MANAJERIAL LABORATORIUM FISIKA DASAR FT UNTIRTA TAHUN AKADEMIK 2017/2018

Transkripsi

1 1

2 DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul... 1 Daftar Isi... 2 Manajerial Laboratorium... 3 Peraturan Pelaksanaan Praktikum... 4 Modul Praktikum 1. Momen Inersia Tetapan Pegas Pesawat Atwood Panas Jenis dan Kalorimeter Modulus Elastisitas Bandul Fisis Blangko Percobaan

3 MANAJERIAL LABORATORIUM FISIKA DASAR FT UNTIRTA TAHUN AKADEMIK 2017/2018 KOORDINATOR LABORATORIUM Ir. Ri Munarto, M.Eng. ASISTEN LABORATORIUM 1. Aisyah T. Kimia 2. Aldiaz C. Prakasa T. Kimia 3. Annida Rahmawati T. Elektro 4. Arifo G. Cahyanegoro T. Metalurgi 5. Btari Elizabeth S. S. T. Kimia 6. Enggar S. Widyaningrum T. Metalurgi 7. Erdi Sofyandra Adikri T. Metalurgi 8. Fadhlan Hidayat T. Metalurgi 9. Fahmy Al Fariq T. Mesin 10. Faisal Bestari T. Mesin 11. Fanni Bayta T. Metalurgi 12. Hardian Syaputra T. Elektro 13. Kadek Andika Dwi Putra T. Metalurgi 14. Karla Karmala T. Metalurgi 15. M. Kamal Ihsan T. Metalurgi 16. Muchamad Ismettulloh T. Kimia 17. Muhamad Irfan Khoiri T. Elektro 18. Muhammad Ramadhan T. Kimia 19. Rico Managam I. S. T. Industri 20. Saputra T. Metalurgi 21. Setyawan D. Rifaldi T. Metalurgi 22. Uli Artha Br Manurung T. Metalurgi 23. Yulia Stephani T. Metalurgi 24. Yuniawati Insyi T. Mesin 3

4 PERATURAN PELAKSANAAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR FT UNTIRTA 1. Praktikan harus berpakaian rapi dan sopan dengan menggunakan kemeja berkerah serta jas alma mater Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. 2. Praktikan datang 15 menit sebelum praktikum dimulai. Jika terlambat menit praktikan tidak mendapatkan nilai untuk tes pendahuluan. Jika praktikan terlambat lebih dari 30 menit praktikan tidak diperbolehkan mengikuti praktikum pada shift tersebut. 3. Syarat masuk praktikum diantaranya kartu praktikum, logbook dan laporan praktikum. 4. Jika kartu praktikum hilang praktikan wajib melakukan konfirmasi maksimal 1 jam sebelum praktikum dimulai. Jika praktikan terlambat melakukan konfirmasi maka praktikan tidak diperbolehkkan mengikuti praktikum pada shift tersebut. Jika praktikan tidak membawa kartu praktikum maka praktikan tidak diperbolehkan mengikuti praktikum pada shift ter.sebut. 5. Resume materi sebelum praktikum ditulis di sebuah logbook minimal sebanyak 2 halaman. 6. Praktikan dilarang membawa makanan, minuman, senjata tajam, obat-obatan terlarang dan barang-barang yang membahayakan kedalam Laboratorium Fisika Dasar FT. UNTIRTA. 7. Apabila praktikan tidak memenuhi persyaratan masuk, maka asisten berhak mengeluarkan praktikan. 8. Sebelum melakukan praktikum, akan diadakan tes pendahuluan oleh asisten pembimbing baik lisan maupun tertulis. 9. Jika laporan belum selesai sampai batas waktunya, maka praktikan tidak boleh mengikuti praktikum berikutnya. 10. Jika praktikan tidak dapat mengikuti praktikum sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan, praktikan dapat melakukan change shift. 11. Change shift diperbolehkan selama masih dalam satu putaran. 12. Change shift dilakukan dengan mengisi form change shift maksimal 1 hari sebelum jadwal yang ditentukan serta membawa kedua kartu praktikum peserta change shift. 13. Praktikan tidak diperkenankan menggunakan alat komunikasi tanpa seizin asisten. 14. Praktikan wajib menjaga kondisi alat praktikum selama praktikum berlangsung. Apabila terjadi kerusakan pada alat praktikum menjadi tanggung jawab grup yang bersangkutan. 15. Praktikan wajib menjaga kondusifitas selama praktikum berlangsung. 4

5 MODUL 1 MOMEN INERSIA A. Tujuan Percobaan 1. Menentukan momen kelembaman benda dengan mengukur massa serta ukuran geometrinya. 2. Menghitung momen kelembaman dengan mencari waktu getar ayunan torsi atau osilasi B. Teori Dasar Definisi momen kelembaman: Untuk partikel: Momen kelembaman (momen inersia) partikel-partikel terhadap suatu poros tertentu adalah hasil kali masa titik itu dengan pangkat dua dari jarak titik ke poros, seperti pada Gambar 1. Dengan rumus :...(1.1) Dimana : I = Momen Kelembaman m terhadap poros I Gambar 1.1 Momen Kelembaman Partikel 5

