Senin, 14 November 2011

MODUL PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1


PERATURAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

1.      Peserta Praktikum diwajibkan datng tepat waktu, batas keterlambatan yang diijinkan untuk mengikuti praktikum adalah 10 menit. Apabila melewati batas waktu tersebut, peserta dipersilahkan mencari alternative waktu pengganti.
2.      Peserta praktikum diwajibkan mengenakan Jas laboratorium.
3.      Peserta praktikum dilarang memakai sandal jepit
4.      Peserta praktikum diwajibkan mengumpulkan tugas awal (pendahuluan) sebagai syarat mengikuti praktikum.
5.      Peserta praktikum diwajibkan mengenakan Name Tage
6.      Peserta praktikum diwajibkan menjaga kebersihan laboratorium
7.      Peserta praktikum wajib membeli modul praktikum yang diterbitkan Laboratorium
Prodi P. Fisika
8.      Laporan praktikum dikumpul 1 minggu setelah pelaksanaan praktikum,
 dan ditulis tangan.


Jayapura, September 2011


Kepala Lab. Prodi P. Fisika









Asisten
Laboratorium Fisika Dasar I
Eksperimen I
“Pengukuran Dasar dan Ketidakpastian Pengukuran”



 














1.     Galuh Prihatin Putri
2.     Juffriadi
3.     Jumiati
4.     Linda Iriani
5.     Selviana Pasinggi
6.     Yelinus Weya





EKSPERIMEN I
PENGUKURAN DASAR DAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN

I.       TUJUAN EKSPERIMEN
1.      Mampu menggunakan beberapa alat ukur dasar
2.      Mampu menentukan ketidakpastian pada hasil pengukuran tunggal dan berulang
3.      Mampu menggunakan pengertian angka berarti
4.      Mampu menghitung ketidakpastian pada hasil percobaan dan menjelaskan
 arti statistiknya.

II.       ALAT DAN BAHAN
1.      Jangka Sorong                   5. Stopwatch                           9. Busur derajat + Mistar
2.      Mikrometer Sekrup           6. Amperemeter
3.      Neraca Ohaus                    7. Voltmeter
4.      Termometer                       8. Balok
 
III.   TEORI
Pendahuluan
Pengamatan suatu gejala pada umumnya belumlah lengkap jika belum ada informasi yang sedemikian memerlukan pengukuran suatu besaran fisis. Lord Kevin mengatakan bahwa pengetahuan kita barulah memuaskan jika kita dapat menyatakan dalam bilangan.
Pengukuran adalah suatu teknik untuk menyatakan suatu sifat dalam bilangan sebagai hasil membandingkannya dengan suatu besaran baku (standar) yang diterima sebagai satuan.
Setiap pengkuran selalu dianggap oleh ketidak pastian. Sumber ketidakpastian disebabkan oleh :
1        Adanya nilai skala terkecil alat ukur
2        Adanya ketidakpastian bersistem
3        Keterbatasan pada pengamat
Tanpa menyatakan ketidakpastian suatu hasil pengukuran tidak banyak memberikan informasi mengenai besaran yang diukur, mutu alat ukur dan ketelitian pengukuran. Ketidakpastian suatu hasil pengukuran dapat memberikan informasi mengenai tingkkepercayaan akan hasil pengukuran, mutu alat yang digunakan dan ketelitian pengukuran tersebut.
A.    Ketidakpastian Pengukuran dan Sumbernya
1.2  Ketidakpastian yang ditimbulka oleh adanya nilai skala terkecil alat ukur
Setiap alat ukur mempunyai skala terkecil yang merupakan keterbatasannya. Karena itu hasil pengukuran dengan membaca skala pada alat ukur hanya dapat dipastikan hingga batas (jumlah angka) tertentu saja. Inilah salah satu sumber ketidakpastian yang tidak terelakan.
Contoh : Pengukuran panjang batang dengan sebuah penggaris plastic biasanya hanya dapat memberikan hasil pasti sampai skala terkecil yaitu militer. Jika ternyata panjang lebih dari 10, 2 cm tetapi kurang dari 10,3 cm kita dapat menambah satu angka lagi pada 10,2 cm, misalnya 10,26 cm. angka 6 yang terakhir kita peroleh hanya dengan kira-kira (ditaksir) saja, tidak pasti, jadi mengandung ketidakpastian.
Bila pengukuran hanya dilakukan satu kali (pengukuran tinggal) maka ketidakpastian pada pengukuran tersebut ditaksir (diperkirakan) berdasarkan skala terkecil.
Misalkan jarak antara garis (goresan pada alat ukur) skala terkecil lebih kurang 1 mm dan jarum penunjuk untuk membaca (misalnya pada amperemeter bukan digital) tidak begitu halus, dalam hal ini biasanya ketidakpastian ∆ X dari besaran X diukur diambil
∆ X = ½ nilai skala terkecil                                                                

Contoh : Nilai skala terkecil suatu miliamperemeter 1 mA maka ∆ X = 0,5 mA
Jika alat ukur mempunyai skala yang terkecil yang jarak goresnya agak besar, goresannya tajam (tipis) begitu pula jarum penunjuknya halus, maka ketidakpastian pada pembaca alat ini dapat lebih kecil dari ½ nilai skala terkecil.

∆ X = 1/5 nilai skala terkecil
Dalam menetapkan nilai ∆ X kita harus yakin 100% bahwa nilai yang sebenarnya terletak antara X - ∆ X. hasil pengukuran tersebut dituliskan sebagai berikut :
X = (X0 + ∆X) (satuan yang sesuai)                                                   (1.1)
X = besaran yang diukur
Xa = nilai besaran yang diperoleh dari pengukuran
∆X = ketidakpastian pada pengukuran tunggal yang berasal dari nilai skala terkecil
= 1/2  atau 1/5 atau …. Nilai skala terkecil digunakan dengan keyakinan 100% bahwa X terletak antara X0 - ∆X dan X0 + ∆X

