Buku panduan percobaan kit mekanika osilasi teredam

=
=
=
= +
=
Yudhistira Ghalia Indonesia. Jakarta.
Spesifikasi, Metrologi, & Kontrol Kualitas Geometrik.
Penerbit ITB. Bandung.
Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.
4. Soeprapto Andar, Drs., Muhammad Ridwan, ST. MT., Dkk.
2012. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
gerak lurus berubah beraturan (GLBB).
2. Mampu mengidentifikasi fenomena Hukum Newton.
II. TEORI
keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang
bekerja untuk merubahnya”. Maksud dari bunyi tersebut adalah jika
suatu benda mendapatkan gaya yang sama besar dan berlawanan arah,
benda tersebut akan diam, begitu juga dengan benda yang bergerak
dengan kecepatan tetap hal itu disebut dengan setimbang.
Kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan keadaan disebut
Inersia, sehingga hukum I Newton biasa disebut hukum inersia. Hukum
I Newton dirumuskan dengan:
terbalik dengan massa benda. Arah percepatan searah dengan arah gaya
yang diberikan”. Maksud dari bunyi tersebut adalah benda akan
bertambah cepat atau lambat di akibatkan oleh gaya, dan gerak benda
tersebut akan searah dengan gaya tersebut. Terdapat tiga variabel dalam
hukum II Newton, yaitu: Gaya, Massa, Percepatan. Gaya akan sebanding
dengan percepatan jika variabel massa konstan, dan gaya akan sebanding
dengan massa jika variabel percepatan konstan. Dirumuskan dengan:
∑F = m.a ……………………………….………………(2)
∑F = Gaya (N)
m = Massa (Kg)
a = Percepatan (m/s2)
Bunyi dari hukum ke 3 adalah: “Untuk setiap aksi selalu ada reaksi
yang sama besar dan berlawanan arah, atau setiap benda yang
memberikan gaya aksi pada benda lain akan menerima gaya reaksi yang
sama besar dan berlawanan arah”. Maksud dari bunyi tersebut adalah
jika suatu benda diberi gaya aksi maka benda tersebut akan memberi
gaya reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. Di rumuskan dengan:
∑F aksi= -∑F reaksi ..............................................(3)
Dengan:
m = Massa (Kg)
Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda pada lintasan
berupa garis lurus dengan kecepatan tetap (konstan) pada selang waktu
tertentu.
Dirumuskan dengan:
s = v.t...................................................................(4)
v = Kecepatan (m/s)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda
pada lintasan berupa garis lurus dengan kecepatan yang berubah-ubah
secara teratur (percepatan konstan).
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Dirumuskan dengan:
V = Kecepatan akhir (m/s) a = Percepatan/Perlambatan (m/s2)
V0 = Kecepatan awal (m/s)
melingkar ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang ekuivalen
dengan persamaan-persamaan gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis
”momen inersia” (momen kelembaman) ekuivalen dengan besaran fisis
”massa” m pada gerak linier. Momen inersia dapat diartikan sebagai
ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi pada porosnya.
Momen inersia I suatu benda terhadap poros tertentu harganya
sebanding dengan massa benda tersebut, sebanding dengan kuadrat dan
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
ukuran atau jarak benda pangkat dua terhadap poros, dan sebanding
dengan bentuk dari benda tersebut.
I ≈ m
Untuk katrol dengan beban seperti pada gambar 1 maka berlaku
persamaan:
m3 = massa beban tambahan (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
S1 = sensor gerbang cahaya pertama
S2 = sensor gerbang cahaya kedua
Pada saat awal, m1 dijepit P, m2 dan m3 di A. Jika kemudian m1
dilepas, maka m2 dan m3 akan turun dari A ke B dengan gerak dipercepat.
Pada saat melalui B, m3 akan tersangkut, maka gerak dari B ke C
merupakan gerak lurus beraturan bila m1=m2.
Gambar 5. Pesawat Atwood
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
1. Pesawat Atwood lengkap: tiang berskala, katrol, 2 buah beban
dengan tali, 3 buah beban tambahan, penjepit beban, penyangkut
beban, meja akhir.
3. Sensor gerbang cahaya (2 buah).
4. Neraca teknis.
IV. TUGAS PENDAHULUAN
Serta beri keterangan dan satuan untuk huruf-huruf yang dipakai
(dalam SI)!
2. Apa yang dimaksud dengan gerak lurus beraturan dan gerak lurus
berubah beraturan? Berikan keterangan dan satuannya dalam SI!
3. Apa yang dimaksud dengan momen inersia serta tuliskan
perumusannya! Beri keterangan dan satuan untuk huruf-huruf
yang dipakai (dalam SI)!
GLBB! Jelaskan perbedaannya!
6. Jelaskan perbedaan percobaan GLB dengan percobaan GLBB!
(Lihat pada Gambar 3 Percobaan GLB dan Gambar 4 Percobaan
GLBB)
minimal 2)
cara perhitungan jaraknya!
dengan menggunakan persamaan Hukum Newton II dan momen
Inersia (I)!
V. PROSEDUR PERCOBAAN
dengan cara mengatur sekrup-sekrup pada kaki (lihat gambar 3). Juga
atur sekrup-sekrup pada katrol, katrol harus dapat bergerak bebas.
Kedudukan ini tidak boleh diubah-ubah sampai semua percobaan
selesai.
2. Timbang beban m1, m2, dan 3 buah m3 dengan
menggunakan neraca teknis!
asisten)!
30
4. Letakkan penjepit beban (P), 2 buah beban (m1 dan m2), 2
buah sensor gerbang cahaya (S1 dan S2), penyangkut beban
(B), dan meja akhir (C) seperti pada gambar 1 dengan
menggunakan 1 buah beban tambahan (m3A)!
5. Atur agar posisi sensor gerbang cahaya (S1 dan S2) berjarak
50 cm di tengah-tengah tiang berskala!
6. Pasang penyangkut beban (B) kira-kira 10 cm di atas sensor
gerbang cahaya 1 (S1) dan meja akhir (C) kira-kira 10 cm di
bawah sensor gerbang cahaya 2 (S2)!
7. Hubungkan sensor gerbang cahaya 1 (S1) ke port 1 (P1) dan
sensor gerbang cahaya 2 (S2) ke port 2 (P2) pada pencacah
waktu!
asisten)!
catat waktu tempuh beban dari sensor gerbang cahaya 1 (S1)
ke sensor gerbang cahaya 2 (S2) pada pencacah waktu
(usahakan agar beban m2 tidak kembali melewati kedua
sensor)!
11. Ulangi langkah V.A.9 dan V.A.10 dengan mengubah jumlah
beban tambahan (tanya asisten)!
12. Ulangi langkah V.A.6 s.d. V.A.11 dengan jarak kedua sensor
yang berbeda (lihat tabel pengamatan)!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Jarak antar
sensor (cm)
jumlah beban tambahan (second)
m3C
50
1
2
3
kedudukan atau jarak antara A dan B.
B. Gerak Lurus Berubah Beraturan
1. Pastikan tiang berskala benar-benar tegak lurus dan katrol
dapat bergerak bebas !
2. Letakkan penjepit beban (P), 2 buah beban (m1 dan m2), 2
buah sensor gerbang cahaya (S1 dann S2), penyangkut beban
(B), dan meja akhir (C) seperti pada gambar 2 dengan
menggunakan 1 buah beban tambahan (m3A)!
3. Atur agar posisi sensor gerbang cahaya (S1 dan S2) berjarak
50 cm di tengah-tengah tiang berskala!
4. Pasang penyangkut beban (B) kira-kira 10 cm dibawah
sensor gerbang cahaya 2 (S2)! (C diabaikan).
2
3
40
1
2
3
35
1
2
3
30
1
2
3
33
5. Hubungkan sensor gerbang cahaya 1 ke port 1 (P1) dan
sensor gerbang cahaya 2 ke port 2 (P2) pada pencacah waktu!
6. Gunakan fungsi timing 2 pada pencacah waktu (tanya
asisten)!
catat waktu tempuh beban dari sensor gerbang cahaya 1 (S1)
ke sensor gerbang cahaya 2 (S2) pada pencacah waktu
(usahakan agar beban m2 tidak kembali melewati kedua
sensor)!
9. Ulangi langkah V.A.6 dan V.A.7 dengan mengubah jumlah
beban tambahan (tanya asisten)!
10. Ulangi langkah V.A.3 s.d. V.A.7 dengan 5 jarak kedua sensor
yang berbeda (tanya asisten)!
Tabel Pengamatan
beban tambahan (second)
m3C
50
1
2
3
= Σ
= Σ
B. Gerak Lurus Berubah Beraturan
1. Waktu tempuh beban rata-rata ()(s)
= Σ
= Σ
Titik Sentroid = [s] = [cm]
5. Momen inersia katrol ()(gr.cm2)
= [ 3.
