Modul Praktikum Fisika Dasar 2 PDF [PDF]

Citation preview

Pusat Pelayanan Basic Science



PETUNJUK PRAKTIKUM FISIKA DASAR II Disusun oleh: TIM Fisika Dasar Departemen Fisika, Fakultas MIPA



NAMA



:……………………………………………



NPM



:……………………………………………



WAKTU/KELOMPOK



:……………………………………………



DEPARTEMEN/FAKULTAS



:……………………………………………



UNIVERSITAS PADJADJARAN 2018 http://labfisdas.phys.unpad.ac.id



KATA PENGANTAR Panduan Praktikum Fisika Dasar adalah buku panduan yang disusun untuk pedoman mahasiswa peserta praktikum (praktikan) Fisika Dasar di Pusat Pelayanan Basic Science (PPBS) Universitas Padjadjaran. Modul-modul yang dimuat dalam panduan ini adalah modul-modul yang disusun oleh Tim Fisika Dasar, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran. Untuk lebih menyempurnakan isi, panduan praktikum ini akan ditinjau ulang setiap tahunnya dan akan direvisi berdasarkan masukan dari berbagai pihak.



Jatinangor, Januari 2018 Kepala Laboratorium Fisika Dasar,



Dr. Tri Mayanti NIP. 19660503 199101 2 001



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar 2018



i



DAFTAR ISI Halaman Kata Pengantar ..................................................................................................



i



Daftar Isi .............................................................................................................



ii



Tujuan dan Format Praktikum ........................................................................



iii



Sistematika Peyusunan Laporan Praktikum ..................................................



iv



Komponen Penilaian .....................................................................................



v



Tata Tertib Praktikum ....................................................................................



vi



I.



L - 6 Karakteristik Beberapa Elemen Listrik .......................................



1



II.



M – 4 Menentukan Modulus Elastisitas ..............................................



3



III.



M – 5 Momen Kelembaman Sebuah Benda .......................................



5



IV.



M – 6 Bandul Fisis .............................................................................



8



V.



M – 7 Tetapan Gaya Pegas dan Gravitasi .........................................



10



VI.



O – 2 Mikroskop ..................................................................................



12



VII.



O – 3 Spektrometer ............................................................................



15



VIII.



M – 9 Resonansi Gelombang Bunyi ....................................................



17



IX.



L – 5 Oscilloskop .................................................................................



21



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar 2018



ii



TUJUAN DAN FORMAT PRAKTIKUM Praktikum Fisika Dasar adalah praktikum yang didesain untuk mahasiswa tahap persiapan bersama (tahun pertama) fakultas eksakta, Universitas Padjadjaran. Agar mahasiswa (praktikan) dapat mengikuti praktikum dengan baik, sebelum memasuki praktikum, praktikan harus memiliki kemampuan dasar untuk praktikum.



Praktikan yang



tidak memiliki skill dasar untuk praktikum sebelum memasuki praktikum yang



lebih



kompleks berada pada kondisi kerugian. Oleh karena itu, langkah yang harus dipersiapkan adalah: mengikuti satu persatu praktikum pendahuluan dengan tujuan pengenalan konsepkonsep, alat-alat dan prosedur yang akan digunakan dalam praktikum yang akan diikuti. Topik yang disajikan dalam Praktikum Fisika Dasar ini adalah topik mekanika, listrik. Setiap praktikum didesain membutuhkan waktu 2,5 jam (150 menit) kegiatan di laboratorium dan enam jam pekerjaan rumah. Sebelum melakukan eksperimen, praktikan harus membaca buku petunjuk praktikum, text book atau referensi lain dan menjawab soal-soal yang diberikan. Dengan mempertimbangkan waktu kerja yang terbatas, disarankan agar praktikan merencanakan kerja sebelum praktikum: 1. membuat daftar tujuan, 2. membuat daftar hal-hal yang harus dilakukan dan data yang harus diperoleh pada praktikum, 3. mengenal alat-alat yang perlu dikalibrasi dan 4. mengerti masalah-masalah khusus yang mungkin dihadapi. Praktikan harus mencatat informasi yang cukup mengenai hal-hal yang dilakukan dan data-data yang diperoleh secara lengkap sehingga informasi tersebut dapat dipublikasi tanpa mengulang eksperimen. Catatan eksperimen (Log Book) harus mencantumkan tanggal, diagram, narasi, tabel data mentah, formula, perhitungan, data yang direduksi, analisa kesalahan (error) dan kesimpulan secara ringkas dan cermat dalam susunan yang rapi. Laporan Akhir praktikum dikumpulkan paling lambat satu minggu setelah kegiatan praktikum dilakukan. Sistematika penyusunan LogBook dan Laporan Akhir mengikuti format yang telah ditentukan.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar 2018



iii



SISTEMATIKA PENYUSUNAN LAPORAN PRAKTIKUM Format Log Book Log Book ditulis dalam buku Campus diberi Nama, NPM, Partner & NPM Partner, Jadwal Praktikum dan disampul seragam. Log Book Praktikum Fisika Dasar Nama NPM Partner NPM Departemen Jadwal Praktikum



: : : : : :



Laboratorium Fisika Dasar Pusat Pelayanan Basic Science Universitas Padjadjaran 2018