1.3  Ketidakpastian Bersistem
Ketidakpastian bersistem ini dapat di sebut sebagai kesalahan, jika mungkin kesalahan tersebut diperbaiki sebelum pengukuran dilaksanakan, jika tidak usahakan untuk memperhitungkan (mengoreksi) kesalahan itu pada hasil akhir pengukuran.
1.   Kesalahan Kalibrasi
 Yaitu penyesuaian pembubuhan nilai pada garis skala saat pembuatannya. Untuk memperoleh hasil yang lebih baik, jika mungkin lakukan pengalibrasian ulang alat yang digunakan. Untuk itu diperlukan alat standar yang caranya adalah dengan membuat catatan (atau grafik) yang menyatakan berapa hasil bacaan alat standar untuk setiap angka yang ditunjukan oleh alat yang digunakan.
Ada kalanya alat ukur telah dilengkapi dengan grafik hasil kalibrasi terakhir. Jika ada, dapat digunakan untuk mereksi hasil bacaan pengukuran menggunakan alat ukur tersebut.
Misalnya : bacaan arus 2,5 A sedangkan hasil kalibrasi menunjukan 2,5 A sesuai dengan 2,8 A pada alat standar. Maka nilai yang digunakan sebagai hasil pengukuran adalah2,8 A.
2.   Kesalahan Titik Nol.
Kesalahan ini disebabkan tergesernya penunjukan nol yang sebenarnya dari garis nol pada skala. Kesalahan ini dapat dikoreksi dengan memutar tombol pengatur kedudukan (penunjuk) jarum agar dimulai dengan penunjukkan tepat angka nol. Jika tidak, anda harus mencatat penunjukkan awal bacaan (pengamatan) skala dengan kesalahan titik nol tersebut.
3.   Selain kesalahan kalibrasi dan kesalahan titik nol dapat pula terjadi kesalahan yang bersumber dari melemahnya (atau menguatnya) pegas yang digunakan sebagai alat ukur. Ini dapat juga dikoreksi dengan mengkalibrasi ulang alat yang digunakan. Kesalahan dapat pula ditimbulkan oleh adanya gesekan pada bagian-bagian alat yang bergerak. Cara membaca penunjuk jarak agak jauh dari skala dapat pula menjadi sumber kesalahan yang disebut sebagai kesalahan paralaks (kesalahan arah pandang).
1.3   Ketidakpastian Acak
Ketidakpastian acak bersumber dari keadaan atau gangguan yang sifatnya acak menghasilkan acak pula. Penyebab diantaranya adalah gerakan molekul udara (gerak Brown), fluktuasi tegangan listrik, bisik elektronik, semuanya sering diluar kemampuan kita untuk mengendalikannya. Untuk pengukuran yang teliti harus diusahakan misalnya ruangan yang tertutup (mengurangi pengaruh angin), sumber tegangan yang berkualitas tinggi (yang menjamin tidak terjadi fluktuasi yang tinggi), dan sebagainya.

1.4  Keterbatasan Kemampuan / Keterampilan Pengamat
Kita harus pula menyadari bahwa alat yang bermutu tinggi belum menjamin hasil pengukuran tersebut tentulah keterampilan, ketajaman mata dan kemampuan lain dari si pengamat merupakan salah satu sumber kesalahan atau ketidakpastian.

B.     Ketidakpastian pada Pengukuran Berulang
Secara intutif dapat merasakan bahwa jika suatu besaran diukur beberapa kali berulang itu tidak banyak bedanya satu sama lainnya. Kita lebih yakin bahwa nilai sebenarnya yang kita ingin peroleh itu berada dalam daerah sempit sekitar hal pengukuran itu. Sebanyak kali diulang dan ternyata hasilnya masih tidak banyak berbeda maka semakin meningkat pula kepercayaan kita akan hasil yang kita peroleh. Sekarang masalahnya nilai mana yang harus kita gunakan sebagai hasil pengukuran tersebut, dan berapa pula ketidapastiannya serta apa pula arti yang terkait dengan ketidakpastian tersebut. Untuk itu statistik membantu kita.
2.1  Nilai rata-rata
Misalkan kita melakukan N kali pengukuran besaran X dengan hasil X1, X2, X3, …, XN. Kesimpulan kita X nilai merupakan sampel (contoh) dari populasi besaran X. dari sampel ini tidak mungkin mendapat nilai sebenarnya yaitu X0

Nilai yang dipandang terbaik sebagai pendekatan terhadap nilai X0 adalah nilai Rata-Rata Sampel yang ditentukan sebagai berikut :
 

                                                                                                                          (1.2)


 






2.2  Ketidakpastian pada Nilai Rata-Rata, Deviasi Standar
Salah satu besaran yang digunakan sebagai ketidakpastian pada nilai rata-rata adalah Deviasi Standar yang ditentukan sebagai berikut :

∆X = S x =                                                                                                       (1.3)

Contoh :



Hasil pengukuran ini untuk contoh ini dituliskan sebagai berikut :
                                                                                                                          (1.4)

2.3  Arti Devenisi Standar Sebagai Ketidakpastian Pada Pengukuran Berulang
Dari contoh 2.1 dan 2.2 dapat kita lihat bahwa selang antara X - ∆X dan X + ∆X yaitu 3,0 dan 3,6 tidak mencukupi semua nilai pengukuran. Jelas kita dapat yakin 100% bahwa perbedaan antara nilai X dan X0 telah dicakupi oleh ∆X. arti statistik  untuk ketidakpastian ini adalah : ada keyakinan 68 % bahwa simpangan X dan X0 tidak lebih besar dari ∆X.
2.4  Ketelitian Pengukuran dan Ketidakpastian Relatif
Ketidakpastian ∆X seperti yang telah dibicarakan diatas disebut ketidakpastian mutlak. Ketidakpastian ini telah dapat memberikan informasi mengenai mutu alat ukur yang digunakan namun belum mengungkap mutu pengukuran. Jelas akan berbeda mutu pengukuran yang menghasilkan ketidakpastian ± cm untuk pengukuran panjang yang nilainya sekitar 1000 cm dengan nilainya berapa cm saja. Untuk menyatakan ketelitian pengukuran yang menggambarkan mutu pengukuran tersebut digunakan :

                                                                            (1.5)

