Modul Praktikum Fisika - Lecturer | Dosen

advertisement
MODUL
PRATIKUM FISIKA
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
2013
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.
TIU
Praktikan diharapkan dapat membaca dan menggunakan stopwatch dengan benar,
mampu menerapkan hukum gerak jatuh bebas dan menentukan koefisien gaya gesek pada
bidang miring baik permukaan kasar atau licin.
II.
TIK
Praktikan dapat memahami tentang gerak pada bidang miring dan dapat
menghitung koefisien gesekan atara benda dengan bidang miring.
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 Newton I, II dan III. 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. 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 () yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda diam.
 =  s . 
2. Gaya gesekan kinetis (), yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda bergerak.
 = µ. 
1

1 

2
2 
Gambar 1. Sudut 0o
k 
m1 g  m1  m2  a
m2 g
N
m2g sin Ɵ
f
Ɵ
m2 g
(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 :
 = gaya gesek statis ()
 = gaya gesek kinetis ()
(2)
 s = koefisien gesek statis  s
µ = koefisien gesek kinetis
 = gaya normal

= percepatan grafitasi = 9,81 m/s2
 = percepatan gerak benda (m/s2 )
1
Untuk persamaan geraknya yaitu : s  v0t  at 2
2
Dimana :
(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 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)
VI.
TUGAS PENDAHULUAN
1. Dapatkan rumus (1) dan (2) dari Hukum Newton II
2. Sebuah balok yang bermassa m1 = 2 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 = 3 kg
tergantung vertikal. Tentukan :
a. Percepatan masing-masing benda
b. Tegangan tali
N
T
T
60o
m2g sin Ɵ
f
m2g cos Ɵ
m2 g
m1
m1 g
VII.
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 – ITS
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.
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 :
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.
M
m1
m2
r1
r2
Gb 1
Peralatan Sentrifugal
Besar frekuensi yang diperlukan untuk mengangkat beban M.g ( Newton ) adalah :
f 
1
2
M .g
m R
i
i 1
IV.
V.
(3)
n
i
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
i
i
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 – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: M2
Nama percobaan
: Gaya Sentrifugal
Kelompok
:
No
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
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
1.
1
2.
……….
……….
3.
4.
5.
F rata – rata =
No
r1 ( cm )
r2 ( cm )
r3 ( cm )
r4 ( cm )
F
1.
2.
2
……….
……….
……….
……….
3.
4.
5.
F rata – rata =
SISTEM KATROL (DINAMIKA PARTIKEL)
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 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  m 2)
.g
(m1  m 2)
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
(2m1  m2 )
(2m1  m2 )
a2 
.g – a1 
.g
1
4m1  m2
2m1  m2
2
III.
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?
LABORATORIUM FISIKA
POLITEKNIK PERKAPALAN – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: M3
Nama percobaan
: Sistem Kontrol
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.
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 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
Cincin tipis diputar
pada sumbu silinder
Persamaan
I  m.R
2
Dimensi
Slinder berongga
diputar pada sumbu
silinder
Persamaan
I
m 2
( R1  R22 )
2
Silinder pejal diputar
pada sumbu silinder
I
1
m.R 2
2
Bola pejal diputar
pada diameter
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 = 

a1 a2


R1 R2
Gb 1
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
IV.
T1R1  T2 R2

(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 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
VI.
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!
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 – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: M4
Nama percobaan
Kelompok
No
: Gerak Melingkar Pada Roda
:
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.
TIU
Mahasiswa diharapkan mampu mengaplikasikan teori fisika
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
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 T^2 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)
LABORATORIUM FISIKA
POLITEKNIK PERKAPALAN – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: M5
Nama percobaan
Kelompok
No
: Ayunan Matematis
:
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
2
3
4
(………………….)
No
Panj kawat
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Rata-rata
T
Waktu
50 cm
60 cm
70 cm
80 cm
AYUNAN FISIS
M6
I.
TIU
Praktikan mampu memahami tentang percepatan gravitasi bumi, prinsip kerja
ayunan fisis serta dapat menggunakan alat ukur dengan benar.
II.
TIK
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
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
I = momen inersia benda jika diputar dengan pusat
putar di pusat ayunan
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
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!
VII.
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 – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: M6
Nama percobaan
: Ayunan Fisis
Kelompok
:
No
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
2
3
4
(……………….)
Momen Inersia benda =
kg m2
D (cm)
Waktu untuk 6 x ayun
Grafitasi(g)
d1=..................
t1=
g=
d2=................
t2=
g=
HUKUM ARCHIMEDES
F1
I.
TIU
Setelah melakukan praktikum, praktikan diharapkan mampu memahami prinsip
hukum Archimedes dan menerapkannya pada benda setimbang di zat cair
TIK
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 :
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
w1
2. Jikabenda =cairan , maka benda akan melayang
3. Jikabenda >cairan , 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 (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.
LABORATORIUM FISIKA
POLITEKNIK PERKAPALAN – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: F1
Nama percobaan
: Hukum Archimedes
Kelompok
:
No
1
Nama
NRP
Tanda TanganSurabaya,
Mengetahui
2
3
4
(………………….)
Volume beban = …….. cm3
Air
No W1 (N)
Minyak
W2 (N)
Olie
W1 (N) W2 (N) W1 (N)
Volume
W2 (N)
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.
TIU
Praktikan diharapkan mampu memahami prinsip kerja hukum Joule dan
memahami konsep perubahan bentuk energi
II.
TIK
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/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
: W = Energi listrik (Joule)
v
= Beda potensial (volt)
i
= Arus listrik (Ampere)
(2)
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
IV.
(3)
PERALATAN
1. Kalorimeter dengan insulasi panas
Transformator
A
2. Stopwatch
3. Termometer
AC
4. Travo
V
5. Avometer
Elemen Pemanas
6. Kabel penghubung
V.
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
VI.
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)
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 T2
b. dari T2 sampai 800C
c. dari T awal sampai 800C
( diketahui kalor jenis air : ca = 1 kalori/g0C)
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 – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: P1
Nama percobaan
: Kalorimeter
Kelompok
:
No
Nama
NRP
Tanda Tangan Surabaya,
1
Mengetahui
2
3
4
V
(……………….)
= 20 volt
C air
= 1 kal
No
1
2
3
4
5
6
I = …….. ampere
gr 0C
t ( menit )
T0 C
7
8
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
TRANSFORMATOR
L1
I.
TIU
Praktikan mampu membaca dan menggunakan alat ukur serta merangkai
transformator dengan benar
II.
TIK
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 :

Pout
x 100%
Pin
IV. PERALATAN
V.
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
VI. 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.
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 – ITS
LAPORAN SEMENTARA
Nomor percobaan
: L1
Nama percobaan
: Transformator
Kelompok
:
No
Nama
NRP
Tanda TanganSurabaya,
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.
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.
(b) Rangkaian pararel
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.
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
Download