LABORATORIUM FISIKA - DOSEN – PPNS

MODUL PRATIKUM FISIKA

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2017

TATA TERTIB PRAKTIKUM KEWAJIBAN PRAKTIKAN: 1. Setiap praktikan datang 5 menit sebelum pelaksanaan praktikum 2. Memakai pakaian rapi, jas lab dan safety shoes pada saat praktikum 3. Sebelum praktikum, praktikan mengumpulkan tugas 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 merusakkan peralatan wajib mengganti sesuai alat yang dirusak. 5. Praktikan yang tidak dapat mengikuti praktikum secara keseluruhan dinyatakan tidak lulus praktikum fisika. Surabaya, 13 Pebruari 2013 Penyusun

Catatan: Tugas pendahuluan dan laporan ditulis tangan pada kertas A4 dengan margin kiri 4cm, atas, kanan dan bawah masing-masing 3cm.

GERAK BENDA PADA BIDANG MIRING M1

I.

TUJUAN PRAKTIKUM Pada praktikum M1, praktikan diharapkan: 

dapat membaca dan menggunakan stopwatch dengan benar,



mampu menerapkan hukum gerak jatuh bebas



menentukan koefisien gaya gesek pada bidang miring baik permukaan kasar atau licin



II.

dapat memahami tentang gerak pada bidang miring.

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 Newton I, II dan III. Yaitu: Hukum Newton I

: ∑𝐹 = 0

Hukum Newton II

: ∑𝐹 = 𝑚. 𝑎

Hukum Newton III : 𝐹 𝑎𝑘𝑠𝑖 = − 𝐹 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 Ada beberapa gaya yang harus dikenali di bab ini, antara lain gaya normal (𝑁), gaya gesek (𝑓), tegangan tali (𝑇), gaya berat (𝑤 = 𝑚𝑔) 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. Arah gaya gesekan pada benda berlawanan dengan arah gerak benda. Besar gaya gesek dipengaruhi oleh benda dan koefisien gesek. Gaya gesekan terdiri dari : 1. Gaya gesekan statis (𝑓𝑠) yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda diam. 𝑓𝑠 =  s . 𝑁 2. Gaya gesekan kinetis (𝑓𝑘), yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda bergerak.

𝑓𝑘 = µ𝑘. 𝑁

𝑚2

𝑇

𝑚2 𝑔

𝑇 𝑚1

Gambar 1. Sudut 0

k 

𝑚1 𝑔

m1 g  m1  m2  a m2 g

N m2g sin Ɵ f Ɵ m2 g

o

(1)

T

T

m2g cos Ɵ

m1

m1 g Gambar 2. Sudut Ɵ

k 

m1 g  m2 g sin   m1  m2  a m2 g cos

dimana : 𝑓𝑠 = gaya gesek statis (𝑁) 𝑓𝑘 = gaya gesek kinetis (𝑁)

s = koefisien gesek statis s

(2)

µ𝑘 = koefisien gesek kinetis 𝑁 = gaya normal 𝑔

= percepatan grafitasi = 9,81 m/s2

𝑎 = percepatan gerak benda (m/s2 )

1 Untuk persamaan geraknya yaitu : s  v0t  at 2 2 Dimana :

(3)

𝑠 = jarak tempuh (m) 𝑣0 = kecepatan awal (m/s) 𝑡 = waktu menempuh jarak s (secon)

III.

PERALATAN 1. Satu set peralatan gerak pada bidang 2. Stop watch 3. Satu set beban 4. Penggaris

IV.

LANGKAH PERCOBAAN 1. Buatlah rangkaian percobaan seperti pada Gb 1 dengan sudut 00 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 5. Ulangi langkah (1) sampai dengan (4) untuk sudut kemiringan 300 (seperti Gb 2)

V.

TUGAS PENDAHULUAN 1. Dapatkan rumus (1) dan (2) dari Hukum Newton II 2. Sebuah balok yang bermassa m1 = 10 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 m2 = 20 kg tergantung vertikal. Tentukan : a. Percepatan masing-masing benda b. Tegangan tali

N

T

T o

53 m2g sin Ɵ

f

m2g cos Ɵ m2 g

m1

m1 g VI.

TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI 1. Hitung koefisien gesekan antara bidang dengan benda yang berbeda untuk setiap sudut dengan kemiringan yaitu sudut 00 dan 300 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 pada Bidang datar

Kelompok

:

No

Nama

NRP

Tanda Tangan Surabaya,

1

Mengetahui

2 3 4

(………………….)

5 m1 = ……

Sudut 00 No ….. cm 1 2 3 Ratarata

Aluminium

Kayu

m2 = ……

m2 = ……

….. cm

….. cm

….. cm

….. cm

….. cm

Sudut 300 No ….. cm 1 2 3 Ratarata

Aluminium

Kayu

m2 = ……

m2 = ……

….. cm

….. cm

….. cm

….. cm

….. cm

GAYA SENTRIFUGAL M2 I.

TUJUAN PRAKTIKUM Praktikan diharapkan dapat mendefinisikan tentang gaya sentrifugal serta dapat

membaca dan menggunakan alat ukur. Praktikan dapat memahami tentang gaya sentrifugal dan prinsip kerjanya. Praktikan juga diharapkan mampu membandingkan frekuensi perhitungan dengan percobaan, serta mampu memberikan kesimpulan.

II.

TEORI Benda berotasi mempunyai percepatan yang arahnya ke pusat yang disebut

percepatan sentripetal (as) yang besarnya :

v2 as   2R R

(1)

Dan sesuai hukum Newton II, percepatan ini menyebabkan gaya sentripetal yang arahnya ke pusat. Besarnya :

Fs  m

v2  m 2 R R

(2)

Dimana : v = kecepatan linier (m/s ) R = radius rotasi (m) kecepatan sudut (rad/s) m = massa benda (kg) g = percepatan grafitasi bumi (m/s2)

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.

Besar frekuensi yang diperlukan untuk mengangkat beban M.g ( Newton ) adalah :

f 

1 2

M .g n

m R i 1

i

i

(3)

M

m1

m2

R1 R2 Gambar Peralatan Sentrifugal

III.

IV.

PERALATAN 1.

Satu set peralatan gaya sentrifugal

2.

Tachometer

LANGKAH PERCOBAAN 1. Jalankan peralatan gaya sentrifugal dengan satu lengan beban (m1 dan m2) yang berpengaruh, sedangkan m3 dan m4 terkunci. 2. Naikkan frekuensi rotasi hingga beban M tepat bergerak naik dan catat frekuensi f. 3. Ulangi langkah 1 dan 2 dengan menggunakan dua lengan beban (m1, m2, m3 dan m4) berpengaruh semuanya.

VI.

TUGAS PENDAHULUAN Turunkan persamaan f 

1 2

M .g n

m R i 1

VII.

i

i

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



: M2

Nama percobaan

: Gaya Sentrifugal

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4 5 M

(………………….) = ……… kg

M2 = ……… kg

M1 = ……… kg

M3 = ……… kg

M4 = ……… kg

Salah satu lengan dikunci No

r1 ( cm )

r2 ( cm )

f (rpm) 1.

1

2. ……….

……….

3. 4. 5. F rata – rata =

No

r1 ( cm )

r2 ( cm )

r3 ( cm )

r4 ( cm )

f (rpm) 1. 2.

2

……….

……….

……….

……….

3. 4. 5. F rata – rata =

SISTEM KATROL (DINAMIKA PARTIKEL) M3

I.

Tujuan Praktikum 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 m1 turun maka untuk sistem katrol tunggal didapatkan persamaan m1.g – T = m1.a T = m1.g –m1.a T – m2.g = m2.a (m1.g – m1.a) – m2.g = m2.a

katrol

a

(m1  m2) .g (m1  m2)

m2 tali

dimana: a = percepatan (m/s2) m1, m2 = massa beban (kg) g = percepatan grafitasi bumi (9,81 m/s2) 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 – T1 = m1.a1 T1 = m1.g - m1.a1 T1 = m1.g - m1.2a2 T2 – m2.g = m2.a2 2T1 – m2.g = m2.a2 2(m1.g - m1.2a2) - m2.g = m2.a2 2m1.g – m2.g = m2.a2 + 4m1a2

a2 

III.