Isi Log Book Judul Praktikum: Hari/Tanggal : I. Tujuan Percobaan II. Alat-Alat Percobaan dan Fungsinya III. Teori Dasar dan Rumus yang Digunakan Dicantumkan konsep dasar, hukum-hukum fisika dan rumus yang digunakan. IV. Tugas Pendahuluan Diisi dengan jawaban tugas pendahuluan yang terdapat pada modul yang bersangkutan, tanpa dibatasi jumlah halamannya. V. Prosedur Percobaan Mencantumkan urutan prosedur percobaan dan kalibrasi alat dengan menggunakan kalimat aktif. VI. Data dan Analisa Sementara Berisi data-data hasil pengukuran dalam percobaan sesuai dengan prosedur percobaan termasuk data kalibrasi dan konversi. Analisa data yang diperoleh selama praktikum sesuai dengan urutan prosedur percobaan. Daftar Pustaka 15 menit sebelum waktu praktikum selesai, praktikan wajib menyerahkan LogBook dan data pengamatan kepada Asisten untuk ditandatangani.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar 2018



iv



Format Laporan Akhir Laporan Akhir adalah laporan yang dibuat dan diselesaikan oleh praktikan selama satu minggu setelah waktu praktikum untuk masing-masing modul. Laporan Akhir ditulis tangan di atas kertas HVS ukuran A4, margin atas & margin kiri 4 cm dan margin kanan & margin bawah 3 cm dengan format cover seperti berikut: Laporan Akhir Praktikum Fisika Dasar



JUDUL PRAKTIKUM (kode) Nama : NPM : Partner : NPM : Departemen : Jadwal Praktikum :



Laboratorium Fisika Dasar Pusat Pelayanan Basic Science Universitas Padjadjaran 2018



Sistematika Isi Laporan Akhir Praktikum Cover Lembar Pengesahan Intisari Percobaan I. Latar Belakang II. Tujuan Percobaan III. Alat-Alat Percobaan dan Fungsinya IV. Teori Dasar dan Rumus yang Digunakan V. Prosedur Percobaan VI. Data Hasil Percobaan VII. Pengolahan Data dan Analisa Data VIII. Tugas Akhir IX. Kesimpulan Daftar Pustaka



KOMPONEN PENILAIAN Log Book dan Speken



20%



Praktikum (keterampilan penyusunan alat, aktivitas dan pengambilan data)



40%



Laporan Akhir



40% Jumlah



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar 2018



100%



v



TATA TERTIB PRAKTIKUM 1. 2. 3. 4. 5. 6.



7. 8. 9. 10. 11. 12.



13. 14. 15. 16.



Praktikan harus hadir sesuai dengan jadwal kelompok masing-masing (tidak ada toleransi waktu keterlambatan). Praktikan wajib berpakaian sopan dan rapi (kemeja berkerah), memakai jas lab dan sepatu tertutup. Sebelum memasuki Laboratorium, praktikan menyimpan tas dan jaket di tempat penyimpanan barang (locker) dan mematikan peralatan komunikasi. Selama praktikum berlangsung praktikan tidak diperbolehkan makan dan minum. Praktikan wajib membawa kartu praktikum dan mengisi daftar hadir praktikum. Sebelum melakukan percobaan, pada pertemuan pertama, praktikan harus menyerahkan Laporan Pendahuluan yang dikerjakan dengan tulisan tangan di Buku Jurnal (Log Book) sesuai dengan modul yang telah ditentukan kepada Asisten Pengawas praktikum. Praktikan wajib mengisi form peminjaman alat yang disetujui oleh asisten apabila membutuhkan peminjaman alat untuk praktikum. Praktikan harus memeriksakan rangkaian alat praktikum kepada Asisten Pengawas sebelum rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan PLN. Praktikan tidak diperbolehkan meninggalkan tempat praktikum tanpa izin asisten. Kerusakan dan atau kehilangan alat yang diakibatkan oleh kelalaian praktikan menjadi tanggung jawab kelompok praktikan. Praktikan wajib mengambil data pengamatan sesuai prosedur praktikum dan mengisi tabel pengamatan yang telah tersedia. Lima belas menit sebelum sesi praktikum berakhir, tabel pengamatan harus ditandatangani oleh asisten dan tabel pengamatan tersebut selanjutnya dilampirkan dalam laporan akhir yang diserahkan paling lambat satu minggu setelah sesi praktikum berakhir. Setelah percobaan selesai, praktikan harus melepas stop-kontak dan mengembalikan alat-alat yang telah digunakan pada tempatnya. Praktikan harus mengumpulkan Laporan Akhir sesuai dengan format yang telah ditentukan satu minggu setelah sesi praktikum. Praktikan yang tidak menyerahkan Laporan Akhir maka praktikum sebelumnya dianggap gagal. Praktikan dilarang memanipulasi data praktikum. Asisten berhak mengeluarkan praktikan yang tidak mentaati tata tertib di atas.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar 2018



vi



KARAKTERISTIK BEBERAPA ELEMEN LISTRIK (L – 6)



I. TUJUAN PERCOBAAN Menyelidiki dan mempelajari karakteristik beberapa elemen listrik, yaitu lampu, hambatan tunggal, hambatan seri dan parallel beserta dioda. II. ALAT-ALAT PERCOBAAN 1. Sumber Arus. 2. Ampermeter DC. 3. Voltmeter DC. 4. Kabel-kabel penghubung. 5. Elemen listrik (lampu, hambatan dan dioda). III. TEORI DASAR Suatu elemen listrik bila diberi beda potensial akan mengalir arus litrik didalamnya. Sehingga dengan meninjau kurva karakteristik V-I suatu elemen listrik, kita dapat mengetahui sifat-sifat fisis elemen tersebut. Hambatan biasa (terbuat dari kawat gulung) pada umumnya memiliki grafik karakteristik V-I linier. Sedangkan elemen-elemen yang lain tidak linier. Lihat rangkaian listrik pada Gambar 1 dan 2. A + X



Gambar 1



V



-



A + V



X



Gambar 2



-



Keterangan gambar : A = Ampermeter V = Voltmeter X = Elemen listrik Pada sistem seperti diatas berlaku hubungan : dW V dq dq I dt P=V.I Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



(1) 1



Dimana : V I P dW dq dt



= beda potensial antara dua kutub sumber arus = arus yang mengalir dalam rangkaian = daya total = perubahan energi dalam rangkaian = perubahan jumlah muatan yang mengalir dalam rangkaian = perubahan waktu



Jadi dengan menggunakan persamaan (1) maka dapat ditentukan grafik karakteristik V – I dari setiap elemen.



IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Susunlah rangkain listrik pada Gambar 1 untuk elemen listrik lampu (cara 1). 2. Amatilah nilai arus pada beberapa nilai beda potensial. 3. Ulangi percobaan 1 dan 2 untuk elemen-elemen listrik yang lain. 4. Ulangi percobaan 1 dan 2 untuk elemen-elemen yang dihubungkan secara seri. Ulangi juga untuk elemen-elemen yang dihubungkan secara parallel. 5. Ulangi percobaan 1 sampai 4 dengan menggunakan rangkaian pada Gambar 2. V. TUGAS PENDAHULUAN 1. Apa yang dimaksud dengan elemen pasif dan elemen aktif pada suatu rangkai electron ? 2. Gambarkan suatu grafik karakteristik V – I dari suatu hambatan ! 3. Gambarkan suatu grafik karakteristik V – I dari suatu dioda ! 4. Apa perbedaan percobaan dengan menggunakan rangkaian pada Gambar 1 dan Gambar 2 ! 5. Bagaimana cara mengkoreksi hasil pengamatan dari rangkaian Gambar 1 dan Gambar 2 bila diketahui hambatan dalam voltmeter RV dan hambatan dalam ampermeter RA ? 6. Jelaskan mengenai dioda sambungan p – n ! 7. Jelaskan karakteristik bahan konduktor dan isolator terhadap perubahan suhu.



VI. TUGAS AKHIR 1. Buatlah grafik karakteristik V – I untuk suatu elemen, baik menggunakan cara 1 maupun cara 2 ! 2. Buatlah grafik hubungan daya terhadap hambatan untuk tiap elemen ! 3. Bahaslah tentang hasil-hasil grafik yang diperoleh ! Ambillah kesimpulan mengenai setiap elemen ! 4. Apakah temperatur ruangan berpengaruh secara langsung terhadap grafik karakteristik V – I ? jelaskan ! 5. Buatlah grafik karakteristik V – I dioda yang diberi bias maju dan bias mundur ! 6. Apa yang dimaksud dengan tegangan lutut, arus saturasi, arus jenuh, dan arus bocor balik pada dioda !



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



2



MENENTUKAN MODULUS ELASTISITAS (M-4)



I.



TUJUAN PERCOBAAN Menentukan modulus elastisitas (E) kayu dengan cara pelenturan.



II.



ALAT-ALAT PERCOBAAN 1. Meja. 2. Statif. 3. Milimeterblok. 4. Beban. 5. Kait. 6. Batang kayu. 7. Garis rambut. 8. Neraca Ohauss. 9. Meteran.



III. TEORI DASAR Kepegasan atau kelentingan adalah sifat yang dimiliki benda untuk kembali ke keadaan semula, ketika gaya yang bekerja kepadanya dihilangkan. Batas gaya yang diberikan sehingga benda hampir tidak dapat kembali ke keadaan semula bila gaya dihilangkan tersebut batas elastisitas. Modulus elastisitas (E) adalah perbandingan antara tegangan terhadap regangan yang menunjukan kemampuan suatu benda untuk mempertahankan ke elastisitasnya. Lihatlah gambar berikut :



Bila beban B ditambah atau dikurangi, maka garis rambut G akan turun atau naik (G dapat dibaca pada skala S). bila pada penambahan atau pengurangan beban B besarnya pelenturan f, maka :



BL3 BL3  48EI 4Ebh 3 E = Modulus elastisitas Meja b = lebar batang h = Tebal batang Beban L = Panjang batang antara 2 tumpuan I = Momen inersia linier batang terhadap garis sentral. f



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



3



Dengan menggunakan persamaan diatas, maka besarnya modulus elastisitas dapat ditentukan. IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Ukurlah panjang (L), lebar (b) dan tebal (h) batang kayu masing-masing 3 kali pada tempat yang berbeda ! 2. Timbanglah masing-masing beban. 3. Susunlah alat-alat seperti pada gambar. 4. Bacalah kedudukan garis rambut pada keadaan setimbang, yaitu keadaan tanpa beban. 5. Tambahkan beban, tiap penambahan beban, baca dan catat kedudukan G. 6. Kurangi beban, tiap pengurangan beban, baca dan catat kedudukan G, sampai pada keadaan tanpa beban. Perhatian : - Untuk memudahkan, data yang didapat disusun dalam table. - Untuk E literature (1,0 x 1011 dyne/cm s.d 1,5 x 1011 dyne/cm. V.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Turunkan rumus yang ada dan sesatannya ! 2. Jelaskan secara ringkas, mengapa momen inersia bahan I berpengaruh terhadap modulus elastisitas bahan E ! (gunakan logika fisis anda, jangan hanya meninjau dari persamaan).



VI. TUGAS AKHIR 1. Hitunglah modulus elastisitas batang kayu dan sesatannya. 2. Gambarkan kurva antara beban B terhadap pelenturan f, jelaskan ! 3. Gambarkan kurva teoritik dari beban B terhadap pelenturan f bila beban terus ditambah hingga batang kayu path dan jelaskan ! 4. Bandingkan hasil percobaan dengan literature !



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



4



MOMEN KELEMBAMAN SEBUAH BENDA (M-5)



I.



TUJUAN PERCOBAAN 1. Memahami teori tentang kelembaman sebuah benda 2. Menentukan kelembaman sebuah benda dengan cara menghitung ukuranukuran geometris dari benda. 3. Menentukan momen kelembaman sebuah benda dengan cara menghitung waktu getar ayunan torsi.



II.



ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Keping logam berbentuk empat persegi panjang 2. Keping logam berbentuk silinder 3. Statif dengan tali dari kawat 4. Mikrometer sekrup 5. Jangka sorong 6. Mistar 7. Stopwatch 8. Neraca Ohauss



III. TEORI DASAR Untuk keping persegi panjang dengan sisi u, v, w, dan massanya m, maka momen kelembaman terhadap poros melalui titik berat dan sejajar dengan sisi u, sisi v, dan sisi w berturut-turut adalah : m v2  w 2 Iu  (1) 12 m u2  w2 Iv  (2) 12 m u 2  v2 Iw  (3) 12



























u



v w Gambar 1 Untuk keeping berbentuk silinder dengan massa m, jari-jari r, dan tebal t, momen kelembaman terhadap poros melalui titik berat sejajar poros dan sejajar diameter berturutan adalah : mr 2 It  (4) 2 Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



5



 t2 r2  I r      12 4 



(5)



2 t



Gambar 2 Jika sebuah benda digantungkan pada sebuah kawat (tali torsi) maka waktu getar sebuah ayunan torsi adalah : I (6) T  2 M dimana : I = Ikawat + Ibeban M = Momen yang diperlukan untuk memutar kawat itu satu persatu. Apabila dua buah benda dengan momen inersia I1 dan I2 digantungkan berturut-turut pada sebuah kawat penggantung dengan inersia Ik, maka : I I (7) T1  2 k 1 M I  I2 (8) T2  2 k M IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Ukurlah panjang, lebar, dan tebal keping persegi panjang masing-masing 5 kali pada tempat yang berbeda. 2. Ukurlah tebal dan diameter silinder masing-masing 5 kali. 3. Timbanglah massa keeping. 4. Gantungkan keping empat persegi panjang sehingga panjangnya sejajar dengan tali torsi. 5. Berikan putaran sudut dan lepaskan (jangan diayunkan) 6. Hitunglah waktu getar dari pengukuran waktu 20 ayunan (T 1), lakukan sebanyak 5 kali. 7. Ulangi langkah ke (4), (5), dan (6) untuk tali torsi sejajar lebar keeping (T 2) dan sejajar tebal keeping (T3). 8. Gantungkan keping silinder dengan poros sejajar dengan tali torsi. 9. Hitung waktu getar (T4) seperti langkah (5) dan (6). 10. Lakukan percobaan untuk keeping silinder dengan jari-jari sejajar tali torsi, didapat (T5). 11. Buatlah tabel pengamatan dari seluruh hasil percobaan.



V.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Apa yang maksud momen kelembaman sebuah benda ? 2. Buktikan semua rumus yang ada ! 3. Turunkan juga sesatannya !



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



6



VI. TUGAS AKHIR 1. Hitunglah panjang, tebal, dan lebar rata-rata beserta sesatannya dari keping empat persegi panjang. 2. Hiutnglah diameter, jari-jari dan tebal rata-rata beserta sesatannya dari keping silinder. 3. Hitunglah nilai terbaik Iu, Iv, I w dengan menggunakan ukuran-ukuran geometris. 4. Hitunglah nilai terbaik dari It dan Ir dengan menggunakan data waktu getar. 5. Hitunglah M dan Ik dengan menggunakan T1 dan T2 (Iu dan Iw diambil dari jawaban pertanyaan no. 3). 6. Hitunglah nilai terbaik Iv, It, dan Ir dengan menggunakan data waktu getar (M dan Ik diambil dari jawaban no. 5) 7. Bandingkan nilai I v, It, dan Ir dari pertanyaan (3) dan (4) dengan pertanyaan (6), manakah yang lebih baik ?



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



7



BANDUL FISIS (M-6) I.



TUJUAN PERCOBAAN Menentukan percepatan gravitasi g dengan menggunakan bandul fisis.



II. 1. 2. 3. 4.



ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN Bandul fisis Rol meter Stopwatch Neraca Ohauss



III. TEORI DASAR Suatu system yang terdiri-dari sebuah partikel yang bermassa m digantung pada suatu tali yang tidak mulur dan massanya diabaikan. Apabila susunan ini diberi simpangan kecil, maka akan berayu. System seperti ini disebut bandul matematis dan berlaku persamaan : L T  2 g dimana : T = Waktu ayunan L = Panjang tali g = Percepatan gravitasi Jika benda tidak kecil berat tali tidak diabaikan, system ini disebut bandul fisis dan berlaku persamaan :



K 02  a 2 T1  2 ga dimana : K0 = Radius girasi terhadap pusat massa C a = Jarak pusat massa C dengan ayunan A Statif C



Pusat Massa Sistem a



a2



a1 Gambar 1



Gambar 2



Jika pada gambar 1 diambil dua titik pusat perputaran yang berlainan yaitu pada titik pusat A, dengan jarak terhadap pusat massa a1didapat periode T1, dan untuk titik pusat B didapat a2 dan T2 berlaku persamaan : T12  T22 T12  T22 2   8a 1  a 2  8a 1  a 2  g



