Modul Praktikum Fisika Kelas X Semester I
Sekolah Menengah Atas Cakra Buana Depok 2007 1
Physics Modul Eksperiments
Kata pengantar
Alhamdulillah, berkat rahmat-Nya Modul Praktikum Fisika Kelas X (Sepuluh) semester 1 dapat selesai tepat waktu. Modul praktikum fisika untuk kelas X (Sepuluh) semester I ini di susun untuk mempermudah siswa dalam malakukan percobaan fisika. Dalam modul ini siswa di berikan suatu teori dasar yang sederhana, untuk lebih memahami teorinya siswa di haruskan membaca buku referensi sesuai dengan judul percobaan. Dengan modul ini diharapkan siswa lebih aktif dalam melakukan percobaan, dan siswa dapat dengan mudah melakukan pelaporan praktikum. Penyusunan modul ini jauh dari sempurna, untuk itu perbaikan-perbaikan akan terus dilakukan. Saran untuk modul ini sangat di harapkan agar modul ini menjadi lebih baik lagi. Akhirnya semoga modul ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Penyusun
Guru Fisika SMA Cakra Buana
2
Physics Modul Eksperiments
Mengukur panjang I. Tujuan : Mengukur besaran panjang dengan berbagai alat ukur panjang. II. Alat dan bahan : 1. mistar centimeter 2. mistar milimeter 3. jangka sorong 4. mikrometer sekrup 5. jangka sorong 6. balok (batang) kayu atau papn 7. kelereng/ manik-manik 8. kertas III. Teori dasar
Pengukuran panjang harus dilakukan dengan alat ukur yang tepat. Perhatikan dilingkungan sekitar kita, pengukuran panjang dilakukan oleh penjahit pakaian, pekerja bangunan, pengukur tanah, atau pembuat kunci. Masing-masing profesi tadi membutuhkan alat ukur yang berbeda. Namun pada hakekatnya mereka semua melakukan pengukura panjang, dan masing-masing pekerjaan membutuhkan ketelitian yang berbeda sehingga alat ukur yang di gunakan berbeda pula (Nursyamsuddin,2004). Berikut ini cara penggunaan mikrometer sekrup dan jangka sorong. A. Mikrometer sekrup
Rahang geser
Skala Utama
Benda
Skala nonius / sekrup pemutar
Gambar 1. mengukur panjang dengan mikrometer sekrup Mikrometer sekrup di tunjukan pada gambar 1. Jika skala nonius di putar lengkap 1 kali maka rahang geser dan skala nonius maju mundur 0.5 mm. Karena skala nonius memiliki skala 50 skala, maka ketelitian mikrometer sekrup 0.5 mm / 50 = 0.01 mm (Kanginan,2002).Dengan demikian ketidak pastianya ∆x ∆x = 1/2 x nilai satuan terkecil (nst) = 1/2 x 0.001 mm = 0.005 mm Maka cara menentukan nilai x (panjang benda) yaitu: 1. Perhatikan garis skala utama dengan skala nonius. Pada gambar 1. garis skala utama adalah 7 mm lebih. 2. Perhatikan garis mendatar pada skala nonius yang berhimpit dengan garis mendatar pada skala utama. Pada gambar 1. garis mendatar tersebut 24. maka nilai x = 7,0+( 24 x 0,01 mm ) = 7,24 mm. Sehingga jika dituliskan. Panjang = (7,240 ± 0,005) mm 3
Physics Modul Eksperiments
B. Jangka Sorong
Rahang geser Benda
Skala Nonius
Skala Utama
Gambar 2. mengukur panjang dengan Jangka Sorong Skala nonius memikiki panjang 9 mm dan di bagi 10 skala sehingga selisihnya 0,1 mm.atau 0,01 cm. Maka ketidak pastiannya adalah ∆x = 1/2 x 0,1 mm = 0,05 mm = 0,005 cm cara menentukan nilai x (panjang benda) yaitu: 1. perhatikan angka pada skala utama yang berdekatan dengan angka 0 pada nonius. Pada gambar 2. angka tersebut 5 cm 2. perhatikan garis nonius yag berhimpit dengan skala utama. Pada gambar 2. angka tersebut adalah garis ke 4. ini berarti nilai x = 5 cm + ( 5 x 0,01 cm ) = 5,05 cm. Sehingga jika dituliskan, Panjang = (5,050 ± 0,005) cm IV.
