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 : ∑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 𝑚1 𝑇 𝑚1 𝑔 𝑇 𝑚2 𝑚2 𝑔 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 : 𝑓𝑠 = gaya gesek statis (𝑁) 𝑓𝑘 = gaya gesek kinetis (𝑁) (2) s = koefisien gesek statis s 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) 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. Jikabenda <cairan , maka benda akan mengapung w1 2. Jikabenda =cairan , maka benda akan melayang 3. Jikabenda >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 = mcT air mcT 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