6 Untuk benda tegar : Anggap benda itu sebagai jumlah dari bagian-bagian kecil benda dm seperti pada Gambar 1.2: dm Gambar 1.2 Momen Kelembaman Benda Benda tegar memiliki distribusi massa yang kontinu. Momen kelembaman (momen inersia) sebuah benda tegar terhadap suatu poros yang tertentu dinyatakan dalam bentuk integral dengan rumus :...(1.2) Dimana: r = jarak elemen massa dm ke poros a) Untuk keping logam yang berbentuk persegi panjang dengan sisi-sisi a, b, c dan massanya m. 1) Momen inersia terhadap poros melelui titik berat dan sejajar dengan sisi a : c a b Gambar 1.3 keping persegi panjang dengan sisi a,b,c dan poros melalui titik berat dan sejajar sisi a 6

7 ( )... (1.3) 2) Momen inersia terhadap poros melalui titik berat dan sejajar dengan sisi b : c a b Gambar 1.4 keping persegi panjang dengan sisi a,b,c dan poros melalui titik berat dan sejajar sisi b ( )... (1.4) 3) Momen inersia terhadap poros melalui titik berat dan sejajar dengan sisi c : c a b Gambar 1.5 keping persegi panjang dengan sisi a,b,c dan poros melalui titik berat dan sejajar sisi c ( )... (1.5) 7

8 b) Untuk keping berbentuk silinder dengan massa m, jari-jari R dan tebal d. 1) Momen inersia terhadap poros melalui titik berat dan poros sejajar tebal d : Gambar 1.6 keping silinder dengan tebal d dan poros melalui titik berat dan sejajar tebal d... (1.6) 2) Momen inersia terhadap poros melalui titik berat dan sejajar jari-jari (R) atau diameter (D) keping : Gambar 1.7 keping silinder dengan tebal d dan poros melalui titik berat dan sejajar tebal d ( )... (1.7) 8

9 c) Jika sebuah bendategar yang memiliki pusat massa digantung pada tali penggantung seperti pada gambar 1.8, kemudian diberi simpangan dan diayunkan maka waktu getar ayunan torsi benda tersebut: Titik poros penggantung l x h Titik pusat massa benda Gambar 1.8 benda yang digantung pada tali torsi... (1.8) Dimana, dan maka, ( ) ( )... (1.9) Dimana T = Periode (s) I = momen inersia sistem (kgm 2 ) I i = momen inersia pusat massa benda (kgm 2 ) h = jarak titik poros penggantung dke titik pusat massa benda (m) l = jarak titik poros penggantung ke benda (m) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) x = jarak titik gantung pada benda ke titik pusat massa benda (m) 9

10 C. Alat-alat Percobaan 1) Keping dari logam berbentuk silinder, persegi panjang dan bujur sangkar 2) Statif dengan tali 3) Jangka sorong 4) Busur derajat 5) Stopwatch 6) Neraca teknis D. Prosedur Percobaan 1) Ukurlah panjang, lebar dan tebal keping persegi panjang dan bujur sangkar masing-masing tiga kali. 2) Ukur diamater dan tebal silinder masing-masing tiga kali. 3) Timbanglah massa setiap keping dengan neraca digital sebanyak tiga kali. 4) Ukur jarak titik poros penggantung sampai ke keping 5) Gantung keping persegi panjang sehingga sisi panjangnya sejajar dengan tali penggantung. 6) Berilah simpangan sudut 30 derajat kemudian lepaskan. Ukurlah T 1 sebanyak tiga kali. 7) Kemudian gantunglah keping itu sehingga sisi lebarnya sejajar dengan tali penggantung. Ukurlah T 2 seperti pada no. 5. 8) Gantunglah silinder dengan jari-jari sejajar tali penggantung. Ukurlah T 4 seperti pada no. 5. 9) Lakukan pula untuk keping bujur sangkar untuk tali torsi sejajar dengan sisi nya. Hal hal yang perlu diperhatikan : 1) Perhatikan pemakaian jangka sorong. 2) Pada percobaan ini tali penggantung harus tetap (tidak berubah panjang dan bentuknya). 10

11 E. Pertanyaan 1) Apa sajakah faktor-faktor yang mempengaruhi nilai momen inersia suatu benda tegar? Jelaskan! 2) Sebutkan Penerapan ilmu momen inersisa dalam kehidupan sehari-hari! 3) Seutas tali dililitkan mengelilingi sebuah silinder pejal bermassa 6,0 kg dan berjari-jari 10 cm, yang berputar mengitari sumbunya. Tali ditarik dengan gaya 9,0 N. Hitung percepatan sudut dan kecepatan sudut pada saat t = 2 s! 4) Sebuah bola pejal memiliki massa 0,036 kg dan jari-jari 1,2 cm menggelinding menuruni bidang miring. Bola pejal itu mula-mula bergerak dengan kecepatan 0,5 m/s. Berapakah kecepatan kecepatan bola itu ketika ketinggiannya berkurang 14 cm? (Percepatan grivatasi g = 10 m/s 2 ) 11

