PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dasar dalam mempelajari suatu ilmu teknik adalah ilmu fisika. Hal
ini terbukti pada Perguruan Tinggi Teknik, mata kuliah Mekanika
Teknik, Mekanika Fisika, Kinematika, Dinamika dan sebagainya
merupakan mata kuliah dasar umum yang harus dipelajari. Semuanya itu
diperoleh dari mata kuliah Fisika yang merupakan bekal dalam
menyelesaikan studi.
Ilmu pengetahuan teknik dan fisika khususnya, merupakan ilmu-ilmu
yang berkembang, bukan berdasarkan teori saja tetapi berdasarkan atas
pengamatan dan pengukuran gejala fisis. Berdasarkan analisa
data-data dari suatu percobaan dan menentukan benar tidaknya
suatu ilmu pengetahuan. Bahkan kemungkinan terjadinya penemuan-
penemuan baru dengan diterapkannya teori analisa percobaan.
Memahami petunjuk-petunjuk praktikum merupakan suatu keharusan
sehingga teori dari suatu ilmu pengetahuan dikuasai dengan baik dan
dalam percobaan didapatkan hasil dan data-data yang tepat.
1.2. Tujuan
Praktikum Fisika Dasar ini diadakan dengan tujuan agar mahasiswa
dapat:
1. Memiliki dasar-dasar cara kerja penelitian atau eksperimen
ilmiah.
2. Mengamati secara langsung mengenai gejala-gejala fisis dari
suatu alat.
3. Memiliki ketrampilan dalam menggunakan alat-alat di
laboratorium.
4. Membiasakan selalu bekerja dengan teliti dan tanggung jawab.
5. Melatih untuk selalu membuat catatan baru suatu pengamatan
percobaan baik itu meringkas, menafsirkan dan menganalisa.
1.3. Teori Kesalahan
Dalam melakukan percobaan selalu dimungkinkan terjadi kesalahan.
Oleh sebab itu kita harus menyertakan angka-angka kesalahan agar
kita dapat memberi penilaian yang wajar dari hasil percobaan.
Jadi hasil perobaan tidak selalu tepat namun
terdapat suatu jangkauan
harga:
x Δx < x < x + Δx
Dengan x merupakan nilai terbaik sebagai pengganti nilai yang
benar, Δx merupakan kesalahan pada pengukuran yang disebabkan
keterbatasan alat, ketidakcermatan, perbedaan waktu pengukuran dan
lain sebagainya. Dengan menyertakan kesalahan atau batas toleransi
terhadap suatu nilai yang kita anggap benar, kita dapat
mempertanggungjawabkan hasil percobaan yang dilakukan.
1. Sumber-sumber Kesalahan
Setiap hasil pengukuran tidak terlepas dari suatu kesalahan,
hal ini disebabkan oleh adanya tiga sumber kesalahan yaitu:
1. Kesalahan bersistem, seperti kesalahan kalibrasi, zero error,
paralaks, keadaan fisis yang berbeda.
2. Kesalahan acak, disebabkan misalnya oleh gerak Brown,
fluktuasi tegangan listrik, noise, back ground dan sebagainya
3. Kesalahan karena tingkat ketelitian alat ukur modern, seperti
kalau kita membandingkan beberapa alat sejenis osiloskop,
spektrometer, digital counter dsb.
2. Penulisan Kesalahan Pada Hasil Pengukuran
Penyimpangan yang terjadi karena pengamatan, kondisi alat
maupun kondisi obyek atau situasi tempat (suhu, tekanan dan
kelembaban) dapat diperhitungkan secara analisa data
statistik.Misal nilai pengukuran data
hasil : X1; X2; X3 ....... Xn
Maka dapat dianalisa sebagai berikut :
"No "Xi " ""Xi - " ( Xi - "
" " " "" " )2 "
" " " ""X1 - "( X1 - "
" " " "" ")2 "
"1. "X1 ". " " "
" " ". ""X2 - " "
"2. "X2 ". "" "( X2 - "
" " " " ")2 "
". " " " " "
". ". " ". ". "
". ". " ". ". "
" ". " ". ". "
"n " " ""Xn - " "
" " " "" "( Xi - "
" "Xn " " ")2 "
" " "........ " " "
" " " " " "
" " " " " "
Cara memperkirakan dan menyatakan kesalahan ini, bergantung
pada jenis pengukuran yang dilakukan yaitu pengukuran berulang
atau tunggal. Hasil pengukuran tunggal dapat dinyatakan dengan:
x ' x ± Δx
Dengan x adalah hasil pengukuran tunggal dan Δx merupakan ½
kali skala pengukuran terkecil (s.p.t) dari alat ukur. Contoh t =
(2,10 ± 0.05) detik. Penulisan hendaknya menggunakan angka
signifikan yang benar, angka di belakang koma dari kesalahan
tidak boleh lebih dari angka di belakang koma dari hasil rata-
rata, apabila dijumpai bilangan yang sangat besar atau sangat
kecil hendaknya digunakan bentuk eksponen dan satuan harus
dituliskan.
Contoh:
"Penulisan yang Salah "Penulisan yang Benar "
"k ' (200 ,1 ± 0,215 )ο K / "k ' (200 ,1 ± 0,2) ο K /"
"dt "dt "
"d ' (0,000002 ± "d ' (20 ± 4) x10 7 mm "
"0,00000035)mm " "
"π ' 22 / 7 "π ' 3,1415 "
"F ' (2700000± 30000)N "F ' (270 ± 3) x10 4 N "
D. Pembuatan Grafik dan Metode Kuadrat Terkecil
Selain disajikan dalam bentuk angka-angka, hasil percobaan juga
dapat disajikan dalam bentuk grafik atau kurva dari variabel yang
dikehendaki. Pembuatan grafik mempunyai tujuan untuk melihat hubungan
antar variabel, menghitung konstanta dari rumus dan membuktikan
rumus.
Untuk keperluan menghitung konstanta maupun membuktikan
rumus, kurva diusahakan berbentuk linear y = a + bx. Misalkan
sekumpulan data x1, x2, x3, …, xn yang berhubungan secara linear
dengan y1, y2, y3, …, yn; maka
konstanta a dan koefisien b dapat ditentukan sebagai berikut:
BAB II
PERCOBAAN YANG DILAKUKAN
2.1 Percobaan Hukum Kirchoff
I. Tujuan Percobaan
Mempelajari hukum Kirchoff arus dan hukum Kirchoff tegangan.
II. Teori Dasar
Arus yang mengalir pada tiap bagian yang rumit dapat
diselesaikan dengan menggunakan hukum Kirchoff yaitu:
1. Jumlah arus yang masuk suatu sambungan akan sama dengan jumlah
arus lewat dari sambungan tersebut.
2. Pada rangkaian tertutup jumlah sumber tegangan akan sama
dengan
jumlah penurunan potensial.
III. Alat Percobaan
1. Papan rangkaian
2. Hambatan
3. Catu Daya
4. Alat ukur arus dan tegangan listrik
IV. Prosedur Percobaan
1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 2
2. Menentukan besar tegangan E yang digunakan.
3. Mengukur besar arus yang mengalir pada masing-masing
resistor pada rangkaian .
