penuntun praktikum

PERCOBAAN I

SATUAN DAN PENGUKURAN

Materi Pokok : Besaran dan satuan

Kompetensi Dasar :

Mengukur besaran-besaran fisika dengan alat yang sesuai dan mengolah data hasil dengan menggunakan aturan angka penting

Indikator :

• Melakukan pengukuran dengan benar berkaitan dengan besaran pokok panjang, massa, waktu dengan mempertimbangkan aspek ketepatan(akurasi) dan ketelitian

• Mengolah data hasil pengukuran dan menyajikannya dalam bentuk tabel dan grafik dengan menggunakan penulisan angka penting dan mampu menarik kesimpulan tentang besaran fisis yang diukur berdasarkan hasil yang telah disajikan dalam bentuk grafik

• Menunjukkan kecakapan individu dan kerjasama dalam kelompok

1. TUJUAN

   1. Mengenal alat-alat ukur dan penggunaannya

   2. Menggunakan hasil pengukuran dalam perhitungan dan menuliskanny sesuai aturan penulisan angka penting.

2. RINGKASAN MATERI

A. Besaran dan Satuan

Hasil pengukuran selalu mengandung dua hal, yakni: kuantitas atau nilai dan satuan. Sesuatu yang memiliki kuantitas dan satuan tersebut dinamakan besaran. Berbagai besaran yang kuantitasnya dapat diukur, baik secara langsung maupun tak langsung, disebut besaran fisis, misalnya panjang dan waktu. Tetapi banyak juga besaran-besaran yang dikategorikan non-fisis, karena kuantitasnya belum dapat diukur, misalnya cinta, bau, dan rasa. Diskusikan dengan teman-temanmu, mungkinkah suatu besaran nonfisis suatu saat akan menjadi besaran fisis? Berilah penjelasan!

Dahulu orang sering menggunakan anggota tubuh sebagai satuan pengukuran, misalnya jari, hasta, kaki, jengkal, dan depa.Namun satuan-satuan tersebut menyulitkan dalam omunikasi, karena nilainya berbeda-beda untuk setiap orang. Satuan semacam ini disebut satuan tak baku. Untuk kebutuhan komunikasi, apalagi untuk kepentingan ilmiah, pengukuran harus menggunakan satuan baku, yaitu satuan pengukuran yang nilainya tetap dan disepakati secara internasional, misalnya meter, liter, dan kilogram.

1. Besaran Pokok : Besaran yang satuannya ditetapkan secara International (SI)

Satuan SI untuk besaran-besaran pokok ditunjukkan tabel di bawah.

NO	Besaran Pokok	Satuan dasar SI	Simbol satuan	Dimensi
1 2 3 4 5 6 7	Panjang Massa Waktu Kuat arus listrik Temperatur Jumlah zat Intensitas cahaya	meter kilogram sekon ampere kelvin mol candela	M Kg S A K Mol Cd	[ L ] [ M ] [ T ] [ Q ] [ I ] [ N ] [ J ]

2. Besaran Turunan : Besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok.

NO	Besaran Turunan	Satuan turunan	Nama Satuan	Simbol	Dimensi
1 2 3 4 5 6 7 8	Kecepatan Percepatan Massa jenis Gaya Energi Tekanan Daya Induksi magnet	m.s-1 m.s-2 Kg.m-1 Kg.m.s-2 N.m-2 N.m2 J.s-1 Wb.m-2	- - - Newton Joule Pascal Watt Tesla	- - - N J Pa W T	LT-1 LT-2 ML-3 MLT-2 M-1LT-2 M3LT-2 ML2T-3 -

3. Konversi Satuan SI

NO	Awalan	simbol	Faktor	NO	Awalan	simbol	Faktor
1 2 3 4 5 6 7	atto- femto- pico- nano- mikro- mili- centi-	a f P N μ m c	10-18 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2	8 9 10 11 12 13 14	deci- tera- giga- mega- kilo- hekto- deka-	d T G M K H Da	10-1 1012 109 106 103 102 101

B. Alat Ukur

1. Alat untuk Mengukur Panjang

a. Mistar

Ada beberapa jenis mistar/penggaris sesuai dengan skalanya, misalnya mistar yang berskala mm dengan ketelitian 1 mm. Ketika mengukur, posisi mata tegak lurus mistar supaya tidak terjadi kesalahan pengukuran (kesalahan paralaks).

Gambar 1 Berbagai posisi mata dalam membaca hasil pengukuran

Posisi A dan C menimbulkan kesalahan paralaks. Posisi B yang benar.

b. Jangka sorong

Gambar 2 Jangka sorong, sebagai alat pengukur besaran panjang

Alat untuk mengukur panjang dengan ketelitian 0,1 mm digunakan jangka sorong yang terdiri dari pasangan rahang pertama (untuk mengukur diameter dalam) dan pasangan rahang kedua untuk mengukur diameter luar. Dari pasangan ini terdapat rahang tetap dan rahang geser dan dilengkapi skala utama dan skala nonius.

c. Mikrometer sekrup

Untuk mengukur panjang dengan ketelitian 0,1 mm digunakan mikrometer sekrup yang bagian utamanya adalah sebuah poros berulir yang dipasang pada silinder pemutar dan pada ujung silinder pemutar terdapat garis-garis skala yang membagi 50 bagian yang sama.

Gambar 3 Mikrometer sekrup

3. Alat untuk Mengukur Massa

Setiap benda tersusun dari materi. Jumlah materi yang terkandung dalam masing-masing benda disebut massa benda. Massa diukur dengan neraca lengan, dan berat diukur dengan neraca pegas. Neraca lengan dan neraca pegas termasuk jenis neraca mekanik. Sekarang, sudah banyak digunakan jenis neraca lain yang lebih teliti, yaitu neraca elektronik.

Gambar 4 Alat untuk mengukur massa(a. Neraca Timbang, b. Neraca pegas)

4. Alat untuk Mengukur waktu

Waktu adalah selang antara dua kejadian atau dua peristiwa. Misalnya, waktu siang adalah sejak matahari terbit hingga matahari tenggelam, waktu hidup adalah sejak dilahirkan hingga meninggal.