Semakin kecil    semakin besar (tinggi) ketelitian pengukuran tersebut
Contoh : X ± ∆X = (3,3 ± 0,3)
Dapat ditulis X = 3,3 ± 9%
Disini
2.5  Angka Berarti
Bila hasil perhitungan X = 10/3 ditulis  dalam decimal seperti halnya laporan ilmiah beberapa angka wajar dituliskan ? Apakah 3 atau 3,3 atau 3,33 dan seterusnya ? Untuk menentukan harus kita perhatikan ketidakpastian sebaiknya hanya ditulis dengan satu angka saja, misalnya ∆X = 1/3 = 0,3.
Tentulah tidak ada astinya kita menulis X = 3, 33 sedangkan ketidakpastian adalah 0, 3 dalam contoh ini kita gunakan  dua angka berarti saja untuk X yaitu :
X = (3,3 ± 0,3) mA
    = (3,3 ± 0,3) x 103 -3 mA
Suatu aturan praktis digunakan yaitu :
Jumlah angka berarti 1 – log
Contoh :  = 10% gunakan 2 angka berarti
= 1% gunakan 3 angka berarti
= 0,1% gunakan 4 angka berarti

C.    Ketidakpastian Besaran yang Merupakan Fungsi dari Besaran
Banyak besaran yang ditentukan melalui hubungan dengan besaran lain yang sudah dketahui (diukur dan ditentukan sebelumnya), misalnya :
             V = PLT dan p =                                                                                     (1.6)
Dalam hal ini yang diukur adalah P, L, T dan M ada dua kemungkinan cara memperoleh besaran-besaran tersebut dari pengukuran, misalnya :
1.      Panjang diukur satu kali dengan hasil
P    = (P ± ∆P) satuan
P    = Hasil bacaan pada alat ukur
∆P = Ketidakpastian dari nilai skala terkecil
Arti statistik : yakin 100% panjang yang sebenarnya P0 terletak antara P - ∆P dan
P + ∆P.
2.      Panjang diukur berulang dengan hasil
P = (P ± ∆P) satuan
P =
Pi = hasil masing-masing pengukuran
N = Jumlah pengulangan
∆P = Sp = deviasi standar P
Arti statistiknya : yakin 68% selisih P dengan nilai yang sebenarnya (P0) tidak lebih dari SP.
c.1. Semua besaran ditentukan melalui pengukuran tunggal (ketidakpastian berasal dari Nilai Skala Terkecil).
Secara umum hubungan besaran yang akan ditentukan dengan besaran lainnya dapat kita tuliskan sebagai berikut :
 V = V (P, L, T)
Bila P, L, dan T diperoleh dari pengukuran berulang dengan hasil :
P = P ± ∆P
L = L ± ∆L
T = T ± ∆T
Maka ketidakpastian ± ∆V dari besaran V ditentukan sebagai berikut :
 

                                                                                                                          (1.7)



                                                                                                                            


c.2. Semua ketidakpastian adlah Deviasi Standar (Dari {engukuran Berulang)
Misalkan V = V (P, L,T) ditentukan dengan mengukur P, L, dan T berulang kali sehingga diperoleh :
P = P ± ∆P
L = L ± ∆L
T = T ± ∆T

P,  L, dan T adalah nilai rata-rata P, L, dan T.  ∆P, ∆L, ∆T adalah deviasi standar SP, SL, ST, maka ketidakpastian ∆V, SV = deviasi standar untu V ditentukan sebagai berikut :
 

                                                                                                                   (1.8)




c.3 Sebagian ketidakpastian adalah deviasi standard an sebagian lagi dari Nilai Skala Terkecil.
Karena ketidakpastian yang berasal dari nilai skala terkecil dan arti deviasi standar mempunyai arti statistik yang berlainan, maka harus diadakan penyesuaian terlebih dahulu. Karena ketidakpastian yang berasal dari nilai skala terkecil menghasilkan keyakinan (tingkat kepercayaan) 100% sedangkan deviasi standar hanya 68% maka untuk mengubah ketidakpastian yang berasal dari nilai skala terkecil menjadi (diperlukan sebagai) deviasi standar harus dilakukan dengan 2/3.
Misalkan : massa M diukur satu kali dengan hasil M = m ± ∆m
∆m = ketidakpastian = ½ nst.
Maka Sm = 2/3 ∆m
Misalkan besaran p bergantung pada M dan V secara umum dapat dituliskan :
p = p (M, V)
M = m ± ∆m dari pengukuran tunggal
V = V ∆V (∆V = deviasi standar)
maka ; Sm = 2/3 ∆m
Sv = ∆V
Ketidakpastian p ditentukan seperti pada c.2 dengan hasil sebagai beriku :
                                                                                                       (1.9)