Cara kerja a) Mengukur panjang batang (papan) kayu
a. ukur panjang batang kayu denagn mistar sentimeter b. lakukan pengukuran denagn posisi mata sebagai berikut, seperti terlihat pada gambar berikut.
1
2
3
c. Ulangi denagn 5 kali pengukuran d. Tuliskan data yang didapat ke dalam tabel pengamatan e. Gantilah mistar centimeter dengan mistar milimeter lalu ulangi langkah a sampai d. b) Mengukur diameter manik-manik
a.
ukurlah diameter manik-manik dengan mikrometer sekrup (cara penggunaan dapat dilihat pada teori dasar)
b.
lakukan pengukuran oleh orang yang berbeda
c.
lakukan 5 kali pengukuran
d.
tuliskan data yang didapat pada tabel data
e.
ulangi langkah a sampai d dengan menggunakan Jangka sorong 4
Physics Modul Eksperiments
c) Mengukur tebal kertas
a. ukurlah tebal kertas dengan mikrometer sekrup (cara penggunaan dapat dilihat pada teori dasar) b. lakukan pengukuran oleh orang yang berbeda c. lakukan 5 kali pengukuran d. tuliskan data yang didapat pada tabel data e. ulangi langkah a sampai d dengan menggunakan Jangka sorong
V. Data Hasil Pengamatan 1. Hasil pengukuran panjang batang (papa) kayu (L)
Pengukuran ke
Dengan mistar centimeter
Dengan mistar milimeter
(L ± ∆L) Cm
(L ± ∆L) mm
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
2. Hasil pengukuran diameter manik-manik (D)
Pengukuran ke
Dengan Mikrometer sekup (D ± ∆D) Cm
Dengan Jangka Sorong (D ± ∆D) mm
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
5
Physics Modul Eksperiments
3. Hasil pengukuran tebal kertas (T)
Pengukuran ke
Dengan Mikrometer sekup
Dengan Jangka Sorong
(T ± ∆T) Cm
(T ± ∆T) mm
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
VI. Analisis Data, Perhitungan dan kesimpulan
1. dari hasil pengukuran panjang kayu, alat ukur manakah yang lebih teliti? Berikan alasannya. 2. dari hasil pengukuran diameter kelereng dan tebal kertas alat ukur manakah yang lebih teliti? Berikan alasannya. 3. posisi mata yang mana yang lebih teliti dalam melakukan pengukuran? Berikan alasannya. 4. untuk menghitung diameter rambut, alat ukur manakah yang anda akan gunakan? Mengapa. 5. hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran perentase error perhitungan (
x
x ,
kesalahan pengukuran (∆x) dan
x100%) pada tiap-tiap data pengukuran.
x
Gunakan persamaan berikut:
x
n
Dengan
x i
x
x i
x
n
= rata-rata hasil pengukuran
x
∆x
= ketidak pastian pengukuran
x
= jumlah data hasil pengukuran
n
= banyaknya pengulangan
i
Jawab.
6
Physics Modul Eksperiments
VII. Kesimpulan
7
Physics Modul Eksperiments
Mengukur Massa I. II.
III.
