View PendFis.ModPrak. ZV (1) flipbook.
ii
iii KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga Modul Praktikum Fisika Dasar ini dapat disusun dan diselesaikan dengan baik. Modul ini disusun sebagai salah satu bahan penunjang dalam pelaksanaan kegiatan praktikum Fisika Dasar, khususnya untuk membantu mahasiswa memahami konsep-konsep fisika melalui kegiatan pengamatan, pengukuran, percobaan, dan analisis data secara langsung. Fisika merupakan ilmu yang tidak hanya mempelajari berbagai fenomena alam secara teoritis, tetapi juga menekankan pentingnya pembuktian melalui eksperimen. Oleh karena itu, kegiatan praktikum diharapkan dapat membantu mahasiswa menghubungkan teori yang telah dipelajari di dalam kelas dengan fenomena yang dapat diamati secara nyata. Melalui modul ini, mahasiswa diharapkan mampu memahami prinsip dasar percobaan, menggunakan alat ukur dengan tepat, mengolah dan menganalisis data hasil pengamatan, serta menyusun laporan praktikum secara sistematis dan ilmiah. Modul ini memuat beberapa kegiatan praktikum yang mencakup konsep-konsep dasar Fisika, seperti pengukuran, mekanika, getaran dan gelombang, kalor, listrik, serta materi terkait lainnya. Setiap kegiatan dilengkapi dengan tujuan praktikum, dasar teori, alat dan bahan, prosedur percobaan, serta panduan analisis data agar mahasiswa dapat melaksanakan praktikum secara terarah. Penyusunan modul ini tentu masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi penyempurnaan modul ini pada masa yang akan datang. Semoga modul Praktikum Fisika Dasar ini dapat memberikan manfaat bagi mahasiswa dan membantu tercapainya proses pembelajaran yang lebih efektif, khususnya dalam memahami konsep-konsep fisika melalui kegiatan eksperimen. Akhir kata, semoga modul ini dapat digunakan sebagaimana mestinya dan memberikan kontribusi positif dalam menunjang kegiatan praktikum serta meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam berpikir ilmiah, kritis, dan sistematis. Bengkulu Penyusun
iv DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ......................................................................................................... iii DAFTAR ISI ....................................................................................................................... iv PERCOBAAN I PENGUKURAN LINEAR ...................................................................... 1 PERCOBAAN II AYUNAN SEDERHANA ....................................................................... 6 PERCOBAAN III GERAK LURUS ................................................................................. 10 PERCOBAAN IV HUKUM HOOKE .............................................................................. 16 PERCOBAAN VISKOSITAS .......................................................................................... 19 PERCOBAAN VI KALORIMETER ............................................................................... 23
1 PERCOBAAN I PENGUKURAN LINEAR 1. Tujuan a. Menentukan ketebalan benda dengan jangka sorong (caliper gauge) b. Menentukan ketebalan benda dengan mikrometer sekrup c. Menentukan massa jenis benda ( ) 2. Alat dan Bahan No Nama Alat/Bahan Jumlah 1 Gelas ukur 250 ml 1 2 Benda-benda berbentuk balok (besi, kayu,tembaga, kuningan,besi) 1 set 3 Jangka sorong (capiler gauge) 1 4 Mikrometer sekrup 1 5 Benda berbentuk silinder (Batu) 1 6 Benda berbentuk pipih (koin) 1 7 Neraca ohaus 1 set 8 Air Secukupnya 3. Teori Dasar Jika seorang ingin mengukur panjang suatu daerah maka berarti dia mengukur jarak antara dua titik yang membatasi daerah tersebut. Untuk mengetahui nilainya seseorang tersebut harus membandingkannya dengan alat ukur panjang yang dilengkapi satuan panjang dan kemudian melakukan penaksiran. Satuan panjang internasional yang telah ditetapkan adalah sama dengan 1.650.763.73 kalu panjang gelombang cahaya merah jingga dari spektrum emisi gas kripton. Luas dan volume benda dapat diturunkan dari ukuran panjang diatas.