Untuk peristiwa-peristiwa yang selang terjadinya cukup lama, waktu dinyatakan dalam satuan-satuan yang lebih besar, misalnya: menit, jam, hari, bulan, tahun, abad dan lain-lain. Sedangkan, untuk kejadian-kejadian yang cepat sekali bisa digunakan satuan milisekon (ms) dan mikrosekon (μs). Untuk keperluan sehari-hari, telah dibuat alat-alat pengukur waktu, misalnya stopwatch dan jam tangan.

Gambar 5 stopwatch dan jam tangan

3. ALAT DAN BAHAN

• Jangka sorong

• Mikrometer sekrup

• Neraca Timbang

• Bola kecil (Kelereng)

• Silinder berongga (pipa kecil)

• Silinder pejal (tabung)

4. PROSEDUR

   1. Siapkan alat ukur dan benda yang akan diukur

   2. Kenali nst (nilai skala kecil) atau ketelitian masing-masing alat ukur.

   3. Ukur benda dengan menggunakan alat ukur yang sesuai ketelitiannya. Misalkan diameter kelereng menggunakan mikrometer sekrup, tinggi silinder menggunakan jangka sorong.

   4. Catat hasil pengukuran.

   5. Timbang masing-masing benda dan catat massanya.

   6. Hitung volume dan massa jenis masing-masing benda dan tulis laporan nilainya berdasarkan aturan angka penting.

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

1. Tabel pengamatan

No	Bola	Silinder Berongga			Kubus	Silinder pejal
	Jari-jari (R) cm	Diameter luar (Dl) cm	Diameter dalam (Dd) cm	Tinggi (T) cm	Sisi (s) cm	Diameter cm	Tinggi cm
1 2 3

2. Pengolahan data

a. Bola

1. Menghitung Volume bola

2. Menghitung massa jenis bola

b. Silinder berongga

1. Menghitung Volume Silinder berongga

2. Menghitung massa jenis Silinder berongga

c. Kubus

1. Menghitung Volume kubus

2. Menghitung massa jenis kubus

d. Silinder pejal

1. Menghitung Volume Silinder pejal

2. Menghitung massa jenis Silinder pejal

6. PERTANYAAN/TUGAS

   1. Sebutkan jenis alat ukur panjang dan massa?

   2. Berapakah nst alat ukur yang anda gunakan pada percobaan ini>

   3. Jelaskan langkah-langkah untuk mendapatkan hasilpengukuran yang tepat!

   4. Tulislah hasil dan data yang anda peroleh dalam Satuan Internasional (SI)

   5. Bandingkan hasil pengukuran yang anda peroleh dengan hasil pengukuran yang diperoleh teman anda! Jika berbeda, mengapa?

   6. Kesimpulan apa yang kamu peroleh dari percobaan ini?

PERCOBAAN II

KETIDAKPASTIAN PADA HASIL PENGUKURAN

Materi Pokok : Besaran dan satuan

Kompetensi Dasar :

Mengukur besaran-besaran fisika dengan alat yang sesuai dan mengolah data hasil dengan menggunakan aturan angka penting

Indikator :

• Melakukan pengukuran dengan benar berkaitan dengan besaran pokok panjang, massa, waktu dengan mempertimbangkan aspek ketepatan (akurasi) dan ketelitian

• Mengolah data hasil pengukuran dan menyajikannya dalam bentuk tabel dan grafik dengan menggunakan penulisan angka penting dan mampu menarik kesimpulan tentang besaran fisis yang diukur berdasarkan hasil yang telah disajikan dalam bentuk grafik

• Menunjukkan kecakapan individu dan kerjasama dalam kelompok

1. TUJUAN

Mengetahui dan memahami kesalahan paralaks sebagai salah satu penyebab ketidakpastian pada hasil pengukuran.

2. RINGKASAN MATERI

Pengukuran

Pengukuran merupakan kegiatan sederhana, tetapi sangat penting dalam kehidupan kita. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran dengan besaran lain sejenis yang dipergunakan sebagai satuannya. Misalnya, Anda mengukur panjang buku dengan mistar, artinya Anda membandingkan panjang buku tersebut dengan satuan-satuan panjang yang ada di mistar, yaitu milimeter atau centimeter, sehingga diperoleh hasil pengukuran, panjang buku adalah 210 mm atau 21 cm.

Fisika merupakan ilmu yang memahami segala sesuatu tentang gejala alam melalui pengamatan atau observasi dan memperoleh kebenarannya secara empiris melalui panca indera. Karena itu, pengukuran merupakan bagian yang sangat penting dalam proses membangun konsep-konsep fisika.

Ada dua hal yang perlu diperhatikan dalam kegiatan pengukuran, pertama masalah ketelitian (presisi) dan kedua masalah ketepatan (akurasi).

Presisi menyatakan derajat kepastian hasil suatu pengukuran, sedangkan akurasi menunjukkan seberapa tepat hasil pengukuran mendekati nilai yang sebenarnya.

Presisi bergantung pada alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran. Umumnya, semakin kecil pembagian skala suatu alat semakin presisi hasil pengukuran alat tersebut. Mistar umumnya memiliki skala terkecil 1 mm, sedangkan jangka sorong mencapai 0,1 mm atau 0,05 mm, maka pengukuran menggunakan jangka sorong akan memberikan hasil yang lebih presisi dibandingkan menggunakan mistar.

Meskipun memungkinkan untuk mengupayakan kepresisian pengukuran dengan memilih alat ukur tertentu, tetapi tidak mungkin menghasilkan pengukuran yang tepat (akurasi) secara mutlak. Keakurasian pengukuran harus dicek dengan cara membandingkan terhadap nilai standar yang ditetapkan. Keakurasian alat ukur juga harus dicek secara periodik dengan metode the two-point calibration. Pertama, apakah alat ukur sudah menunjuk nol sebelum digunakan? Kedua, apakah alat ukur memberikan pembacaan ukuran yang benar ketika digunakan untuk mengukur sesuatu yang standar?