Fisika KIT MEKANIKA (PMS 500). Bandung: Pudak
Scientific.
Sumbu x () Sumbu y (s)
Titik Sentroid = [s] = [cm]
I. CAPAIAN
II. TEORI
maksimum yang gaya dapat diberikan sebuah benda yang bersifat
elastis (contoh : pegas) agar tidak melewati batas elastisnya, dan
menghilangkan sifat elastisnya. Misalkan sebuah benda
digantungkan di ujung sebuah pegas. Benda kemudian turun akibat
massa benda itu sendiri dan pengaruh gaya gravitasi, sehingga pegas
bertambah panjang sebesar x dari posisi setimbang. Posisi setimbang
adalah posisi ketika pegas tidak terdorong atau tertarik. Jenis pegas
antara lain pegas daun, pegas koil, dan pegas batang torsi (puntir).
Berdasarkan hukum Hooke yang berbunyi “Bila gaya tarik tidak
melewati batas elastis pegas, maka , gaya tarik pegas berbanding
lurus dengan pertambahan panjang pegas.” gaya yang dilakukan
pegas pada benda memenuhi persamaan:
= = −………………………………………………..(1)
dengan arah perubahan panjang pegas. Jika pegas ditarik ke bawah
melewati posisi setimbang maka gaya pegas berarah ke atas.
Sebaliknya jika pegas ditekan ke atas melewati posisi setimbang
maka gaya pegas berarah ke bawah (Gambar 1).
Pada saat pegas menghasilkan getaran akan menghasilkan
frekuensi tertentu. Getaran adalah gerakan bolak-balik yang ada di
sekitar posisi setimbang dimana kuat lemahnya energi dipengaruhi
oleh besar kecilnya energi yang diberikan. Frekuensi adalah
banyaknya getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik.
Gambar 1. Ilustrasi Pegas
pertambahan panjang , maka dapat ditentukan harga , dimana:
N =
……………………………………….....………(2)
Bila pegas digantungi suatu beban sebesar F, dan ditarik sedikit
melewati titik setimbangnya sebesar , kemudian dilepaskan, maka
pegas akan bergetar seperti yang ditunjukan pada gambar 1.
= | .
=
……………………………...........………..........(4)
2 = 4 . 2 . .
………………………….......………....(7)
kali getaran.
6. Penggantung beban.
dan keterangannya!
3. Apa yang dimaksud dengan:
a. Periode (T).
b. Frekuensi (f).
d. Konstanta pegas.
4. Jelaskan korelasi apa yang terjadi antara gaya (F) dan perubahan
panjang (Δx)!
penimbangan terhadap penggantung beban, pegas helik, dan
beban-beban bercelah?
7. Gambarkan:
9. Jelaskan pengertian dan perbedaan dari jenis-jenis pegas!
10. Sebutkan aplikasi penerapan hukum Hooke pada kehidupan
sehari-hari!
2. Timbang massa penggantung beban, pegas helik, dan beban-
beban bercelah!
pada batang statif horizontal!
ini sebagai posisi setimbang (Tanya asisten)!
5. Urutkan beban 1 yang paling berat sampai 4 yang paling
ringan!
pertambahan panjangnya dengan menggunakan mistar
gulung!
panjangnya! Lakukan hal ini hingga beban habis
ditambahkan satu per satu!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
turut beban sebelumnya, kemudian ukur pengurangan
panjangnya setiap pengurangan beban!
9. Ulangi langkah V.A.3 s.d. V.A.7 untuk kedua pegas lainnya!
Tabel Pengamatan
1
2
3
4
tidak terlalu besar!
amati dan catat waktunya untuk 20 ayunan!
3. Ulangi langkah V.B.2 untuk beban lainnya (sampai dengan
4)!
4. Ulangi langkah V.B.1 s.d. V.B.3 untuk kedua pegas lainnya!
5. Catat keadaan ruang setelah percobaan!
Tabel Pengamatan
1
2
3
4
1
2
3
4
= + + −
]
Massa () [
=
1
2
3
4
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
2 = (
20 ) 2
= 2
]
= | .
=
2 ]
Teknologi Bandung.
2. Tyler, F., B.Sc., Ph.D., F.Inst.P. 1967. A Laboratory Manual of
Physics. Edward Arnold (Publishers) Ltd.: London.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
I. CAPAIAN
II. TEORI
kesulitan/kesukaran suatu partikel dengan massa m yang bergerak
dengan kecepatan linear (v). Berdasarkan persamaannya,
momentum juga dapat diartikan sebagai hasil kali massa benda
dengan kecepatan gerak benda tersebut. Hukum Newton kedua
menyatakan bahwa ∑ = , dengan mempertimbangkan massa
benda (partikel) konstan, karena =
, kita dapat menuliskan juga
hukum kedua Newton ini sebagai berikut:
∑ =
gaya total (∑) yang bekerja pada suatu benda (partikel) sama
dengan laju perubahan kombinasi mv terhadap waktu. Kombinasi
ini disebut dengan momentum atau momentum linear dari suatu
benda (partikel). Momentum dinyatakan dengan simbol p.
Secara matematis, persamaan momentum pada sebuah benda
dapat dituliskan menjadi:
= ……………………………………....... (2)
besar atau nilai, momentum juga mempunyai arah. Arah
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Momentum suatu benda (partikel) tidak akan berubah kecuali ada
gaya eksternal yang bekerja. Peristiwa ketika kedua partikel
bertemu dan terjadi kontak fisik secara langsung (bertabrakan)
dinamakan tumbukan. Menurut hukum kekelan momentum, dalam
sebuah tumbukan antara dua benda dalam sebuah sistem,
momentum sebelum tumbukan adalah sama dengan momentum
setelah tumbukan. Secara matematis ungkapan ini dapat ditulis
menjadi:
Dimana:
mA = massa benda A
mB = massa benda B
Jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja, maka tumbukan tidak
akan mengubah momentum total sistem.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Tumbukan dapat terjadi apabila terdapat dua benda yang
bergerak dan bertemu pada suatu titik yang sama. Dengan kata lain,
tumbukan dapat terjadi ketika kedua benda saling menumbuk atau
salah satu benda menumbuk benda yang lain. Selama tumbukan,
terjadi gaya interaksi antar kedua benda tersebut. Berdasarkan
berlaku atau tidaknya kekekalan energi kinetik, tumbukan dapat
dikategorikan menjadi 2 jenis yaitu:
1. Tumbukan lenting sempurna, dimana jumlah momentum dan
jumlah energi kinetik antara kedua benda sebelum dan sesudah
tumbukan adalah sama. Dengan demikian pada tumbukan lenting
sempurna dapat dikatakan berlaku hukum kekekalan momentum
dan hukum kekekalan energi kinetik dengan nilai koefisien
restitusi () adalah 1.
antara kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan, namun
jumlah momentum antara kedua benda sebelum dan sesudah
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
dua yaitu:
antara 0 dan1.
bernilai 0.
restitusi merupakan rasio perbandingan antara selisih kecepatan
benda setelah bertumbukan dengan selisih kecepatan benda
sebelum bertumbukan yang dilambangkan dengan e.
Secara sistematis nilai koefisien restitusi dapat dituliskan sebagai
berikut:
Dimana :
I. ALAT – ALAT
3. Kaki rel (buah).
7. Beban bercelah (4 buah).
8. Sensor gerbang cahaya F (2 buah).
9. Neraca teknis.
II. TUGAS PENDAHULUAN
1. Sebutkan dan jelaskan tujuan dari modul praktikum M4 ini!
2. Apa yang dimaksud dengan tumbukan? Jelaskan!
3. Jelaskan contoh fenomen tumbukan dalam kehidupan sehari-
hari untuk setiap jenis tumbukan!
4. Sebukan jenis-jenis tumbukan dan jelaskan apa
perbedaannya!
dan satuan yang digunakan dalam SI!
7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan impuls!
8. Tuliskan persamaan impuls serta berikan keterangan dan
satuan-satuan yang digunakan dalam SI!
9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan momentum!
10. Tuliskan persamaan momentum serta berikan keterangan dan
satuan-satuan yang digunakan dalam SI!
III. PROSEDUR PERCOBAAN
2. Timbang masing-masing kereta dinamika beserta pegas dan
pasak penumpu, Timbang juga masing-masing beban bercelah.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
untuk masing-masing kereta jangan lupa ditukar!
3. Susunlah alat-alat seperti gambar 1!
4. Atur agar jarak antar kereta 1 (penumbuk) dan kereta 2
(ditumbuk) s1 adalah 40 cm (diukur dari pasak penumpu dan
kereta dalam keadaan tanpa beban bercelah). Atur jarak antara
sensor 1 dan sensor 2 s2’ adalah 40 cm (diukur dari batang
sensor)!
