MODUL PRATIKUM FISIKA
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2015
TATA TERTIB TERTIB PRAKTIKUM PRAKTIKUM KEWAJIBAN PRAKTIKAN: 1. Setiap praktikan datang 5 menit sebelum pelaksanaan pelaksanaan praktikum 2. Memakai pakaian rapi, jas lab dan safety shoes pada saat praktikum 3. Sebelum praktikum, praktikan mengumpulkan tugas pendahuluan dan laporan pendahuluan untuk percobaan yang akan dilakukan. 4. Setiap praktikan sebelum memulai praktikum harus menyerahkan laporan resmi percobaan minggu sebelumnya. 5. Setiap praktikan mengumpulkan laporan sementara setelah melakukan praktikum untuk mendapatkan persetujuan dari pembimbing praktikum 6. Setiap praktikan merapikan dan menyerahkan peralatan yang selesai dipinjam pada petugas laboratorium. 7. Sebelum meninggalkan ruangan Lab, kelompok yang bertugas (piket) menyapu/ membersihkan Lab.
SANKSI PELANGGARAN: 1. Prakikan yang terlambat harus melapor pada dosen pembimbing untuk mendapat ijin praktikum 2. Praktikan yang berhalangan hadir harus memberikan surat ijin tidak masuk 3. Praktikan yang tidak mengumpulkan tugas pendahuluan tidak diperkenankan mengikuti praktikum. 4. Praktikan yang tidak mengumpulkan laporan resmi percobaan minggu sebelumnya tidak diperkenankan mengikuti praktikum. 5. Praktikan yang merusakkan peralatan wajib mengganti sesuai alat yang dirusak. 6. Praktikan yang tidak dapat mengikuti praktikum secara keseluruhan dinyatakan tidak lulus praktikum fisika. Surabaya, 13 Pebruari 2013 Penyusun
Catatan: Tugas pendahuluan pendahuluan dan laporan l aporan ditulis tangan pada kertas A4 dengan margin kiri 4cm, atas, kanan dan bawah masing-masing 3cm.
GERAK BENDA PADA BIDANG M1
I.
TIU
Praktikan diharapkan dapat membaca dan menggunakan stopwatch dengan benar, mampu menerapkan prinsip-prinsip dinamika partikel dan menentukan koefisien gaya gesek pada bidang datar dan miring pada beberapa jenis permukaan.
II.
TIK
Praktikan dapat memahami tentang gerak pada bidang datar dan miring, serta dapat menghitung koefisien gesekan atara benda dengan bidang.
III.
TEORI
Dinamika Partikel adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gaya yang yang menyebabkan sebuah benda bergerak. Pada modul ini, benda masih dianggap sebagai partikel, artinya benda hanya dilihat sebagai satu titik pusat massa saja. Untuk itu gerak translasi saja yang akan diperhatikan. Dengan demikian massa katrol diabaikan, karena katrol bergerak melingkar. Karena massa katrol diabaikan, maka memen inersia katrol juga diabaikan, sehingga katrol mengalami kesetimbangan momen. Tegangan tali sebelum dan sedudah lewat katrol sama. Dasar untuk menyelesaikan persoalan dinamika partikel diatas adalah Hukum I, II dan III Newton, yaitu: Hukum Newton I
: ∑ = 0
Hukum Newton II
: ∑ = .
Hukum Newton III
: = −
Ada beberapa gaya yang harus dikenali di bab ini, antara lain gaya normal
(), gaya gesek (), tegangan tali (), gaya berat ( = ) dll. Bila suatu benda bergerak pada suatu bidang, dimana bidang tersebut tidak licin, maka akan timbul gaya gesek. Gaya gesek timbul karena permukaan dua bidang yang bersentuhan. bersentuhan. Arah gaya gesekan pada benda benda berlawanan dengan dengan arah gerak benda. Besar gaya gesek dipengaruhi oleh benda dan koefisien gesek. Gaya gesekan terdiri dari :
1. Gaya gesekan statis () yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda diam.
= µ s . 2. Gaya gesekan kinetis (), yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda bergerak.
= μ .
2
2
1
Gambar 1. Sudut 0
µ k =
m1 g − (m1 + m2 ) a
N
1
o
m2 g
(1)
T
m2g sin Ɵ Ɵ f m2g
T
m2g cos Ɵ
m1
m1g Gambar 2. Sudut
Ɵ
µ k =
dimana :
m1 g − m 2 g sin θ − (m1 + m 2 ) a m 2 g cos θ
(2)
= gaya gesek statis () = gaya gesek kinetis () µ s = koefisien gesek statis µ s
μ = koefisien gesek kinetis = gaya normal m 2
= percepatan grafitasi = 9,81 / s
= percepatan gerak benda ( / s )
Untuk persamaan geraknya yaitu : s = v0t + Dimana :
m 2
1 2
at 2
(3)
= jarak tempuh (m) 0 = kecepatan awal (m / s) = waktu menempuh jarak s (secon)
IV.
