Dasar Pengukuran Mekanik

Transkripsi

1 Percobaan 1 Dasar Pengukuran Mekanik I. TUJUAN 1. Dapat Menggunakan Jangka Sorong, Kapiler micrometer dan spherometer 2. Dapat membaca skala utama dan skala nonius dan masing-masing alat ukur diatas II. TEORI PENDUKUNG Jangka Sorong Keterangan : A-B rahang bawah E-F rahang atas C skala utama G skala vernier D pasak / pengunci H pengukur kedalaman Jangka sorong adalah alat untuk menentukan jarak dengan ketentuan 0,02 atau 0,05 mm tanpa kesalahan???. jangka sorong ini terdiri atas rahang A yang bersatu Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 1

2 dengan skala utama dan rahang B yang dapat bergerak dengan skala vernier. Rahang bagian atas berguna untuk menentukan jarak dalam suatu benda dan rahang bawah untuk menentukan jarak luar. Sedangkan untuk menentukan kedalaman digunakan C yang bergerak bersama rahang B dengan menekan D rahang B dapat digerakkan. Skala vernier adalah skala tambahannya yang pembagiannya berkala dengan skala utama. Skala vernier atau skalanonius pada jangka sorong ini terdiri dari 10 pembagian skala yang sama dengan 19 mm pada skala utama, sehingga satu skala vernier sama dengan 1,9 mm jika pada penunjukkan jarak tertentu skala nol vernier (yang terdiri) menunjukkan pada skala utama berada diantara 3-4 cm dan 3,5 cm dan skala vernier yang berimpit dengan skala utama adalah 7,5 maka jarak yang diukur tersebut adalah 3,475 cm. Kadang-kadang ada jangka sorong yang mempunyai skala vernier 20 bagian skala yang sama dengan 19 mm skala utama sehingga satu skala vernier sama dengan 0,05 skala utama. III. ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Jangka sorong Loupe 2. Benda Uji IV. JALANNYA PERCOBAAN Jangka Sorong Cara melakukan percobaan : 1. Ambil benda yang akan diukur. Misalnya tebal sebuah papan 2. Tekan pasak dan geser vernier kebelakang sampai rahang B bergerak sampai antara A dan B bisa memasuki tebal papan. 3. Geser pasak kemuka hingga papan betul-betul terpegang oleh A dan B. 4. Lihat angka skala utama yang ditunjukkan angka nol skala vernier. Misalnya 5,5 dan 5,6. Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 2

3 5. Lihat skala vernier yang lain yang betul-betul membuat garis lurus dengan skala utama, misalnya beda skala vernier Harga tebal adalah 5,5 + 7 * 5,57cm. 7. Lakukan ini untuk benda lain. Contoh gambar menunjukkan 14,33cm Jangka sorong Pengukuran Mekanis Bend a Pengukur an Panjan g Lebar Luas Luas Terhitung 1 2 A B Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 3

4 2 C Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Percobaan 2 Menentukan Kekentalan Zat Cair I. TUJUAN 1. Memahami azas kerja Viskometer dan Ostwald. 2. Memahami kekentalan suatu zat cair. 3. Dapat menentukan angka kental dinamis dari suatu cairan secara nisbi. II. TEORI Air mudah diaduk dan mudah tertuang, minyak pelincir lebih sukar diaduk dan lebih lama tertuang. Kita katakana bahwa minyak pelincir lebih kental dari pada air. Mengaduk dan menuang adalah menggerakkan zarah-zarah dan lapisan cairan terhadap sesamanya. Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 4

5 Dalam suatu cairan yang mengalir, lapisan-lapisan zat cair itu bergerak dengan kecepatan yang tidak sama sehingga saling bergesekan. Gaya gesekan G antara dua lapisan zat cair yang mengalir berbanding lurus dengan lapisan A dan perubahan kecepatan dv serta terbalik dengan perubahan jaraknya dy. Gambar 1: Dimana : η adalah suatu tetapan kesebandingan yang disebut angka kental dinamis atau viscosity. satuannya dalam system : CGS adalah gr cm. dt atau dyne. dt cm 2 dan dinamakan poise MKS adalah Kg m. dt atau Newton m2. dt dan dinamakan 10 poise Besarnya η adalah tergantung pada suhu dan factor lain pada pengaliran melalui pipa sepanjang 1 cm dan jari-jari R cm karena perbedaan tekanan dapat ditunjukkan bahwa vol cairan yang mengalir (cm3) pada selang waktu/detik adalah dyne P. cm2 Untuk menentukan angka viskositas zat cair ini dipakai alat yang dinamakan viscometer Oswald yang terdiri dari suatu pipa kapiler T dan pelebarab standart Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 5