12 MODUL 2 TETAPAN PEGAS A. Tujuan Percobaan Menentukan nilai konstanta pegas. B. Teori Dasar Jika suatu bahan dapat meregang atau menyusut karena pengaruh gaya dari luar (F) dan dapat kembali ke keadaan semula saat gaya yang bekerja padanya dihilangkan, maka keadaan tersebut dikatakan mempunyai sifat elastis (misalnya pegas). Selama batas elastisitasnya belum terlampaui maka pepanjangan pegas sebanding dengan gaya yang digunakan untuk memperpanjangkannnya sebesar, yang menurut Hukum Hooke sebagai berikut:... (2.1) Dimana: k = konstanta gaya pegas Gambar 2.1 Pembebanan pegas Disamping cara pembebanan konstanta pegas k dapat dicari dengan cara getaran, benda yang mempunyai berat W digantung pada pegas mengalami osilasi maka periode getarannya (T) adalah : 12

13 ... (2.2) Gambar 2.2 Osilasi Pegas C. Alat-alat Percobaan 1. Pegas 2. Statif penggantung 3. Bejana pemberat beban 4. Beban pemberat 5. Mistar 6. Stopwatch 7. Neraca teknis 8. Anak timbangan 9. Peralatan komputerisasi: 1. VTT Console 2. Force Sensore 3. Vertical Elastic Pendulum 4. Support and Lock grip lippers 5. Box of masses 6. Ruler 7. Generis Software

14 Rule r Gambar 2.3 Rangkaian Percobaan Komputerisasi D. Prosedur Percobaan Metode Pembebanan Manual 1. Timbang bejana pemberat beban selama tiga kali. 2. Letakkan pegas pada statif. 3. Ukur panjang pegas tanpa pemberat. 4. Ukur panjang pegas setelah diberi pemberat. 5. Ulangi prosedur diatas sebanyak tiga kali. Metode Osilasi 1. Timbang bejana pemberat beserta dua buah keping yang berbeda selama tiga kali. 2. Letakan bejana pemberat beserta kepingnya pada pegas yang tergantung pada statif. 3. Tarik pemberat kebawah kemudian lepaskan supaya pegas dapat berosilasi. 4. Catat besarnya periode yang terjadi selama n detik. 5. Ulangi cara kerja untuk keping pemberat yang berbeda. 6. Lakukan masing-masing prosedur sebanyak tiga kali. Metode Pembebanan Komputerisasi 1. Tampilkan Generis. 2. Sensor gaya di-set menjadi nol. 14

15 3. Tempatkan sensor gaya sebagai ordinat. Berilah nama pada jaraknya. Sensor gaya pada saluran. Pertambahan panjang dari pegas sebagai absis. 4. Mulai acquisition. Gantungkan berbagai massa yang telah ditandai dengan pertambahan nilai pada pegas. 5. File yang sesuai dengan grafik ini y = f (t) diberi nama Hookeslaw Lab. Bagaimana cara melakukan itu : 1. Start, Program, Ilmu pengetahuan Studio, Generis Ikuti petunjuk sensor secara manual. 3. Drag dan letakkan sensor gaya pada salah satu saluran sebagai ordinat dan dinamakan gaya F dengan satuan N. Drag dan letakkan keyboard 0,15. pada absis. Besar x dalam m. Skala dari 0 sampai 4. Klik tombol on. Masukkan nilai pertambahan panjang dari pegas secara manual dan klik Ok. 5. Lalu klik File, Save As, pilih nama direktori kemudian beri nama Hookeslaw Lab. 6. Lakukan analisa regeresi linear untuk mendapatkan nilai konstanta pegas. E. Pertanyaan 1) Sebuah helikopter menggunakan pegas sepanjang 1m untuk menarik ke atas sebuah kapal selam yang memiliki massa 7500 kg dengan kecepatan penarikan 2. Pegas mengalami peregangan sepanjangan 1,125m. Tentukan nilai konstanta pegas tersebut! 2) Pada sebuah trampolin terdapat 40 buah pegas di sekeliling tepi trampolin, dengan tiap pegas memiliki nilai konstanta pegas sebesar 100. Jika 15

16 seorang anak dengan massa 50 kg menaiki trampolin tersebut dan dialami masing-masing pegas berada pada posisi 20 dari sumbu horizontal, berapakah besar pertambahan panjang yang dialami masing-masing pegas? (g = 10 ) 3) Pegas merupakan alat yang dapat membantu mempermudah beban pekerjaan manusia. Beberapa pekerjaan yang berat apabila harus dilakukan sendiri tanpa alat bantu akan menjadi mudah dengan memanfaatkan pegas. Sebutkan dan jelaskan berbagai kegunaan pegas dalam kehidupan sehari-hari berikut dengan cara kerja pegas tersebut! 16

