Penuntun Praktikum Fisika Dasar

PENUNTUN PRATIKUM FISIKA DASAR I

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

Kata Pengantar

Penuntun Praktikum Fisika Dasar I ini ditujukan untuk mahasiswa tingkat pertama Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Jambi. Penuntun ini bukan merupakan buku teks pelajaran fisika, tetapi merupakan petunjuk persiapan untuk melaksanakan praktikum. Oleh karena itu, teori yang ditulis pada buku ini sengaja dibuat singkat, hanya sekedar untuk memberi gambaran pada permasalahan yang berkaitan dengan eksperimen. Sebelum melakukan penelitian mahasiswa diharapkan diharapkan membaca literature yang lebih lengkap lengkap dan luas dari buku – buku teori fisika seperti Physics, Physics, karangan D.C Giancolli, dan sebagainya maupun buku – buku buku peralatan praktikum yang dipandang perlu. Kami menyadari masih banyak kekurangan yang ada pada buku Penuntun Praktikum ini, oleh karena itu kami mengharapkan koreksi, saran, perbaikan dan lain – lain lain untuk edisi yang akan datang.

Jambi, Agustus 2014

Tim Fisika Dasar

Kata Pengantar

Penuntun Praktikum Fisika Dasar I ini ditujukan untuk mahasiswa tingkat pertama Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Jambi. Penuntun ini bukan merupakan buku teks pelajaran fisika, tetapi merupakan petunjuk persiapan untuk melaksanakan praktikum. Oleh karena itu, teori yang ditulis pada buku ini sengaja dibuat singkat, hanya sekedar untuk memberi gambaran pada permasalahan yang berkaitan dengan eksperimen. Sebelum melakukan penelitian mahasiswa diharapkan diharapkan membaca literature yang lebih lengkap lengkap dan luas dari buku – buku teori fisika seperti Physics, Physics, karangan D.C Giancolli, dan sebagainya maupun buku – buku buku peralatan praktikum yang dipandang perlu. Kami menyadari masih banyak kekurangan yang ada pada buku Penuntun Praktikum ini, oleh karena itu kami mengharapkan koreksi, saran, perbaikan dan lain – lain lain untuk edisi yang akan datang.

Jambi, Agustus 2014

Tim Fisika Dasar

TEORI SESATAN DAN KETIDAPASTIAN

PENDAHULUAN

Didalam percobaan Fisika, hasil-hasil pengukuran yang diperoleh biasanya tidak diterima dengan begitu saja, karena hasil percobaan tersebut harus dapat di pertanggungjawabkan keberhasilan dan kebenarannya. Hal H al ini disebabkan oleh keterbatasan manusia dan ketelitian alat-alat yang berbatas. Hasil pengukuran percobaan tersebut dapat diterima bila harga besaran yang diukur dilengkapi dengan batas-batas penyimpang dari hasil pengukuran tersebut yang disebut sebagai Sesatan (Ketidapastian).

 

Tetapi selama hasil itu terdapat dalam interval +Δ +Δ , percobaan kita sungguh mempunyai arti (meaningfull) dan dapat di pertanggungjawabkan (X disini adalah sesatan yang disebabkan keterbatasan alat). I.

Ketidakpastian Dalam Pengukuran Kesalahan atau error dalam suatu percobaan dapat dibagi menjadi 2 (dua) golongan, yaitu 1. Kesalahan bersistem Yaitu kesalahan yang bersumber pada pemakaian alat ukur yang besarnya konstan,sering disebut kesalahn konstan (constant error). Dapat terjadi karena : a. Kesalahan titik nol (zero error) b. Kesalahan kaliberasi pada alat pengukur c. Kesalahan peralak (penglihatan) d. Gesekan dan fatigue (kelelahan) alat yang sering dipakai. e. Kondisi lingkukan peraktikum yang berbeda disbanding saat alat dikalibrasi f. Gangguan teknik, seperti kebocoran saluran, keretakan alat 2. Kesalahan rondom Disebut juga kesalahan kebetulan, karena pengulangan pengukuran yang selalu memberikan hasil yang berbeda dengan harga yang sebelumnya. Kesalahan ini terdiri dari : a. Kesalahan penafsiran b. Keadaan lingkungan, seperti suhu, tekanan udara atau tegangan listrik c. Gangguan teknik, seperti getaran. d. Definisi, besaran yang tidakdapat terdefinisikan dengan tepat yaitu persegi, lonjong.

3. Kesalahan-kesalahan Kesalahan-kesalahan lain a. Kekeliruan membaca skala alat b. Kesalahan penghitungan dibandingkan dengan cara manual dan menggunakan kalkulator atau daptar logaritma. II.

Perhitungan Kesalahan 1. Sesatan taksiran Bila pengukuran hanya dilakukan 1 (satu) kali, biasanya sesatan diambul ½ (setengah) kali skala terkecildari alat ukur yang dipakai. Contoh : Mengukur pelat logam logam dilakukan 1 (satu) kali, besarnya 5 cm dengan dengan mistar yang

skala terkecilnya 1 mm, makahasilnya dapat dituliskan : t = (50 + 0,5)mm atau (5+0,05) x 10 mm t = 0,5 mm adalah sesatan mutlaknya (absolute) sesatan relatip t t

X 100% = 0,5 x 100% = 1%

2. Menentukan Menentukan harga rata-rata rata-rata (nilai terbaik) dan sesatannya Jika dilakukan pengukuran sebanyak N kali dengan hasil sebagai berikut : X1 , X2, X3, ………..XN

Maka untuk mendapatkan nilai terbaik (benar) adalah dengan merata-ratakan pengukuran tersebut.