1. Sumber-sumber ketidakpastian dalam pengukuran

Ada tiga sumber utama yang menimbulkan ketidakpastian pengukuran, yaitu:

a. Ketidakpastian Sistematik

Ketidakpastian sistematik bersumber dari alat ukur yang digunakan atau kondisi yang menyertai saat pengukuran. Bila sumber ketidakpastian adalah alat ukur, maka setiap alat ukur tersebut digunakan akan memproduksi ketidakpastian yang sama. Yang termasuk ketidakpastian sistematik antara lain:

• Ketidakpastian Alat

Ketidakpastian ini muncul akibat kalibrasi skala penunjukkan angka pada alat tidak tepat, sehingga pembacaan skala menjadi tidak sesuai dengan yang sebenarnya. Misalnya, kuat arus listrik yang melewati suatu beban sebenarnya 1,0 A, tetapi bila diukur menggunakan suatu Ampermeter tertentu selalu terbaca 1,2 A. Untuk mengatasi ketidakpastian alat, harus dilakukan kalibrasi setiap alat tersebut dipergunakan.

• Kesalahan Nol

Ketidaktepatan penunjukkan alat pada skala nol juga melahirkan ketidakpastian sistematik. Hal ini sering terjadi, tetapi juga sering terabaikan. Pada sebagian besar alat umumnya sudah dilengkapi dengan skrup pengatur/pengenol. Bila sudah diatur maksimal tetap tidak tepat pada skala nol, maka untuk mengatasinya harus diperhitungkan selisih kesalahan tersebut setiap kali melakukan pembacaan skala.

• Waktu Respon Yang Tidak Tepat

Ketidakpastian pengukuran ini muncul akibat dari waktu pengukuran (pengambilan data) tidak bersamaan dengan saat munculnya data yang seharusnya diukur, sehingga data yang diperoleh bukan data yang sebenarnya. Misalnya, kita ingin mengukur periode getar suatu beban yang digantungkan pada pegas dengan menggunakan stopwatch. Selang waktu yang kita ukur sering tidak tepat karena terlalu cepat atau terlambat menekan tombol stopwatch saat kejadian berlangsung.

• Kondisi Yang Tidak Sesuai

Ketidakpastian pengukuran ini muncul karena kondisi alat ukur dipengaruhi oleh kejadian yang hendak diukur. Misal, mengukur nilai transistor saat dilakukan penyolderan, atau mengukur panjang sesuatu pada suhu tinggi menggunakan mistar logam. Hasil yang diperoleh tentu bukan nilai yang sebenarnya karena panas mempengaruhi sesuatu yang diukur maupun alat pengukurnya.

b. Ketidakpastian Random

Ketidakpastian random umumnya bersumber dari gejala yang tidak mungkin dikendalikan secara pasti atau tidak dapat diatasi secara tuntas. Gejala tersebut umumnya merupakan perubahan yang sangat cepat dan acak hingga pengaturan atau pengontrolannya di luar kemampuan kita. Misalnya:

• Fluktuasi pada besaran listrik. Tegangan listrik selalu mengalami fluktuasi (perubahan terus menerus secara cepat dan acak). Akibatnya kalau kita ukur, nilainya juga berfluktuasi. Demikian pula saat kita mengukur kuat arus listrik,

• Getaran landasan. Alat yang sangat peka (misalnya seismograf) akan melahirkan ketidakpastian karena gangguan getaran landasannya,

• Radiasi latar belakang. Radiasi kosmos dari angkasa dapat mempengaruhi hasil pengukuran alat pencacah, sehingga melahirkan ketidakpastian random.

• Gerak acak molekul udara. Molekul udara selalu bergerak secara acak (gerak Brown), sehingga berpeluang mengganggu alat ukur yang halus, misalnya mikro-galvanometer dan melahirkan ketidakpastian pengukuran.

c. Ketidakpastian Pengamatan

Ketidakpastian pengamatan merupakan ketidakpastian pengukuran yang bersumber dari kekurangterampilan manusia saat melakukan kegiatan pengukuran. Misalnya: metode pembacaan skala tidak tegak lurus (paralaks), salah dalam membaca skala, dan pengaturan atau pengesetan alat ukur yang kurang tepat.

3. ALAT DAN BAHAN

   • Gelas ukur

   • Air

Gambar 6. posisi mata saat membaca volume air

4. PROSEDUR

   1. Siapkan gelas ukur di atas meja.

   2. Isi gelas ukur dengan air pada volume tertentu.

   3. Baca volumenya dengan posisi mata anda tepat pada permukaan air, di atas permukaan air, dan di bawah permukaan air (gambar 6)

   4. Catat hasil yang diperoleh.

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	Posisi mata	Volume (mL)
1 2 3	Di atas permukaan Tepat pada permukaan Di bawah permukaan	........... ........... ...........

6. PERTANYAAN/TUGAS

   1. Sebutkan faktor-faktor yang dapat menyebabkan kesalahan pada pengukuran!

   2. Jelaskan yang dimaksud kesalahan paralaks!

   3. Bandingkan ketiga hasil pengukuran yang tekah anda lakukan!

PERCOBAAN III

GAYA DAN INTERAKSINYA

Materi Pokok : Dinamika pertikel

Kompetensi Dasar :

Menginterpretasikan hukum-hukum Newton dan penerapannya pada gerak benda

Indikator :

• Membedakan koefisien gesekan statis dan gesekan kinetis Menganalisis gerak benda pada bidang miring dibawah pengaruh gaya gesekan Menyatakan Hukum Newton tentang gravitasi, sebagai gaya medan yang berhubungan dengan gaya antara dua benda bermassa dan penerapannya

• Menerapkan hukum hukum Newton tentang gerak dan gravitasi pada gerak planet

• Menentukan kaitan konsep gaya pegas dengan sifat elastisitas bahan

• Menganalisis gerak di bawah pengaruh gaya pegas

1. TUJUAN

Mampu menjelaskan gaya aksi reaksi sebagai prinsip hukum Newton III

2. RINGKASAN MATERI

Konsep gaya memberikan deskripsi kuantitatif tentang interaksi antara dua benda atau antara benda dan lingkungannya. Gaya yang melakukan kontak langsung dengan benda disebut gaya sentuh, seperti tarikan, dorongan, gesekan ban mobil dengan jalan. Gaya merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besar dan arah. Dalam sistem SI, satuan gaya adalah Newton (N), dan alat untuk mengukur gaya adalah neraca pegas atau dinamometer.