17 MODUL 3 PESAWAT ATWOOD A. Tujuan Percobaan 1) Mengenal besaran fisis momen inersia. 2) Mengenal Hukum Newton melalui sistem katrol (Pesawat Atwood). 3) Mengamati gerak dipercepat dan gerak dengan kecepatan tetap pada Pesawat Atwood. 4) Memeriksa apakah Hukum Newton barlaku baik terhadap sistem katrol ini. 5) Menghitung harga momen inersia katrol, bila kecepatan gravitasi diketahui. 6) Menghitung percepatan disuatu tempat bila momen inersia katrol diketahui. B. Teori Dasar 1. Hukum Newton I Jika suatu sistem (benda) tidak mendapat gaya dari luar, maka sistem itu akan tetap dalam keadaannya. 2. Hukum Newton II Ditulis secara matematis :...(3.1) Dimana, F : Gaya yang bekerja pada sistem (N) m : Massa benda (Kg) a : Percepatan yang dialami benda (m/s 2 ) 3. Kesimpulan dari persamaan diatas a) Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. b) Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan. 17

18 c) Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya yang menyebabkannya. 4. Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap... (3.2)... (3.3) ( )... (3.4) 5. Benda yang bergerak melingkar melalui poros Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui porosnya, maka pada gerak melingkar ini akan berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia (momen kelembaman) I yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I) suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya. I ~ m I ~ r 2 Dimana harga tersebut adalah harga yang tetap. 6. Sebuah katrol dengan beban Untuk sebuah katrol dengan beban-beban seperti pada Gambar 1, maka berlaku persamaan seperti berikut, Bila dianggap M 1 = M 2 = M 18

19 ... (3.5) Pada saat M 1 berada diklem S maka gerak dipercepat dengan persamaan (5). Pada saat melalui lubang A, benda m akan tertinggal dan M 2 lolos melalui lubang A dan menuju titik B dengan kecepatan konstan. Karena M 1 = M 2, maka M 2 + m berada dititik C, jika M 1 dilepas dari klem maka M 2 + m akan turun dari titik C ke B melewati titik A dengan gerak dipercepat. Gambar 3.1 Pesawat Atwood Hal yang perlu diperhatikan : 1) Sebelum melakukan percobaan, pastikan tiang pesawat atwood sudah berdiri vertikal. 2) Jaga agar seluruh alat jangan bergoyang pada waktu menekan klem S. 3) Jangan mengubah kedudukan katrol, r = 6,2 ± 0,1 cm 4) Perhatikan betul-betul cara mengukur jarak X CA dan X AB, karena benda m akan terlepas pada waktu ujung atas M 2 melewati A, sedangkan M 2 berhenti pada saat ujung bawahnya mengenai titik B. 5) Pada saat mengukur t 1 (gerak dari C ke A) harus dimulai pada saat klem ditekan. C. Alat-alat Percobaan 1) Tiang berskala (dibagian atas terdapat katrol) 2) Katrol (dengan menganggap bahwa tidak ada gesekan dengan porosnya) 3) Tali penggantung 4) Massa berbentuk silinder M 1 dan M 2 yang diikat pada tali 5) Beban masa m 1 dan m 2 yang berbeda massanya 6) Stopwatch 19

20 7) Neraca teknis D. Prosedur Percobaan 1) Pasang tali pada katrol dengan benar, gantungkan massa M 1 dan M 2 kemudian selidiki apakah benar hanya dengan M 1 dan M 2 tidak ada gerak dipercepatnya. 2) Pasang G, A dan B dimana cara kerja pesawat atwood sebagai berikut : a) Pasang M 1 pada pegangan G dengan klem S. b) Tambahkan beban m pada M 2. c) Tekan S, dimana M 1 akan terlepas dan naik, sedangkan M 2 + m akan turun. d) Sampai di A, masa m akan menyangkut sedangkan M 2 terus lolos melewati lubang dan bergerak dengan kecepatan tetap sampai di B. 3) Catatlah jarak AC dan AB pada skala. 4) Amati dan catatlah besarnya t 1 yakni waktu yang diperlukan oleh M 2 + m 1 dari titik C ke A. 5) Amati dan catatlah besarnya t 2 yakni waktu yang diperlukan oleh M 2 dari titik A ke B, dimana jarak CA tetap seperti point 4. Bila mungkin, lakukan pengamatan t 1 dan t 2 bersama-sama. 6) Ulangi pengamatan t 1 dan t 2 (jumlah ditentukan asisten). 7) Gantilah m 1 dengan m 2, dan lakukan pengamatan seperti pada poin 4, 5 dan 6. 8) Ulangi percobaan poin 3, 4, 5, 6 dan 7 untuk jarak AB yang berbeda-beda sedangkan jarak CA tetap. 9) Ulangi percobaan poin 3, 4, 5, 6 dan 7 dengan jarak CA yang berbeda-beda sedangkan jarak AB tetap. 10) Timbang M 1, M 2, m 1 dan m 2 sebanyak tiga kali. E. Pertanyaan 1) Apabila diameter katrol dalam percobaan dirubah, apakah mampu mempengaruhi data yang didapatkan? Jelaskan! 2) 2 orang remaja bernama A dan B sedang memindahkan 2 benda yang memiliki massa yang sama sebesar 2 Kg dari lantai ke atap sebuah rumah. A 20