  =

(1)

Dengan menggunakan teori sampling (pendekatan), simpangan buku contoh (sample standard deviation) a. Untuk pengukuran N < 8



       =  = √ 

(2)

b. Untuk pengukuran N ≥ 8,

       =  = √ 

(3)

3. Sesatan pada fungsi (persamaan) satu variable. Jika y = f(x), dimana x dan f masing-masing sebagai besaran fisis. Karena pada besaran x terdapat sesatan , maka pada y akan ada sesatan pula yang dapat ditentukan dengan menggunakan kalkulus :





y = f (x) = f(x±Δx) bila fungsi tersebut difungsikan sebagai Deret Taylor disekitar nilai x = x, maka didapat :

̅

̅

 Δx + 1/2(f(x)/d (Δx +..

y = f( ±Δx) = f( )±(df(x)/dx

Kemudian didepinisikan bahwa nilai terbaik y adalah : y=f(x) maka,

|-| = Δy = ± || ± ½ (f(x)/d (Δx ±….. Sehingga

Δy =

||||

(4)

Bila Δx adalah bagian skala terkecil maka Δy demikian juga. Bila Δx simpangan baku maka Δy demikian juga. 4. Sesatan pada fungsi (persamaan) dua variable.

z =z(x,y) dimana

 

x = x Δy y=y Δy Tiga macam keadaan terjadi : a. Δx dan Δy ditentukan oleh nilai skala terkecil (bukan oleh sebaran gauss) maka, z = z (x Δx, y Δy) sehingga :





Δz =

||| + |z/y |||

(5)

b. Δx dan Δy berapa simpangan baku contoh (semesta gauss). Juka x dan y diukur N kali dan menghasilkan contoh , x y sehingga,

 

Δz =

 = √ | ̅   

(6)

c. Sebaran Δx dan Δy berlainan sifatnya ( berbeda cara pengukuran). Missal, Δx merupakan simpangan baku (N kali pengukuran) dan Δy merupakan ½ skala terkecil (satu kali pengukuran). Sulit untuk dipadukan, diambil kebijakan menyamakan tingkat kepercayaan x dan y, karena

 = ⁄ x 100% = 68%  = ½

Maka Δx disesuaikan dengan Δy,

Δx = ⁄x ½ = ½ skala terkecil Dengan tingkat kepercayaan 68%, maka dengan menggunakan persamaan (6) dapat dicari kesalahan terhadap Z. 5. Sesatan/kesalahan (compensatin g er r or ) Masal

R = f(

,) = ()/( + )

Untuk mencari R, kita tidak dapat menganggap R = x/y Bentuk persamaan diatas diubah agar tidak berkaitan, sehingga

1/R = 1/

 + 1/

Maka

|R/| = |/| + |/|

(7)

III.

Cara Melaporkan Hasil Akhir Jumlah Angka Berarti Jika hasil pengukuran dilaporan sebagai x = 4,52 cm, artinya pasti tentang angka pertama (4) dan angka kedua (5), tetapi meragukan angka terakhir (2). Keraguan ini dinyatakan dengan menyebut Δx. Dalam hal ini perlu diingat : a. Jika x hasil pengukuran tunggal, maka Δx adalah ½ dari skala terkecil. Pelaporannya menjadi : (4,52 0,005) cm, berarti bahwa nilai benar ada dalam interval 4,515 dan 4,525. b. Jika x hasil pengukuran berulang, maka x berupa deviasi standar dan akan lebih kecil dari x tadi. Ketelitian percobaan 10%. Jika didapatkan hasil pengukuran x = 921, 11111 maka dilaporkan sebagai Δx = (9,2 ± 0,9) x , memiliki 2 nilai berarti.









Ketelitian percobaan 1%. Maka dilaporkan Δx = (9,21 ± 0,09) x percobaan meningkat maka memiliki 3 angka berarti. Ketelitian percobaan 1 maka dilaporkan Δx = (9,211± 0,009) x angka berarti. IV.

⁄

 . ketelitian , memiliki 4

Membuat Grafik Dari percobaan titik-titik data ±Δ dan ± Δ , yang diperoleh dari hasil perhitungan, bukan pengukuran langsung. Ketidakpastiannya harus disesuaikan

 

 dengan ketidakpastian pada kertas grafik Δ dan Δ .

Y



Y

X

X

Gambar grafik yang kurang baik

Gambar grafik yang baik

Hal ini yang harus diingat dan diperhatikan dalam membuat grafik, adalah : 1. Judul grafik, ditulis pada bagian atas kertas grafik. 2. Nama besaran pada sumbu horizontal maupun partikel, harus ditulis lengkap dengan satuannya, serta harga kaliberasinya jika ada. Contoh : V ( Volt) 3. Pilih harga satuan sumbu-sumbu grafik yang baik, bilangan bulat atau kelipatan puluhan.



4. Perhatikan lebih dulu bentuk fungsi dari besaran yang akan digambarkan grafiknya, linier (garis lurus) atau kuadratik (garis lengkung). 5. Bila fungsi y = f(x), desaran pengubah f(x) diplotkan pada sumbu horizontal, sedangkan besaran yang diubah y pada sumbu vertikal.

X

Y

2

1

4

3

6

5

8

7

10

9

12

11

Y

X V.

Menentukan Garis Lurus Terbaik Dari hasil penghitungan ataupun pungukuran, tidak semua titik-titik data akan berbeda tetap pada satu garis lurus. Cara intuk mendapatkan garis lurus terbaik adalah : 1. Cara memandang (visual) Mata dapat dengan cukup baik melihat apakah sederetan titik data terletak pada garis atau agak menyimpang. Y

X

2. Cara titik sentroid Titik sentroid adalah titik dengan kordinat : = /N dan = ∑ /N, N = jumlah titik. Pelotkan titik dan pada kertas grafik, kemudian tarik garis lurus melaluinya sedimikian rupa sehingga jumlah titik yang terdapat diatas garis lebih kurang samadengan jumlah yang ada dibawahnya.