Tujuan : Mengukur besaran massa dengan berbagai alat ukur massa (neraca/timbangan) Alat dan bahan 1. neraca lengan 2. neraca pegas 3. koin/benda yang akan diukur 4. kawat tembaga 5. kertas Teori dasar
Di lingkunagn sekitar, kita sering mendapati berbagai kegiatan menimbang massa benda, seperti menimbang telur, beras, kapasitas muatan truk, bahkan menimbang emas. Semua kegiatan tersebut menggunaka alat ukur yang berbeda. Namun pada hakekaktnya semua kegiatan ini merupakan pengukuran massa. Masing-masing pengukuran membutuhkan ketelitian yang berbeda sehingga alat ukur yang di gunakan berbeda pula (Nursyamsudin,2004) IV. Cara kerja 1. Mengukur massa benda dengan neraca pegas
a. timbanglah massa benda/koin dengan cara mengaitkan pada neraca pegas b. lihat nilai yang tertera pada neraca pegas, lalu tulis pada tebel data pengamatan. c. Ulangi sampai 5 kali pengulangan dengan orang yang berbeda. d. Ulangi langkah a sampai c dengan kawat tembaga dan kertas.
2. Mengukur massa benda dengan neraca lengan
a. timbanglah massa benda/koin dengan cara meletakan di lengan neraca b. lihat nilai yang tertera pada neraca, lalu tulis pada tebel data pengamatan. c. Ulangi sampai 5 kali pengulangan dengan orang yang berbeda. d. Ulangi langkah a sampai c dengan kawat tembaga dan kertas.
8
Physics Modul Eksperiments
V. Data Hasil Pengamatan 1. Hasil pengukuran massa benda dengan neraca pegas
Pengukuran ke
Benda/koin
Kawat tembaga
Kertas
(m ± ∆m) gr
(m ± ∆m) gr
(m ± ∆m) gr
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
2. Hasil pengukuran massa benda dengan neraca lengan
Pengukuran ke
Benda/koin
Kawat tembaga
Kertas
(m ± ∆m) gr
(m ± ∆m) gr
(m ± ∆m) gr
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
VI. Analisis Data, Perhitungan dan kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran massa denagn neraca pegas apakah semua benda dapat diukur denagn neraca lengan? 2. Dari hasil pengukuran alat ukur manakah yang lebih teliti (presisi) ? 3. Dari kedua alat pengukur massa tersebut apakah dapat mengukur massa air ? jelaskan. 4. Hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran dan perentase error perhitungan (
x x
x ,
kesalahan pengukuran (∆x)
x100%) pada tiap-tiap data
pengukuran. Gunakan persamaan berikut:
9
Physics Modul Eksperiments
x
Dengan
n
x i
x
x i
x
n
= rata-rata hasil pengukuran
x
∆x
= ketidak pastian pengukuran
x
= jumlah data hasil pengukuran
n
= banyaknya pengulangan
i
Jawab.
VII. Kesimpulan
10
Physics Modul Eksperiments
Mengukur Volume I. Tujuan : Mengukur besaran volume dengan berbagai cara II. Alat dan bahan a. jangka sorong b. gelas ukur c. kelereng d. batu kerikil III.Teori dasar
Archimenes pernah pernah kebingungan ketrika ia diminta oleh kaisar untuk menentukan apakah mahkota kerajaan tersebut erbuat dari emas asli atau imitasi. Kemudian, ia menghitung massa jenisnya dengan mengukur perbandingan massa dan volumemahkota tersebut. Oleh karena bentuk mahkota buklan merupakan bentuk yang teratur seperti silinder atauboladan sejenisnya, maka ia mencelupkan mahkota tersebutkedalam zat cair. Dari pekerjaan inilah ia merumuskan bagaiaman menentukan massa jenis emas (Nursyamsudin,2004).
IV. Cara kerja 1. Mengukur volume kelereng secara matematis
a. ukurlah diameter kelereng dengan menggunakan jangka sorong, lakukan oleh orang yang berbeda dan dilakukan 5 kali pengulangan. b. hitung volume kelereng dengan menggunakan rumus volume benda. c. Tulis data yang didapat pada tabel data pengamatan.
