Laporan Praltikum Fisika ITN Elekto

Laporan Praktikum Fisika Dasar

BAB I PENDAHULUAN

Ilmu pengetahuan dan teknologi merupakan ilmu yang sangat pesat dalam perkembangannya sehingga dapat menimbulkan dampak positif maupun negatif dalam kehidupan manusia. Penemuan-penemuan baru bermunculan dalam upaya untuk mencari kesejahteraan hidup bagi kita yang melangkah dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang menyangkut suatu teori dan praktik hendaknya mendapat dasar-dasar aplikasi yang nantinya dapat dikembangkan. Hal ini merupakan pengalaman yang berguna untuk melaksanakan praktikum fisika. Ilmu fisika merupakan suatu ilmu yang sangat penting karena sering memudahkan untuk mewakili suatu alat/sistem secara keseluruhan dengan suatu gejala fisis. Teknik perwakilan secara mendekati untuk suatu peralatan fisis yang rumit dengan suatu model yang relatif sederhana merupakan suatu bagian yang penting dalam teknik elektro. Salah satu kelebihan model semacam itu adalah dapat diterima untuk dianalisis dengan menggunakan metode matematika yang telah dikenal sebelumnya. Oleh karena itu, untuk lebih memahami suatu konsep fisika, maka dilaksanakan praktikum fisika yang bertujuan agar mahasiswa : 1. Dapat mengetahui sekaligus menggunakan secara langsung alat-alat tersebut dalam laboratorium fisika. 2. Dengan mengikuti percobaan dari beberapa peralatan fisika dapat membuktikan akan kebenaran teori yang didapat di bangku kuliah. 3. Dapat lebih mengerti dan mengetahui karakteristik dari beberapa permasalahan yang ada pada percobaan tersebut. 4. Karena dalam praktikum ini dibutuhkan ketelitian maka mahasiswa dituntut memberanikan diri agar lebih teliti dan berkonsentrasi penuh dalam percobaan.

Institut Teknologi Nasional Malang

Teknik Elektro S1

1


BAB IIPEDOMAN DALAM MELAKSANAKAN PRAKTIKUM DAN CARA PENGOLAHAN DATA 2.1 Saat mengerjakan percobaan. 1.1 Hati-hati. Kebanyakan percobaan fisika tidak berbahaya, tetapi ada yang berbahaya. Anda juga harus bertanggungjawab atas alat yang mahal (misal : laser, osiloskop, dsb). Alat yang jatuh adalah suatu kecelakaan akibat kurang waspada. Salah sambung alat elektrik adalah penyebab lain. 1.2 Pahami tujuan percobaan. Ingat terus tujuan tersebut, jangan sampai banyak hal yang kecil membuat anda lupa hal yang besar. 1.3 Kalau mungkin, kerjakan seluruh percobaan secara kasar dulu. Hasil sementara ini berfungsi untuk menyesuaikan diri dengan peralatan, dan akan memberikan jangkauan nilai yang akan anda peroleh saat mengerjakan secara sungguh-sungguh. 1.4 Rekam pengamatan anda dalam buku ini, bukan pada secarik buram. Data anda adalah bahan yang paling berharga yang anda miliki, dan harus disimpan dengan baik.

2.2 Laporan Urutan penulisan dalam pembuatan laporan Lembar Persetujuan. Lembar Asistensi. Kata Pengantar Daftar Isi BAB I : Pendahuluan (latar belakang, maksud dan tujuan pratikum).


Teknik Elektro S1

2


BAB II BAB III BAB IV

: Kegiatan dalam melaksanakan praktikum (urutan kegiatan, analisa alat, ralat data, dsb). : Percobaan yang anda lakukan (konsultasi dengan pembimbing). : Penutup (kesimpulan dan saran).

Lampiran-lampiran : 2.3 Ralat Dalam suatu pecobaan kita selalu melakukan pengukuran pada besaran (variable) yang berkaitan. Nilai hasil suatu pengukuran pada dasarnya merupakan pendekatan dari nilai sesungguhnya. Kita tidak akan pernah tahu besarnya nilai yang sesungguhnya, yang dapat kita ketahui apakah suatu nilai pendekatan. Sebagai contoh bila kita melakukan pengukuran diameter kawat dengan mikro meter, dari beberapa kali pengukuran akan kita dapatkan hasil pengukuran yang kadang-kadang sama dan kadang-kadang berbeda. Dengan kata lain yang variasi hasil pengukur, akibatnya kita tidak tahu nilai yang sebenarnya dari hasil pengukuran kita tersebut. Selisih antara nilai pengukuran dengan nilai sesungguhnya disebut sebagai ralat (ketidakpastian pengukuran). 2.3.1 Macam-macam ralat Berdasarkan A. faktor : pada faktor-faktor penyebab timbulnya, ralat dapat Kartu peserta praktikum (K.P.P). Data pengamatan praktikum.

digolongkan menjadi 3 macam : Ralat Sistematis. Ralat Sistematis merupakan ralat yang tetap, yang disebabkan oleh faktor-


Teknik Elektro S1

3


Alat a) b) Kesalahan kalibrasi alat, seperti pembagian skala yang tepat Interaksi antara alat dengan yang diukur. Misalnya atau kesalahan posisi nol. pengukuran arus listrik dengan menggunakan amperemeter mempengaruhi hasil ukur dalam hal ini arus yang terukur bukan nilai sebenarnya. 1. Kesalahan Perseorangan. Kesalahan ini merupakan kesalahan-kesalahn yang disebaban oleh kebiasaan pengamat. Misalnya pembaca skala yang tidak tegak lurus (kesalahan paralaks). 2. Kondisi Percobaan. Ini merupakan kesalahan oleh kondisi percobaan yang tidak sama dengan kondisi ketika alat dikalibrasikan. Misalnya penimbangan benda di Malang dengan menggunakan timbangan pegas yang dikalibrasi di London, maka hasil penimbangan akan salah apabila tidak dilakukan koreksi terhadap percepatan gravitasi. 3. Teknik pengukuran yang kurang sempurna. Kesalahan ini dilakukan karena cara pengukuran yang salah. Misalnya dalam pengukuran kalor listrik, penetapan selisih suhu awal dengan suhu kamar tidak sama dengan selisih suhu akhir dengan suhu kamar. Ralat-ralat sistematis seperti diuraikan diatas dapat dihindari dengan koreksi-koreksi terhadap hasil pengukuran atau dilakukan dengan menghilangkan penyebab timbulnya ralat.

