : Menentukan Indeks bias suatu cairan………………… cairan…………………… …
47
Praktikum 08 : Model Osilasi Kelereng……..………………………… Kelereng……..…………………………
52
BAB IV PENILAIAN PROYEK………………………………………. PROYEK………… …………………………….
56
DAFTAR PUSTAKA
59
LAMPIRAN
60
v
BAB I FISIKA EKSPERIMEN BERBASIS PROYEK Fisika Eksperimen Eksperimen
II merupakan merupakan salah satu mata mata kuliah di Program
Studi Pendidikan Fisika Fisika FKIP Universitas Mataram. Mataram. Pada mata kuliah ini ini mahasiswa dituntut membuat membuat membuat suatu karya laboratorium laboratorium yaitu membuat membuat alat/set alat yang dapat dipergunakan untuk kegiatan praktikum di sekolah menengah. Kegiatan Kegiatan yang dilakukan dalam perkuliahan, mahasiswa membuat alat-alat/atau set alat yang sudah ada dalam buku petunjuk paraktikum dan mengujicobakan alat yang dibuat, serta mengkomunikasikan hasil karya laboratoriumnya. Dalam perkuliah ini
mahasiswa belum dikembangkan
kemampuan untuk memilih sendiri judul karya laboratorium dan membuat perencanaan pembuatan alat, oleh karena itu perlu dibuatkan panduan bahan ajar Fisika Eksperimen berbasis proyek sebagai alternatif yang dipandang mampu meningkatkan pemahaman konsep, ketrampilan berpikir kritis, bekerja secara aktif dan kolaboratif. Dalam pembelajaran Fisika Eksperimen berbasis proyek akan lebih menekankan pada pembelajaran yang berpusat pada mahasiswa dengan penugasan proyek. Pembelajaran berbasis proyek merupakan pembelajaran yang berpusat pada proses, relatif berjangka waktu, berfokus pada masalah, unit pembelajaran bermakna dengan memadukan konsep-konsep dari sejumlah komponen baik itu pengetahuan, disiplin ilmu atau lapangan. Pada pembelajaran berbasis proyek kegiatan pembelajarannya berlangsung kolaboratif dalam kelompok heterogen. Pembelajaran berbasis proyek memiliki potensi yang sangat besar untuk melatih proses berpikir mahasiswa yang mengarah pada ketrampilan berpikir kritis mahasiswa.
Ketrampilan berpikir kritis dikembangkan di setiap tahapan
pembelajaran berbasis proyek. Mahasiswa menjadi terdorong di dalam belajar mereka, dosen berperan sebagai mediator dan fasilitator.
1
Pembelajaran berbasis proyek ( project project based learning /PjBL) /PjBL) merupakan salah satu metode pembelajaran yang menekankan pada pemberian kesempatan kepada mahasiswa untuk menghasilkan suatu karya melalui pengembangan pengetahuan, sikap, nilai dan ketrampilan sosial yang berguna bagi kehidupannya di masyarakat. Dalam mata kuliah Fisika Eksperimen mahasiswa dituntut untuk membuat suatu karya laboratorium berupa alat/set alat yang dapat dipergunakan untuk pratikum di sekolah menengah. Urgensi (keutamaan) penelitian ini adalah Bagi pendidik, bahan ajar ini bermanfaat: (1) Bagi mahasiswa, bahan ajar ini diharapkan mempermudah di dalam mengerjakan tugas proyek yang ditugaskan dalam mata kuliah Fisika Eksperimen serta dapat meningkatkan ketrampilan berpikir kritis mahasiswa. (2) (2 ) Bagi Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan, bahan ajar ini memberikan suatu kerangka pemikiran dalam rangka perbaikan guru Fisika, khususnya dalam kegiatan laboratorium dan ketrampilan berpikir kristis calon guru untuk meningkatkan mutu guru fisika di lap angan. A. Pembelajaran Berbasis Proyek
Pembelajaran berbasis proyek ( project project based learning ) merupakan salah satu metode pembelajaran yang menekankan pada pemberian kesempatan kepada mahasiswa untuk menghasilkan suatu karya melalui pengembangan pengetahuan, sikap, nilai dan ketrampilan sosial yang berguna bagi kehidupannya di masyarakat. Karya yang dihasilkan dapat berupa suatu rancangan, model, prototipe atau produk yang nyata yang dapat diterapkan di masyarakat. Pembelajaran berbasis proyek banyak diterapkan di bidang keteknikan (engineering ), ), namun demikian dari beberapa literatur, metode ini juga telah diterapkan di bidang-bidang lain, seperti : pertanian, peternakan, perikanan dan beberapa bidang studi yang lain. Namun demikian tidak semua mata kuliah dalam kurikulum dimungkinkan untuk menerapkan metode Pembelajaran berbasis pro. Mata kuliah tingkat lanjut lebih cocok diajarkan dengan metode ini dan yang sangat relevan adalah mata kuliah dalam kelompok MKB (Mata Kuliah Keahlian Berkarya). 2
Paradigma dari Pembelajaran berbasis pro adalah pembelajaran berbasis mahasiswa
( student-centered
and
self-directed ), ),
diarahkankan
untuk
menyelesaikan permasalahan nyata yang ada di masyarakat (organized ( organized around real-world problems), problems), difokuskan pada ketrampilan pembelajar ( focused focused on authentic skills), skills), dikerjakan bersama di dalam suatu tim kerja (collaborative ( collaborative), ), dan difasilitasi oleh fakultas/dosen (with ( with faculty as facilitators). facilitators).
Berikut ini
adalah beberapa pengertian tentang Pembelajaran berbasis proyek: •
•
•
A method of teaching in which students aquire new knowledge and skills skills in the course of designing, planning and producing some product or performance. (Simkins, performance. (Simkins, 2001). A systematic teaching method method that engages students in learning knowledge and skills through an extended inquiry process structured around complex, authentic questions and carefully designed products and tasks. (The tasks. (The Buck Institute of Education, 2006) Is a model that organizes learning around projects, projects, based on challenging questions or problems, that involve students in design, problem-solving, decision making, or investigative activities; give students the opportunity to work relatively autonomously over extended periods of time; and culminate in realistic products or presentations. (Thomas, presentations. (Thomas, 2000)
Dari definisi-definisi di atas dapat disimpulkan bahwa pembelajaran berbasis proyek adalah metode pembelajaran dimana d imana mahasiswa menerima pengetahuan dan ketrampilan baru melalui suatu tahapan pembelajaran yang sistematis untuk pada akhirnya dapat menghasilkan suatu rancangan, model, prototipe atau produk. Beberapa
program
studi
menginginkan
lulusannya
mempunyai
kompetensi, misalnya misalnya : “Kemampuan dalam menerapkan pengetahuan dasar
.....,
dalam menggambar, merancang dan membuat......, dalam mengukur,
menginterpretasikan dan menganalisis data, dalam memberikan solusi terhadap suatu masalah ....., dsb”. Matakuliah – matakuliah lanjut, khususnya yang berada di dalam kelompok MKB (Mata Kuliah Keahlian Berkarya) yang mempunyai kompetensi yang sama dengan kompetensi-kompetensi tersebut di atas, dapat menerapkan PjBL dalam proses pembelajarannya. Dengan pembelajaran berbasis proyek, mahasiswa 3
diharuskan
membuat
suatu
produk
yang
nyata
pada
akhir
proses
pembelajarannya. Proyek yang dikerjakan bukan proyek hasil praktikum, bukan dirancang oleh dosen, tetapi yang dihasilkan dari hasil pemikiran mahasiswa itu sendiri yang mana hasilnya dapat langsung dilihat ujudnya oleh masyarakat. Kelemahan pembelajaran berbasis proyek antara lain adalah dalam hal penggunaan waktu yang relatif panjang, biaya yang cukup besar (biasanya ditanggung oleh mahasiswa), diperlukan pengetahuan mahasiswa yang lebih advance, advance, dan ada kemungkinan proyek yang dikerjakan tidak dapat diselesaikan pada waktunya atau bahkan gagal. Pelaksanaan pembelajaran berbasis proyek dapat mengikuti model CDIO : Conceive, Design, Implement, Operate, (Pee and Leong, 2005) sebagai berikut : (1) Conceive (Pahami)
Tahap ini adalah tahapan terpenting dari rangkaian proses pelaksanaan PjBL dimana mahasiswa dengan arahan dosennya berdiskusi untuk menentukan produk apa yang akan dihasilkan oleh kelompok mahasiswa tsb. di akhir proses pembelajaran. Dosen harus membimbing membimbing mahasiswanya untuk mendapatkan pilihan terbaik dari alternatif-alternatif proyek yang digagas oleh kelompok mahasiswa tsb. (2) Design (Rancang)
Setelah ditetapkan proyek yang akan dikerjakan, kelompok mahasiswa tsb perlu untuk membuat rancangan yang detail. Mereka dianjurkan untuk membagi pekerjaannya agar masing-masing anggota mempunyai tanggung jawab pada pekerjaan yang ditugaskan kepadanya. Sebelum melakukan pembelian bahan dan alat untuk keperluan proyek, dosen harus memastikan bahwa apa yang akan dibeli memang sudah sesuai dengan produk yang akan dihasilkan, hal ini dilakukan untuk menghindari adanya pemborosan dana. Sejak tahapan ini, mahasiswa sudah mulai mengerjakan proyek sesuai dengan jadwal yang ada di proposal, oleh karena itu pengawasan dari dosen sangat diperlukan agar mereka dapat menepati jadwal (3) Implement (Laksanakan) 4
Tahapan ini adalah tahapan dimana produk dibuat. Ini adalah tahapan yang dinantikan oleh mahasiswa yang mana jika produk berhasil dibuat dan berfungsi sesuai dengan rancangan, mereka akan sangat senang, namun jika gagal berfungsi, mereka akan kecewa (frustasi). Banyak waktu yang diperlukan oleh mahasiswa untuk memecahkan permasalahan jika produk belum berfungsi dengan benar. Dalam kondisi demikian, dosen perlu memberi semangat dan memberi arahan agar mereka tidak cepat menyerah. (4) Operate (Operasikan) (Operasikan)
Ini adalah tahapan yang paling ditunggu oleh para mahasiswa karena dalam tahapan ini penilaian akhir akan diberikan. Semua pekerjaan telah diselesaikan. Mereka akan menunjukan kinerja produknya dihadapan kelompok mahasiswa yang lain, dosen atau bahkan jika diperlukan external reviewer (misalnya (misalnya dosen dari mata kuliah lain, pelaku industri, atau mereka yang berkepentingan dengan hasil karya mahasiswa tsb.). Penyiapan penerapan berbasis proyek dalam pembelajaran yaitu membuat rencana pembelajaran. Yang harus diperhatikan dalam penyusunan Rencana Pembelajaran meliputi unsur-unsur berikut ini. Outcomes : Kemampuan mahasiswa yang dapat diperoleh dari pembelajaran
berbasis proyek, antara lain adalah untuk : (1) pemahaman pada pengetahuan (content knowledge), knowledge), (2) penalaran dan pemecahan masalah (reasoning (reasoning and problem solving ), ), (3) komunikasi dalam lisan dan tulisan (oral (oral and written communication), communication),
(4)
bekerja
sama
dalam
tim
kerja
( teamwork (teamwork
and
collaboration), collaboration), (5) pengelolaan proyek ( project project management ) dan (6) belajar mandiri yang terarah ( self-directed learning ). ). Desain Matakuliah: (1) judul mata kuliah, (2) tujuan mata kuliah, dan (3)
Topik-topik (yang disusun berdasarkan suatu kerangka teoritik). Runtut Pelaksanaa P elaksanaan: n: Conceive Conceive – Design – Implement – Operate Pemilihan Materi: (1) dosen memberikan topik umum atas dasar sasaran belajar
dan permasalahan yang sedang berkembang di masyarakat (misalnya biofuel,
5
mekatronik, dsb), dan (2) mahasiswa atas inisiatif tim kerjanya mengajukan usulan proyek berdasarkan topik umum yang diberikan oleh dosen. Fasilitator:
Dosen tidak lagi sebagai orang bijak di atas mimbar ((teacher teacher is a sage on the stage) stage) yang berfungsi sebagai penyedia fakta, tetapi lebih sebagai fasilitator lingkungan pembelajaran yang membangun komunitas pembelajaran (teacher (teacher is a guide on my side). side). Konsep ini sangat baik karena memberikan ‘respect ‘ respect ’, ’, baik kepada dosen maupun mahasiswa sebagai individu dengan pemahaman, minat dan pengetahuan yang sama, yang bergabung dalam suatu wadah untuk berbagi pengetahuan dalam satu proses pembelajaran. pembelajaran. Peserta Pembelajaran: Pembelajaran:
Semua mahasiswa yang terdaftar pada mata kuliah tsb, yang terbagi dalam kelompok-kelompok kerja dengan anggota antara 5 – 10 orang. Bahan dan Sumber Pembelajaran:
Bahan dan sumber yang perlu disiapkan meliputi, antara lain: (1) modul-modul pembelajaran yang disiapkan oleh dosen, (2) textbook , dan (3) bahan-bahan bacaan dari internet. Sarana dan Prasarana:
Sarana dan prasarana yang dibutuhkan, antara lain adalah: (1) ruang kuliah, (2) tempat belajar yang dirancang sedemikian rupa sehingga peserta dapat berdiskusi dalam kelompoknya tanpa mengganggu kelompok yang lain, (3) perpustakaan dan fasilitas internet yang handal dan (4) laboratorium, studio dan/atau bengkel.