(2m1  m2 ) .g 4m1  m2

a1 

(2m1  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 = S2, 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

VI.

Tugas Pendahuluan Pesawat angkat sederhana untuk penanganan komponen kapal, konstruksinya seperti gambar katrol ganda, dengan beban m2 adalah 500 kg dan massa m1 diganti gaya F. Massa katrol diabaikan dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2. 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 3000 Newton, berapa percepatan maksimal mengangkat beban m2 sebesar 500 kg yang menyebabkan tali tersebut rawan putus?



: M3

Nama percobaan

: Sistem Katrol

Kelompok

:

No

Nama

NRP

Tanda TanganSurabaya,

1

Mengetahui

2 3 4



(………………….) Gambar 1 (Katrol Tunggal) SA = SB = S = ….. m

No 1 2

mA

mB

(kg)

(kg)

S (m)

t1 (dt)

T2 (dt)

T3 (dt)

Trata-rata



Gambar 2 (Katrol Ganda) SA 

No 1 2

1 SB 2

aA 

mA

mB

(kg)

(kg)

S (m)

1 aB 2

t1 (dt)

T2 (dt)

T3 (dt)

Trata-rata

DINAMIKA ROTASI M4

I.

TUJUAN PRAKTIKUM Setelah melakukan praktikum M4, praktikan diharapkan: 

dapat membaca dan menggunakan stopwatch dengan benar



memahami prinsip kerja gerak melingkar pada roda dengan memperhatikan momen inersianya



II.

menghitung besar momen inersia, kecepatan sudut dan torsi.

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 M1, massa katrol masih diabaikan, maka pada modul ini massa katrol sudah diperhitungkan. Dengan demikian katrol mempunyai momen inersia, dan mengalami gerak rotasi yang dirhatikan, dan dibuat persamaannya dalan 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

Persamaan

Cincin tipis diputar pada sumbu silinder

I  m.R

Silinder pejal diputar pada sumbu silinder

I

2

1 m.R 2 2

Dimensi Slinder berongga diputar pada sumbu silinder Bola pejal diputar pada diameter

Persamaan

I

m 2 ( R1  R22 ) 2

I

2mR2 5

Apabila torsi  bekerja pada benda yang momen inersianya adalah I, maka pada benda akan timbul percepatan sudut sebesar ukum Newton II rotasi)

  I 

(2)

Torsi juga bisa didefinisikan sebagai gaya x lengan

   F.R

(3)

α r1

T1

r2

T2 T2

a1

T1

a2

m2 m1

m2 g m1 g

s1 

1 2 a1t1 2

(4)

1 = 2 = 

 Gb 1

a1 a2   R1 R2

Roda Dengan Dua Beban

Tegangan tali dapat dihitung dengan menggunakan : T1 = m1g - m1.a1

dan

T2 = m2a2 + m2.g

(7)

Momen Inersia sistem di atas yaitu :

  I  T1R1 - T2R2 = I

I

III.

T1R1  T2 R2



(8)

PERALATAN 1. Satu set peralatan gerak melingkar pada roda 2. Beban 3. Stopwatch 4. Penggaris

IV.

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 m2 untuk roda kecil 3. Ukurlah jarak yang ditempuh m1 (=S1) dan catat waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak tersebut sebanyak 3 kali 4. Lakukan langkah (1) s/d (3) untuk massa berbeda dan jarak yang sama

V.

TUGAS PENDAHULUAN 1. Dengan memperhatikan gb 1, benda 1 dengan massa 1,5 kg dan benda 2 dengan massa 1 kg hitunglah T1, T2 dan  jika diketahui momen inersia roda 2 kgm2, 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 berputar. Pada waktu tertentu dilakukan perlambatan sebesar 0,5 m/s2 hingga jangkar berhenti. Jika diketahui momen inersia silinder adalah 50 kg.m2, percepatan grafitasi bumi 9,81 m/s2, 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!