IV. PROSEDUR EKSPERIMEN
Pinjamlah alat yang dibutuhkan dan lakukanlah tugas-tugas berikut :
1.      Tentukan nilai skala terkecil dari
1.1  Termometer
1.2  Volmeter
1.3  Amperemeter
1.4  Stopwacth
1.5  Busur derajat
2.      Pelajarilah cara embaca hasil pengukuran dengan jangka sorong dengan menggunakan noniusnya :
a.       jelaskan cara membacakan hasil pengukuran dengan jangka sorong
b.      berapakah nilai skala terkecilnya jangka sorong tersebut tanpa dan dengan nonius
c.       perkiraan nilai skala terkecil yang berasal dari nilai skala terkecil tersebut
d.      katupkan jangka sorong anda rapat-rapat, jangan paksakan, perhatikan kunci yang harus ditekan akan dapat menggerakkan bagian yang dapat digeser. perhatikanlah apakah dalam keadaan terkatup ini menunjukkan tepat nol! jika tidak catatlah kesalahan titik nol. ingat tandanya ada yang positif dan ada yang negatif, nanti hasil bacaaan harus ditambah atau dikurang (sesuai titik nol).  
3.      Ukurlah panjang lebar balok kecil dengan jangka sorong masing-masing satu kali. tentukan ketidakpastian relatif masing-masing. laporkan hasil pengukuran lengkap dengan ketidakpastian mutlaknya.
4.      Lakukan poin 2 dengan menggunakan micrometer sekrup
5.      Ukurlah tebal balok dengan menggunakan micrometer sekrup satu kali dan tuliskan ketidakpastian relatifnya. tuliskan hasil pengukuran lengkap dengan ketidakpastian mutlaknya dan memperhatikan angka berarti yang digunakan.
6.      Tentukan pengukuran balok dari hasil pengukuran poin 3 dan poin 5. tentukan ketidakpastian mutlak dan relatifnya. Tuliskan hasil penentuan volume benda ini lengkap dengan ketidakpastian serta memperhatikan jumlah angka berarti dan jelaskan arti statistika hasil tersebut.
7.      a). Ukurlah panjang, lebar dan tebal balok empat kali dengan menggunakan  micropmeter sekrup.
b)      tentukan nilai rata-rata panjang, lebar dan tebal balok dari empat kali pengukuran yang dilakukan.
c)      tentukan ketidakpastian (deviasi standar) masing-masing besaran
d)     tentukan pula ketidakpastian relative masing-masing besaran tersebut
e)      tentukanlah volume balok, ketidakpastian mutlak dan relatifnya. tuliskan hasil perhitungan volume balok lengkap dengan ketidakpastian mutlaknya (ingat angka berarti) ungkapkanlah arti statistiknya dari hasil penentuan ini.
f)       bandingkan ketelitian hasil penentuan volume poin 7e dengan hasil poin 6.
8.      Pelajarilah menggunakan neraca teknik untuk menimbang balok. Catatlah hal-hal yang perlu diperhatikan pada penimbangan balok dengan menggunakan neraca teknik. berapa nilai skala terkecilnya (beban terkecil).
9.      Timbanglah balok (satu kali saja),  tuliskan hasil pengukuran dengan ketidapastiannya.
10.   a). Gunakan hasil pengukuran pada poin 9 dan penentuan volume pada poin 7 untuk menentukan rapat massa p balok.
b)      Tentukan ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian
c)      Tuliskan hasil penentuan rapat massa balok dengan  ketidakpastian (mutlak) dengan mengingat angka berarti.
d)     Jelaskan arti statistik hasil yang diperoleh.

V.    DATA PENGUKURAN
Catatlah data pengukuran dari setiap pengukuran yang anda lakukan. Catat pula hal-hal yang diperhatikan dalam melakukan pengukuran. (Lihat format pada lampiran hal 9).
Hitunglah ketidakpastian pengukuran (ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatif) dari setiap pengukuran yang anda lakukan.
Jelaskan arti statistik dari setiap data pengukuran yang diperoleh.

VI. TUGAS PENDAHULUAN
1.      Sebutkan dan jelaskan ketidakpastian ?
2.      Jangka sorong dan banyak alat ukur lainnya dilengkapi dengan nonius, apakah gunanya nonius pada alat ukur semacam itu?
3.      Gambarkan skala induk dan skala nonius pada jangka sorong jika pengukuran (1,325 ± 0,0025) cm. tentukan ketidakpastian relatifnya.
4.      Gambarkan skala induk dan skala nonius pada micrometer jika menunjukkan hasil pengukuran ( 5,75 ± 0,005)mm. tentukan ketidakpastian relatifnya.
5.      Berapa ketelitian jangka sorong dan micrometer yang dipergunakan dalam pengukuran, jelaskan!
6.      Apa kegunaan menentukan ketidakpastian relatif dan ketidakpastian mutlak dalam pengukuran.





















LAPORAN PRAKTIKUM
PENGUKURAN DASAR DAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN

I.       TUJUAN PRAKTIKUM
(Tuliskan tujuan utama praktikum)

II.    ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN
(Tuliskan alat yang digunakan dalam praktikum)

III. TEORI DASAR
(Tuliskan secara ringkas mengenai teori dasar)

IV. DATA DAN ANALISA DATA
1.      Skala terkecil dari alat ukur
a.       Nilai skala terkecil Termometer………………….....................
b.      Nilai skala terkecil Voltmeter …………………………………
c.       Nilai skala terkecil Amperemeter ……………………………...
d.      Nilai skala terkecil Stopwacth …………………………………
e.       Nilai skala terkecil Busur Derajat ……………………………...
a.  Cara membaca hasil pengukuran dengan jangka Sorong……….
b).  Nilai skala terkecil jangka sorong tanpa nonius ……………….
       Nilai skala terkecil dengan nonius ……………………………..
c)   Ketidakpastian pembacaan tanpa nonius ………………………
      Ketidakpastian pembacaan dengan nonius …………………….
d)  Kesalahan titik  nol……………………(dengan jangka sorong)

2.      Panjang balok P = …………………………………………………..
Lebar balok     L = ………………………………………………….
Ketidakpastian relatif ∆P/P = ……………………………................
Ketidakpastian relatif ∆L/L = ……………………………………....
Hasil pengukuran P = ………………………………………………
Hasil pengukuran L = ………………………………………………
3. Cara membaca hasil pengukuran dengan micrometer sekrup ……………………..
b) Nilai skala terkecil micrometer tanpa nonius ……………………………………...
     Nilai skala terkecil micrometer dengan nonius ……………………………………
c) Ketidakpastian bacaan tanpa nonius ……………………………………………
Ketidakpastian bacaan dengan nonius …………………………………………
d) Kesalahan titik nol ………………………………………………………………
4. Tebal balok T = ……………….. setelah dikoreksi T = ……………………………

Ketidakpastian relatif ∆T/T = ………………………………………………………
Hasil pengukuran T = ………………………………………………………………
5. Volume balok V = PLT = ……………………………………………………………
∆V = …………………………………………………………………………………
∆V/V = ………………………………………………………………………………
V = ……………………………………………………………………………………
Arti statistik : ……………………………………………………………………………..

6. a) Nilai yang telah dikoreksi dengan kesalahan titik nol
NO
P1
Li
Ti
1



2



3



4



5






           
b)             P = ………………………………………………………………………..
                L = ………………………………………………………………………..
                T = ……………………………………………………………………….
c)
NO
P12
Li2
Ti2
1



2



3



4



5







            ∆P = Sp = ……………………………………………………………………………….
            ∆L = SL = ………………………………………………………………………………..
            ∆T = ST = ………………………………………………………………………………….
            d) ∆p……………………………………………………
                 P
               ∆L = ……………………………………………………………………………………….
                L
               ∆T = ……………………………………………………………………………….
                T
           
e) V = PLT = ……………………………………………………………………………….
                ∆V = ……………………………………………………………………………………..
           