B. Tahapan perkuliahan Fisika Eksperimen II berbasis Proyek.
Langkah langkah pelaksanaan perkuliahan dapat dijelaskan dengan diagram sebagai berikut:
6
2
1
3
MEDESAIN
PENENTUAN
PELAKSANAAN
PERECANAAN
JUDUL PROYEK
PROYEK
PROYEK
5
4
MEN KOMUNIKASI-
MENGUJI HASIL
6 PENILAIAN
AN HASIL
KARYA LAB
Diagram 1. Langkah langkah Pelaksanaan Perkuliahan Berbasis Proyek
Penjela jelassan La Langk ngkahah-lang langka kah h Pe Perkuliahan Fisika Eksperimen II Berbasis Proyek sebagai berikut. 1. Penentuan judul proyek Mahasiswa membentuk kelompok yang beranggotakan 3 – 5 orang dan berdiskusi menentukan judul proy k yang dipilih. Judul proyek diutamakan memilih sendiri dengan mengkaji literatur secara mendalam agar judul yang dipilih nantinya nantinya secara secara nyata dapat dilaksanakan. Judul yang sudah dipilih diajukan kepada dosen untuk disetujui.
Bagi mahasiswa yang kesulitan
mene menemu muka kan n jud judul ul proy proyek ek bisa bisa memi emilih judul alternatif yang sudah ada di dalam bahan ajar. (Minggu (Ming gu 1 dan Minggu Mingg u 2) 2. Mendesain Perencanaan Proyek . Mahasiswa bersam rsamaa angg ngg ta kelompoknya membuat perencanaan proyek yang akan dikerjakan dan berkonsultasi dengan dosen. Dengan emikian mahasiswa
diharapkan akan merasa “memiliki” atas proyek tersebut.
Perenc Perencana anaan an berisi berisi tent tentang ang atura atura mendukung
dalam
menjawab
mengintegrasikan berbagai subjek bahan
yang
dapat
diakses
main, pemilihan aktivitas yang dapat pertanyaan
esensial,
ang mungkin, serta u tuk
(Minggu 3 dan 4) 7
membantu
dengan
cara
mengetahui alat dan penyelesaian
proyek.
3. Pelaksanaan Proyek Mahasiswa melaksanakan proyek yang sudah direncanakan yaitu membuat karya laboratorium yang berupa alat atau set alat yang akan digunakan untuk percobaan/praktikum di sekolah menengah. Dosen dan mahasiswa secara kolaboratif menyusun jadwal aktivitas dalam menyelesaikan proyek. Aktivitas pada tahap ini antara lain: (1) membuat timeline untuk menyelesaikan proyek, (2) membuat deadline penyelesaian proyek, (3) membimbing mahasiswa ketika mereka kesulitan dalam membuat karya laboratorium, (4) meminta mahasiswa untuk membuat mengambil cara lain dan meminta penjelasan (alasan) tentang pemilihan suatu cara, (5) dosen bertanggungjawab untuk melakukan monitor terhadap aktivitas mahasiswa selama menyelesaikan proyek. Monitoring dilakukan dengan cara menfasilitasi mahasiswa
pada setiap proses. Agar
mempermudah proses monitoring, dibuat sebuah rubrik yang dapat merekam keseluruhan aktivitas yang yang penting. (Mingu 5 – 8) 4. Menguji coba hasil karya laboratorium Mahasiswa menguji hasil karya laboratoriumnya dengan melakukan percobaan/ pratikum dengan menggunakan alat atau set alat yang dibuat dengan petunjuk percobaan yang telah disusun oleh mahasiswa. Pada kegitan ini mahasiswa menerapkan langkah-langkah melaksanakan pratikum dengan metode ilmiah yang sudah diberikan di matakuliah sebelumnya. Setelah selesai melakukan praktikum mahasiswa membuat laporan secara tertulis berkaitan dengan proyek yang telah dilaksanakan. (Minggu 9 – 10) 5. Mengkomunikasikan Hasil Mahasiswa mengkomunikasikan hasil proyek yang telah dibuat dalam forum diskusi pleno di kelas. Masing masing kelompok mempresentasikan hasil proyeknya dan kelompok lain mengajukan pertanyaan atau mengajukan pendapat sehubungan dengan proyek yang telah dibuat. Dosen memberi umpan balik
tentang
tingkat
pemahaman
(Minggu 11 -15)
8
yang
sudah
dicapai
mahasiswa.
6. Mengevaluasi Pengalaman (Evaluate Pengalaman (Evaluate the Experience) Pada akhir proses perkuliahan, dosen dan mahasiswa melakukan refleksi terhadap aktivitas dan hasil proyek yang sudah dijalankan. Proses refleksi dilakukan baik secara individu maupun kelompok. Pada tahap ini mahasiswa diminta
untuk
mengungkapkan
perasaan
dan
pengalamanya
selama
menyelesaikan proyek. Dosen dan mahasiswa mengembangkan diskusi dalam rangka memperbaiki kinerja selama proses perkuliahan, sehingga pada akhirnya ditemukan suatu temuan baru (new (new inquiry) inquiry) untuk menjawab permasalahan yang diajukan pada tahap pertama pembelajaran. (Minggu 16)
C. TUGAS
1. Buat kelompok 2 – 3 orang anggota 2. Lakukan studi Literatur bersama dan temukan Judul proyek yang mungkin bisa dikerjakan sesuai dengan alokasi waktu perkuliahan
9
BAB II FORMAT PROPOSAL DAN LAPORAN AKHIR PROYEK
A. Format Proposal Proyek
1. Identitas Judul : Nama : Program Studi : 2. Pendahuluan
Jelaskan latar belakang pemilihan proyek
Jelaskan keterkaitan dengan mata kuliah yang diambil
Jelaskan keterkaitan dengan pihak-pihal lain (program studi, sekolah, lembaga lain), jika ada
3. Tujuan
Jelaskan tujuan yang ingin dicapai oleh kegiatan ini
Jelaskan output yang dikehendaki
Mekanisme dan Rancangan
4. Jelaskan rincian, tahapan dan langkah-langkah kegiatan yang akan dilaksanakan
Fokuskan pada pencapaian indikator kinerja terkait.
Sumberdaya yang diperlukan
Jelaskan semua sumberdaya tenaga dan dana yang diperlukan untuk dapat menyelesaikan proyek ini
5. Jadwal Pelaksanaan (misal …..)
10
Minggu Kegiatan I
II
III
IV
Pengajuan Judul Membuat Perencanaan Pelaksanaan Proyek Uji coba Hasil Menulis Laporan dll …..
B. Format laporan Akhir
1. Judul Judul proyek, nama-nama pelaksana, program studi, tahun 2. Daftar Isi 3. Abstrak Ringkasan proyek, tujuan, metodologi, hasil dan kesimpulan 4. Pendahuluan Latar belakang dan tujuan 5. Tinjauan Pustaka Dasar teoritis yang digunakan untuk proyek ini 6. Metodologi Perancangan Jelaskan bagaimana proyek dijalankan, termasuk flow-chart termasuk flow-chart
11
V
VI
7. Hasil dan Pembahasan Jelaskan apa-apa yang didapatkan dari proyek ini, analisis data, diskusidiskusi 8. Kesimpulan dan Saran Komentar dari hasil-hasil temuan yang dikaitkan dengan tujuan dan saransaran untuk perbaikan/pengembangan proyek 9. Daftar Pustaka Tuliskan semuan referensi yang digunakan 10. Lampiran – lampiran Sertakan data, gambar-gambar, foto-foto
12
BAB III MODUL PRAKTIKUM BERBASIS PROYEK
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 01 AYUNAN MAGNETIK A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set alat percobaan percobaan Ayunan Magnetik 2. Membuat petunjuk percobaan untuk menguji coba set alat percobaan Ayunan Magnetik 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat percobaan Ayunan Magnetik B. Teori
Ayunan magnetik ini terdiri atas sebuah kumparan yang digantung pada dua buah penyangga konduktor sedemikian rupa sehingga bagian bawah kumparan berada di antara dua kutub magnet dari sebuah magnet U. Bila kumparan dialiri arus listrik, maka bagian bawah kumparan mendapat gaya magnetik yang akan menyimpangkannya dari kedudukan setimbang. Besar simpangan itu menunjukkan
besar
gaya magnetik
yang menyebabkannya.
Dengan memutuskan dan menyambungkan arus secara perio dik, kumparan akan berayun di sekitar kedudukan setimbangnya. Oleh sebab itu alat ini disebut sebagai ayunan magnetik. Lihat skema gambar set alat percobaan ayunan magnetik pada gambar 1.1.
13
C. Set Peralatan Ayunan Magnetik Alat-Alat
dan
bahan
yang
diperlukan :
1. Papan Rangkaian 2. Tiang Konduktor 3. Ampermeter 4. Dudukan Baterai 5. Baterai 6.Kabel penghubung merah dan hitam 7. Hambatan 5 watt 8. Kawat kumparan Gambar 1.1. Gambar skema skema set alat ayunan magnetik
9. Mistar logam
D. Tugas
1. Buatlah set Alat Ayunan Magnetik 2. Buat petunjuk percobaannya yang akan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. 3. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
E. Petunjuk Petunju k Eksperimen Ayunan Magnetik
Untuk menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi besar dan arah gaya magnetik
pada
kawat berarus
listrik
yang
berada
dalam medan
magnetik, ayunan magnetik ini dilengkapi dengan lima buah hambatan, sebuah ampermeter, Iima macam kumparan dengan massa dan jumlah lilitan berarus yang sama namun panjang bagian bawahnya berbeda, dan dua buah
14
magnet U yang berbeda ukurannya. Permasalahan yang harus anda jawab sebagai kesimpulan dari seluruh kegiatan eksperimen ini adalah : 1) Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi besar dan arah gaya magnetik yang bekerja pada kawat berarus listrik yang berada dalam medan magnet ? 2) Apa pengaruh dari perubahan setiap faktor tersebut terhadap gaya magnetik ? F. Tugas dan pertanyaan eksperimen Ayunan Magnetik
1. Dengan memperhatikan alat-alat yang ada, menurut Anda apa judul yang tepat untuk eksperimen yang dapat Anda lakukan? 2. Pelajari dan identifikasi terlebih dahulu semua alat-alat dengan cara menuliskan nama alat dan fungsi atau kegunaanya masing-masing! 3. Dengan
alat-alat yang
disediakan,
Anda
dapat
melakukan beberapa
percobaan untuk menyelidiki pengaruh variabel tertentu terhadap besar dan arah gaya magnetik pada kawat berarus listrik yang berada dalam medan magnetik dengan memilih variable bebas, variabel terikat dan variabel kontrol secara tepat. a.
Berapa macam percobaan yang dapat Anda lakukan?
b.
Tuliskan sub judul eksperimennya!
c.
Tuliskan tujuan eksperimennya!
d. Sebutkan/tuliskan variabel bebas, variabel terikat dan variabel kontrol pada eksperimen tersebut! 4. Lakukan setiap eksperimen yang Anda sebutkan pada nomor 3 di atas: a. Sajikan data eksperimen yang Anda peroleh dalam bentuk tabel atau tulisan yang sistematis dan mudah dibaca! d ibaca! b. Berdasarkan data eksperimen yang Anda peroleh, jelaskan pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat dan jelaskan hubungan antara keduanya! 15
5. Berdasarkan data dan pengalaman dari semua langkah eksperimen yang telah Anda lakukan jawablah permasalahan eksperimen sebagai kesimpulan dari keseluruhan kegiatan eksperimen Anda.