5. Set timing 2 pada pencacah waktu, gunakan tombol function!
6. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, beri dorongan pada
kereta 1 hingga kereta 1 bergerak dan menumbuk kereta 2.
• Catat waktu t1 setelah kereta didorong hingga menumbuk
kereta 2 dengan menggunakn stopwatch.
• Catat waktu t2 yang terbaca pada pencacah waktu setelah
kereta 2 melewati sensor 1 dan sensor 2! (Usahakan kereta
tidak keluar dari rel dan tidak bergerak kembali melewati
sensor 2).
Massa kereta 1 : +0 +20 +50 +70 +20
Massa kereta 2 : +0 +50 +70 + 50 + 70
8. Ulangi langkah 5 s.d. 7 untuk jarak s1 dan s2’ yang berbeda (50
cm dan 60 cm)!
semula!
................gr
No Kereta Dinamika 1 Kereta Dinamika 2
m1 (gr) s1 (cm) t1 (s) m2 (gr) s2 (cm) t2 (s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
No Kereta Dinamika 1 Kereta Dinamika 2
m1 (gr) s1 (cm) t1 (s) m2 (gr) s2 (cm) t2 (s)
15
1 = 1
1 (cm/s)
2 ′ =
2 ′
∑ = 1. 1 + 2. 2 (gr cm/s)
5. Momentum total setelah tumbukan
∑′ = 1. 1 +2. 2′ (gr cm/s)
6. Menghitung energi kinetik sebelum tumbukan
Ek = 1
Ek = 1
Bandung: Laboratorium Fisika Dasar Institut Teknologi
Nasional
metode bandul reversibel.
berputar pada suatu poros, merupakan bandul yang dapat berosilasi
secara bebas pada suatu sumbu tertentu dari suatu benda rigid atau
padat dengan memperhatikan ukuran, bentuk, massa benda, dan
massa penggantung benda (batang pejal).
Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gerakan bolak-
balik dinamakan periode (dilambangkan dengan T, dengan satuan
sekon [s]), banyaknya getaran yang dihasilkan per waktu disebut
frekuensi (dilambangkan dengan f dengan satuan Hertz [Hz]) dan
simpangan maksimum osilasi dinamakan amplitudo (dilambangkan
dengan A). Posisi saat dimana resultan gaya pada benda sama
dengan nol adalah posisi setimbang, kedua benda mencapai titik nol
(setimbang) selalu pada saat yang sama. Bandul yang berosilasi dan
lama kelamaan akan berhenti bergetar, ini merupakan arti dari
periodik teredam.
contoh osilasi mekanis. Osilasi yang terjadi pada bandul fisis
disebut gerak harmonik sederhana. Gerak harmonik sederhana
adalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan secara konstan
dalam setiap sekon, persamaannya berupa fungsi sinus. Syarat suatu
gerak dikatakan harmonik, antara lain:
1. Gerakannya periodik (bolak-balik).
3. Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding
dengan posisi/simpangan benda.
4. Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada benda selalu
mengarah ke posisi kesetimbangan.
dengan Metode Owen dan Metode Bandul Reversibel.
1. Metode Owen
Bandul fisis pada metode owen merupakan bandul fisis
dengan pusat massa di C dan poros yang dapat digeser (Lihat
Gambar 1).
rumus perioda:
a = Jarak poros osilasi dari pusat massa C
g = Percepatan gravitasi
benda agar massa pada sebuah benda tersebut.
Persamaan (1) dapat dituliskan kembali menjadi:
2 = 42
2 +
fisis Metode Owen:
2. Metode Bandul Reversibel
sepasang titik tumpu dengan jarak tertentu. Bandul tersebut
dapat diosilasikan pada kedua titik tumpu dalam hal ini titik
tumpu A dan B seperti tampak pada gambar berikut.
Gambar 3. Bandul Fisis Reversibel
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
kedua titik tumpu sama atau hampir sama. Bandul dilengkapi 2
buah pemberat, pemberat pertama berfungsi sebagai pemberat
pada posisi tetap dan pemberat lainnya dapat digeser sepanjang
batang bandul.
sedangkan “pemberat tidak tetap” digeser-geser untuk
mendapatkan periode osilasi yang sama atau hampir sama pada
kedua titik tumpu. Pengukuran waktu dapat dilakukan dengan
stopwatch atau untuk akurasi pengukuran waktu yang lebih baik
menggunakan sistem pengukur waktu yang terdiri atas gerbang
cahaya dan pewaktu cacah atau timer counter. Jika bandul
ditumpu pada titik A, maka:
= 2√
m = Massa bandul
Jika
= 2√
= 2√
65
Pada saat TA sama dengan TB, maka lA = lB = l , dimana l
merupakan panjang ekuivalen bandul dan sama dengan jarak
antara kedua titik tumpu tersebut, sehingga percepatan gravitasi
dapat dihitung dengan persamaan berikut:
= 2√
reversibel:
III. ALAT-ALAT
3. Bantalan Pisau.
2. Apa perbedaan Metode Owen dan Metode Bandul Reversibel?
3. Apa yang dimaksud dengan gerak harmonik sederhana?
4. Apa yang dimaksud dengan:
a. Perioda
b. Frekuensi
c. Amplitudo
5. Apa nama alat yang digunakan sebagai tumpu pada percobaan
ini?
7. Sebutkan syarat-syarat suatu gerak dapat dikatakan harmonik!
8. Jelaskan perbedaan antara bandul fisis dan bandul matematis!
9. Jelaskan hubungan antara sensor gerbang cahaya dan timer
counter?
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
1. Catat keadaan ruang sebelum percobaan!
2. Tentukan titik tengah pada batang bandul sebagai pusat
massanya!
3. Pasang mata pisau sehingga berjarak 5 cm dari pusat massa
batang bandul (Lihat Gambar 2)!
4. Kencangkan baut pada mata pisau dengan menggunakan
kunci L hingga mata pisau terpasang dengan baik (Tanya
asisten)!
kondisi bandul yang diam!
6. Letakkan ujung mata pisau di atas bantalan pisau sehingga
batang bandul dapat berosilasi!
7. Letakkan sensor gerbang cahaya kira-kira 3 cm dari batang
bandul sehingga sensor dapat membaca jumlah ayunan!
8. Siapkan pencacah waktu pada fungsi cycles!
9. Simpangan bandul sejauh kira-kira 3 cm, kemudian
lepaskan sehingga bandul berisolasi! Perhatikan posisi mata
pisau dan bandul (Ulangi jika terjadi perubahan pada posisi
ini)!
pencacah waktu (Tanya asisten)!
11. Ulangi Langkah V.A.3 s.d. V.A.9 untuk jarak mata pisau
lainnya (Tanya asisten)!
Tabel Pengamatan
B. Bandul Fisis Reversibel
1. Perhatikan Gambar 4!
2. Pasanglah mata pisau pertama (A) pada jarak 12,5 cm dari
salah satu ujung batang bandul dan mengarah ke ujung yang
lain, kemudian kencangkan baut sehingga mata pisau A
terpasang dengan baik!
1. 5
2. 10
3. 15
4. 20
5. 25
6. 30
7 35
69
3. Pasang beban A pada jarak 11 cm di belakang mata pisau
A!
4. Pasang beban B pada jarak 5 cm di depan mata pisau A!
5. Pasang mata pisau kedua (B) dengan arah menghadap ke
ujung mata pisau A, sehingga posisi kedua mata pisau saling
berhadapan dan berjarak 50 cm!
6. Susun alat-alat percobaan seperti pada Gambar 4 dengan
kondisi bandul yang diam!
7. Letakkan mata pisau A di atas bantalan pisau, kemudian
letakkan gerbang cahaya kira-kira 3 cm dari batang bandul!
8. Siapkan pencacah waktu pada fungsi cycles!
9. Simpangkan bandul sejauh kira-kira 3 cm dari titik awal,
kemudian lepaskan sehingga bandul berisolasi! Perhatikan
posisi mata pisau dan bandul (Ulangi jika terjadi perubahan
pada posisi ini)!
10. Balikkan bandul sehingga mata pisau B berada di atas
bantalan pisau! Perhatikan kedudukan sensor, buatlah
sedemikian sehingga sensor dapat membaca jumlah
ayunan!
13. Ulangi langkah V.B.4 s.d. V.B.12 dengan jarak yang
berbeda antara beban B dan mata pisau A (Lihat tabel
pengamatan)!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Tabel Pengamatan
T =
= 2
2 = ..... cm.s2
= √

= 42
tan
T =
T = 1+2
= 42
Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Itenas.