Pengukuran Massa dan berat.

Berat merupakan besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut. Karena dipengaruhi oleh gaya tarik bumi, maka nilainya dapat berubah-ubah tergantung posisi benda tersebut terhadap bumi. Benda yang berada jauh dari bumi tidak memiliki beras meski massanya tetap ada. Itulah sebabnya penimbangan massa berbeda dengan menimbang berat. Secara matematis, persamaan berat benda ditulis :

W = m . g W = Berat (N)

m = massa (kg)

g = Percepatan gravitasi (m/s²)

dua benda yang mempunyai berat sama pada lokasi yang sama akan mempunyai massa yang sama. Oleh karena itu, cara yang paling mudah untuk mengukur massa benda adalah dengan membandingkan berat benda yang tidak diketahui dengan berat standar.

Hukum Newton III.

Hukum Newton III menyatakan bahwa jika suatu benda dikenakan suatu gaya, maka pada benda tersebut akan bekerja gaya yang sama besarnya dengan arah yang berbeda yang disebut gaya reaksi.

F_aksi = - F _reaksi

3. ALAT DAN BAHAN

• Neraca pegas, 3 buah

• Tali/benang

• Papan/statif

4. PROSEDUR

F1

F3

F2

Gambar 7 Susunan neraca pegas.

1. Susun Alat seperti gambar 7 di atas!

2. Tarik Gaya F1 dan F2 bersamaan dengan gaya yang sama!

3. Baca dan catat besar gaya pada neraca pegas F1, F2, dan F3!

4. Ulangi percobaan no.3 dengan gaya tarik yang berbeda besarnya!

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	Besarnya gaya (N)
	F1	F2	F3
1 2 3	........... ........... ...........	........... ........... ...........	........... ........... ...........

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Gambarkan ketiga gaya tersebut pada kertas laporan anda! Sesuaikan panjang anak panah dengan besar dan arah dari ketiga gaya tersebut!

2. Bandingkan besar gaya masing-masing! Apakah ? Jelaskan!

3. Buatlah kesimpulan dari perpaduan dua gaya tersebut!

PERCOBAAN IV

GAYA GESEKAN

Materi Pokok : Dinamika

Kompetensi Dasar :

Menginterpretasikan hukum-hukum Newton dan penerapannya pada gerak benda

Indikator :

• Membedakan koefisien gesekan statis dan gesekan kinetis Menganalisis gerak benda pada bidang miring dibawah pengaruh gaya gesekan Menyatakan Hukum Newton tentang gravitasi, sebagai gaya medan yang berhubungan dengan gaya antara dua benda bermassa dan penerapannya

• Menerapkan hukum hukum Newton tentang gerak dan gravitasi pada gerak planet

• Menentukan kaitan konsep gaya pegas dengan sifat elastisitas bahan

• Menganalisis gerak di bawah pengaruh gaya pegas

1. TUJUAN

Mampu menjelaskan pengertian gaya berat dan gaya gesekan, serta aplikasina dalam kehidupan sehari-hari.

2. RINGKASAN MATERI

Gaya gesekan memegang peranan yang cukup besar dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, minyak pwlumas pada mesin dapat mengurangi gesekan antara bagian-bagian yangh dapat bergerak sehingga menyebabkan mesin tidak aus.

1. Gaya gesekan statis.

Gaya gesekan statis gaya gesekan yang timbul antara dua permukaan benda yang diam atau tidak ada gerak relatif satu terhadap yang lain. Gaya gesekan statis (F_s) maksimal sebanding dengan gaya normal. Nilai perbandingannya disebut koefisien gesekan statis dengan simbol μs. Jadi gaya gesek statis memiliki harga nol sampai maksimal yang diberikan oleh μs.N

Jadi rumus untuk mencari gaya gesek statis adalah :

2. Gaya gesekan kinetis

Gaya gesekan kinetis adalah Gaya gesekan yang timbul ketika benda sedang bergerak, dan diberi simbol F_k. Makin besar gaya normal suatu benda maka makin besar pula gaya gesekan kinetisnya. F_k dapat dituliskan secara matematis seperti berikut :

3. ALAT DAN BAHAN

   • Neraca pegas

   • Balok

   • Meja yang permukaannya kasar dan licin

4. PROSEDUR

ditarik

Gambar 8 susunan balok dan neraca

1. Letakkan Balok di atas meja yang permukaannya kasar . Kemudian tarik balok tersebut dengan neraca pegas secara perlahan-lahan (Gambar 8). Perhatikan angka yang ditunjukkan oleh neraca pegas. Pada gaya tarik berapakah balok tepat mulai bergerak?

Besarnya gaya tarik pada saat balok tepat mulai bergerak sama dengan gaya gesekan

2. Catat gaya tarik yang anda peroleh! Kemudian ulangi pada meja yang permukaannya licin dan pada lantai/tanah!

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	Bidang permukaan	Gaya gesekan (N)
1 2 3	Meja kasar Meja licin Lantai/tanah	......... ......... .........

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Apakah besar gaya gesekan dari balok yang ditarik pada permukaan bidang kasar dan licin sama?