16
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 02 BANDUL FISIS A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
4. Membuat set alat percobaan bandul fisis 5. Membuat petunjuk percobaan untuk menguji coba set alat percobaan bandul fisis 6. Membuat laporan hasil uji coba set alat percobaan bandul fisis
B. Teori.
Bandul fisis adalah bandul yang berisolasi secara bebas pada suatu sumbu tertentu dari suatu suatu benda rigid (kaku) sembarang. Berbeda dengan bandul matematis, pada bandul fisis tidak bisa mengabaikan bentuk, ukuran dan massa benda. Jika sebuah benda digantungkan pada suatu poros O kemudian diberi
simpangan dan dilepaskan, maka benda itu akan berosilasi karena adanya torka pulih sebesar
−ℎsin (lihat Gambar 2.1) dengan :
Gambar 2.1. Torka Pulih
: gaya berat, ℎsin : lengan, ℎ : jarak antara poros ke pusat massa PM jika redaman diabaikan, maka persamaan gerak dari sistem bandul fisis ini adalah : 17
=−ℎsin (2.1) Dengan I : momen inersia benda rigid dihitung terhadap titik poros Jika benda itu diberi simpangan kecil
, maka sin ≈ , sehingga persamaan
gerak berubah menjadi:
+ = 0 (2.2) Solusi dari persamaan ini adalah:
= sin, dengan = atau perioda
osilasi adalah sebesar:
=2
(2.3)
Dengan eksperimen bandul fisis, ada 3 hal yang diperoleh yaitu : 1) Dapat menentukan momen inersia benda, 2) Dapat mempelajari dalil sumbu sejajar untuk momen inersia i nersia 3) Dapat menentukan momen inersia di pusat masa, Menurut dalil sumbu sejajar, momen inersia benda adalah
= + ℎ, dimana adalah = (2.4) Dengan
masa, = untuk batang : momen inersia terhadap pusat masa,
homogen
: jari jari girasi terhadap titik pusat massa
18
C. Set Peralatan Bandul Fisis:
Satu Set Peralatan Bandul Fisis a.
Statis
b. Poros c.
Beban silinder
d. Batang berlubang e.
Pen
f.
Baut kupu kupu
Gambar 2.2. Gambar Set Alat Eksperimen Bandul Fisis D. Tugas
4. Buatlah set Alat Bandul Fisis. 5. Buat petunjuk percobaannya yang akan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. 6. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
E. Petunjuk Eksperimen Eksperimen dengan Bandul fisis.
Eksperimen dibagi menjadi dua cara untuk menentukan momen inersia pusat massa, yaitu: (1) Bandul fisis tanpa tanpa beban (2) Bandul fisis dengan beban 1. Bandul fisis tanpa beban
Dalam eksperimen eksperimen ini anda diminta mengayunkan batang berlubang (17 lubang) untuk berbagai posisi poros. Batang pada satu poros jika diberi
19
simpangan akan berosilasi dengan perioda sebesar =2
(dapat dicari
dari persamaan 3 dan 4)Jika perioda bandul fisis ekuivalen dengan perioda bandul matematis
=2 , maka panjang ekivalen bandul fisis adalah
= ℎ + . persamaan ini dapat diganti menjadi persamaan kuadrat yaitu ℎ −ℎ+ = 0
Solusi dari persamaan kuadrat ini memiliki 2 nilai h( yaitu h = h 1 dan h = h2 ) yang artinya perioda osilasi untuk kedua nilai h bernilai sama Dari persamaan kuadrat ditunjukan bahwa Jika titik 0’ berjarak
ℎ =
ℎ + ℎ = dan ℎℎ = .
dari pusat massa, maka akan memiliki perioda
osilasi yang sama untuk titik poros O yang berjarak h, ,sehingga jarak OO' merupakan panjang ekivalen bandul matematis ( l ).Momen inersia bandul di titik pusat massa dapat dicari, =
dan percepatan gravitasi =
Catatan
Dengan menganggap batang adalah homogen, maka letak titik pusat masa berada di tengah-tengah batang. Jika poros bandul berada di pusat masa, maka perioda osilasi = ∞, untuk itu disarankan jangan melakukan eksperimen di sekitar pusat massa 2. Bandul Fisis Dengan Beban
Pada dasarnya eksperimen ini sama dengan ekperimen sebelumnya (I), hanya cara perhitungannya saja yang diubah. Sama seperti pada eksperimen sebelumnya, anda diminta mengayunkan batang berlubang yang telah diberi tambahan beban pada satu lubang (lubang terluar). Perioda osilasinya tetap menggunakan persamaan yang sama, yaitu:
=2 () ) Hanya saja letak titik pusat massa berubah, ber ubah, menjadi:
20
12 + × = +
dengan a : jarak ujung batang ke pusat massa beban tambahan, M : massa beban tambahan. Dengan mengukur perioda pada dua titik poros berbeda dapat dicari percepatan
() gravitasi g gravitasi g , yaitu = , dengan T 1 dan T 2 adalah perioda osilasi pada bandul fisis pada masing-masing jarak h1 dan h2 dari pusat massa. Tujuan
1. Mengamati ayunan fisis, 2. Menentukan momen inersia batang dan hubungannya dengan perioda osilasi, 3. Menentukan koefisien restitusi dari bola pendulum. 4. Menentukan percepatan gravitasi bumi. F. Langkah-langkah Eksperimen 1. Bandul Fisis Tanpa Beban Atur lah peralatan bandul fisis agar kokoh/stabil, jaga letak statif (tidak dipindahkan) agar tidak terjadi osilasi tambahan. a.
Catat massa batang dan jarak lubang dari salah satu ujung batang. Namakan masing-masing lubang itu adalah titik A, B, C, … Q .
b. Pasangkan lubang terluar (titik A) dari batang pada as poros. Perhatikan cara menghubungkan poros dengan batang yaitu dengan memutar bautnya dan masukkan pen ke lubang drat poros (lihat Gambar Gambar 2.3). c.
Rentangkan batang dengan sudut simpangan kecil (usahakan tidak lebih dari 30o) dan lepaskan batang tersebut. Biarkan batang berosilasi.
d. Setelah berosilasi cukup stabil, baru lakukan pengukuran waktu untuk 20 kali osilasi (ayunan) dan hitung perioda osilasinya (T (T ). e.
Ulangi pengukuran perioda untuk titik-titik lainnya (jarak d yang berbeda) dan catat hasil pengukuran anda dalam format tabel yang tersedia. 21
f.
Buat plot kurva perioda terhadap jarak. Buatlah plot itu secara smooth (mulus, tidak patah-patah).
g. Tentukan perioda minimum, yaitu pada saat h = k = jari-jari girasi. Selanjutnya tentukan jarak antar perioda minimum, jari-jari girasi dan momen inersia pada pusat massa. h. Dari plot kurva ini, tentukan panjang ekivalen bandul matematis dari sistem ini. Jelaskan cara anda menentukan panjang ekivalen tsb (untuk satu perioda yang sama terdapat dua nilai), kecuali untuk perioda yang minimum. i.
Buat tabel perioda (format tabel tersedia) terhadap panjang ekivalen (minimum 7 nilai yang berbeda) dan perhitungan percepatan gravitasi (berikut error-nya)
j.
Selanjutnya tentukan percepatan gravitasi dengan metoda ini. i ni.
Gambar 2.3. Cara memasang nadul pada poros.
22
2. Bandul Fisis Dengan Beban a.
Catat massa batang dan massa beban tambahan.
b. Pasang beban pada batang di lubang terjauh (titik Q), dan tentukan titik pusat massa sistem. sistem. c.
Pasangkan lubang terluar (titik A) dari batang pada as poros dan ukur jarak dari poros ke titik pusat massa ( h ). Simpangkan bandul itu (kurang dari 30o) dan catat waktu yang diperlukan untuk 20 kali osilasi. Hitung momen inersia sistem ( I ( I ), dan momen inersia pusat massa ( Ipm ).
d. Ulangi langkah ( c ) untuk lubang lainnya dan hitung percepatan gravitasi. Catat hasil pengukuran dan perhitungan pada format tabel yang tersedia. e.
Hitung momen inersia pusat massa dan percepatan gravitasi (berikut error-nya) error-nya)
f.
Buat kurva I kurva I vs h 2 , dan tentukan Ipm tentukan Ipm berdasarkan berdasarkan grafik. Bandingkan hasilnya dengan perhitungan
23
24
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 03 HUBUNGAN TEKANAN VOLUME VOLUME DAN TEMPERATUR GAS A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set alat untuk menyelidiki hubungan tekanan volume dan temperatur gas 2. Membuat petunjuk percobaan untuk menguji coba set alat tersebut 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat
B. Teori.
Keadaan gas dalam ruang tertutup tertutup dinyatakan dengan tekanan, volume dan temperaturnya.
Perubahan salah satu dari ketiga besaran tersebut dapat
menyebabkan dua besaran besaran yang lainnya berubah. Menurut hukum Boyle-Gay Lussac, hubungan
tekanan, volume
dan temperatur
gas ideal dalamruang
tertutup untuk berbagai keadaan memenuhi persamaan
=
Dalam eksperimen ini anda dapat menyelidiki hubungan antara tekanan , volume dan temperatur temperatur gas dengan menggunakat set alat seperti pada Gambar 3.1.
25
C. Set Peralatan:
1. Tabung Erlenmeyer 2. Lilitan konduktor pemanas 3. Baterai 4. Amperemeter 5. Kabel penghubung 6. Hambatan 7. Termometer 8. Selang (pipa) elastis 9. Manometer terbuka/Pipa U 10. Kertasgrafik 11. I l. Statif 12. Mistar 30 cm 13. Jangka sorong
Gambar 3.1. Gambar Set Alat Eksperimen
D. Tugas
7. Buatlah set untuk menyelidiki hubungan antara tekanan, volume dan temperatur gas seperti di atas. 8. Buat petunjuk percobaannya yang akan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. 9. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
E. Petunjuk Eksperimen
Gas yang diselidiki adalah adalah udara dalam sebuah
tabung Erlenmeyer
tertutupyang dapat diubah temperaturnya dengan menggunakan sebuah lilitan konduktor pemanas yang dialiri arus listrik. Perubahan temperatur udara dalam tabung Erlenmeyer menyebabkan perubahan volume dan tekanannya. Perubahan itu dapat diukur dengan dengan mengamati mengamati perubahan tinggi zat cair dalam manometer.
26
F. ProsedurPercobaan
1. Buka sumbat karet
tutup tabung Erlenmeyer
tanpa melepas selang
elastis dan lilitan konduktor pemanasnya. Amati dan upayakan agar permukaanzat cair pada manometer sama tinggi. 2. Tutupkan kembali sumbat
karet tutup tabung Erlenmeyer
lengkap
dengan selang plastik dan lilitan konduktor pemarrasnya. Kemudian amati dan ukur suhu yang ditunjukkan
termometer
dan
tinggi
permukaan zat cair pada manometer. 3. Hubungkan secara seriterminal lilitan konduktor pemanas pada tutup Erlenmeyer dengan amperemeter, hambatan, dan baterai. 4. Pilih hambatan yang digunakan kemudian "on"-kan
saklar hingga
terbaca nilai kuat arus I pada amperemeter. 5. Jika sudah terdapat perubahan suhu pada termometer dalam tabung Erlenmeyer, amati selisih tinggi permukaan zat cair pada manometer. Ukur dan catat data yang diperlukan. 6. Buka sumbat karet
tutup tabung Erlenmeyer
tanpa melepas selang
elastis dan lilitan konduktor pemanasnya. Amati dan upayakan agar permukaan zat cair pada manometer sama sama tinggi. 7. Lakukan kembali langkah 2 sld 6 untuk lima macam nilai suhu yang berbeda. 8. Ulangi
langkah 1 sld 7 untuk lima macam kuat arus
listrik yang
berbeda.
G. Pertanyaan dan Tugas
1. Mengapa langkah pertama harus dilakukan dilakukan ? Jelaskan Jelaskan tujuannya ! 2. Apa yang yang harus sangat sangat diperhatikan diperhatikan pada langkah ke-2 ! 3. Bagaimana cara menentukan menentukan volume, suhu dan tekanan gas mula-mula ! 4. Pada langkah (3) : a.
Apa gunanya hambatan yang dapat dipilih ?
27
b. Pada amperemeter amperemeter yang yang anda anda gunakan gunakan terdapat lebih dari satu satu batas ukur, bagaimana anda memilih batas ukur amperemeter itu ? 5. Pada langkah (5) : a.