4. Mengukur tegangan pada masing-masing resistor (V1, V2, V3, V4,
V5),
5. Menuliskan data hasil percobaan pada lembar data.
V. Data Percobaan Hukum Kirchoff
E = 7,79 Volt
"R (Ω) "I (A) "V (Volt) "
"R1 = 197,48 "27,80 x 10-3 "5,49 "
"R2 = 270,58 "5,10 x 10-3 "1,38 "
"R3 = 147,52 "9,20 x 10-3 "1,36 "
"R4 = 101,48 "13,50 x 10-3 "1,37 "
"R5 = 21,94 "27,8 x 10-3 "0,61 "
VI. Analisis percobaan
1. Pembuktian hukum Kirchoff arus
Hukum Kirchoff arus menyatakan bahwa jumlah arus yang menuju titik
cabang harus sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik cabang
tersebut. Persamaan ini dapat dinyatakan dengan.
dalam percobaan diketahui bahwa
IR1 = IR5 = 27,80 x 10-3A
IR2 = 5,10 x 10-3 A
IR3 = 9,20 x 10-3
IR4 = 13,50 x 10-3
Pada titik cabang P :
Imasuk=IR1=IR2+IR2+IR4= 27,80 x 10-3A
maka arus yang keluar pada titik Q adalah
Ikeluar = 5,10 x 10-3 + 9,20 x 10-3+ 13,50 x 10-3 = 27,80 x 10-
3A
Terbukti jumlah arus masuk titik pada cabang P sama dengan jumlah
arus keluar pada titik cabang Q .
2. Pembuktian hukum Kirchoff
Dalam hukum Kirchoff menyatakan bahwa jumlah tegangan dalam rangkaian
tertutup sama dengan nol.
V= 0 E+ VR1 + VR pararel + VR5= 0
dalam percobaan diketahui besarnya E = 9,28 V dan tegangan pada masing
masing titik adalah
VR1 = 5,49 V
VR5 = 0,61 V
VR pararel = 1,37 V
Arah loop :
Jika memisalkan arah loop searah jarum jam maka
V = 0
V = E + VR1 + VRparalel + VR5 = 0
V = 7,79 +5,49+1,37+0,61 = 0,32
3. Perbandingan besar arus dan tegangan antara perhitungan fisika dan
pengukuran langsung.
Berikut tabel hasil dari pengukuran tegangan dan arus .
"R (Ω) "I (A) "V (Volt) "
"R1 = 197,48 "27,80 x 10-3 "5,49 "
"R2 = 270,58 "5,10 x 10-3 "1,38 "
"R3 = 147,52 "9,20 x 10-3 "1,36 "
"R4 = 101,48 "13,50 x 10-3 "1,37 "
"R5 = 21,94 "27,8 x 10-3 "0,61 "
Perhitungan Secara Matematis
Rumus untuk mencari tegangan adalah
V = I. R
maka
Rtot = R1 + Rpararel + R5
= 197,48 +
+ 21,94
= 196,33 + 49,22 + 21,94
= 268,64Ω
Itotal =
=
= A
Untuk tegangan pada masing masing rangkaian didapat
VR1 = Itotal.R1
= .
VRpararel = Itotal.Rpararel
=
VR5 = Itotal.R5
Untuk arus pada masing masing rangkaian didapat
1. I1 = I5 = 27,8
2. I2 = Vpararel/R2
=
=
3. I3 = Vpararel/R3
=
=
4. I4 = Vpararel/R4
=
=
Tabel perbandingan kuat arus dan tegangan dari hasil pengukuran
langsung dengan perhitungan matematis.
"NO "Perhitungan pengukuran langsung "Perhitungan matematis "
" "Tegangan (V) "Arus (A) "Tegangan (V)"Arus (A) "
"1 "5,49 "27,80 x 10-3 " " "
"2 "1,38 "5,10 x 10-3 " " "
"3 "1,36 "9,20 x 10-3 " " "
"4 "1,37 "13,50 x 10-3 " " "
"5 "0,61 "27,80 x 10-3 " " "
4. Kesimpulan
1. Untuk pembuktian hukum kirchoff tegangan didapat hasil 0,32 V dan
hukum Kirchoff arus didapat hasil 27,80 x 10-3 A. Setelah dilakukan
perhitungan didapat hasil yang hampir mendekati kedua hukum kirchoff
tersebut. Untuk hukum Kirchoff tegangan didapat hasil nol
kemungkinan kesalahan ini adalah pada waktu pelaksanaan praktikum
multimeter tidak dapat membaca dengan bagus karena pada saat
percobaan pengukuran harus dilakukan berulang kali karena multimeter
mengalami beberapa kali error, selain itu dapat juga disebabkan oleh
adanya hambatan dalam pada power supply dan hambatan pada kabel yang
dapat mengurangi besarnya tegangan pada rangkaian. Hal yang sama juga
terjadi pada kuat arus dimana terdapat selisih yang berbeda-beda
antara tiap arus yang dibaca alat ukur dengan yang dihitung secara
matematis.
2. Untuk perbandingan antara kuat arus dan tegangan yang dihitung secara
matematis dan yang diukur langsung menunjukkan hasil yang berbeda-beda.
Hal ini dapat disebabkan karena pada pengukuran langsung, akan terbaca
tegangan dan kuat harus yang telah dipengaruhi oleh hambatan baik
hambatan pada kabel atau hambatan dalam pada power supply. Sedangkan pada
perhitungan secara matematis hambatan hambatan ini diabaikan sehingga
akan mempengaruhi hasil antara tegangan dan kuat arus yang diukur dengan
alat ukur dengan yang dihitung secara manual.
2.2 Percobaan Hukum Ohm
I. Tujuan percobaan
1. Menentukan besar hambatan listrik suatu resistor dengan bantuan
Hukum
Ohm.
2. Menentukan hubungan antara arus yang lewat pada resistor dengan
beda potensial antara ujung-ujung resistor tersebut.
II. Teori dasar
Bila suatu kawat penghantar diberi beda tegangan
diantara kedua ujungnya, maka dalam kawat penghantar itu akan
timbul arus listrik, yang dinyatakan sebagai :
V = I R ………………………. (1)
Dengan V merupakan beda tegangan, I adalah arus lewat penghantar dan
R
adalah hambatan penghantar .
Persamaan (1) menunjukkan bahwa hukum Ohm berlaku jika hubungan V
dan I adalah linier. Arus listrik dapat diukur dengan menggunakan
amperemeter dan tegangan dengan menggunakan voltmeter.
Dalam rangkaian dasar sederhana amperemeter dirangkai secara seri
dengan hambatan untuk mengukur kuat arus yang mengalir dalam
hambatan (gambar.1). Untuk mengukur beda tegangan kedua ujung
hambatan maka
voltmeter dirangkai secara paralel dengan hambatan (gambar. 2).
III. ALAT DAN BAHAN
1. Papan rangkaian
2. Sumber daya DC
3. Sebuah voltmeter
4. Sebuah amperemeter
5. Resistor
6. Kabel 50 cm
7. Hambatan geser
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Menyusun rangkaian seperti pada gambar 3.
2. Mengatur hambatan geser (RH) agar arus yang ditunjukkan pada
ampermeter berubah.
3. Mencatat besar arus pada ampermeter.
4. Mencatat besar tegangan pada Voltmeter.
5. Mengulangi percobaan 2 sampai 10 kali.
6. Menuliskan data diatas pada lembar data.
IV. Data hasil percobaan hukum ohm
"No "I (A) "V (Ω) "R (Ω) "
"1 "39,2 x 10-3 "4,29 "109,43 "
"2 "40,3 x 10-3 "4,63 "114,88 "
"3 "41,9 x 10-3 "4,75 "113,36 "
"4 "43,3 x 10-3 "5,13 "118,47 "
"5 "46,3 x 10-3 "5,62 "121,38 "
"6 "48,2 x 10-3 "5,64 "117,01 "
"7 "50,9 x 10-3 "5,93 "116,5 "
"8 "52,7 x 10-3 "6,23 "118,22 "
"9 "55,4 x 10-3 "6,79 "122,56 "
"10 "64,0 x 10-3 "8,69 "135,78 "
V .Analisis percobaan
1. Grafik hubungan V-I
Grafik hubungan tegangan (V) terhadap kuat arus (A) berdasarkan hasil
percobaan
Dari grafik terlihat bahwa terjadi peningkatan kuat arus seiring
dengan pertambahan tegangan. Ini terlihat dari grafik dimana semakin
tinggi tegangan meningkat maka semakin tinggi pula jumlah arus yang
terjadi. Hal ini sesuai dengan persamaan V = I.R dimana tegangan (V)
berbanding lurus dengan kuat arus (I) yang artinya kuat arus akan
terus meningkat seiring dengan meningkatnya tegangan.