2. Pada permukaan yang bagaimanakah terjadi gesekan terkecil?

3. Sebutkan keuntungan adanya gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari!

PERCOBAAN V

GAYA PEMULIH PADA GERAK HARMONIK SEDERHANA

Materi Pokok : Dinamika

Kompetensi Dasar :

Menginterpretasikan hukum-hukum Newton dan penerapannya pada gerak benda

Indikator :

• Membedakan koefisien gesekan statis dan gesekan kinetis Menganalisis gerak benda pada bidang miring dibawah pengaruh gaya gesekan Menyatakan Hukum Newton tentang gravitasi, sebagai gaya medan yang berhubungan dengan gaya antara dua benda bermassa dan penerapannya

• Menerapkan hukum hukum Newton tentang gerak dan gravitasi pada gerak planet

• Menentukan kaitan konsep gaya pegas dengan sifat elastisitas bahan

• Menganalisis gerak di bawah pengaruh gaya pegas

1. TUJUAN

1. Mengamati gerak harmonik pada getaran pegas dan ayunan tunggal

2. menentukan hubungan frekuensi dan periode berdasarkan percobaan.

2. RINGKASAN MATERI

1. Pegas

Jika suatu bahan dapat meregang atau menyusut karena pengaruh gaya dari luar dan dapat kembali ke keadaan semula jika gaya yang bekerja padanya dihilangkan,maka keadaan tersebut dikatakan mempunyai sifat elastis (misalnya pegas).

Selama batas elastisitasnya belum terlampaui maka pepanjangan pegas sebanding dengan gaya yang digunakan untuk memperpanjangkannnya, yang menurut Hukum Hooke sebagai berikut :

Dimana : k = konstanta gaya pegas

a b

Gambar 9a. Pembebanan pegas ; b. Osilasi Pegas

Disamping cara pembebanan konstanta pegas k dapat dicari dengan cara getaran, benda yang mempunyai berat W digantung pada pegas mengalami osilasi maka periode getarannya adalah :

3. Bandul

Bandul matematis adalah sebuah benda ideal yang terbuat dari sebuah massa titik yang diikat dengan seutas tali dan digantungkan. Jika diberi simpangan bandul ini akan berosilasi atau bergetar dengan ragam getaran selaras. Periode getarannya adalah :

T = Periode osilasi (sekon)

l = Panjang tali (m)

g = Percepatan gravitasi bumi (m/s²)

Gambar 10. Bandul matematis

3. ALAT DAN BAHAN

• Pegas

• Bandul

• Beban, 3 buah dengan massa berbeda

• Stopwatch

• Meteran/mistar

• Kertas grafik

4. PROSEDUR

1. Pegas

1. Letakkan pegas pada statip. Kemudian ukur panjang pegas tanpa beban (x₀)

2. Ukur panjang pegas setelah diberi beban(x)

3. Beri simpangan pada sistem pegas dan lepaskan hingga bergetar harmonis.

4. Catat waktu hingga n = 15 getaran /ayunan.

5. Ulangi prosedur di atas sebanyak tiga kali untuk beban yang berbeda.

2. Bandul

1. Atur bandul matematis dengan panjang tali 50 cm. kemudian usahakan bandul berada dalam keadaan setimbang.

2. Beri simpangan kecil pada bandul kemudian lepaskan. Usahakan agar ayunan mempunyai lintasan dalam bidang tidak berputar.

3. Catat waktu yang dibutuhkan untuk n = 15 getaran.

4. Ulangi dengan panjang tali 40 cm dan 30 cm.

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	Pegas					Bandul
	Massa (gr)	(cm)	(cm)	(cm)	t (s)	Panjang tali (cm)	t (s)
1 2 3

Pengolahan data

1. Menghitung konstanta pegas

2. Menghitung periode getaran pada pegas

3. Menghitung periode getaran bandul

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Apa yang dimaksud satu getaran?

2. Jelaskan hubungan frekuensi dan periode!

3. Gambarkan grafik antara T² dan massa beban!

4. Tentukan tetapan pegas dari grafik!

PERCOBAAN VI

MOMEN INERSIA

Materi Pokok : Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar

Kompetensi Dasar :

Menemukan hubungan antara konsep torsi dan momentum sudut, berdasarkan hukum II Newton serta penerapannya dalam masalah benda tegar

Indikator :

• Memformulasikan pengaruh torsi pada sebuah benda dalam kaitannya dengan gerak rotasi benda tersebut

• Mengungkap analogi hukum II Newton tentang gerak translasi dan gerak rotasi

• Memformulasikan momen inersia untuk berbagai bentuk benda tegar

• Memformulasikan hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi

• Menganalisis masalah dinamika rotasi benda tegar untuk berbagai keadaan

• Menganalisis gerak menggelinding tanpa slip

• Menerapkan konsep titik berat benda dalam kehidupan sehari-hari

1. TUJUAN

Memahami dan menentukan momen inersia yang dimiliki oleh setiap benda yang menggelinding pada bidang miring

2. RINGKASAN MATERI

Definisi momen kelembaman untuk sebuah titik:
Momen kelembaman (momen inersia) sebuah titik terhadap suatu poros tertentu adalah hasil kali masa titik itu dengan pangkat dua dari jarak titik ke poros, seperti pada gambar berikut :

Gambar 11. Momen inersia suatu tititk

Dengan Rumus: Dimana ; I = Momen Kelembaman m terhadap poros I

Setiap benda memiliki momem inersia bergantung pada bentuk bendanya.