PERALATAN 1. Satu set peralatan gerak pada bidang 2. Stop watch 3. Satu set beban 4. Penggaris
V.
LANGKAH PERCOBAAN 1. Buatlah rangkaian percobaan seperti pada Gambar 1 2. Catatlah panjang lintasan m2 dan catat waktu yang diperlukan untuk menempuh panjang lintasan tersebut 3. Gantilah m2 dengan benda yang berbeda 4. Catatlah panjang lintasan m2 dan catat waktu yang diperlukan untuk menempuh panjang lintasan tersebut 0
5. Ulangi langkah (1) sampai dengan (4) untuk sudut kemiringan 30 (seperti Gambar 2)
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Dapatkan rumus (1) dan (2) dari Hukum Newton II 2. Sebuah balok yang bermassa m 1 = 5 kg, terletak pada bidang miring licin seperti pada gambar dibawah. Balok ini dihubungkan oleh seutas tali melalui katrol kecil tanpa gesekan dengan balok kedua yang bermassa m 2 = 8 kg yang tergantung vertikal. Tentukan : a. Percepatan masing-masing benda b. Tegangan tali
N
T
T
o
60 m1g sin Ɵ
f
m1g cos Ɵ m1g
m2
m2g VII.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1. Hitung koefisien gesekan antara bidang dengan benda yang berbeda untuk 0
setiap sudut dengan kemiringan yaitu sudut 0 dan 30
0
2. Hitung kecepatan akhir benda 3. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
M1
Nama percobaan :
Gerak Benda pada Bidang
Kelompok No
: Nama
NRP
Tanda Tangan
1
Surabaya, Mengetahui
! "
#$$$$$$$%&
'
m1 = ……
Sudut (
(
No
)
1 ! Rata* rata
Aluminium
Kayu
m2 = ……
m2 = ……
$%% cm
$%% cm
$%% cm
$%% cm
$%% cm
$%% cm
t #detik&
t #detik&
t #detik&
t #detik&
t #detik&
t #detik&
(
Sudut !( No
1 ! Rata* rata
Aluminium
Kayu
m2 = ……
m2 = ……
$%% cm
$%% cm
$%% cm
$%% cm
$%% cm
$%% cm
t #detik&
t #detik&
t #detik&
t #detik&
t #detik&
t #detik&
GAYA SENTRIFUGAL M2 I.
TIU
Praktikan diharapkan dapat mendefinisikan tentang gaya sentrifugal serta dapat membaca dan menggunakan alat ukur.
II.
TIK
Praktikan dapat memahami tentang gaya sentrifugal dan prinsip kerjanya. Praktikan juga diharapkan mampu membandingkan frekuensi perhitungan dengan percobaan serta mampu memberikan kesimpulan.
III.
TEORI
Benda berotasi mempunyai percepatan yang arahnya ke pusat yang disebut percepatan sentripetal (as) yang besarnya : as =
v
2
R
= ω 2 R
(1)
Dan sesuai hukum Newton II, percepatan ini menyebabkan gaya sentripetal yang arahnya ke pusat. Besarnya : F s = m
v2 R
= mω 2 R
(2)
m
Dimana : v = kecepatan linier ( / s ) R = radius rotasi (m)
ω = kecepatan sudut ( rad / s) m = massa benda (kg) m 2
g = percepatan grafitasi bumi ( / s )
Menurut hukum Newton III, setiap benda yang mendapat gaya, maka benda tersebut akan memberikan gaya rekasi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Gaya reaksi dari gaya sentripetal ini dinamakan gaya sentrifugal . Pada percobaan ini benda akan berputar dengan besar kecepatan yang konstan, menimbulkan gaya sentrifugal sehingga mampu mengangkat massa beban (M) yang berada di tengah/pusat.
M
m1
m2
r1 r2
Gb 1
Peralatan Sentrifugal
Besar frekuensi yang diperlukan untuk mengangkat beban M.g ( Newton ) adalah : f =
1
M .g
2π
n
(3)
∑ mi Ri i =1
IV.
V.
PERALATAN
1.
Satu set peralatan gaya sentrifugal
2.
Tachometer
LANGKAH PERCOBAAN
1. Jalankan peralatan gaya sentrifugal dengan satu lengan beban (m 1 dan m2) yang berpengaruh, sedangkan m 3 dan m4 terkunci. 2. Naikkan frekuensi rotasi hingga beban M tepat bergerak naik dan catat frekuensi f. 3. Ulangi langkah 2 sebanyak 5 kali. 4. Ulangi langkah 1 dan 2 dengan menggunakan dua lengan beban (m 1, m2, m3 dan m4) berpengaruh semuanya.