2. Mengukur volume kelereng menggunakan gelas ukur
a. tuangkan air ke dalam gelas ukur kira-kira 50 ml b. masulan kelereng kedalam gelas ukur, kemudian catat volume air sekarang. Hitunglah selisih volume air, yaitu volume sebelum dan sesudah kelereng dicelupkan. Selisih volume air tersebut adalah volume kelereng. c. Catat pada tebel data pengamatan, ulangai sampai 5 kali pengulangan. 3. mengukur volume kerikil menggunakan gelas ukur
a. tuangkan air ke dalam gelas ukur kira-kira 50 ml b. masulan kerikil kedalam gelas ukur, kemudian catat volume air sekarang. Hitunglah selisih volume air, yaitu volume sebelum dan sesudah kelereng dicelupkan. Selisih volume air tersebut adalah volume kelereng. c. Catat pada tebel data pengamatan, ulangai sampai 5 kali pengulangan.
11
Physics Modul Eksperiments
V. Data Hasil Pengamatan 1. Hasil pengukuran volume kelereng secara matematis
Pengukuran ke
2
Diameter
Volume ( πD )
(D ± ∆D) gr
(V ± ∆V) gr
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
2. Hasil pengukuran volume kelereng menggunakan gelas ukur
Pengukuran ke
V air semula
Vair sesudah
Volume ∆ V
(V ± ∆V) gr
(V ± ∆V) gr
(Vair sesudah- Vair semula) (V ± ∆V) gr
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error
VI. Analisis Data, Perhitungan dan kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran volume dengan cara yang berbeda manakah yang lebih teliti (presisi) ? 2. apakah cara matemais dapat di gunakan untuk menghitung volume kelereng ? jelaskan. 3. Hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran dan perentase error perhitungan (
V V
V
, kesalahan pengukuran (∆V) x100%) pada tiap-tiap data
pengukuran. Gunakan persamaan berikut:
V
n
V i
V
V i
V
n
12
Physics Modul Eksperiments
Dengan
= rata-rata hasil pengukuran
V
∆V
= ketidak pastian pengukuran
V
= jumlah data hasil pengukuran
n
= banyaknya pengulangan
i
Jawab.
VII. Kesimpulan
13
Physics Modul Eksperiments
Komponen Vektor I. II.
Tujuan : menguraikan vektor menjadi dua buah vektor yang sebidang Alat dan bahan a. neraca pegas 3 buah b. benang c. kertas grafik d. papan triplek e. paku payung f. busur derajat
III. Teori dasar
Setiap vektor diuraikan kedalam komponen vektor yang diinginkan. Penguraian vektor dilakukan untuk mempermudah penjumlahan dua buah vektor atau lebih. Pemahaman konsep ini sanagt bermanfaat untuk lebih mendalami pelajaran fisika khususnya untuk bidang mekanika, medan listrik dan bidang lainnya. Kita akan mudah menemukan resultan ketiga vektor berikut ini dengan cara mencari dulu komponen tiap vektornya. Perhatikan gambar berikut.
F1
F2
F3
Ursiksnlsh vektor F 2 dan F3 sehingga diperoleh komponen vektor pada arah vertikal dan horizontal. Jika 1 (satu) kotak memiliki 1 N maka kita akan mendapatkan daadata sebagi berikut. F1 = 6 N F2x = 9 N F3x = 4 N
F2y = 3 N F3y = 2 N
Sesuai gambar (buatlah gambar terlebih dahulu), maka akan didapatkan bahwa: F2x - F3x =9-4 = 5 N F1 + F2y + F3y = 6 + 3 + 2 = 11 N F1
Sehingga denagn menggunakan rumus phytagoras kita dapat menemukan
FR
resultan ketiga vektor gaya sebagai berikut F R
F F
5 11
2
X
2
F3
2
Y
F2
2
12,1 N
14
Physics Modul Eksperiments
IV. Cara kerja
a. Siapkan benag dan diikat membentuk huruf Y seperti gambar berikut
b. Kaitkan neraca pegas pada tiap ujung tali sehingga membentuk gambar berikut.
c. Siapkan papan tripleks, tancapkan paku payung kemudian kaitkan dua neraca pegas pada paku payung. Tarik neraca pegas ketiga sehingga dua 0
neraca lainnya membentuk sudut 90 (siku-siku). F1
F2
F3
d. Tandai titik sambungan benang yang membentuk sudut siku-siku dan titik lain pada benang penghubung neraca pegas ketiga, kemudian buatlah garis seperti pada gambar berikut.