VI.

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



: M4

Nama percobaan

: Gerak Melingkar Pada Roda

Kelompok

:

No

Nama

NRP

Tanda TanganSurabaya,

1

Mengetahui

2 3 4

(………………….)

S1 = ….. m m1

m2 kg

t1

t2

t3 detik

trata-rata

r1

r2 m

a1

a2 m

dt

α Rad/dt

AYUNAN MATEMATIS M5

I.

Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum ayunan matematis adalah sebagai berikut:



praktikan mampu menggunakan alat ukur stopwatch



praktikan dapat memahami tentang perbedaan frekuensi dan periode getaran



praktikan dapat menentukan nilai percepatan gravitasi bumi

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 2

T  2

g l l g

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 dan fisis serta perlengkapannya 1 set B. Beban setangkup 1 buah C. Stop watch 1 buah

IV.

RANGKAIAN PERCOBAAN

Lihat Gambar rangkaian :

V.

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 Ulangi langkah (a) – (d) sebanyak lima kali e. Ulangi (a)-(e) dengan panjang kawat berbeda

VI.

PERTANYAAN DAN TUGAS 1. Hitung percepatan grafitasi bumi dengan persamaan (1) dan gunakan ralat perhitungan. 2. Hitung dengan membuat grafik beserta hitungannya antara T2 dengan l pada bandul matematis 3. Hitunglah persentase kesalahan dari percobaan anda serta kesimpulan.

VII.

TUGAS PENDAHULUAN 1. berdasarkan persamaan 1 

bagaimana pengaruh panjang kawat terhadap periode (T)



bagaimana pengaruh berat bandul terhadap periode (T)



: M5

Nama percobaan

: Ayunan Matematis

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(………………….)

No Panj kawat 1. 2. 3. 4. 5. Rata-rata T

Waktu 50 cm

60 cm

70 cm

80 cm

AYUNAN FISIS M6

I.

Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum ayunan fisis antara lain: 

Praktikan mampu memahami tentang percepatan gravitasi bumi, prinsip kerja ayunan fisis serta dapat menggunakan alat ukur dengan benar



Praktikan dapat menghitung besar momen inersia benda dengan menggunakan bandul fisis. Praktikan mampu menentukan hubungan amplitudo,

massa

dan

panjang

ayunan

terhadap

periode

serta

menyelaraskan antara rumus eksperimen dengan hitungan.

II.

TEORI Untuk menghitung percepatan gravitasi bumi dapat menggunakan Pusat Ayunan

θ d Pusat Massa

persamaan :

1 2

mgd I

(1)

T  2

I mgd

(2)

f 

Dengan : d = Jarak pusat ayunan dan pusat massa (m) I = momen inersia benda jika diputar dengan pusat putar di pusat ayunan (kgm2)

III.

PERALATAN 1. Satu set peralatan ayunan fisis 2. Penggaris 3. Stopwatch

IV.

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

V.

TUGAS PENDAHULUAN Sebuah batang kaku ringan dengan panjang l.5 m. Batang tersebut diayun dengan simpangan 100 dari sumbu normal dengan pusat ayunan adalah 0.2 m dari salah satu ujung batang. Tentukan besar gravitasi yang mempengaruhi batang tersebut!

VI.

TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI 1. Hitung periode (T)! 2. Hitung percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan rumus yang ada! 3. Hitung persentase error gravitasi bumi yang didapatkan secara teori dan praktek! 4. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan!

LABORATORIUM FISIKA

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA (PPNS)


: M6

Nama percobaan

: Ayunan Fisis

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(……………….)

kg m2

Momen Inersia benda, I0 = D (cm)

Waktu untuk 6 x ayun

Momen Inersia (kgm2)

d1=..................

t1=

I=

d2=................

t2=

I=

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 juga 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 : FA  Vc c g

(1)

Dimana : FA = gaya ke atas yang dialami benda (N) ( dalam praktikum besar FA dapat dicari dengan dinamometer) FA = w1 - w2 Vc c