B. Ralat Kebetulan Ralat Kebetukan merupakan ralat yang ditimbulkan oleh faktor-faktor: 1. Kesalahan menaksir.


Teknik Elektro S1

4


Pada setiap alat ukur, selalu ada pembagian skala terkecil dan penafsiran terhadap pembagian skala terkecil dapat berlainan dari waktu ke waktu oleh bermacam-macam sebab dan pengamat.

2. Kondisi pengukuran yang berfluktuasi. Dalam pengukuran sering kali kondisi sekitar (pengukuran) berubahubah tetapi dalam skala yang kecil, sehingga tidak dapat dirasakan secara langsung oleh pengukur. Misalnya perubahan tekanan udara oleh suatu pengukuran titik didih air, atau mungkin perubahan suhu udara sekitar. 3. Gangguan. Gangguan ini merupakan faktor luar yang mempengaruhi pengukuran alat, maupun obyek ukur. Misalnya dalam pengukuran arus listrik karena ada getaran dari luar (kendaraan, suara, dll.), penunjuk jarum amperemeter bergoyang, akibatnya pembacaan arus ikut berubah-ubah. 4. Definisi. Yang dimaksud ralat jenis ini adalah keadaan obyek ukur yang dianggap homogen. Misalnya dalam suatu pengukuran diameter pipa, karena pipanya kurang sempurna mengakibatkan pengukuran diameter akan berbeda tergantung posisi pengukuran. Ralat kebetulan ini akan selalu ada dalam suatu pengukuran (tidak dengan pengukuran yang berulang-ulang).

C. Ralat Kesalahan Tindakan Pengukuran. Ralat jenis ini terjadi karena kesalahan yang dilakukan oleh pengukur. Misalnya dalam mencatat waktu ayunan sebanyak 10 ayunan terjadi kesalahan menghitung hanya sebanyak 9 ayunan.


Teknik Elektro S1

5


2.4 Analisa Data. A. Angka penting. Adalah merupakan angka pengukuran yang diperoleh dari batas pengukuran pada batas angka perkiraan sampai desimal tertentu, yang merupakan angka penting dalam percobaan. Contoh 1 Pada pembacaan skala termometer celcius ingin diperoleh data pada ketelitian sampai dua desimal. Termometer menunjukan angka 37,2537C Maka angka 3,7 dan 2 masih terbaca dengan tepat, maka disebut angka pasti, sedangkan angka 5 adalah angka perkiraan atau angka penting. Karena penting sekali dalam perhitungan, jadi pembacaan termometer adalah 37,25C. Contoh 2 Pembacaan alat ukur amperemeter 8,4246 mA (2 desimal), maka pembacaan amperemeter adalah : 8,424 mA. Catatan penulisan bilangan angka penting. 1. Jika bilangan itu salah satu dari : 4, 5, 6, 7, 8 dan 9 maka ditulis satu angka saja. 2. Jika bilangan itu salah satu dari : 1, 2, dan 3 maka ditulis 2 angka. B. Pengoperasian Bilangan Penulisan ilmiah Penulisan ilmiah dari hasil ukur suatu pengoperasian bilangan misalnya pembagian, pengurangan dan perkalian ditulis dengan penulisan sebagai berikut: 13250 mA ditulis 1,325 . 104 atau bisa ditulis dengan pembulatan 1,33 . 104 mA.


Teknik Elektro S1

6


Pembulatan Angka Penting. Pembulatan angka penting dengan menentukan hasil ukur, maka dengan menaikan satu angka atau bilangan itu atau tetap. Jika di belakang angka penting adalah angka 5 ke atas, tetapi jika angka itu di bawah angka 5, maka bilangannya ditulis tetap. C. Analisa Daya Statistik Penyimpangan yang terjadi karena pengamatan, kondisi alat maupun kondisi obyek atau situasi tempat (suhu, tekanan, dan kelembaban) dapat diperhitungkan secara analisa data statistik. Misal nilai pengukuran data hasil : X1, X2 ,X3, , Xn. Maka dapat dianalisa sebagai berikut : No 1. X1 X1XX X X XX 1 X

X1 X

n =1X i n2. 3. i=n X2 dst. XiX 2 XX2

X

=1X i n

n

n n i = 1 Xi x = 1 Xi x i

Dari data di atas diketahui :


Teknik Elektro S1

7


n X 1) Harga rata-rata : X = i=1n2) Penyimpangan (deviasi) X =X X

(harga mutlak)

3) Rata-rata penyimpangan

n XX X = i=1 nKr = X X x x100 %

4) Kesalahan relatif tiap percobaan

n Kr 5) Kesalahan relatif rata-rata K r = i=1 n6) Kesalahan mutlak pengukuran Km =X x100 % X

7) Penyimpangan standart (deviasi standart)

SD =

i=1

n

X1 x n SD

2

=

8) kesalahan yang diperbolehkan = Kd = 9) pengukuran terbaik : 2.5 GRAFIKp =x t

SD x100 % x

Grafik adalah cara terbaik untuk mempresentasikan data anda, sebab realisasi antara peubah akan langsung jelas. Kalau seandainya ada satu, dua