α
e. catat hasil yag di tunjukan oleh neraca 1 sebagai F 1 dan neraca 2 sebagai F 2, catat pula hasil yang di tunjukan oleh neraca 3 sebagai F 3. f. Ukurlah sudut α yaitu sudut antara vektor F dengan F1 g. Lakukan percobaan sebanyak 5 kali dengan merubah salah satu paku payung ( merubah-ubah sudut α. h. Masukan data kedalam tabel
15
Physics Modul Eksperiments
V. Data Hasil Pengamatan 1. Hasil pengukuran volume kelereng secara matematis
Pengukuran ke
α
F1
F2
F
Newton
Newton
Newton
F1 sin α
F2 sin α
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error pengukuran
VI. Analisis Data, Perhitungan dan kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran jika nilai sudut α di rubah-ubah apakah yang terjadi? 2. amatilah tabel data, adakah kecenderungan nilai yag sama? Tuliskan terdapat pada bagian mana? 3. Hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran dan perentase error perhitungan (
V V
V
, kesalahan pengukuran (∆V) x100%) pada tiap-tiap data
pengukuran. Gunakan persamaan berikut:
V n
Dengan
V i
V
V i
V
n
= rata-rata hasil pengukuran
V
∆V
= ketidak pastian pengukuran
V
= jumlah data hasil pengukuran
n
= banyaknya pengulangan
i
Jawab.
16
Physics Modul Eksperiments
VII. Kesimpulan
17
Physics Modul Eksperiments
Resultan Dua Vektor I. II.
Tujuan : menemukan resultan dua buah vektor dalam bentuk rumus kosinus Alat dan bahan a. neraca pegas 3 buah b. benang c. kertas grafik d. papan triplek e. paku payung f. busur derajat
III. Teori dasar
Resultan dua buah vektor dapat di hitung dengan rumus tertentu yang di hasilkan oleh percobaan ini. Pada bagian lain, resulta vektor dapat di hitung melalui analisis vektor yaitu dengan cara menguraikan vektor menjadi komponen-komponennya. Resultan vektor akan menjadi bagian penting dalam pelajaran fisika misalnya mekanika. Melalui analisis vektor, persoalan mekanika dan dinamika yang sulit di visualisasikan dapat di sederhanakan untuk analisis penyelesaian masalah.
IV.
Cara kerja
a. Siapkan benag dan diikat membentuk huruf Y seperti gambar berikut
b. Kaitkan neraca pegas pada tiap ujung tali sehingga membentuk gambar berikut.
c. Siapkan papan tripleks, tancapkan paku payung kemudian kaitkan dua neraca pegas pada paku payung. Tarik neraca pegas ketiga, ikat pada paku payung. Catat ketiga gaya tersebut, masukan ke dalam tabel. Lalu gambarkan garis penghubung seperti pada gambar berikut. F1
α F2
F3
18
Physics Modul Eksperiments
d. ukurlah sudut α, yaitu sudut antara F1 dan F2. Info: karena sistem dalam keadaan setimbang maka F 3 = FR F1
α
FR
F3 F2
e. lakukan percobaan sampai 5 kali dengan cara merubah-ubah tarikan pada neraca ke tiga /F 3. f.