= volume zat cair yang dipindahkan (m3) = massa jenis zat cair (kg/m3)

g =

percepatan gravitasi bumi (m/s2)

w2

FA

Ketentuan : 1. Jikabenda <cairan , maka benda akan mengapung 2. Jikabenda =cairan , maka benda akan melayang 3. Jikabenda >cairan , maka benda akan tenggelam

w1

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 (w1) (kayu yang tidak berongga) 2. Massa benda yang digantungkan pada dinamometer dimasukkan ke dalam zat cair, timbang dan catat (w2) 3. Menghitung volume fulida yang dipindahkan 4. Dengan menggunakan persamaan hukum Archimedes, tentukan cairan 5. Ulangi langkah 1 – 4 untuk massa benda yang berbeda (logam) 6. 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 RB timbang di udara 4. Hitunglah volume saharusnya balok RB dengan asumsi rapat massanya sama dengan benda P 5. Hitunglah Volume sebenarnya 6. Hitunglah volume rongganya.

V.

TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI Percobaan I 1. Hitunglah gaya apung berdasarkan percobaan 2. Hitunglah massa jenis zat cair Percobaan II 1. Hitunglah volume rongga dari balok RB

VI.

TUGAS PENDAHULUAN 1. Diketahui massa jenis air laut 1,2 (gr/cm3), massa jenis es 0,8 (gr/cm3). Tentukan Berapa bagian volume gunung es yang tercelup dalam air. 2. Sebuah kubus volumenya 125 m3 dengan atap terbuka dari plat dengan massa jenis 7,2 kg/liter. Tentukan ketebalan plat agar kubus terapung di air dengan kedalaman tercelup 1 m.



: F1

Nama percobaan

: Hukum Archimedes

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(………………….)

Volume fluida awal = …….. cm3 Air No W1 (N)

W2 (N)

Minyak

Olie

W1 (N) W2 (N) W1 (N)

W2 (N)

Perubahan Volume Beban

1 2 3

Benda

Massa (kg)

Volume (m3)

Rapat massa (kg/m3)

Benda P Benda RB Volume seharusnya Benda RB = Volume Rongga =

m3

m3

KALORIMETRI P1

I.

Tujuan Praktikum Setelah melaksanakan praktikum ini, praktikan diharapkan mampu memahami

prinsip kerja hukum Joule dan memahami konsep perubahan bentuk energy 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.

II.

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/kg0C) C = Kapasitas kalor ( joule/0C)

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

(2)

: W = Energi listrik (Joule) v

= Beda potensial (volt)

i

= Arus listrik (Ampere)

t

= waktus (detik)

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  mcT wadah

(3)

III.

PERALATAN 1. Kalorimeter dengan insulasi panas

Transformator A

2. Stopwatch 3. Termometer

AC

4. Travo

V

5. Avometer

Elemen Pemanas

6. Kabel penghubung

IV.

LANGKAH PERCOBAAN 1. Timbanglah wadah tembaga (mw) 2. Isi wadah tembaga dengan air sampai 3/4 penuh, lalu timbang lagi (mt = ma + 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 arus AC 20 volt dan pasang avo untuk membaca arus, lalu hidupkan stopwatch. 6. Catat pembacaan temperatur setiap selama 2 menit sampai dicapai temperatur 800C

V.

TUGAS PENDAHULUAN Air teh sebanyak 200 cm3 dengan suhu 950C dituangkan ke dalam cangkir gelas (massa gelas 300 gr) yang suhunya 250C. Bila keseimbangan telah tercapai dan tidak ada aliran kalor lain disekitarnya, tentukan suhu campurannya. (Kalor jenis gelas 0,2 kal/gr0C, massa jenis air 1 gr/cm3, kalor jenis air 1 kal/gr0C)

VI.

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 ( diketahui kalor jenis air : ca = 1 kalori/g0C): a. dari T awal sampai T2 b. dari T2 sampai 800C c. dari T awal sampai 800C

2. Tentukan persentase error kapasitas panas spesifik tembaga yang didapatkan secara teori dan praktek 3. Buat grafik hubungan antara waktu (x) dan temperatur (y) 4. Buat analisa dan kesimpulan tentang percobaan yang telah dilakukan



: P1

Nama percobaan

: Kalorimeter

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4 V

(……………….) = 20 volt

C air

= 1 kal

No 1 2 3 4 5 6 7 8

I = …….. ampere gr 0C

t ( menit )

T0 C

No 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

t ( menit )

T0 C

TITIK KRITIS GAS P2

I.