21 menggunakan tali dan sebuah katrol yang berdiameter 6cm. Sedangkan B hanya menggunakan tali. Manakah yang membutuhkan gaya lebih besar untuk memindahkan benda trsbt jika percepatan benda naik 1 m/ (g=9,8 m/ )? 3) 3 Buah bola terbuat dari material yang berbeda, memiliki ukuran geometri yang sama dijatuhkan diatas ketinggian 200 m dari permukaan tanah. Bola 1, 2 dan 3 secara berturut-turut memiliki massa 2 Kg, 5Kg, 10 Kg. Bola manakah yang akan jatuh menyentuh tanah terlebih dahulu(g=9,8 m/ )? 4) Jelaskan secara singkat kondisi/fenomena disekitar kita yang menunjukkan berlakunya Hukum Newton 1, 2 dan 3! 21

22 MODUL 4 PANAS JENIS DAN KALORIMETER A. Tujuan Percobaan Menentukan nilai panas jenis tembaga dan kaca dengan menggunakan kalorimeter aluminium. B. Teori Dasar Menurut Asas Black, bila dua buah benda berlainan temperaturnya bersentuhan satu sama lain, maka benda yang temperaturnya lebih rendah, sehingga akan tercapai kesetimbangan temperatur pada kedua benda tersebut. Jika kalorimeter terbuat dari tembaga diisi oleh air, dimana temperature mula-mula air ( ), kemudian kedalam kalorimeter itu dimasukkan benda A yang temperaturnya ( ). Bila temperatur akhir campuran tersebut adalah, maka panas jenis benda dapat dicari dengan menggunakan persamaan yang diuraikan sebagai berikut ( )( )...(4.1) ( ) Keterangan: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22

23 Diketahui ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) C. Alat-alat Percobaan 1. Kalorimeter aluminium 2. Pengaduk kalorimeter 3. Dua buah thermometer 4. Keping-keping tembaga 5. Keping-keping kaca 6. Neraca digital 7. Stopwatch 8. Boiler dan tabung pemanas 9. Kompor listrik D. Prosedur Percobaan 1. Timbang kalorimeter kosong sebanyak 3 kali. 2. Isi ½ bagian kalorimeter dengan air, lalu timbang sebanyak 3 kali. 3. Timbang salah satu thermometer yang akan dicelupkan pada kalorimeter sebanyak 3 kali. 23

24 4. Timbang keping-keping tembaga dan kaca sebanyak 3 kali. 5. Catat suhu ruangan dan suhu air mula-mula di dalam kalorimeter. 6. Panaskan keping-keping tembaga denagn memasukkan keping-keping tembaga kedalam tabung pemanas hingga temperature tembaga mencapai suhu yang telah ditentukan oleh asisten. Kemudian catat temperature keping-keping tembaga. 7. Masukkan, kemudian aduk dan catat kenaikkan temperature air setiap 15 detik selama waktu yang ditentukan asisten hingga mencapai temperature kesetimbangan atau temperature akhir campuran. 8. Keluarkan keping tembaga yang ada di dalam kalorimeter lalu keringkan. Kemudian timbang keping-keping tembaga tersebut sebanyak 3 kali. 9. Ulangi percobaan diatas untuk menentukan panas jenis kaca E. Pertanyaan 1) Sebutkan jenis-jenis kalorimeter dan jelaskan prinsip kerja dari kalorimeter pada percobaan ini! 2) Sebuah ruang (AC) memiliki kaca jendela yang luasnya 2m x 1.5m dan tebelnya 3.2mm,jika suhu pada permukaan dalam kaca 25 o C dan suhu pada permukaan luar kaca 30 o C,berapa laju konduksi kalor yang masuk kedalam ruang tersebut! 3) Es bermassa 100 g pada suhu dimasukkan ke dalam bejana berisi 100 g air bersuhu. Jika bejana tiak menyerap kalor, berapakah suhu campuran tersebut saat mencapai kesetimbangan? (,, ) 4) Jelaskan bunyi Hukum Termodinamika nol, 1, 2 dan 3! 24

25 MODUL 5 MODULUS ELASTISITAS A. Tujuan Percobaan Menentukan modulus elastisitas (E) dari berbagai zat padat dengan cara pelenturan. Dalam percobaan ini zat padatnya adalah besi dan alumunium. B. Teori Dasar Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom. Gaya ato mini tidak dapat diubah tanpa terjadinya perubahan mendasar pada sifat bahannya. Modulus elastisitas dapat diukur besarnya dengan mengukur pelenturan dari suatu bahan. Bila batang balok kita galang pada kedua ujungnya dan kita berikan beban melintang di tengah-tengah batang balok tersebut, maka batang balok itu akan melentur (Gambar 5.1). Besarnya lenturan tergantung dari besarnya beban, modulus elastisitas kayu, jarak kedua tumpuan dan sikap peletakan batang balok tersebut. Gambar 5.1 Balok yang Melentur Keterangan gambar : l = jarak kedua tumpuan ( m ) B = beban ( kg ) h = lenturan batang ( m ) Besarnya lenturan batang dapat ditentukan dengan rumus : 25