Teknik Elektro S1

8


titik yang keliru akan langsung kelihatan juga. Teori grafik terlalu banyak untuk diberikan di sini. Beberapa petunjuk saja : a) Setiap grafik harus diberi judul, juga keterangan lengkap pada setiap sumbu yaitu peubah dan satuan. b) Peubah mandiri harus diletakkan di sumbu horisontal, sedangkan peubah yang tegantung diberi pada sumbu vetikal. Ini tidak boleh terbalik, sebab memberi hasil yang aneh. Perubah yang mandiri (x) adalah peubah yang anda ubah-ubah, sedangkan yang tergantung (y) adalah peubah yang anda ukur, untuk menyelidiki pengaruh akibat perubah x. misalnya dalam membukti hukum Newton, anda merubah gaya f dan menyelidiki pengaruhnya terhadap percepatan (a), dalam hal ini F adalah peubah mandiri, sedangkan (a) adalah peubah tergantung. Grafik F melawan (a) mempunyai kemiringan 1/m. c) Pilih skala tepat. Buatlah skala sederhana (jangan 3 kotak untuk 5 unit misalnya). Isilah seluruh lembar dengan titik data. Skala tidak harus mulai dari nol. d) e) Tariklah garis mulus melalui titik data. Jangan sambungkan titik Usahakan data dalam bentuk sedemikian rupa. Sehingga akan . data dengan garis zig-zag. dihasilkan garis lurus, misalnya kalau realisasi teoritis adalah y = x, jangan digrafikan x vs y, tetapi x vs y atau lebih baik lagi x vsy


Teknik Elektro S1

9


BAB III HAMBATAN DALAM CEL 3.1 Tujuan percobaan 1. Memahami hukum Kirchoff I dan II. 2. Menentukan besarnya hamabatan dalam cel. 3. Memahami Hukum Ohm. 3.2 Teori Dasar Untuk menentukan besar hambatan dalam cel atau dapat dibuat rangkaian sebagai berikut: Di mana : A = Amperemeter V = Volt meter Rs= Hambatan geser r = Hambatan cel I = kuat arus


Teknik Elektro S1

10


Pada rangkaian di atas jika saklar S dibuka maka arus dari sumber tegangan baterai I akan mengalir ke ampere meter A dan tegangan terukur voltmeter V (volt). Maka rangkaian berlaku:r= V Rs ohm I

r = hambatan cel I = Kuat arus V = Voltmeter Rs = hambatan geser

3.3 Alat Percobaan 1. Amperemeter 2. Voltmeter 3. Baterai dan Kabel-kabel 4. Hambatan geser 5. Stop kontak 3.4 Tata Laksana 1. Susun set alat seperti gambar di atas. 2. Konsultasikan kepada pembimbing. 3. Atur hambatan pada nilai paling kecil ohm-nya, stop kontak dibuka, catat penunjukkan nilai R, V dan I. 4. Geser hambatan untuk nilai agak besar ohm-nya, stop kontak dibuka


Teknik Elektro S1

11


BAB IV JEMBATAN WHEASTONE 4.1 Tujuan Percobaan 1. 2. Memahami dasar pengukuran hambatan dengan metode arus nol. Menentukan besar hambatan suatu penghantar sistem jembatan

dengan metode rangkaian Jembatan Weastone. 4.2 Teori Dasar Salah satu cara yang paling sederhana untuk menentukan tahanan suatu penghantar pada suatu rangkaian jembatan adalah dengan sistem Jembatan Wheastone.

Rs

R G L1 x

L2

+ E Di mana : Rs

_

= tahanan standart (ada harganya)

L1 dan L2 = tahanan kawat


Teknik Elektro S1

12


Rx

= tahanan yang dicari harganya.

Dengan mengetahui harga tahanan variable dari L1 dan L2 sedemikian sehingga arus yang mengalir lewat Galvanometer (G) atau Digit tester menjadi nol, maka keadaan ini menunjukkan rangkaian dalam keadaan seimbang, arus saling meniadakan sesuai dengan Hukum Kirchoff I ( I = 0). Sehingga didapat hubungan :Rx = L2 R s ohm L1

catatan : penentuan harga hambatan kawat L1 dan L2 dapat ditentukan atas perbandingannya. Misal : panjang kawat seluruhnya 1 meter = 100 ohm maka jika L1 = 40 cm = (40/100) x 100 = 40 ohm dan panjang L2 = 100 cm 40 cm = 60 cm, berarti = 60 ohm. 4.3 Alat Percobaan 1. Tahanan standart 2. Tahanan kawat 3. Galvanometer atau digit meter 4. Sumber tegangan DC (power supply 220/12 V) 5. Set tahanan kawat 6. Rool meter dan kabel secukupnya.

Rs

R G L1 x

L2

+ E

_


Teknik Elektro S1

13


Gambar Percobaan Jembatan Wheastone 4.4 Langkah Kegiatan 1. 2. 3. 4. 5. Susunlah alat percobaan seperti gambar diatas Tentukan hambatan standart, konsultasikan pembimbing. Atur hambatan kawat/geser kawat kiri sehingga angka

Galvanometer/digit meter menunjukkan angka nol. Catat harga hambatan kawat L1 dan L2. Ulangi untuk harga hambatan standart yang lain 4 kali lagi dan

datakan. 4.5 Data Pengamatan No. 1 2 3 4 5 L1 (mm) 575 672 713 790 820 L2 (mm) 425 328 287 210 180 Rs (ohm) 270 390 470 680 820 Rx (ohm) 199,56 190,35 189,18 180,76 180,00

4.6 Tugas dan Pertanyaan 1. Tentukan persamaan terpakai dalam menentukan Rx. 2. Mengapa pada percobaan Galvanometer harus nol, terangkan secara singkat. 3. Tentukan harga Rx pada percobaan. 4. Hitung kesalahan relatif tiap percobaan 5. Hitung standart deviasinya dan kesalahan mutlaknya. 6. Pada rangkaian di bawah ini jembatan v tentukan besar hambatan total system


Teknik Elektro S1

14


7. Apakah besar tegangan memepengaruhi Rx, jelaskan. 8. Kesimpulan percobaan 4.7 Penyelesaian Tugas Jembatan Wheat stone 1. Penurunan persamaan terpakai dalam menentukan Rx

Rs

Rx

L1 + _

L2

I=

V Sesuai hukum Ohm .............. R

Sesuai hukum kirchoff I I = I1 + I 2 ........... I= L L L ; R AD = 1 ; R DC = 2 A A A

i AB = i1 * R ; VAD = i 2 * R AD

Maka perbandingannya adalah :R AD : R OC = L1 : L 2 VA VB = i1 * R VA VD = i1 * R _ VD VB = i1 * R i 2 * R AD i G = 0 VB = VD 0 = i1 * R i 2 * R AD i 2 * R AD = i1 * R

(I)


Teknik Elektro S1

15


VB VC = i1 * R X VD VDC = i 2 * R DC _

0 = i1 i2 * RDC i2 * RDC = i1 * RX (II)(I ) i * RAD i *R = 2 = 1 ( II ) i2 * RDC i1 * RX , maka L1 R = L2 RX Rx = R * L2 L1

(terbukti)

2.