    ∆V    ∆P   ∆L     ∆T
               ----  = ---+ ---- + ---- = ………………………………………………………………….
                V        P      L      T
                    V = ………………. ±
         7. Cara menggunakan neraca : ……………………………………………………………
         8. Massa balok : m = …………… + ………………
         9. a) p = m/V = …………………………………………………………………………….
             b) ∆p = ……………………………………………………………………………………
                 ∆p
                 ---- = ………………………………………………………………………………….
                   p    
            c) p = ……………………………………………………………………………………..
            d) Arti statistik hasil ini adalah ……………………………………………………….


       V.  SIMPULAN DAN SARAN
      (Tulislah simpulkan dan saran anda)

VI. KEPUSTAKAAN
-          Halliday & Resnick. PHYSICS 3rd edition. Jhon Wileyand son, inc. New York, USA.
-          PHYME University Laboratory Eksperimence of Physics, volume 4. 1994. PHYME series of Pulication Gottigen. Germany
-          Tippler, Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik, jilid 1. 1991. Erlangga. Jakarta.









Asisten
Laboratorium Fisika Dasar I
Eksperimen II
“Bandul Sederhana”



 














1.     Berdinata Massang
2.     Olivia Septiani
3.     Ratu Putri
4.     Reski Membala
5.     Santi Rahayu




EKSPERIMEN II
BANDUL SEDERHANA

       I.            TUJUAN EKSPERIMEN
Setelah melakukan eksperimen ini, mahasiswa diharapkan mampu:
a.      Memahami tentang gerak harmonis melalui percobaan bandul sederhana
b.      Menghitung besarnya nilai percepatan gravitasi berdasarkan percobaan bandul sederhana
    II.            ALAT DAN BAHAN
a.      Beban
b.      Benang
c.       Statif
d.     Mistar / Meteran
e.      Stopwatch
f.        Busur derajat

 III.            TEORI DASAR
Bandul sederhana adalah sebuah benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa, yang digantungkan pada tali ringan yang tidak dapat mulur. Jika bandul ditarik ke samping dari posisi seimbangnya dan dilepaskan, maka bandul akan berayun dalam bidang vertikal karena pengaruh gravitasi. Gerakannya merupakan gerak osilasi dan periodik. Sehingga dapat disebut menempuh sebuah ayunan sederhana.
 

θ
                                                            T
                                                  A                   B                        C
                                          
mg sin θ
                         mg cos θ           mg        Gambar 2.1
Waktu yang diperlukan sebuah benda (beban) untuk menempuh lintasan A-B-C-B-A disebut dengan periode ayunan sederhana.
Gaya-gaya yang bekerja pada bandul adalah gaya gravitasi pada beban (mg) dan tegangan pada tali (T). gaya yang bekerja pada benda m adalah gaya gravitasi mg dengan komponen radial yang besarnya mg cos θ dan komponen tangensial yang besarnya mg sin θ. Komponen radial dari gaya tersebut member sumbangan pada gaya sentripetal yang dibutuhkan agar benda tetap bergerak pada busur lingkaran. Sedangkan komponen tangensialnya bertindak sebagai gaya pemulih yang bekerja pada m untuk mengembalikannya pada titik seimbang. Sehingga besar gaya pemulihnya adalah:
F = -mg sin θ                                                                                     (2.1)
Jika sudut yang terbentuk kecil (amplitudonya kecil), maka besar nilai sin hampir sama dengan θ. Bila dinyatakan dalam radian adalah sin θ θ. Pergeseran sepanjang busur adalah x = l θ. Oleh karena sudut θ kecil, keadaan lintasannya mendekati gerak dalam garis lurus. Dalam kondisi ini, gaya pemulihannya sebanding dengan simpangan dan berlawanan arah.
Jadi, untuk simpangan kecil, besar periode T diberikan oleh:
T = 2π                                                                               (2.2)
Dengan mengukur nilai l dan T, dapat pula ditentukan harga pecepatan gravitasi, yaitu:
G =                                                                                  (2.3)
Dengan:
l = panjang tali (m)
T = periode (sekon)
g = percepatan gravitasi (m/s2)




 IV.            PROSEDUR EKSPERIMEN
a.      Ukurlah panjang tali (dari ujung benang hingga pertengahan beban, masing-masing 60cm, 80 cm, dan 100cm).
b.      Buatlah simpangan dengan besar sudut 150, 300, 450 dengan menggunakan busur derajat.
c.       Buatlah bandul/beban berayun tanpa didorong.
d.     Amati lama waktu ayunan (t) mulai saat awal berayun, hingga 10 kali ayunan dengan menggunakan stopwatch.
e.      Lakukan prosedur eksperimen a-d sebanyak tiga kali untuk panjang tali yang berbeda dengan simpangan yang berbeda
Tabel data hasil pengamatan, untuk masing-masing beban:
No.
Panjang Tali (cm)
Jumlah Ayunan
Waktu Ayunan
Simpangan
1.
100

1.
2.
3.

1.
2.
3.

1.
2.
3.

2.
80

1.
2.
3.

1.
2.
3.

1.
2.
3.

3.
60

1.
2.
3.

1.
2.
3.

1.
2.
3.


















    V.            ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN
a.      Hitunglah periode T dari data yang ada
T =
b.      Hitunglah besar percepatan gravitasi g, dengan cara bandul sederhana
c.       Hitunglah ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relative untuk pengukuran gravitasi.

 VI.            TUGAS PENDAHULUAN
1.      Jelaskan dan tuliskan persamaan untuk periode dan simpangan !
2.      Tuliskan bunyi hukum Hooke dan buktikan persamaannya !
3.      Jelaskan gambar 2.1 !
4.      Buktikan persamaan 2.1 dan 2.2.
5.      Jelaskan makna dari persamaan 2.1.