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



8



Bandul matematis dengan : 1 k2  a2 l0   ma a Sedangkan 1 disebut panjang ekivalen. Jadi bila semua massa bandul fisis dikumpulkan pada satu sisi dengan jarak l0 dari poros, maka didapat suatu bandul matematis dengan T yang sama. Dari rumus (2) didapat bahwa supaya garis AB terdapat beberapa buah titik gantung dengan harga T yang sama (dalam batas-batas tertentu). System bandul pada percobaan ini terdiri sebatang logam panjang berlubang-lubang dan dua keping pemberat yang dapat dilepas. Pusat massa C dapat ditentukan dengan mengukur berat batang logam (dianggap homogen) dan berat kedua keping. IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Tentukan : a. Timbang massa batang dan keping. b. Ukurlah panjang batang dengan roll metor sebanyak 5 kali. c. Ukurlah jarak keping ke ujung atas batang. d. Tentukan sebuah titik gantung A, ukurlah jarak antara titik A dengan ujung atas batang. e. Tentukan titik gantung B, dan ukur jarak antara titik B dengan ujung atas batang. 2. Gantung batang pada titik gantung A. 3. Tentukan waktu ayun untuk 50 ayunan, lakukan sebanyak 3 kali. 4. Ulangi percobaan untuk titik gantung B. 5. Ambil 3 pasang titik lagi dan ulangi percobaan untuk 3 pasang titik ini. Catatan : - Simpangan jangan terlalu besar (5 derajat dari garis tegak) - Pilihlah titik A dan B tidak sepihak dan tidak setangkup terhadap titik pusat massa system. V.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Apa yang dimaksud dengan percepatan gravitasi ! 2. Buktikan persamaan (1), (2), (3), dan (4). 3. Jelaskan arti persamaan (4) !



VI. TUGAS AKHIR 1. Hitunglah panjang batang rata-rata dan kesalahannya ! 2. Hitunglah titik pusat massa system ! 3. Hitunglah g masing-masing pasangan ! 4. Hitunglah g rata-rata dan kelsalahannya ! 5. Bandingkan g percobaan dengan g dibanding pada literature (g = 9,78 m/s 2).



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



9



TETAPAN GAYA PEGAS DAN GRAVITASI (M-7)



I.



TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan tetapan gaya pegas dengan menggunakan Hukum Hooke. 2. Mengukur percepatan gravitasi dengan getaran kolom zat cair.



II.



ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Ember dengan keping-keping beban. 2. Statip dengan pegasnya. 3. Pipa berbentuk U dengan zat cair 4. Neraca Ohauss 5. Milimeterblok



III. TEORI DASAR Bila pada sebuah pegas dikerjakan sebuah gaya, maka perpanjangan pegas akan sebanding dengan gaya itu (selama batas elastisitas belum dilampui). Menurut Hukum Hooke : Fkx (1) dimana : k = tetapan gaya pegas x = pertambahan panjang Grafik antara gaya F dan perpanjangan x merupakan garis lurus. Dengan grafik itu ditentukan harga k. Pegas digantungkan dengan beban, kemudian beban itu ditarik melampaui titik setimbangnya kemudian dilepaskanlagi. Besarnya periode ditentukan dengan : M (2) T  2 k Disini M adalah massa total yang menyebabkan gaya pada pegas. M = Mbeban + Member + f.Mpegas Dengan f : 0 < f < 1, jadi : 4 2 M beban  M ember  f .M pegas  T2  (3) k Grafik antar T2 terhadap Mtotal merupakan garis lurus. Dengan grafik ini dapat dicari harga k. dari harga k dapat ditentukan harga f. Suatu pipa U diisi dengan zat cair (kedua ujung pipa terbuka). Jika salah satu permukaan zat cair lebih tinggi dari yang lain, maka gaya yang mengembalikan zat pada kedudukan setimbang akan sebanding dengan simpangan terhadap titik setimbang. Karena itu akan terjadi getaran, bila dalam kedudukan tersebut kedua ujung pipa dibiarkan terbuka. Dengan menggunakan analog getaran pada pegas, maka waktu getar dapat ditulis sebagai berikut : 1 T  2 (4) 2g Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



10



dimana



l = panjang kolom zat cair. g = percepatan gravitasi.



IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Timbanglah massa pegas, ember dan beban kecil dengan neraca teknis. 2. Gantungkan ember pada neraca pegas dan amati keduukan jarum. 3. Ember berturut-turut dimulai dengan 1 beban, 2 beban, 3 beban sampai m beban. Tiap kali kedudukan beban dicatat. 4. Kemudian ambil beban itu satu persatu sehingga muatan itu menjadi berkurang satu persatu sampai habis, tiap kali amatilah kedudukan jarum. 5. Ulangi percobaan (2), (3) dan (4) tetapi sekarang ember digetar turun naik. Amatilah waktu getar t beberapa kali (3 kali) ; tiap kali pengamatan terdiri dari 10 getaran. 6. Ukur panjang kolom zat cair. 7. Buatlah kedudukan zat cair tidak sama tinggi, kemudian lepaskan. Ukurlah T t 5 kali (setiap t terdiri dari 5 ayunan). T  5 V.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Apa yang dimaksud dengan gerak periodik, gerak harmonis Hukum Hooke ? 2. Bagaimanakah persamaan gerak harmonis tersebut dan jelaskan ! 3. Turunkan rumus (1), (2), (3), dan (4) ! 4. Tentukan sesatan rumus (4) ! 5. Bagaimanakah energi, kecepatan dan percepatan dari system pegas digantung beban. a. Pada titik setimbang. b. Diatas titik setimbang. c. Dibawah titik setimbang.



VI. TUGAS AKHIR 1. Gambarkan grafik antara gaya F dengan perpanjangan x ! 2. Hitunglah k dari grafik ini dan berapa ketelitiannya ! 3. Gambarkanlah grafik antara T2 dengan m beban ! 4. Hitunglah k dari grafik ini dengan ketelitiannya ! 5. Bandingkan harga k dari (2) dan (4). Cara mana yang terbaik ! 6. Hitunglah g dengan percobaan pipa U !



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



11



MIKROSKOP (O-2)



I.



TUJUAN PERCOBAAN 1. Menera pembesaran mikroskop untuk berbagai macam kombinasi. 2. Menggunakan mikroskop untuk mengukur diameter benda kecil (rambut).



II.



ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Mikroskop yang dilengkapi 2 buah lensa obyektif perbesaran 10 dan 40 kali serta 2 lensa okuler pembesaran 6 dan 10 kali. 2. Plat kaca mikrometer dan objek-glass 3. Cakram mikrometer 4. Minyak imersi



III.