 

 

 

3. Cara garis sumbu Dari sejumlah titik dua yang telah diplotkan pada kertas grafik, kita tarik sebuah garis sembarang (GS) yang kira-kara berada ditengah-tengah arag titik dan, sehingga titik data terbagi dua, atas dan bawah. Buat penggalan-penggalan garis dari setiap titikdata tegak lurus dari garis GS. Bila jumlah penggalan-penggalan atas dan bawah sama (hamper sama), maka garis GS ini garis lurus terbaik yang telah mewakili semua titik data yg ada. 4. Menentukan garis lurus terbaik melalui titik-titik percobaan dengan cara kuadrat terkecil ( L east Squar e )

Misalnya kita mememiliki data kordinat (

,  , ,  , ),(

),(

),…,(

),

jika diplotkan kedalam kertas grafik membuat sebuah garis yang tidak lurus. Maka untuk mendapatkan garis terbaik di gunakan persamaan garis linier : y=

.x+

dimana

=[ ]/[ ]   =[  ][ ] Inilah ‘SLOPE ’ dan ‘ INTERCEPT ’ dari garis lurus yang terbaik yang kita cari. Kemudian untuk titik perpotongan pada sumbu-x simbu-y pada persamaan linier di atas. Titik perpotongan pada sumbu-x, y = 0 dari x = - / . Koordinatnya (- / ,0). Titik-titik perpotongan pada sumbu – y, x = 0 dan y = . Koordinatnya (0, )

  

  

)

(0,

(-

X

Y

2

1,5

4

3,7

6

5,3

8

6,7

10

9,8

12

11,6

/,0)

M D L – 01

Penggunaan Al at – Alat Ukur 1

1. Tujuan Percobaan 

Mempelajari penggunaan alat – alat ukur untuk pengukuran panjang, massa dan volume



Mampu menggunakan dan memahami alat – alat ukur dasar



Mampu menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang



Dapat mengaplikasikan konsep ketidakpastian dan angka berarti dalam pengolahan hasil pengukuran.

2. Dasar Teori

Suatu pengukuran yang akurat dan presisi sangat bergantung pada metode pengukuran dan alat ukur. Hasil pengamatan yang baik akan berarti atau bermanfaat jika pengolahan dikerjakan secara tepat. Oleh karena itu harus ada pengetahuan yang lengkap tentang presisi pengukuran, cara analisis, teori ralat, dan statistik. Suatu pengukuran selalu disertai oleh ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adanya Nilai Skala Terkecil (NST), kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan paralaks, fluktuasi parameter pengukuran dan lingkungan yang saling mempengaruhi serta keterampilan pengamat. Beberapa alat ukur dasar yang akan dipelajari dalam pratikum ini adalah jangka sorong, micrometer sekrup, neraca teknik, penggaris, busur derajat, thermometer, dan stopwatch. Masing – masing alat ukur memiliki cara untuk mengoperasikannya dan juga cara untuk membaca hasil yang terukur. 2.1 Jangka Sorong Jangka sorong merupakan alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter . Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak. Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi dengan display digital. Pada versi analog, Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 9

umumnya tingkat ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorang dibawah 30cm dan 0.01 untuk yang di atas 30cm. Kegunaan jangka sorong adalah: 

untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;



untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang (pada pipa, maupun lainnya) dengan cara diulur;



untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara "menancapkan/menusukkan" bagian pengukur. Bagian pengukur tidak terlihat pada gambar karena berada di sisi pemegang

Gambar 1 jangka sorong

2.2 Micrometer sekrup Micrometer sekrup merupakan salah satu alat ukur panjang yang memiliki tingkat ketelitian cukup tinggi. Tingkat ketelitian micrometer sekrup mencapai 0,01mm atau 0,001cm. dengan tingkat ketelitian yang baik micrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur dimensi luar dari benda yang sangat kecil maupun tipis seperti kertas, pisau maupun kawat.

Gambar 2. Micrometer sekrup

Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 10

3. Alat dan Bahan Alat

Bahan

Mistar Jangka Sorong Micrometer Sekrup

Balok Selinder Bola baja

4. Prosedur Percobaan

4.1 Jangka Sorong 1. Sediakan/Siapkan Jangka Sorong beserta bahan-bahan yang diukur 2. Tentuukan Skala Nonius dari Jangka Sorong yang digunakan 3. Tentukan Skala Terkecil dari Jangka Sorong yang digunakan 4. Ukur panjang balok menggunakan Jangka Sorong lalu catat hasil pengukuran pada tabel data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali 5. Ukur lebar

balok menggunakan Jangka Sorong lalu catat hasil pengukuran pada tabel

data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali 6. Ukur tinggi balok menggunakan Jangka Sorong lalu catat hasil pengukuran pada tabel data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali 7. Ulangi langkah 4 s/d 5 dengan alat ukur Mistar

4.2 Mikrometer sekrup 1. Sediakan/Siapkan micrometer sekrup beserta bahan-bahan yang diukur 2. Tentuukan Skala Nonius dari mikrometer yang digunakan 3. Tentukan Skala Terkecil dari micrometer yang digunakan 4. Ukur tebal kertas karton menggunakan micrometer lalu catat hasil pengukuran pada tabel data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali 5. Ukur tebal kertas sampul buku menggunakan micrometer lalu catat hasil pengukuran pada tabel data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali 6. Ukur diameter bola kecil menggunakan micrometer lalu catat hasil pengukuran pada tabel data,lalu ulangi pengukuran sebanyak 5 kali 7. Ulangi langkah 4 s/d 5 dengan alat jangka sorong


Page 11

5. Data Percobaan

5.1 Pengukuran dengan menggunakan Jangka Sorong Pengukuran

X1 (mm)

X2 (mm)

X3 (mm)

X4 (mm)

X5 (mm)

Rata – Rata (mm)

Panjang Lebar Tinggi Pengukuran dengan menggunakan mistar Pengukuran

X1 (mm)

X2 (mm)

X3 (mm)

X4 (mm)

X5 (mm)

Rata – Rata (mm)

X2 (mm)

X3 (mm)

X4 (mm)

X5 (mm)

Rata – Rata (mm)

Panjang Lebar Tinggi 5.2 Mikrometer sekrup Pengukuran

X1 (mm)

Tebal 1 Tebal 2 Tebal 3

6. Evaluasi

1. Hitung volume benda pada percobaan pengukuran jangka sorong 2. Hitung volume benda pada percobaan penggukuran mistar 3. Bandingkan dari berbagai metode pengukuran mana yang lebih baik 4. Buat analisis dan beri kesimpulan dari percobaan ini


Page 12

M D L – 02

Penggunaan Al at – Alat Ukur 2

1. Tujuan Percobaan 

Mempelajari penggunaan alat – alat ukur untuk pengukuran massa, temperature, waktu



Mampu menggunakan dan memahami alat – alat ukur dasar



Mampu menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang



Dapat mengaplikasikan konsep ketidakpastian dan angka berarti dalam pengolahan hasil pengukuran.