VII.            KEPUSTAKAAN
-          Halliday & Resnick. PHYSICS 3rd edition. Jhon Wileyand son, inc. New York, USA.
-          PHYME University Laboratory Eksperimence of Physics, volume 4. 1994. PHYME series of Pulication Gottigen. Germany
-          Tippler, Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik, jilid 1. 1991. Erlangga. Jakarta.












Asisten
Laboratorium Fisika Dasar I
Eksperimen III
“KONSTANTA PEGAS”



 










1.     Abdul Siddiq
2.     Dewi Lestari
3.     Dian Prafitasari
4.     Fina Dysiana
5.     Risayanti Hutapea











EKSPERIMEN III
KONSTANTA PEGAS

       I.       TUJUAN EKSPERIMEN
Setelah melakukan eksperimen ini diharapkan mahasiswa dapat:
1.      Memahami gaya yang dilakukan pegas
2.      Menentukan konstanta pegas menurut hukum hooke
3.      Menentukan percepatan gravitasi bumi

    II.       ALAT DAN BAHAN
1.      Pegas spiral                          4.    Beban (pemberat)
2.      Mistar                                  5.    statif
3.      Neraca                                 6.    Stopwacth

 III.       TEORI DASAR
Pegas yang digantung vertikal dan diberi beban, akan seimbang setelah mengalami perpanjangan setelah x. Jika beban ditarik dari kedudukan seimbang kemudian dilepas, maka benda di ujung pegas akan bergeser berupa gerak harmonik.
Berdasarkan hukum hooke:
F’ = -kx                                                                     (3.1)
Dengan mengabaikan masa pegas, maka periode (T) getaran pegas adalah:
                                                                                                                (3.2)
Dengan: F’ = gaya pulih pada pegas; k = konstanta gaya pegas; x = pertambahan panjang pegas; m = masa benda yang menarik pegas.

 IV.       PROSEDUR EKSPERIMEN
1.      Percobaan pertama, pegas pada statif dan berikan  beban secukupnya agar pegas merenggang. Kemudian beban ditarik sedikit kebawah dan lepaskan, sehingga beban bergerak harmonik serhana, catat waktu yang diperlukan untuk 20 kali getaran.
2.      Ulangi percobaan pertama sebanyak 3 kali, tetapi menggunakan masa beban yang berbeda.
3.      Percobaan kedua, gantung pegas pada statif dan ukurlah panjang pegas sebelum diberi beban.
4.      Gantungkan beban satu demi satu sampai 3 kali, dan catat pertambahan panjang pegas setiap penambahan beban.




    V.       ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN
1.      Susunlah data hasil pengamatanalam bentuk tabel secara sistematis.
2.      Dari percobaan pertama buat grafik terhadap massa (m), kemudian tentukan konstanta pegas k.
3.      Dari percobaan kedua, buat grafik F terhadap x, kemudian tentukan konstanta pegas k dari grafik F = f(x), dan tentukan percepatan gravitasi bumi dari grafik x = f(m).
4.      Hitung ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatif dari pengukuran k (konstanta pegas).

 VI.       TUGAS PENDAHULUAN
1.      Apa yang dimaksud dengan elastisitas, tegangan dan regangan?.
2.      Tuliskan satuan dan dimensi dari konstanta pegas?
3.      Jelaskan mengapa gaya pemulih pada pegas (pers. 3.1) diberi tanda negatif dan tuliskan bunyi hukum hooke!
4.      Buktikan persamaan (3.2) diatas!
5.      Apakah periode pegas dipengaruhi oleh masa beban? Jelaskan!

VII.       KEPUSTAKAAN
1.      Halliday & Resnik. PHYSICS.  edition (ch 18), jhon wileyand son, inc, New York USA
2.      PHYME University Laboratory Eksperimence of physics. Volume 4 . 1994. PHYME Series of publication Gottigen Germany











Asisten
Laboratorium Fisika Dasar I
Eksperimen IV
“MASSA JENIS”


 











1.     Ary Mestiva Sari
2.     Eka Sitorus Pane
3.     Erik Istrada
4.     Mustika Irianti
5.     Siti Nur C.S








EKSPERIMEN IV
MASSA JENIS
I.     TUJUAN EKSPERIMEN
1.      Memahami massa jenis
2.      Memahami kaidah Archimedes dan mengatahui cara menentukan massa jenis
3.      Menentukan massa jenis
II.   ALAT DAN BAHAN
1.      Neraca
2.      Gelas ukur
3.       Jangka sorong
4.      Beberapa benda dan fluida yang akan di tentukan massa jenisnya.
III.    TEORI DASAR
Massa jenis merupakan salah satu fisis zat yang menyatakan perbandingan massa zat yang dengan volum zat tersebut. Secara matematis massa jenis di nyatakan dengan :
 =                                                                                                   (4.1)
Dengan :           = massa jenis benda (kg/m3)
                        m = massa benda (kg)
                        V = volume benda (m3)
Suatu fluida yang mengalami tekanan akan mengarahkan gaya ke setiap permukaan yang bersentuhan dengan fluida tersebut. Bila sebuah benda seluruhnya atau sebagian tercelupkan di dalam suatu fluida yang diam, maka fluida tersebut mengarah tekanan pada tiap-tiap bagian permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida tersebut. Resultan ini dirumuskan oleh Archimedes yang di kenal sebagai kaidah Archimedes, yakni bahwa setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah ke atas, yang besarnya adalah sama dengan berat fluida yang di pindahkan oleh benda tersebut.
 Secara matematis dapat di tuliskan sebagai berikut :
F =                                                                                          (4.2)
Di mana :         F   = gaya apung (N)
                         = massa jenis zat cair (fluida)
                                    Vf  = volume benda yang tercelup (m3)
                                    g    = percepatan gravitasi (m/s2)
Jika benda tersebut di timbang di udara sebesar W kemudian di timbang di dalam fluida dengan berat W’, maka di peroleh F =  W – W’, di mana F adalah besarnya gaya apung yang di alami oleh benda, yang tergantung pada rapat massa (massa jenis) fluida   melalui persamaan:
                                                                                                                   (4.3)                                                     
Di mana :          = massa jenis benda
                                    Vb  = volum benda seluruhnya
IV.   PROSEDUR EKSPERIMEN
1.      ukurlah panjang  p, lebar , dan tinggi h dari sebuah benda dengan jangka  sorong masing-masing 3 kali.
2.      Hitunglah volume benda dari masing-masing hasil pengukuran.
3.      Timbanglah massa masing-masing benda.
4.      Ukurlah volume benda-benda tersebut dengan gelas ukur.
5.      Ikatlah benda dengan benang, masing-masing timbanglah menggunakan neraca di udara kemudian di dalam fluida (benda tercelup seluruhnya atau melayang di dalam air). Lakukan untuk semua benda dan masing-masing di ulangi sebanyak 3 kali.