2. Menentukan besarnya resistor.
berdasarkan analisa grafik hubungan V- I didapat besarnya resistor
yaitu
ΔV = 4,63 – 4,29 = 0,34 V
ΔI = 0,0403 - 0,0392 = 0,0011 A
maka :
R = = = 309,09 Ω
4. Kesimpulan
1. Dari hasil analisa dapat disimpulkan bahwa hubungan antara tegangan
dan kuat arus adalah berbanding lurus yaitu jika tegangan semakin
tinggi maka kuat arus juga akan semakin tinggi, sesuai dengan
persamaan V = I.R.
2. Besarnya resistor berdasarkan grafik adalah 309,09 Ω
2.3 Percobaan Jembatan Wheatstone
I. Tujuan Percobaan
1. Memahami rangkaian jembatan wheatstone.
2. Mempelajari rangkaian jembatan wheatstone sebagai pengukur
hambatan.
3. Mengukur besar hambatan dan membuktikan hukum hubungan seri dan
paralel.
4. Menentukan hambatan jenis suatu kawat penghantar.
II. Teori Dasar
Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri atas
empat buah hambatan seperti terlihat pada gambar 1.
R1, R2, R3 merupakan hambatan- hambatan yang sudah diketahui,
sedangkan
Rx besar hambatan yang akan dicari. Pada keadaan
galvanometer (G)
menunjukkan angka nol, berlaku hubungan :
Rx =R3
Dalam percobaan harga R1 dan R2 sebanding dengan 1 dan 2
(lihat gambar 2), sedangkan R3 diganti dengan hambatan standar Rs,
sehingga persamaan (1) menjadi:
Rx =Rs
Untuk menentukan hambatan jenis suatu kawat penghantar, dipakai rumus
:
IV. Alat -alat
1. Kawat geser (L)
2. Hambatan dan kawat penghantar
3. Galvanometer (G)
4. Catu daya arus searah
5. Hambatan Standar
6. Hambatan geser
7. Mistar
V. Prosedur Percobaan
1. Meyususun rangkaian seperti pada gambar 2.
2. Menentukan nilai Rs, kemudian atur kontak geser K sehingga
galvanometer menunjukkan angka nol.
3. Mencatat panjang l1 dan l2.
4. Mengulangi langkah 2 dan 3 dengan mengubah nilai Rs sebanyak 10
kali.
5. Menuliskan data diatas pada lembar data.
VI. Data hasil percobaan
"No "Rs (Ω) "L1 (m) "L2 (m) "
"1 "2,0 "1,61 "2,39 "
"2 "3,8 "1,41 "2,59 "
"3 "5,6 "1,26 "2,74 "
"4 "7,4 "1,14 "2,86 "
"5 "9,2 "1,01 "2,99 "
"6 "11 "0,96 "3,04 "
"7 "12,8 "0,86 "3,14 "
"8 "14,6 "0,79 "3,21 "
"9 "16,4 "0,76 "3,24 "
"10 "18,2 "0,70 "3,3 "
VII . Analisis percobaan
1. Menghitung Rx berserta kesalahan relatifnya.
untuk mencari Rx digunakan rumus
Rx =Rs
maka:
1. Rx1 = 2,0. = 1,34 Ω
2. Rx2= 3,8. = 2,068 Ω
3. Rx3 = 5,6. = 2,57 Ω
4. Rx4 = 7,4. = 2,94 Ω
5. Rx5 = 9,2. = 3,10 Ω
6. Rx6 = 11. = 3,47 Ω
7. Rx7 = 12,8. = 3,50 Ω
8. Rx8 = 14,6. = 3,59 Ω
9. Rx9 = 16,4. = 3,76 Ω
10. Rx10 = 18,2. = 3.86 Ω
maka harga Rx rata-rata dari percobaan adalah
= 1,34+2,068+2,57+2,94+3,10+3,47+3,50+3,59+3,76+3.86
10
= 3,019 Ω
Mencari kesalahan relatif tiap percobaan
"No " " " "
" "Rxi " ""Rxi- ""
"1 "1,34 "3,019 "1,679 "
"2 "2,068 "3,019 "0,951 "
"3 "2,57 "3,019 "0,449 "
"4 "2,94 "3,019 "0,079 "
"5 "3,10 "3,019 "0,081 "
"6 "3,47 "3,019 "0,451 "
"7 "3,50 "3,019 "0,481 "
"8 "3,59 "3,019 "0,571 "
"9 "3,76 "3,019 "0,741 "
"10 "3,86 "3,019 "0,841 "
"Jumlah"3,019 " " "
" " " " "
1. Kr1 = .100% = 5,56 %
2. Kr2 = .100% = 31,5 %
3. Kr3 = .100% = 14,8 %
4. Kr4 = .100% = 2,61 %
5. Kr5 = .100% = 2,68 %
6. Kr6 = .100% = 14.9 %
7. Kr7 = .100% = 15,9 %
8. Kr8 = .100% = 18,9 %
9. Kr9 = .100% = 24,5 %
10. Kr10 = .100% = 27,8 %
maka kesalahan relative rata-ratanya adalah
= 5,56+31,5+14,8+2,61+2,68+14,9+15,9+18,9+24,5+27,8
10
= 15,9 1%
2. Hambatan jenis kawat
Untuk menghitung hambatan jenis kawat digunakan rumus :
dimana :
L = 74.10 -2
d = 0,365. 10-3 dan
A =πd2 = 0,25.3,14.(0,365.10-3)2 = 1,26.10-7 m2
1. ρ1 = 1,34 . = 2,29.10-7 Ωm
2. ρ2 = 2,068 . = 3,51.10-7 Ωm
3. ρ3 = 2,57 . = 4,37.10-7Ωm
4. ρ4 = 2,94 . = 5,01.10-7Ωm
5. ρ5 = 3,10 . = 5,28.10-7 Ωm
6. ρ6 = 3,47 . = 5,91.10-7 Ωm
7. ρ7 = 3,50 . = 5,96.10-7 Ωm
8. ρ8 = 3,59 . = 6,11.10-7 Ωm
9. ρ9 = 3,76 . = 6,40.10-7 Ωm
10. ρ10 = 3,86 . = 6,57.10-7 Ωm
Rata-rata hambatan jenis kawat adalah :
= 5,14.10-7
3. Standar devisiasi kawat
"No. "ρi " " "2 "
"1. "2,29.10-7 "5,14.10-7 "2,85.10-7 "8,12.10-14 "
"2. "3,51.10-7 "5,14.10-7 "1,63.10-7 "2,66.10-14 "
"3. "4.37.10-7 "5,14.10-7 "0,77.10-7 "0,59.10-14 "
"4. "5,01.10-7 "5,14.10-7 "0,13.10-7 "0,01.10-14 "
"5. "5.28.10-7 "5,14.10-7 "0,14.10-7 "0,02.10-14 "
"6. "5,91.10-7 "5,14.10-7 "0,77.10-7 "0,59.10-14 "
"7. "5,96.10-7 "5,14.10-7 "0,82.10-7 "0,67.10-14 "
"8. "6,11.10-7 "5,14.10-7 "0,97.10-7 "0.94.10-14 "
"9. "6,40.10-7 "5,14.10-7 "1,26.10-7 "1,59.10-14 "
"10. "6,57.10-7 "5,14.10-7 "1,43.10-7 "2,04.10-14 "
" Jumlah" "17,23.10-14 "
Standar devisiasi hambatan jenis
= 17,23.10-14 = 113,82.10-14 = 1,38.10-7
10-1
ρ = ± SD
ρ = 5,14.10-7 ± 1,38.10-7
ρ1 = 5,14.10-7 – 1,38.10-7= 3,76.10-7
ρ2 = 5,14.10-7 +1,38.10-7= 6,52.10-7
Jadi besar hambatan jenis kawat penghantar 3,76.10-7 ρ
6,52.10-7Ωm
4. Hambatan jenis kawat penghantar
Literatur hambatan jenis bahan pengantar pada suhu 20oC
Dari literatur didapat hambatan jenis kawat pengantar yang
digunakan adalah dari bahan manganin dengan besar hambatan jenis
manganin 44.10-8 Ωm. Hambatan jenis manganin mendekati nilai dari
rata-rata hambatan jenis kawat penghantar yang digunakan yaitu
5,14.10-7 Ωm.