y
pemuntiran batang logam.
terhadap momen puntir. Modulus puntir bisa didapatkan melalui uji
puntir. Uji puntir dilakukan di alat uji puntir dengan memberikan
tegangan geser berupa momen puntir (torsi) pada benda uji. Secara
umum peralatan uji puntir terdiri dari bagian penumpu untuk
menahan salah satu ujung benda uji dan bagian kepala puntir yang
dilengkapi cekam untuk mencengkeram ujung lain benda uji
sekaligus memberikan momen puntir, serta bagian penunjuk untuk
menunjukan besar simpangan sudut yang terjadi pada saat pengujian.
Suatu material apabila belum melampaui batas elastis maka
deformasi akan sebanding dengan pembeban yang terjadi. Hal
tersebut biasa dikenal dengan istilah Hukum Hooke yang
menyatakan batas proporsionalitas antara tegangan dengan regangan.
Semakin bertambahnya tegangan yang dibebankan pada suatu
material maka akan diikuti dengan pertambahan nilai regangan yang
terjadi secara linier. Fenomena ini pertama kali diamati oleh
matematikawan Inggris bernama Robert Hooke (1635-1703).
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
batang logam silinder dengan panjang (L) diberi pembebanan berupa
momen puntir (T) pada salah satu ujungnya (titik A) dan ujung
lainnya ditahan (titik B) maka akan muncul tegangan geser pada
struktur logam tersebut yang mengakibatkan perubahan kedudukan
(titik A’) yang menghasilkan simpangan sudut (θ), kemudian ketika
pembebanan (T) dihilangkan maka simpangan (titik A’) kembali ke
kedudukan semula (titik A). Simpangan sudut tersebut dapat dilihat
pada gambar 1. Maka elastisitas dapat didefinisikan sebagai
kemampuan material yang diberi pembebanan untuk kembali ke
bentuk dan ukuran semula apabila pembebanan telah dihilangkan.
Gambar 1. Benda sebelum (a ) dan sesudah (b ) diberi momen puntir
Sumber: Statics and Mechanics of Material
Pembebanan secara bahasa memiliki arti proses, cara, perbuatan
memberikan beban. Pada material pembebanan memiliki bermacam
- macam bentuk seperti yang akan dijelaskan pada bagian ini:
a. Gaya
dalam satuan Newton [kg.m.s-2]. Gaya didefinisikan sebagai
segala bentuk interaksi yang menyebabkan perubahan, baik
perubahan kedudukan maupun bentuk.
didefinisikan sebagai gaya tiap satuan luas. Dalam penjelasan
lain, tekanan merupakan pembebanan luar (external stress)
yang kontak dengan permukaan bidang material dengan
luasan tertentu.
c. Tegangan Normal
huruf σ (sigma) bisa dinyatakan dengan satuan [N.m-2].
Dapat didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja
tegak lurus terhadap suatu luasan penampang benda.
Tegangan normal dapat berbentuk berupa beban tarik dan
beban tekan. Tegangan normal dapat mengakibatkan
terjadinya perubahan panjang benda yang dinyatakan
dengan regangan normal, yaitu nilai yang menunjukan
perbandingan antara perubahan panjang terhadap panjang
awal benda.
A F
d. Tegangan Geser
τ (tau) bisa dinyatakan dengan satuan [N.m-2]. Dapat
didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja sejajar
terhadap suatu luasan penampang benda. Tegangan geser
dapat berbentuk berupa momen lentur dan momen puntir
(torsi). Tegangan geser dapat mengakibatkan terjadinya
perubahan sudut benda yang dinyatakan dengan regangan
geser, yaitu nilai yang menunjukan perubahan sudut dalam
arah radial.
Sumber: Statics and Mechanics of Material
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
dinyatakan dengan satuan [N.m]. Dapat didefinisikan
sebagai perkalian dari besarnya gaya dengan jarak letak
pemberian gaya terhadap titik sumbu benda. Dalam
penjelasan lain disebutkan juga sebagai kemampuan sebuah
gaya untuk membuat benda bergerak rotasi pada titik
sumbunya.
Pada dunia teknik, modulus puntir dapat dimanfaatkan sebagai
salah satu acuan sifat mekanik yang dimiliki suatu material.
Terutama kemampuan material pada poros, gandar, dan sebagainya
dalam menerima beban puntir. Sifat mekanik dapat didefinisikan
sebagai sifat yang menunjukan kelakuan material ketika menerima
segala bentuk pembebanan baik statik maupun dinamik.
Pembebanan pada material akan menghasilkan beragam fenomena-
fenomena, seperti:
a. Deformasi
dari luar.
material saat diberi pembebanan kemudian ketika
pembebanan tersebut dihilangkan maka material akan
kembali ke ukuran dan bentuk semula. Dalam kata lain
deformasi elastis adalah perubahan bentuk benda secara tidak
permanen.
material saat diberi pembebanan kemudian ketika
pembebanan tersebut dihilangkan maka material tidak dapat
kembali ke ukuran dan bentuk semula. Dalam kata lain
deformasi plastis adalah perubahan bentuk secara benda
permanen.
menggambarkan karakteristik material ketika mendapatkan
pengujian tarik. Uji tarik dilakukan dengan cara menarik
material uji hingga putus di alat uji tarik. Parameter-
parameter yang didapat dari pengujian ini antara lain
kekuatan tarik, kekuatan luluh, pengecilan luas penampang,
hingga tegangan putus material uji. Kurva ini dapat juga
menunjukkan fenomena deformasi elastis, deformasi plastis,
hingga pembuktian dari Hukum Hooke. Berbeda dengan uji
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
pemberian beban tarik.
Keterangan gambar:
σ : Tegangan Normal
σ UTS : Ultimate Tensile Strength atau Kekuatan Tarik
Maksimum
menyatakan hubungan kesebandingan antara tegangan geser
dengan regangan geser. Modulus kekakuan bisa juga disebut
modulus puntir. Secara sederhana modulus puntir merupakan
suatu nilai tegangan geser minimum berupa momen puntir yang
diperlukan untuk membuat sebuah material mulai terpuntir.
f. Modulus Elastisitas
suatu bahan. Modulus elastisitas merupakan nama lain dari
Modulus Young. Secara sederhana modulus elastisitas dapat
menjelaskan kemampuan material untuk terdeformasi elastis
tanpa mengalami perubahan bentuk secara permanen. Nilai ini
merupakan batas berlakunya Hukum Hooke pada suatu material
apabila menerima pembebanan berupa tegangan normal.
g. Batas Elastisitas
pembebanan melebihi nilai batas elastisitasnya, kemudian
pembebanannya dihilangkan maka material tersebut akan
mengalami perubahan secara permanen. Apabila sebuah material
bila diberikan pembebanan kurang dari nilai batas elastisitasnya,
kemudian pembebanannya dihilangkan maka material tersebut
tidak akan mengalami perubahan secara permanen.
h. Kekuatan Luluh
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
didefinisikan juga sebagai batas elastisitas.
i. Batas Kekuatan Tarik Maksimum
Batas kekuatan tarik maksimum atau ultimate tensile strength (σ
UTS) didefinisikan sebagai nilai beban maksimum yang mampu
ditahan suatu material ketika menerima tegangan normal berupa
beban tarik.
mengubah bentuk benda karena telah terjadi pengerasan pada
material yang disebabkan oleh deformasi plastis yang terjadi
sebelumnya.
yang dapat ditahan material tersebut.
l. Tegangan Patah
Tegangan patah (σ fracture) merupakan nilai yang menunjukkan
besarnya tegangan yang terjadi pada saat benda patah.
Bila sebatang logam pejal dengan panjang dan jari-jari , salah
satu ujungnya dijepit, dan ujung yang lain dipuntir dengan gaya ,
maka akan terjadi simpangan atau pergeseran sebesar (lihat
gambar).
Besar pergeseran () untuk setiap logam berbeda-beda,
tergantung koefisien elastisitasnya. Hubungan tersebut dinyatakan
sebagai berikut
= 2
= jari-jari batang [cm],
= panjang batang dari penjepit ke jarum penunjuk skala [cm],
= massa beban yang menyebabkan puntiran [gram],
= besar simpangan pada jarak [o ],
= jari-jari roda pemuntir [cm],
= momen puntir [dyne.cm],
= sudut puntir [rad].
6. Batang logam (2 buah).
7. Jarum penunjuk (2 buah).
8. Busur pengukur (2 buah).
9. Kunci L.
1. Jelaskan maksud dari tujuan praktikum modul M6 menurut anda!
2. Jelaskan perbedaan dari :
a. tegangan dan tekanan
3. Sebutkan alat-alat yang di gunakan pada modul M6!
4. Jelaskan apa yang di maksud dengan elastisitas!
5. Jelaskan secara singkat prinsip kerja alat uji puntir!
6. Jelaskan apa yang dimaksud:
a. Hukum Hooke
b. Modulus Young
c. Modulus Puntir
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
pada prosedur percobaan!