Data apa yang diperlukan untuk mengetahui perubahan tekanan gas dalam tabung Erlenmeyer sesuai perubahan suhu yang anda ukur ?
b. Nyatakan tekanan gas dalam tabLrng Erlenmeyer setelah diparraskan sesuai suhu yang anda ukur! c.
Data apa yang diperlukan untuk mengetahui perubahan volume gas dalam tabung Erlenmeyer sesuai perubahan suhu yang anda ukur ?
d. Nyatakan
vohrme gas dalarn
tabung Erlenmeyer
setelah
dipanaskan sesuai suhu yang anda ukur! 6. Mengapa langkah (7) harus dilakukan ? jelaskan !. 7. Berdasarkan langkah (7 ) dan (8) : a.
Buat
tabel pengamatan
yang berisi
data
suhu,
tekanan dan
temperatur gas pada lima keadaan yang berbeda yang anda amati ! b. Berdasarkan data yang anda peroleh : 1) Berapakah tekanan udara di tempat anda melakukan percobaan ? 2) Berapakah volume gas mula-mula ? c.
Lakukan perhitungan
dan analisis data untuk membuktikan
kebenaran hukum Boyle-gay Lussac ! d. Apakah hasil analisis data percobaan anda sesuai dengan hukum Boyle-Gay Lussac ?
28
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 04 KARAKTERISTIK HAMBATAN OHMIK DAN NON-OHMIK A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set alat untuk Black Box Circuit untuk menyelidiki Karakteristik Hambatan Ohmik dan Non-Ohmik 2. Melakukan uji coba set alat tersebut te rsebut 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat
B. Teori.
Karekteristik Hambata Ohmik dan Non-Ohmik dapat dipelajari dengan menggunakan alat Black Box, dan Multi Meter. Multimeter
Multimeter atau sering disebut AVO meter adalah alat ukur listrik yang berfungsi sekaligus sebagai amperemeter (untuk mengukur kuat arus), Voltmeter (untuk mengukur beda potensial), dan Ohmmeter ( untuk mengukur hambatan listrik). Multimeter yang digunakan dalam eksperimen ini ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Multimeter
29
Idealnya hambatan dalam voltmeter adalah tak berhingga, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada voltmeter, dan hambatan dalam Amperemeter adalah nol sehingga tidak ada beda potensial pada ohmmeter itu. Amperemeter dipasang secara seri dengan besaran yang hendak diukur. Untuk itu anda harus melepas dulu kawat yang hendak diukur kuat arusnya,setelah itu dipasang amperemeter diujung ujung kawat yang dilepas tadi.Misalnya anda hendak mengukur hambatan yang mengalir pada hambatan R 1dan R 2 . Caranya adalah dengan melepaskan atau memotong satu titik (misalnya titik B), lalu pasang amperemeter, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Teknik penggunaan ampermeter Voltmeter dipasang secara pararel dengan besaran besaran yang hendak diukur, sehingga tidak perlu melepasnya. melepasnya. Andaikata hendak mengukur mengukur beda potensial pada hambatan R x , anda cukup memasangnya secara pararel seperti ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 4.3. Teknik penggunaan voltmeter Perhatikan polaritas alat ukur yang digunakkan pada kedua alat ukur yang digunakan pada kedua alat ukur itu. Seringkali polaritas + (positif) menggunakan kabel berwarna merah, sedangkan polaritas – (negatif) menggunakan kabel berwarna hitam.
30
Pada Ohmmeter dipasang secara pararel dengan hambatan yang hendak diukur. Hanya saja pada saat mengukur hambatan tidak boleh ada sumber (tegangan, arus dan daya) yang diberikan ke hambatan itu. Sebelum mengukur
hambatan, pastikan kedua terminal alat ukur dihubungkan terlebih dahulu sampai menunjukkan nilai pengukurannya stabil, demikian juga jika anda mengubah rentang pengukurannya, kedua terminal harus dihubung singkatkan terlebih dahulu. Rentang pengukuran diubah dengan memutar saklar putar. Setelah itu ohmmeter baru dapat digunakan. C. Set Peralatan Black box
Black box berisi seluruh komponen yang digunakan dalam eksperimen ini, yaitu Batere, Potensiometer , hambatan R s , hambatan R x ,diode, LED, dan LDR. Foto dan Konfigurasi blackbox ditunjukkan pada Gambar 4. Pada blackbox ini anda harus membuat rangkaian tertutup yang terdiri atas batere potensiometer R p, hambatan standar R s, dan salah satu komponen seperti hambatan R x tsb dengan menerapkan menerapkan hukum ohm. Batere digunakan sebagai sumber sumber tegangan. Jangan sekali-kali menghubung singkatkan diantara kedua terminal batere tsb. Baterenya akan rusak, dan anda tidak diberikan pengganti batere. pastikan
sebelum eksperimen batere masih berfungsi dengan baik, yaitu dengan mengukur tegangan batere itu dengan voltmeter.
Gambar 4.4. Blackbox dan konfigurasi komponen di dalam Blackbox 31
D. Tugas
1. Buatlah set alat Blackbox seperti pada Gambar 4.4. 2. Lakukan uji coba kelaikan dari alat alat dengan melakukan eksperimen eksperimen Karakteristik hambatan Ohm-mik dan non-ohmik. 3. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
E. Petunjuk Eksperimen Teori Dasar
Berdasarkan hokum ohm, tegangan jatuh pada satu bahan sebanding dengan arus yang mengalir pada bahan tsb. Secara matematik pernyataan ini dituliskan sebagai : V = IR Dengan
(1)
V : tegangan jatuh di antara kedua terminal dari bahana I : kuat arus yang mengalir dari bahan tsb. tsb. R : hambatan bahan.
Gambar 5. Hubungan V dengan I Berdasarkan hokum kirchoff I, jika ada dua hambatan yang dihubungkan secara seri, maka arus yang mengalir di kedua hambatan itu akan sama, yaitu I = I x = I s
32
(2)
Gambar 6. Rangkaian Seri Perhatikan gambar 7, jika satu nilai dari satu hambatan diketahui, misalnya hambatan R s (dalam eksperimen ini R s = 1000Ω) maka engan mengukur tegangan jatuh di R s yaitu Vs dapat dicari kuat arus yang mengalir di dalam rangkaian itu, yaitu: I =
(3)
Persamaan ini berlaku untuk voltmeter ideal dengan hambatan dalam voltmeter = ∞. Dalam eksperimen ini menggunakan voltmeter digital, walaupun harganya relative murah namun hambatan dalamnya relatif sangat besar. Sehingga penyimpangan pengukuran masih dapat diabaikan. Sehingga untuk menentukan arus yang mengalir dalam rangkaian seri itu, anda mengukurnya dengan menggunakan Voltmeter, dan arus dihitung menghitung dengan menggunakan rumus di atas. (Persamaan 3) Jika hambatan potensiometer R p diubah, maka kuat arus dalam rangkaian juga berubah. Dengan mengukur tegangan jatuh j atuh di hambatan yang tak diketahui (Vx) tsb. Dari kurva ini dapat ditentukan nilai hambatan R x
Gambar 7. Teknik pengukuran arus dengan voltmeter Dengan menngunakan teknik yang sama, hambatan R x digantikan dengan devais lainnya, seperti dioda, dan LED, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. (Devais adalah suatu piranti / komponen elektronik )
33
Gambar 8. Pengukuran karakteristik I-V dari dioda dan LED Dioda merupakan salah satu contoh devais non ohmik, yaitu suatu devais yang memiliki karakteristik tidak linear antara kuat arus dan beda potensial pada devais tsb. Pada diode dan LED memiliki dua terminal, yaitu Katoda dan ANoda. Agar ada arus yang mengalir di dalam dioda atau LED, maka terminal katoda perlu dihubungkan ke potensial negative dan terminal anoda dihubungkan ke potensial positif. Seperti ditunjukan pada Gambar 8. Teknik menghubungkan diode dengan cara ini dikenal sebagai bias maju (forward bias). Sebaliknya ada bias mundur (reverse bias), yaitu terminal katoda diberi potensial positif dan terminal anoda diberi potensial negative.
Dalam eksperimen ini hanya
menggunakan bias maju saja. Karakteristik I-V umum dari diode dinyatakan sebagai :
I = (4) dengan I0 = arus saturasi dioda η = kontanta q = muatan elementer = 1.602 x 10 – 19 C k = kontanta Boltzmann T = Suhu mutlak Dari persaman ini diubah menjadi
= + , karena η, k, dan T bernilai
tetap sehingga persamaan diubah lagi menjadi:
= + dengan =
(5)
Terlihat bahwa hubungan antara ln I dan V berupa persamaan linier. 34
Eksperimen I : Hukum Ohm
1. Dari black box yang anda buat, ukurlah parameter-parameter blackbox tsb, seperti tegangan batere, hambatan potensiometer pada posisi minimum (R pmin), hambatan potensiometer pada posisi maksimum (R pmax), hambatan R s, R x, R LEDmerah LEDmerah, R LEDkuning LEDkuning, R LEDhijau LEDhijau, R LEDputih1 LEDputih1, R LEDputih2 LEDputih2. Nyatakan hasilnya dalam bentuk tabel, termasuk dengan satuannya. Gunakan multimeter sebagai voltmeter DC untuk mengukur tegangan batere, dan ohmmeter untuk mengukur hambatan masing masing komponen. Tabel 1, Parameter Parameter black box No
Komponen
1
Batere
2
R pmin
3
R pmax
4
R s
5
R x
Nilai
Satuan
2. Susunlah rangkaian seperti gambar berikut. Gunakan kabel penghubung yang disediakan untuk merangkainya
Gambar 9. Rangkaian untuk menentukan hambatan berdasarkan hukum OHM 3. Gunakan voltmeter untuk mengukur beda potensial di terminal R s, nyatakan dalam besaran Vs dan juga mengukur beda potensial di terminal R x, nyatakan dalam besaran Vx . konektor voltmeter jangan sampai terbalik, yaitu konektor positif dihubungkan ke potensial positif dan konektor negative dihubungkan ke potensial negative. Karena pada eksperimen ini disediakan 35
satu buah volt meter, maka pengukuran Vsdan Vx dilakukan secara
bergantian seperti ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Cara mengukur tegangan di R s dan R x. 4. Hitung arus yang mengalir dalam rangkaian pada Gambar 9, yaitu : I =
.
masukan hasil perhitungan ini dalam tabel. Nyatakan hasil perhitungan dengan angka penting (angka signifikan) yang sesuai. 5. Ulangi langkah 2-3 untuk beda tegangan di R s dan di R x
untuk nilai
hambatan potensiometer yang berbeda, yaitu dengan mengubah/ memutar tombol pada potensiometer R p. lakukan eksperimen ini paling tidak untuk 10 data pengukurandan perhitungan dalam tabel berikut. Lakukan pengubahan potensiometer mulai dari putaran potensiometer pada posisi minimum dan hingga putaran potensiometer pada posisi maksimum. Pengukuran Vs dan Vx dilakukan secara bergantian untuk setiap nilai R p yang berbeda.
Tabel 2, menentukan hambatan R x No
Vs
Vx
(Volt)
(volt)
1 2 3 4 5 6 7 36
I =
(ampere)
6. Buat titik titik data itu dalam kertas grafik dengan V x sebagai sumbu y dan I sebagai sumbu x. 7. Buat kurva linear yang paling mendekati dari semua titik data yang
diperoleh. Bukan menghubungkan menghubungkan dua titik yang paling jauh saja.
∆=∆. ∆ ∆
8. Dari kurva linear ini, hitung gradient kurva, yaitu : gradient= Tentukan hambatan R x dari gradient kurva tersebut.
9. Nyatakan hasil perhitungan ini dengan angka penting (angka (angka signifikan) yang benar. Eksperimen II : karakteristik diode dan LED untuk berbagai
1. Ulangi eksperimen I, yaitu dengan mengganti hambatan R x dengan diode pada gambar 4 2. Lakukan eksperimen yang sama dengan eksperimen I, dengan mengukur Vx dan Vs (tegangan di diode) untuk 10 kali pengukuran dengan memvariasi tegangan sumber Vs. dan hingga putaran potensiometer pada posisi maksimum 3. Hitung arus diode berdasarkan persamaan I =
, , dan
juga hitung In I.
nyatakan dalam tabel hasil pengukuran dan perhitungan berikut. 4. Ulangi untuk LED berbagai warna. Tuliskan hasi l eksperimen dan perhitungan dalam tabel tab el. Ingat pengukutran Vx dan Vs untuk setiap nilai R p.