5. Kesimpulan
1. Dari hasil percobaan didapat kesimpulan rata-rata hambatan jenis
kawat penghantar adalah 5,14.10-7 Ωm dengan besar standar devisiasi
1,38.10-7 maka akan didapat besar hambatan jenis kawat dalam rentan
3,76.10-7 ρ 6,52.10-7 Ωm dan rata - rata nilai Rx adalah 3,019Ω.
Sesuai dengan besarnya rata-rata hambatan jenis kawat penghantar
didapat kawat tersebut berbahan manganin.
2. Jembatan Wheatstone adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk
mengukur hambatan pada sebuah resistor dengan menggunakan alat alat
diantarany galvanometer, hambatan geser, hambatan standart dan
mistar yang dapat menghasilkan pengukuran hambatan secara lebih
presisi.
2.4 Percobaan Modulus Puntir Logam
Tujuan Percobaan
1. Menentukan harga modulus puntir logam.
2. Memahami sifat elastis bahan di bawah pengaruh puntiran.
3. Membandingkan nilai modulus puntir berbagai logam.
Teori Dasar
Jika sebatang logam mengalami puntiran, maka sudut puntiran
tergantung dari gaya puntir dan lengan gayanya.
Gambar 1. Tipe-tipe Tegangan : (a) Merenggang (b) Menekan (c)
Memuntir
Untuk tegangan memuntir kita dapat tulis persamaan berikut:
Dimana ΔL adalah pertambahan panjang, Lo adalah panjang mula-mula dan
A adalah luas permukaan dimana gaya F itu bekerja. Dalam regangan
geser dan memuntir, gaya F bekerja sejajar dengan permukaan A,
sedangkan ΔL, tegak lurus terhadap Lo. Tetapan G adalah modulus
puntir (share modulus) Modulus puntir logam dalam hal ini adalah
merupakan kekakuan puntiran bahan logam terhadap nilai gaya, bahan,
penampang logam. Jika suatu batang logam mengalami suatu puntiran
maka batang tersebut disamping mengalami
gaya puntir juga mengalami gaya tarik.
Tiap batang mengalami tegangan sebagai gaya persatuan luas terlihat
batang mengalami perpindahan x (cm) sebagai akibat adanya gaya F,
yang besarnya berbanding lurus dengan penampang horizontal. Pada
percobaan modulus puntir terlihat akibat adanya gaya mengalami
pergeseran pada batang, dimana batang dianggap homogen. Akibat
geseran puntiran pada piringan (gambar percobaan yang dipuntir
melalui piringan terhadap sumbunya, akan mengalami pergeseran sudut
puntir.
Maka besarnya modulus puntir adalah :
= 2
dimana : G = Modulus Puntir (share modulus)
L = panjang lengan puntir
F = gaya puntir
r = jari-jari batang
θ = sudut puntir.
Percobaan : Modulus Puntir
I. Alat Percobaan
1. Set percobaan modulus puntir.
2. Batang logam percobaan.
3. Neraca lengan.
4. Beban dan katrol.
5. Jangka sorong dan mikrometer.
Prosedur Percobaan
6. Mengukur jari-jari batang logam (r).
7. Mengukur panjang batang logam (L).
8. Meyususun alat seperti gambar di atas dan timbang massa beban (m).
9. Menarik piringan/lengan dengan gaya beban F = m.g, dengan lengan beban
berbeda (R).
10. Mengulangi untuk bahan logam yang lainnya (besi, kuningan dan tembaga),
selanjutnya data dituliskan pada lembar data.
V. Data hasil percobaan
1. Batang aluminium (r = 0,14cm; L = 47,5cm; g = 0,1cm/det2)
"No "m (gr) "R (cm) "F = m.g "Sudur puntir (θ) "
" " " " "Derajat (θ) "Radian "
" " " " " "(θ) "
"1 "30 "55 "3 "49 "0,85 "
"2 "60 "43 "6 "57 "0,99 "
"3 "90 "40 "9 "78 "1.36 "
"4 "120 "37 "12 "93 "1,62 "
"5 "150 "30 "15 "112 "1,95 "
2. Batang kuningan (r = 0,14cm; L = 47,5cm; g = 0,1cm/det2)
"No "m (gr) "R (cm) "F = m.g "Sudur puntir (θ) "
" " " " "Derajat (θ) "Radian "
" " " " " "(θ) "
"1 "20 "44 "3 "47 "0,82 "
"2 "40 "35 "6 "77 "1,34 "
"3 "60 "31 "9 "92 "1,60 "
"4 "80 "30 "12 "99 "1,72 "
"5 "100 "29 "15 "102 "1,78 "
3. Batang tembaga (r = 0,14cm; L = 47,5cm; g = 0,1cm/det2)
"No "m (gr) "R (cm) "F = m.g "Sudur puntir (θ) "
" " " " "Derajat (θ) "Radian "
" " " " " "(θ) "
"1 "20 "39 "3 "42 "0,73 "
"2 "40 "32 "6 "67 "1,17 "
"3 "60 "30 "9 "79 "1,38 "
"4 "80 "28 "12 "87 "1,52 "
"5 "100 "27 "15 "92 "1,60 "
VI. Analisa percoban
A. Menentukan modulus puntir logam
1. Batang aluminium
Untuk menghitung modulus puntir batang aluminium
digunakan rumus :
maka :
a. G1= = = 1536,8.104 Dyne/cm2rad
b. G2= = = 1626,4.104 Dyne/cm2rad
c. G3= = = 2085,4.104 Dyne/cm2rad
d. G4= = = 2169,8.104 Dyne/cm2rad
e. G5= = = 1826,9.104 Dyne/cm2rad
Rata-rata modulus puntir untuk logam aluminium adalah
=
= 1740,4.104 Dyne/cm2rad
2. Batang kuningan
Untuk menghitung modulus puntir batang kuningan
digunakan rumus
maka :
a. G1= = = 1274,39.104 Dyne/cm2rad
b. G2= = = 1240,67.104 Dyne/cm2rad
c. G3= = = 1380,47.104 Dyne/cm2rad
d. G4= = = 1656,98.104 Dyne/cm2rad
e. G5= = = 1934,64.104 Dyne/cm2rad
Rata-rata modulus puntir untuk logam kuningan adalah
= = 1497,43.104 Dyne/cm2rad
3. Batang tembaga
untuk menghitung modulus puntir batang kuningan
digunakan rumus
maka :
a. G1= = = 1268,80.104 Dyne/cm2rad
b. G2= = = 1299,15.104Dyne/cm2rad
c. G3= = = 1548,91.104 Dyne/cm2rad
d. G4= = = 1750,00.104Dyne/cm2rad
e. G5= = = 2003,90.104 Dyne/cm2rad Rata-
rata modulus puntir untuk logam tembaga adalah
=
= 1574,15.104 Dyne/cm2rad
B. Grafik hubungan modulus puntir dengan gaya beban
1. Batang aluminium
Grafik hubungan modulus puntir terhadap
gaya beban pada batang aluminium.