2. Dasar Teori Neraca O’haus

Pengukuran massa pada umumnya dilakukan dengan menggunakan neraca. Ada beberapa jenis neraca, antara lain neraca Ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca elektronik. Salah satu jenis neraca yang sering digunakan di laboratorium adalah neraca lengan. Neraca ini mempunyai bagian bagian penting, antara lain tempat beban, skala yang disertai beban geser, sistem pengatur khusus dan penunjuk. Ada dua jenis neraca Ohauss, yaitu neraca dua lengan yang mempunyai batas ketelitian 0,01 g dengan batas mengukur massa 310 g sehingga disebut neraca Ohauss-310 dan neraca tiga lengan yang mempunyai batas ketelitian 0,1 g dengan batas mengukur massa 2,610 kg dan disebut neraca Ohauss-2610. Kedua jenis neraca Ohauss ini sering digunakan di laboratorium. Termometer

Merupakan sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengukur suhu atau temperature. Istilah thermometer berasal dari bahasa yunani yaitu termos yang be rarti panas dan metro yang berarti ukuran. Termometer menggunakan zat yang mudah berubah sifat akibat perubahan suhu (sifat termometrik benda). Raksa (Hg) dan Alkohol mudah memuai akibat perubahan suhu, sifat termometrik inilah yang dipakai pada termometer zat cair. Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 13

Stopwatch

Stopwatch adalah alat yang digunakan untuk mengukur lamanya waktu yang diperlukan dalam kegiatan, misalnya: berapa lama sebuah mobil dapat mencapai jarak 60 km, atau berapa waktu yang dibutuhkan seorang pelari yang dapat mencapai jarak 100 meter. Stopwatch ada dua macam yaitu stopwatch analog dan stopwatch digital. Stopwatch analog memiliki batas ketelitian 0,1sekon sedangkan stopwatch digital memiliki batas ketelitian hingga 0,01s

3. Alat dan Bahan Alat

Bahan Balok bermassa Air Wadah air Pemanas air

Neraca Termometer Stopwatch Neraca pegas 4. Prosedur Percobaan 4.1 Neraca O’haus

1. Perhatikan gambar neraca O’haus berikut :

2. Sebutkan bagian – bagian dari gambar neraca O’haus yang harus ditandai, kemudian jelaskan fungsi masing – masing bagain neraca O’haus tersebut

Tabel 1 Bagian – bagian neraca O’haus dan fungsinya No 1 2 3 4 5 6

Nama


Fungsi

Page 14

3.

Pada masing – masing nomor, sebutkan skala terbesar dan terkecil dan apa satuannya

4. Bagaimana cara menolkan neraca O’haus tersebut 5. Ambilah tiga buah benda, kemudian ukurlah massanya dengan menggunakan neraca O’haus, kemudian catat hasil pengukurannya dalam table data. 4.2 Neraca Pegas

1. Perhatikan gambar neraca pegas berikut !

2. Sebutkan bagian – bagian dari neraca pegas yang ditandai, kemudian jelaskan fungsi masing – masing bagian pegas tersebut! Tebal 2. Bagian – bagian neraca pegas dan fungsinya No 1 2 3 4 5 6

Nama

Fungsi

3. Pada gambar neraca pegas diatas, berapah skalai terbesar dan skala terkecil serta sebutkan satuannya 4. Bagaimana cara menentukan titik nol neraca pegas tersebut 5. Ambillah tiga buah benda, kemudian ukurlah massa dan berat benda – benda tersebut dan catat hasil pengukuran dalam tabel data


Page 15

4.3 Thermometer

1. Perhatikan gambar berikut :

2. Berapakah batas ukur thermometer tersebut 3. Berapakah skala terkecil dari thermometer tersebut 4. Berapakah ketelitian pengukuran dari thermometer 5. Jelaskan fungsi benang yang ada pada thermometer 6. Ambillah gelas ukur , isi gelas ukur tersebut dengan air, kemudian ukurlah suhu air tersebut dengan menggunakan thermometer! Berapakah suhu air tersebut 4.4 Stopwatch

1. Ambillah stopwatch, amatilah kemudian sebutkan bagian – bagian yang ada dalam stopwatch tersebut 2. Berapakah batas maksimum dan minimum tekanan yang ditunjukkan stopwatch 3. Berapakah skala terkecil masing – masing bagian skala yang ada dalam stopwatch tersebut 4. Pegang nadi anda lalu hitung waktu yang dibutuhkan untuk 10 kali denyut nadi. Nyatakan hasilnya dalam satuan sekon dan jam. 5. Tabel Data

Tabel Data pengukuran massa benda dengan Neraca O’haus No 1 2 3

Nama Benda

Massa (…..)

Tabel Data Neraca Pegas No 1 2 3

Nama Benda


Massa (…..)

Berat (….)

Page 16

6. Evaluasi

1. Tentukan NST dari neraca O’haus , neraca pegas, thermometer dan stopwatch 2. Bagaimana menentukan NST dari alat ukur digital 3. Buat analisis dan kesimpulan dari percobaan tersebut


Page 17

M D L – 03

Gerak Jatu h B ebas

1. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan percepatan gravitasi pada suatu tempat dengan metode gerak jatuh bebas 2. Dasar Teori Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami suatu benda berada dalam pengaruh medan gravitasi. Contoh sehari-hari percepatan Gravitasi adalah apabila sebuah benda dibiarkan tanpa penyanngga, maka akan jatuh kebawah karena mendapatkan percepatan gravitasi yang berasal dari medan gravitasi bumi,peristiwa semacam ini di sebut gerak jatu bebas.