10. Jelaskan manfaat mempelajari kurva uji tarik pada modul M6!
V. PROSEDUR PERCOBAAN
2. Tandai batang logam menggunakan pena koreksi (tip-x) dan
dengan bantuan mistar gulung di enam titik yang ditentukan yaitu
pada panjang 15 cm, 25 cm, 35 cm, 45 cm, 55 cm, dan 65 cm
yang diukur dari ujung batang yang dijepit!
3. Menggunakan mikrometer sekrup, ukurlah diameter batang
logam pada enam titik yang telah ditandai sebelumnya!
4. Menggunakan mistar gulung dan bantuan tali, ukurlah keliling
roda pemuntir sebanyak lima kali!
5. Pasang batang logam yang akan digunakan sebagai spesimen uji
pada alat pemuntir, kencangkan sekrup pada ujung yang dijepit
dan putar kunci untuk mengunci ujung batang yang dipuntir!
(lihat gambar 2)!
L untuk mengencangkannya.
dan batang akan sedikit terpuntir, pasangkan jarum penunjuk
pertama pada posisi L1 15cm dan jarum penunjuk kedua pada
posisi L2 25cm yang diukur dari ujung yang dijepit! Posisikan
jarum penunjuk untuk menunjuk ke skala 90° busur derajat yang
telah disediakan dan kencangkan!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
86
8. Berilah beban secara bertahap dari mulai 500 gr hingga 2500 gr
(lihat tabel pengamatan), catat simpangan jarum pada L1 dan L2
pada masing-masing pembebanan lalu catat pada kolom α+!
9. Kurangi beban secara bertahap dari mulai 2500 gr hingga 500 gr,
catat simpangan jarum pada L1 dan L2 pada masing-masing
pembebanan dan catat pada kolom α-!
10. Ulangi langkah V.6 sampai V.9 untuk posisi penunjuk L1 dan L2
sebesar 35 cm - 45 cm, dan 55 cm – 65 cm (lihat tabel
pengamatan)!
11. Ulangi langkah V.5 sampai V.10 untuk batang logam yang
berbeda.
pada posisi semula!
asisten!
(cm)
(cm) Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
1 = 15 2 = 25 1 = 35 2 = 45 1 = 55 2 = 65
(gram) + (o)
a. Menghitung Keliling Roda Pemuntir Rata-Rata ( )
[cm]
a. Menghitung Diameter Batang Rata-Rata ( ) [ cm ]
b. Menghitung Jari – Jari Batang Logam ( R ) [ cm ]
5
4. Menghitung Modulus Puntir Perhitungan ( G ) [ dyne.cm-2]
2
Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3
L (cm) L1 = 15 cm L2 = 25 cm L1 = 35 cm L2 = 45 cm L1 = 55 cm L2 = 65 cm
m (gram) 1(°) 2(°) 3(°) 4(°) 5(°) 6(°)
500
1000
1500
2000
2500
pada kertas milimeter blok)
[ ° ]
Titik Sentroid =
pada kertas milimeter blok)
[ ° ]
Titik Sentroid =
Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Itenas.
2. Beer, Ferdinand Piere, E. Russell Johnston Jr, John T. DeWolf,
David F. Mazurek. 2011. Statics and Mechanics of Materials. New
York: McGraw-Hill Companies, Inc.
3. Dieter, Goerge E., Sriati Djaprie (Alih Bahasa). 1987. Metalurgi
Mekanik Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.
4. Giancoli, Douglas C. 2005. PHYSICS: Principles with
Applications Sixth Edition. New Jersey: Pearson Education, Inc.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
I. CAPAIAN
Kirchoff pada rangkaian listrik sederhana.
II. TEORI
seperti resistor, induktor, kapasitor, sumber tegangan, sumber arus,
diode, dan elemen listrik lain dengan syarat minimal terdapat satu
arus loop yang mengalir. Tabel 1 merupakan contoh gambar
rangkaian listrik sederhana terdapat simbol-simbol yang harus
diketahui.
No Nama
Di dalam suatu jenis rangkaian terdapat 2 jenis komponen yaitu
komponen aktif dan komponen pasif. Salah satu contoh dari
komponen aktif ialah baterai dan salah satu contoh dari komponen
pasif ialah resistor. Gambar 1 merupakan contoh gambar rangkaian
listrik sederhana.
V R
Susunan komponen-komponen listrik dapat disusun dengan
berbagai macam cara, hubungan komponen listrik atau rangkaian
listrik yang paling dasar adalah secara seri dan parallel, seperti
dicontohkan pada gambar 2. Gambar 2 (a) merupakan contoh
rangkaian listrik dengan resistor tersusun secara parallel, sedangkan
gambar 2 (b) merupakan rangkaian listrik dengan resistor tersusun
secara seri.
R1
R2
R3
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
dirumuskan pada persamaan 1:
Sedangkan pada rangkaian resistor parallel, di rumuskan pada
persamaan 2:
Kirchoff.
material penghantar adalah berbanding lurus terhadap arus (i) yang
mengalir melalui material tersebut. Secara matematika dituliskan
pada persaman 3:
sederhana, dengan konstanta proporsionalitas atau kesebandingan R
disebut sebagai resistansi. Satuan resistansi adalah Ohm, yaitu 1
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
omega(Ω).
(persimpangan) dalam sebuah sirkuit listrik, jumlah arus yang
mengalir ke node sama dengan jumlah arus yang mengalir keluar dari
simpul tersebut, atau jumlah aljabar arus dalam jaringan konduktor
bertemu di sebuah titik adalah nol.
Gambar 4. Contoh Aplikasi Hukum Kirchoff Arus
Dari gambar 4 dapat kita tuliskan persamaan hukum Kirchoff
Arus pada sebuah node sebagai berikut:
1 + 2 = 3 + 4
∑ = 0 .............................................. (4)
menyatakan bahwa:
tertutup adalah nol.
Dari gambar 5 dapat kita tuliskan persamaan Hukum Kirchoff
tegangan pada rangkaian listrik sederhana tersebut sebagai berikut:
− + 2 + 3 + 4 = 0
∑ = 0 ............................... (5)
yaitu amperemeter dan voltmeter.
arus yang terukur pada amperemeter akan sama dengan nilai arus
pada rangkaian karena tidak ada percabangan. Jika amperemeter
dipasang secara parallel maka arus yang terbaca akan menjadi keliru.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
resistor, maka amperemeter disisipkan ke dalam rangkaian,
dihubungkan secara seri dengan komponen yang akan diukur seperti
pada gambar 6.
Pengukuran Tegangan
atau komponen, maka voltmeter dihubungkan secara parallel dengan
rangkaian atau komponen yang diukur tegangannya. Karena pada
rangkaian parallel nilai tegangan yang terukur melalui voltmeter
akan sama dengan tegangan pada komponen.
Gambar 7. Contoh Perangkaian Voltmeter pada Suatu Komponen
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
2. Sakelar SPST.
4. Multimeter digital (2 buah).
5. Dudukan lampu.
7. Dudukan Baterai (2 buah).
8. Kabel penghubung (9 buah).
9. Resistor 50[Ω] 5[W] (2 buah).
10. Resistor 100[Ω] 5[W] (2buah).
11. Resistor 500[Ω] 5[W].
IV. TUGAS PENDAHULUAN
rangkaian listrik!
rumusnya!
4. Sebutkan dan tuliskan bunyi Hukum Kirchoff Arus dan Hukum
Kirchoff Tegangan serta persamaannya!
perbedaannya sesuai dengan apa yang kalian pahami!
6. Sebutkan dan jelaskan 2 jenis komponen yang terdapat dalam
rangkaian listrik!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
rangkaian listrik!
9. Jika Vs=10 V, maka berapa Arus total yang mengalir pada
rangkaian tersebut?
V. PROSEDUR PERCOBAAN
2. Rangkailah rangkaian (a) seperti gambar berikut! (pastikan
sakelar dalam keadaan terbuka)!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
3. Tutuplah sakelar, kemudian ukur tegangan dan arus di setiap
komponen(R1, R2, R3 dan Baterai)! Lakukan pengamatan
berulang sebanyak 3 kali serta catatlah pada tabel
pengamatan 1!
4. Lakukan langkah V.A.2 dan V.A.3 untuk rangkaian seri (b),
juga rangkaian paralel (a) dan (b)!
Gambar Rangkaian Paralel
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
dalam keadaan terbuka!
3. Tutup sakelar, dan catat tegangan (V)!
4. Catat arus (I) yang mengalir pada rangkaian!
5. Lakukan V.B.2. s.d. V.B.4 sebanyak 3 kali! Catat hasil
pengamatan pada tabel pengamatan 2!