TEORI DASAR Mikroskop yang dipromosikan oleh Galileo pada tahun 1610, memiliki daya pembesaran yang sangat tinggi. Mikroskop pada prinsipnya terdiri dari sebuah lensa obyektif yang letaknya dengan obyek yang diamati, dan sebuah lensa okuler yang letaknya dekat dengan mata pengamatannya. Lensa obyektif yang memiliki jarak fokus sangat pendek berfungsi untuk membentuk bayangan nyata (Q) yang lebih besar dari bendanya (P). Sedangkan lensa okuler berfungsi sebagai kaca pembesar bagi mata untuk mengamati Q.



Obyektif



Okuler L b



F’ob



h1 P



Fo



h2



b



Fo k



x



Pembesaran Obyektif, merupakan pembesaran linier



M ob 



h2 b  h 1 f ob



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



(1)



12



Pengamatan dalam waktu lama tak mungkin dilakukan dengan kondisi mata berakomodasi, karena mata akan terasa lelah. Pengamatan lebih lazim dilakukan dengan tanpa akomodasi. Ini berarti bayangan akhirnya ada di tak hingga, yang dapat terjadi jika Q berada pada titik fokus okuler. Dalam kondisi ini perbesaran sudut okulernya : M ob 



25 f ok



(2)



Dengan jarak titik fokus okuler fok dinyatakan dalam satuan cm. Dengan demikian perbesaran total mikroskop tersebut : M total  



25 b f ok f ob



(3)



Panjang mikroskop :



L  f ob  b  f ok



IV.



(4)



PROSEDUR PERCOBAAN



A.



Mencari Pembesaran Mikroskop 1. Pasang cakram mikrometer pada okuler, letakkan plat mikrometer sebagai benda. Tentukan kombinasi lensa okuler dan obyektif yang akan digunakan. 2. Aturlah mikroskop sehingga bayangan skala plat kaca mikrometer terlihat, aturlah letak plat kaca mikrometer sehingga diperoleh suatu garis skala yang berhimpit dengan skala pada cakram mikrometer (skala okuler). 3. Perhatikan garis skala yang terlihat, tentukan 3 pasangan garis skala yang berhimpit. Hitung banyaknya garis antara kedua garis skala yang berhimpit terdekat (pasangan skala pertama) tentukan banyaknya skala obyektif (Y) dan banyaknya skala okuler (X). 4. Ulangi pengukuran untuk pasangan garis skala berhimpit yang lain. 5. Ulangi percobaan untuk kombinasi-kombinasi lensa okuler dan obyektif yang lain. Catatan : Minyak imersi hanya digunakan bila diperlukan.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



13



B.



Mengukur Diameter Rambut 1. Simpan plat kaca mikrometer, tempelkan rambut pada obyek glass lain. Letakkan di depan lensa obyektif. 2. Aturlah mikroskop sehingga bayangan rambut pada terlihat di okuler. Aturlah skala okuler sehingga dapat digunakan untuk mengukur diameter bayangan rambut (X). Ukurlah pada 3 tempat (daerah) yang berbeda. 3. Ulangi percobaan untuk kombinasi okuler dan obyektif yang lain.



V.



TUGAS PENDAHULUAN 1.



2. 3.



VI.



Gambar dan jelaskan bagian-bagian dari mikroskop serta proses pembentukan bayangan pada mikroskop. Turunkan rumus yang digunakan dalam percobaan ini.Cantumkan dengan lengkap dalam teori dasar ! Jelaskan apa yang dimaksud menera perbesaran mikroskop ! Tuliskan jenis-jenis mikroskop serta keuntungan dan kerugian dalam penggunaannya !



TUGAS AKHIR 1.



2. 3.



4.



Hitunglah pembesaran mikroskop untuk setiap harga X dan Y yang diperoleh pada satu kombinasi okuler-obyektif yang digunakan. Tentukan harga pembesaran terbaik untuk kombinasi tersebut sebagai harga rataratanya. Ulangi perhitungan untuk setiap kombinasi yang digunakan. Hitung kesalah relatif percobaan dengan membandingkan perbesaran hasil percobaan dengan perbesaran sebenarnya untuk setiap kombiasi yang digunakan. Hitung diameter rambut Y sebenarnya untuk setiap harga X yang diperoleh pada kombinasi okuler dan obyektif yang digunakan, tentukan harga diameter rambut terbaik sebagai harga rata-rata dari semua harga diameter Y yang diperoleh. Tentukan kesalahan relatif pengukuran diameter rambut tersebut.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



14



SPEKTROMETER (O-3)



I.



TUJUAN PERCOBAAN 1. 2.



II.



Menentukan panjang gelombang dan frekuensi cahaya monokromatik menggunakan kisi difraksi. Memahami prinsip difraksi dan interferensi cahaya.



ALAT-ALAT PERCOBAAN 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Lampu Monokromatik (lampu Natrium) Kolimator Meja kisi Kisi Difraksi Teleskop Skala sudut



III. TEORI DASAR Difraksi merupakan peristiwa dimana gelombang akan dilenturkan pada saat melewati celah sempit. Menurut Huygens bahwa setiap bagian celah akan menjadi suatu muka (sumber) gelombang baru. Peristiwa difraksi terjadi pula pada cahaya, apabila kita tinjau cahaya sebagai gelombang maka dapat kita pahami apabila cahaya melewati celah sempit yang seorde dengan panjang gelombangnya cahaya tesebut mengalami difraksi. Peristiwa difraksi tersebut mengakibatkan terjadinya interferensi cahaya yaitu saling menguatkan atau melemahkan akibat superposisi dua atau lebih gelombang cahaya dari sumber yang berbeda, menimbulkan pola garis gelap dan terang apabila kita tangkap dengan layar.