Jika sebuah benda jatuh kebawah dalam medan gravitasi bumi dari ketinggian h, maka benda tersebut akan mengalami percepatan gravitasi g yang konstan.gerak jatuh bebas ini merupakan gerak dipercepat beraturan. Jika benda jatuh pada saat awal dengan kecepatan awal,maka kecepatan sesaat benda ....dapat di tulis sebagai berikut

v(t) = g.t

(1)

   

(2)

Untuk mengamati gerak jatuh bebas, bola baja dilekatkan pada sebuah magnet di namis (alat elektromagnet yang berfungsi sebagai magnet apabila ada tegangan listrik). Pada saat tegangan elektromagnet dihilangkan, bola dengan masa , akan jatuh dengan percepatan konstan karena gaya gravitasi atau gaya berat sebesar; F= m.g

(3)

Pada percobaan pertama, waktu pengujukuran secara elektronik dimulai saat bola dilepaskan. Setelah melewati jarak jatuh h,bola jastuh pada pelat kontak dan waktu pengukuran akan berhenti. Pengukuran dilakukan dengan variasi ketinggian.Gesekan udara dapat diabaikan selama benda jatuh dan kecepatan akhir benda tidak terlalu besar.


Page 18

3. Alat dan Bahan Alat mistar Kabel penghubung Papan pantal sumber arus elektromagnet

Bahan Bola besi stopwatch


1. letakkan Pelat kontak pada jarak 0,2 m dari atas meja. 2. Atur counter digital untuk menghitung waktu dengan satuan milisecond dan reset alat penghitung waktu ini pada kedudukan nol 3. Pelat kontak dipasang sedemikian rupa sehingga bola baja yang jatuh setelah arus magnet terhenti akan jatuh tepat di atas bagian pelat kontak. Tegangan untuk penahan magnet dipilih sekecil mungkin. 4. Gantungkan bola baja pada penahan magnet 5. Jarak s antara permukaan bola baja sebelah bawah dengan permukaan alat kontak pada posisi tertutup, diukur dengan bantuan mistar tegak vertikal. 6. Tekan tombol morse sesaat dengan kekuatan. 7. Catat waktu jatuh t pada digital counter dan setelah itu digital counter direset ke posisi nol lagi. 8. Gantungkan kembali bola baja dan ulangi langkah No. 7 sebanyak 10 kali untuk diambil rata-ratanya 5. Data Percobaan Pengulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

h (meter)


t (sekon)

g (m/s )

Page 19

6. Evaluasi

1. Bagaimana pengaruh massa terhadap percepatan gravitasi 2. Sebutkan hal – hal yang mempengaruhi gerakan jatuh bebas 3. Bagaimana pengaruh rotasi terhadap nilai g


Page 20

M DL - 04

Bandul F isis

1. Tujuan Percobaan

Percoban ini bertujuan untuk menentukan gerak harmonik sederhana dan menentukan harga percepatan gravitasi pada suatu tempat dengan menggunakan bandul fisis 2. Dasar Teori

Suatu sistem yang terdiri dari sebuah partikel yang bermasa m digantung pada suatu tali yang tidak mulur dan massanya diabaikan.Apabila susunan ini diberi simpangan kecil,maka partikel akan berayun. Sistem ini disebut bandul matematis dan berlaku persamaan :

 ……………………………(I)

T= Dimana :

T

=

Perioda ayunan,sekon

L

=

panjang tali,meter

g

=

Percepatan gravitasi ,m/s

Jika benda tidak kecil dan berat ,tali tidak diabaikan . Sistem ini disebut

Bandul Fisis dan

berlaku persamaan ;

 {K  + )/(g.a)}………. (2)

T=2

Dimana :



=

a

= jarak pusat massa C dengan ayunan A

Radiusgirasi terhadap pusat massa sistem C

a

Gambar 1


Page 21

Jika pada gambar 1 diambil titik pusat perputaran yang berlainan yaitu pada titik pusat A,dengan jarak

didapat periode dan untuk titik pusat B didapat  dan ,berlaku

persamaan :

  )/(8( + ))} + {( - )/8( - ))} = 

{

/g ………..(3)

Bandul matematis dengan persamaan :

 = I / (m.a) = ( + ) / a ………………… (4) Sedangkan I disebut panjang eqivalen. Jadi bila semua massa bandul fisis dikumpulkan pada suatu sisi dengan jarak

 dari

poros,maka didapat suatu bandul matematis dengan T sama. Dari persamaan (2) didapat bahwa supaya garis AB terdapat beberapa buah titik gantung dengan harga T yang sama (dalam batas-batas tertentu). Sistem bandul pada percobaan ini terdiri darisatu batang logam panjang berlubang-lubang dan dua keeping pemberat yang dapat dilepas. Pusat massa C dapat ditentukan dengan mengukur berat batang logam (anggap homogen) dan berat kedua keeping

3. Alat dan Bahan

1. Bandul fisis 2 . Roll Meter 3. Stop Watch 4. Timbangan 5. busur


Page 22


1. Tentukan, a. massa batang dan keeping. b. panjang batang dengan roll meter sebanyak 5 kali. c. jarak keeping ke ujung atas batang. d. titik gantung A, ukurlah jarak antara titik A dengan ujung atas batang. e. titik gantung B, ukur jarak titik B dengan ujung atas batang. 2. Gantungkan batang pada titik gantung A! 0

3. berikan simpangan awal 5 dan biarkan batang berayun 4. Tentukan waktu ayun untuk 20 ayunan! Lakukan sebanyak 3 kali! 5. Ulangi percobaan untuk titik gantung B! 6. Ambil 3 pasang titik lagi dan ulangi percobaan untuk 3 pasang titik ini.