37
Tabel 3, karakteristik diode dan LED untuk berbagai warna
5. Buat kurva I vs V (I sebagai sumbu y dan V sebagai sumbu x) dari diode dan LED berbagai warna dalam satu kertas grafik. Gunakan simbul titik yang berbeda untuk masing-masing devais misalnya •ʘ□
dan masing masing
untuk data pengamatan diode, LED merah, kurvanya dalam satu kertas grafik, anda masih diperkenankan menggunakan kertas grafik yang berbeda. Gunakan kertas grafik seefisien mungkin 6. Pada tegangan yang relative besar, hubungan I vs V mendekati kurva linear. Buat garis linear itu hingga memotong sumbu-x dan tentukan tegangan itu. Tegangan ini menunjukan devais non-ohmik itu mulai turun “turn-on”. Lakukan juga untuk semua kurva. Buat tabel hasilnya untuk semua devais. Tabel 4, tegangan “turn-on” untuk berbagai devais No
Devais
1
Dioda
2
LED Merah
3
LED Kuning
4
LED Hijau
5
LED Putih
Tegangan “turn on” (V)
7. Buat kurva In I vs V ( In I sebagai sumbu-y dan V sebagai sumbu-x) pada kertas grafik lainnya untuk diode dan LED berbagai warna, juga dibuat dalam satu kertas grafik
38
Eksperimen III : karakteristik LDR
1. Dari blackbox yang anda terima, susunlah rangkaian seperti berikut
Gambar 11. rangkaian untuk menentukan karakteristik LDR 2. Perhatikan bahwa LDR tidak dihubungkan di sirkuit itu! LDR hanya dihubungkan dengan Ohmmeter. 3. Kecerahan cahaya LED putih yang berada dalam black box itu memaparkan cahayanya ke LDR dan akan mengubah hambatan LDR untuk paparan cahaya yang berubah. Kecerahan LED diubah dengan cara mengatur hambatan potenisometer R p. Lakukan pengubahan potenisometer mulai dari putaran potensiometer pada posisi minimum minimum dan hingga potensiometer pad posisi maksimum 4. Ukur tegangan jatuh di hambatan R s, di LED putih dan hambatan LDR 5. Ulangi eksperimen dengan mengatur potensiometer R p dan tuliskan hasil eksperimen dan perhitungan dalam tabel berikut.
39
Tabel 5, karakteristik LDR No
Vs
Vx
(Volt)
(Volt)
I =
(Ampere)
R LDR LDR (Ohm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6. Buat kurva hubungan antara R LDR LDR vs ILED yang paling mendekati dari semua titik data yang diperoleh. Dari kurva ini perkirakan hambatan LDR pada saat gelap. Bandingkan hasilnya dengan pengukuran langsung.
40
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 05 FOTOMETER
A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set alat Fotometer 2. Melakukan uji coba set alat dan membuat petunjuk percobaan Fotometer 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat
B. Teori
Fotometri adalah ilmu yang mempelajari tentang pengukuran kuantitas cahaya. Cahaya yang dimaksud adalah cahaya tampak, dimana cahaya tampak merupakan salah satu jenis gelombang elektromagnetik. Fotometer dalam percobaan fisika digunakan untuk mengetahui daya sebuah bohlam lampu yang belum diketahui. Percobaan fotometer ini dilakukan dengan melakukan pengukuran intensitas cahaya dari bohlam lampu tersebut pada jarak tertentu (r x) dan membandingkannya dengan intensitas cahaya yang dihasilkan oleh lampu standar (yang sudah diketahui dayanya) pada jarak tertentu (r s). Set alat Fotometer dapat dilihat pada Gambar Gambar 5.1.
Gambar 5.1. Set Alat Percobaan Fotometer.
41
Pada saat fotometer diletakkan pada posisi yang tepat (kedua tabir pada fotometer menunjukan intensitas yang sama, maka hubungan antara daya lampu ( P x) dengan lampu standar ( P P s) memenuhi :
Keterangan :
=
P s = daya lampu standar P x = daya lampu yang akan dicari dicari r s = jarak lampu standar r x = jarak lampu yang akan dicari C. Tugas
1. Buatlah set Alat Fotometer 2. Susun petunjuk percobaan percobaan yang akan digunakan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
42
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 06 JEMBATAN WHEATSTONE
A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set set alat Jembatan Wheatstone 2. Membuat petunjuk percobaan Jembatan Wheatstone dan melakukan uji coba kealaikan set alatnya. 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat
B. Teori
Hambatan listrik merupakan karakteristik suatu bahan pengantar listrik/ konduktor,yang dapat di gunakan untukmengatur besarnya arus listrik yang melewati suatu rangkaian. Hambatan sebuah konduktor di antara dua titik diukur dengan memasang sebuah beda potensial diantara titik-titik tersebut dan membandingkannya dengan arus listrik yang terukur. ( R=V/ I ). Cara pengukuran hambatan listrik dengan voltmeter dan ampermeter dapat menggunakan rangkain seperti seperti Gambar 6.1. dan Gambar 6.2.
Gambar 6.1. Pengukuran Hambatan cara pertama Pengukuran Gambar.1 menghasilkan harga R dalam persamaan :
R
V ac I ac
R A
(1)
43
Gambar 6.2. Pengukuran hambatan cara kedua Pengukuran Gambar 2 menghasilkan harga R dalam persamaan :
R
I A
V AB V AB
R
(2)
V
Metode jembatan Wheatstone dapat di gunakan untuk mengukur hambatan listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemater,cukup satu Galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu rangkaian. Prinsip dari rangkaian jembatan Wheatstone di perlihatkan pada Gambar 6.3.
Gambar 6.3. Rangkaian Jembatan Wheatstone Keterangan Gambar : S: Saklar penghubung G:Galvanometer 44
E: Sumber tegangan arus Rs:Hambatan geser Ra dan Rb:Hambatan yang sudah di ketahui nilainya. Rx: Hambatan yang akan di tentukan nilainya. Saat saklar S di tutup, maka arus akan melewati rangkaian.Jika jarum Galvanometer menyimpang artinya ada arus yang melewatinya,yaitu antara titik C dan D ada beda potensial.Dengan mengatur besarnya Ra dan Rb juga hambatan geser Rs akan dapat di capai galvanometer G tak teraliri arus,artinya tak ada beda potensial antara titik C dan D. Dengan demikian akan berlaku persamaan :
Rx
R a R B
R S
(3)
Untuk menyederhanakan rangkaian dan untuk menghubungkan besarnya R bergantung pada panjang penghantar, maka rangkaian jembatan Wheatstone dapat di ubah menggunakan kawat penghantar seperti Gambar 6.4.
Ra
RX
B
A L2
L1
S E
Gambar 6.4. Rangkaian Jembatan Wheatstone menggunakan kontak geser di atas kawat penghantar Pada kawat penghantar AB di berikan suatu kontak geser yang berasl dari ujung Galvanometer. Gunanya untuk mengatur agar tercapai pengukuran panjang 45
L1dan L2 yang akan menghasilkan arus di Galvanometer sama dengan NOL. Oleh karena itu pada kawat AB perlu di lengkapi skala ukuran p anjang. Dengan menghubungkan persamaan (3) dengan persamaan (4) diperoleh hasil sebagai berikut:
Rx
L 2 L1
Ra
(5)
C. Set Peralatan P eralatan
Satu set Rangakaian Jembatan Wheatstone, yang terdiri dari : 1. DC Power Supply 2. Galvanometer 3. 2 Hambatan Pembanding ( Ra ) 4. Hambatan yang akan diukur ( tertutup gelangnya ) Jika galvanometer tidak tersedia kita dapat membuat rangkaian dioda sebagai pengganti galvanometer.
D. Tugas
1. Buatlah set Alat Jembatan Wheatstone 2. Susun petunjuk percobaan percobaan yang akan digunakan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. 3. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
46
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 07 MENENTUKAN INDEKS BIAS SUATU CAIRAN
A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set alat untuk menentukan Indeks Indeks Bias za Cair 2. Melakukan uji coba kealaikan set alatnya. 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat
B. Teori
Dengan meletakkan cairan dengan indeks bias n di antara cermin datar dan lensa, cahaya dari suatu titik cahaya yang datang padanya akan dipantulkan kembali oleh cermin. cermin. Jika kita menaruhnya sebuah layar berada di sekitar titik fokus lensa, bayangan pantulan akan tertangkap oleh layar di sekitar titik fokus f 1 lensa, seperti pada Gambar 7.1.
Gambar 7.1. Skema set alat untuk menentukan indeks bias cairan.
47
Kita misalkan panjang fokus lensa gabungan f gab gab, yaitu gabungan plan konkaf zat cair dan lensa dengan panjang fokus f 1 . Berdasarkan persamaan lensa gabungan bahwa :
+ =
(1)
Jadi jika fgab dan f1 diketahui maka f2 dapat dihitung. Kita tahu bahwa persamaan lensa untuk lensa tebal dengan indeks bias n diberikan oleh persamaan :
= ( −1)( − )
(2)
dimana f2 dan r keduanya bernilai negatif. Dari persamaan (1) dan (2) kita peroleh :
=1+
(3)
C. Set Alat
Bagian-bagian alat ini terdiri atas : landasan, tiang, layar, sumber cahaya, lensa, cermin, dan sumber daya baterai, seperti pada Gambar 7.2.
Gambar 7.2. 48
D. Alat dan Bahan
1. Lensa-mistar atau lensa kaca pembesar plastik. 2. Paralon ukuran ½ inchi dengan panjang 40 cm 3. Sambungan paralon T ½ inchi inchi 1 buah buah 4. Plastik tutup tuperware 5. Lampu LED 6. Kotak baterai 7. Kabel 8. Sakelar 9. Cermin datar 10. Layar plastik tutup mentega 11. Balok kayu/tripleks E. Langkah pembuatan
Siapkan papan multiplek dengan ukuran seperti pada gambar dan sebuah cermin datar kecil dan buat celah tempat menempatkan cermin pada papan dasar landasar. Lubangi pada bagian pinggir sebesar diameter paralon, Seperti pada Gambar 7.3. dibawah ini.
Gambar 7.3.
49
1. Pembuatan tiang Potong pipa paralon sepanjang 28 cm dan siapkan pula pipa T paralon dan bentuk hingga seperti pada Gambar 7.4. di bawah ini.
Gambar 7.4.
2. Pembuatan layar transparan dan sumber sinar Usahakan pada pembuatan bagian ini, sumber sinar dan layar transparan berada dalam satu garis. Siapkan lembar plastik transparan dari bekas plastik misting atau stoples. Lubangi di tengah-tengah papan plastik seukuran lampu LED dan masukkan
LED
ke
dalam
lubang
tersebut,
pengerjaannya seperti pada Gambar 7.5. dibawah.
Gambar 7.5.
50
lihat
berturut-turut
urutan
F. Tugas
1. Buatlah set Alat untuk menentukan indeks bias suatu cairan 2. Susun petunjuk percobaan percobaan yang akan digunakan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. 3. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
51
TUGAS EKSPERIMEN FISIKA II - 08 MODEL REL OSILASI KELERENG
A. Kemampuan akhir yang diharapkan mahasiswa dapat :
1. Membuat set alat
Model Rel Osilasi Kelereng untuk menentukan menentukan
besarnya percepatan gravitasi bumi. 2. Membuat petunjuk percobaan dan melakukan uji coba kealaikan set alatnya. 3. Membuat laporan hasil uji coba set alat
B. Teori
Model osilasi kelereng dapat digunakan untuk menentukan Konstanta Percepatan Gravitasi (g). Kita misalkan suatu bola pejal (kelereng) dilepas pada lintasan lengkung dengan jari-jari R akan mengalami gerak osilasi bolak balik. Misalnya kelereng dengan jari-jari a diletakkan pada rel melengkung dengan jari jari R. Gerakan kelereng pada rel mirip dengan gerakan ayunan bandul sederhana dengan panjang tali (R-a).
Gambar 8. 1. Dengan menggunakan hubungan translasi energi, misalnya kelereng pada awal berada diposisi A dan pada kedudukan seimbang seimbang berada di B. Kehilangan Kehilangan energi oleh gerak dengan kecepatan linier bola dari A ke B adalah Mgh dimana h
52
adalah tinggi OD. Energi yang hilang berubah menjadi energi kinetik dengan persamaan energi adalah sebagai berikut :
ℎ= 12 + 12 = 12 + dimana = dan = jadi, ℎ= 12 . 75
Periode ayunan pendulum dengan persamaan kecepatan :
=2ℎ adalah = 2 2 oslasi untuk gerak kelereng adalah :
=2 () , dalam persamaan menjadi () =
(8. 1)
C. Set Alat Alat dan Bahan
1. Kawat jemuran 2. Kelereng 3. Papan tripleks 4. Kaleng susu berdiameter 20 cm 5. Tang 6. Palu 7. Ampelas Langkah Pembuatan
1. Pembuatan lengkung duduk Sediakan kawat jemuran sepanjang 40 cm dan lilitkan ke kaleng susu sehingga berbentuk ½ lingkaran, kemudian tekuk menggunakan tang sehingga
53
membentuk lengkungan duduk (dibuat dua buah), seperti pada Gambar 8.2. dibawah ini.