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
Turunkan persamaan f =
1 2π
M .g n
∑ mi Ri i =1
VII.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1. Hitung frekuensi berdasarkan percobaan dan frekuensi secara perhitungan 2. Tentukan persentase error frekuensi tersebut 3. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan
: M2
Nama percobaan
: Gaya Sentrifugal
Kelompok
:
No
Nama
NRP
Tanda Tangan
Surabaya,
1
Mengetahui
2 3 4 5
M
(………………….)
= ……… kg
m1 = ……… kg
m2 = ……… kg
m 4 = ……… kg
m 3 = ……… kg
Salah satu lengan dikunci No
r1 ( cm )
r2 ( cm )
F
1. 1
2. ……….
……….
3. 4. 5. F rata – rata =
Tidak ada lengan yang dikunci No
r1 ( cm )
r2 ( cm )
r3 ( cm )
r4 ( cm )
F
1. 2. 2
……….
……….
……….
……….
3. 4. 5. F rata – rata =
S+STM K-TR./ #0+N-M+K- P-RT+K/& M3
I.
Tujuan Mahasiswa mampu melakukan percobaan dinamika pada katrol tunggal dan ganda serta mampu melakukan pengukuran waktu dan perhitungan percepatan baik secara praktek maupun teori.
II.
Teori Pada percobaan ini massa katrol, massa tali dan gesekan diabaikan. Dengan menerapkan hukum Newton II
dan asumsi m 1 turun
maka untuk sistem katrol
tunggal didapatkan persamaan m1.g – T = m 1.a T = m1.g –m1.a T – m2.g = m2.a (m1.g – m1.a) – m2.g = m2.a
katrol
a=
( m1 − m2) ( m1 + m 2)
.g
m2 tali
dimana: 2
a = percepatan (m/s ) m1 , m2 = massa beban (kg) 2 g = percepatan grafitasi bumi (9,81 m/s ) T = tegangan tali (N)
m1
Demikian juga untuk sistem katrol ganda, percepatan benda dapat dihitung dengan penerapan hukum Newton: T2 = 2T1 s1 = 2s2 a1 = 2 a2 T1
katrol
katrol T1 T1 tali T2 m1
m2
Dengan asumsi m1 turun dapat dirumuskan: m1.g – T 1 = m1.a1 T 1 = m1.g - m1.a1 T 1 = m1.g - m1.2a2 T 2 – m2.g = m2.a2 2T 1 – m2.g = m2.a2 2(m1.g - m1.2a2) - m2.g = m2.a2 2m1.g – m2.g = m2.a2 + 4m1a2
a2 =
III.
(2m1 − m2 ) 4m1 + m2
.g – a1 =
(2 m1 − m2 ) .g 1 2m1 + m2 2
Alat dan bahan 1. Dua buah katrol 2. Tali 3. Beban 4. Stopwatch
IV.
Langkah Percobaan 1. Buatlah rangkaian percobaan seperti gambar katrol tunggal 2. Jika jarak yang ditempuh benda 1 = S1 dan benda 2 = S 2, catatlah waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak masing-masing (t1 dan t2) 3. Lakukan langkah (1) dan (2) untuk massa dan jarak yang sama sebanyak 5 kali 4. Lakukan langkah (1), (2) dan (3) untuk jarak yang sama tapi massa berbeda 5. Buatlah rangkaian seperti gambar katrol ganda 6. Lakukan langkah percobaan (2) s/d (4)
V.
Tugas Untuk Laporan Resmi 1. Hitung percepatan benda 1 dan benda 2 secara teori dan praktek 2. Bandingkan kedua hasil perhitungan 3. Hitunglah tagangan tali 4. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan
VI.
Tugas Pendahuluan Pesawat angkat sederhana untuk penanganan komponen kapal, konstruksinya seperti gambar katrol ganda, dengan beban m 2 adalah 500 kg dan massa m 1 2
diganti gaya F. Massa katrol diabaikan dan percepatan gravitasi bumi 9,81 m/s . a. Berapa gaya F tersebut yang harus diberikan agar sitem setimbang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan? b. Jika kemampuan tali T1 menahan beban adalah 2000 Newton, berapa percepatan maksimal mengangkat beban m2 sebesar 500 kg yang menyebabkan tali tersebut rawan putus?
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
M!
Nama percobaan :
Si)tem Kontrol
Kelompok
No
:
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
! "
#$$$$$$$%&
Gambar 1 #Katrol Tunggal&
SA = SB = S = ….. m No 1
m- #kg&
mB #kg&
S #m&
t1 #dt&
T #dt&
T! #dt&
Trata*rata
Gambar #Katrol Ganda& S A =
No 1
1 2
m- #kg&
a A =
S B mB #kg&
S #m&
t1 #dt&
1 2
a B T #dt&
T! #dt&
Trata*rata
DINAMIKA ROTASI M4
I.