V.      ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN
1.      Hitunglah massa jenis benda dari pengukuran volume menggunakan jangka sorong dan gelas ukur.
2.      Hitunglah gaya apung yang di alami oleh benda berdasarkan pengukuran berat benda di udara dan di dalam fluida.
3.      Hitunglah ketidakpastian pengukuran, kesalahan mutlak dan kesalahan relative pengukuran massa jenis.

VI.   TUGAS PENDAHULUAN
1.      Apa yang dimaksud dengan Massa Jenis !
2.      Tuliskan satuan massa jenis dan berat jenis dalam system MKS dan cgs, dan tuliskan dimensi dari massa jenis dan berat.
3.      Tuliskan bunyi hukum Archimedes.
4.      Buktikan persamaan (4.2).
5.      Berdasarkan besarnya gaya apung, tuliskan penggolongan posisi benda dalam zat cair dan berikan perbandingan massa jenis benda dan fluida.

VII.KEPUSTAKAAN
Halliday & Resnick. Physics. 3rd edition (Chp.17)
Asisten
Laboratorium Fisika Dasar I
Eksperimen V
“KALORIMETER”






1.     Desti Anggraini
2.     Marchalin A. Simaela
3.     Mulyadi
4.     Patrisya F. Yobi
5.     Via Andri Yani









EKSPERIMEN V
KALORIMETER


I.    TUJUAN EKSPERIMEN
  1. Memahami Asas Black
  2. Menentukan kapasitas kalor (kalor jenis) bahan dengan menggunakan kalorimeter.

II.  ALAT-ALAT DAN BAHAN
  1. Kalorimeter (1 unit)
  2. Beberapa bahan yang ditentukan kalor jenisnya
  3. Termometer
  4. Neraca teknis dan batu timbangan
  5. Gelas ukur
  6. Pemanas

III. TEORI DASAR
Jika suatu benda dicelupkan ke dalam fluida yang mempunyai temperatur yang lebih rendah (t1), maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang akan yang akan diserap oleh fluida. Perpindahan kalor akan berlangsung sampai kedua benda memiliki suhu akhir yang sama. (suhu benda = suhu fluida = t2 yang disebut kesetimbangan termal).
Dalam proses tersebut berlaku asas Black yang pada prinsipnya menyatakan bahwa :            “Jumlah kalor yang dilepas oleh benda bersuhu tinggi sama dengan jumlah kalor yang diserap oleh benda yang bersuhu rendah”. Jika kalor yang dilepas atau yang diserap hanya dipergunakan untuk perubahan suhu benda, maka jumlah kalor (Q) tersebut :

Q = m.c.∆t                                                                                         (5.1)
Dimana :          m = massa benda,
 c = kalor jenis,
∆t = perubahan suhu benda


Jika kalor yang dilepaskan atau diserap dipergunakan untuk perubahan wujud zat, maka jumlah kalor (Q) tersebut adalah :

Q = m.L                                                                                             (5.2)
Dimana : L = kalor laten
Benda yang ditentukan panas jenisnya, pertama-tama dipanaskan dalam bejana uap. Dengan demikian, dapat diasumsikan bahwa benda (tb) sama dengan temperatur uap. Kemudian benda tersebut dimasukan kedalam calorimeter yang berisi air dengan temperatur t1, dimana tb > t1, setelah beberapa saat tercapailah kesetimbangan termal antar benda dengan calorimeter dan air, yang dirumuskan sebagai :

Qbenda = qkalorimeter + Qair                                                                      (5.3)  

mb cb (tb - t2) = (ma ca + H) (t2 - t1)                                                      (5.4)

            (ma + ca + H) (t2 - t1)
Cb =                                                                                                   (5.5)
                   mb (tb - t2)

Dimana : mb  = massa benda (gram)
    ma  = massa air (gram)
    cb   = panas jenis benda (Cal/gr’C)
    tb     = temperatur benda mula-mula
    t1   = temperatur air mula-mula
    t2   = temperatur calorimeter pada saat keadaan setimbang
    H   = nilai air calorimeter (H = mk.ck)
    mk = massa calorimeter
    ck   = panas jenis calorimeter

Untuk memperoleh hasil yang lebih teliti perlu diperhitungkan kalor yang diserap oleh thermometer. Untuk itu perlu volume thermometer yang tercelup ke dalam air (v) dan kalor yang diserapnya.

IV. PROSEDUR EKSPERIMEN
1.  Ambil sejumlah bahan yang akan ditentukan kalor jenisnya masukan ke dalam pemanas (diperlukan waktu ± 10 menit untuk memanaskan air).
2. Timbanglah calorimeter kosong dan pengaduknya seteliti mungkin. Perhatikan apakah bahan pengaduk sama dengan bahan calorimeter. Jika tidak harus ditimbang terpisah. Kalau pada pengaduk ada gagang (yang terbuat dari bahan isolator) harus dilepas dahulu.
3. Isikanlah air biasa ke dalam calorimeter hingga separoh lebih sedikit, lalu timbang calorimeter + pengaduk yang telah berisi air.
4. Masukkan calorimeter ke dalam bejana pelindung dan tutuplah calorimeter. Pasang thermometer, masukkan agar hanya bola yang berisi air raksa saja yang tercelup dalam air (tidak boleh terlalu dekat dengan dasar bejana). Tunggu sebentar, lalu bacalah suhu air seteliti mungkin.
5. Setelah bahan yang dipanaskan cukup lama dalam pemanas (± 10 menit) bacalah suhu pemanas.
6. Lalu ambil bahan dari pemanas dan masukkan ke dalam calorimeter yang berisi air tadi, tutup kembali dan pasangkan thermometer kembali dengan hati-hati.
7. Sambil mengaduk calorimeter perlahan-lahan, bacalah suhu air setiap 30 detik dan hentikan pembacaan setelah 3 kali dibaca suhunya tetap.
8. Lengkapilah tabel data :
Data :
Massa bahan / benda (mb)                               = ……… gram
Massa calorimeter + pengaduk (mk)                = ……… gram
Massa air (ma)                                      = ……… gram
Temperatur air tanpa benda (t1)                       = ……… 0C
Temperatur pemanas (tb)                                 = ……… 0C
Pengukuran temperatur calorimeter + air + benda setiap 30 detik (temperatur menuju kesetimbangan termal = t2)    
Waktu
t2
30
……………………….
60
……………………….
90
……………………….
120
……………………….
150
……………………….
180
……………………….

