Selasa, 01 November 2011

Laporan Praktikum Fisika Dasar Tentang Pengukuran Pada Benda Padat



PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1
PENGUKURAN DASAR PADA BENDA PADAT


Disusun Oleh :
1.      Fajar Dwi Fauzi Hidayat         (0621 11 058)
2.      Yohanes Hutabalian                (0621 11 066)
3.      Entus Rahayu                           (0621 11 069)

Tanggal Percobaan : 14 Oktober 2011
Asisten Dosen :
1.      Angela Mariam B.,S. Si
2.      Anggun A. Sulis

PRODI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PAKUAN
BOGOR
2011-2012


BAB I
PENDAHULUAN

1.1.       Tujuan percobaan
Dengan dilakukannya percobaan ini, maka mahasiswa dapat :
1)      Mempelajari dan menggunakan alat-alat ukur
2)      Menentukan volume dan massa jenis zat padat
3)      Menggunakan teori ketidakpastian

1.2.       Dasar Teori
Pengamatan suatu gejala umumnya tidak lengkap bila tidak menghasilkan informasi kuantitatif. Untuk memperoleh informasi semacam ini dibutuhkan pengukuran suatu sifat fisis, dan karenanya pengukuran merupakan suatu bagian besar dari kegiatan rutin para ahli fisika eksperimen. Lord Kevin mengatakan bahwa pengetahuan kita memuaskan hanya bila kita mampu menyatakan dalam bilangan. Meskipun tuntutan ini mungkin berlebihan, hal ini menyatakan suatu sifat fisis dalam bilangan membutuhkan tidak hanya penggunaan matematika untuk menunjukan hubungan antara berbagai besaran, tetapi juga untuk mengolah hubungan-hubungan ini. Matematika adalah bahasa dari fisika.
Pengukuran adalah suatu teknik untuk mengkaitkan suatu bilangan pada suatu sifat fisis dengan membandingkannya dengan suatu besaran standar yang telah diterima sebagai suatu satuan. Sebelum mengukur sesuatu, pertama-tama kita harus memiliki suatu satuan bagi masing-masing besaran yang akan di ukur.
Hukum-hukum fisika menyatakan hubungan antara besaran-besaran fisik, seperti panjang, waktu, gaya, energi, dan suhu. Jadi, kemampuan untuk mendefinisikan besaran-besaran tersebut secara tepat dan mengukur secara teliti merupakan suatu syarat dalam fisika. Pengukuran setiap besaran fisik mencakup perbandingan besaran tersebut dengan beberapa nilai satuan besaran tersebut, yang telah didefinisikan secara tepat.
Semua besaran fisik dapat dinyatakan dalam beberapa satuan-satuan pokok. Sebagai contoh, kelajuan dinyatakan dalam satuan panjang dan satuan waktu, misalnya meter per sekon atau mil per jam. Banyak besaran seperti gaya, momentum, kerja, energi, dan daya, dapat dinyatakan dalam tiga besaran pokok–panjang, waktu dan massa. Pemilihan satuan standar untuk besaran-besaran pokok ini mengahasilkan suatu sistem satuan. Sistem satuan yang digunakan secara universal dalam masyrakat ilmiah adalah Sistem Internasional (SI). Dalam SI, standar satuan untuk panjang adalah meter, satuan untuk waktu adalah sekon dan standar satuan untuk massa adalah kilogram.
Alat yang digunakan dalam pengukuran :
a.       Jangka sorong
Jangka sorong mempunyai dua rahang dan satu penduga. Rahang dalam digunakan untuk mengukur diameter dalam atau sisi dalam suatu benda. Rahang luar untuk mengukur diameter luar atau sisi luar suatu benda. Sedangkan penduga digunakan untuk mengukur kedalaman. Skala utama pada jangka sorong memiliki skala dalam cm dan mm. Sedangkan skala nonius pada jangka sorong memiliki panjang 9 mm dan di bagi dalam 10 skala, sehingga beda satu skala nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.
Jadi, skala terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong tepat digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, kedalaman tabung, dan panjang benda sampai nilai 10 cm.
                                                                  


b.      Mikrometer Skrup
Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur panjang benda yang memiliki ukuran maksimum sekitar 2,50 cm, Benda yang akan diukur panjangnya dijepit diantara bagian A dan B. Untuk menggerakan bagian B anda harus memutar sekrup bagian C. Pada micrometer sekrup dalam 0,5 mm pada skala utama terbagi atas 50 skala putar, dan pada setiap penunjukan tidak selalu terdapat skala utama yang berimpit dengan skala putar.
 