TIU
Praktikan diharapkan dapat membaca dan menggunakan stopwatch dengan benar, memahami prinsip kerja gerak melingkar pada roda.
II.
TIK
Praktikan memahami prinsip kerja gerak melingkar pada roda dengan memperhatikan momen inersianya. Selanjutnya, praktikan dapat menghitung besar momen inersia, kecepatan sudut dan torsi.
III.
TEORI
Dinamika yang dipelajari dalam modul ini berbeda dengan yang ada di modul M1. Dinamika pada modul ini adalah dinamika rotasi, dimana dalam dinamika rotasi benda sudah dilihat keseluruhan sebagai benda pejal, atau sistem diskrit. Dalam dinamika rotasi semua gerak benda, baik translai maupun rotasi sudah diperhitungkan. Sehingga kalau di modul M 1, massa katrol masih diabaikan, maka pada modul ini massa katrol sudah diperhitungkan. Dengan demikian katrol mempunyai momen inersia, dan mengalami gerak rotasi yang diperrhatikan, dan dibuat persamaannya dalam hukum Newto II rotasi. Momen inersia adalah sifat kelembamaan keengganan benda untuk berputar. Untuk benda (sistem diskrit), yang terdiri dari beberapa partikel, maka momen inersia bendanya adalah: n
I =
∑ mi Ri
(1)
i =1
Untuk benda-benda teratur nilai momen inersia dapat dicari dengan perhitungan matematis. Dimensi Cincin tipis diputar pada sumbu silinder Silinder pejal diputar pada sumbu silinder
Persamaan I = m. R
I =
1 2
2
m. R
2
Dimensi Slinder berongga diputar pada sumbu silinder Bola pejal diputar pada diameter
Persamaan I =
I =
m
2
( R12 + R22 )
2 mR 5
2
Apabila torsi τ bekerja pada benda yang momen inersianya adalah I, maka pada benda akan timbul percepatan sudut sebesar α. (Η ukum Newton II rotasi)
∑τ = I α
(2)
Torsi juga bisa didefinisikan sebagai gaya x lengan
. ∑τ = ∑ F R
(3)
α
r1
r2
T1
T2 T2
a1
T1
a2
m2 m1
m2 g m1 g
(4)
α1 = α2 = α
(5)
α = Gb 1
1
a1t 12
s1 =
2
a1 R1
=
a2 R2
Roda Dengan Dua Beban
(6)
Tegangan tali dapat dihitung dengan menggunakan : T1 = m1g - m1.a1
dan
T2 = m2a2 + m2.g
(7)
Momen Inersia sistem di atas yaitu :
∑τ = I α T1R1 - T2R2 = Iα I =
IV.
T 1 R1 − T 2 R2
α
(8)
PERALATAN
1. Satu set peralatan gerak melingkar pada roda 2. Beban 3. Stopwatch 4. Penggaris
V.
LANGKAH PERCOBAAN
1. Ikatlah tali pada roda besar dan roda kecil seperti pada gb (1) 2. Bebanilah kedua ujung tali yang telah diikatkan pada roda dengan massa m 1 untuk roda besar dan m 2 untuk roda kecil 3. Ukurlah jarak yang ditempuh m 1 (=S1) dan catat waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak tersebut sebanyak 3 kali s
4. Lakukan langkah (1) / d (3) untuk massa berbeda dan jarak yang sama
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Dengan memperhatikan Gb 1, benda 1 dengan massa 1,5 kg dan benda 2 dengan massa 2 kg hitunglah T 1, T2 dan α jika diketahui momen inersia roda 2
2 kgm , jari-jari roda 1 = 40 cm dan jari – jari roda 2 = 20 cm. 2. Sistem windlas menurunkan jangkar 300 kg pada kecepatan konstan 3 m/s. Turunnya jangkar menyebabkan silinder windlas berdiameter 1 m ikut 2
berputar. Pada waktu tertentu dilakukan perlambatan sebesar 0,5 m/s hingga 2
jangkar berhenti. Jika diketahui momen inersia silinder adalah 50 kg.m ,
2
percepatan grafitasi bumi 9,81 m/s , dan besarnya gaya gesek diabaikan, tentukan a. Kecepatan sudut silinder saat jangkar turun berkecepatan konstan b. Besar gaya pengereman, jika massa rantai jangkar pada kondisi tersebut 50 kg!
