Alat Pemotong Styrofoam Sederhana A. Tujuan
: 1. Mahasiswa mampu membuat alat pemotong styrofoam sederhana 2. Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja alat pemotong styrofoam sederhana
B. Dasar Teori 1. Pengertian Energi Kata energi berasal dari bahasa Yunani, yaitu ergon yang berarti “kerja”. Jadi, energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi merupakan sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini, terutama bagi kehidupan manusia, karena segala sesuatu yang kita lakukan memerlukan energi. Energi di alam ini tersedia dalam berbagai bentuk, misalnya energi kimia, energi listrik, energi kalor, dan energi cahaya. Energi akan bermanfaat jika terjadi perubahan bentuk dari suatu bentuk energi ke bentuk lain. Sebagai contoh setrika listrik akan bermanfaat jika terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor. Energi baru dapat dirasakan manfaatnya apabila energi tersebut telah berubah bentuk. Contohnya, energi kimia dalam bahan bakar berubah menjadi energi gerak untuk memutar roda. Energi listrik berubah menjadi energi cahaya lampu, menjadi energi kalor pada setrika, rice cooker, magic jar, dan dispenser, serta menjadi energi gerak pada bor, mesin cuci, mixer, dan kipas angin. Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Pada umumnya, bentuk kebentuk yang lain. Beberapa bentuk perubahan energi ini dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa perubahan energi tersebut antara lain sebagai berikut. 1. Perubahan energi gerak menjadi energi panas. Contoh kedua tangan yang digosokan akan terasa hangat; 2. Perubahan energi gerak menjadi energi bunyi. Contoh saat kita bertepuk tangan akan terdengar bunyi; 3. Perubahan energi panas menjadi energi gerak. Contoh kertas yang dibentuk spiral akan berputar saat dipanaskan di atas lilin; 4. Perubahan energi kimia menjadi energi panas. Contoh energi dari makanan yang menghasilkan panas setelah dimakan. Adanya energi panas ditandai dengan timbulnya keringat setelah makan; 5. Perubahan energi listrik menjadi energi panas. Contoh setrika listrik manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk menjadi energi yang lain. Bentuk energi dapat
mengalami perubahan. Energi dapat berubah dari satu dan solder listrik yang dipanaskan; 6. Perubahan energi listrik menjadi energi gerak. Contoh kipas angin dan blender; 7. Perubahan energi cahaya menjadi energi panas. Contoh pada pembakaran kertas menggunakan lup; 2. Pengertian Gabus Gabus merupakan suatu bahan apung yang mempunyai banyak kegunaan. Gabus digunakan sebagai penutup botol terutama minuman beralkohol seperti anggur. Selain itu, kandungan udara yang banyak di dalam gabus menyebabkannya digunakan sebagai pengapung dalam jaket penyelamat pada masa lalu. Selain itu, kandungan udara yang banyak dalam gabus juga menjadikan gabus sebagai isolator yang baik. Oleh itu gabus telah digunakan sebagai alas meja untuk makanan panas dan dingin, dan bahan penahan dingin untuk peti berisi es batu. Gabus juga digunakan dalam pembuatan dinding rumah di negaranegara 4 musim. Gabus sebenarnya berasal dari tumbuhan, yaitu kulit sejenis pohon. Pada masa sekarang, gabus telah banyak digantikan dengan bahan buatan manusia yang lain seperti styrofoam. Bagaimanapun, gabus masih merupakan bahan terbaik karena gabus adalah sejenis bahan ramah lingkungan, mudah terurai, dan tidak meracuni alam sekitar. Namun, masyarakat pada umumnya salah kaprah, dengan menganggap bahwa gabus merusak lingkungan, karena stryrofoam berbeda dengan gabus yang terbuat dari bahan organik. Seorang ilmuwan bernama Robert Hooke menjadi orang pertama
yang
menggambarkan sel. Robert Hooke telah meneliti irisan kulit gabus menggunakan mikroskop dan mendapati irisan tersebut terdiri dari susunan unit-unit kecil. 3. Pengertian Styrofoam Styrofoam yang memiliki nama lain polystyrene, Begitu banyak digunakan oleh manusia dalam kehidupannya sehari hari. Begitu Styrofoam diciptakan pun langsung marak digunakan di Indonesia. Banyak keunggulan pada styrofoam yang yang akan sangat menguntungkan bagi para penjual makanan seperti tidak mudah bocor, praktis dan ringan sudah pasti lebih disukai sebagai pembungkus makanan mereka. Bahkan kita tidak dapat dalam satu hari saja tidak menggunakan bahan polimer sintetik. Polystyrene adalah sebuah dengan monomer, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat padat, dapatmencair pada suhu yang lebih tinggi. Stirena tergolong senyawa aromatik. Polistirena
pertamakali dibuat pada 1839 oleh Eduard Simon, seorang apoteker Jerman. Ketika mengisolasi zat tersebut dari resin alami, dia tidak menyadari apa yang dia telah temukan. Seorang kimiawan organik Jerman lainnya, Hermann Staudinger, menyadari bahwa penemuan Simon terdiri dari rantai panjang molekul stirena, yang adalah sebuah polimer plastik.