6 tempat zat cair (lihat gambar 2). Zat cair dimasukkan pada S dan dihirup sampai batas A dan B. Percobaan diulangi untuk volume yang sama untuk cairan yang kedua yang akan dicari. Misalkan waktu pengaliran antara A dan B adalah t1 dan t2 andaikan p2 dan p1 antara lain dihitung dari zat cair tadi. Bila selisih tinggi zat cair rata-rata pada tabung adalah h maka tekanan pada ujung T adalah h.p1.g dan h.p2.g Bila volume antara batas A dan B adalah V, maka dari poisenilles : Dimana : a = radius dari T p1 l = koefisien kekentalan dari cairan = panjang dari T maka untuk cairan kedua didapati : Perbandingan persamaan (2) dan (3) maka didapat persamaan : t2. n2. p1 t1. n1. p2 atau n2. p2. t2 n1. p1. t1 Dengan diketahuinya t1 dan t2 dan dihitung p1 dan p2. Koefisien kekentalan dapat dicari dengan mengetahui n standar. Peralatan ini dapat juga dipakai untuk bermacam-macam temperature dimana suhu air dalam C dapat dirubah-rubah, karena dengan perubahan tiap suhu viskositas akan berubah-ubah juga. III. ALAT - ALAT YANG DIGUNAKAN Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 6

7 1. Viskometer Ostwald 2. Gelas ukur 3. Thermometer 4. Larutan yang akan diperiksa 5. Table viscometer air untuk berbagai temperature 6. Bejana gelas 7. Stop watch 8. Piknometer 9. Aquadest 10. Pipa hisap IV. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN Tiap kali melakukan percobaan dengan cairan yang akan diperiksa selalu pipa kita bersihkan dengan cairan tadi dengan cara mengalirkannya berkali-kali. 1. Pasanglah viskometer seperti pada gambar. Isi bejana C dengan air, masukkan zat cair yang akan diperiksa (standart) kedalam tabung S. 2. Hisaplah aquadest standart sampai diatas goresan A, kemudian dibiarkan mengalir kebawah. Pada waktu aquadest mengalir pada goresan A, hidupkan stop watch sampai aquadest mengalir ke goresan B, matikan stop watch dan catat waktunya. 3. Ulangi kembali langkah 1 dan 2 dengan larutan NaCl, alcohol spiritus dalam konsentrasi yang berbeda-beda. 4. Tinggi zat cair dibejana C sebelum cairan dihisap ke dalam pipa A dan B untuk konsentrasi diatas harus selalu sama. 5. Ukurlah suhu percobaan dengan memasang thermometer kedalam P (thermostat). 6. Tiap macam konsentrasi harus diulangi sampai minimum 5 kali percobaan 7. Ulangi percobaan ini dalam konsentrasi dan temperature yang berbeda. Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 7

8 Menentukan Kekentalan Zat Cair Nama dari cairan jenis yang akan diperiksa : Berat jenis cairan tidak diencerkan : Nama dan Konsentrasi cairan Pengukura n A B C Waktu Pengalira n Viskosit as Viskositas terhitung Temperatur Air : Viskositas Air : Density Air : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 8

9 Laporan : 1. Buat grafik hubungan relative dengan konsentrasi 2. Kejadian kejadian yang penting dialami dalam melakukan percobaan 3. Tentukan relative untuk tiap pengenceran Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 9

10 Percobaan 3 VISKOSITAS ZAT ALIR I. TUJUAN Menentukan viskositas zat alir dengan metoda stokes II. TEORI Viskositas alir menurut Stokes dapat ditentukan dengan rumus : 2 / 9. r 2. g.( p p0) η = v Dimana : r g ρ ρ0 v h = jari-jari bola (cm) = percepatan gravitasi (cm/dt2) = massa jenis bola (gr/cc) = massa jenis zat alir (gr/cc) = kecepatan bola (cm/dt) = h/t = tinggi jatuh, diukur bola jatuh dalam zat alir dengan kecepatan tetap t η = waktu jatuh (dt) = kekentalan zat alir (poise) Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 10