VII.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1. Hitung percepatan benda 1 dengan menggunakan persamaan : s=
1 2
at 2
2. Hitung percepatan sudut roda 3. Hitung percepatan benda 2 4. Hitung besar tegangan dari kedua tali tersebut 5. Hitung momen inersia dari roda tersebut dengan persamaan (8) 6. Hitung momen inersia secara praktek 7. Tentukan persentase error momen inersia yang didapatkan secara teori dan praktek. 8. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
M"
Nama percobaan
:
Kelompok
:
No
Gerak Melingkar Pada Roda
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
! "
#$$$$$$$%&
S1 $%% m m1
m kg
t1
t
t! )
trata*rata
r1
r m
a1
a m
s2
α rad
s2
AYUNAN MATEMATIS M5
I.
TIU
Mahasiswa diharapkan mampu mengaplikasikan teori fisika tentang getaran. TIK
Mahasiswa mampu menentukan gaya gravitasi bumi dengan menggunakan ayunan matematis
II.
TEORI
Apabila sebuah bandul digantung dengan kawat dan diberi simpangan kecil kemudian dilepaskan, maka akan berayun dengan getaran selaras, (Gb.1) Maka akan berlaku persamaan :
Gambar 1. Ayunan dengan getaran selaras f =
1
g
2π
l
T = 2π
(1)
l g
(2)
f= Jumlah getaran perdetik ( det −1 ) g= percepatan grafitasi bumi (cm/ det 2 ) l= panjang kawat, satuan (cm)
III.
PERALATAN YANG DIGUNAKAN
A. Bandul matematis serta perlengkapannya 1 set B. Penggaris 1 buah C. Stop watch 1 buah
IV.
PROSEDUR KERJA
a. Atur alat seperti gambar rangkaian dengan panjang kawat 50 cm b. Atur agar ujung bandul berada tepat ditengah c. Beri simpangan kecil pada bandul dan lepaskan. Usahakan agar ayunan mempunyai lintasan bidang dan tidak berputar. d. Catat waktu yang dibutuhkan untuk lima kali getaran e. Ulangi (a)-(d) dengan panjang kawat berbeda
V.
PERTANYAAN DAN TUGAS
1. Hitung percepatan grafitasi bumi dengan persamaan (1) dan gunakan ralat perhitungan. 2
2. Hitung dengan membuat grafik beserta hitungannya antara T dengan l pada bandul matematis 3. Hitunglah persentase kesalahan nilai grafitasi bumi dari percobaan anda 4. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Berdasarkan persamaan 1
•
bagaimana pengaruh panjang kawat terhadap periode (T)
•
bagaimana pengaruh berat bandul terhadap periode (T)
•
Bagaimana menurunkan ( memperoleh) persamaan 1 tersebut.
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
M'
Nama percobaan :
-yunan Matemati)
Kelompok
No
:
Nama
NRP
Tanda Tangan
1
Surabaya, Mengetahui
! "
#$$$$$$$%&
No Pan3 ka4at 1% % !% "% '% 5% 6% Rata*rata T
2aktu '( cm
5( cm
6( cm
7( cm
AYUNAN FISIS M6
I.
Tujuan Umum
Praktikan mampu memahami tentang percepatan gravitasi bumi, prinsip kerja ayunan fisis serta dapat menggunakan alat ukur dengan benar.
II.
Tujuan Khusus
Praktikan
dapat
menghitung
besar
percepatan
gravitasi
bumi
dengan
menggunakan bandul fisis. Praktikan mampu menentukan hubungan amplitudo, massa dan panjang ayunan terhadap periode serta menyelaraskan antara rumus eksperimen dengan hitungan.
III.
TEORI
Untuk menghitung percepatan gravitasi bumi dapat menggunakan
persamaan : f =
1
mgd
2π
I
T = 2π
I mgd
(1)
(2)
Dengan : d = Jarak pusat ayunan dan pusat massa I = momen inersia benda jika diputar dengan pusat ayunan di pusat massa
IV.
PERALATAN
1. Satu set peralatan ayunan fisis 2. Penggaris 3. Stopwatch
V.
LANGKAH PERCOBAAN
1. Tentukan pusat massa 2. Tentukan pusat ayunan 3. Ayun batang dengan simpangan kecil, catat waktu untuk 6 kali getaran sempurna 4. Ambil titik ayun yang lain dan ulangi langkah 3
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Sebuah benda ditimbang di atas dua buah timbangan seperti pada gambar di bawah. Timbangan 1 menunjukkan angka 0,6 kg dan timbangan yang lainnya menunjukkan 1 kg. Benda dianggap homogen dimana rapat massanya sama di seluruh bagian benda. Jika jarak titik tumpu kedua timbangan adalah 35 cm. Tentukanlah jarak titik pusat berat benda tersebut dari titik tumpu t imbangan 1 2
(Gunakan g=9,81 m/dtk )!