5. Data Percobaan a (cm)

T (sekon)


2

g (m/s )

Page 23

6. Evaluasi

1. Hitunglah panjang batang rata-rata dan simpangannya! 2. Hitunglah jarak titik pusat massa sistem! 3. Hitunglah g masing-masing pasangan! 4. Hitunglah g rata-rata dan simpangannya!



5. Bandingkan g percobaan dengan g di jambi pada literature! (g=9,78 m/ )


Page 24

M D L – 05

Koefisien Gesek

1. Tujuan Percobaan

Mempelajari Gaya Gesek Menentukan koefisien gesek statis dan kinetik suatu benda

2. Dasar Teori

1. Koefisien Gesekan Statis Beban yang digantungkan melalui suatu katrol akan mengakibatkan adanya tegangan T pada tali (Gambar 1.1). Besar tegangan ini merupakan gaya yang menarik balok (massa tali diabaikan). Benda yang berada di atas papan akan mengalami gaya gesekan f s yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan benda. N T f s T

W 0



m 0 g

W 1



m1g

Gambar 1. Benda balok bergerak di atas permukaan meja Pada saat balok tepat akan meluncur, besar gaya gesekan f s. Balok mengerjakan gaya tekan pada permukaan bidang papan, akibatnya permukaan papan melakukan gaya reaksi (gaya normal N ) yang besarnya sama dengan gaya tekan oleh balok tetapi arahnya berlawanan. Perbandingan besarnya gaya gesekan statis f s maksimum dengan gaya normal N disebut koefisien gesekan statis µs dari permukaan suatu bidang atau

f s




 sN

(1)

Page 25

2.

Koefisien gesekan kinetis Jika benda diletakkan di atas permukaan bidang miring, benda akan meluncur dengan

percepatan tertentu (Gambar 2). Benda akan meluncur bila gaya W Sin  lebih besar dari gaya gesekan f s. Pada saat meluncur

W Sin  f s

(2)

N  W Cos

(3)

sedangkan gaya normal N besarnya adalah

N f s

W sin 

W cos  W  mg

Gambar 2. Benda meluncur di atas permukaan yang miring

Pada Gambar 3 terlihat bahwa balok akan meluncur ke atas bila gaya F lebih besar dari

W sin  f s sedangkan gaya normal N  W cos  .

N

/

W sin  

f s

W  m0g

W cos 

F  m1g

Gambar 3. Benda meluncur ke arah atas bidang miring.


Page 26

3. Alat dan Bahan 

Papan Luncur



Balok kayu



Tali dan katrol



Seperangkat anak timbangan



Busur derajat dan mistar


A. Koefisien Gesekan Statis 1. Letakkan papan peluncur pada posisi horizontal seperti Gambar 1. Gunakan waterpass. 2. Pasang katrol pada salah satu ujung papan. 3. Timbanglah massa balok m 0 kemudian ikatkan balok dengan tali 4. Letakkan balok tersebut di atas bidang papan luncur. 5. Beri beban m 1 pada tali. Beban merupakan gaya yang bekerja pada balok. Catat hasil pengamatan pada tabel data 6. Tambahkan massa beban m 1' pada m 1 secara bertahap sampai balok tepat pada saat meluncur (lakukan 5 kali).

B. Koefisien Gesekan Kinetis 1. Timbanglah massa balok m 0 dan letakkan balok di atas bidang papan peluncur yang miring (Gambar 3). 2. Beri beban m1 pada tali. Beban merupakan gaya yang bekerja pada balok. 3. Tambahkan massa beban m1' pada m1 secara bertahap sampai balok tepat meluncur. Amati dengan teliti gerakan balok dan ukur waktu lamanya balok meluncur di atas bidang miring (lakukan 5 kali). 4. Tentukan juga panjang bidang miring yang dilalui oleh balok daan ulangi percobaan lima kali dengan mengubah kemiringan papan. 5. Catat semua data pengamatan pada Tabel data


Page 27

5. Data Percobaan

Koefisian gesekan statis No

Massa Balok (gram)

Beban (gram)

Percepatan gravitasi

Gaya yang bekerja (Newton)

Koefesien Gesek

Percepatan gravitasi

Gaya yang bekerja (Newton)

Koefesien Gesek

Koefisien gesekan kinetis No

Massa Balok (gram)

Beban (gram)

6. Evaluasi

A. Koefisien gesekan statis 1. Plotlah grafik hubungan antara gaya tegangan pada tali T dengan gaya normal N . 2. Tentukan koefisien gesekan statis dari grafik. B. Koefisien gesekan kinetis 1. Plotlah grafik hubungan antara gaya penggerak F dengan gaya normal N . 2. Tentukan koefisien gesekan kinetis dari grafik. Catatan: Grafik harus digambar pada kertas millimeter.


Page 28

M D L – 06

M odul us Young 1. Tujuan Percobaan 

Memahami hokum hooke



Mementukan modulus elastisitas young

2. Dasar Teori

Apabila sepotong kawat homogen yang panjangnya L dan luas penampangnya ditarik oleh sebuah gaya F, maka kawat itu akan bertambah panjang sebesar L. Selama tegangan F/A tidak melebihi harga batas kesetimbangan, maka regangan jenis AL/L adalah sebanding dengan F/A yang secara matematis ditulis :

     

Dimana : γ = modulus elastisitas Young’s Persamaan ini disebut dengan Hukum Hooke dan nilai γ dalan persamaan ini berbeda – beda setiap material. Prinsip percobaan ini adalah mengadakan daya tarik pada sepotong kawat, yang panjang dan luas penampang diketahui. Dari persamaan γ dapat dihitung dihitung :

     Dari persamaan di atas juga didapat     atau    Dimana   = konstanta . dari persamaan F = C.ΔL ini terlihat  ada hubungan linier antara gaya F dengan tambahan panjang ΔL dan ini hanya berlaku dalam batas keseimbangan saja.