11 Perlu diingat bahwa pengukuran kecepatan bola tersebut setelah bola itu jatuh dengan kecepatan tetap. Kecepatan tetap akan tercapai apabila gaya berat bola = gaya apung + gaya gesekan antara bola dengan zat alir jadi : W = B + R sehingga didapat rumus diatas. III.ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Tabung kaca yang lebar atau panjang yang berdiri tegak lurus 2. Zat alir yang akan diperiksa 3. Stop watch 4. Mistar 5. Jangka sorong 6. Bola/kelereng 7. Alat penaikkan bola magnet permanent IV. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 1. Susun alat sebagaimana mestinya. 2. Ukur jari-jari dan masa jenis dari zat alir. 3. Tentukan massa jenis dari zat alir. 4. Jatuhkan bola jatuh pelan-pelan diatas permukaan zat alir dalam tabung. 5. Setelah kira-kira 5 cm dari permukaan zat alir dalam tabung, tekanlah stop watch dan setelah sampai di dasar tabung hentikan stopwatch. Catat waktu jatuhnya dan ukur jarak yang ditempuh bola sejak awal penekanan tombol stopwatch sampai kedasar tabung, lakukan sebanyak 3 kali. 6. Tentukan kecepatan bola (v) dari no.5. Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 11

12 7. Ulangi percobaan 4 dan 5 beberapa kali untuk mendapatkan v. 8. Pakai rumus diatas untuk menghitung kekentalan zat alir setiap harga v yang diperoleh. Jenis zat alir yang diperiksa : Massa jenis zat alir : jari-jari bola jatuh : massa jenis bola jatuh : suhu percobaan : Viskositas Zat Alir No. Percobaan h t v 1 t1 = t2 = t3 = rata-rata t = 2 t1 = t2 = t3 = rata-rata t = Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 12

13 3 t1 = t2 = t3 = rata-rata t = 4 t1 = t2 = t3 = rata-rata t = 5 t1 = t2 = t3 = rata-rata t = Kekentalan rat-rata = Ralat nisbi = Kekentalan = Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 13

14 Percobaan 4 Tegangan Permukaan I. TUJUAN Menentuka Tegangan Permukaan zat cair dengan metoda Kapiler II. TEORI Suatu percobaan yang mendemonstrasikan adanya tegangan permukaan adalah mengapungnya pisau silet atau jarum jahit diatas permukaan air apabila diletakkan perlahan-lahan. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk menambah satu satuan luas permukaan atau tegangan permukaan adalah gaya tegangan muka per satuan panjang yang dalam hal ini terukur sebesar : H = F/I Permukaan cairan cenderungmendatar sebab molekul-molekul cairan di bagian permukaan yang miring akan mengalami komponen gaya tegangan muka kea Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 14

15 rah yang melawan kemiringan. Tetapi tidaklah demikian halnya dengan molekulmolekul cairan di sebelah tepi bejana. Kalau gaya tarik oleh molekul-molekul bejana lebih besar dari kohesi, bagian permukaan sebelah tepi cenderung naik sehingga permukaan menjadi cekung dan sebaliknya. Kenaikkan kapiler terjadi jika permukaan cairan cekung dan sebaliknya. Kenaikkan dan penurunan kapiler erat kaitannya dengan tegangan permukaan. Dimana : F = 2 πr ( H13 H12 ) = 2 πr H23 cos θ F adalah resultan gaya tegangan permukaan, H12 adalah tegangan permukaan dinding bejana dengan cairan, H13 adalah tegangan permukaan dinding bejana dengan udara dan H23 adalah tegangan permukaan cairan dengan udara. Gaya F ini mengimbangi gaya beratkoloni cairan sehingga h di dalam kapiler yang diberikan oleh : W = πr2 h.ρ.g Dan ρ adalah massa jenis cairan dan g merupakan percepatan grafitasi setempat sehingga berlaku persamaan : 2 πr H23 cos θ = πr2 h.ρ.g Karena θ sangat kecil sehingga cos θ = 0, maka : H23 = 1/2r.h.ρ.g Yang dapat dipakai untuk menentukan tegangan permukaan H. III. ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Gelas ukur 50 ml 2. Gelas piala 100 ml 3. Pipa kapiler Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 15