6. Lakukan langkah V.B.1 hingga V.B.5 untuk dengan sumber
tegangan yang telah dirangkai seperti gambar-gambar
berikut:
A
v
A
v
Gambar rangkaian dua baterai seri (a) Gambar rangkaian dua baterai seri (b)
A
v
A
v
Gambar rangkaian dua baterai paralel(a) Gambar rangkaian dua baterai parallel(b)
C. Hukum Kirchoff arus dan Hukum Tegangan
1. Rangkailah rangkaian seperti gambar berikut!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Gambar Rangkaian untuk Hukum Kirchoff Arus dan Tegangan
2. Ukurlah arus Is, I1, I2, I3, dan I4 sebanyak 3 kali dengan
menggunakan amperemeter! Sesuaikan polaritas
amperemeter dengan arah arus pada gambar!
3. Ukurlah tegangan Vs, V1, V2, V3, dan V4 sebanyak 3 kali!
Sesuaikan polaritas voltmeter dengan arah arus gambar!
4. Catat hasil pada tabel pengamatan 3!
5. Lakukan langkah V.C.1 hingga V.C.4 untuk rangkaian pada
gambar (b)! Lakukan pengukuran hanya untuk V3 dan I3
saja!
VI. PENGOLAHAN DATA
Susunan
Resistor
Resistor
Resistor
= ∑
Susunan Baterai GGL/E (Volt) V (Volt) Arus (A)
Satu Baterai
= ∑
Tegangan (HKT)
Rangkaian
Vs V1 V2 V3 V4 Is I1 I2 I3 I4
1. Tegangan Rata-rata (V)
s = ∑
3
3. Hukum Kirchoff Arus (A) (Untuk Node A, B, dan C)
Rumus :
∑ = 0
4. Hukum Kirchoff Tegangan (HKT) (Untuk Loop 1, 2,
dan 3)
dilengkapi HKT setiap loop-nya.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
∑ = 0
VII. DAFTAR PUSTAKA
2017. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung:
Laboratorium Fisika Dasar Institut Teknologi Nasional
Bandung.
V2
V3
V4
2. Halliday, Resnick, Walker, J. 2011. Fundamentals of Physics 9th
Edition. John Wiley & sons, Inc.: Danvers.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
metoda jembatan Wheatstone.
Jembatan Wheatstone merupakan suatu susunan rangkaian listrik
untuk mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui besarannya
dengan cara membandingkan dengan hambatan yang besarnya telah
diketahui dimana arus yang mengalir pada galvanometer sama
dengan nol.
mengukur kuat arus dan tegangan listrik yang relatif kecil.
Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur kuat arus
maupun tegangan yang relatif besar (diatas satu ampere), karena
komponen-komponen internalnya yang tidak mendukung. Syarat
untuk galvanometer:
• Peka terhadap nilai kecil.
dilengkapi pegas maka kumparannya tidak berputar. Karena muatan
dalam magnet dapat berubah karena arus listrik yang mengalir
kedalamnya . Galvanometer pada umumnya dipakai untuk arus
searah tetapi prinsipnya menggunakan konstruksi kumparan putar.
Gambar 1. Konstruksi kumparan putar pada galvanometer
Susunan rangkaian listrik Jembatan Wheatstone bisa dilihat pada
gambar berikut :
Prinsip kerja dari Jembatan Wheatstone yaitu ketika arus masuk
melewati rangkaian, maka jarum pada Galvanometer akan bergerak
G I3 IG
113
artinya ada arus yang melewatinya, di antara titik C dan D ada beda
potensial atau tegangan. Dengan mengatur besarnya Rb dan
hambatan geser untuk menentukan nilai R1 dan R2 (Pada praktikum
R1 dan R2 merupakan sebuah kawat A-B) akan dapat dicapai
galvanometer G tak teraliri arus (Ig = 0), kondisi jarum galvanometer
di skala 0, artinya udah tak ada beda potensial antara titik C dan D.
Gambar 3. Rangkaian jembatan wheatstone pada pratikum
Keterangan gambar:
Rb = hambatan yang diketahui nilainya (bangku hambatan)
Rx = hambatan yang inigin dicari besarnya
G = Galvanometer
ST = Sumber tegangan
Bila dari gambar 1, kita dapat menentukan nilai dari hambatan
yang belum diketahuinya dengan persamaan:
= 2
Jika kawat A-B serba sama dengan (hambatan tiap satuan
panjang), dari rangkaian gambar 2, maka persamaan (1), menjadi:
G
Disini terlihat bahwa besaran-besaran yang diperlukan hanyalah
perbandingan antara 2 dan 1, atau panjang kawat AD dan DB.
III.ALAT-ALAT
a. Komutator
c. Resistor yang tidak diketahui nilainya (Rx)
d. Kawat sambungan
IV.TUGAS PENDAHULUAN
3. Siapakah penemu Jembatan Wheatstone?
4. Gambarkan rangkaian Jembatan Wheatstone!
5. Jelaskan prinsip kerja dari rangkaian jembatan wheatstone!
6. Jelaskan apa yang dimaksud galvanometer!
7. Apa fungsi dan persyaratan untuk suatu galvanometer!
8. Gambarkan skema, fungsi dan cara kerja komutator!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
pratikum ini!
V. PROSEDUR PERCOBAAN
2. Susunlah rangkaian seperti gambar 3 dengan menggunakan 1,
komutator (K) dalam keadaan terbuka, kondisi awal Rb = 0, dan
belum dihubungkan dengan sumber tegangan!
3. Pasang arus mula-mula minimum, dengan cara mengatur
potensiometer (hambatan pengatur) yang ada pada power supply.
4. Setelah diperiksa oleh asisten, letakkan kontak geser kira-kira di
angka 50, kemudian hubungkan komutator dengan sumber arus!
5. Atur simpangan jarum pada galvanometer hingga berada di (10
) dengan mengatur potensiometer (hambatan pengatur) pada
power supply!
dengan cara mengubah-ubah besarnya hambatan pada bangku
hambatan (Rb)! Catat besarnya hambatan Rb yang digunakan!
7. Buatlah arus menjadi maksimum sedikit demi sedikit (simpangan
jarum G tidak pada posisi nol lagi)!
8. Atur posisi kontak geser (D) sehingga diperoleh simpangan
jarum galvanometer pada posisi nol, kemudian catat panjang 1!
9. Baliklah arah arus dengan mengubah posisi komutator, kemudian
ulangi langkah V.8!
buat komutator dalam keadaan terbuka, dan matikan sumber
arus!
116
11. Ulangi langkah V.2 s.d V.10 untuk 2, 1dan 2 dirangkai
seri, juga 1 dan 2 dirangkai paralel!
12. Tukar posisi Rb dan Rx (Rb menjadi di sisi 4 dan Rx di sisi 3)!
13. Ulangi langkah V.2 s.d. V.11!
14. Catat keadaan ruang setelah percobaan!
Tabel pengamatan
L1 + L1
1 = 1 + + 1
2 = 100 − 1
" = 2
1 ×
′ = 1
2 ×
B. Secara Teori
1. Rangkaian seri
= 1 + 2
2. Rangkaian Paralel
= 1 × 2
Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: ITENAS.
2. Bloemen. A. F.P. H, Mesritz, A.D., Alat-alat Ukur Listrik dan
Rangkaiannya. H. STAM. 1949.
3. Tyler. A Laboratory Manual of Physics. Edward Arnold. 1967.
4. Young, H. D; Freedman, R. A. (2000). Fisika Universitas Edisi
Kesepuluh Jilid 2. Penerbit Erlangga.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
TERMAL)
ENERGI TERMAL
I. CAPAIAN
energi termal.
II. TEORI
dimusnahkan ataupun diciptakan, tetapi energi dapat berpindah
tempat atau berubah bentuk. Pada perpindahan kalor terdapat sebuah
azas, yaitu Azas Black yang menyatakan bahwa besarnya kalor yang
dilepas dari temperatur tinggi akan sama dengan besarnya kalor
yang diterima di temperatur rendah dalam suatu sistem tertutup.
Dapat dirumuskan:
=
memindahkan muatan-muatan listrik dari satu titik ke titik lain pada
selang
perubahan suhu suatu benda.
cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat penghantar
(konduktor) yang tercelup dalam air pada sebuah kalorimeter.
