8 0 267 KB
Rahayu Dwi Harnum (1305957) Eksperimen Fisika I Tugas Awal Eksperimen 2. Tetes Minyak Milikan
1. Jelaskanlah proses terionisasinya tetes minyak yang keluar dari sprayer/atomizer dan ketika melewati daerah pengion
-
Tetes
minyak
(sebelumnya
tidak
memiliki
muatan)
yang
keluar
dari
sprayer/atomizer akan terionisasi (memiliki muatan). Hal tersebut disebabkan tetes minyak yang berinteraksi dengan pengion (partikel bermuatan) pada daerah pengion. Daerah pengion merupakan daerah pengubah suatu molekul tak bermuatan menjadi molekul bermuatan. 2.
Jelaskanlah besar gaya-gaya yang bekerja pada ion tetes minyak ketika kedua plat tidak diberi beda potensial, dan ketika kedua plat diberi potensial V
-
Gaya-gaya yang bekerja pada tetesan minyak, dapat digambarkan sebagai berikut. Gambar.1 menunjukan keadaan setimbang yang berlaku FA
FS
š¹š“ + š¹š ā š = 0 Sedangkan ketika tetesan minyak berada dalam pengaruh medan listrik maka gaya yang bekerja seperti yang ditunjukan Vā
W = mg Gambar. 1
oleh gambar.2 dengan menggnakan persamaan coulumb, š£
š¹š¶ = ššø ļ ļ šø = š . Ketika dipengaruhi medan listrik, tetesan minyak bergerak keatas FA
FC
Vā Gambar.2 FS W = mg
3. Jelaskanlah bagaimana anda dapat mengetahui tetes minyak yang terionisasi dengan tetes minyak yang netral
-
Untuk membedakan tetes minyak yang terionisasi dan tetes minyak netral dapat ditentukan ketika tetes minyak berada didalam daerah yang memiliki medan listrik. Apabila tetes minyak tidak mengapung berarti tetes minyak tersebut netral. Sedangkan apabila tetes minyak mengapung berarti tetes minyak tersebut terionisasi. Tetes minyak yang mengapung (terionisasi) mengalami gaya coulumb dari pengaruh medan listrik.
4. Buktikan secara teoritis bahwa muatan ion tetes minyak adalah : 3
2
2 šā² 4šš 9š š ā² ā š ā²ā² (šš ā šš¢ ) ( š= ) ( ) ( ) 3 2(šš ā šš¢ ) š š
-
Gaya-gaya yang bekerja ialah Gaya Archimedes š¹š“ = šš¢ . š. š gaya gesek stokes š¹š“ = šš¢ . š. š dan gaya berat š = š. š Dalam keadaan setimbang dapat dinyatakan dalam š = š¹š“ + š¹š š ā š¹š“ = š¹š šš ā šš¢ šš = ššā² ļ ļ ; šš =
š š
Sehingga, persamaan menjadi šš šš ā šš¢ šš = ššā² šš(šš ā šš¢ ) = ššā² 4
Tetesan minyak diasumsikan berbentuk bola, sehingga digunakan š = 3 šš 3 . Maka persamaannya menjadi
4 šš 3 š(šš 3
4
šš 3 š(šš āšš¢ )
ā šš¢ ) = ššā² ļ ļ š = 3
šā²
Pada saat setelah ada pengaruh medan listrik persamaan yang berlaku yaitu š¹š“ + š¹š¶ ā š¹š ā š š¹š“ + š¹š¶ ā š
=0 = š¹š
šš¢ šš + ššø ā šš = šš" šš¢ šš + ššø ā šš šš = šš" ššø + šš(šš¢ ā šš ) = šš" 4 ššø + šš 3 š(šš¢ ā šš ) = šš" 3
4
šš 3 š(šš āšš¢ )
Dengan mensubstitusi nilai š = 3
šā²
, maka
4 3 4 3 šš š(šš ā šš¢ ) ššø + šš š(šš¢ ā šš ) = 3 š" 3 šā² ššø
4 3 šš š(šš ā šš¢ ) 4 = (3 š") ā ( šš 3 š(šš¢ ā šš )) šā² 3
ššø
4 š" = šš 3 š(šš ā šš¢ ) ( + 1) 3 šā²
š
Substitusi šø = š , sehingga menghasilkan š š