16 4. Mistar 5. Aquadest 6. Larutan yang akan diselidiki 7. Piknometer 10 ml IV. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 1. Buat larutan yang akan diselidiki. 2. Masukkan 50ml aquades kedalam gelas piala 100ml, kemudian celupkan sebatang pipa kapiler dengan posisi tegak lurus. 3. Biarkan cairan naik kedalam kapiler sampai tetap, ukur tinggi cairan dalam kapiler yang berada diatas permukaan cairan dalam gelas piala (cm) 4. Masukkan larutan yang akan diselidiki kedalam gelas piala 100ml yang lain, masukkan sebatang pipa kapiler kedalamnya dengan posisi tegak lurus. 5. Biarkan cairan naik dalam kapiler sampai tetap, angkat kapiler sampai ujung bawah kapiler 1cm dibawah permukaan cairan, ukur tinggi cairan dalam kapiler yang berada diatas permukaan cairan dalam gelas piala (cm). 6. Ulangi percibaan untuk tiap larutan minimal 5 kali. 7. Timbang piknometer kosong yang volumenya x ml, catat bobotnya a gram. Masukkan cairan yang akan ditentukan tegangan permukaannya sampai penuh, lalu timbang b gram. 8. Hitung ρ larutan dengan rumus : ρ = (b-a)/x 9. Hitung tegangan larutan uji : H/ρ.h = H`/ρ` Dimana : H = Tegangan permukaan cairan uji ρ = massa jenis cairan uji h = Tinggi cairan uji dalam kapiler H`= Tegangan permukaan air ρ` = massa jenis air Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 16

17 h` = tinggi air dalam kapiler Tegangan Permukaan Jenis zat cair yang diperiksa : Tegangan permukaan air 72,73 dyne/cm2 : Nama dan konsentrasi cairan Pengukuran Tinggi cairan (h) dalam cm Temperatur air : Tegangan permukaan cairan : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 17

18 Density cairan : Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Percobaan 5 Penentuan Bobot Jenis Benar Zat Padat I. TUJUAN Menentukan bobot jenis benar dari zat padat. II. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN 1. Piknometer 2. Timbangan 3. Gelas ukur 100 ml 4. Parafin cair 5. Berbagai jenis serbuk III. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 1. Timbang piknometer yang telah diketahui volumenya (a ml) yaitu (b gram) Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 18

19 2. Piknometer diisi dengan paraffin cair dan ditimbang (c gram) 3. Hitung bobot jenis paraffin cair dengan rumus : ρ = c b/a (gram/ml) 4. Timbang 2 gram serbuk, masukkan ke dalam piknometer tersebut dan timbang (d gram) 5. Tambahkan paraffin cair ke dalam piknometer sampai kira-kira setengahnya, tutup dan biarkan selama 5 menit sambil digoyang. 6. Tambahkan paraffin cair sampai piknometer penuh dan tinbang (e gram) 7. Hitung bobot jenis (BJ0 benar dengan persamaan : BJbenar ( d b). p = gram/ml ( d b) + ( e c) Bobot Jenis Benar Zat Padat Percobaan ρ Ρarafin cair BJ benar 1 BJ benar 2 BJ benar 3 BJ benar 4 1 Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 19

20 Rata-rata Ralat nisbi ρ paraffin cair : ρ paraffin cair rata-rata : Ralat nisbi BJ benar 1 : BJ benar 1 : Ralat nisbi BJ benar 2 : BJ benar 2 : Ralat nisbi BJ benar 3 : BJ benar 3 : Ralat nisbi BJ benar 4 : BJ benar 4 : Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 20

21 Percobaan 6 Penentuan Suhu Lebur I. TUJUAN Menentukan suhu lebur dari berbagai macam serbuk. II. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN 1. Pipa kapiler 2. Thermometer 3. Penangas air 4. Erlenmeyer 5. Serbuk III.CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 1. Sejumlah zat dalam bentuk serbuk halus masukkan ke dalam pipa kapiler 4,3 mm 2. Ikatkan pipa kapiler pada thermometer utama sedemikian rupa hingga yang tertutup berada pada bagian tengah pencadang raksa 3. Masukkan thermometer utama ke dalam tangas bersuhu 10 C di bawah suhu awal lebur zat 4. Lekatkan pencadang raksa thermometer pembantu di tengah-tengah antara permukaan cairan tangas dan skala suhu lebur zat yang diperkirakan pada thermometer utama 5. Atur pemanasan hingga kenaikkan suhu tangas 1 C permenit 6. Baca suhu pada kedua thermometer pada saat zat mulai melebur sampai zat padat habis melebur 7. Suhu yang diamati dihitung dengan rumus : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 21