G
F
2. Batang kuningan
Grafik hubungan modulus puntir terhadap
gaya beban pada batang kuningan.
G
3. Batang tembaga
Grafik hubungan modulus puntir terhadap
gaya beban pada batang tembaga.
G
F
C. Kesalahan relatif tiap percobaan
1. Batang aluminium
"No "Gi " " "
"1 "1536,8.104 "1849,06. 104"322,26. 104 "
"2 "1626,4.104 "1849,06. 104"222,66. 104 "
"3 "2085,4.104 "1849,06. 104"236,34. 104 "
"4 "2169,8.104 "1849,06. 104"320,74. 104 "
"5 "1826,9.104 "1849,06. 104"22,16.104 "
"Jumlah"9245,3.104 " " "
Kr1 = = 17,42%
Kr2 = = 12,04%
Kr3 = = 12,78%
Kr4 = = 17,34%
Kr5 = = 1,19%
2. Batang kuningan
"No "Gi " " "
"1 "1274,39.104 "1497,43.104 "223,43. 104 "
"2 "1240,67.104 "1497,43.104 "256,76. 104 "
"3 "1380,47.104 "1497,43.104 "116,96. 104 "
"4 "1656,98.104 "1497,43.104 "159.55. 104 "
"5 "1934,64.104 "1497,43.104 "437.21. 104 "
"Jumlah"7487,15.104 " " "
Kr1 = = 14,92%
Kr2 = = 17,14%
Kr3 = = 7,88%
Kr4 = = 7,81%
Kr5 = = 29,19%
3. Batang tembaga
"No "Gi " " "
"1 "1268,80.104 "1574,15.104"305,35. 104 "
"2 "1299,15.104 "1574,15.104"275,00. 104 "
"3 "1548,91.104 "1574,15.104"25.24. 104 "
"4 "1750,00.104 "1574,15.104"175.85. 104 "
"5 "2003,90.104 "1574,15.104"429,75. 104 "
"jumlah"7870,76.104 " " "
Kr1 = = 19.39%
Kr2 = = 17.46%
Kr3 = = 1,60%
Kr4 = = 11,17%
Kr5 = = 27,30%
D. Standar devisiasi
1. Standar devisiasi aluminium
"No "Gi " " " "
"1 "1536,8.104 "1849,06. 104"322,26. 104 "103851,50. "
" " " " "108 "
"2 "1626,4.104 "1849,06. 104"222,26. 104 "49399,50. "
" " " " "108 "
"3 " "1849,06. 104"236,34. 104 "55,856,59. "
" "2085,4.104 " " "108 "
"4 "2169,8.104 "1849,06. 104"320,74. 104 "102874,14. "
" " " " "108 "
"5 "1826,9.104 "1849,06. 104"22,16.104 "491,06. 108 "
"Jumlah"9245,3.104 " " "312472,79. "
" " " " "108 "
Standar devisiasi modulus puntir aluminium
= 312472,79. 108
= 78118,19.108 = 279,62.104 5-1
G = ± SD
G = 1849,06.104 ± 279,62.104
G1 = 1849,06.104 - 279,62.104 = 1569,43.104
G2 = 1849,06.104 + 279,62.104 = 2128,68.104
Jadi modulus puntir aluminium 1569,43.104 G 2128,68.104
Dyne/cm2rad
2. Standar devisiasi kuningan
"No "Gi " " " "
"1 "1274,39.104 "1497,43.104 "223,43. 104 "49920,96.108 "
"2 "1240,67.104 "1497,43.104 "256,76. 104 "65925,69.108 "
"3 "1380,47.104 "1497,43.104 "116,96. 104 "13679,64.108 "
"4 "1656,98.104 "1497,43.104 "159,55. 104 "25456,20.108 "
"5 "1934,64.104 "1497,43.104 "437,21. 104 "191152,58.108"
"jumlah"8753.104 " " "346135,07.108"
Standar devisiasi modulus puntir kuningan
= 346135,07.108 = 86533,76.108 = 294,16.104
5-1
G= ± SD
G = 1497,43.104 ± 165,17.104
G1 = 1497,43.104 - 294,16.104= 1203,27.104
G2 = 1497,43.104 + 294,16.104= 1791.59.104
Jadi modulus puntir kuningan 1203,27.104 G
1791.59.104 Dyne/cm2rad
3. Standar devisiasi tembaga
"No "Gi " " " "
"1 "1268,80.104 "1574,15.104"305,35. 104 "93238,62.108 "
"2 "1299,15.104 "1574,15.104"275,00. 104 "75625,00. 108"
"3 "1548,91.104 "1574,15.104"25.24. 104 "627,00. 108 "
"4 "1750,00.104 "1574,15.104"175.85. 104 "30923,22. 108"
"5 "2003,90.104 "1574,15.104"429,75. 104 "184685,06. "
" " " " "108 "
"jumlah "7870,76.104 " " "385098,90. "
" " " " "108 "
standar devisiasi modulus puntir tembaga
= 385098,90 .108 = 96274,72.108 = 307,04.104
5-1
G = ± SD
G = 1574,15.104 ± 307,04.104
G1 = 1574,15.104 - 307,04.104= 1267,10.104
G2 = 1574,15.104 + 307,04.104= 1881,19.104
Jadi modulus puntir tembaga 1267,10.104 G
1881,19.104 Dyne/cm2rad
E. Kesimpulan
1. Modulus puntir dari masing masing logam yang dihitung berdasarkan
percobaan diperoleh
A. Modulus puntir aluminium = 1849,06Dyne/cm2rad
B modulus puntir kuningan = 1497,43Dyne/cm2rad
C. Modulus puntir tembaga = 1574,15Dyne/cm2rad
2. Dari grafik modulus puntir terhadap gaya beban didapat hasil untuk
masing masing logam adalah sebagai berikut
a. Aluminium
Pada grafik dapat terlihat alur garis yang semakin
menanjak seiring dengan pertambahan beban, kemudian pada grafik
terlihat juga bahwa modulus puntir mengalami penurunan pada
akhir logam menerima beban. Modulus terendah terjadi pada beban
30gr dan tertinggi pada beban 120gr.
b. Kuningan
Pada grafik terlihat bahwa modulus puntir mengalami
penurunan pada awal logam menerima beban kemudian ketika semakin
ditambah maka modulus akan semakin bertambah besar. Modulus
terendah terjadi pada beban 60gr dan tertinggi pada beban 150gr
c. Tembaga
Pada grafik dapat terlihat alur garis yang semakin
menanjak seiring dengan pertambahan beban. Dimana artinya untuk
tembaga, pertambahan beban yang dibebankan ke logam berbanding
lurus dengan besar modulus puntirnya. Modulus terendah terhadi
pada beban 30 gr dan tertinggi pada 150 gr.
2.5 Percobaan Viscositas Zat Cair
Tujuan Percobaan
1. Memahami hukum Stokes tentang zat cair.
2. Memahami bahwa gaya gesekan yang dialami benda yang bergerak
dalam fluida (gas & zat cair) berkaitan dengan kekentalan fluida
Teori Dasar
Jika sebuah bola logam dijatuhkan pada fluida (zat cair) yang
diam maka akan bekerja gaya gesek fluida untuk melawan berat benda
yang besarnya selalu konstan.