2 A. Jangka Sorong (caliper gauge) Alat ini mempunyai dua skala yaitu skala utama dengan ketelitian 1 mm dan skala nonius dengan ketelitian (0,05 mm). Alat ini dapat digunakan untuk mengukur bagian luar/dalam dan kedalaman tabung. Benda yang diukur diletakkan pada rahang bawah atau atas (lihat gambar 1). Jika kedua rahang dikatubkan kedua skala menjadi tiitk nol. Gambar 1. Jangka sorong B. Mikrometer Sekrup Alat ini mempunyai dua skala utama (scole barrel) dan skala nonius ( micrometer collor) dengan ketelitian masing-masing sebesar 0,5 mm dan 0,01 mm. Gambar dibawah ini merupakan gambar mikrometer sekrup dan bagian- bagiannya. Gambar 2. Mikrometer sekrup
3 4. Langkah Percobaan A. Pengukuran dengan jangka sorong 1. Periksalah ketetapan titik nol dari jangka sorong. Letakkan benda berbentuk balok pada rahang bawah alat. 2. Baca hasil pengukuran pada skala utama dan nonius. Lakukan pengukuran di 3 tempat yang berbeda pada benda yang sama . 3. Ulangi langkah 1 dan 2 untuk mengukur benda berbentuk silinder dan benda berbentuk pipih. 4. Isikan hasil yang diperoleh pada tabel pengamatan 1.1 B. Pengukuran dengan mikrometer sekrup 1. Letakkan benda berbentuk balok pada rahang mikrometer sekrup. Putar pelan- pelan sekrup sehingga berbunyi “klik”. 2. Baca hasil pengukuran pada kedua skala yang tersedia pada alat. Lakukan pengukuran di 3 3 tempat yang berbeda pada benda yang sama . 3. Ulangi langkah 1 dan 2 untuk mengukur benda berbentuk silinder dan benda berbentuk pipih. 4. Isikan hasil yang diperoleh pada tabel pengamatan 1.1 C. Pengukuran dengan menggunakan neraca ohaus 1. Kalibrasi neraca ohaus dengan cara memutar sekrup di atas piringan neraca ke kiri dan kanan, hingga posisi dua gais ada neraca sejajar. 2. Letakkan benda yang akan diukur massanya pada tempat beban dalam neraca. 3. Geser skala mulai dari skala besar. Jika panahnya belum seimbang berganti ke skala kecil. 4. Jika dua garis pada neraca sudah sejajar atau seimbang maka hasil pengkuran sudah bisa dihitung. 5. Isikan hasil yang diperoleh pada tabel pengamatan 1. D. Pengukuran massa jenis 1. Masukkan air ke gelas ukur sebanyak 50 ml 2. Masukkan benda yang akan diukur massa jenisnya ke dalam gelas ukur tersebut. 3. Hitung volume air pada gelas ukur setelah benda dimasukkan
4 4. Hitung volume benda dengan mengurangkan volume akhir air dengan volume awal. 5. Hitung massa jenis dengan menggunakan rumus menghitung massa jenis. 6. Isikan hasil yang diperoleh pada tabel pengamatan 1.1 E. Penggunaan teori ralat 1. Hitung penyimpangan untuk setiap hasil pengukuran dengan menentukan ralat mutlak x , ralat nisbi I dan keseksamaan (K). 2. Hasil pengukuran harus ditunjukkan dengan ketentuan di atas. Tabel 1.1 hasil pengukuran berbagai beda No Percobaan Ke- Hasil pengukuran Balok (mm) Silinder (mm) Benda pipih (mm) Jangka sorong 1 2 3 Rata-Rata Mikrometer Sekrup No. Percobaan Ke- Balok (mm) Silinder (mm) Benda pipih (mm) 1 2 3 Rata-rata Neaca Ohaus No. Benda m(kg) Vo (m3) V1 (m3) V2 (m3)
5 1 Kuningan 2 Tembaga 3 Alminium 4 Besi 5 Kayu 6 Batu
6 PERCOBAAN II AYUNAN SEDERHANA 1. Tujuan Mencari pengaruh massa (m), panjang tali (l), dengan simpangan (A) terhadap periode (T) ayunan suatu bandul sederhana 2. Alat dan Bahan No Nama Alat/Bahan Jumlah 1 Dasar statif 1 2 Kaki statif 1 3 Batang statif panjang 1 4 Batang statif pendek 1 5 Balok penahan 2 6 Beban 50 garam 2 7 Benang 1 8 Jepit penahan 1 9 Stopwatch 1 10 Busur 1 11 Penggaris 1 3. Persiapan Percobaan 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan, yaitu dasar statif, batang statif panjang, batang statif pendek, dua balok penahan, beban 50 gram, benang, dan stopwatch. 2. Pasang batang statif panjang pada lubang dasar statif, kemudian kencangkan menggunakan knop pengunci pada dasar statif agar batang berdiri tegak dan kokoh. 3. Pasang balok penahan pertama pada batang statif panjang. Atur ketinggiannya sesuai kebutuhan, kemudian kencangkan knop penguncinya. 4. Masukkan batang statif pendek secara horizontal ke dalam balok penahan pertama. Pasang balok penahan kedua pada ujung batang statif pendek untuk mengunci posisinya. Pastikan batang statif pendek terpasang kuat dan tidak mudah bergeser. 5. Ikatkan salah satu ujung benang pada titik gantung di ujung batang statif pendek, kemudian ikatkan beban 50 gram pada ujung benang lainnya. 6. Atur panjang tali menjadi 100 cm, diukur dari titik gantung sampai ke pusat beban. Buat 10 tanda pada benang dengan jarak masing-masing 10 cm sesuai petunjuk modul.