Penjelasan Galvanometer harus nol : Galvanometer harus nol disebabkan geometri medan tempat kumparannya bergerak maka defleksi galvanometer D Arsonval bukan berbanding lurus dengan arus dalam kumparan galvanometer, kecuali untuk sudut defleksi yang relatif kecil. Karena itu alat ini dipakai sebagai alat nol ; artinya yang dipakai berhubungan dengan rangkaian seperti jembatan Wheatstone atau potensial potensio meter, di mana ada elemen-elemen lainnya yang harus disetel sedemikian rupa sehingga arus galvanometer manjadi nol 3. Perhitungan harga RX :RX =RX ! =

L2 RS L1425 270 = 199 ,56 575

RX 2 =RX 3 =

328 390 = 190 ,35 672287 470 = 189 ,18 713

RX 4 =

210 680 = 180 ,76 790


Teknik Elektro S1

16


RX 5 =

180 820 = 180 ,00 820

R Xrata rata =

(199 ,56 + 190 ,35 + 189 ,18 + 180 ,76 + 180 )5

= 187 .97

4. Perhitungan kesalahan relatif tiap percobaanRX =K r1 =

R X R Xraea

rata

100 %

199 ,56 187 ,97 100 % = 6,17 % 187 ,97

Kr2 =

190 ,35 187 ,97 100 % =1,27 % 187 ,97

K r3 =

189 ,18 187 ,97 100 % = 0,64 % 187 ,97

K e4 =

180 ,76 187 ,97 100 % = 3,84 % 187 ,97

K r5 =

180 187 ,97 100 % = 4,24 % 187 ,97

K r rata rata =

6,17 + 1,27 + 0,64 + 3,84 + 4,24 100 % = 3.23 % 5

5. Perhitungan standar deviasi (SD) No RXNR XRX N RX

RX N R

2 X


Teknik Elektro S1

17


1 2 3 4 5

199,56 190,35 189,18 180,76 180,00

187,97 187,97 187,97 187,97 187,97

11,59 2,38 1.21 7,21 7,97

134,33 5,66 1,46 51,98 63,52

6. Perhitungan hambatan total rangkaian jembatan :

( R1 + R3) Ra = R1 + R3 + R6

( R3 + R6) Rb = R1 + R3 + R6

Rc =

(R 1 * R6) R1 + R3 + R6

R A = R! + R2 RB =R3 + R4 Maka Rtotal (Rt) = 1/RA + !/RB +R5 = (1/R1+R2) + (1/R3+R4) +R5 7. Besar tegangan tidak mempengaruhi harga Rx karena pada rangkaian Jembatan Wheatstonei ini arus yang mengaliri melalui Galvanometer harus menunjukan angka nol sehingga harga Rx disini ditentukan oleh nilai tahanan kawat dan tahanan standar. 8. Kesimpulan percobaan a. Nilai hambatan setiap komponen dapat dihitung dengan menggunakan cara Jembatan Wheatstone.


Teknik Elektro S1

18


b. Jembatan Wheatstone adalah meerupakan metode pengukuran tahanan listrik dengan ketelitian yang tinggi. c. Apabila harga Rs semakin besar maka besarnya nilai Rx yang kita cari akan semakin kecil. BAB V KONSTANTA PEGAS 4.1 Tujuan Percobaan 1. 2. 3. Menentukan harga konstanta pegas dengan metode pembebanan. Menenyukan harga konstanta pegas dengan metode geraran selaras. Menentukan hubungan pegas dengan periode getar.

4.2 Teori Dasar Bila sebuah pegas digantung vertikal dengan panjang (L0) kemudian pegas diberi beban dengan massa (m), maka pegas panjangnya menjadi (L), atau pegas mengalami pertambahan panjang : X = L L 0 Maka harga konstanta pegas dapat di tentukan : k =m* g X

Tetapi jika pegas digantung vertikan ke bawah kemudian pegas diberi beban dan digetarkan, maka pegas mengalami getaran selaras yang dapat ditentukan oleh periode getaranya (T) Periode getar dapat dicari hubungannya dengan waktu : T =t , di mana t n

adalah waktu untuk n kali getaran melalui titik setimbang. Maka besarnya konstanta pegas dapat ditentukan dengan persamaan :k= 4 2 * m , T2

Di mana

k = konstanta pegas m = massa beban T = periode


Teknik Elektro S1

19


g = konstanta gravitasi bumi (980 cm/det2)

4.3 Alat percobaan 1. 2. 3. 4. 5. Statip tegak Pegas atau pir Rool meter Neraca lengan Beban atau massa

Stop watch

4.4 Langkah percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Gantungkan pegas dan ukur panjang mula-mula (L0). Timbang massa beban (m) dan gantungkan pada pegas. Ukur panjang pegas setelah diberi beban (L). Ulangi untuk massa beban yang berbeda 4 kali lagi, kemudian datakan. Ambil massa beban (m) gantungkan massa pegas beri tanda letak Hitung banyaknya getaran (selama beban melewati titik setimbang) Ulangi untuk simpangan-simpangan yang berbeda 4 kali lagi, titik setimbangnya, pegas simpangkan supaya terjadi getaran. sebanyak n kali dalam waktu t detik. kemudian datakan

lo l t (detik) n (kali)

a. Sistem pembebanan b.