Gambar 8.2. Pembuatan papan landasan
Siapkan papan kayu atau multiplek dengan ukuran 12 x 20 x 1 cm. Lubangi 4 buah lubang dengan paku untuk menancapkan lengkungan lengkungan duduk kawat jemuran tadi. tadi. Seperti pada gambar 8.3. dibawah ini.
Gambar 8.3. Perakitaan akhir
Pasang lengkungan duduk hingga membentuk rel landasan seperti pada Gambar 8.4. dibawah ini.
Gambar 8.4.
54
bola pada papan
D. Tugas
4. Buatlah set Alat Model Osilasi Kelereng 5. Susun petunjuk percobaan percobaan yang akan digunakan digunakan untuk menguji coba kelaikan dari alat yang Anda buat. 6. Setelah selesai uji coba buatlah laporan tertulis untuk tugas yang sudah anda kerjakan.
55
BAB IV PENILAIAN PROYEK
Penilaian perkuliahan dengan metode Pembelajaran Berbasis Proyek harus diakukan secara menyeluruh terhadap sikap, pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh mahasiswa dalam melaksanakan pembelajaran berbasis proyek. Penilaian Pembelajaran Berbasis Proyek dapat harus disesuaikan dengan kompetensi dan outcomes dari matakuliah yang menerapkan pembelajaran berbasis proyek. Setiap mata kuliah mempunyai kompetensi yang berbeda-beda, tetapi yang diharapkan dalam pembelajaran berbasis proyek relatif sama, antara lain adalah: 1. pemahaman pada pengetahuan (content (content knowledge), knowledge), 2. penalaran dan pemecahan masalah (reasoning (reasoning and problem solving ), ), 3. komunikasi dalam lisan dan tulisan (oral (oral and written communication), communication), 4. bekerja sama dalam tim kerja (teamwork (teamwork and collaboration), collaboration), 5. pengelolaan proyek ( project project management ) dan 6. belajar mandiri yang terarah ( self-directed self-directed learning ). ). Penilaian yang digunakan diperkuliahan ini meliputi penilaian mulai dari perencanaan, proses pengerjaan, sampai hasil akhir proyek. seperti penyusunan disain, pengumpulan data, analisis data, dan penyiapkan laporan tertulis. Laporan tugas atau hasil penelitian juga dapat disajikan dalam bentuk poster. Pelaksanaan penilaian dapat menggunakan alat/ instrumen penilaian berupa daftar cek ataupun skala penilaian.
56
Mata Kuliah Nama Proyek Alokasi Waktu Dosen Pembimbing Nama NIM Semester No. 1
2
3
: : : : : : :
ASPEK PERENCANAAN : a. Persiapan b. Rumusan Judul PELAKSANAAN : a. Sistematika Penulisan b. Keakuratan Sumber Data / Informasi c. Kuantitas Sumber Data d. Analisis Data e. Penarikan Kesimpulan
SKOR (1 - 5)
LAPORAN PROYEK : a. Performans b. Presentasi / Penguasaan TOTAL SKOR
Penilaian produk adalah penilaian terhadap proses pembuatan dan kualitas suatu produk. Penilaian produk meliputi penilaian kemampuan mahasiswa dalam membuat karya laboratorium. 1) Tahap
persiapan,
meliputi:
penilaian
kemampuan
mahasiswa
dan
merencanakan, menggali, dan mengembangkan gagasan, dan mendesain produk. 2) Tahap
pembuatan
produk
(proses),
meliputi:
penilaian
kemampuan
mahasiswa dalam menyeleksi dan menggunakan bahan, alat, dan teknik. 3) Tahap penilaian produk (appraisal), (appraisal), meliputi: penilaian produk yang dihasilkan mahasiswa mahasiswa sesuai kriteria yang ditetapkan.
57
a. Teknik Penilaian Produk
Penilaian produk biasanya menggunakan cara holistik atau analitik. 1)
Cara holistik, yaitu berdasarkan kesan keseluruhan dari produk, biasanya dilakukan pada tahap appraisal.
2)
Cara
analitik,
yaitu berdasarkan aspek-aspek
produk,
biasanya
dilakukan terhadap semua kriteria yang terdapat pada semua tahap proses pengembangan. Contoh Penilaian Produk Mata Kuliah Nama Proyek Alokasi Waktu Dosen Pembimbing
: : : :
Nama : NIM : Semester : No. Tahapan Skor ( 1 – 5 )* 1 Tahap Perencanaan Bahan 2 Tahap Proses Pembuatan a. Persiapan Alat dan Bahan b. Teknik Pengolahan c. K3 (Keselamatan kerja, Keamanan dan Kebersihan) 3 Tahap Akhir (Hasil Produk) a. Bentuk Fisik b. Inovasi TOTAL SKOR Catatan : *) Skor diberikan dengan rentang skor 1 sampai dengan 5, dengan ketentuan semakin lengkap jawaban dan ketepatan dalam p roses pembuatan maka semakin tinggi nilainya
58
DAFTAR PUSTAKA
Anonimous, 2006. Handbook 2006. Handbook of Project Based Learning. Learning. The Buck Institute of Education http://www.bie.org/pbl/pblhandbook/index.php Darmali, Ari. 2007. Panduan 2007. Panduan Lengkap Eksperimen Fisika. Fisika. Jakarta : Wahya Media.
Dedy, 2012. Jembatan 2012. Jembatan Wheatstone (Online). Tersedia: http://dedy4brother.blogspot.com/2012/05/jembatan-wheatstone.html.. http://dedy4brother.blogspot.com/2012/05/jembatan-wheatstone.html (diakses tanggal 30 April 2016). Pee, S. H. and H. Liong, 2005. Implementing Project Based Learning Using CDIO Conceps. Conceps. 1st Annual CDIO Conference – Queen’s University, Ontario, Canada. Rais, Muh. "Model Project Based-Learning Sebagai Upaya Meningkatkan Prestasi Akademik Mahasiswa." Jurnal Mahasiswa." Jurnal Pendidikan dan Pengajaran Pengajaran 43.3 43.3 (2010): 246-251. Simkins, M. 2005. http://pblmm.k12.ca.us
Project
Based
Learning
with
Multimedia. Multimedia.
Thomas, J.W., 2000. A Review of Research of Project-Based Learning . http://www.autodesk.com/foundation/ Tippler, P.A. 2001. Physics Physics for Scientists Scientists and Engineers.Jakarta: Engineers.Jakarta: Erlangga.
59
LAMPIRAN CONTOH
HASIL PEMBELAJARAN FISIKA EKSPERIMEN BERBASIS PROYEK
60
SET ALAT TERMODINAMIKA “Hukum Boyle Gay-Lussac : Mengetahu : Mengetahuii Hubungan Hubungan Antara Tekanan, Tekanan, Volume, dan Suhu”
LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Tugas Fisika Eksperimen II
OLEH: KELOMPOK II ANGGOTA: Alfian Jihadi (E1Q 013 003) Faridatul Helmi (E1Q 013 012) Lia Nurmayani (E1Q 013 024) Martina Nur Larasafitri (E1Q 013 027)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENGETAHUAN UNIVERSITAS MATARAM
2016
61
HALAMAN PENGESAHAN Laporan akhir pembuatan karya laboratorium ini disusun sebagai syarat mengikuti mata kuliah Fisika Eksperimen II yang disetujui dan disahkan pada tanggal 28 Juni 2016, dengan 1. Judul Karya Lab.
: Set Alat Termodinamika
2. Bidang Kegiatan
: Fisika Eksperimen II
3. Pelaksana Kegiatan
:
Kelompok
: II (dua)
Anggota
: a. Alfian Jihadi ( E1Q 013 002 ) b. Faridatul Helmi ( E1Q 013 012 ) c. Lia Nurmayani ( E1Q 013 024 ) d. Martina Nur Larasafitri ( E1Q 013 027 )
4. Dosen Pembimbing
:
Nama Lengkap
: Drs. Sutrio, M.Si.
NIP.
: 19670110 1996031002
5. Total Biaya Kegiatan
: Rp. 369.500,-
6. Jangka Waktu
:
Pembuatan Alat
: Bulan Maret-Bulan Mei 2016
Pengujicobaan Pengujicobaan Alat
: Bulan Mei 2016 Mataram, Juni 2016 Mengetahui, Dosen Pembimbing,
Drs. Sutrio,M.Si. NIP. 196701101996031002 196701101996031002
62
KATA PENGANTAR Puja puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga kami bisa menyelesaikan laporan akhir ini. Kedua kalinya selawat serta salam tidak lupa kami haturkan atas junjungan alam nabi besar kita nabi Muhammad SAW. Terima kasih juga tidak lupa saya ucapkan kepada dosen pengampu mata kuliah Fisika Eksperimen II yang telah membimbing kami baik dalam proses pembuatan alat maupun dalam menyusun laporan akhir ini. Laporan ini disusun sebagai salah satu persyaratan mengikuti kegiatan pembelajaran Fisika Fisika Eksperimen II. Laporan akhir ini adalah laporan yang berisi ulasan mengenai prosedur prosedur, alat dan bahan, landasan teori yang kami gunakan dalam membuat set alat termodinamika ini dan juga data hasil pengujicobaan serta analisis data hasil pengujicobaannya. Laporan akhir ini kami harapakan dapat digunakan sebagai referensi untuk pembaca yang ingin membuat set alat yang sejenis. Baik dalam menyusun menyusun laporan akhir maupun dalam kegiatan pembuatan alat ini masih banyak kekeliruan disana sini, untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapakan kepada para pembaca, guna untuk menyusun laporan dan membuat set alat yang lebih baik di masa yang datang.
Mataram, Juni 2016
Penulis
63
DAFTAR ISI Halaman Judul Halaman Pengesahan 2 Kata Pengantar3 Daftar Isi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan Pembuatan Alat 1.3 Manfaat Pembuatan Alat
6 7 7
BAB II PEMBUATAN ALAT 2.1 Desain Alat 2.2 Alat dan Bahan 2.3 Prosedur Pembuatan Alat
8 9 10
BAB III UJI COBA ALAT 3.1 Judul Eksperimen yang Digunakan Uji Coba Alat 3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan Uji Coba Alat 3.3 Prosedur Pengujicobaan Alat
14 14 14
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengamatan 4.2 Analisis Data 4.3 Pembahasan
16 16 22
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
24 24
4
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
64
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kompetensi
merupakan
sesuatu
yang
kompleks,
yang
didalamnya mengandung banyak ranah. Bloom,dkk (1956) membagi kompetensi tersebut kedalam beberapa ranah, yakni kompetensi kognitif, kompetensi afektif dan kompetensi psikomotorik. Ketiga kompetensi tersebut dalam dunia pendidikan diharapkan diharapkan keluar sebagai sebagai hasil belajar peserta didik setelah mengikuti pembelajaran. Peserta didik diharapkan memiliki kompetensi yang seimbang antara pengetahuan, sikap dan ketrampilan. Namun, selama ini jalannya pembelajaran cendrung lebih menekankan pada aspek pengetahuan semata. Sementara untuk kedua aspek lainnya cendrung diabaikan. Padahal untuk pembelajaran pembelajaran pengetahuan alam seperti pembelajaran Fisika, Kimia dan Biologi mengandung beberapa konsep abstrak yang sulit dipahami, jika dalam
proses
pembelajarannya
hanya
difocuskan
pada
aspek
pengetahuan semata tanpa disertai dengan pemberian makna fisis. Hal tersebut dapat menyebabkan menyebabkan rendahnya hasil belajar belajar peserta didik. Salah satu rumpun ilmu pengetahuan alam yang banyak mengandung konsep abstrak adalah Fisika. Fisika merupakan salah satu mata pelajaran yang banyak mengandung konsep-konsep abstrak. Sebagai akibatnya, Fisika oleh peserta didik dianggap sebagai sebagai salah satu pembelajaran yang paling sulit. Terutama pada salah satu materi Fisika yaitu Termodinamika. Materi Termodinamika oleh para peserta didik bahkan oleh o leh mahasiswa S1 pendidikan Fisika FKIP UNRAM sendiripun masih dianggap sebagai salah satu materi yang sulit untuk dipahami. Hal tersebut makin diperparah dengan kondisi laboratorium Fisika FKIP 65
UNRAM
yang
belum
memiliki
set
alat
untuk
mata
kuliah
Termodinamika. Padahal sebagai calon guru yang akan mengajarkan materi Fisika pada peserta didik, mahasiswa S1 pendidikan Fisika FKIP UNRAM seharusnya memiliki pengetahuan yang memadai. Namun, hal tersebut tentu tidak akan terpenuhi jika mahasiswa S1 pendidikan Fisika FKIP UNRAM masih belum memiliki pengetahuan yang memadai. Oleh karena itu kami membuat set alat termodinamika ini. Dengan pembuatan set alat termodinamika ini kami harapkan dapat membantu mahasiswa S1 pendidikan
Fisika
FKIP
UNRAM
untuk
memahami
materi
Termodinamika dan juga kami harapkan dapat memberikan pengalaman kepada mahasiswa agar nantinya dapat diaplikasikan kepada peserta didik, agar nantinya peserta didik dalam d alam proses pembelajaran tidak hanya dikembangkan ranah kognitifnya tetapi juga dikembangkan ranah psikomotoriknya melalui percobaan dengan set alat alat termodinamika ini. 1.2
Tujuan Pembuatan Alat
Tujuan pembuatan alat ini adalah mahsiswa dapat. a.
membuat set alat untuk menyelidiki hubungan tekanan volume dan temperatur gas,
b. membuat petunjuk percobaan untuk menguji coba set alat tersebut, c. 1.3
membuat laporan hasil uji coba set alat.