7 7. Periksa kembali seluruh sambungan alat. Pastikan statif berdiri kokoh, benang menggantung vertikal, dan beban dapat berayun bebas tanpa menyentuh meja atau benda lainnya. Gambar 4.1 4. Langkah-Langkah Percobaan 1. Rakit alat ayunan sederhana sesuai dengan gambar rangkaian alat pada modul. Pasang benang dan beban 50 gram, kemudian atur panjang tali sebesar 1 m. 2. Atur sudut simpangan sebesar 10° (simpangan I), lepaskan beban tanpa dorongan, lalu ukur waktu yang diperlukan untuk 10 ayunan menggunakan stopwatch. Catat hasil pengukuran pada tabel. 3. Ulangi percobaan dengan sudut simpangan 15° (simpangan II), menggunakan massa beban 50 gram dan panjang tali 1 m. Catat waktu 10 ayunan. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan massa beban 100 gram dan panjang tali tetap 1 m, masing-masing untuk sudut simpangan 10° dan 15°. 5. Ulangi percobaan menggunakan panjang tali 0,8 m. Lakukan pengukuran untuk massa beban 50 gram dan 100 gram, masing-masing pada sudut simpangan 10° dan 15°. 6. Ulangi percobaan menggunakan panjang tali 0,6 m. Lakukan pengukuran untuk massa beban 50 gram dan 100 gram, masing-masing pada sudut simpangan 10° dan 15°. 7. Catat seluruh hasil pengukuran waktu 10 ayunan pada tabel pengamatan sesuai urutan variasi sudut simpangan, massa beban, dan panjang tali. 8. Hitung periode ayunan untuk setiap percobaan dengan persamaan:
8 9. Hitung percepatan gravitasi untuk setiap percobaan dengan persamaan: 10. Bandingkan hasil periode dan percepatan gravitasi dari seluruh percobaan. Gambar 4.2 5. Hasil Pengamatan Penyimpangan I II I II I II I II I II I II Sudut 10° 15° 10° 15° 10° 15° 10° 15° 10° 15° 10° 15° Massa beban (g) 50 50 100 100 50 50 100 100 50 50 100 100 Panjang tali (m) 1 1 1 1 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 0,6 0,6 0,6 Waktu 10 ayunan t (s) Petiode T (s) Gravitasi (m/s2)
9 6. Tugas Percobaan 1. Berdasarkan tabel, sebutkan faktor yang mempengaruhi besarnya periode bandul! 2. Bagaimana pengaruh massa beban terhadap periode bandu ? 3. Bagaimana pengaruh panjang tali terhadap periode bandul ? 4. Sebutkan sumber-sumber kesalahan percobaan yang dapat mempengaruhi besarnya pengukuran periode! 5. Kesimpulan apakah yang kalian peroleh ?