Titik gantung 1
*C
Timbangan 1
timbangan 2
Titik C adalah pusat berat yang harus ditentukan 2. Jikan benda diatas diayun di titik gantung 1, dimana titik gantungnya sama dengan titik tumpu timbangan 1, berapakah momen inersia benda tersebut jika periode ayunannya 0,5 detik?
VII.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1. Hitung periode (T)! 2. Hitung momen inersia batang yang diayun! 3. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan!
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
M5
Nama percobaan :
-yunan 8i)i)
Kelompok
No
:
Nama
NRP
Tanda Tangan
1
Surabaya, Mengetahui
! "
#$$$$$$%&
Massa yang terbaca di timbangan 1 = Massa yang terbaca di timbangan 2 = Jarak kedua titik tumpu (antara dua timbangan) = 2
engan menggunakan g=!"#1 m$dt
%itik pusat berat benda (dengan &itungan dari data2 di atas)'
0 #cm&
Periode ayunan
Momen +ner)ia benda
d1
T1
+
d
T
+
HUKUM ARCHIMEDES
F1 I.
Tujuan Praktikum
Setelah melakukan praktikum, praktikan diharapkan mampu memahami prinsip hukum Archimedes dan menerapkannya pada benda setimbang di zat cair Praktikan dapat menentukan rapat jenis fluida cair, menghitung besar gaya apung berdasarkan persamaan Archimedes, dan dapat menentukan besar rongga dalam suatu benda.
II.
TEORI
Jika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya ke atas sebesar berat zat cair yang dipindahkan. Secara matematis gaya Archimedes (gaya ke atas), dapat dirumuskan sebagai berikut : F A = V c ρ c g
Dimana
(1)
: FA = gaya ke atas yang dialami benda (N) ( dalam praktikum besar F A dapat dicari dengan dinamometer) FA = w1 - w2 3
Vc
= volume zat cair yang dipindahkan (m )
ρc
= massa jenis zat cair ( / m )
g
=
kg
3
m 2
percepatan gravitasi bumi ( / s )
Ketentuan : 1. Jika ρbenda < ρcairan , maka benda akan mengapung 2. Jika ρbenda = ρcairan , maka benda akan melayang 3. Jika ρbenda > ρcairan , maka benda akan tenggelam
III.
PERALATAN
1. Fluida cair (air, minyak, oli) 2. Beban 3. Dinamometer 4. Penggaris 5. Statip
IV.
LANGKAH PERCOBAAN Percobaan I
1. Timbang dan catat massa benda yang digantungkan pada dinamometer (w 1) (gunakan logam) 2. Massa benda yang digantungkan pada dinamometer dimasukkan ke dalam zat cair, timbang dan catat (w 2) 3. Hitung volume fulida yang dipindahkan 4. Dengan menggunakan persamaan hukum Archimedes, tentukan ρcairan 5. Ulangi langkah 1 – 4 untuk fulida yang berbeda
Percobaan II
1. Tentukanlah volume balok kayu P 2. Tentukalah rapat massa dari kayu P 3. Ambil benda kayu R B timbang di udara 4. Hitunglah volume saharusnya balok R B dengan asumsi rapat massanya sama dengan benda P 5. Hitunglah Volume sebenarnya (actual) 6. Hitunglah volume rongganya.
V.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI Percobaan I
1. Hitunglah gaya apung berdasarkan percobaan 2. Hitunglah massa jenis zat cair 3. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan Percobaan II
1. Hitunglah volume rongga dari balok R B
VI.
TUGAS PENDAHULUAN gr
3
gr
3
1. Diketahui massa jenis air laut 1,2 ( / cm ), massa jenis es 0,8 ( / cm ). Tentukan Berapa bagian volume gunung es yang tercelup dalam air. 2. Sebongkah emas murni diduga berrongga. Emas tersebut ditimbang di udara massanya 500 gram. Ketika ditimbang di dalam air yang rapat massanya 1 3
3
gram/cm atau 1000 kg/m , massanya 350 gram. Jika rapat massa emas murni 3
3
9,3 gram/cm berapa cm rongga dalam emas tersebut!
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
81
Nama percobaan :
9ukum -rchimede)
Kelompok
No
:
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
! "
#$$$$$$$%&
-ir No
1 !
21
2
#N&
#N&
Minyak
ρair
21
2
#N&
#N&
.lie
ρminyak
21
2
#N&
#N&
olume
ρolie
!
#m &
Benda
Massa kg
*
lume m
Benda + (pe,al) Benda -B (berngga)
-apat massa benda kayu ' lume se&arusnya Benda -B = Volume Rongga =
3
m
kg$m* m
*
KALORIMETRI P1
I.
Tujuan Umum
Praktikan diharapkan mampu memahami prinsip kerja hukum Joule dan memahami konsep perubahan bentuk energi
II.