1. Batang homogen

Jika diputar di salah satu ujungnya :

dengan = panjang batang (m)

Jika diputar ditengah-tengah :

2. Bola

Berongga :

Pejal :

3. Silinder

Silinder berongga :

Silinder berongga dengan 2 jari-jari dalam dan luar :

dimana R : jari-jari luar

r : jari-jari dalam

Silinder pejal :

4. cincin

Momen Inersia terhadap poros melalui titik berat dan sejajar poros silinder :

3. ALAT DAN BAHAN

• Stopwatch

• Mikrometer sekrup

• Papan luncur

• Balok pengatur kemiringan

• Meteran/mistar

• Neraca timbang

• Bola kecil (kelereng)

• Silinder berongga

4. PROSEDUR

   1. Ukur diameter bola dan silinder

   2. Timbang bola dan silinder untuk menentukan massa

   3. Atur posisi balok untuk tinggi (h) yang telah ditentukan

   4. Letakkan bola pada ujung atas bidang miring lalu tahan.

   5. Lepaskan kelereng sehingga menggelinding dan ukur waktunya sampai ke bawah.

   6. Lakukan hal yang sama untuk silinder

   7. Ubah ketinggian dan ulangi percoban 5-6

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	h (cm)	Waktu tempuh t (s)
		Bola				Silinder berongga
		1	2	3		1	2	3
1 2 3	5 10 15

Pengolahan data

5. Menghitung momen inersia bola

6. Menghitung momen inersia silinder berongga

5. PERTANYAAN/TUGAS

1. Bandingkan waktu tempuh bola pada h = 5 cm, 10 cm, dan 15 cm.

2. Bandingkan waktu tempuh silinder berongga pada h = 5 cm, 10 cm, dan 15 cm.

PERCOBAAN VII

ARUS SEARAH (DC)

Materi Pokok : Listrik Dinamis

Kompetensi Dasar :

• Merangkai alat ukur listrik, menggunakannya secara baik dan benar dalam rangkaian listrik

• Memformulasikan besaran-besaran listrik ke dalam bentuk persamaan

• Mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari

Indikator :

• Membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik

• Menjelaskan cara membaca dan memasang alat ukur kuat arus dan alat ukur tegangan

• Menggunakan amper meter dan voltmeter dalam rangkaian.

• Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besar hambatan suatu penghantar

• Menjelaskan besar dan arah kuat arus listrik dalam rangkaian sederhana (satu loop)

• Menjelaskan tegangan yang tertera pada alat listrik dan mampu menghitung energi dan daya yang terpakai pada alat listrik

• Menentukan kuat arus pada rangkaian majemuk dua loop *)

• Menentukan kuat arus pada rangkaian majemuk lebih dari dua loop *)

• Membedakan tegangan DC dan tegangan AC dalam bentuk grafik misalnya yang dihasilkan osiloskop

• Menjelaskan bentuk rangkaian AC yang digunakan dalam rumah-rumah.

• Menunjukkan penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari.

1. TUJUAN

1. Mampu menggunakan alat-alat ukur listrik pada arus searah (DC)

2. Memahami rangkaian paralel yang digunakan pada voltmeter untuk mengukur tegangan.

3. Memahami rangkaian seri yang digunakan pada amperemeter untuk mengukur tegangan.

1. RINGKASAN MATERI

Untuk menghasilkan arus listrik dalam satu rangkaian diperlukan suatu beda potensial. Adalah George Simon Ohm (1787 – 1854) yang pertama kali secara eksperimen menunjukkan bahwa arus listrik dalam kawat logam (I) sebanding dengan beda potensiall atau tegangan (V) yang diberikan pada kedua ujungnya.

I sebanding V

Secara tepat berapa besarnya arus yang mengalir dalam kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang diberikan oleh kawat terhadap aliran elektron. Mengambil analogi dengan aliran air, dinding pipa, pinggir sungai dan batu di tengahnya memberikan hambatan terhadap aliran air. Hal yang serupa, elektron diperlambat oleh interaksi dengan atom dalam kawat. Hambatan yang lebih tinggi akan mengurangi arus listrik untuk suatu tegangan tertentu. Sehingga hambatan dapat didefinisikan sebagai suatu besaran yang berbanding terbalik dengan arus.

Di mana R adalah hambatan dari kawat atau komponen elektronik lainnya, V adalah beda potensial yang melewati komponen dan I adalah arus yang mengalir melalui komponen tersebut. Persamaan (2) dapat ditulis sebagai berikut :

V = IR

Persamaan ini dikenal sebagai Hukum Ohm.

Banyak Fisikawan mengatakan bahwa persamaan ini bukanlah suatu hukum melainkan hanya definisi untuk hambatan. Jika kita menyatakan Hukum Ohm, cukup dengan mengatakan bahwa arus yang melalui konduktor logam sebanding dengan tegangan yang diberikan. Karenanya hambatan (R) dari suatu bahan atau komponen adalah konstan, tidak tergantung pada tegangan. Tetapi persamaan tersebut tidak berlaku umum untuk bahan dan komponen lain seperti diode, tabung vakum, transistor, dan lain-lain. Karenanya Hukum Ohm bukanlah hukum fundamental, tetapi merupakan deskripsi dari suatu kelompok material tertentu (konduktor logam).

3. ALAT DAN BAHAN

• Amperemeter DC

• Voltmeter DC

• Sumber tegangan DC (0 – 15 V, 3A)

• Kabel-kabel penghubung (dengan jepit buaya)

• Resistor tambahan

4. PROSEDUR

   1. Baca nila R yang digunakan lalu catat

   2. Susunlah rangkaian seperti yang terlihat pada gambar berikut

+

-

+

-

R

I

+

-

Power

supply

Gambar 12.a Rangkaian seri Amperemeter untuk mengukur kuat arus

3. Catat pengukuran kuat arus pada amperemeter (I)

4. Ulangi untuk tiga tegangan yang berbeda

5. Untuk Voltmeter, susun rangkaian seperti berikut :

V

+

-

R

+

-

Power

supply

Gambar 12.b Rangkaian paralel Voltmeter untuk mengukur tegangan

6. Catat pengukutan tegangan pada voltmeter (V)

7. Ulangi untuk tiga tegangan berbeda

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	Tegangan input (V)	R (Ohm)	Hasil pengukuran
			Kuat Arus (Ampere)	Tegangan (V)
1 2 3	5 10 15		.... .... ....	.... .... ....

Pengolahan data

1. Menghitung Tegangan (V)

2. Menghitung kuat arus (I)

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Bandingkan kuat arus yang diperoleh dari tiga tegangan input yang berbeda.

2. Bandingkan tegangan yang diperoleh dari tiga tegangan input yang berbeda. Samakah tegangan input dan out putnya? Mengapa demikian?

