Laporan Akhir P1 [PDF]

Citation preview

P1 ANGKA MUAI PANJANG LOGAM MAKSUD Menentukan angka muai panjang beberapa jenis logam. ALAT – ALAT 1. Pipa logam yang akan diukur (2 buah) 2. Termometer 3. ketel uap dan kompor 4. Jangka sorong 5. Alat pengukur –lengkap: -



statip dengan penjepit dan alat baca



-



skala pengukur –pemuaian



-



mistar



TEORI Apabila batang logam dipanaskan akan memulai (menjadi lebih panjang) TERMOMETER



L0 UAP PIPA



+



PEMBERAT



PENJEPIT JARUM



SKALA



Gambar 1



Besarnya pemuaian yang di alami logam tergantung pada bahan /jenisnya (angka muai panjang) dan besarnya suhu pemanasan . Untuk menentukan angka muai panjang, dapat dilakukan percobaan dengan jalan mengukur pertambahan panjang/pemuaian logam ditentukan dari persamaan :



T  Ta  T0 ............................................................................................(1) dengan :



T0 = suhu mula-mula logam Ta = suhu akhir logam T0 ditentukan dari suhu ruangan sebelum percobaan, sedangkan Ta didapat dari persamaan : Ta 



Tu  Td ............................................................................................(2) 2



dengan :



Tu = suhu maksimum uap yang keluar Td = suhu didih air ( tabel ) Untuk menentukan pertambahan panjang logam L dilakukan dengan mengukur perubahan penunjukkan jarum pada skala S. Hubungan L dengan S ini dinyatakan dalam persamaan : L 



r  S ..............................................................................................(3) R



dengan : r = jari-jari roda penumpu R= panjang jarum diukur dari panjang roda L



r R



S Gambar 2



II.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Rumus apakah yang dipergunakan untuk menentukan angka muai panjang. Berikan keterangan dan satuan untuk perumusan yang dipakai. Jawab : 



Misal pada suhu awal panjang batang L 0 , setelah suhu dinaikkan sebesar ΔT, panjangnya berubah menjadi L t , maka :



L t  L 0 1  .T  L t  L 0  L 0 ..T L t  L 0  L 0 ..T L  L 0 ..T L  L0 L  t L 0 .T L 0 .T







dengan :



L 0 = panjang batang mula – mula (m)



L t = panjang batang akhir (m)



 = koefisien muai panjang ( 0 C 1 ) ΔT = perubahan suhu ( 0 C ) 2. Bagaimana hubungan antara angka muai panjang dan angka muai volume. Turunkan persamaannya. Jawab :



  3 V  L t  L 0 1  .T  3







3



L t  L 0 1  3.T  3.T   .T  3



2



karena  sangat kecil maka



3







.T 2



dan



.T 3



dapat dibaikan,



sehungga :



V  L 0 (1  3.T) 3



V  L 0 (1  .T) 3



V  V0 (1  .T) jadi hubungan antara angka muai volum dan angka muai panjang :   3 3. Berapakah suhu didih air didaerah saudara (bila tekanan udara 70 cmHg).



Jawab: Tekanan udara 70 cmHg, suhu didih air = 93.1 0 C



III.



PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN 1. Pasanglah pipa logam yang akan ditentukan angka muainya pada statip dan jepit secukupnya (jangan keras –keras). 2.



Ukurlah panjang pipa dari jepitan sampai titik tumpuannya pada roda berjarum penunjuk. Usahakan roda tumpuan itu mudah bergerak tanpa slip,bila perlu beri beban tambahan.



3. Isi ketel pemanas dengan air. Hubungkan lubang uap dan pipa dengan slang. 4. Catat kedudukan jarum penunjuk dan suhu ruang. 5. Didihkan air dan tunggu sampai penunjukan suhu uap air oleh termometer mencapai skala tertinggi (maksimum).Catatlah suhu didih air tersebut. Dan catat suhu uap air dari tabel (tanyakan asisten). 6. Catat penunjukan jarum saat suhu tertinggi dicapai. Perhatikan apakah ada slip yang terjadi antara pipa dengan roda jarum. 7. Ukurlah suhu uap yang keluar pada bagian logam yang paling dingin. (Bagian tak di jepit/tempat keluarnya uap). Perhatikan jangka sampai aliran uap terhambat. 8. Matikan kompor. 9. Tunggu sampai suhu pipa kembali pada kedudukan sebelum di panaskan. Catat kedudukan jarum. 10. Ulangi percobaan ini dengan pipa yang sama, dan lakukan langkah V.1 Sampai V.9.