26 - Peletakan I - Peletakan II Gambar 5.2 Peletakan Penampang Batang Rumus untuk peletakan I : ( ) ( ) Dimana : b = lebar batang (m) t = tebal batang (m) E = modulus elastisitas (N/m 2 ) B = Massa beban (kg) g = percepatan gravitasi (m/s 2 )... (5.1) C. Alat alat Percobaan 1) Jangka Sorong 2) Mistar 3) Spherometer 4) Beban 5) Satu buah batang besi 6) Satu buah batang aluminium 7) Tumpuan 8) Lampu indikator 9) Ampelas 26

27 D. Prosedur Percobaan 1) Ukur lebar (b) dan tebal (t) dari batang-batang logam tersebut dengan memakai jangka sorong atau mikrometer sekrup sebanyak lima kali pada tempat yang berlainan. 2) Letakkan spherometer sekrup pada pegangan yang telah disediakan dan diatur sehingga spherometer benar-benar dalam keadaan tegak. 3) Pasanglah kedua klem penumpu pada sisi meja sehingga spherometer terletak di tengah-tengah kedua tumpuan tadi. Jarak kedua tumpuan diambil sebesar 90 cm. 4) Letakkan batang tersebut di atas tumpuan dengan sikap peletakkan 1 dan 2. Gantung kaitan dan beban pada tengah-tengah batang. 5) Pasang lampu indikator dengan memasang jepitan dari indikator pada spherometer dan kaitan k. 6) Putarlah spherometer sekrup sehingga batang spherometer menyentuh pelat datar pada kaitan. Ini ditunjukkan dengan nyala lampu indikator dan bunyi dari indikator. Catat kedudukan spherometer sekrup pada keadaan ini. 7) Lakukan seperti diatas untuk beban: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 dan 3,0 kg, baik pada penambahan maupun pada pengurangan beban. 8) Lakukan point No. 5 sampai dengan No. 7 untuk batang logam yang lain. Hal-hal yang harus diperhatikan: 1) Spherometer sekrup harus benar-benar dalam keadaan diam dan tegak. 2) Pada setiap kali penambahan atau pengurangan beban, pencatatan skala dilakukan setelah stabil. E. Pertanyaan 1) Jelaskan fungsi grafik tegangan-regangan serta pristiwa necking baik secara mikroskopis maupun secara makroskopis yang terdapat pada grafik teganagnregangan tersebut! 27

28 2) Bagaimana perbedaan grafik tegangan regangan antara bahan logam, polimer, dan keramik? 3) Seutas kawat baja memiliki panjang 4 m dan luas penampang m 2. Modulus elastis baja N/m 2. Sebuah gaya dikerjakan untuk menarik kawat itu sehingga bertambah panjang 0,3 m. Hitung gaya tarik itu! 4) Untuk keamanan dalam mendaki, seorang pendaki gunung menggunakan sebuah tali nilon yang panjangnya 50 m dan tebalnya 1,0 cm. Ketika menopang pendaki yang bermassa 80 kg, tali bertambah panjang 1,6 m. Tentukan modulus elastisitas nilon tersebut! (Gunakan dan g = 9,8 m/s 2 ) 28

29 MODUL 6 BANDUL FISIS A. Tujuan Percobaan fisis. Menentukan percepatan gravitasi bumi dengan mempergunakan bandul B. Teori Dasar Jika sebuah benda kecil dan berat kita gantungkan pada sebuah tali penggantung (ringan dan tidak mulur) dan berayun dengan sudut simpangan kecil maka susunan ini disebut bandul matematis. Periode dari bandul matematis dapat ditentukan dengan rumus : Dimana :... (6.1) T = periode ayunan (detik) L = panjang tali (cm) g = percepatan gravitasi bumi (cm/s 2 ) Gambar 6.1 Bandul Matematis 29

30 Sedangkan jika sebuah benda sembarang yang digantungkan pada proses vertikal dan berayun tanpa geseran dengan sudut simpangan kecil merupakan suatu bandul fisis (lihat pada gambar 2). Jika sebuah batang homogen dengan beban digantungkan pada suatu poros O, kemudian diberi simpangan sejauh dan dilepaskan maka akan berosilasi karena adanya torka pulih. Periode dari batang homogen dengan beban tersebut dapat ditentukan dengan rumus yang dijabarkan sebagai berikut: A 1 M A 2 l Keterangan gambar : M : Pusat massa A 1, A 2 : Titik gantung a 1, a 2 : Jarak titik poros gantung dengan pusat massa : Sudut simpangan m : Massa total bandul fisis dengan beban Gambar 6.2 Bandul Fisis ( )... (6.2) Dimana : T = perioda ayunan (s) k = radius girasi terhadap pusat massa (cm) a = jarak titik gantung terhadap pusat massa (cm) I = momen inersia sistem bandul fisis (kgcm 2 ) l = panjang batang homogen bandul fisis (cm) g = percepatan gravitasi bumi (cm/s 2 ) 30