b. Sistem getaran 20


Teknik Elektro S1


4.5 Data pengamatan a. Sistem pembebanan No 1 2 3 4 5 b. No 1 2 3 4 5 m (gr) 50 100 150 200 250 Sistem getaran m(gr) 200 200 200 200 200 n(kali) 5 8 11 14 17 s(detik) 4,29 6,57 9,16 11,8 14,06 T(detik) 0,858 0,821 0.832 0.842 0.827 l0 (cm) 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 l(cm) 23,5 27,5 31,5 35,5 39,5 x(cm) 3,8 7,8 11,8 15,8 19,8

4.6 Tugas dan Pertanyaan 1. Turunkan persamaan untuk menghitung konstanta pegas berdasarkan teori pembebanan dan teori sistem getaran. 2. Pada kedua metode yang digunakan, manakah hasil yang paling tepat digunakan untuk menentukan harga konstanta pegas. 3. Apa hubungan nilai konstanta pegas dengan nilai elastisitas, jelaskan arti keduanya. 4. Nilai apa yang mempengaruhi harga konstanta pegas, dilihat dari nilai renggangan dan tegangan (strains dan stress bahan), jelaskan.


Teknik Elektro S1

21


5. Tentukan harga konstanta pegas sistem pembebanan dan sistem getaran, hitung juga rata-ratanya. 6. Bandingkan harga kedua sistem, jelaskan. 7. Tentukan kesalahan relatifnya kedua sistem. 8. Hitung standart deviasinya. 9. Kesimpulan percobaan. 4.6 Penyelesaian 1. Penurunan persamaan terpakai a. Sistem pembebanan F. = m.g F. = k . xSehingga , k .x = m.g

k =

m.g x

dimana :

k = Konstanta pegas F = Gaya x = Selisih panjang (m) m = Massa beban (gr) g = Gravitasi bumi

b. Sistem getaranx = A x = A cos (t + )

.(1) (2)

Hukum Hooke : F = k .x

Hukum Newton II : F = m . a (3) Dari persamaan (1) dan (2) maka didapat : M .a =-k . xm d 2t = .x.......... .......... .......... .......... .......... ......... k dt 2dx = A sin ( t + ) dt

( 4)

v=


Teknik Elektro S1

22


a=

d 2x = A2 cos (t +).......... .......... .......... ....... ( 5) dt 2

persamaan (1) dan (5) di substitusikan ke persamaan (4)m A 2 cos ( t + ) = k . cos ( t + )m.2 = k k m 2 = T

[

]

2 =

2 T 4 2 T2

k = m k = m 2 4 m k= T2

2

Jadi :

k =

4 2 m T2

Keterangan : k = Konstanta (N/m) m = Massa benda (kg) T = Priode (s) = Kecepatan anguler (rad/s) f = Frekwensi 2. Pada kedua metode di atas harga yang paling tepat untuk menentukan konstanta pegas adalah metode pembebanan, karena metode ini, kita dapat langsung tambahkan panjang, sedangkan kalau dengan 3. metode getaran kita harus menghitung priode yang memungkinkan kesalahan besar. Hubungan nilai konstanta pegas dengan nilai elastisitas adalah nilai konstanta pegas akan mempengaruhi nilai elastisitas, karena apabila nilai konstanta pegas naik maka nilai elastisitas naik pula, begitu pula kalau nilainya turun. Terbukti dengan persamaan seperti berikut :


Teknik Elektro S1

23


k=

F x F = k .x F F .l E= = = A e l. A l l k .x.l E= l. A

Dimana :

k = konstanta pegas (N/m) F = gaya (N) E = elastisitas (Nm-2) A = luas penampang (m2)

4. Nilai yang mempengaruhi harga konstanta pegas terhadap nilai regangan dan tegangan : a. Nilai massa yang diperlukan ( m ) b. Waktu periode yang terjadi ( T ) c. Nilai elastisitas pegas yang diperlukan 5. Perhitungan harga konstanta pegas : a. sistem Pembebanan

K = mg/x K1

= = = =

50 980 =12894 ,74 gr/ dt 3,8

2

KK

2

100 980 =12564 ,10 gr/ dt 2 7,8 150 980 =12457 .63 gr/ dt 11,8 200 980 =12405 ,06 gr/ dt 15 ,82

3

K

4

2

K

5

=

250 980 =12373 ,74 gr/ dt 19 ,8

2


Teknik Elektro S1

24


K ratat

rata

=

(12894 ,74 +12564 ,10 +12457 ,63 +12405 ,06 +12373 ,74 )5dt 2

gr/

= 12539,05 gr/ dt 2

b. Sistem Getaran

K = 4 2 m T 2K1 = K2 = K3 = K4 = K5 = 4(3,14 ) 2 200 = 10714 ,57 gr/ dt 2 (0,858 ) 2 4(3,14 ) 2 200 = 11702 ,08 gr/ dt 2 (0,821 ) 2 4(3,14 ) 2 200 = 11394 ,69 gr/ dt 2 (0,832 ) 2 4(3,14 ) 2 200 = 11125 ,64 gr/ dt 2 (0,842 ) 2 4(3,14 ) 2 200 = 11532 ,89 gr/ dt 2 (0,827 ) 2

K rata rata =

(10714 ,57 + 11702 ,08 + 11394 ,69 + 11125 ,64 + 11532 ,89 )5

gr/ dt 2

= 11293,97 gr/ dt 2 6. Perbandingan kedua sistem Harga konstanta pegas dalam metode pembebanan dipengaruhi oleh panjang mula-mula pegas, setelah diberi beban dan penambahan panjang. Harga konstanta pegas dengan metode getaran selaras dipengaruhi oleh banyak getaran dan waktu yang diperlukan getaran sebanyak n kali dan periode.