Page 29

3. Alat dan Bahan Alat Aparat yaoung’s eksperiment anak timbangan Micrometer skrup Meteran / penggaris

Bahan Beban bermassa


1. Ukurlah diameter kawat dengan micrometer skrup dan panjang kawat dengan meteran 2. Gantungkan beban standard dan beban lain, masing – masing pada penggantungnya 3. Atur kedudukan seimbang kedua kawat itu dengan menggunakan waterpas 4. Berikan tambahan beban pada kawat yang akan diperiksa 5. Tiap – tiap kali penambahan beban, catatlah L dengan mempergunakan micrometer dan mengatur waterpas 6. Lakukan percobaan (5) dengan pengurangan beban dari yang besar sampai kepada yang kecil. 5. Data Percobaan Diameter (cm)

A (cm)

L0 (cm)

F (dyne)

L (cm)

Y (dyne/cm)

6. Evaluasi

1. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan daerah elastisitas dan dearah inelastisitas 2. Jabarkan persamaan diatas sebingga diperoleh mod ulus elastisitas yaoung’s itu 3. Buatlah grafik F vs L dan carilah modulus elastisitas Young’s dengan menggunakan grafik tersebut 4. Apa yang dimaksud dengan elastisitas young’s Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 30

M D L – 07

Viskositas Zat Alir

1. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan viskositas zat alir dengan menggunakan metoda stokes

2. Dasar Teori

Viskositas alir menurut stokes dapat ditentukan dengan persamaan :

   

Dimana : r = jari – jari bola (mm) 2

g = percepatan gravitasi (cm/s ) ρ = massa jenis bola (gr/cc) ρ0 = massa jenis zat alir (gr/cc) v = kecepatan bola (cm/s) h = tinggi jatuh diukur bola jatuh dalam zat alir dengan kecepatan tetap t = waktu jatuh (s) η = kekentalan zat alir (poisse)

perlu diingat bahwa pengukuran kecepatan bola tersebut setelah bola itu jatuh dengan kecepatan tetap. Kecepatan tetap akan tercapai apabila gaya berat bola = gaya apung + gaya gesekan antara bola dengan zat alir. Jadi : W = B + R


Page 31

3. Alat dan Bahan

Alat Tabung kaca Stopwatch Mistar Jangka sorong Alat penaikkan bola

Bahan Bola / kelereng Oli


1. Susun alat sesuai dengan percobaan 2. Ukur jari – jari dan massa jenis dari bola jatuh 3. Tentukan massa jenis dari zat alir 4. Jatuhkan bola secara perlahan – lahan diatas permukaan zat alir dalam tabung 5. Setelah kira – kira 5 cm dari permukaan zat alir dalam tabung, lalu tekan tombol stopwatch dan setelah sampai di dasar tabung hentikan stopwatch. Catat waktu jatuhnya dan ukur jarak yang ditempuh bola sejak awal penekanan tombol stopwatch sampai ke dasar tabung, lakukan sebanyak 5 kali. 6. Tentukan v dari no 5 7. Ulangi percobaan 4 dan 5 beberapa kali untuk mendapatkan v 8. gunakan persamaan diatas untuk menghitung kekentalan zat alir setiap harga v yang diperoleh 5. Data Percobaan

Massa bola

: ……

massa minyak

: …..

Volume bola

: ……

Volume minyak

: …..

Massa jenis minyak

: …..

Massa Jenis bola : ……. Pengulangan 1 2 3 4 5

h


t

v

η

Page 32

6. Evaluasi

1. Hal – hal apakah yang mempengaruhi viskositas 2. Tunjukkan dengan persamaan bahwa jenis aliran itu tergantung pada viskositas zat alir yang mengalir 3. Apakah yang dimaksud dengan SAE 4. Buat analisis dan kesimpulan dari percobaan tersebut


Page 33

M D L – 08

Hidrodinamika

1.

Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan jarak pancar zat cair yang mengalir dan menentukan volume atau debit zat cair yang mengalir 2.

Dasar Teori

Hidrodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang zat cair yang bergerak. Persamaan Bernoulli merumuskan hubungan antara tekanan, kecepatan dan tinggi tempat suatu arus zat yang bergerak (mengalir) sebagai berikut: 2

P1 + ½ P . V + p.g.h = p2

(1)

Karena kedua permukaan zat cair tersebeut berhubungan dengan udara luar, P1=P2=P3= Tekanan udara luar

(2)

Jadi, 2

2

½ P . V + p.g.h = ½ P . V 2 + p.g.h2

(3)

V1 = kecepatan turunnya zat cair dalam bejana, dan harganya sangat kecil sehingga dapat diabaikan maka V1 = 0. Dengan demikian diperoleh : V2 = 2. G. h

(4)

Debit air adalah banyaknya air yang mengalir pada suatu pembuluh tertentu dengan luas penampang A, yang dirumuskan sebagai: Q = V.A

(5)

Untuk menentukan besar volume air yang keluar dari lubang pembuluh/ penampang dalam jangka waktu (t) tertentu digunakan sebagai berikut : V = Q.t

(6)

Mistar x

Gambar Tabung Bonanza Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 34

3.

4.

Alat dan Bahan 

Tabung Bonanza



Stopwatch



Mistar



Ember plastik



Gayung



Jangka sorong



Air



Serbet

Prosedur Percobaan

a) Menyiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan. b) Memberi lubang kecil pada Tabung Bonanza yang dapat ditentukan luas penampangnya dan mengukur diameter. c) Memasukkan air ke dalam tabung, sebelumnya menutup lubang dengan jari-jari tangan hingga tak mengalir. d) Mengukur tinggi permukaan air dari dasar tabung (H). e) Melepaskan jari dari lubang tabung tersebut, bersamaan dengan itu menjalankan stopwatch. f) Mencatat waktu yang diperlukan sampai zat cair itu berhenti mengalir. g) Mengukur jarak pancar air pertama yang mengalir keluar dengan mistar yang telah disiapkan di dasar tabung. h) Melakukan prosedur c sampai dengan f dengan 3 kali ulangan. i) Mengulangi percobaan untuk tinggi air yang berbeda. j) Mencatat hasil pengamatan pada suatu tabel.