Tujuan Khusus
Praktikan dapat menghitung besar energi listrik yang melalui suatu penghantar, menentukan energi thermal (kalor) yang timbul di dalam kalorimetri dan membuktikan kebenaran hukum Joule serta dapat menentukan kapasitas panas spesifik tembaga.
III.
TEORI
Kalor adalah bentuk energi yang dipindahkan melalui perbedaan temperatur. Kalor berpindah dari benda bertemperatur tinggi ke benda temperatur lebih rendah. Jumlah kalor yang diserap benda sebanding dengan massa benda itu pada perubahan temperaturnya. Secara matematis dirumuskan sebagai : Q = m c ∆T = C ∆T
Dimana
(1)
: Q = Kalor yang diserap (Joule, erg, kalori) m = massa benda (kg)
∆T = Perubahan temperatur yang terjadi c
= Kalor jenis (
joule
0
/ kg C)
C = Kapasitas kalor (
joule 0
/ C)
Pada percobaan ini, energi listrik akan diubah menjadi energi panas oleh tahanan kawat spiral dan panas tersebut digunakan untuk menaikkan suhu air disekitarnya beserta wadah tembaga. Besar energi listrik yang ditimbulkan oleh arus listrik sesuai dengan persamaan : W=v.i.t Dimana
: W = Energi listrik (Joule) v
= Beda potensial (volt)
i
= Arus listrik (Ampere)
t
= waktus (detik)
(2)
Dengan asumsi semua energi listrik ditransfer sebagai energi panas dari wadah dan air, maka dapat ditulis dalam persamaan matematis sebagai berikut : W = (mc∆T )air +
IV.
(mc∆T )wadah
(3)
PERALATAN
1. Kalorimeter dengan insulasi panas
Transformator A
2. Stopwatch 3. Termometer
AC
V
4. Travo
Elemen Pemanas
5. Avometer 6. Kabel penghubung
V.
LANGKAH PERCOBAAN
1. Timbanglah wadah tembaga (m w) 1
2. Isi wadah tembaga dengan air sampai / 4 penuh, lalu timbang lagi (m t = m a + mw) 3. Letakkan wadah tembaga dalam insulator yang sudah dipasang jaket, pasang pengaduk, tutup dan pasang termometer. 4. Catat temperatur mula-mula 5. Hubungkan pemanas kalorimeter dengan tegangan AC 20 volt dan pasang avo untuk membaca arus, lalu hidupkan stopwatch. 6. Catat pembacaan temperatur setiap selama 2 menit sampai dicapai temperatur 0
80 C
VI.
TUGAS PENDAHULUAN 3
0
Air teh sebanyak 300 cm dengan suhu 96 C dituangkan ke dalam cangkir gelas 0
(massa gelas 250 gr) yang suhunya 24 C. Bila keseimbangan telah tercapai dan tidak ada aliran kalor lain disekitarnya, tentukan suhu campurannya. 0
3
0
(Kalor jenis gelas 0,2 kal/gr C, massa jenis air 1 gr/cm , kalor jenis air 1 kal/gr C)
VII.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1. Dengan asumsi semua energi listrik ditransfer sebagai energi panas dari wadah dan air , tentukan kapasitas panas spesifik dari kalorimeter (tembaga) pada rentang temperatur : a. dari T awal sampai T 2 0
b. dari T2 sampai 80 C 0
c. dari T awal sampai 80 C ( diketahui kalor jenis air : ca = 1
kalori 0 / g C)
2. Tentukan persentase error kapasitas panas spesifik tembaga yang didapatkan secara teori dan praktek 3. Buat grafik hubungan antara temperatur (x) dan waktu (y) 4. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
P1
Nama percobaan :
Kalorimeter
Kelompok
No
:
Nama
NRP
Tanda Tangan
Surabaya,
1
Mengetahui
! "
#$$$$$$%&
=
2 /lt
air
=
No 1 ! "
0
1 kal
gr 0C
=
mair =
t # menit &
…….. ampere gram
m3 '
(
T ;
gram
' 5 6 7 No < 1( 11 1 1! 1" 1' 15 16 17 1< ( 1 ! " ' 5
t # menit &
(
T ;
6 7 < !( !1
TRANSFORMATOR L1
I.
Tujuan Umum
Praktikan mampu membaca dan menggunakan alat ukur serta merangkai transformator dengan benar
II.