31 Dengan mengambil titik A 1 sebagai titik gantung yang periode ayunannya T 1 dan titik gantung A 2 (pada bagian yang bersebrangan dengan titik A 1 ) yang perioda ayunannya = T 2, maka didapat hubungan: ( ) ( ) ( ) ( )... (6.3) Dimana: a 1 a 2 ( titik a 1 dan a 2 disebut sepasang titik ). C. Alat-alat Percobaan 1) Tumpuan 2) Batang homogen + beban 3) Stopwatch 4) Mistar pengukur 5) Busur D. Prosedur Percobaan 1) Pilih suatu titik gantung A 1 (pada salah satu lubang batang besi) dan ukur a 1 yaitu jarak dari titik A 1 ke pusat massa M. 2) Dengan A 1 sebagai titik gantung : a) Catat waktu yang diperlukan untuk 50 ayunan. b) Hitung jumlah ayunan yang terjadi selama 300 detik Lakukan percobaan 2a dan 2b sebanyak 3 kali. 3) Pilih titik gantung A 2 (A 2 merupakan titik yang bersebrangan dengan A 1, ukur jarak titik A 2 terhadap pusat massa M = a 2 ). Catatan (a 1 a 2 ). 4) Dengan titik a 2 sebagai titik gantung,ulangi percobaan No. 2. 5) Lakukan percobaan No. 1 s/d 4 untuk B 1 dan B 2 (b 1 b 2 ). Hal-hal yang perlu diperhatikan : 1) Simpangan sudut ayun jangan terlalu besar (30 ). 2) Ayunan harus stabil (jangan oleng). 3) Perhatikan perhitungan satu periode. 31

32 E. Pertanyaan 1) Cara apa saja yang dapat dilakukan untuk memperoleh harga percepatan gravitasi bumi selain menggunakan bandul fisis? 2) Diketahui jari-jari bumi 3,7 kali jari-jari bulan, massa bumi 81,3 kali massa bulan dan percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s 2. Jika berat seseorang dibumi adalah 500 N. Hitunglah percepatan gravitasi bulan dan berat orang tersebut saat di bulan! 3) Suatu satelit bergerak mengitari planet Bumi dengan jari-jari orbit mendekati jari-jari bumi ( ). Jika jari-jari Bumi dan percepatan gravitasi di orbit satelit tersebut dianggap sama dengan percepatan gravitasi di permukaan Bumi yaitu 9,8 m/s. Berapakah kelajuan satelit tersebut untuk mengorbit Bumi! 32

33 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA DASAR Jl. Jend. Sudirman Km. 3 Cilegon Telp. (0254) Website: fisdas@ft-untirta.ac.id BLANGKO PERCOBAAN MOMEN INERSIA MAHASISWA NILAI NAMA TES PENDAHULUAN 25 % NIM/GRUP PENGAMBILAN DATA 25 % JURUSAN LAPORAN 50 % REKAN 1 ASISTEN REKAN 2 TGL. PERCOBAAN A. KEPING PERSEGI PANJANG PANJANG (a) mm LEBAR (b) mm TEBAL (c) mm MASSA (m) gr Jarak titik poros gantung ke keping persegi panjang (l p ) cm T 1 (. Ayunan) t = T = t = T = t = T = T 2 (. Ayunan) t = T = t = T = t = T = B. KEPING SILINDER DIAMETER (2R) mm TEBAL (d) mm MASSA (m) gr Jarak titik poros gantung ke keping silinder (l s ) cm T 3 (. Ayunan) t = T = t = T = t = T = C. KEPING BUJUR SANGKAR SISI (s) mm TEBAL (t) mm MASSA (m) gr Jarak titik poros gantung ke keping bujur sangkar (l b ) cm T 4 (. Ayunan) t = T = t = T = t = T = Suhu ruang mula-mula = 0 C Suhu ruang akhir = 0 C Sikap Barometer awal = mmhg Sikap Barometer akhir = mmhg

34 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA DASAR Jl. Jend. Sudirman Km. 3 Cilegon Telp. (0254) Website: fisdas@ft-untirta.ac.id BLANGKO PERCOBAAN TETAPAN PEGAS NAMA TES PENDAHULUAN 25 % NIM/GRUP PENGAMBILAN DATA 25 % JURUSAN LAPORAN 50 % REKAN 1 REKAN 2 TGL. PERCOBAAN A. METODE PEMBEBANAN MANUAL Massa bejana (g) Panjang pegas tanpa bejana (m) Panjang pegas dengan bejana (m) ASISTEN B. METODE OSILASI Massa bejana + keping + keping (g) Jumlah getaran (kali) Periode (T 1 ) selama. detik Massa bejana + keping + keping (g) Jumlah getaran (kali) Periode (T 2 ) selama. detik Massa bejana + keping + keping (g) Jumlah getaran (kali) Periode (T 3 ) selama. detik Massa bejana + keping + keping (g) Jumlah getaran (kali) Periode (T 4 ) selama. detik C. METODE PEMBEBANAN (Komputerisasi) Massa Kepingan (kg) (m) Gaya (N) Persamaan Garis Regresi Suhu ruang mula-mula = 0 C Suhu ruang akhir = 0 C Sikap Barometer awal = mmhg Sikap Barometer akhir = mmhg