Dalam percobaan ini berlaku Hukum Joule. Hukum Joule
menuliskan bagaimana Energi Listrik diubah ke dalam Energi
Termal yang mana didalam suatu penghantar merupakan suatu
proses yang tidak dapat dibalik (hanya berlangsung satu arah). Joule
juga merumuskan perbandingan jumlah satuan usaha dengan
banyaknya kalor yang dihasilkan sesuai dengan persamaan (1) dan
(2):
U = V.I.t........................................................................(1)
Atau :
Q = a.V.I.t.....................................................................(2)
Dimana :
a = Tara kalor listrik (kal/J)
I = Besarnya arus listrik (Ampere)
V = Tegangan (Volt)
Sedangkan kalor yang terjadi pada kalorimeter:
( )ma TTQ −= .............................................................(3)
kalor dengan sekitarnya. Koreksi tersebut dinyatakan dengan
koreksi suhu dari Newton:
= Temperatur akhir kalorimeter (°)
= Temperatur mula-mula kalorimeter (°)
= Koreksi suhu (°)
= Suhu kalorimeter rata-rata (°)
= Suhu ruang rata-rata (°)
= Selang waktu pertukaran kalor (s)
Selain itu pada suatu zat yang mengalami usaha listrik dan kalor
secara bersamaan, terdapat besaran yang menyatakan perbandingan
antara energi listrik dengan kalor sistem yang biasanya disebut
dengan tara kalor listrik.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
2. Termometer 50 oC.
6. Stopwatch.
10. Power supply.
IV. TUGAS PENDAHULUAN
2. Sebutkan alat-alat yang digunakan pada percobaan L3 beserta
fungsinya!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
polaritasnya!
5. Apa yang dimaksud dengan usaha listrik dan tara kalor listrik?
6. Apakah arti dan satuannya dari huruf-huruf yang dipakai dalam
rumus (1), (2), (3), dan (4) dalam satuan SI?
7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan :
a. Hukum Joule
b. Azas Black
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
energi listrik menjadi energi termal!
V. PROSEDUR PERCOBAAN
2. Susun rangkaian seperti pada Gambar 1, jangan hubungkan
sumber arus dengan rangkaian! Kemudian minta asisten untuk
memeriksa!
pegangannya dilepas (). Pastikan bahan pembuatnya!
4. Isi kalorimeter dengan air sampai kira-kira kawat pemanasnya
terendam! Usahakan temperatur air 3oC dibawah temperatur
ruang dengan memberi sedikit air es (Perhatikan cara
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
dapat dihitung ()! .
5. Masukkan kalorimeter yang telah berisi air ini ke dalam
selubung luar dan pasang termometer (Usahakan ujung
termometer berada di pertengahan kawat pemanas dan dasar
kalorimeter)!
6. Lakukan percobaan pendahuluan tanpa arus listrik! Catat suhu
air dalam kalorimeter setiap 1 2⁄ menit selama 5 menit sambil
diaduk satu dua kali perlahan! (Jika percobaan pendahuluan
telah selesai, stopwatch jangan dimatikan)
7. Lakukan percobaan sebenarnya dengan mengalirkan arus listrik
sebesar 1,5 Ampere dengan cara mengatur arus masukan pada
variac. Catat tegangan yang terbaca pada voltmeter kemudian
catat suhu air dalam kalorimeter setiap 1 2⁄ menit lagi sambil
diaduk satu dua kali (Usahakan kuat arus selalu tetap dengan
mengatur tegangan pada variac) sampai suhu kalorimeter naik
kira-kira 3oC di atas suhu ruang! (Ingat, stopwatch jangan
dimatikan)
8. Matikan arus listrik, kemudian lakukan percobaan akhir! Catat
lagi suhu air dalam kalorimeter setiap 1 2⁄ menit selama 5 menit
sambil diaduk satu dua kali!
9. Ukur volume termometer yang tercelup ke dalam air dengan
menggunakan gelas ukur (Tanya asisten)!
10. Ulangi langkah V.4 s.d V.10 dengan kuat arus yang lain (Tanya
asisten)!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
kalorimeter harus diaduk perlahan, jangan terlalu cepat dan
sering!
3. Kalor jenis aluminium 0,217 kal/ml C (17 - 100 C )
4. Kalor jenis kuningan 0,094 kal/ml C (15 - 100 C )
5. Setiap akan mulai percobaan ulang, air dalam kalorimeter
harus diganti dengan air baru.
Tabel Pengamatan
Massa kalorimeter/bahan (mk) ............... gr ............... gr
Massa pengaduk/bahan (mp) ............... gr ............... gr
Massa air + kalorimeter (ma+k) ............... gr ............... gr
Volume termometer tercelup (Vt) ............... ml ............... ml
Percobaan pendahuluan 5
menit tanpa arus
arus diputus
t (menit) T (oC) t (menit) T (oC) t (menit) T (oC)
0 0 1 + 0,5 2 + 0,5
0 + 0,5
arus diputus
t (menit) T (oC) t (menit) T (oC) t (menit) T (oC)
1 1 2 2 3 3
VI. PENGOLAHAN DATA
= +
• 1 = |1− 0| = ................ ()
• 3 = |3− 2| = ................ ()
• Syarat koreksi suhu Newton :
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
2
2′ = 2 + 2 = ................. ()
)
= (2′ − 0) = .................. (kal)
=
VII. DAFTAR PUSTAKA
1. Robert A. Pelcovits; Joshua Farkus (2008). Barron’s AP Physics
C: Advanced Placement Examination . Barron’s Educational
Series.
College Physics. Addison-Wsley Publishing Company, Inc.
3. Tyler, F., B.Sc, Ph.D., F.Inst.P. 1967. A Laboratory Manual of
Physics. Edward Arnold (Publishers) Ltd, : London.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
I. CAPAIAN
II. TEORI
dibedakan menjadi komponen pasif dan komponen aktif. Komponen
pasif adalah komponen yang dalam pengoperasiannya tidak
membutuhkan sumber tegangan atau sumber arus tersendiri.
Komponen pasif pada umumnya digunakan sebagai pembatas arus,
pembagi tegangan, tank circuit dan filter pasif.
Komponen elektronika yang digolongkan sebagai komponen
pasif diantaranya adalah resistor, kapasitor, induktor, saklar.
Sedangkan komponen aktif adalah komponen elektronika yang
dalam pengoperasiannya membutuhkan sumber tegangan atau
sumber arus dari luar. Komponen elektronika yang termasuk dalam
komponen aktif diantaranya dioda, transistor, IC (Integrated
Circuit), dan LED.
potensial, maka di dalamnya akan dialiri arus listrik. Pada umumnya
untuk suatu hambatan yang biasa, grafik karakteristik I terhadap V
adalah linier dan memenuhi hukum Ohm:
I = kuat arus yang melalui hambatan/komponen (A)
R = besarnya hambatan seluruh rangkaian (Ω)
Besarnya daya (power) oleh elemen listrik:
P = V. I ...............................................................................(2)
Rumus (1) dan (2) berlaku apabila dalam rangkaian tidak timbul
induksi dari atau induksi kapasitif.
Dalam percobaan untuk mengukur V (atau E) dan I, digunakan
dua metoda rangkaian seperti gambar (1) dan (2), dimana masing –
masing mempunyai perbedaan (kelemahan).
Dengan rangkaian seperti gambar 1 dan 2, dapat diketahui kuat
arus yang melalui lampu beberapa beda potensial, sehingga nilai
hambatan dalam lampu (RL) dapat dicari.
Hukum Ohm, ditemukan dan dinamai menurut George Simon
Ohm yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus dan
hambatan dari sebuah konduktor. Hal ini penting dalam merancang
rangkaian listrik dan elektronik untuk memastikan voltase dan arus
komponen tetap berada dalam spesifikasi. Hampir semua komponen
yang mampu membawa arus dianggap sebagai konduktor, hanya soal
apakah konduktornya Ohmik atau tidak. Perbedaan utama antara
konduktor Ohmik dan non-Ohmik adalah apakah mereka mengikuti
hukum Ohm atau tidak. Sebuah konduktor Ohmik akan memiliki
hubungan linier antara arus dan tegangan. Dengan konduktor non-
Ohmik, hubungannya tidak linier. Pada konduktor non-Ohmik nilai
tegangan dan nilai kuat arus tidak membentuk garis lurus pada grafik.
Gambar 3. Kurva Ohmik dan Non-Ohmik
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
resistornya. Penurunan tegangan pada resistor berkorelasi langsung
dengan arus yang mengalir melewatinya. Tapi, ini hanya berlaku bila
resistor disimpan dalam kisaran suhu yang dinilainya. Karena
semakin banyak arus yang mengalir melalui sebuah resistor, maka
semakin banyak panas yang dihasilkan. Panas ini, bila menjadi
berlebihan bisa menyebabkan resistor menjadi non-Ohmik dan
resistan juga akan meningkat. Bahkan kabel biasa juga dianggap
sebagai konduktor Ohmik. Kabel biasa masih memiliki daya tahan
namun seringkali didesain sangat rendah untuk meminimalkan
kerugian.
dipengaruhi oleh suhu serta memiliki karakteristik tersendiri. Ada
sejumlah contoh konduktor non-Ohmik; termasuk filamen bohlam
dan semikonduktor seperti dioda dan transistor. Mari kita ambil
dioda. Sebuah dioda menyediakan voltase konstan yang hampir
konstan meskipun ada yang bervariasi saat ini, jadi tidak mengikuti
hukum Ohm. Kebalikannya terjadi pada filamen lampu; Bahkan saat
Anda meningkatkan voltase secara signifikan, hanya memungkinkan
sejumlah arus saat melewatinya.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
digunakan secara langsung untuk mengukur besar kecilnya nilai
hambatan sebuah penghantar disebut ohm meter.