PERCOBAAN VIII

PENERAPAN HUKUM COULOMB

Materi Pokok : Medan Listrik

Kompetensi Dasar :

Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi

Indikator :

• Mendeskripsikan gaya elektrostatik (hukum Coulomb) pada muatan titik

• Mengaplikasikan hukum Coulomb dan Gauss untk mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu

• Memformulasikan energi potensial listrik dan kaitannya dengan gaya/medan listrik dan potensial listrik

• Memformulasikan prinsip kerja kapasitor keping sejajar

1. TUJUAN

Menerapkan Hukum Coulomb dengan mengamati gejala interaksi muatan listrik pada elektrostatika (listrik statis)

2. RINGKASAN MATERI

Hukum Coulomb

Interaksi antara dua buah muatan listrik dapat berupa gaya tarik menarik/gaya tolak menolak. Dua benda yang bermuatan sejenis bila didekatkan akan tolak menolak, sedangkan dua muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik.

Muatan Sejenis tolak menolak

Muatan tidak sejenis tarik menarik

Gambar 13. gaya tarik menarik/gaya tolak antara dua muatan

Harip eksperimen coulumb selanjutnya disebut hukum Coulomb: ”gaya interaksi antara dua buah benda titik bermuatan listrik berbanding lurus dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.”

Hukum coulomb ditulis :

F = besar gaya coulomb (N)

q1­:q2=besar masing-masing muatan (C)

r = jarak kedua muatan (m)

k = 9 x 10⁹ N.m²C²

3. ALAT DAN BAHAN

• Mistar plastik

• Potongan-potongan kertas kecil.

• Kain wol

• balon

• Lembar plastik

4. PROSEDUR

1. Siapkan potongan-potongan kertas kecil dan mistar

2. Gosokkan mistar pada rambut kemudian dekatkan pada kertas kecil, amati apa yang terjadi.

3. Gosokkan balon pada kain wol kemudian dekatkan ke kulit badan anda, amati apa yang terjadi.

4. Dekatkan lembar plastik pada rambut, amati apa yang terjadi.

5. HASIL PENGAMATAN

Tabel Pengamatan

No	Jenis benda yang didekatkan	Gaya yang ditimbulkan
1 2 3	Mistar dan kertas kecil Balon dan kulit Lembar plastik dan rambut	... ... ...

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Apa yang terjadi pada kertas-kertas kecil, balon, dan rambut? Mengapa demikian?

2. Tuliskan bunyi hukum Coulomb dan bunyinya.

PERCOBAAN IX

PERCOBAAN MELDE

Materi Pokok : Gejala gelombang

Kompetensi Dasar :

Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum

Indikator :

• Mengidentifikasi karakteristik gelombang transfersal dan longitudinal

• Mengidentifikasi karakteristik gelombang mekanik dan elektromagnetik

• Menyelidiki sifat-sifat gelombang (pemantulan/pembiasan, superposisi, interferensi, dispersi, difraksi, danpolarisasi) serta penerapnnya dalam kehidupan sehari-hari

• Mengidentifikasi persamaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner

1. TUJUAN

   1. Menunjukkan gelombang transversal stasioner

   2. Menentukan cepat rambat gelombang transversal

2. RINGKASAN MATERI

Bila seutas tali dengan tegangan tertentu digetarkan secara terus menerus maka akan terlihat suatu bentuk gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambat gelombang, gelombang ini dinamakan gelombang transversal.

Jika kedua ujungnya tertutup, gelombang pada tali itu akan terpantul-pantul dan dapat menghasilkan gelombang stasioner yang tampak berupa simpul dan perut gelombang asalkan dipenuhi :

L = n. 1

2 , n = 1, 2, 3, ... (pers.1)

yakni panjang tali (L) merupakan kelipatan bilangan bulat dari setengah panjang gelombangnya.

Laju rambat gelombang dalam tali :

v =F( pers 2)

dimana : v = laju perambatan gelombang tali [m/det]

F = tegangan tali [N]

= rapat massa linier tali [kg/m]

Bila gelombang pada tali itu mempunyai panjang gelombang maka frekuensi vibrator yang

menimbulkannya :

f = v/( pers. 3)

Kombinasi antara persamaan (2) dan (3) disebut persamaan Melde.

3. ALAT DAN BAHAN

• Vibrator

• Sumber tegangan

• Meja

• Katrol perjepit

• Seutas tali

• Batang penggaris

• Beban (25 gram, 50 gram)

4. PROSEDUR

1. Rangkai alat seperti gambar :

2. Gantungkan beban 25 gram

3. Nyalakan vibrator dan atur letaknya sehingga terbentuk gelombang stasioner

4. Ukur jarak 2 simpul (S – S₀), jarak yang diperoleh adalah panjang gelombang.

Dimana . Catat panjang gelombang yang anda peroleh.

5. Ulangi untuk beban 50 kg

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	Massa beban(gr)	Panjang gelombang λ (cm)	Cepat rambat (m/s)	V2 (m2/s2)	Tegangan tali = berat beban F = m.g (N)
1 2	25 50

Catatan :

Jika sumber daya listrik yang digunakan dari PLN, maka dianggap frekuensi sumber getaran 50 Hz.

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Jelaskan yang dimaksud gelombang tranversal.

2. Gelombang yang diperoleh pada percobaan adalah gelombang ...

3. Buat grafik antara V² dan F

PERCOBAAN X

LENSA CEMBUNG

Materi Pokok : Optika geometri

Kompetensi Dasar :

Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum

Indikator :

Mendeskripsikan gejala dan ciri gelombang cahaya

1. TUJUAN

Mengetahui sifat lensa dan penggunaannya

2. RINGKASAN MATERI

Cahaya (sebagai gelombang) dapat mengalami peristiwa pemantulan dan pembiasan, interferensi, dan polarisasi.

Pemantulan cahaya terbagi menjadi dua bagian, yaitu : pemantulan pada permukaan datar (cermin datar) dan pemantulan pada permukaaan lengkung (cermin cembung dan cermin cekung).