V.   ANALISIS DATA PERHITUNGAN
 1. Buat tabel data pengamatan dan pengukuran secara sistematis
 2. Hitunglah kapasitas kalor calorimeter
 3. Hitunglah kalor jenis bahan yang dipakai
 4. Hitunglah ketidakpastian untuk pengukuran kalor jenis bahan / benda
 5. Jelaskan faktor-faktor penyebab kesalahan pada saat pengukuran

VI.  TUGAS PENDAHULUAN
 1. Jelaskan tentang Asas Black !
 2. Jelaskan perbedaan suhu dan kalor !
 3. Jelaskan perbedaan kapasitas kalor, kalor jenis, kalor uap dan kalor laten !
 4. Selesaikan soal berikut :
100 gram es (-15’C) dicampur dengan air (25’C). Kalor jenis s 2,1 J /gr’C. tentukan suhu akhir campuran !
        5.  Jelaskan apa yang dimaksud dengan kesetimbangan termal !



VII. KEPUSTAKAAN
F.W. Sears Mechanics, Wave Motion & Heat (Ch : 19)
Sears, Zeemansky & Young University Physics. 6th edition
Halliday & Resnick. Physics. 3th edition (chp.22)



















Asisten
Laboratorium Fisika Dasar I
Eksperimen VI
“Viskositas”



 












1.     Alvian Sura Putra
2.     Bergemanus Y. Magai
3.     Dwi Sulistiowati
4.     Fardila Indrianti
5.     Hasanah






EKSPERIMEN VI
VISKOSITAS

    I.   TUJUAN PERCOBAAN
Setelah menyelesaikan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat :
1.      Memahami hubungan antara gaya gesekan yang dialami oleh benda yang bergerak dalam  fluida dengan kekentalan fluida tersebut.
2.      Dapat menggunakan alat ukur panjang, suhu dan waktu.
3.      Menentukan koefisien-koefisien kekentalan zat cair dengan menggunakan hukum Stokes.

    II.            ALAT DAN BAHAN
1.      Satu set percobaan viskositas              5. Stopwatch
2.      Mistar                                                  6. Neraca ohauss
3.      Mikrometer sekrup                              7. Fluida (sunlight dan madu)
4.      Termometer                                         8. Karet Gelang
                       
 III.            TEORI DASAR
Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan tertentu dalam suatu fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut. Menurut Stokes gaya hambat yang dialami oleh benda berbentuk bola yang bergerak terhadap fluida kental adalah:
                                                                                                                    (6.1)

Dimana : F  = gaya gesekan fluida
               η  = koefisien kekentalan fluida
                r  = jari-jari bola
                v = kecepatan relative bola terhadap fluida

Bola yang jatuh dalam fluida kental, mengalami 3 gaya yaitu gaya berat (W), gaya gesekan (F) dan gaya Archimedes (Fa). Karena setelah beberapa saat resultan ketiga gaya itu sama dengan nol, berdasarkan hukum I Newton, bola akan bergerak lurus beraturan dengan kecepatan sebesar :
                                                                                                         (6.2)
Dimana :    g  = percepatan gravitasi bumi
                  ρ  = massa jenis bola
                  ρo = massa jenis fluida

Dalam keadaan GLB bola memerlukan waktu sebesar t untuk bergerak sejauh d, maka diperoleh bentuk persamaan :
                                                                                                         (6.3)
Karena t, d, r, ρ dan ρo adalah besaran yang dapat diukur, maka koefisien kekentalan fluida η juga dapat ditentukan.
 IV.            PROSEDUR EKSPERIMEN
1.      Ukurlah diameter masing-masing bola
2.      Timbanglah masing-masing bola dengan neraca
3.      Catatlah suhu fluida sebelum dan sesudah percobaan
4.      Pasanglah karet gelang setara dengan fluida
5.      Ukurlah jarak jatuh bola d (10 cm dari karet gelang pertama)
6.      Jatuhkan bola (bola besar) ke dalam tabung gelas dan ukurlah waktu tempuh t dari karet gelang pertama hingga karet gelang berikutnya.
7.      Masukkan saringan  ( penangkap bola) tunggu hingga fluida tenang
8.      Ulangilah langkah 6 untuk bola yang lain (bola kecil)
9.      Ulangilah langkah 6 sampai 8 untuk jarak yang berbeda (10cm, 15cm dan 20 cm)
    V.            ANALISIS DATA PERHITUNGAN
1.      Tabel data percobaan

No.
Jarak karet gelang d (cm)
Waktu yang dibutukan t (detik)
1.


2.


3.


4.



2.      Buatlah grafik t terhadap d dari percobaan
3.      Hitunglah nilai koefisien kekentalan fluida (viskositas)
4.      Hitunglah ketidakpastian dari hasil perhitungan koefisian kekentalan fluida.

 VI.            TUGAS PENDAHULUAN
1.      Sebutkan definisi dari viskositas
2.      Tuliskan satuan dari viskositas dalam MKS dan CGS dan dimensinya
3.      Buktikan persamaan (6.2) dan (6.3).
V.    DAFTAR PUSTAKA
F.W. Sears Mechanics, Wave Motion & Heat
Sears, Zeemansky & Young University Physics. 6th edition
Halliday & Resnick. Physics. 3th edition











Tidak ada komentar:

Poskan Komentar