Tujuan Khusus
Praktikan dapat mengetahui prinsip kerja transformator, menghitung besar efisiensi dan membaca arus masuk dan keluar pada transformator
III. TEORI
Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum faraday, yaitu Jika ada kumparan listrik berada dalam medan magnet yang fluks-fluks magnetiknya berubah terhadap waktu maka pada kkumparan tersebut akan muncul GGL Induksi. Jika pada kumparan primer trafo diberi arus bolak balik, maka disekitar kumparan ini terjadi medan magnet yang berubah-ubah, sehingga fluks-fluks magnetik yang ada disekitar kumparan primer ini juga berubah. Menurut Faraday, Jika ada kumparan listrik berada dalam medan magnet yang fluks-fluks magnetiknya berubah terhadap waktu maka pada kkumparan tersebut akan muncul GGL Induksi. Maka terjadilah GGL induksi pada kumparan sekunder. Trasformator adalah peralatan yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan. Daya dari sistem listrik dapat dihitung dari persamaan P = v.i = i.R.i Dimana
: P = Daya (watt) v = Tegangan (volt) i = Arus (ampere) R = Hambatan / resistansi (ohm)
Sedangkan efisiensi dari suatu transformator dapat dihitung dengan perbandingan daya output dan input :
η =
Pout Pin
x 100%
IV. PERALATAN
V.
1.
Avometer 5 buah
2.
Variabel resistor
3.
Transformator
4.
Kabel penghubung
LANGKAH PERCOBAAN
1.
Buatlah rangkaian seperti pada gambar berikut :
2.
Pasanglah transformator untuk N 1 = 1200 lilitan dan N 2 = 300 lilitan
3.
Catat i1, v1, i2, v2. Lakukan sebanyak 3 kali pengukuran dengan harga R yang berbeda
4.
Ulangi langkah 3 untuk N 1 = 1200 lilitan dan N 2 = 600 lilitan
VI. TUGAS PENDAHULUAN
1.
Sebutkan fungsi transformator
2.
Sebutkan bagian-bagian transformator dan macam-macam transformator
3.
Sebuah transformator step-up mengubah tegangan dari 80 V menjadi 210 V. Jika efisiensi transformator 70 % dan terdapat daya yang hilang 160 Watt. Hitung kuat arus primer dan sekundernya.
VII. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1.
Hitung daya input dan output
2.
Hitung efisiensi transformator untuk N2 = 300 lilitan
3.
Hitung efisiensi transformator untuk N2 = 600 lilitan
4.
Tentukan persentase error efisiensi transformator yang didapatkan secara teori dan praktek
5.
Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan!
LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)
LAPORAN SEMENTARA Nomor percobaan :
/1
Nama percobaan :
Tran)=ormator
Kelompok
No
:
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
! "
#$$$$$$$%&
N1 1(( lilitan No
N !(( lilitan +1
1 !
1
+
N 5(( lilitan
+1
1
+
R
RANGKAIAN LISTRIK L2
I.
TIU
Praktikan diharapkan mampu memahami prinsip hukum Kirchoff dan memahami konsep Aliran Arus
II. TIK
Praktikan dapat menghitung besar Arus dan tegangan pada suatu rangkaian seri dan paralel.
III.TEORI
Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup. Elemen atau komponen yang akan dibahas pada mata kuliah Rangkaian Listrik terbatas pada elemen atau komponen yang memiliki dua buah terminal atau kutub pada kedua ujungnya.
ARUS LISTRIK
Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang. Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila kehilangan elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron dari partikel lain. Satuannya : Ampere (A) Arah arus positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah dan arah arus negatif mengalir sebaliknya. Macam-macam arus : 1. Arus searah (Direct Current/DC) Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya dimanapun kita meninjau arus tersebut pada waktu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama
2. Arus bolak-balik (Alternating Current/AC) Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu (mempunyai perioda waktu : T).
TEGANGAN
Tegangan atau beda potensial adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya.
Gambar Rangkaian Seri dan Pararel
(a) Rangakaian seri
IV.
i = i1 = i2 = i3
Vp= V1 = V2 = V3
Vs = V1 + V2 + V3
i = i1 + i2 + i3
Rs = R1 + R2 + R3
1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
PERALATAN
1
Board tempat percobaan
2
Resistor
3
Avometer
4
Kabel penghubung
V.
(b) Rangkaian pararel
LANGKAH PERCOBAAN
1. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada R 1 2. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada R 2 3. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada R 3
4. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada titik A-B 5. Ulangi langkah 1 sampai 4 dengan menggunakan rangkaian percobaan 2 A
R1
R2
R3
B
E
Rangkaian Percobaan 1
Rangkaian Percobaan 2
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
Perhatikan gambar 1 dan gambar 2, diketahui R 1 = 40 ohm, R 2 = 60 ohm, R 3 = 80 ohm, V= 10 volt, Hitung Arus dan Tegangan pada R 1, R2, R3 dan Titik A-B
VII.
TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI
1. Hitung arus dan tegangan secara teori pada R 1, R2, R3 dan titik A-B 2. Bandingkan hasil (1) dengan hasil praktikum untuk rangkaian percobaan 1 dan percobaan 2. 3. Tentukan persentase error arus dan tegangan yang didapatkan secara teori dan praktek 4. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan!