d



Garis terang terjadi apabila dua sumber cahaya berinterferensi maksimum dan saling menguatkan karena beda lintasan merupakan kelipatan genap dari ½ panjang gelombang atau fasanya sama. d sin   2n . 1 2  dengan n = 1,2,3,4 dst disebut orde Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



15



 disebut sudut difraksi atau seberapa melenceng dari arah normal. Interferensi minimum terjadi apabila berkas cahaya saling melemahkan sehingga tampak berupa garis gelap. Dirumuskan sebagai : Garis terang terjadi apabila dua sumber cahaya berinterferensi minimum dan saling melemahkan karena beda lintasan merupakan kelipatan ganjil dari ½ panjang gelombang atau fasanya berbeda 180o. d sin   2n  1 . 12  sedangkan frekuensi masing-masing gelombang cahaya adalah : f  c /  . IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. V.



Tentukan jumlah garis kisi yang akan dipakai (hubungi asisten). Tempatkan kisi diatas meja spektrometer. Atur kolimator (celah )agar menghasilkan berkas yang tajam. Putar teleskop dan amati garis terang orde 1,2,3,4 dan seterusnya ke kanan. Putar teleskop dan amati garis terang orde 1, 2,3 ,4 dan seterusnya ke kiri. Catat masing masing sudut difraksi untuk tiap-tiap orde Ulangi untuk kisi dengan jumlah garis yang berbeda.



TUGAS PENDAHULUAN 1. 2.



Jelaskan bagaimana terjadinya interferensi maksimum dan minimum pada gelombang cahaya ! Turunkan semua persamaan yang terdapat pada teori dasar !



VI. TUGAS AKHIR Tentukan panjang gelombang cahaya dan frekuensi Natrium pada lampu yang digunakan dan bandingkan hasilnya dengan literatur.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



16



RESONANSI GELOMBANG BUNYI (M-9)



I.



TUJUAN PERCOBAAN 1. Memahami Peristiwa resonansi gelombang suara. 2. Menentukan kecepatan merambat gelombang suara di udara. 3. Menentukan frekuensi resonansi.



II.



ALAT-ALAT PERCOBAAN 1. 2. 3. 4. 5.



III.



Tabung resonansi Audio generator Sound level meter Kabel penghubung Jangka Sorong



TEORI DASAR Pada hakekatnya gelombang menjalar adalah suatu penjalaran gangguan,energi atau momentum. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium seperti gelombang listrik magnet dan merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti olet merambatnya media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari keteraturan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik. Bentuk gelombang periodik antara lain : 1. Gelombang segitiga 2. Gelombang persegi 3. Gelombang sinusoida Jika dua buah gelombang merambat dalam satu medium, hasilnya adalah jumlah dari simpangan kedua gelombang tersebut. Hasil dari superposisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya pelayangan, interferensi, difraksi, dan resonansi. Misalkan superposisi dari suatu gelombang dating dengan gelombang pantulnya bias menghasilkan suatu gelombang yang dikenal sebagai gelombang stasioner atau gelombang berdiri. Jika gelombang dating secara terus menerus maka akan terjadi resonansi. Resonansi pada umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama dengan atau mendekati frekuensi alamiah, sehingga terjadi amplitude yang maksimum. Peristiwa resonansi ini banyak sekali



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



17



dimanfaatkan dalam kehidupan, misalnya saja resonansi gelombang suara pada alat-alat musik. Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan. Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantul oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang  berdiri jika panjang tabung udara merupakan kelipatan dari (λ = 4 Panjang gelombang). Jika gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan, pada ujung tabung yang tertutup akan terjadi simpul, tetapi jika ujungnya terbuka akan terjadi perut. (lihat gb 1a dan 1b).



Untuk tabung yang salah satu ujungnya tertutup, hubungan antara panjang tabung L dan panjang gelombang λ adalah : L  (2n  1)



 4



n = 0, 1, 2, 3 …………………………………(1a)



Dan untuk tabung yang kedua ujungnya terbuka, maka :



L  (2n  2)



 4



n = 0, 1, 2, 3 …………………………………(1b)



Karena ukuran garis tabung kecil jika dibandingkan dengan panjang gelombang, perut gelombang simpangan tidak tepat terjadi pada ujung terbuka tetapi didekatnya (lihat gb-2). Pada suatu jarak e = 0,6 R diluar tabung (R = jari-jari tabung).



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



18



Jadi persamaan (1a) dan (1b) menjadi :



L  (2n  1)



L  (2n  2)



 4



 4



 e .………………………………………..(2a)



 2e ………………………………………...(2b)



Karena λ = V/N (V = kecepatan merambat suara dan N = frekuensi), maka:



L  (2n  1)



V  e ……………………………………….(3a) 4N



L  (2n  2)



V  2e ……………………………………….(3b) 4N



Dengan membuat grafik L sebagai fungsi dari n, maka : a. Bila N diketahui, Vdan e dapat dihitung, b. Sebaliknya bila V telah diketahui, N dapat dihitung (setelah dikoreksi dengan e). IV.



PROSEDUR PERCOBAAN



1. Hubungkan tabung resonansi, audio generator dan sound level meter menggunakan kabel penghubung. 2. Atur audio generator pada tombol on dan atur frekuensi. 3. Geserkan batang tabung resonansi hingga terjadi peristiwa resonansi. 4. Amati sound level dan catat panjang L saat terjadi peristiwa resonansi orde 1 dan seterusnya hingga ujung pipa. 5. Ulangi untuk besar frekuensi lainnya.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



19



V.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Tuliskan bentuk umum fungsi gelombang, dan tuliskan arti simbolsimbol yang anda pakai. 2. Tuliskan fungsi gelombang simpangan dalam bentuk sinusoida dan tuliskan pula arti fisis simbol-simbol yang anda pakai. 3. Tuliskan perumusan fungsi gelombang berdiri. 4. Apa ciri-ciri umum dari gelombang berdiri. 5. Tuliskan hubungan dan perumusan fungsi gelombang simpangan dan gelombang tekanan pada gelombang bunyi. 6. Buktikan perumusan 1a dan 1b. 7. Gambar bentuk grafik sebagai L fungsi dari n. 8. Grafik tersebut selalu melalui suatu titik, titik manakah itu. 9. Tentukan cara menentukan V dan e dari grafik tersebut. 10. Besaran apa yang anda harus amati dalam percobaan ini.