35 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA DASAR Jl. Jend. Sudirman Km. 3 Cilegon Telp. (0254) Website: fisdas@ft-untirta.ac.id BLANGKO PERCOBAAN PESAWAT ATWOOD MAHASISWA NILAI NAMA TES PENDAHULUAN 25 % NIM/GRUP PENGAMBILAN DATA 25 % JURUSAN LAPORAN 50 % REKAN 1 ASISTEN REKAN 2 TGL. PERCOBAAN M 1 (gr) M 2 (gr) m 1 (gr) m 2 (gr) M 2 + m 1 =... CA (cm) t 1 (detik) AB (cm) t 2 (detik) M 2 + m 2 =... CA (cm) t 1 (detik) AB (cm) t 2 (detik) Suhu ruang mula-mula = 0 C Suhu ruang akhir = 0 C Sikap Barometer awal = mmhg Sikap Barometer akhir = mmhg

36 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA DASAR Jl. Jend. Sudirman Km. 3 Cilegon Telp. (0254) Website: fisdas@ft-untirta.ac.id BLANGKO PERCOBAAN PANAS JENIS & KALORIMETER MAHASISWA NILAI NAMA TES PENDAHULUAN 25 % NIM/GRUP PENGAMBILAN DATA 25 % JURUSAN LAPORAN 50 % REKAN 1 REKAN 2 TGL. PERCOBAAN ASISTEN JENIS BENDA Kalorimeter Kosong Kalorimeter + ½ bagian air Kalorimeter + ½ bagian air Keping-keping tembaga Keping-keping kaca Termometer MASSA (gr) PERCOBAAN Perubahan Suhu Perubahan Suhu PERCOBAAN 1 (TEMBAGA) Kalorimeter + ¾ bagian air Kalorimeter + keping tembaga Suhu air dalam Kalorimeter Mula-mula... C Suhu keping tembaga... C PERCOBAAN 2 (KACA) Kalorimeter + ½ bagian air Kalorimeter + keping gelas Suhu air dalam Kalorimeter Mula-mula... C Suhu keping gelas... C 15 detik... C 30 detik... C 45 detik... C 60 detik... C... detik... C 15 detik... C 30 detik... C 45 detik... C 60 detik... C... detik... C... detik... C... detik... C Suhu ruang awal = Suhu ruang akhir = 0 C Sikap Barometer awal = mmhg 0 C Sikap Barometer akhir = mmhg

37 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA DASAR Jl. Jend. Sudirman Km. 3 Cilegon Telp. (0254) Website: fisdas@ft-untirta.ac.id BLANGKO PERCOBAAN MODULUS ELASTISITAS MAHASISWA NILAI NAMA TES PENDAHULUAN 25 % NIM/GRUP PENGAMBILAN DATA 25 % JURUSAN LAPORAN 50 % REKAN 1 ASISTEN REKAN 2 TGL. PERCOBAAN PENGUKURAN BATANG BESI BATANG ALUMUNIUM LEBAR (cm) TEBAL (cm) BEBAN (KG) BATANG ALUMUNIUM BATANG BESI PELETAKAN 1 PELETAKAN 2 PELETAKAN 1 PELETAKAN 2 KEDUDUKAN SPHEROMETER (mm) KEDUDUKAN SPHEROMETER (mm) (+) ( - ) (+) ( - ) (+) ( - ) (+) ( - ) Suhu ruang mula-mula = 0 C Suhu ruang akhir = 0 C Sikap Barometer awal = mmhg Sikap Barometer akhir = mmhg

38 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA DASAR Jl. Jend. Sudirman Km. 3 Cilegon Telp. (0254) Website: fisdas@ft-untirta.ac.id BLANGKO PERCOBAAN BANDUL FISIS MAHASISWA NILAI NAMA TES PENDAHULUAN 25 % NIM/GRUP PENGAMBILAN DATA 25 % JURUSAN LAPORAN 50 % REKAN 1 ASISTEN REKAN 2 TGL. PERCOBAAN A. PERCOBAAN I JARAK TITIK GANTUNG DENGAN PUSAT MASSA (Cm) WAKTU UNTUK 50 AYUNAN (Detik) JUMLAH AYUNAN DALAM 300 DETIK (Ayunan) a 1 a 2 B. PERCOBAAN II JARAK TITIK GANTUNG DENGAN PUSAT MASSA (Cm) WAKTU UNTUK 50 AYUNAN (Detik) JUMLAH AYUNAN DALAM 300 DETIK (Ayunan) b 1 b 2 Suhu ruang mula-mula = 0 C Suhu ruang akhir = 0 C Sikap Barometer awal = mmhg Sikap Barometer akhir = mmhg