Dimana besarnya gaya gesek fluida terhadap bola logam diberikan
oleh Stokes yang besarnya : FS = 6.π.η.r.V.
Secara garis besar hubungan bola jatuh dalam fluida dengan nilai
viscositas
kekentalan) zat cair sebagai berikut :
W = FA + FS …………………..(1) dimana : W = gaya
berat bola (N)
FA = gaya pengapung fluida (N) FS =
gaya gesek fluida (N)
Alat Percobaan
3. Tabung fluida
4. Jangka sorong
5. Neraca lengan
6. Mikrometer
7. Bola besi (pelor)
8. Aerometer dan tabung gelas.
9. Stop wacth.
Prosedur Percobaan
10. Menententukan massa jenis bola dengan menimbang
massanya kemudian mengukur volumenya.
11. Menententukan massa jenis fluida pada aerometer.
12. Menententukan jarak s, kemudian jatuhnya bola besi dan ukur waktu
jatuhnya (t).
13. Mengulangi untuk jarak s yang berbeda 4 kali lagi.
14. Melakukan untuk tabung yang lainnya, lakukan pengukuran lagi
seperti langkah di atas, datakan.
V. Data percobaan
1. Olie 1(SAE 10)
massa jenis bola besi = 7,31 gr/cc massa bola = 1,69 gr
masa jenis fluida (olie) = 0,865 gr/cc jari - jari bola (r)=
0,45 cm
jari-jari tabung gelas (R) = 1,77 cm volume bola = 0,22 cm3
"No "S (cm) "T (detik) "v = S(1+0,24r/R)/t "
" " " "(cm/detik) "
"1 "10 "0,30 "35,33 "
"2 "20 "0,60 "35,33 "
"3 "30 "0,81 "39,20 "
"4 "40 "0,86 "49,30 "
"5 "50 "1,00 "53 "
2. Olie 2(SAE 20)
massa jenis bola besi = 7,63gr/cc massa bola = 1,69 gr
masa jenis fluida (olie) = 0,89 gr/cc jari - jari bola (r) =
0,45 cm
jari-jari tabung gelas (R) = 1,77 cm volume bola = 0,22 cm3
"No "S (cm) "T "v = S(1+0,24r/R)/t "
" " "(detik) "(cm/detik) "
"1 "10 "0,35 "30,28 "
"2 "20 "0,82 "25,85 "
"3 "30 "0,93 "34,19 "
"4 "40 "1,04 "40,71 "
"5 "50 "1,64 "32,31 "
VI. Analisis percobaan
1. Viskositas oli SAE 10
1 = = 2,55.10-2 poise
2 = = 5,10.10-2 poise
3 = = 6,19.10-2 poise
4 = = 5,24.10-2 poise
5 = = 5,67.10-2 poise
Rata-rata viskositas oli SAE 20 adalah
= = 4,95.10-2 poise
2. Viskositas oli SAE 20
1 = = 2,95.10-2poise
2 = = 6,90.10-2 poise
3 = = 7,03.10-2 poise
4 = 6,27.10-2 poise
5 = = 9,20.10-2 poise
Rata-rata viskositas oli SAE 20 adalah
= = 6,47.10-2 poise
3. Jenis fluida berdasarkan literatur
Tabel viskositas cairan pada berbagai suhu dalam berbagai
rentang suhu.
Beradasarkan literatur fluida dengan nilai viskositas 4,96.10-2
poise merupakan viskositas air pada suhu 60oC.
Berdasarkan literatur fluida dengan nilai viskositas 6,47.10-2
poise adalah mendekati viskositas aseton pada suhu 20oC yaitu
sebesar 0,41.10-3 poise.
4. Grafik viskositas terhadap waktu
a. Grafik Oli SAE 20
Grafik hubungan viskositas terhadap waktu pada oli SAE 10
Pada grafik terlihat, kekentalan pada awal bola meluncur 0,30s
viskositas cukup rendah yaitu 2,55.10-2 poise namun mengalami
peningkatan viskositas yang cukup tajam sampai waktu 0,60s yaitu
5,10.10-2 poise kemudian viskositas mengalami kenaikan sampai 0,81s
sebesar 6,19.10-2 poise. Kenaikan viskositas ini pun tidak terlalu
banyak dan cenderung datar. Hal tersebut menunjukkan pada awal bola
meluncur viskositas awal dari oli SAE 10 cukup tinggi namun kemudian
turun tajam tapi semakin lama dan jauh bola meluncur viskositas oli
SAE 100 akan semakin meningkat dan turun secran perlahan namun
cenderung datar.
b. Grafik oli SAE 20
Grafik hubungan viskositas terhadap waktu pada oli SAE 40
Dari grafik terlihat dari waktu 0,35s ke 0,82s viskositas
terlihat meningkat dari2,94.10-2 sampai 6,90.10-2poise, kemudian
viskositas mengalami penurunan pada waktu 0,95s hingga 1,04s
(7,93.10-2 poisen hingga 6,27 .10-2 poisen). Hal tersebut diatas
dapat disebabkan kerapatan fluida yang berbeda beda pada setiap
waktu bola meluncur. Dapat disimpulkan oli SAE 20 semkin lama akan
mengalami peningkatan viskositas walaupun pada waktu tertentu akan
mengalami penurunan viskositas.
5. Kesalahan relatif
a. Kesalahan relatif oli SAE 10
"No "ηi " " "
"1 " 2,55.10-2 "4,95.10-2 "2,40.10-2 "
"2 "5,10.10-2 "4,95.10-2 "0,15.10-2 "
"3 "6,19.10-2 "4,95.10-2 "1,24.10-2 "
"4 "5,24.10-2 "4,95.10-2 "0,29.10-2 "
"5 "5,67.10-2 "4,95.10-2 "0,72.10-2 "
"jumlah"24,75.10-2 " " "
Kr1 = = 48,48%
Kr2 = = 3,03%
Kr3 = = 25,05%
Kr4 = = 4,85%
Kr5 = = 14,54%
b. Kesalahan relatif oli SAE 20
"No "ηi " " "
"1 "2,95.10-2 " 6,47.10-2 " 3,52.10-2 "
"2 "6,90.10-2 " 6,47.10-2 " 0,43.10-2 "
"3 "7,03.10-2 " 6,47.10-2 " 0,56.10-2 "
"4 "6,27.10-2 " 6,47.10-2 " 0,20.10-2 "
"5 "9,20.10-2 " 6,47.10-2 " 2,73.10-2 "
"Jumlah"32,35.10-2 " " "
Kr1 = = 54,40%
Kr2 = = 6,64%
Kr3 = = 8,65%
Kr4 = = 3,09%
Kr5 = = 42,19%
6. Standart devisiasi
a. Standar devisiasi oli SAE 10
"No "ηi " " " "
"1 " 2,55.10-2"4,95.10-2 "2,40.10-2 "5,76.10-4 "
"2 "5,10.10-2 "4,95.10-2 "0,15.10-2 "0,022.10-4 "
"3 "6,19.10-2 "4,95.10-2 "1,24.10-2 "1,54.10-4 "
"4 "5,24.10-2 "4,95.10-2 "0,29.10-2 "0,084.10-4 "
"5 "5,67.10-2 "4,95.10-2 "0,72.10-2 "0,518.10-4 "
"jumlah"24,75.10-2" " "7,924.10-4 "
standar devisiasi oli SAE 20
= 7,924.10-4 = 1,981.10-4 = 1,407.10-2
5-1
= ± SD
= 4,95.10-2 ± 1,407.10-2
1 = 4,71.10-3 - 1,407.10-2= 3,663.10-3
2 = 4,71.10-3 + 1,407.10-2= 6,117.10-3
Jadi viskositas oli SAE 10 adalah 3,663.10-3
6,117.10-3poise
b. Standar devisiasi oli SAE 20
"No "ηi " " " "
"1 "2,95.10-2 " 6,47.10-2" 3,52.10-2 "12,390.10-4 "
"2 "6,90.10-2 " 6,47.10-2" 0,43.10-2 "0,184.10-4 "
"3 "7,03.10-2 " 6,47.10-2" 0,56.10-2 "0,313.10-4 "
"4 "6,27.10-2 " 6,47.10-2" 0,20.10-2 "0,04.10-4 "
"5 "9,20.10-2 " 6,47.10-2" 2,73.10-2 "7,452.10-4 "
"Jumlah"32,35.10-2" " "20,37710-4 "
Standar devisiasi oli SAE 20 :
= 20,37710-4 = 5,094.10-6 =
2,26.10-2 5-1
= ± SD
= 6,47.10-2 ± 2,26.10-2
1 = 6,47.10-2 - 2,26.10-2= 4,21.10-3
2 = 6,47.10-2 + 2,26.10-2= 8,73.10-3
Jadi viskositas oli SAE 20 adalah 4,21.10-3
8,73.10-3poise
7. Kesimpulan
1. Dari data hasil perhitungan percobaan didapat viskositas oli SAE 10
sebesar
4,95.10-2 poise poise dan viskositas oli SAE 20 sebesar 6,47.10-2
poise.