Teknik Elektro S1

25


7. Kesalahan relatif kedua sistem. a. Sistem Pembebanan Kr =kr k k

100 %

Kr1 = Kr2 = Kr3 = Kr4 = Kr5 =

12894 ,74 12539 ,05 12539 ,05 12564 ,10 12539 ,05 12539 ,05 12457 ,63 12539 ,05 12539 ,05 12405 ,06 12539 ,05 12539 ,05 12373 ,74 12539 ,05 12539 ,05

100 % = 2,84 100 % = 0,20 100 % = 0,65 100 % = 1,07

% % % %

100 % =1,32%

Kr rata-rata =

2,84 + 0,20 + 0,65 +1,07 +1,32 = 1,22% 5

b. Sistem getaran Kr1 = Kr2 = Kr3 = Kr4 = Kr5 =1 7 4 ,5 1 9 ,9 01 7 123 7 0 10 1 2 3 ,9 19 7 1 7 2 ,0 1 9 ,9 10 8 123 7 0 10 1 2 3 ,9 19 7 1 3 4 ,6 1 9 ,9 19 9 123 7 0 10 1 2 3 ,9 19 7 1 1 5 ,6 1 9 ,9 12 4 123 7 0 10 1 2 3 ,9 19 7 1 5 2 ,8 1 9 ,9 13 9 123 7 0 10 1 2 3 ,9 19 7

% = 5,13 % % = 3,61 % % = 0,89 % % = 1,49 % % = 2,12 %

Kr rata-rata =

(5,13 + 3,61 + 0,89 +1,49 + 2,12 ) % = 2,65 % 5


Teknik Elektro S1

26


8. Perhitungan standart Deviasi a. sistem pembebanan No. 1 2 3 4 5 K 12894,74 12564,10 12457,63 12405,06 12373,74k

12539,05 12539,05 12539,05 12539,05 12539,05

|K.355,69 25,05 81,42 133,99 165,31

k

|

|K.- k |2 126515,38 627,50 6629,22 17953,32 27327,40 179052,82

SD =

179052 ,82 = 189,24 5

b.Sistem getaran. No. 1. 2. 3. 4. 5. K 10718,57 11702,08 11394,69 11125,64 11532,89k

11293,97 11293,97 11293,97 11293,97 11293,97

|K.- k | 575,40 408,11 100,72 168,33 238,92

|K.- k |2 331085,16 166553,77 10144,52 28334,99 57082,77 593201,21

SD =

593201 ,21 = 344,44 5

9. Kesimpulan percobaan a. Makin besar massa yang dipergunakan maka pertambahan panjang pada sistem pembebanan akan semakin besar. b. Semakin banyak getaran yang dilakukan pad sistem getaran, waktu yang diperlukan semakin banyak sehingga periodenya semakin besar. c. Pada sistem pembebanan nilai k. ditentukan oleh massa gravitasi dan pertambahan panjang. d. Pada sistem getaran nilai k. ditentukan banyaknya getaran, massa,dan periode.


Teknik Elektro S1

27


BAB V DIFRAKSI CAHAYA 5.1 Tujuan Percobaan 1. menentukan panjang cahaya laser. 2. memahami proses difraksi cahaya oleh celah sempit dan menentukan lebar celah dan jarak antara celah dengan menggunakan laser He-Ne. 5.2 Teori Dasar Salah satu alat menghasilkan garis spektrum adalah kisi atau celah sempit yang merupakan sebaris celah yang sangat berdekatan. P Jika seberkas sinar dilewatkan sebuah kisi maka perjalanan gelombang cahaya terganggu oleh bagian celah yang tak tembus cahaya, Q Y sebagian muka gelombang cahaya diteruskan (seperti1 gambar). R Y2 Y3 LAYAR S I N Institut Teknologi Nasional Malang A Teknik Elektro S1 R

28


Percobaan Difraksi Cahaya

Pada gambar terlihat bahwa P, Q, R merupakan celah sempit, dimana gelombang datang (dari laser) setelah lewat kisi didifraksikan membentuk muka gelombang baru dengan sudut 1 ; 2 dan seterusnya, muka gelombang baru tersebut merupakan daerah terang dan tak terlihat merupakan daerah gelap. Untuk daerah terang pertama ke gelap pertama dikatakan mempunyai orde pertama (n=1) dan seterusnya. Daerah gelap atau terang kedua mempunyai orde kedua (n=2) dan seterusnya. Maka panjang gelombang cahaya laser dapat ditentukan dengan persmaaan sebagai berikut: Dimana : = panjang gelombang = d Sin n d = panjang kisi atau celah = sudut difraksi

Catatan : untuk menentukan nilai sudut difraksi


Teknik Elektro S1

29


sin =

Y Y 2 + A2

B = Y 2 + A2

=

Y B

5.3 Alat Percobaan 1. Sumber cahaya laser 2. Kisi difraksi 3. Layar dan rool meter 4. Bangku optik 5. Sumber tegangan 220 V

5.4 Langkah Kegiatan 1. Susunlah alat seperti pada gambar dibawah ini, laser jangan di hubungkan dengan sumber tegangan terlebih dahulu.

LAYAR KISI LASER


Teknik Elektro S1

30


2. 3.

Ukur jarak kisi / celah ke layar , sebagai jarak A (cm). Hubungkan laser dengan sumber tegengan , maka akan terlihat terang nol ke titik terang

pola difraksi , tentukan dulu titik orde n=0 (titik tengah), kemudian ukur jarak Y (cm) Yang merupakan jarak titik pertama (n=1). 4. 5. Catatan : Jangan sekali-kali mengintip / melihat berkas celah laser secara langsung, karena dapat merusak retina mata. Ulangi kegiatan diatas 4 kali lagi untuk jarak A yang beda dan Konsultasikan data pengamatan pada pembimbing , datakan. ukur pusat titik terang berikutnya.

5.5 Data Pengamatan No. 1. 2. 3. 4. 5. n 1 2 3 4 5 A (cm) 220 230 240 250 260 Y (cm) 15 31 48,5 68 91 B=Y 2 + A 2 (cm)

(cm) 6,806.10-5 6,656.10-5 6,606.10-5 6,55610-5 6,606.10-5

Sin 0,068 0,133 0,198 0,262 0,330

220,51 232,08 244,85 259,08 275,46

5.6 Tugas Dan Pertanyaan 1. Turunkan persamaan terpakai untuk menghitung panjang gelombang cahaya laser. 2. Apa kegunaan kisi atau celah pada percobaan, jelaskan. 3 Apa yang dimaksud pola gelap terang yang menunjukan nilai orde (daerah) pada percobaan. 4. Ukur jarak (cm) yang merupakan jarak titik terang nol ke titik terang pertama (n=1).