22 Tr = T + 0,00015 N (Tr t) Dimana : Tr T = suhu yang sudah diralat = suhu pada thermometer utama t N = suhu pada thermometer pembantu = jumlah derajat skala thermometer utama antara permukaan cairan tangas dan skala suhu lebur zat yang diamati. Suhu Lebur Percobaan Pengulangan Rata-rata T t Tr T t Tr T t Tr T t Tr T t Tr Tr 1 rata-rata : Ralat nisbi Tr 1 : Tr 2 rata-rata : Ralat nisbi Tr 2 : Tr 3 rata-rata : Ralat nisbi Tr 3 : Tr 4 rata-rata : Ralat nisbi Tr 4 : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 22

23 Tr 5 rata-rata : Ralat nisbi Tr 5 : Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Percobaan 7 Penentuan Indeks Bias Zat Cair I. TUJUAN Menentukan indeks bias zat cair II. TEORI Penentuan indeks bias dengan refraktometer ini adalah berpedoman kepada hukum Snell (ditemukan oleh W.Snellius Van Royen) Zat cair yang akan diperiksa di apit dengan dua prisma kaca, atas dan bawah. Pertemuan kedua prisma ini diletakkan datar, dan disini di teteskan zat cair dengan lapisannya yang sangat tipis. Kepada zat cair ini di lewatkan sinar cahaya monokhromatis. Misalkan indeks bias zat cair ini = n, indeks bias kaca prisma = n dan indeks bias udara nu = 1. Perhatikan jalannya sinar dalam refraktometer. n sin 90 = n sin α 1 atau n = n sin α 1 (1) Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 23

24 α 1 + α 2 = γ sehingga α 2 = ( γ - α 2) = sin β n = sin β... (2) sin ( γ - α 2) dari persamaan (1) dan (2) didapat n = sin α 1. sin β sin ( γ - α 2) atau n = k sin β.(3) dimana : k = konstanta n = fungsi dari sudut bias terakhir β jadi sinar yang keluar itu berhubungan dengan skala alat III.ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN 1. Refraktometer ABBE 2. Thermometer Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 24

25 3. Pipet 4. Kertas tissue atau kapas 5. Zat cair yang akan diuji IV. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN 1. Aturlah lensa Refraktometer sedemikian rupa sehingga garis silang dan skala indeks bias tampak sejelas-jelasnya 2. Catatlah suhu ruangan tempat melakukan percobaan 3. Bersihkan prisma dengan kertas tissue atau kapas 4. Teteskan zat cair yang akan diuji beberapa tetes pada prisma penerang, kemudian diapit dengan prisma yang sebelah atasnya 5. Putarlah pemutar yang terdapat pada alat ini, sehingga batas sinar terang dan gelap tepat pada garis silang 6. Bacalah skala indeks bias, dan pakailah nonius untuk bagian skala yang kecil Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 25

26 Indeks Bias Percobaan n1 n2 n3 n4 n Rata-rata Ralat nisbi n 1 : Nilai n1 : Ralat nisbi n2 : Nilai n2 : Ralat nisbi n3 : Nilai n3 : Ralat nisbi n4 : Nilai n4 : Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 26

27 3. 4. Jam : Kelompok : Keterangan : Percobaan 8 BANDUL FISIS I. TUJUAN Menentukam percepatan grafitasi (g) pada suatu tempat di Bumi II. TEORI Bandul fisis ini terbuat dari sebatang logam, padnya terdapat beberapa lobang yang gunanya untuk menggantungkan bandul ini pada sebuah paku sebagai poros tetap dan pada lobang lainnya dapat digantungkan sebuah lempengan logam atau lebih. Jika kita gantungkan bandul fisis tersebut di titik A (lobang A) sedangkan pada lobang yang lain digantungkan lempengan logam, maka pusat berat bandul ini terhadap titik A adalah : III.ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN 1. Aparat bandul fisis 2. Beban berupa lempengan logam 3. Mistar 4. Stop watch IV. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 27