Polistirena padat murni
adalah sebuah plastik tak berwarna, keras dengan
fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi berbagai macam produk dengan detil yang bagus. Penambahan karet pada saat polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Polistirena jenis ini dikenal dengan nama High Impact Polystyrene (HIPS). Polistirena murni yang transparan bisa dibuat menjadi beraneka warna melalui proses . Polistirena banyak dipakai dalam produk-produk elektronik sebagai casing, kabinet dan komponen-komponen lainya. Peralatan rumah tangga yang terbuat dari polistirena, sapu, sisir, baskom, gantungan baju, ember. Tetapi dibalik semua keunggulan styrofoam itu dapat menimbulkan kerugian yang sangat merugikan bagi manusia dan alam. Styrofoam jadi berbahaya karena terbuat dari butiran-butiran styrene, yang diprosese dengan menggunakan benzana (benzene). Padahal benzana termasuk zat yang bisa menimbulkan banyak penyakit. Benzana bisa menimbulkan masalah pada kelenjar tyroid, mengganggu sistem syaraf sehingga menyebabkan kelelahan, mempercepat detak jantung, sulit tidur, badan menjadi gemetaran, dan menjadi mudah gelisah. Dibeberapa kasus, benzana bahkan bisa mengakibatkan hilang kesadaran dan kematian. Saat benzana termakan, dia akan masuk ke sel-sel darah dan lama-kelamaan akan merusak sumsum tulang belakang. Akibatnya produksi sel darah merah berkurang dan timbullah penyakit anemia. Efek lainnya, sistem imun akan berkurang sehingga kita mudah terinfeksi. Pada wanita, zat ini berakibat buruk terhadap siklus menstruasi dan mengancam kehamilan. Dan yang paling berbahaya, zat ini bisa menyebabkan kanker payudara dan kanker prostat. Beberapa lembaga dunia seperti World Health Organization’ s International Agency for Research on Cancer dan EPA (Enviromental Protection Agency) styrofoam telah dikategorikan sebagai bahan karsinogen(bahan yang dapat menyebabkan kanker). Selain berefek negatif bagi kesehatan, styrofoam juga tak ramah lingkungan. Karena tidak bisa diuraikan oleh alam, styrofoam akan menumpuk begitu saja dan mencemari lingkungan. Styrofoam yang terbawa ke laut, akan dapat merusak ekosistem dan biota laut. Beberapa perusahaan memang mendaur ulang styrofoam. Namun sebenarnya, yang dilakukan hanya menghancurkan styrofoam lama, membentuknya menjadi styrofoam baru dan menggunakannya kembali menjadi wadah makanan dan minuman.
Proses pembuatan styrofoam juga bisa mencemari lingkungan. Data EPA (Enviromental Protection Agency) di tahun 1986 menyebutkan, limbah berbahaya yang dihasilkan dari proses pembuatan styrofoam sangat banyak. Hal itu menyebabkan EPA mengategorikan proses pembuatan styrofoam sebagai penghasil limbah berbahaya ke-5 terbesar di dunia. Selain itu, proses pembuatan styrofoam menimbulkan bau yang tak sedap yang mengganggu pernapasan dan melepaskan 57 zat berbahaya ke udara. 4. Hambatan Kawat Penghantar Besar hambatan suatu kawat penghantar 1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis :
Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik (Tabel 1).