4 š" + šā² = šš 3 š(šš ā šš¢ ) ( ) 3 šā²
šš
4 š" + šā² = ššš 3 š(šš ā šš¢ ) ( ) 3 šā²
š
š
4 š" + šā² 1 = ššš 3 š(šš ā šš¢ ) ( ). 3 šā² š 4
Kemudian mencari harga r dengan menggunakan nilai š = 3
šš 3 š(šš āšš¢ ) šā²
mensubstitusi konstanta Stoke (š = 6ššš), maka 4 3 šš š(šš ā šš¢ ) =3 šā² 4 3 šš š(šš ā šš¢ ) 6ššš = 3 šā² 6ššā² š2 = 4 3 š(šš ā šš¢ ) 9ššā² š2 = 2š(šš ā šš¢ ) š
š
9ššā² =ā 2š(šš ā šš¢ )
Substitusi nilai r tersebut ke persamaan sebelumnya hingga menjadi 3
š
4 9ššā² š" + šā² 1 = šš (ā ) š(šš ā šš¢ ) ( ). 3 2š(šš ā šš¢ ) šā² š
dan dengan
3
š
2 4 9ššā² š" + šā² 1 = šš ( ) š(šš ā šš¢ ) ( ). 3 2š(šš ā šš¢ ) šā² š
š
2 šā² 2 š" + šā² 4 9š = šš(šš ā šš¢ ) ( ) ( ) ( ) 3 2(šš ā šš¢ ) š š
3
1
5. Jelaskan bagaimana cara mengukur kecepatan ion ketika tidak ada medan listrik dan ketika ada medan listrik
-
Cara mengukur kecepatan ion ketika belum ada medan listrik yaitu menggunakan persamaan yang telah diperoleh pada nomor 4 yakni 4 3 šš š(šš ā šš¢ ) =3 šā² 4 3 šā² = 3 šš š(šš ā šš¢ ) š 4 3 šš š(šš ā šš¢ ) šā² = 3 6ššš š
šā² =
2š 2 š(šš ā šš¢ ) 9š
Sedangkan untuk mengukur kecepatan ion setelah ada medan listrik menggunakan persamaan 4 šš" = ššø + šš 3 š(šš¢ ā šš ) 3 4 ššø + šš 3 š(šš¢ ā šš ) š" = 3 š š 4 š + šš 3 š(šš¢ ā šš ) š" = š 3 š š 4 š + šš 3 š(šš¢ ā šš ) š" = š 3 6ššš
6. Berdasarkan teori tersbut, bagaimanakah prosedur percobaan yang harus dilakukan untuk menentukan muatan tetes minyak tersebut? a. Mempersiapkan alat dan bahan b. Menyalakan power supply dan lampu yang pada alat
c. Menyemprotkan minyak silikon beberapa kali, hingga minyak silikon telah masuk kedalam tabung ionizer. d. Mengamati tetesan minyak menggunakan mikroskop e. Mengaktifkan sakelar pengatur medan listrik. f. Mengamati tetesan minyak (butiran) yang berubah arah (mengapung). g. Menetapkan skala pengamatan GLB ion melalui mikroskala yang tertera dalam alat. h. Mencatat waktu yang diperlukan ion untuk bergerak sejauh jarak yang telah ditetapkan (d), baik sebelum diberi medan listrik maupun sesudah diberi medan listrik dengan menggunakan stopwatch. i.
Mencatat data jarak dan waktu yang ditempuh oleh ion selama bergerak.
j.
Mengulangi pengukuran berkali-kali hingga diperoleh hubungan antara jarak yang ditempuh ion dengan waktu tempuhnya.
7. Data yang anda peroleh dari percobaan ini ialah berupa muatan tetes minyak, sedangkan tujuan dari percobaan ini ialah menentukan muatan electron. Jelaskan bagaimanakah anda dapat menentukan muatan electron dari data muatan ion tetes minyak silicon
-
Hubungan antara muatan tetes minyak q dengan muatan elektron e pada persamaan š
š = š menunjukan n merupakan jumlah molekul yang terdapat pada suatu tetes minyak. Sehingga, untuk mendapatkan nilai muatan elektron harus mengetahui jumlah molekul pada setiap satu tetes minyak silikon