Page 35

5.

Data Percobaan

Tinggi air (h) (cm) Tabung A1

Diameter (cm)

Jarak (x) (cm)

Waktu (t) (cm)

Tabung A1

Tabung A1 x1 =

Tabung A1 t 1 =

x 2 = x 3

Tabung A2

6.

Tabung A2

t 2

=

=

t 3 =

Tabung A2 x1 =

Tabung A2 t 1 =

x1 =

t 1 =

x1 =

t 1 =

Evaluasi

1.

Hitunglah kecepatan air yang mengalir , debit air dan volume air yang keluar

2.

Buatlah kesimpulan yang didapat dari percobaan yang dilakukan


Page 36

M D L – 09

L ini ear Air Tr ack

1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari ataupun memahami lebih lanjut tentang konsep – konsep dasar yang berkenan dengan gaya, gerakan – gerakan titik materi, energy, momentum dan tumbukan.

2. Dasar Teori

Apabila blower dihidupkan maka udara dari dalam tangki blower akan mengalir ke air track lewat pipa (selang) yang telah dipersiapkan untuk itu. Apabila udara telah mengalir maka kendaraan air track yang akan bergerak dengan lancer tanpa gesekan. Kecepatan air track dapat diketahui dengan persamaan :

   dimana : s = panjang kendaraan t = waktu percepatan

kendaraan

air tracj diperhitungkan

sebagai

berikut

:

usaha

untuk

menggerakkan kendaraan air track sejauh ds adalah

()                        ∫    ∫           Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 37

         Gaya, besarnya gaya yang bekerja pada kendaraan air track dihitungkan dengan persamaan F=m.a, dimana m = massa kendaraan air track

s = f(t), artinya jarak = fungsi dari waktu. Dengan jarak gerakkan kendaraan Air Track, tiap slang waktu tertentu dapat di ketahui posisinya di sepanjang Air Track itu, lantas dapat dibuatkan grafiknya. s = f(t) dapat ditentukan setelah data kita ambil sebagai berikut :

Pada saat t = t 1 jarak yang ditempuh oleh sebuah titik materi = S1 Pada saat t = t 2 jarak yang ditempuh oleh sebuah titik materi = S2 Pada saat t = t 3 jarak yang ditempuh oleh sebuah titik materi = S3 Pada saat t = t 4 jarak yang ditempuh oleh sebuah titik materi = S4

Bila s = f(t) maka dengan menggunakan hitungan differensiasi dapat diperoleh

     

Dan besarnya energy kinetis kendaraan Air Track dapat dinyatakan dengan

Momentum linier adalah p = m.v


   

Page 38

3. Alat dan Bahan 

Linier Air Track

Kertas karton putih



Stopwatch

Mistar



Kendaraan Air Track

Ketapel kecil



Pita ukur


1. Setelah semua peralatan yang dibutuhkan sebagaimana mestinya 2. Pasanglah dengan baik 2.1 pipa (slang) plastic yang hubungkan blower dengan air track 2.2 kertas karton pada kendaraan air track dengan menggunakan palsticine. Kendaraan ini belum boleh ditaruh pada air track 2.3 kabel penghubung antara blower dan sumber listrik (PLN) atau antara digital timer dengan sumber listriknya 2.4 katapel pada kedua penyangga di ujung dengan pangkal air track 2.5 photodiode gate antara kedua ujung air track dan persis di atas sumbu air track itu 2.6 kabel penghubung antara photodiode ke digital timer serta antara photodiode ke sumber tegangan 2V 3. hidupkan blower 4. bersihkan pertemuan air track kertas tissue 5. hidupkan digital timer dan Nol-kan angkanya 6. letakkan kendaraan air track ( yang telah pakai kertas karton putih) secara pelan – pelan ke atas air track itu di sebelah ujung kirin ya. Jika mengambil kendaraan air track itu, hendaknya dalam keadaan blower sedang bekerja 7. amatilah gerakannya kendaraan air track itu, sesampainya ujung kanan kertas karton putih meninggalkan photodiode gate, maka bacalah angka yang ditunjukkan oleh digital timer, angka ini = t dalam rumus 8. jika panjang kendaraan telah diketahui maka carilah kecepatan kendaraan itu 9. tentukan percepatan dan gaya yang bekerja pada kendaraan air track (note : dalam hal ini boleh menggunakan dua buah photodiode)


Page 39

10. ambilah selang waktu (dengan stopwatch biasa) selama 10s, tiap selang waktu 10s, amati jarak yang ditempuh oleh kendaraan Air Track itu, buatlah grafik s f(t) 11. dari f = f(t) tadi, tentukan kecepatan sesaat dan percepatan sesaat gaya yang bekerja pada kendaraan Air Track, serta hitung energy kinetiknya dan momentum linearnya

5. Data Percobaan

Tabel data 1 : menentukan kecepatan Panjang kendaraan No

= ………….. cm

Lintasan Kiri Jarak waktu

Lintasan Kanan Jarak waktu

1 2 3 4 5 Rata – rata (v) kiri = ………………………….. kanan = ……………….. Tabel 2 : menentuksn percepatan (a), gaya (F) dan Energi Potensia (EK) Massa kendaraan No 1 2 3 4 5

Jarak I

:………… gram

Kec I

Jarak II

Kec II

a

F

EK

Tabel 3 : menentukan Jarak tempuh dengan fungsi waktu {S = f(t)} No 1 2 3 4 5

T1

S1

T2

S2

T3

S3

T4

S4

6. Evaluasi

1. Bagaimana cara mendapatkan kecepatan rata – rata dari kendaraan Air Track 2. Bagaimana cara mendapatkan percepatan rata – rata dari kendaraan Air Track 3. Mengapa Air Track diletakkan horizontal Penuntun Pratikum FisDas 1

Page 40

Penuntun Praktikum Fisika Dasar

Recommend Documents