Resistivitas adalah kemampuan suatu bahan untuk
menghantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya
medan listrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu
bahan makan semakin besar pula medan listrik yang dibutuhkan
untuk menimbulkan sebuah kerapatan arus. Hubungan antara
resistansi dan resistivitas adalah berbanding lurus, maka dapat
dinyatakan dengan rumus:
R= ρ L/A..………………………………………………...(3)
Jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh suhu
yaitu thermistor. Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal
Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan
dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu
Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor
PTC (Positive Temperature Coefficient). Seperti namanya, Nilai
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif).
Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya,
semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif).
Gambar 3. Kurva Hubungan Hambatan dengan Suhu
III. ALAT-ALAT
5. Sumber tegangan yang dapat diatur (Variac) dilengkapi kabel
bersteker.
menentukan besar hambatan berdasarkan hukum Ohm!
3. Jelaskan pengertian hambatan ohmik dan non-ohmik!
4. Jelaskan grafik hambatan dalam (r) terhadap suhu (T) untuk
hambatan Ohmik dan non-Ohmik! Gambarkan grafiknya!
5. Jelaskan perbedaan hambatan dalam dan hambatan luar!
6. Apa yang menyebabkan besarnya hambatan dalam dapat
bertambah pada suatu komponen listrik?
7. Gambarkan skema rangkaian listrik pada percobaan ini beserta
polaritasnya untuk
(2 metode)!
Sekurang-kurangnya sebutkan 5 perbedaan.
kawat penghantar dari lampu karbon!
10. Apa itu lampu wolfram? Jelaskan komponen/unsur pembentuk
kawat penghantar dari lampu wolfram!
V. PROSEDUR PERCOBAAN
2. Pasang lampu karbon pada dudukan lampu yang terdapat pada
kit praktikum, kemudian susunlah rangkaian seperti pada
Gambar 1, variac tidak dihubungkan dengan sumber tegangan!
Pastikan variac berada dalam kondisi minimum dan perhatikan
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
dengan sumber, kemudian nyalakan variac!
4. Dengan mengatur variac, catatlah kuat arus yang terukur pada
amperemeter dan tegangan pada voltmeter untuk setiap kenaikan
harga beda potensial (lihat tabel data pengamatan)! Catat pula
nilai kuat arus dan tegangan untuk setiap penurunan harga beda
potensial (Tanya asisten)!
6. Ulangi langkah V.2 s.d. V.5 dengan menggunakan lampu
wolfram!
satu lampu lampu menyala terlebih dahulu, saat keduanya
menyala, serta lampu yang menyala lebih terang (Tanya asisten)!
8. Ulangi langkah V.7 dengan menggunakan lampu karbon yang
dirangkai paralel dengan lampu wolfram! Perhatikan kuat arus
yang terukur pada amperemeter ketika kenaikan harga beda
potensial (bila kuat arus sudah hampir mencapai batas ukur
maksimal amperemeter, maka harga beda potensial tersebut
menjadi harga minimum yang diamati)!
9. Ulangi langkah V.2 s.d. V.8 untuk rangkaian seperti pada gambar
2!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt)
Keterangan
60
80
100
120
140
160
Metode 2 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Seri
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
60
80
100
120
Metode 2 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Seri
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
140
160
Metode 1 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Paralel
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
40
60
80
100
Metode 2 Lampu Karbon dan Lampu Wolfram dirangkai Paralel
V (Volt) I +(mA) I- (mA) V +(Volt) V- (Volt) Keterangan
40
60
80
100
=
Sumbu x (I) Sumbu y (V)
Titik Sentroid = [ampere] =
Sumbu x (I) Sumbu y (r)
Titik Sentroid = [ampere] = [ ]
Itenas.
2. Dapat menentukan titik lebur dari paduan logam.
II. TEORI
Seebeck melakukan percobaan dengan menghubungkan plat bismuth
diantara kawat-kawat tembaga. Hubungan (sambungan) tersebut
diberi temperatur yang berbeda-beda. Ternyata, pada rangkaian
tersebut muncul arus listrik. Munculnya arus listrik mengindikasikan
adanya beda potensial antara ujung-ujung kedua sambungan. Dari
percobaan Seebeck tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa
adanya perbedaan temperatur antara kedua sambungan logam
tersebut akan menyebabkan munculnya gaya gerak listrik antara
ujung-ujung sambungan. Gaya gerak listrik yang muncul ini disebut
dengan gaya gerak listrik termo dan sumbernya disebut
termoelemen.
Sedangkan, termokopel adalah elemen-elemen atau komponen yang
digunakan untuk menghantarkan panas. Termokopel sendiri berupa
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
sehingga elektron akan mudah berpindah dari yang rapat ke yang
renggang (kawat yang berbeda). GGL (gaya gerak listrik) merupakan
tegangan ketika sumber tidak terhubung ke rangkaian listrik. Satuan
gaya gerak listrik adalah Joule/coulomb yang sama dengan volt.
Gaya gerak listrik tidak bergantung pada diameter kawat logam
maupun panjangnya, akan tetapi bergantung pada jenis bahan logam
dan temperatur-temperatur sambungan. Besarnya GGL yang terjadi
berbanding lurus dengan perbedaan temperatur. Jadi dapat
dirumuskan sebagai berikut ; GGL yang terjadi sebanding dengan
selisih temperatur. GGL ~ T
Gambar 1. Skema termoelemen
Bila ada hambatan luar dan hambatan dalam (R + Rx) pada rangkaian
maka:
= ⋅ ⋅ ( + )..........................................................(2)
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
k = suatu konstanta pembanding
G = penyimpangan jarum galvanometer
Rx = hambatan dalam rangkaian selebihnya (belum diketahui)
Hambatan listrik merupakan sifat suatu benda atau bahan untuk
menahan atau menentang aliran arus lisrik. Besarnya hambatan pada
sebuah rangkaian listrik menentukan jumlah aliran arus pada
rangkaian untuk setiap tegangan yang diberikan pada rangkaian dan
sesuai dengan prinsip Hukum Ohm.
Berbagai jenis dari termokopel telah diciptakan dengan variasi
bahan dan rentang temperatur yang berbeda-beda. Hal ini
memungkinkan adanya penggunaan yang juga lebih spesifik. Berikut
ini tabel jenis termokopel dengan rentang temperatur yang dimiliki.
Tabel 1. Jenis termokopel dengan temperatur maksimum pengukuran
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
2. Multimeter digital sebagai Galvanometer
3. Gelas kimia
5. Komutator
3. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis hambatan listrik!
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan listrik!
5. Jelaskan bagaimana proses terjadinya perubahan energi termal ke
listrik!
7. Jelaskan prinsip terjadinya emf pada termokopel!
8. Jelaskan perbedaan antara termoelemen dan termokopel!
9. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis termokopel!
10. Jelaskan apa yang dimaksud dengan titik lebur pada logam!
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar
sebelum percobaan.
sambungan-sambungannya dan tidak pecah)
3. Isi ketel uap air dengan air kira-kira setengahnya, kemudian
masukkan es ke dalam gelas kimia.
4. Pasang satu sisi tabung kaca termoelemen pada bosshead dan
masukkan satu sisi lainnya pada gelas kimia berisi es.
5. Pasang kawat termoelemen ke komutator. Hubungkan komutator
dengan galvanometer.
hubungkan bangku hambatan dengan komutator.
7. Periksa kembali rangkaian, apakah sudah terpasang dengan baik
dan sesuai dengan gambar 5.1.
8. Kemudian nyalakan kompor untuk memanaskan ketel uap!
(Pastikan termometer menyentuh es, bukan bejana)
9. Bila air sudah mendidih, buatlah bangku hambatan (R) menjadi
1.500 , kemudian mengubah komutator ke dalam keadaan on.
10. Catat nilai arus yang terbaca pada galvanometer (Bila (+), catat
di kolom GGL (A(+)), bila (-), catat di kolom GGL (A(-) ).
11. Pindahkan kontak komutator dari sisi on yang satu ke sisi on yang
lainnya. Catat nilai arus yang terbaca pada galv