10 PERCOBAAN III GERAK LURUS 1. Tujuan Praktikum Setelah menyelesaikan percobaan ini, mahasiswa diharapkan: 1. Memahami sifat-sifat gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) menggunakan ticker timer dan kereta dinamika. 2. Mampu menentukan waktu tempuh, jarak tempuh, kecepatan, percepatan, dan visualisasi grafik yang dialami oleh sistem pada percobaan GLB dan GLBB menggunakan ticker timer dan kereta dinamika. 2. Alat dan Bahan Nama Alat Jumlah Rel Presisi 2 Kaki Rel 2 Penyambung Rel 1 Kereta Dinamika (troli) Biasa 1 Kereta Dinamika (troli) Bermotor 1 Ticker Timer. 1 Catu Daya (bermotor supply) 1 Kabel Penghubung Merah 2 Pita Kertas Ticker Timer secukupnya Pita Karbon secukupnya Tumpakan Berpenjepit 1 Balok Bertingkat 1 3. Teori Dasar
11 Gerak Lurus Beraturan (GLB) merupakan gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kecepatan konstan dan percepatan nol. Pada gerak ini, benda menempuh perpindahan yang sama dalam selang waktu yang sama. Artinya, meskipun waktu terus bertambah, kecepatan benda tetap selama gerak berlangsung. Kecepatan pada GLB dapat dihitung dengan membagi perpindahan dengan waktu tempuh. Rumus: v = s / t Keterangan: v = kecepatan (m/s) s = perpindahan (m) t = waktu tempuh (s) Prinsip Kerja Ticker Timer Ticker timer merupakan alat praktikum fisika yang digunakan untuk menganalisis gerak benda melalui titik-titik yang tercetak pada pita kertas. Alat ini menghasilkan titik-titik dalam selang waktu yang relatif tetap. Dengan mengukur jarak antartitik, kita dapat mengetahui karakteristik gerak benda, termasuk perubahan posisi dan kecepatannya. Frekuensi ticker timer menunjukkan banyaknya ketukan setiap sekon. Sebagai contoh, jika ticker timer memiliki frekuensi 50 Hz, selang waktu antara dua titik yang berurutan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut. Rumus: Δt = 1 / f Contoh: Δt = 1 / 50 Δt = 0,02 sekon Artinya, selang waktu antara dua titik yang berurutan adalah 0,02 sekon. Karakteristik GLB pada Pita Ketik Pada percobaan GLB, benda bergerak pada lintasan lurus dengan kecepatan yang relatif konstan. Oleh karena itu, jarak antartitik pada pita ketik idealnya relatif sama. Pola tersebut menunjukkan bahwa benda menempuh jarak yang sama dalam selang waktu yang sama. Untuk menentukan kecepatan rata-rata pada suatu segmen pita, jarak yang ditempuh dibagi dengan waktu yang diperlukan selama segmen tersebut. Rumus:
12 v = Δx / Δt Jika satu segmen terdiri atas beberapa interval titik, waktu total segmen dapat dihitung dengan mengalikan jumlah interval dengan selang waktu setiap interval. Rumus: t = n × Δt Keterangan: v = kecepatan rata-rata (m/s) Δx = perpindahan selama segmen (m) t = waktu total segmen (s) n = jumlah interval Δt = selang waktu setiap interval (s) Sebagai contoh, jika satu segmen terdiri atas 10 interval dan ticker timer bekerja pada frekuensi 50 Hz, waktu yang diperlukan untuk segmen tersebut adalah: t = 10 × 0,02 t = 0,2 sekon Analisis Grafik Gerak Lurus Beraturan Data hasil pengukuran pita ketik dapat digunakan untuk membuat grafik posisi terhadap waktu dan grafik kecepatan terhadap waktu. Grafik posisi terhadap waktu (x-t) pada GLB idealnya berbentuk garis lurus karena posisi berubah secara teratur terhadap waktu. Kemiringan grafik tersebut menunjukkan kecepatan benda. Sementara itu, grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) pada GLB idealnya berbentuk garis horizontal karena kecepatan benda tetap selama gerak berlangsung. Dengan mengamati pola titik, menghitung kecepatan, dan membuat grafik, karakteristik Gerak Lurus Beraturan dapat dianalisis berdasarkan hasil eksperimen. 4. Langkah-langkah Percobaan A. Persiapan Umum 1. Sambungkan rel menggunakan penyambung rel. Pastikan sambungan terpasang rapat tanpa celah. 2. Pasang kaki rel di sisi kiri dan kanan lintasan agar rel berdiri kokoh dan stabil. 3. Pasang ticker timer pada salah satu ujung rel, kemudian pasang tumpakan berpenjepit di sisi sebaliknya untuk menahan kereta. B. Percobaan GLB (Gerak Lurus Beraturan) 1. Atur posisi rel yang telah disesuaikan dalam keadaan lurus atau rata dengan permukaan bidang 2. Siapkan pita kertas dengan panjang kurang lebih 1 meter atau tergantung dengan kebutuhan selama praktik.