VI.



TUGAS AKHIR 1. 2. 3. 4. 5.



Gambar grafik L terhadap n dan hitung e serta V. Hitung V dengan rumus V = (γ R T/m)1/2 ;R = 8,314 γ = 1,4. Hitung juga V dengan V = 331 (1 + t o C / 273)1/2 Bandingkan hasil V dari f, g, h dan beri penjelasan. Gambarkan grafik L terhadap n dan tentukan frekuensi resonansi (x) tersebut. 6. Sebutkan kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi dalam menentukan frekuensi tersebut.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



20



OSILOSKOP (L-5)



I. TUJUAN PERCOBAAN Mempelajari cara kerja osiloskop dan pemakaiannya sebagai alat ukur listrik



II. ALAT-ALAT PERCOBAAN



1. 2. 3. 4. 5.



Osiloskop Transformator Multimeter Generator frekuensi Kabel penghubung



III. TEORI DASAR



Bagian utama dari osiloskop adalah tabung vakum sinar katoda (CTR). Dalam tabung sinar katoda terdapat banyak elektroda, beda tegangan antar katoda dan anodanya dalam orde ribuan volt. Katoda yang dipanaskan dengan mengalirkan arus listrik akan melepaskan elektron-elektronnya dan akan ditarik oleh anoda. Elektron yang bergerak amat cepat akan menumbuk layar yang dilapisi bahan yang dapat berflouresensi maka akan membentuk gambar tertentu pada layar. LISSAYOUS



Gambar lissayous adalah hasil penggabungan dua getaran yang saling tegak lurus atau memiliki beda fasa 900. misalnya : Sinyal yang sejajar sumbu X memiliki persamaan : X = A.sin(2πfx.t)



Sinyal yang sejajar sumbu Y memiliki persamaan : Y = B.sin(2π.fy.t + 900)



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



21



Gambar Lissayous yang dihasilkan ditentukan berdasarkan perbandingan frekuensi kedua sinyal tersebut :  



Jika fx = fy akan dihasilkan bentuk ellips atau lingkaran yang hamper diam Jika fx / fy merupakan bilangan sederhanaakan dihasilkan gambar sederhana yang hampir diam



Gambar. 1 menunjukan frekuensi kedua sinyal sama besar atau fx = fy Gambar. 2 menunjukan perbandingan frekuensi kedua sinyal ½ atau fx / fy = ½ Berdasarkan gambar yang diperoleh berlaku persamaan :



fx ny  f y nx



IV.



PROSEDUR PERCOBAAN



1. Tekan tombol ON/OF untuk menyalakan osiloskop, aturlah intensitas sehingga tampak garis horizontal. Perhatikan sumber tegangan yang digunakan 2. Mengukur tegangan dan frekuensi sinyal PLN.  Hubungkan tombol input (probe chanel X) osiloskop dengan power supply. Hitung amplitudo yang ditunjukkan jika dihubungkan dengan tegangan dua volt pada power supply.  Hitunglah perioda sinyal untuk satu gelombang penuh.



 Ukur dengan multimeter tegangan output dari power supply.  Ulangi percobaan untuk tegangan 4, 6, 8, 10 dan 12 volt 3. Menentukan frekuensi sinyal dengan lissayous  Hubungkan probe chanel X osiloskop dengan power supply pada tegangan output 2 volt.  Hubungkan probe chanel Y osiloskop dengan generator fungsi. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



22



 



V.



Atur frekuensi generator untuk menunjukkan gambar. 1, catat frekuensi yang ditunjukkan sebagai harga fy. Ulangi percobaan untuk harga perbandingan fx / fy = ½, 2/1, 3/2, 2/3, 1/3, 3/1, 2/5 dan 5/2.



TUGAS PENDAHULUAN



1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan anoda, katoda, tabung sinar katoda (CRT) dan cara kerja osiloskop sehingga dapat digunakan sebagai alat untuk mengukur tegangan dan frekuensi sinyal. Cantumkan dalam teori dasar. 2.



Jelaskan apa yang dimasud dengan tegangan efektif (Veff)dan buktikan rumus V Veff  maks 2



3. Buktikan jika harga fx = fy akan menunjukkan persamaan lingkaran, sehingga pada gambar lissayous dihasilkan gambar lingkaran atau ellips. VI. TUGAS AKHIR



1. Tentukan tegangan power supply hasil pengukuran osiloskop bandingkan dengan harga hasil pengukuran multimeter dan tentukan harga kesalahan relative untuk seriap harga output power supply. 2. Tentukan frekuensi sinyal PLN (fx) berdasarkan harga periodanya. 3. Tentukan frekuensi sinyal PLN (fy) hasil pengukuran dengan lissayous untuk setiap perbandingan fx / fy, tentukan harga terbaik fx dengan menentukan harga rata-rata frekuensi hasil perhitungan. 4. Hitung kesalahan relatif pengukuran frekuensi fx dengan lissayous bila dibandingkan dengan hasil pengukuran frekuensi f x dengan perioda sinyal (hasil perhitungan 2). 5. Gambar bentuk-bentuk sinyal yang diperoleh pada percobaan 2 dan 3.



Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II



23