2.. Pada oli SAE 10 terjadi penurunan viskositas cukup tajam terjadi
pada bagian tengah grafik namun kemudian viskositas kembali meningkat
walaupun cenderung datar. Sedangkan dari grafik oli SAE 20 terlihat
mengalami viskositas naik turun seiring dengan bertambahnya waktu
dengan pertambahan viskositas yang relatif stabil.
2.6 Percobaan Konstanta Pegas
Tujuan Percobaan
1. Menentukan harga kosntanta pegas dengan metode pembebanan.
2. Menentukan harga konstanta pegas dengan metode getaran selaras.
3. Menentukan hubungan kosntanta pegas dengan periode getar.
Teori Dasar
Hukum Hooke
Sebuah pegas ketika diberi gaya tarik F akan bertambah panjang
sejauh x, dan dalam kasus ini berlaku hukum Hooke:
............................................(1)
Dimana : F = gaya tarik (N),
k = konstanta pegas (N/m),
x = pertambahan panjang akibat gaya (m)
Jika gaya F ditimbulkan oleh massa benda maka F = gaya berat = m.g
Maka konstanta pegas :
……………..(2)
Jika pegas digantung vertikal ke bawah kemudian pegas diberi beban
dan digetarkan, maka pegas mengalami getaran selaras (berosilasi),
yang dapat ditentukan periode getarnya (T).
Secara umum, frekuensi dari sebuah getaran harmonis memenuhi
persamaan :
.........................(3)
Dengan f = frekuensi (Hz)
n = jumlah getaran t = waktu (s)
Selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah
periode. Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode
dan frekuensi adalah sebagai berikut :
maka
Dari persamaan gerak harmonik sederhana dengan menerapkan hukum
II Newton pada benda yang mengalami gerak harmonik sederhana maka
kita peroleh ;
F = m.a ……………………………………..(4)
Maka besarnya konstanta pegas dapat ditentukan dengan persamaan :
........................................................
....(5)
dimana : k = konstanta pegas (Dyne/cm) m = massa beban (gr)
T = periode (s)
g = konstanta gravitasi bumi (980 cm/s2)
Energi Potensial Pegas (Ep) dan Usaha (W) untuk Meregangkan Pegas
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena
kedudukannya terhadap suatu acuan. Energi potensial pegas dihitung
berdasarkan acuan titik setimbangnya, sehingga saat pegas menyimpang
sejauh x akan memiliki energi potensial yang besarnya:
Usaha yang diperlukan untuk meregangkan pegas akan setara dengan
perubahan energi potensial pada pegas akibat usikan peregangan
tersebut, sehingga:
Alat Percobaan
4. Statip tegak.
5. Pegas/pir.
6. Stopwatch.
7. Rool meter.
8. Neraca lengan.
9. Beban/massa.
Prosedur Percobaan
A. Sistem Pembebanan
1. Menggantungkan pegas dan ukur panjang mula-mula (l0).
2. Menimbang massa beban (m) dan menggantungkan pada pegas.
3. Mengukur panjang pegas setelah diberi beban (l).
4. Mengulangi untuk massa beban yang berbeda 4 kali lagi.
5. Mencatat data pada lembar data
Sistem Getaran
6. Mengambil massa beban (m) gantungkan pada pegas, tarik beban
sedikit ke bawah kemudian lepaskan, maka akan terjadi getaran
selaras.
7. Mencatat waktu yang diperlukan untuk 40 getaran.
8. Mencatat data pada lembar data.
V. Data percobaan
a. Sistem pembebanan
"No " m (gr)"l0 (cm) "l(cm) "x (cm) " k (Dyne/cm"f "
" " " " " " "(Dyne) "
"1 "10 "20 "21 "1 "1 "1 "
"2 "20 "20 "22 "2 "1 "2 "
"3 "30 "20 "23 "3 "1 "3 "
"4 "40 "20 "24 "4 "1 "4 "
"5 "50 "20 "25 "5 "1 "5 "
b. Sistem getaran
"No "m (gr) "n (kali) "t (detik) "Periade "Frekuensi "
" " " " "(detik) "(Hz) "
"1 "10 "40 "10,59 "0,26 "3,85 "
"2 "20 "40 "12,15 "0,30 "3,33 "
"3 "30 "40 "14,61 "0,36 "2,77 "
"4 "40 "40 "16,62 "0,42 "2,38 "
"5 "50 "40 "18,22 "0,46 "2,17 "
VI. Analisis percobaan
1. Konstanta pegas
Sistem pembebanan
k1 = = 1 Dyne/cm
k2 = = 1 Dyne/cm
k3 = = 1 Dyne/cm
k4 = = 1 Dyne/cm
k5 = = 1 Dyne/cm
rata-rata konstanta pegas untuk sistem pembebanan adalah
= = 1 Dyne/cm
Sistem getaran
k1 = = 5834,08 Dyne/cm
k2 = = 8764,08 Dyne/cm
k3 = = 9129,26 Dyne/cm
k4 = = 8942,95 Dyne/cm
k5 = = 9319,10 Dyne/cm
rata-rata konstata pegas untuk sistem getaran adalah
= = = =8397,89 Dyne/cm
2. Grafik F terhadap x sistem pembebanan
a. Besarnya konstanta pegas menurut grafik F terhadap x adalah
kbeban = = = = 1
Dyne/cm
b. Usaha untuk meregangkan pegas 5 cm
W =
maka W pegas = = 12,5 Dyne.cm
=12,5 x 10-2 Dyne.m
=12,5 x 10-7 N.m
=12,5 x 10-7 Joule
3. Pengaruh massa terhadap frekuensi beban jika dilihat dari rumus
= = 4π2mf 2
maka
m = gram
Jadi hubungan antara massa terhadap freakuensi adalah berbanding
terbalik dimana jika massa semakin besar maka frekuensi akan semakin
kecil namun jika massa kecil maka frekuensi akan semakin besar. Jika
melihat pada tabel dibawah maka hasil yang didapat juga sama.