13 3. Masukkan pita kertas ke dalam ticker timer. Pastikan pita kertas berada di bawah pita karbon. 4. Letakkan kereta dinamika bermotor di atas rel mendatar, kemudian kaitkan ujung pita kertas pada penjepit di bagian samping kereta. 5. Hubungkan kabel dari ticker timer ke catu daya arus searah (DC) atau tergantung dengan sambungan yang ada di ticker timer. 6. Nyalakan catu daya dan atur tegangan pada 6 volt. 7. Nyalakan atau jalankan kereta dinamika bermotor agar bergerak di atas rel mendatar. 8. Setelah mencapai batas yang ditentukan (mengenai tumpukan berpenjepit), matikan kereta dinamika. 9. Amati pola titik-titik yang terbentuk pada pita kertas, kemudian putuskan pita kertas pada bagian ujung titik-titik yang terbentuk. 10. Analisi pola yang terbentuk, lalu isi datanya ke Tabel 1. 11. Ulangi langkah 4-10 hingga tiga kali pengulangan. No Pengulangan Ke- Waktu Tempuh Jarak Tempuh Kecepatan Kereta 1 2 3 Tabel 1. Hasil Data Percobaan GLB C. Percobaan GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) 1 1. Pengaturan rel 1. Ubah susunan rel untuk percobaan GLBB dengan meletakkan balok bertingkat di bawah sisi ticker timer sehingga rel menjadi miring atau berlereng. 2. Pastikan rel berada dalam posisi stabil dan tidak bergeser. 2. Eksekusi sistem 1. Atur posisi rel yang telah disesuaikan sehingga keadaan relnya miring atau berlereng terhadap permukaan bidang 2. Siapkan pita kertas dengan panjang kurang lebih 1 meter atau tergantung dengan kebutuhan selama praktik. 3. Pasang kembali pita kertas pada ticker timer dengan posisi pita kertas berada di bawah pita karbon. 4. Jepitkan ujung pita kertas pada kereta dinamika biasa. 5. Hubungkan ticker timer ke catu daya, lalu nyalakan catu daya dan atur tegangan pada 6 volt sesuai petunjuk praktikum.
14 6. Jalankan kereta dinamika biasa pada rel miring. Setelah mencapai batas yang ditentukan (mengenai tumpukan berpenjepit). 7. Amati pola titik-titik yang terbentuk pada pita kertas, kemudian putuskan pita kertas pada bagian ujung titik-titik yang terbentuk. 8. Analisi pola yang terbentuk, lalu isi datanya ke Tabel 2. Segmen Pita Ke- Interval Pita Waktu Tempuh Waktu Kumulatif Jarak Tempuh Jarak Kumulatif Kecepatan Kereta Percepatan Kereta 1 2 3 Tabel 2. Hasil Data Percobaan GLBB 1 D. Percobaan GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) 2 1. Pengaturan rel 1. Ubah susunan rel untuk percobaan GLBB dengan meletakkan balok bertingkat di bawah sisi tumpukan berpenjepit sehingga rel menjadi miring atau berlereng. 2. Pastikan rel berada dalam posisi stabil dan tidak bergeser. 2. Eksekusi sistem 1. Atur posisi rel yang telah disesuaikan dalam keadaan relnya miring atau berlereng terhadap permukaan bidang 2. Siapkan pita kertas dengan panjang kurang lebih 1 meter atau tergantung dengan kebutuhan selama praktik. 3. Masukkan pita kertas ke dalam ticker timer. Pastikan pita kertas berada di bawah pita karbon. 4. Letakkan kereta dinamika bermotor di atas rel mendatar, kemudian kaitkan ujung pita kertas pada penjepit di bagian samping kereta. 5. Hubungkan kabel dari ticker timer ke catu daya arus searah (DC) atau tergantung dengan sambungan yang ada di ticker timer. 6. Nyalakan catu daya dan atur tegangan pada 6 volt. 7. Nyalakan atau jalankan kereta dinamika bermotor agar bergerak di atas rel yang miring atau mendaki. 8. Setelah mencapai batas yang ditentukan (mengenai tumpukan berpenjepit), matikan kereta dinamika. 9. Amati pola titik-titik yang terbentuk pada pita kertas, kemudian putuskan pita kertas pada bagian ujung titik-titik yang terbentuk. 10. Analisi pola yang terbentuk, lalu isi datanya ke Tabel 3.
15 Segmen Pita Ke- Interval Pita Waktu Tempuh Waktu Kumulatif Jarak Tempuh Jarak Kumulatif Kecepatan Kereta Percepatan Kereta 1 2 3 Tabel 3. Hasil Data Percobaan GLBB 2 5. Tugas Percobaan 1. Dapatkan visualisasi grafik untuk percobaan GLB, percobaan GLBB 1, dan GLBB 2 atas hal berikut: a. Grafik Hubungan Antara Posisi dan Waktu! b. Grafik Hubungan Antara Kecepatan dan Waktu! 2. Analisis hasil grafik yang didapatkan, lalu tariklah kesimpulan!