Catatan: Setiap kali akan memanaskan ketel air, pastikan masih cukup air dida;am katel!



IV.



DATA PENGAMATAN DATA RUANG Awal Akhir Suhu (ºC)



27



27



Tekanan (cmHg)



69



69



Kelembapan (%)



79



79



Panjang Jarum = 17.5 ± 0.05 cm Diameter Roda = 1.52 ± 0.005 cm Jari-jari roda =



0.76 ± 0.005 cm



L0 (cm) S0 (cm) S1 (cm) S2 (cm) Tu (ºC)



V.



Logam I



50



0



1.8



0



90



Logam II



50



0



1



0



87



PENGOLAHAN DATA A. Logam I 1. menentukan P P



P1  P 2 69  69   69cmHg 2 2



P 



P P 1 1 P1  P 2  P1  P 2 P1 P 2 2 2



P 



1 1 0.005  0.005  0.005 2 2



 (P   P)  69  0.005cmHg  6.9  0.0005101 cmHg



2. menentukan suhu akhir logam ( T ) a



Td  97.322 0 C Tu  90 0 C Tu  Td 90  97.322   93.6610 C 2 2 Ta Ta 1 1 Ta  Tu  Td  Tu  Td Tu Td 2 2



Ta 



Ta 



1 1 0.05  0  0.025 2 2



 (Ta  Ta ) 93.661  0.0250 C  9.366  0.002510[ 0 C]



3. menentukan T r Tawal  Takhir 27  27   27 0 C 2 2



Tr  T0  Tr 



 Tr  Tr 1 1 Tawal  Takhir  Tawal  Takhir Tawal Takhir 2 2



Tr 



1 1 0.05  0.05  0.05 2 2



 (Tr  Tr ) 27  0.050 C  2.7  0.00510 0 C



4. menentukan T



T  Ta  T0  93.661  27  66.6610 C T  



T  T  T  T0  1 Ta  1 T0 a Ta T0



T   1 0.025  1 0.05  0.075



 T  T  66.661  0.0750 C  6.6661  0.0075100 C 5. menentukan S



S0  S 2 00  1.8   1.8cm 2 2  S  S  S S  S1  S 0  S 2 S1 S 0 S 2



S  S  1



S  1 S1  S  0.1



1 1 1 1 S 0  S 2  1 0.05  0.05  0.05 2 2 2 2



 S  S  1.8  0.1cm



6. menentukan L



r 0.76  S   1.8  0.078cm R 17.5  L   L   L  L   r  R  S r R S



L 



L  



S.R  r.S r.R r  R  2 S 2 2 R R R



L  



1.8 0.76  1.8 0.76 0.005  0.05  0.1 2 17.5 17.5 17.5 2



L   5.14  10  4  2.23  10



4



 4.34  10



3



 5.08  10 3 cm



 L  L   0.078  0.00508  7.8  0.510  2 cm 7. menentukan  



L 0.078   2.34  10 5 L 0 .T 50  66.661



 



   L   L 0  T  L L 0 T



 



L 0 .L 1  T.L L   L 0  T  2 L 0 .T L 0 .T  L 0 .T 2



  1.52413  10 -06  3.5103  10 -08  2.63295  10 -08  1.59  10 6       2.34  0.1510 5



8. menentukan 



  3  3  2.34  10 5  7.02  10 5    3  1.59  10  6  4.76  10  6        7  0.5  



B. Logam II 1. menentukan P



P



P1  P 2 69  69   69cmHg 2 2



P 



P P 1 1 P1  P 2  P1  P 2 P1 P 2 2 2



P 



1 1 0.005  0.005  0.005 2 2



 (P   P)  69  0.005cmHg  6.9  0.0005101 cmHg



2. menentukan suhu akhir logam ( T ) a Td  97.322 0 C Tu  87 0 C Tu  Td 87  97.322   92.1610 C 2 2 Ta T 1 1 Ta  Tu  a Td  Tu  Td Tu Td 2 2