Manfaat Pembuatan Alat
Manfaat pembuatan alat ini adalah sebagai berikut. 1. Bagi Peserta Didik, agar peserta didik dapat mengetahui hubungan antara tekanan, volume dan suhu. 2. Bagi
Calon
Guru/Guru,
dapat
digunakan
pembelajaran dalam materi Termodinamika. Termodinamika.
66
sebagai
media
3. Bagi Pembuat Alat, memenuhi tugas mata kuliah Fisika Eksperimen II, memberikan pengalaman dalam membuat set alat , dan dapat mempelajari lebih dalam tentang materi Hukum Boyle Gay-Lussac.
67
BAB II PEMBUATAN ALAT
2.1
Desain Alat
Desain alat
Desain kotak penyimpanan
68
2.2
Alat Dan Bahan
1. Alat a. Solder b. Cutter c. Korek gas d. Gunting e. Tang f. Gergaji g. Obeng 2. Bahan a. Manometer
1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 3 buah 1 buah
b.
Termometer
1 buah
c.
Tabung erlenmeyer
1 buah
d.
Resistor 4,7 ohm
1 buah
e.
Resistor 5,6 ohm
5 buah
f.
Resistor 10 ohm
5 buah
g.
Baterai
4 buah
h.
Tempat baterai
2 buah
i.
Kabel hitam
1 meter
j.
Jack banana
1 pasang
k.
Capit buaya
1 pasang
l.
Selang elastis
1 meter
m.
Tutup karet tabung erlenmeyer
1 buah
n.
Kabel merah
1 meter
o.
Soket kecil
6 pasang
p.
Triplek
1x0,5 meter
q.
Papan kayu
2 buah
r.
Lem G
1 buah
s.
Kawat nikelin
1 meter
t.
Skotlite
1 m2
u.
Sticker
1 buah
v.
Engsel
4 buah
w.
Gembok
1 buah
x.
Sakelar
1 buah
69
2.3
Prosedur Pembuatan Alat
1. Prosedur Pembuatan Ko ponen Alat Alat dan bahan yang akan digunakan disiapkan.
Lilitan kawat nikelin dibuat sesuai yang diinginkan
4 lubang pada tutup karet tabung Erlenmeyer dibuat , 2 lubang untuk kawat nikelin , 1 lubang untuk termometer dan 1 lubang untuk selang elastis.
Masingng-masing ing uju uju g lilitan kawat, termometer dan selang ela elastis dima imasuka sukan n pada lubang tutup karet Erlenmeyer.
Tabung Erlenmeyer ditutup dengan tutup karet yang telah dipas dipasan ang g term termom omet etee , kawat nikelin dan selang bening. Seperti gambar berikut:
Gambar Tabung Erlenmeyer .
Merancang nilai resi tor yang akan digunakan. Berikut ini 6 rancangan rangkain resistor yang dibuat pada set alat ini.
No. 1 2 3
4 5 6
Nilai resistor ya g akan dibuat Ω Ω Ω
Nilai resistor yang dibuat dan rangkainnya 1 buah resistor Ω 1 buah resistor Ω 2 buah resistor Ω yang dirangkai paralel kemudian diserikan dengan 1 buah resistor Ω 1 buah resistor Ω 1 buah resistor Ω yang dirangkai seri dengan Ω 3 buah resistor Ω yang dirangakai seri
4,7 5,6 5,6 5,6 10 10 5,6 10
4,7 5,6 7,8
10Ω 15,6Ω 30 Ω 70
Triplek dipotong de gan ukuran sekitar
21 × 15 . . Kemudian
skotlite ditempelkan pada permukaannya.
Pada Pada triple triplek k dibua dibua
lubang untuk menempatkan kaki kaki
resistor, sakelar, dan ack banana seperti gambar berikut.
1
2
3
4
5
6
Keterangan : lubang ntuk jack banana. : lubang ntuk kaki resistor. : lubang ntuk kaki saklar.
Kaki-kaki resistor, s kelar, jack banana dimasukan pada lubang yg telah dibuat.
Sold Solder er sala salah h satu satu ka i resistor sehingga terhubung dengan salah satu ja jack ba banana at atau sesuaikan dengan rancangan rangkaian res resitor itor.. Sep Seper erti ti gamb gambar berikut:
Gam ar tempat rangkaian resistor
71
Triplek
dipotong
sesuai
ukuran
tempat
baterai.
Skotlite
direkatkan pada per ukaan triplek.
Rekatkan potongan sehingga membentuk sebuah kotak. Engsel dipa dipassang angkan pada pada tut tutup tempat baterai.
Kabel dihubungan
e kedua kaki saklar. Kemudian salah satu
ujungnya dipasang epala kabel penghubung dan ujung lainnya dipasang kepala penjepit buaya.
Hubungan antar kaki saklar dan kabel disolder.
Kabel dihubungkan ke kedua kutub tembat baterai kemudian salah salah satu satu ujungn ujungny y
dipasang kepala kabel penghubung dan
ujung jung lainn ainny ya dipa dipassa g kepala penjepit buaya.
Hubun Hubunga gan n anta antarr kutu kutu b tempat baterai dan kabel disolder. Seperti gambar berikut:
Gambar tempat baterai 2. Prosedur Pembuatan
otak Alat
Siapkan alat dan bahan.
Potong kayu de gan ukuran: 29,5 cm x 8 cm (2 buah) dan 34,5 34,5 cm x 8 cm (2 buah).
Potong triplek dengan ukuran 29,5 cm x 34,5 cm (2 buah) dan 2 buah (s bagai sekat) dengan ukuran yang sesuai
72
dengan manometer, tempat resistor, termometer, dan tabung erlenmeyer.
Rekatkan potongan kayu dan triplek dengan skotlite kecuali sekat.
Rekatkan potongan sehingga menjadi sebuah kotak.
Pasang engsel di bagian tutup kotak.
Sehingga menjadi seperti gambar berikut:
73
BAB III UJI COBA ALAT
3.1
Judul Eksperimen yang Digunakan Uji Coba Alat
“Hukum Boyle Gay-Lussac : mengetahui hubungan anatara tekanan, volume dan suhu” suhu” 3.2
Alat dan Bahan yang Digunakan Uji Coba Alat
1. Alat a. Manometer terbuka
1 set
b. Tabung erlenmeyer
1 buah
c. Termometer
1 buah
d. Konduktor pemanas
1 buah
10 Ω f. Resistor 5,6 Ω g. Resistor 4,7 Ω
5 buah
e. Resistor
5 buah 1 buah
h. Jack banana
6 pasang
i. Kabel penghubung
2 buah
j. Penjepit buaya
2 buah
k. Baterai
4 buah
l. Tempat baterai
1 buah
m. Tutup karet
1 buah
n. Selang elastis
secukupnya
2. Bahan a. Air 3.3
secukupnya
Prosedur Pengujicobaan Alat
a. Alat dan bahan yang akan digunakan disiapkan. b. Air dimasukkan ke dalam manometer sampai tinggi air sama pada kedua ujung. c. Hambatan
30Ω dipilih dan alat dirangkai seperti gambar berikut. 74
d. Suhu yang tertera pada termometer termometer diamat. Kemudian Kemudian dicatat sebagai
. e. Saklar di ”on” kan kemudian kemudian amati amati perubahan suhu.
Jika sudah sudah
terjadi perubahan suhu perbedaan tinggi kedua ujung air diamti . Kemudian perubahan suhu dan perubahan tinggi air dicatat . f. Ujung
selang elastis yang terhubung pada manometer dibuka .
permukaan zat cair pada manometer diamati dan diupayakan sama tinggi. g. Langkah c-f diulang untuk 3 jenis suhu yang berbeda. h. Langkah c- g diulangi untuk 5 jenis resistor yang berbeda yaitu
15,6Ω, 10Ω, 7,8 Ω, 5,6 Ω dan 4,7 Ω.
75
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Pengamatan
Tabel Hasil Pengamatan
(Ω)/() (℃)
(℃) 1
4.2
2
∆ℎ () 3
1
2
3
4,7/1,28
37
38
39 40
0,108
0,112
0,114
5,6/1,07
35
36
37
38
0,004
0,004
0,006
7,8/0,77
34
35
36
37
0,004
0,006
0,008
10/0,6
32
33
34
35
0,002
0,004
0,004
15,6/0,38
33
34
35
36
0,002
0,002
0,002
30/0,2
33
34
35
36
0
0
0
Analisis Data
Berdasarkan hasil pengamatan maka dapat diperoleh data sebagai berikut. 1. Volume udara (V0) a.
Volume tabung : 250 ml
b. Volume selang : 20,96 ml
= = 3,14 0,0,5 26, 26,7 = 0,785 785 26,7 =20,96 (dari luas lingkaran selang x panjang selang) Luas selang = luas manometer = 0,785 cm
2
Panjang selang = 26,7 cm c.
Volume udara pada manometer (dari ujung air sampai hubungannya dengan selang) : 11,54 ml
76
= = 3,14 0,0,5 14, 14,7 = 0,785 785 14,7 =11,54 Panjang manometer = 14,7 cm d. Jumlah : 282,5 ml = 2,825 x 10-4 m3
= + + = 250 + + 20,96 + + 11 11,5,544 = 28 282,2,5 = 2,825 1010
2. Tekanan awal gas (P 0) : 1 atm = 10 5 Pa = 760 mmHg 3. Hambatan 1 (4,7 Ω) a.
Untuk keadaan 1
= + ∆ℎ = 760 + + 108 = 868 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,108) 08) = 2,825 825 10 + 4,239 239 10 = 2,87 87 10 = 868 2,87 10 = 0,25 = 6,55 5 5 10 38℃ 38 b. Untuk keadaan 2
= + ∆ℎ = 760 + 112 = 872 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 12 0,112 = 2,825 825 10 + 4,396 396 10 = 2,87 87 10 = 872 2,87 10 = 0,25 39℃ 39 = 6,41 41 10 c.
Untuk keaadan 3
= + ∆ℎ = 760 + 114 = 874 77
= + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 12 0,114 = 2,825 825 10 + 4,47 47 10 = 2,87 87 1010 = 874 2,87 10 = 0,25 40℃ 40 = 6,27 27 10 Jadi, didapatkan bahwa ≃ ≃ 6,55 10 ≃ 6,41 41 1010 ≃ 6,27 27 1010 4. Hambatan 2 (5,6 Ω) a.
Untuk keadaan 1
= + ∆ℎ = 760 + 4 = 764 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,004) 04) = 2,825 825 10 + 1,57 57 10 = 2,83 83 10 = 764 2,83 10 = 0,22 = 6 1010 36℃ 36 b. Untuk keadaan 2
= + ∆ℎ = 760 + 4 = 764 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,004) 04) = 2,825 825 10 + 1,57 57 10 = 2,83 83 10 = 764 2,83 10 = 0,22 37℃ 37 = 5,84 84 10 c.