5. Arus listrik AC dan DC Arus listrik AC (alternating current), merupakan listrik yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak balik. Arus listrik AC akan membentuk suatu gelombang yang dinamakan dengan gelombang sinus atau lebih lengkapnya sinusoida. Di Indonesia sendiri listrik bolak balik (AC) dipelihara dan berada dibawah naungan PLN. Indonesia sendri listrik bolak-balik dengan frekuensi 50Hz. Tegangan standar yang diterapkan di Indonesia untuk listrik boalk-balik 1 (satu) fasa adalah 220 volt. Contoh : mesin cuci, penerangan (lampu), pompa air AC, pendingin ruangan, kompor listrik. Ada beberapa peralatan yang tidak menggunakan arus listrik AC, yaitu Laptop. Laptop menggunakan arus listrik DC, listrik tersebut diperoleh dari adaptor yang terdapat pada laptop (terdapat pada charger) tersebut. Jadi saat mengisi ulang baterai laptop dengan listrik PLN (AC) maka adaptor didalam laptop akan merubah listrik AC menjadi DC. Arus listrik DC (Direct current) merupakan arus listrik searah. Pada awalnya aliran arus pada listrik DC dikatakan mengalir dari ujung positif menuju ujung negatif. Semakin kesini pengamatan-pengamatan yang dilakukan oleh para ahli menunjukkan bahwa pada arus searah merupakan arus yang alirannya dari negatif (elektron) menuju kutub positif. Aliranaliran ini menyebabkan timbulnya lubang-lubang bermuatan positif yang terlihat mengalir dari positif ke negatif. Contoh : Lampu LED (Light Emiting Diode), Komputer, Laptop, TV, Radio. C. Alat dan Bahan Alat
: pisau, karet , isolasi , gunting, penjepit buaya 2 buah
Bahan : Batang bambu 2 buah, Baterai 1,5 volt 4 buah, Kawat nikelin 20cm, stirofoam.
D. Prosedur Mengupas dan memotong dua buah batang bambu dengan menggunakan pisau menjadi batang seperti bentuk tusuk sate.
Menyilangkan kedua buah batang bambu kemudian mengikatnya dengan menggunakan karet.
Kemudian, memotong kawat nikelin sepanjang 20cm, melilitkannya di kedua ujung bagian bambu yang tidak terikat.
Dengan menggunakan dua buah penjepit buaya, jepitkan masingmasing ujung kedua buah penjepit buaya pada ujung kawat nikelin yang telah dililitkan pada bambu. Setelah itu, menempelkan ujung penjepit yang lain pada kutub (+) dan (–) baterai 1,5 volt yang telah dirasangkai. Menunggu sampai kawat nikelin menjadi panas, setelah kawat nikelin panas, tempelkan kawat pada styrofoam. Styrofoam dipotong membentuk huruf V.
E. Produk NO 1
2
Alat
Keterangan Penjepit Buaya
Baterai 4 buah @1,5 Volt
3
4
Pemotong styrofoam sederhana 1 2
1. Batang bambu
3
3. Kawat nikelin
2. Karet
Rangkaian Alat
F. Pembahasan Pada percobaan membuat aalat pemotong sterofoam sederhana ini, kami membutuhkan kawat nikelin, dua buah batang kayu, karet, selotip, dua buah penjepit buaya, dan juga empat buah baterai. Pertama, kami menyatukan dua buah batang kayu dengan menggunakan karet agar terbentuk segitiga. Batang kayu ini digunakan sebagai pegangan alat pemotong. Kemudian kami melilitkan kawat nikelin dikedua ujung batang kayu. Selanjutnya, kabel penjepit buaya disambungkan diujung-ujung kawat nikelin. Untuk menggunakannya kabel buaya cukup disambungkan ke kutub positif dan negatif dari batu baterai yang sudah dijadikan satu rangkaian. Empat batu baterai yang sudah disiapkan disambungkan menjadi satu dengan menggunakan solatip. Pada saat kawat nikelin dihubungkan dengan batu baterai ataupun catu daya, akan terjadi perubahan energi dari energi kimia menjadi energi listrik dan menjadi energi panas. Energi panas yang dihasilkan inilah yang dapat memotong sterofoam sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Kawat nikelin memiliki hambatan jenis yang cukup tinggi dibanding bahanbahan lain. Seperti yang tertera pada tabel 1 dasar teori, kawat nikelin memilki hambatan jenis sebesar 0,400 Ohm sehingga mudah memunculkan panas, bahan nya pun murah dan mudah ditemukan dipasaran serta cukup kuat bila digunakan untuk memotong styrofoam.