Pada pemantulan dan pembiasan berlaku hukum Snellus.

1. Hukum Snellus pada pemantulan

i = sudut datang

r = sudut pantul

N = garis normal

i

r

Pada pemantulan berlaku :

- sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang

- sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

2. Hukum Snellus pada pembiasan

Pada pembiasaan berlaku :

• Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

• Jika sinar datang dari medium kurang (indeks bias N₁) ke medium lebih rapat (indeks bias N₂₎), dengan N₁ <>2, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.

• Indeks bias relatif (n_r); perbandingan sudut datang (i) dan sudut bias (r); .

• Bila sinar datang tegak lurus bidang, (i = r = 0⁰), maka sinar akan diteruskan.

3. Pembiasan pada lensa

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung atau suatu permukaan lengkung dan satu permukaan datar.

Ada 2 lensa yaitu lensa cembung dan lensa cekung. Lensa cembung memiliki sifat mengumpulkan cahaya (konvergen).. Lensa cekung memiliki sifat menyebarkan cahaya.(divergen).

3. ALAT DAN BAHAN

   • Benda + lampu (senter + tutup kertas hitam)

   • Lensa cembung

   • Layar (kertas grafik)

   • Bangku optik

4. PROSEDUR

1. Rangkai alat seperti gambar :

Lensa

Layar

Benda + lampu

Bangku

Optik

2. Geser layar sehingga tampak bayangan yang jelas pada layar

3. Ukur jarak benda (s), jarak bayangan (s’), dan tinggi bayangan (h’)

4. Ulangi percobaan dengan s yang berbeda.

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

No	S (cm)	S’ (cm)	h (cm)	h’ (cm)
1 2 3 4	10 15 20 25

Pengolahan data

1. Mencari jarak fokus lensa

2. Mencari jari-jari kelengkungan lensa

R = 2f

3. Menghitung perbesaran dengan menggunakan rumus

4. Menghitung perbesaran dengan menggunakan rumus

6. PERTANYAAN/TUGAS

   1. Bandingkan hasil perbesaran bayangan yang diperoleh dengan dan

   2. Lukis bayangan yang dibentuk dengan menggunakan sinar istimewa!

PERCOBAAN XI

HUKUM ARCHIMEDES

Materi Pokok : Fluida

Kompetensi Dasar :

Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan menerapkan konsep tersebut alam kehidupan sehari-hari

Indikator :

• Memformulasikan hukum dasar fluida statik

• Menerapkan hukum dasar fluida statik pada masalah fisika sehari-hari

• Memformulasikan hukum dasar fluida dinamik

• Menerapkan hukum dasar fluida dinamik pada masalah fisika sehari-hari

1. TUJUAN

1. Menerapkan hukum Archimedes dalam percobaan sederhana

2. Memahami gaya ke atas yang dialami oleh benda yang berada dalam zar cair

2. RINGKASAN MATERI

Hukum Archimedes berbunyi : ”apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair (sebagian atau seluruhnya), akan mendapat gaya ke atas sebesar berat zat cair yang dipindahkan benda tersebut.”

Besarnya gaya ke atas tersebut dinamakan gaya Archimedes.

Dimana F_A = gaya Archimedes (N)

V_C = volume zat cair yang dipindahkan (m³)

= massa jenis zat cair

V_b = volume benda yang tercelup (m³)

= massa jenis benda

Beberapa kondisi benda dalam zat cair :

Bila < benda mengapung

Bila = benda melayang

Bila > benda tenggelam

3. ALAT DAN BAHAN

• Neraca pegas, 1 buah

• Beban (yang belum diketahui massanya), 3 buah

• Gelas ukur

• Air

4. PROSEDUR

Gambar 14 Mengukur berat benda dengan 2 kondisi

1. Isi gelas ukur dengan air dan catat volume mula-mula.

2. Timbang benda dalam air dengan menggunakan neraca pegas dan catat beratnya

3. Timbang benda yang sama di luar air (di udara/vakum) dan catat beratnya.

4. lakukan hal yang sama pada dua benda lainnya, catat berat yang diperoleh.

5. Catat volume air sebelum dan sesudah dimasukkan beban.

5. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

Tabel pengamatan

V₀ = ... mL

No	Jenis benda	Berat benda di udara (N)	Berat benda di air (N)	Volume zat cair yang dipindahkan (mL)
1 2 3	Benda berat Benda sedang Benda ringan

Pengolahan data

1. Menghitung gaya Archimedes secara teori

2. Menghitung gaya Archimedes secara praktek

F = Berat Benda saat di udara – berat benda di dalam air

6. PERTANYAAN/TUGAS

1. Bagaimanakah berat benda di udara jika dibandingkan dengan berat benda saat di air?

2. Bagaimanakah volume zat cair yangdipindahkan oleh benda ringan, sedang, dan berat?

DAFTAR PUSTAKA

Departemen Pendidikan Nasional, 2003, STANDAR KOMPETENSI MATA PELAJARAN FISIKA, FT-Universitas Surabaya,---, Praktikum Fisika, Universitas Surabaya.

Djoko Priyanto, TEORI KESALAHAN HASIL PENGUKURAN DALAM PENYUSUNAN LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA, Jardiknas ICT Guru – Guru SMA / SMK.

Laboratorium Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh,--, PENUNTUN PRAKTIKUM FISIKA DASAR, Universitas Malikussaleh.

Suparmo, --, MATERI DAN SOAL-SOAL FISIKA, Mediatama.

Tim Belia, ---BELIA, BELAJAR LATIHAN INTERAKTIF, Ika Jaya Mukti, Surakarta.

TPB UNHAS, 2000, PENUNTUN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I, Makassar, Universitas Hasanuddin.

Wasis dan Retno Hasanah, 2004, SISTEM SATUAN DAN PENGUKURAN, Bagian proyek pengembangan kurikulum Departemen pendidikan nasional.

Widodo Suryadiningrat, 2006, BANK SOAL FISIKA UNTUK SMA, Bandung, Penerbit M25 Bandung