Untuk keaadan 3 78
= + ∆ℎ = 760 + 6 = 766 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 12 0,006 = 2,825 825 10 + 2,355 355 10 = 2,83 83 1010 = 766 2,83 10 = 0,22 = 5,7 1010 38℃ 38 Jadi, didapatkan bahwa ≃ ≃ 6 10 ≃ 5,84 84 1010 ≃ 5,7 10 5. Hambatan 3 (7,8 Ω) a.
Untuk keadaan 1
= + ∆ℎ = 760 + 4 = 764 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,004) 04) = 2,825 825 10 + 1,57 57 10 = 2,83 83 10 = 764 2,83 10 = 0,22 = 6,17 1 7 10 35℃ 35 b. Untuk keadaan 2
= + ∆ℎ = 760 + 6 = 766 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,006) 06) = 2,825 825 10 + 2,355 355 10 = 2,83 83 10 = 766 2,83 10 = 0,22 36℃ 36 = 6,02 02 10 c.
Untuk keaadan 3 79
= + ∆ℎ = 760 + 8 = 768 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 12 0,008 = 2,825 825 1010 + 3,14 14 10 = 2,83 83 10 = 768 2,83 10 = 0,22 37℃ 37 = 5,87 87 10 Jadi, didapatkan bahwa ≃ ≃ 6,17 10 ≃ 6,02 02 10 ≃ 5,87 87 1010 6. Hambatan 4 (10 Ω) a.
Untuk keadaan 1
= + ∆ℎ = 760 + 2 = 762 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,002) 02) = 2,825 825 10 + 7,85 85 10 = 2,83 83 10 = 762 2,83 10 = 0,22 = 6,52 5 2 10 33℃ 33 b. Untuk keadaan 2
= + ∆ℎ = 760 + 4 = 764 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,004) 04) = 2,825 825 10 + 1,57 57 10 = 2,83 83 10 80
= 764 2,83 10 = 0,22 34℃ 34 = 6,35 35 10 c.
Untuk keaadan 3
= + ∆ℎ = 760 + 4 = 764 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 12 0,004 = 2,825 825 10 + 1,57 57 10 = 2,83 83 1010 = 764 2,83 10 = 0,22 35℃ 35 = 6,17 17 10 Jadi, didapatkan bahwa ≃ ≃ 6,52 10 ≃ 6,35 35 1010 ≃ 6,17 17 1010 7. Hambatan 5 (15,6 Ω) a.
Untuk keadaan 1
= + ∆ℎ = 760 + 2 = 762 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,002) 02) = 2,825 825 10 + 7,85 85 10 = 2,83 83 10 = 762 2,83 10 = 0,22 = 6,33 3 3 10 34℃ 34 b. Untuk keadaan 2
= + ∆ℎ = 760 + 2 = 762
81
= + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0,002) 02) = 2,825 825 10 + 7,85 85 10 = 2,83 83 10 = 762 2,83 10 = 0,22 35℃ 35 = 6,17 17 10 c.
Untuk keaadan 3
= + ∆ℎ = 760 + 2 = 762 = + ( 1/2∆ℎ) 1 = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 2 0,004 = 2,825 825 10 + 7,85 85 10 = 2,83 83 1010 = 762 2,83 10 = 0,22 = 6 1010 36℃ 36 Jadi, didapatkan bahwa ≃ ≃ 6,33 10 ≃ 6,17 17 1010 ≃ 6 10 8. Hambatan 6 (30 Ω) a.
Untuk keadaan 1
= + ∆ℎ = 760 + 0 = 760 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0)0) = 2,825 825 10 = 760 2,825 10 = 0,21 34℃ 34 = 6,31 31 10 b. Untuk keadaan 2 82
= + ∆ℎ = 760 + 0 = 760 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + (7,85 10 1/2 0)0) = 2,825 825 10 = 760 2,825 10 = 0,21 35℃ 35 = 6,13 13 10 c.
Untuk keaadan 3
= + ∆ℎ = 760 + 0 = 760 = + ( 1/2∆ℎ) = 2,825 825 10 + 7,8 7,855 10 12 0 = 2,825 825 10 = 760 2,825 10 = 0,21 36℃ 36 = 5,96 96 10 Jadi, didapatkan bahwa ≃ ≃ 6,31 10 ≃ 6,13 13 1010 ≃ 5,96 96 1010 4.3
Pembahasan
Set alat yang dibuat dalam kesempatan kali ini adalah set alat Termodinamika. set alat ini berfungsi untuk menyelidiki hubungan volume, tekanan dan temperatur. Secara matematis hubungan ini dinyatakan oleh hukum Boyle Gay-lussac adalah sebagai berikut.
=
Cara kerja set alat yang kami buat adalah sebagai berikut. Pertama akan dibahas tentang tabung erlenmeyer, pada tutup tabung erlenmeyer terdapat termometer, selang bening yang terhubung ke manometer ujung terbuka dan juga lilitan kawat nikelin. Termometer 83
berfungsi sebagai pengukur suhu gas yang terdapat di dalam tabung erlenmeyer. Selang
bening berfungsi sebagai penyalur udara ke
manometer sehingga perubahan volume dalam gas dapat diamati. Sedangkan kawat nikelin berfungsi sebagai penghasil panas. Kawat lilitan nikelin dibuat terhubung secara seri dengan sumber tegangan
(
baterai 6 Volt) dan dengan hambatan sehingga arus lisrik dapat mengalir sepanjang kawat nikelin. Aliran arus yang mengalir melewati kawat nikelin kemudian akan memanaskan udara yang terdapat di d i dalam tabung erlenmeyer. Nilai aliran arus ini dapat diubah ubah dengan mengatur nilai hambatan yang digunakan, dimana nilai hambatan yang tersedia dalam set alat ini adalah
30Ω, 15,6Ω, 10Ω, 7,8 Ω, 5,6 Ω dan 4,7 Ω.
Karena di dalam tabung erlenmeyer terjadi pemanasan udara oleh lilitan kawat nikelin maka udara di dalam tabung akan mengalami pemuaian ( terjadi perubahan volume udara) dan perubahan suhu. Perubahan volume ini kemudian diamati melalui manometer sedangkan perubahan suhu diamati melalui termometer. Kemudian dengan memasukan nilai volume dan perubahan suhu kedalam rumus, maka akan didapatkan bagaimana hubungan dari volume, suhu dan tekanan. Berdasarkan hasil pengujicobaan alat dapat dikatakan bahwa set alat yang telah kami buat dapat berfungsi. Namun untuk hambatan dengan nilai
30Ω, hubungan antara suhu, tekanan dan volume tidak
dapat teramati karena tidak menunjukan gejala perubahan volume meskipun
gejala
kenaikan
suhu
teramati.
Hal
ini
dikarenakan
penggunaan hambatan yang terlalu besar sehingga arus yang mengalir semakin kecil. Sementara untuk penggunaan hambatan
15,6Ω dan 10Ω
perubahan suhu dapat teramati dengan baik namun nilai perubahan volumenya dapat teramati namun tidak menunjukan nilai yang diharapkan. Sementara untuk penggunaan 3 nilai hambatan lainnya telah menunjukan nilai yang diharapkan. Sehingga dapat dikatakan bahwa set alat ini dapat berfungsi tapi ta pi belum maksimal. 84
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan pengujicobaan alat dapat dikatakan bahwa alat dapat berfungsi namun belum maksimal, dan alat dapat dapat digunakan untuk membuktikan hukum Boyle-Gay Lussac. 5.2
Saran
Berdasarkan pengamatan yang kami lakukan selama pengujicobaan alat dan pembuatan alat ada beberapa hal yang kami rasa penting untuk diperhatikan yaitu sebagai berikut. a. Nilai hambatan yang digunakan harus diperhatikan sebaik mungkin. Diharapkan untuk pemabaca yang ingin membuat set alat yang sama agar menggunakan nilai hambatan yang sedemikian rupa sehingga nilai arus yang mengalir tidak terlalu kecil, agar perubahan suhu dan volume dari udara yang berada di dalam tabung erlenmeyer dapat teramati dengan baik. b.
Menggunakan lilitan kawat yang lebih mudah panas. Kami sarankan kepada para pembaca yang akan mencoba membuat set alat yang sama untuk menggunakan lilitan yang lebih mudah panas dari kawat yang kami gunakan. Dalam set alat kami, kami menggunakan kawat nikelin karena dari semua kawat yang telah kami coba gunakan kawat inilah yang paling menunjukan hasil maksimal. Namun tidak menutup kemungkinan ada kawat jenis lain yang bisa digunakan untuk mendapatkan hasil alat yang lebih maksimal.
c.
Untuk perawatan , karena set alat ini terdiri dari beberapa alat yang mudah pecah seperti termometer, tabung erlenmeyer dan manometer maka diharapkan untuk tidak membanting atau memindahkannya terlalu keras dan tidak menunpuknya dengan benda yang lebih ber at.
85
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2005. 2005. Fisika Dasar Jilid 1 Edisi Kelima. Kelima. Jakarta: Erlangga.
86
LAMPIRAN FOTO PROSES PEMBUATAN ALAT
87
PET PETUNJU UNJUK K PRA PRAKTIKU IKU
SET ALAT TERMODINAMIKA
PRODI PENDIDIKAN FISIKA JURUS N PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGU UAN DAN ILMU PENGETAHUAN UNIVERSITAS MATARAM
88
PERCOBAAN III HUBUNGAN TEKANAN VOLUME DAN TEMPERATURE GAS
A. Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat menyelidiki hubungan antara tekanan, volume dan temperatur. B. Landasan Teori
Volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya ketika temperatur dijaga konstan. Hubungan ini dikenal sebagai hukum Boyle, dari Robert Boyle. Hukum boyle dapat dinyatakan sebagai berikut.
= Sedangkan jika tekanan dijaga konstan maka volume gas dengan jumlah tertentu berbanding lurus dengan temperatur mutlak. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum Charles dan dapat dinyatakan sebagai berikut.
∝ Hukum gas ketiga, dikenal sebagai hukum Gay-Lussac. Hukum ini menyatakan bahwa pada volume konstan , tekanan gas berbanding lurus dengan temperatur mutlak. Hukum ini dapat dinyatakan sebagai berikut.
∝ Ketiga hukum tersebut kemudian digabung menjadi satu hubungan yang lebih umum antara tekanan, volume dan temperatur dari gas dengan jumlah tertentu, yang dinyatakan sebagai berikut.
∝ Atau dapat juga dinyatakan sebagai berikut.
= 89
C. Alat Dan Bahan
3. Alat o. Manometer terbuka
1 set
p. Tabung erlenmeyer
1 buah
q. Termometer
1 buah
r. Konduktor pemanas
1 buah
10 Ω t. Resistor 5,6 Ω u. Resistor 4,7 Ω
5 buah
s. Resistor
5 buah 1 buah
v. Jack banana
6 pasang
w. Kabel penghubung
2 buah
x. Penjepit buaya
2 buah
y. Baterai
4 buah
z. Tempat baterai
1 buah
aa. Tutup karet
1 buah
bb.Selang bb.Selang elastis
secukupnya
4. Bahan Air
secukupnya
D. Prosedur Percobaan P ercobaan
a.
Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
b. Masukkan air ke dalam manometer sampai tinggi air sama pada kedua ujung. c.
Pilihlah salah satu jenis hambatan dan rangkailah alat seperti gambar berikut.
90
d. Amati suhu yag tertera pada termometer. catat sebagai e.
.
“On”kan saklar kemudian amati perubahan suhu. Jika sudah terjadi perubahan suhu amati perbedaan tinggi kedua ujung air. Kemudian catat perubahan suhu dan perubahan tinggi air.
f.
Buka ujung
selang elastis yang terhubung pada manometer.
Amati dan upayakan agar permukaan zat cair pada manometer sama tinggi. g. Ulangi langkah c-f untuk 3 jenis suhu yang berbeda. h. Ulangi langkah c- g untuk 5 jenis resistor yang berbeda.
91
E. Hasil Pengamatan
Tabel Hasil Pengamatan
(Ω) /()
(℃)
(℃) 1
2
∆ℎ () 3
1
2
3
F. Analisis Data
∆ℎ yang diamati, lakukan perhitungan tekanan dengan menggunakan persamaan = + ∆ℎ dan lakukan perhitungan Untuk setiap
volume pada ruang tertutup yaitu volume gas erlenmeyer + volume gas pada selang. Kemudian lakukan perbuktian pada hukum Boyle Gay
= = ).
Lussac (
92