Teknik Elektro S1

31


5. Hitung kesalahan relatip tiap percobaan (Kr). 6. Hitung standart deviasi (SD) dan kesalahan mutlaknya (Km). 7. Berapa harga pengukuran terbaik untuk panjang gelombang. 8. Kesimpulan percobaan. 5.7 Lembar Penyelesaian 1.Penurunan persamaan terpakai ( ) Berkas sinar didatangkan tegak lurus pada bidang bercelah tunggal. Karena membelokan arah perambatan cahaya, maka terbentuk sudut pembelokan . Dua lintasan cahaya yang melalui A dan B mempunyai selisih jarak / panjang lintasan y dengan beda fase q = dan q =d . sin

s

. Oleh karena itu s = d.sin ,

,maka:, = d . sin n

Q = n n =

d . sin

2.Kegunaan kisi difraksi adalah: Untuk menghasilkan garis spektrum orde dengan cara melewatkan seberkas cahaya pada celah sempit, sehingga perjalanan cahaya akan terganggu dan akan menghasilkan pola difraksi dari sinar tunggal ke sinar banyak. 3. Pengertian pola gelap terang untuk daerah (orde) adalah Pola Terang Apabila dua buah gelombang cahaya bersama-sama sampai pada titik layar dengan fase yang sama, maka kedua gelombang akan saling memperkuat dan menghasilkan gelombang cahaya baru yang terang pada layar. Pola Gelap Apabila dua buah golombang cahaya bersama-sama sampai pada titik layar dengan fase yang berbeda, maka kedua gelombang tersebut akan


Teknik Elektro S1

32


saling memperkuat dan menghasilakn gelombang cahaya baru yang gelap pada layar. 4. Perhitungan panjang gelombang pola Difraksi ( ) : =1 =d .Sin n d = 1 = 1,001 .10 3 999

1,001 .10 3.0,068 = 6,806 .10 5 cm 1

2 =

1,001 .10 3.0,133 . = 6,656 .10 5 cm 2 1,001 .10 3.0,198 . = 6,606 .10 5 cm 3

3 =

1,001.10 3.0,262 5 4 = = 6,556 10 cm 45 =1,001 .10 3.0,330 = 6,606 .10 5 cm 5

rata rata =

( 6, ,806 + 6,656 + 6,606 + 6,556 + 6,606 )10 55

= 6,646 .10 5 cm

5. Perhitungan kesalahan relatif tiap percobaan (Kr) Kr = 0 10

%

Kr1 = Kr2 =

6,806 .10 5 6,646 .10 5 100 % = 2,40 % 6,646 .10 5 6,656 .10 5 6,646 .10 5 100 % = 0,15 % 6,646 .10 5


Teknik Elektro S1

33


Kr3 = Kr4 = Kr5 =

6,606 .10 5 6,646 .10 5 100 % = 0,60 % 6,646 .10 5 6,556 .10 5 6,646 .10 5 100 % = 1,35 % 6,646 .10 5 6,606 .10 5 6,646 .10 5 100 % = 0,60 % 6,646 .10 5

Kr rata-rata =

( 2,40 + 0,15 + 0,60 + 1,35 + 0,60 ).10 5 % = 1,02 % 5

6. Perhitungan standart deviasi (SD) dan kesalahan mutlak (Km) SD = No. 1. 2. 3. 4. 5.n n2

6,806.10-5 6,656.10-5 6,606.10-5 6,556.10-5 6,606.10-5

rata-rata 6,646 10-5 6,.646.10-5 6,646.10-5 6,646.10-5 6,646.10-5

n

n

2

0,16.10-5 0,01.10-5 0,04.10-5 0,09.10-5 0,04.10-5

0,0256.10-14 1.10-14 0,16.10-14 0,81.10-14 0,16.10-14 2,1556.10-14

SD =

2,1556 .10 14 5

= 0,65 .10-7

7.Harga pengukuran terbaik Pt = rata-rata SD Pt =6,646.10-5 + 0,65.10-7 = 6, 6525.10-5 8.Kesimpulan percobaan a. Untuk menentukan panjang gelombamg besar percobaan :


Teknik Elektro S1

34


Difraksi cahaya yaitu, di mana sinar laser dilewatkan pada sebuah kisi atau celah sempit maka sebagian diteruskan dan lainnya didifraksikan membentuk muka gelombang baru. Perhitungan dengan formulasi sebagai berikut=d sin n

b.

Proses difraksi cahaya adalah pembiasan suatu sinar dari sumber sinar yang ditembakkan ke kisi/celah sehingga bayangan pada layer di mana bayangan tadi membentuk beberapa orde 1, 2, 3 dan seterusnya.

BAB VII PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA POSITF 7.1 Tujuan Percobaan 1. 2. 3. Menentukan letak bayangan benda. Menentukan fokus darilensa positif. Memahami jalannya sinar pada lensa positif.


Teknik Elektro S1

35


7.2 Teori Dasar Suatu benda diletakkan relatif agak jauh atau di depan lensa positif, maka bayangan benda yang dibentuk oleh lensa dapat diamati atau dapat ditangkap pada layar yang di belakang lensa. Maka cara menentukan bayangan adalah yaitu dengan jalan menggeser layar pada kedudukan tertentu, maju atau mundur sehingga diperoleh bayangan benda paling jelas, yang berarti bayangan benda berada tepat pada jarak fokus benda, sehingga berlaku persamaan untuk lensa :1 1 1 1 S + S' S S' = + = f = f S S' f S S' S + S'

Dimana :

f = Jarak fokus lensa S = Jarak benda dengan lensa SI = Jarak bayangan dengan lensa

7.3 Alat-alat percobaan 1. 2. 3. 4. 5. lensa positif Bangku optik Layar Benda Sumber cahaya

7.4 Langkah kegiatan 1. lampu Benda Lensa + Susun set percobaan seperti gambar di bawah ini : layar

S

S


Teknik Elektro S1

36


2. 3. 4.