Arus listrik yang mengalir dari baterai ke kawat nikelin adalah arus listrik DC (direct current) dalam bahasa Indonesia adalah arus listrik searah yaitu aliran elektron dari satu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih rendah. Arus listrik searah mengalir pada bahan-bahan konduktor - dalam percobaan ini bahan yang bersifat konduktor adalah kawat nikelin. Arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang “tampak” mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Alat ini akan memudahkan kami dan para pengguna lain dalam melakukan pemotongan styrofoam dengan bentuk yang unik tanpa menyisakan potongan-potongan halus seperti saat memotong dengan pisau atau cutter. Namun kami juga menemui kesulitan saat pembuatan alat ini, yaitu saat menyambungkan alat dengan sumber daya baterai, terkadang kawat tidak segera panas karena sumber daya baterai yang tidak tersambung sempurna. Karena kami hanya menyambungkan baterai dengan solatip, tidak menggunakan dudukan baterai. Juga kawat nikelin yang kami gunakan memiliki diameter yang cukup besar, sehingga penggunaan daya baterai juga semakin besar. Alat ini juga memiliki kelemahan. Selain karena boros daya (karena menggunakan baterai), alat ini juga kurang efektif digunakan. Hal itu karena kami harus memegangnya dengan salah satu tangan, sedang tangan yang lainnya digunakan untuk memegang gabus yang hendak dipotong. G. Kesimpulan 1. Pada kegiatan ini, langkah-langkah untuk membuat alat pemotong styrofoam sederhana adalah dengan cara :
Mengupas dan memotong dua buah batang bambu dengan menggunakan pisau menjadi batang seperti bentuk tusuk sate.
Menyilangkan kedua buah batang bambu kemudian mengikatnya dengan menggunakan karet.
Kemudian, memotong kawat nikelin sepanjang 20cm, melilitkannya di kedua ujung bagian bambu yang tidak terikat.
Dengan menggunakan dua buah penjepit buaya, jepitkan masing-masing ujung kedua buah penjepit buaya pada ujung kawat nikelin yang telah dililitkan pada bambu. Setelah itu, menempelkan ujung penjepit yang lain pada kutub (+) dan (–) baterai 1,5 volt yang telah dirasangkai. Menunggu sampai kawat nikelin menjadi panas, setelah kawat nikelin panas, tempelkan kawat pada styrofoam. Styrofoam dipotong membentuk huruf V.
2. Prinsip kerja alat pemotong styrofoam sederhana yaitu, adanya perubahan
Energi kimia
listrik
Panas
Energi kimia berasal dari 4 buah baterai sebanyak 1,5 volt yang kemudian menjadi energi listrik yang mengalir ke kawat nikelin melalui penjepit buaya kemudian kawat nikelin menjadi panas.
H. Referensi Boundy, Ray H.; Amos, J. Lawrence.1991. A History of the Dow Chemical Physics Lab. New York: Marcel Dekker, Inc http://www.epa.gov/chemfact/styre-sd.pdf diunduh pada hari Jum’at pukul 22.12 WIB https://fisikaelektronika.files.wordpress.com/ diunduh pada hari Minggu pukul 19.04 WIB http://www.miung.com/2013/05/pengertian-arus-listrik-ac-dan-dc.html diunduh pada hari Sabtu pukul 12.22 WIB https://parfisika.wordpress.com/sma-x/listrik/hambatan-listrik/ diunduh pada hari Sabtu pukul 12.25 WIB
Laporan Praktikum IPA Terapan Membuat Pemotong Styrofoam Sederhana (Drs. Joko Sudomo, MA)
Oleh : Kasyfi R.M (12315244020) Yenni Sumarlina (12315244023) Chusnindiyah S.N (12315244024)
JURUSAN PENDIDIKAN IPA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2015