Tujuan Praktikum Pada praktikum ini akan diamati perubahan volume dan variasi tekanan dari gas

SF6 (Sulfur Hexaflouride) pada temperatur yang berbeda. Sehingga praktikan diharapkan dapat mengetahui temperatur kritis, tekanan kritis, dan volume kritis dari suatu gas.

II.

TEORI Persamaan gas ideal menunjukkan hubungan antara tekanan, temperatur dan

volume dari gas. Persamaan gas ideal dinyatakan dengan:

P V  n  R  T

(1)

dimana P adalah tekanan, V adalah volume, n adalah jumlah mol gas, R = 8.314472 J·K−1·mol−1 adalah konstanta gas, dan T adalah temperatur. Akan tetapi, gas tidak ideal (real gases) menunjukkan penyimpangan dari gas ideal. Persamaan yang umum digunakan untuk real gases adalah Persamaan Van der Waal’s, yang dinyatakan dengan:

 a  P  2 Vm 

   Vm  b   R  T 

dimana Vm 

(2)

V adalah volume molar. Nilai a dan b merupak konstanta yang dapat n

dicari dari percobaan ketika suatu gas mencapai titik kritisnya. Titik kritis suatu gas merupakan titik dimana suatu gas tidak dapat dibedakan lagi fasenya, antara fase gas dan cair. Pada titik kritis, terdapat Temperatur kritis TCr, Tekanan kritis PCr dan Volume kritis VCr. Ketika suatu gas dikompresi pada temperatur di bawah temperatur kritis, maka gas akan mencair, sehingga fase gas dan cair dari gas dapat dibedakan. Namun, pada temperatur kritis atau di atasnya, gas tersebut tidak dapat dikondensasi, sehingga tidak lagi terdapat batas fasa dari gas. Kondisi suatu gas pada temperatur, volume, dan temperatur tertentu umumnya ditunjukkan dengan diagram P-V. Seperti pada Gambar 1, ditunjukkan diagram P-V untuk gas SF6.

Gambar 1 Diagram P-V Gas SF6 Pada Gambar 1, titik kritis untuk gas SF6 terjadi pada temperatur 45,5 oC, tekanan 37 bar, dan volume 0,5 cm3. Dengan mengetahui nilai dari titik kritis, maka konstanta a dan b untuk persamaan Van der Waal’s. 3 R  TCr VCr   8 PCr

a

9  R  TCr  VCr 8

1 b   VCr 3

(3) (4) (5)

III. PERALATAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah satu set peralatan titik kritis (Critical Point Apparatus), yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Critical Point Apparatus IV.

LANGKAH PERCOBAAN 1. Pastikan katup pada selang air tertutup dan jarum suhu pada pemanas adalah 25 oC 2. Set volume gas sebesar 0,5 cm3 dengan memutar roda 3. Hidupkan pemanas air 4. Buka katup selang air untuk mengaliran air ke tabung gas (mercury) sampai tabung mercury terendam 5. Atur suhu pada termostat (bejana) sebesar 37 oC 6. Tunggu sampai suhu air di tabung stabil 37 oC 7. Catat besar tekanan pada manometer 8. Ubah volume gas dengan perubahan tiap 0,4 cm2, catat nilai tekanan pada manometer 9. Ulangi langkah 5-8 sampai volume gas mendekati 4 cm3

V.

TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskan yang dimaksuk dengan titik kritis suatu gas! 2. Pilih salah satu jenis gas, tuliskan nilai temperatur kritis dan tekanan kritis nya, kemudian tuliskan persamaan Van der Waals nya! (Setiap anggota kelompok jenis gas-nya harus berbeda)

VII. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI 1. Plot diagram P-V untuk masing-masing temperatur, kemudian dapatkan nilai TCr dan PCr! 2. Hitung nilai VCr menggunakan persamaan (3)! 3. Hitung konstanta Van der Waals a dan b menggunakan persamaan (4) dan (5)! 4. Dengan menggunakan nilai TCr dan PCr gas SF6 secara teori, hitung nilai VCr, a dan b secara teori! 5. Hitung presentase kesalahan (percent error) untuk nilai VCr, a dan b!



: P2

Nama percobaan

: Titik Kritis Gas

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(……………….)

Gas SF6 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Volume

Isoterm

Isoterm

Isoterm

(cm3)

37 oC

40 oC

43 oC

Isoterm Isoterm 46 oC

49 oC

10 11 12 13 14 15

KONDUKTIVITAS TERMAL P3

I.

Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum ini adalah: a. Praktikan dapat menerapkan prinsip perpindahan panas b. Praktikan mengetahui nilai konduktivitas termal dari beberapa jenis material

II.

TEORI Energi panas dapat dipindahkan dari suatu sistem yang bersuhu lebih tinggi ke

sistem yang bersuhu lebih rendah. Energi panas berpindah melalui mekanisme perpindahan panas. Terdapat tiga jenis mekanisme perpindahan panas, yaitu radiasi, konveksi dan konduksi. Radiasi merupakan perpindahan energi dalam bentuk gelombang, melalui zat atau ruang hampa. Sedangkan perpindahan panas konveksi terjadi pada cairan dan gas. Panas berpindah melalui pergerakan partikel di dalam fluida. Partikel yang panas akan mengalir sehingga menggantikan partikel yang lebih dingin. Konduksi terjadi ketika energi panas berpindah melalui suatu material sebagai akibat dari tumbukan antar elektron, ion, atom, dan molekul bebas material tersebut. Setiap material memiliki kemampuan yang berbeda dalam melakukan konduksi, yang ditunjukkan dengan nilai konduktivitas termal. Laju perpindahan konduksi dinyatakan dengan:

Q T  kA t L dimana

(1)

Q adalah laju konduksi, k adalah konduktivitas termal, A adalah luas t

penampang melingtang bahan, T adalah perbedaan temperatur bahan, dan L adalah panjang bahan. Dalam SI, satuan untuk k adalah W/m.K dan

Q adalah J/s atau Watt. t

III. PERALATAN Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah satu set peralatan perpindahan panas konduksi, yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Thermal Conductivity Apparatus IV.

LANGKAH PERCOBAAN 1. Tanyakan kepada instruktur, apakah peralatan sudah tersambung dengan benar 2. Pastika lampu LED pada ITAC box berkedip 3. Pasang logam aluminium pada kotak Thermal Conduction Apparatus 4. Nyalakan kipas pada kotak Thermal Conduction Apparatus 5. Buka Program Conductoo 6. Atur waktu pengambilan data dengan mengatur pada menu Parameters – Acquisition (Time step = 1s; Total time = 600s) 7. Klik tombol Heating, untuk proses pemanasan 8. Klik tombol Continous Acquisition 9. Amati nilai suhu pada masing-masing sensor, catat nilai suhu setiap 2 menit 10. Proses akan berhenti secara otomatis setelah mencapai Total time 11. Ulangi langkah 3-9 untuk logam tembaga

VI.

TUGAS PENDAHULUAN 1. Berikan contoh nilai konduktivitas termal dari salah satu material! (setiap anggota kelompok harus material yang berbeda) 2. Jelaskan perbedaan antara konduksi, konveksi, dan radiasi! 3. Sebuah pelat logam setebal 4 mm memiliki perbedaan temperatur 32 oC antara kedua permukaannya. Laju perpindahan panas pelat tersebut adalah sebesar 200 kkal/jam melalui suatu permukaan seluas 5 cm2. Hitunglah nilai konduktivitas termal logam tersebut dalam W/m.K!

VIII. TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI 1. Plot grafik hubungan antara posisi sensor dan rata-rata nilai temperatur untuk masing logam! 2. Hitung nilai konduktivitas termal untuk masing-masing logam! 3. Hitung presentase kesalahan (percent error) nilai konduktivitas termal untuk masing-masing logam!