Bentuk bayangan benda B oleh lensa L denagn menggeser letak Ubah kedudukan benda terhadap lensa dan tentukan lagi bayangan Datakan hasil percobaan di lembar data percobaan

layar T. benda 4 kali lagi

7.5 Data percobaan No 1 2 3 4 5 Jarak benda (S) 15 20 25 30 35 Jarak bayangan (SI) 23,6 19 16 15 14 Fokus lensa (f) 9,17 9,74 9,75 10 10

7.6 Tugas dan Pertanyaan 1. Tentukan jarak fokus lensa fositif. 2. Untuk mencari bayangan suatu benda digunakan 3 sinar istimewa gambarkan ketiga sinar istimewa itu. 3. Hitung kesalahan relatif tiap percobaan. 4. Tentukan kesalahan standartnya. 5. Jelaskan sifat-sifat dari lensa positif. 6. Kesimpulan dari percobaan.

7.7 LembarPenyelesaian 1. Menentukan focus lensa (f)1 1 1 1 S + S' SS ' = + = f = f S S' f S * S' S + S'


Teknik Elektro S1

37


f1 =

15 23 ,6 = 9,17 15 + 23 ,6

Cm

f1 =

20 19 = 9,74 Cm 20 +19

f3 =f4 =

25 16 = 9,75 Cm 25 + 1630 15 = 10 Cm 30 +15

f5 =

35 14 = 10 Cm 35 + 14

f Rata rata =

( 9,17 + 9,74 + 9,75 + 10 + 10 )5

= 9,73 cm

2.

Gambar 3 sinar istimewa pada lensa positif 1 2 3

Keterangan : 1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dibiaskan melalui titik fokus (f) 2. Sinar datang melalui melalui pusat optis diteruskan 3. Sinar datang melalui titik fokus (f), dibiskan sejajar sumbu utama 3. Menghitung kesalahan relatif


Teknik Elektro S1

38


Kr =

f f Rata rata 100% f Rata rata

K r1 = K r2 = K r3 = K r4 = K r5 =

(9,17 9,73 x100 % = 5,76 % 9,73 9,74 9.73 100 % = 0,10 % 9,73 (9,75 9,73 100 % = 0,21 % 9,73 10 9,73 100 % = 2,78 % 9,73 10 9,73 100 % = 2,78 % 9,73 5

K rata rata =

( 5,76 + 0,10 + 0,21 + 2,78 + 2,78 )%

= 2,326 %

4. Menghitung Standard Deviasi (SD) No. 1 2 3 4 5 F 9,17 9,74 9,75 10 10F

F- F 0,56 0,01 0,02 0.027 0.027

F F

2

9,73 9,73 9,73 9,73 9,73

0,3136 0,0001 0,0004 0,0729 0,0729 0,04599

Kesalahan standar :SD = 0,04599 = 0,3032 5

5.

Sifat-sifat lensa positif

Dapat mengumpulkan sinar ( konvergen ) Apabila benda terletak antara O dan F, sifat bayangan: tegak, maya, diperbesar


Teknik Elektro S1

39


Apabila benda terletak tepat di F, bayangan terbentuk di tempat jauh, sebab sinar sinar bias merupakan berkas sinar yang sejajar Apabila benda terletak di antara F dan 2F, sifat bayangan: Terbalik, nyata, diperbesar Apabila benda terletak di 2F, sifat bayangan: Terbalik, nyata, sama besar 6. Kesimpulan a. Lensa adalah benda bening tembus cahaya yang permukaannya merupakan lensa lengkung bola. b. Bayangan benda tidak dapat ditangkap layar dengan jelas bila benda tidak berada di titik fokus lensa c. Berdasarkan hasil percobaan kita dapat mengetahui sifatsifat lensa positif, juga jarak fokus lensa dengan jalan menggerakkan benda. d. Fokus lensa yang dipakai memiliki jarak fokus 9.98 cm dari lensa ke benda.


Teknik Elektro S1

40


BAB VIII PENUTUP

8.1 Kesimpulan Dari uraian diatas dapat ditarik kesimpulan: 1. Hasil-hasil yang diperoleh dalam praktikum tidak ada yang sama persis dengan perhitungan teori. 2. Hasil-hasil yang diperoleh sedikit banyak dipengaruhi oleh berbagai macam hal, baik itu praktikum sendiri maupun alat yang dipakai, secara garis besar dapat dikatakan berdasarkan beberapa praktek : Ketelitian pengamatan praktikum. Ketelitian alat yang dipakai. Keadaan dan situasi praktikum. 8.2 Saran-saran Untuk mendapatkan data yang akurat, dari praktikum tersebut yang akurat, dari praktikum tersebut yang sesuai dengan yang diinginkan, maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain: Penguasaan teori dasar Prosedur kerja Penguasaan alat yang tepat Pembuatan laporan yang selayaknya ada pedoman termasuk format pengetikan sehingga terwujud keberagaman dalam laporan. Hal-hal tersebut merupakan kendala bagi manusia, sehingga perlu perhatian khusus, maka kami sarankan untuk memahami apa yang diperoleh pada perkuliahan agar dapat memecahkan kesulitan dalam melaksanakan praktikum terutama dalam menghadapi alat-alat praktikum.


Teknik Elektro S1

41


DAFTAR PUSTAKA 1. Jakarta, New York, Jakarta, 1962 2. Search Zemansky, Fisika Untuk Universitas, Yayasan Buku Dana Indonesia, Jakarta , New York, Jakarta, 1962 3. Kasdoen Samsuatmojo Search Zemansky, Fisika Untuk Universitas, Yayasan Buku Dana Indonesia,, Fisika II Listrik, Malang, 1991. Nor Azmar dan Farid Madji, Penuntun Praktikum Fisika Dasar, Malang


Teknik Elektro S1

42

Documents

Laporan Praltikum Fisika ITN Elekto