Masukan data kedalam tabel
V. Data Hasil Pengamatan 1. Hasil pengukuran volume kelereng secara matematis Pengukuran ke
F1
F2
FR
(N)
(N)
(N)
F12
α
F22
Cos α
2F1 F2 Cos α
F12 +F22 +2F1 F2 Cos α
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error pengukuran
VI. Analisis Data, Perhitungan dan kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran jika nilai F 3 di rubah-ubah apakah yang terjadi? 2. amatilah tabel data, adakah kecenderungan membentuk pola tertentu? Tuliskan terdapat pada bagian mana? 3. Berdasarkan pola kecenderunagn yang ada, buatlah formula dalam bentuk persamaan matematis (rumus) 4. Hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran perentase error perhitungan (
V V
V
, kesalahan pengukuran (∆V) dan
x100%) pada tiap-tiap data pengukuran.
Gunakan persamaan berikut: 19
Physics Modul Eksperiments
V n
Dengan
V i
V
V i
V
n
= rata-rata hasil pengukuran
V
∆V
= ketidak pastian pengukuran
V
= jumlah data hasil pengukuran
n
= banyaknya pengulangan
i
Jawab.
VII. Kesimpulan
20
Physics Modul Eksperiments
Percepatan Gravitasi I. Tujuan : menentukan percepatan gerak jatuh bebas II. Alat dan bahan a. stopwatch b. penggaris c. benang d. beban (bola besi, kertas) III.Teori dasar
Contoh paling terkenal gerak dengan percepatan (hampir) tetap adalah gerak benda di bawah pengaruh gravitasi bumi. Gerak ini menarik perhatian para filsuf dan ilmuwan sejak zaman dahulu. Pada abad ke 4 SM, Aristoteles berpendapat bahwa benda yang berat akan jatuh lebihcepat dari pada benda yang ringan. Sembilan belas abad kemudian, Galileo mengemukakan bahwa dalam keadaan hampa udara atau gesekan udara di abaikan semua benda, baik benda berat maupun ringan, akan jatuhdengan percepatan yang sama. Jadi benda yang berat dan benda yang ringan akan jatuh engan kecepatan yang sama Ruwanto,2005).
IV. Cara kerja
a. Ukurlah tinggi jarak antara titik star dengan titik jatuh Titik star
Titik jatuh b. siapkan benda (bola besi) dan stopwatch. c. Ketika bola besi mulai dijatuhkan, hidupkan stopwatch. d. Ketika bola mengenai dasar lantai, matikan stopwatch. Catat waktunya di data pengamatan. e. Ulangi 5 kali pengulangan. f.
Ganti bola besi dengan kertas. Ikuti langkah b sampai e.
g. Sekarang buatlah kertas seperti bola. Ikuti langkah b sampai e
21
Physics Modul Eksperiments
V. Data Hasil Pengamatan 1. Hasil pengukuran bola besi Pengukuran ke
x
t
t2
g
(m)
(s)
(s2)
(2x/t2)
x
t
t2
g
(m)
(s)
(s2)
(2x/t2)
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error pengukuran
2. Hasil pengukuran kertas Pengukuran ke
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error pengukuran
3. Hasil pengukuran bola bola kertas Pengukuran ke
x
t
t
g
(m)
(s)
(s2)
(2x/t2)
1 2 3 4 5 Rata-rata Ketidakpastian pengukuran Error pengukuran
22
Physics Modul Eksperiments
VI. Analisis Data, Perhitungan dan kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran percepatan gravitasi dari tiga benda ersebut apakah ada perbedaan?jelaskan. 2. Apakah massa benda dapat mempengaruhi percepatan gravitasi? 3. Apakah tinggi jarak jatuh (x) mempengaruhi gravitasi? Jelaskan baik melalui percobaan maupun rumus. 4. Hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran perentase error perhitungan (
V V
V
, kesalahan pengukuran (∆V) dan
x100%) pada tiap-tiap data pengukuran.
Gunakan persamaan berikut: V
V i
n
Dengan
V
V i
V
n
= rata-rata hasil pengukuran
V
∆V
= ketidak pastian pengukuran
V
= jumlah data hasil pengukuran
n
= banyaknya pengulangan
i
Jawab.
VII. Kesimpulan
23
Physics Modul Eksperiments