: P3

Nama percobaan

: Konduktivitas Termal

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(……………….)

Aluminium Daya = No Jarak dari T1 (cm)

1 2 3 4 5 Rata-rata

W T1 oC

T2 oC

T3 oC

T4 oC

T5 oC

T6 oC

T7 oC

T8 oC

Tembaga Daya = No Jarak dari T1 (cm)

1 2 3 4 5 Rata-rata

W T1 oC

T2 oC

T3 oC

T4 oC

T5 oC

T6 oC

T7 oC

T8 oC

TRANSFORMATOR L1

VII.

Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum transformator antara lain: 

Praktikan mampu membaca dan menggunakan alat ukur listrik serta merangkai transformator dengan benar



Praktikan dapat mengetahui prinsip kerja transformator, menghitung besar efisiensi dan membaca arus masuk dan keluar pada transformator

VIII. 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 :



Pout x 100 % Pin

IX. PERALATAN

X.

1.

Avometer 5 buah

2.

Variabel resistor

3.

Transformator

4.

Kabel penghubung

LANGKAH PERCOBAAN 1.

Buatlah rangkaian seperti pada gambar berikut :

A1 AC

A2

v1

v2 R

2.

Pasanglah transformator untuk N1 = 1200 lilitan dan N2 = 300 lilitan

3.

Catat i1, v1, i2, v2. Lakukan sebanyak 3 kali pengukuran dengan harga R yang berbeda

4.

Ulangi langkah 3 untuk N1 = 1200 lilitan dan N2 = 600 lilitan

XI. TUGAS PENDAHULUAN 1.

Sebutkan fungsi transformator

2.

Sebutkan bagian-bagian transformator dan macam-macam transformator

3.

Sebuah transformator step-up mengubah tegangan dari 50 V menjadi 200 V. Jika efisiensi transformator 75 % dan terdapat daya yang hilang 150 Watt. Hitung kuat arus primer dan sekundernya.

XII. 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


: L1

Nama percobaan

: Transformator

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(………………….)

N1 = 1200 lilitan No

N2 = 300 lilitan I1

1 2 3

V1

I2

N2 = 600 lilitan V2

I1

V1

I2

V2

R

RANGKAIAN LISTRIK L2

I.

Tujuan Praktikum Setelah melaksanakan praktikum rangkaian listrik, oraktikan diharapkan mampu

memahami prinsip hukum Kirchoff dan memahami konsep Aliran Arus. Selain itu, praktikan dapat menghitung besar Arus dan tegangan pada suatu rangkaian seri dan paralel.

II. 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

III.

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

IV.

(b) Rangkaian pararel

LANGKAH PERCOBAAN

1. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada R1 2. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada R2 3. Rangkailah percobaan I, ukurlah arus yang mengalir dan tegangan pada R3

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

A E

R1

R2

R3

B

Rangkaian Percobaan 2

VI.

TUGAS PENDAHULUAN Perhatikan gambar 1 dan gambar 2, diketahui R1 = 40 ohm, R2 = 60 ohm, R3 = 80 ohm, V= 10 volt, Hitung Arus dan Tegangan pada R1, R2, R3 dan Titik A-B

VII.

TUGAS UNTUK LAPORAN RESMI 1. Hitung arus dan tegangan secara teori pada R1, 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

LABORATORIUM FISIKA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA


: L2

Nama percobaan

: Rangkaian Listrik

Kelompok

:

No

Nama

NRP


1

Mengetahui

2 3 4

(………………….)

Seri No.

R1

R2

R3

I1

I2

I3

IAB

V1

V2

V3

VAB

R2

R3

I1

I2

I3

IAB

V1

V2

V3

VAB

1 2

Paralel No. 1 2

R1

Contoh Cover:

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM FISIKA NAMA PERCOBAAN

KELOMPOK

:

NAMA

:

NRP

:

NAMA PROGRAM STUDI NAMA JURUSAN

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2017

LABORATORIUM FISIKA - DOSEN – PPNS

Recommend Documents