"m (gr) "n (kali) "Frekuensi "
" " "(f) "
"10 "40 "3,85 "
"20 "40 "3,33 "
"30 "40 "2,77 "
"40 "40 "2,38 "
"50 "40 "2,17 "
4. Kesalahan relatif
a. Kesalahan relatif sistem pembebanan
"No "Ki " " "
"1 "1 "1 "0 "
"2 "1 "1 "0 "
"3 "1 "1 "0 "
"4 "1 "1 "0 "
"5 "1 "1 "0 "
"jumlah" " " "
" "5 " " "
.
Kr1 = = 0%
Kr2 = = 0%
Kr3 = = 0%
Kr4 = = 0%
Kr5 = = 0%
b. Kesalahan relatif sistem getaran
"No "Ki " " "
"1 "5834,08 " "2563,81 "
" " "8397,89 " "
"2 "8764,08 "8397,89 "366,19 "
"3 "9129,26 "8397,89 "731,37 "
"4 "8942,95 "8397,89 "545,06 "
"5 "9319,10 "8397,89 "921,21 "
"Jumlah"41989,47 " " "
Kri =
Kr1 = = 30,53 %
Kr2 = = 4,36 %
Kr3 = = 8,71 %
Kr4 = = 6,49 %
Kr5 = = 7.45 %
5. Standar devisiasi
a. Sistem pembebanan
"No "Ki " " " "
"1 "1 "1 "0 "0 "
"2 "1 "1 "0 "0 "
"3 "1 "1 "0 "0 "
"4 "1 "1 "0 "0 "
"5 "1 "1 "0 "0 "
"Jumlah"5 " " "0 "
Standar devisiasi sistem pembebanan
= 0 = 0 = 0
5-1
K = ± SD
K =1 ± 0
K1 = 1 - 0= 1
K2 = 1 + 0= 1
Jadi konstantanya 1 a 1 Dyne/cm
b. Sistem getaran
"No "Ki " " " "
"1 "5834,08 " 8397,89"2563,81 "6573121,72 "
"2 "8764,08 "8397,89 "366,19 "134095,12 "
"3 "9129,26 "8397,89 "731,37 "534902,08 "
"4 "8942,95 "8397,89 "545,06 "297090,40 "
"5 "9319,10 "8397,89 "921,21 "848627,86 "
"jumlah" " " "8387837,18 "
" "41989,47 " " " "
Standar devisiasi sistem getaran
= = 8387837,18 =
8387837,18 = 1448,09
5-1 4
K = ± SD
K = 8397,89± 1448,09
K1 = 8397,89 - 1448,09= 6949,8 Dyne/cm
K2 = 8397,89 + 1448,09= 9845,98 Dyne/cm
Jadi konstantannya 6949,8 a 9845,98 Dyne/cm
6. Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan percobaan didapat konstanta pegas untuk
sistem getaran sebesar 8397,89 Dyne/cm dan sistem pembebanan sebesar
1 Dyne/cm
2. Hubungan massa dan frekuensi dalam konstanta pegas pada sistem
getaran berbanding terbalik artinya semakin kecil massa semakin besar
frekuensi namun jika massa semakin besar maka frekuensi semakin kecil
3. Terdapat perbedaan hasil antara konstanta pegas yang didapat dari
sistem pembebanan dan sistem getaran. Waupun sama-sama dipengaruhi
oleh massa tapi perbedaan ini didapat karena pada sistem getaran,
konstanta dipengaruhi oleh periode atau frekuensi sedangkan pada
sistem pembebanan dipengaruhi oleh gravitasi bumi dan pertambahan
panjang. Walaupun hasilnya berbeda tapi masih satu pengertian yaitu
kosntanta pegas. Tapi jika disimpulkan antara konstanta dengan sistem
getaran dianggap lebih akurat karena pada sistem ini didapt nilai
periode atau frekuensi pegas karena pegas termasuk dalam gerakan
harmonis sederhana yaitu gerakan bolak balik secara periodik dalam
kesetimbangnnya
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari hasil pengamatan percobaan dapat disimpulkan
1. Hukum Kirchoff tegangan dan hukum Kirchoff arus telah dapat
dibuktikan yaitu dari hasil perhitungan data percobaan didapat
hasil yang mendekati pengukuran yang dilakukan oleh alat ukur untuk
arus 27,80 x 10-3A : A dan unutk tegangan 5,49V : V
2. Perbandingan antara tegangan terhadap kuat arus adalah berbanding
lurus dimana dari hasil percobaan didapat grafik yang memiliki
garis menanjak, yang artinya sesuai dengan rumus awal V=I/R.
3. Jembatan wheat stone adalah sebuah alat yang dapat mengukur
besarnya tahanan pada suatu resisitor lebih akurat karena alat ini
terdiri dari galvanometer, hambatan standart, kawat geser dan
hambatan geser. Dari hasil pengamatan didapat hambatan kawat
sebesar 3,02 ohm.
4. Hambatan jenis dari sebuah kawat penghantar dapat ditentukan
dengan menggunakan jembatan wheatstone berdasarkan rumus :
Besar hambatan jenis dari hasil pengamatan didapat sebesar 5,14.10-
7 yang merupakan kawat dari bahan constantan.
5. Pengukuran konstanta pegas dapat lebih akurat jika menggunakan
konstanta berdasarkan sistem getaran karena pada sistem ini
konstanta pegas dihitung berdasarkan periode atau frekuensi yang
dialami oleh pegas. Seperti yang diketahui pegas adalah suatu
bentuk gerak harmonis sederhana yang begetar bolak balik pada suatu
titik keseimbangan
6. Modulus puntir logam adalah suatu ukuran kekuatan bahan untuk
menahan beban puntir. Dari hasil pengamatan didapat modulus puntir
aluminium sebesar 1740,4.104 Dyne/cm2rad; modulus puntir kuningan
sebesar 1497,43.104 Dyne/cm2rad; Modulus puntir tembaga sebesar
1574,15.104 Dyne/cm2rad. Sehingga kuningan memiliki sifat mekanik
yang lebih liat atau lebih elastis dari pada aluminium dan tembaga.
7. Viskositas oli SAE 10 lebih rendah dari pada viskositas oli SAE
20. Dapat dilihat pada hasil perhitungan data didapat SAE 10 =
4,95.10-2 poise dan SAE 20 =
6,47.10-2 poise
8. Dari hasil perhitungan percobaan didapat konstanta pegas untuk
sistem getaran sebesar 8397,89 Dyne/cm dan sistem pembebanan
sebesar 1 Dyne/cm
3.2 Saran
1. Sebaiknya waktu kedatangan asistan laboratorium dan jadwal
praktikum lebih tepat waktu agar mahasiswa praktikan tidak menunggu
lama.
2. Sebaiknya pada saat praktikum asisten laboratorium yang
membantu jalannya praktikum lebih dari satu orang , agar praktikum
bisa berjalan lebih maksimal.
3. Ketersedian alat - alat praktikum fisika sebaiknya lebih
ditingkatkan agar hasil percobaan praktikum lebih pasti.
DAFTAR PUSTAKA
1. Halliday, D., Resnick, Fundamental of Physics, Jhon Wiley & Son,
1997
2. Giancoli, C. Douglas, Physics, Prentice Hall
3. Muhammad Hikam dkk. 2000. Buku Pedoman Praktikum Fisika Dasar.
Edisi 2000. Laboratorium Fisika Dasar Unit Pelaksana Pendidikan
Ilmu Pengetahuan Dasar Universitas Indonesia. Jakarta.
4. Paul A. Tippler. 2001. Fisika Untuk Sain dan
Teknik Jilid 2 (Terjemahan). Edisi ketiga. Penerbit: Erlangga.
Jakarta.
-----------------------
P
Q
E
F