16 PERCOBAAN IV HUKUM HOOKE 1. Tujuan Mencari hubungan antara gaya dan pertambahan panjang 2. Alat dan Bahan No Nama Alat/Bahan Jumlah 1 Dasar statif 1 2 Batang statif panjang 1 3 Batang statif pendek 1 4 Kaki Statif 2 5 Balok penahan 1 6 Beban 50 gram 6 7 Jepit penahan 2 8 Pegas spiral 1 9 Penggaris 1 10 Dinamometer 1 3. Pesiapan Percobaan 1. Rakit statif sesuai Gambar 8.1 2. Pasang balok penahan pada batang statif 3. Pasang jepit penahan pada balok penahan dan digantungkan pegas spiral
17 Gambar 8.1 4. Langkah-Langkah Percobaan 1.Gantungkan 1 beban (w) = 0,5 N pada dinamometer sebagai gaya awal F0 2.Ukur panjang awal (l0) pegas dan catat hasilnya pada Tabel 8.1 3.Tambahkan satu beban dan ukur kembali panjang pegas (l) . catat hasil pengamatan ke dalam tabel. 4.Ulangi langkah 1-3 dengan setiap kali menambah 1 beban untuk melengkapi tabel di bawah . 5. Hasil Pengamatan l0 = ............m F0= .............m No W (N) F0(N) (m) (m) ∆F = (w – F0) N ∆ = (-) m 1 0,5 2 1,0 3 1,5 4 2,0 5 2,5 6 3,0
18 6. Tugas Percobaan 1. Gambarkan grafik pertambahan panjang pegas terhadap pertambahan gaya ∆F ∆l 2. Dari grafik diatas tentukan tetapan pegas 3. Sebutkan sumber-sumber kesalahan percobaan
19 PERCOBAAN VISKOSITAS 1. Tujuan Setelah menyelesaikan percobaan ini di harapkan mahasiswa dapat : 1. Memahami hubungan antar gaya yang di alami oleh benda yang bergerak dalam fluida dengan kekentalan fluida tersebut. 2. Menentukan koefisien-koefisien kekentalan zat cair dengan menggukan hukum stokes. 2. Alat dan Bahan No Nama Alat/Bahan Jumlah 1 Satu set percobaan viskositas 1 set 2 Mistar 1 3 Mikrometer sekrup 1 4 Neraca ohaus 1 5 Fluida (gliserin, sabun cuci piring, dan minyak goreng) Secukupnya 6 Karet gelang 3 7 Viskosmeter 1 set 3. Teori Dasar Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental maka benda tersebut akan di hambat dengan gaya gesek fluida pada benda tersebut. Manurut stokes gaya hambat yang dialami oleh benda berbentuk bola yang bergerak taerhadap fluda ketal adalah : F=6πηrv Dimana : F=gaya gesek fluida η=koefisien kekentalan fluida r=jari-jari bola v=kecepatan relative bola terhadap fluida
20 Bola yang jatuh dalam fluida kental mengalamo 3 gaya yaitu gaya berat (W) gaya gesekan (F) dan gaya archimedes FS karena setelah beberapa saat resultaan ketiga gaya itu sama dengan 0 berdasarkan hukum 1 newton bola akan bergerak lurus beraturan dengn kecepatan sebesar : 𝑣𝑡 = 2𝑟2𝑔(𝜌𝑏 − 𝜌𝑓) 9𝜂 Keterangan: (𝑣𝑡) = 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙(𝑚/𝑠) (𝑟) = 𝑗𝑎𝑟𝑖 − 𝑗𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎(𝑚) (𝑔) = 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠𝑖(𝑚/𝑠2) (𝜌𝑏) = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎(𝑘𝑔/𝑚3) (𝜌𝑓) = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎(𝑘𝑔/𝑚3) (𝜂) = 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑣𝑖𝑠𝑘𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎(𝑃𝑎 · 𝑠) 4. Prosedur Percobaan 1. Ukur diamater bola 2. Timbang massa bola dengan neraca 3. Ukur volume fluida dengan gelas ukur 4. Ukur massa fluida dengan neraca 5. Masukkan fluida ke dalam tabung percobaan viskositas 6. Pasanglah karet gelang pada tabung percobaan sebagai penanda kedalaman fluida pada posisi 20 cm, 40 cm dan 60 cm 7. Jatuhkan bola kedalam tabung gelas dan ukur lah waktu tempu (t) bola dari dari karet gelang pertama hingga karet gelang berikutnya 8. Catat semua data pada Tabel 6.1, 6.2, dan 6.3 9. Ulangi langkah 6,7,8 pada fluida yang berbeda 10. Siapkan 3 fluida (gliserin, sabun cuci piring dan miyak goreng) sebanyak masing-masing 500 ml di dalam gelas ukur 11. Rangkai set alat viskosmeter 12. Celupkan rotor viskosmeter kedalam fluida yang telah disiapkan hingga seluruh bagian rotor tenggelam 13. Setting pengaturan menu program pada alat viskosmeter, lalu klik start 14. Tunggu hingga rotor berhenti bergerak lalu catat data yang di dapat pada Tabel 6.4