28 1. Letakkan beban (lempengan logam) pada suatu lobang bandul, carilah titik pusat massa C terhadap titik A, sehingga diperoleh a1 2. Gantunglah bandul itu pada titik A (lobang pertama batang bandul tersebut) pada paku yang terpasang di dinding 3. Ayunkan bandul tersebut, dan tentukan waktu ayunnya T1. Caranya untuk 10 kali ayun, kita catat waktunya,maka diperolehlah waktu 1 kaliayun,inilah T1. 4. Pindahkan lempengan logam ke lobang bandul yang lain, tentukan pula nilai a2, yakni jarak titik pusat massa sekarang terhadap titik A 5. Ayunkan pula bandul itu 10 kali, tentukan pula waktu ayunan sehingga di dapat T2 6. Hitunglah nilai g dengan menggunakan rumus diatas 7. Lakukanlah percobaan ini dengan merubah letak bola itu di sepanjang batang bandul itu. PRAKTIKUM FISIKA FT-UNIVERSITAS SURABAYA 14 Percobaan 6 AYUNAN FISIS Tujuan 1. Memahami ayunan bandul fisis 2. Menentukan momen inersia dari suatu benda Alat-alat yang diperlukan 1. Roll meter 2. Stop watch 3. Batang/bandul fisis Dasar teori Bila suatu sistem ayunan, bagian-bagian yang bergerak memiliki massa dan ukuran yang cukup besar (tidak dapat diabaikan) maka sistem ayunan ini dinamakan sebagai ayunan fisis. Pada gambar di bawah ini terdapat sebuah bandul fisis yang terdiri atas sebuah batang dan silinder pejal sebagai bandulnya. Bila disimpangkan dengan sudut yang kecil, kemudian dilepaskan maka ayunan ini dapat dianggap sebagai getaran harmonis (Baca pula percobaan 1 : Ayunan Matematik). Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 28

29 Untuk sudut simpangan kecil periode ayunan ini dapat dinyatakan sbb : T = 2π I m.g.a (1) dimana : T = periode ayunan [detik] I = momen inersia sistem [kg.m2] m = massa sistem [kg] g = percepatan gravitasi [m/det2] a = jarak sumbu putar ke pusat massa sistem, lengan ayunan [meter] Karena massa batang tak dapat diabaikan terhadap massa bandul maka titik pusat massa massa sistem dicari sbb : a = M d m c M m (2) dimana : m = massa batang M = massa bandul m.g bandul batang θ a poros ayunan FT-UNIVERSITAS SURABAYA PRAKTIKUM FISIKA 15 a = jarak antara sumbu putar dengan pusat massa sistem c = jarak antara sumbu putar dengan pusat massa batang d = jarak antara sumbu putar dengan pusat massa bandul Cara kerja 1. Catat dulu massa batang dan bandul. Kemudian ukurlah panjang batang dan diameter bandul silindris. 2. Letakkan bandul pada posisi terbawah dan pasang porosnya pada posisi teratas pada batang. Berikan simpangan awal cukup kecil (θ < 10o) dan lepaskan. Catat berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan 10 getaran. Lakukan pengukuran ini sampai 6 kali. 3. Lakukan langkah nomor 2 dengan memindahkan sumbu poros ayunan sebanyak 7 kali, bandul Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 29

30 tetap berada di posisi terbawah. 4. Lakukan langkah nomor 2 dengan memindahkan posisi bandul silinder sebanyak 7 kali, poros tetap berada pada posisi teratas. Pertanyaan pendahuluan 1. Apa perbedaan pokok antara ayunan fisis dan ayunan matematik? 2. Jelaskan apakah pengertian dari momen inersia suatu benda! Mana yang lebih sulit diputar, roda dengan momen inersia besar atau kecil, mengapa? Bila sudah berputar, mana yang lebih sulit dihentikan, mengapa? 3. Bagaimana caranya untuk memperbesar momen inersia ayunan fisis di atas? 4. Turunkan rumus momen inersia dari sistem ayunan di atas, yang terdiri dari batang dan silinder pejal? Tugas untuk laporan resmi 1. Hitunglah besarnya momen inersia dari bandul fisis yang terukur beserta ralatnya! 2. Bandingkan hasil yang diperoleh pada langkah 3 dan 4 pada cara kerja di atas! Bandingkan hasil eksperimen dengan hasil perhitungan momen inersia secara teori (sistem batang dan silinder pejal, gunakan rumus yang anda turunkan pada pertanyaan pendahuluan nomer 4). 3. Grafikkan hasil yang anda peroleh pada langkah 4 dalam cara kerja di atas (poros tetap)! (T vs. d) Berilah komentar! *Ambil besar percepatan gravitasi : g = 9,78 m/s2 ± 1 %. Bandul Fisis Percobaan a1 T1 a2 T2 g g rata-rata = Ralat nisbi = Nilai g = Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 30

31 Asisten Pengawas Praktikan Tanda Tangan Jadwal Praktikum Tanggal : Hari : Jam : Kelompok : Keterangan : Laboratorium Fisika Dasar STIFARM Page 31