Ta 



Ta 



1 1 0.05  0  0.025 2 2



 (Ta  Ta ) 92.161  0.0250 C  9.216  0.002510 0 C



3. menentukan T r Tr  T0 



Tawal  Takhir 27  27   27 0 C 2 2



Tr 



 Tr  Tr 1 1 Tawal  Takhir  Tawal  Takhir Tawal Takhir 2 2



Tr 



1 1 0.05  0.05  0.05 2 2



 (Tr  Tr ) 27  0.050 C  2.7  0.00510 0 C



4. menentukan T



T  Ta  T0  92.161  27  65.1610 C T  



T  T  T  T0  1 Ta  1 T0 a Ta T0



T   1 0.025  1 0.05  0.075



 T  T  65.161  0.0750 C  6.510  0.007510 0 C 5. menentukan S



S S 2  1  0  0  1cm S  S  0 1 2 2  S  S  S S  S  S  S2 1 0 S1 S0 S2 S  1 S1  S  0.1



1 1 1 1 S0  S2  1 0.05  0.05  0.05 2 2 2 2



 S  S  1.00  0.10 cm



6. menentukan L



r 0.76  S  1  0.043cm R 17.5  L   L   L  L   r  R  S r R S



L 



L  



S.R  r.S r.R r  R  2 S 2 2 R R R



L  



1 0.76 1 0.76 0.005  0.05  0.1 2 17.5 17.5 17.52



L   2.86 10  4  2.48 10  4.34  10 3



3



 7.11 10 3 cm



 L  L   0.043  0.00711  4.3  0.7 10  2 cm 7. menentukan  



L 0.043   1.32  10 5 L 0 .T 50  65.161



 



   L   L 0  T  L L 0 T



 



L 0 .L 1  T.L L   L 0  T  2 L 0 .T L 0 .T  L 0 .T 2



  2.18229  10 6  1.97971 10 8  1.51909  10 8  2.21  10 6       1.32  0.2210 5



8. menentukan    3  3 1.32 10 5  3.96 10 5  



   3  2.2110 6  6.63 10 6 



      3.9  0.6 10 6



VI.



TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN 1. Gambarkan secara teknis alat yang dipakai, dan terangkan bagaimana pertambahan panjangnya dapat diukur (terutama cara kerja roda tumpuan dan jarum pengukur). Jawab : TERMOMETER



L0 UAP PIPA



+



PEMBERAT



PENJEPIT JARUM



SKALA



Setelah air mendidih dan mengeluarkan uap air, uap air tersebut yang dikeluarkan melalui slang akan melewati batang logam. Karena terjadi perubahan suhu didalam rongga batang logam, maka batang logam akan memuai. Perubahan panjang ini akan menggeser kedudukan roda dan mengakibatkn jarum bergerak sejauh S . 2. Tentukan angka muai panjang untuk beberapa macam logam yang digunakan beserta kesalahannya. Jawab : ada di pengolahan data 3. Tentukan pula angka muai ruang/volum beserta kesalahannya. Jawab : ada di pengolahan data 4. Berdasarkan pertanyaan VIII.2 dan VIII.3 tentukan jenis logam yang saudara pergunakan (lihat tabel). Jawab : 5. Cocokan suhu didih air yang diamati dengan termometer dan berdasarkan penunjukan barometer (lihat tabel suhu didih air). Jawab : 6. Sumber – sumber kesalahan apakah yang mungkin terjadi? Jawab : -



kesalahan paralaks



VII.



-



kesalahan perhitungan



-



kesalahan dalam pembulatan angka



ANALISA Dari hasil perhitungan dapat dilihat bahwa didalam tabel hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan aslinya. Hal ini mungkin terjadi akibat dari : -



kesalahan paralaks



-



kesalahan perhitungan



-



kesalahan dalam pembulatan angka



VIII. KESIMPULAN Dari percobaan ini dapat diketahui beberapa angka muai panjang logam dan dapat menentukan jenis logam. Yang tentu saja didapat dari perhitungan sesuai dengan rumus :



L t  L 0 1  .T  L t  L 0  L 0 ..T L t  L 0  L 0 ..T L  L 0 ..T 



L  L0 L  t L 0 .T L 0 .T



PUSTAKA 1. Tyler, “A Laboratory Manual of Physics”, Edward Arnold, 1967. 2. Sears-Zemansky, “College Physics”, Add Wesley,1960.