21 5. Hasil Pengamatan Tabel 6.1 Zat cair : Diameter bola : No Jarak karet gelang d (cm) Waktu yang dibutuhkan t (s) Tabel 6.2 Zat cair : Diamter bola : No Jarak karet gelang d (cm) Waktu yag dibutuhkan t (s) Tabel 6.3 Zat cair : Diameter bola : No Jarak karet gelang d (cm) Waktu yag dibutuhkan t (s)
22 Tabel 6.4 Zat cair : Diamter bola : No Nama Fluida (𝜂) 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑣𝑖𝑠𝑘𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎 (𝑃𝑎 · 𝑠) 6. Tugas Percobaan 1. Buat grafik t terhadap d dari percobaan! 2. Hitunglah nilai koefisien kekntlan masing-masing fluida (viskositas)! 3. Hitunglah ketidakpastian dari hasil perhitungan koefisien kekntalan fluida!
23 PERCOBAAN VI KALORIMETER 1. Tujuan Menentukan kapasitas kalor kalorimeter dan kalor lebur es 2. Alat dan Bahan No Nama Alat/Bahan Jumlah 1 Tabung kalorimeter lengkap dengan pengaduk 1 2 Termometer 1 3 Gelas ukur 2 4 Neraca 1 5 Stopwatch 1 6 Tisu 1 kotak 7 Air biasa, air panas dan es batu Secukupnya 3. Teori Dasar Kalorimeter adalah pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama proses kimia. Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor dari reaksi yang dikeluarkan. Kalorimeter dapat digunakan untuk menghitung energi dalam makanan, dalam atmosfer dan mengukur jumlah energi yang meningkat dalam suhu kalorimeter. Suhu merupakan besaran yang menyatakan keadaan termal suatu benda, sedangkan kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah hingga tercapai kesetimbangan termal. Jumlah kalor yang menyebabkan perubahan suhu suatu zat dinyatakan dengan persamaan: 𝑄 = 𝑚𝑐Δ𝑇 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛: (𝑄) 𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟(𝐽) (𝑚) 𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡(𝑘𝑔)
24 (𝑐) 𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠(𝐽/𝑘𝑔°𝐶) (Δ𝑇) adalah perunahan suhu (°𝐶) Asas Black menyatakan bahwa dalam sistem terisolasi, kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu lebih tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh benda bersuhu lebih rendah. Secara matematis, prinsip ini dituliskan sebagai: 𝑄lepas = 𝑄terima Prinsip ini digunakan dalam percobaan kalorimeter untuk menganalisis pertukaran kalor antara air panas, air dingin, es, dan kalorimeter. Kapasitas kalor kalorimeter adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu kalorimeter sebesar satu derajat. Kalor yang diserap oleh kalorimeter dinyatakan dengan persamaan: 𝑄𝑘 = 𝐶𝑘Δ𝑇 dengan (Q_k) adalah kalor yang diserap kalorimeter (J), (C_k) adalah kapasitas kalor kalorimeter (J/°C), dan (\Delta T) adalah perubahan suhu kalorimeter (°C). Kapasitas kalor kalorimeter dapat ditentukan melalui pencampuran air panas dan air dingin menggunakan persamaan: dengan (m_p) adalah massa air panas, (m_d) adalah massa air dingin, (c_a) adalah kalor jenis air, (T_p) adalah suhu awal air panas, (T_d) adalah suhu awal air dingin, dan (T_f) adalah suhu akhir campuran. Persamaan ini berlaku apabila suhu awal kalorimeter sama dengan suhu awal air dingin dan pertukaran kalor dengan lingkungan dapat diabaikan. Kalor lebur adalah kalor yang diperlukan untuk mengubah zat padat menjadi cair pada suhu tetap. Kalor lebur es dapat dihitung menggunakan persamaan: 𝑄 = 𝑚𝐿 dengan (Q) adalah kalor (J), (m) adalah massa es (kg), dan (L) adalah kalor lebur es (J/kg). Nilai teoritis kalor lebur es pada tekanan atmosfer normal sekitar (3,34 × 105 J/kg). Dalam percobaan kalorimeter, kalor lebur es ditentukan dengan memasukkan es bersuhu (0∘C) ke dalam air yang lebih hangat. Dengan memperhitungkan kalor yang dilepaskan air dan kalorimeter, persamaan yang digunakan adalah: Sehingga diperoleh:
25 . (𝑚𝑎) 𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 (𝑚𝑒)𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑒𝑠 (𝑐𝑎)𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠𝑎𝑖𝑟 (𝐶𝑘)𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑇𝑎)𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑎𝑤𝑎𝑙 𝑎𝑖𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖 𝑚𝑒𝑡𝑒r (𝑇𝑓)𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑢𝑟𝑎𝑛
1 4. Langkah Percobaan Prosedur A 1) imbang kalorimeter kosong dan catat massanya jika diperlukan.Masukkan m₁ gram air suhu ruang (air dingin) ke dalam kalorimeter. 2) Ukur dan catat suhu awal air dalam kalorimeter sebagai T₁. 3) Siapkan m₂ gram air panas (disarankan m₂ = m₁). 4) Ukur dan catat suhu air panas sebagai T₂, dengan syarat T₂ > T₁. 5) Tuangkan air panas ke dalam kalorimeter yang berisi air dingin, kemudian segera tutup kalorimeter. 6) Aduk campuran secara perlahan hingga suhu merata. 7) Amati perubahan suhu hingga mencapai keadaan stabil. 8) Catat suhu akhir campuran sebagai Ta. 9) Catat seluruh data pada Tabel 7.1. Prosedur B 1) Masukkan m₁ gram air panas ke dalam kalorimeter. 2) Ukur dan catat suhu awal air panas sebagai T₁. 3) Timbang m₂ gram es yang telah dikeringkan dari air yang menempel pada permukaannya. 4) Pastikan es berada pada suhu mendekati 0°C. 5) Masukkan es ke dalam kalorimeter yang berisi air panas, kemudian segera tutup kalorimeter. 6) Aduk campuran secara perlahan dan terus-menerus hingga seluruh es mencair. 7) Setelah seluruh es mencair dan suhu campuran stabil, ukur dan catat suhu akhir campuran sebagai Ta. 8) Catat seluruh data pada Tabel 7.2 Prosedur C 1) Timbang kalorimeter kosong beserta tabung dalamnya dan catat massanya sebagai m₀. 2) Isi kalorimeter dengan air hangat hingga sekitar setengah volume kalorimeter. 3) Timbang kembali kalorimeter yang telah berisi air dan catat massanya sebagai m₁. 4) Pasang kalorimeter pada selubung luarnya dan tutup kalorimeter.
2 5) Ukur suhu awal air dalam kalorimeter dan catat sebagai T₀. 6) Ambil beberapa potong es yang telah dikeringkan menggunakan tisu sehingga tidak ada air yang menempel pada permukaannya. 7) Masukkan es secara hati-hati ke dalam kalorimeter, kemudian segera tutup kembali kalorimeter. 8) Aduk campuran secara perlahan dan terus-menerus agar suhu merata. 9) Catat suhu campuran setiap 30 detik hingga seluruh es mencair dan suhu mencapai keadaan stabil. 10) Setelah seluruh es mencair, timbang kembali kalorimeter beserta campurannya dan catat massanya sebagai m₂. 11) Catat seluruh hasil pengamatan pada Tabel 7.3. 12) Ulangi percobaan sebanyak tiga kali untuk memperoleh nilai rata-rata yang lebih teliti. 5. Data Pengamatan Tabel Percobaan Pengukuran Suhu Zat Prosedur 1 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑏𝑖𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑇1 𝑇2 𝑇3 Tabel Percobaan Pengukuran Suhu Zat Prosedur 2 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑢 𝑇𝑥 𝑇𝑦 𝑇𝑧 Tabel Percobaan Pengukuran Suhu Zat Prosedur 3 𝑚0 : 𝑚1 : 𝑚2.1 : 𝑚2.2: 𝑚2.3: 𝑇0 : No Waktu (s) Perubahan Temperatur Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 1 30 2 60 3 90 4 120 5 150
3 6. Tugas Percobaan 1. Hitunglah kapasitas kalor kalorimeter (Prosedur A) 2. Hitunglah kalor lebur es (prosedur B) 3. Gambar grafik antara temperatur dengan waktu (prosedur C)