c.       Neraca Teknis
Massa benda menyatakan banyaknya zat yang terdapat dalam suatu benda. Massa tiap benda selalu sama dimana pun benda tersebut berada. Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg).Alat untuk mengukur massa disebut neraca. Ada beberapa jenis neraca, antara lain, neraca ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca elektronik. Setiap neraca memiliki spesifikasi penggunaan yang berbeda-beda. Jenis neraca yang umum ada adalah neraca tiga lengan dan empat lengan. Pada neraca tiga lengan, lengan paling depan memuat angka satuan dan sepersepuluhan, lengan tengah memuat angka puluhan, dan lengan paling belakang memuat angka ratusan.





Terdapat 2 cara untuk mengukur besaran fisis volume zat yaitu pengukuran langsung (untuk benda dengan bentuk teratur) dan pengukuran tak langsung. Pengukuran secara langsung dikenal sebagai cara statis, sedangkan pengukuran tak langsung dikenal sebagai cara dinamis dan menggunakan hukum-hukum fisika seperti hukum Archimedes sebagai bantuan. Akibat cara langsung tersebut, maka ketelitian dan kesalahan pengukuran volume bergantung pada kesalahan dan ketelitian pengukuran rusuk-rusuknya.
Massa jenis adalah massa per satuan volume dari suatu zat. Jika benda mempunyai struktur dalam homogeny (mungkin sebagai anggapan saja), maka :

Dimana     ρ = massa jenis (kg/m3)
                 m = massa benda (kg)
                 V = volume benda(m3)
Pengukuran massa benda diukur dengan alat yang disebut neraca. Seperti juga alat ukur lain, neraca juga bermacam-macam dan tiap-tiap macam mempunyai ketelitian sendiri-sendiri.

Hukum Archimedes
Suatu benda yang terbenam dalam fluida akan terangkat ke atas oleh gaya yang sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan, dijabarkan oleh Archimedes (287 – 212 SM) yang disebut Hukum Archimedes.

FA = Vbf.g
Dimana :
FA : gaya ke atas (gaya angkat Archimedes) (Newton)
Vb : volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)
ρf  : massa jenis fluida (kg/m3)
g   : percepatan gravitasi (m/s2)
Hukum ini selain untuk menghitung volume juga dapat untuk mengukur massa jenis zat cairatau zat padat.
Disamping menggunakan prinsip Archimedes, massa jenis zat cair dapat ditentukan dengan alat yang disebut Aerometer. Pengukuran massa jenis zat cair dengan Aerometer menggunakan prinsip-prinsip hokum Archimedes
Jika sebuah tangki berisi air diletakan di atas sebuah timbangan pegas missal beratnya W. sebuah benda yang beratnya w yang tergantung pada seutas tali diturunkan masuk ke dalam air tadi (tanpa menyinggung dinding dan dasar tangki), perhatikan gambar 4.










F pegas + F apung = w

Dengan :
F pegas         : gaya tegangan dalam tali
F apung        : gaya apung
w              : berat benda

Jika S adalah gaya yang dikerjakan terhadap sistem. Menurut hukum ketiga Newton, gaya ini sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang bekerja terhadap timbangan.
Artinya, jarum skala timbangan menunjukan pertambahan berat sebesar gaya apung.





BAB II
ALAT DAN BAHAN

2.1.       Peralatan yang Digunakan
1)      Jangka Sorong
2)      Mikrometer Skrup
3)      Neraca Teknis
4)      Bejana Gelas
5)      Thermometer
6)      Bangku penumpu

2.2.       Bahan yang Digunakan
1)      Balok Almunium
2)      Silinder Besi
3)      Kunci
















BAB III
METODA KERJA

3.1.       Cara Statis
1)      Diukur panjang dan lebar benda padat dengan tempat yang berlainan. Dibuat hasil pengukuran dalam bentuk tabel masing-masing tersendiri.
2)      Diukur tebalnya dengan mikrometer skrup juga seperti nomor 1.
3)      Ditentukan massa benda padat dengan cara menimbang cukup sekali saja.
4)      Dicatat suhu ruangan pada awal dan akhir percobaan.
5)      Diukurlah benda padat yang lain dengan harga rata-rata masing-masing penyimpangan.

3.2.       Cara Dinamis
1)      Ditentukan massa benda padat dengan cara menimbang.
2)      Ditimbang sekali lagi benda tersebut tergantung pada tali tipis.
3)      Ditimbang sekali lagi benda yang tergantung tersebut terendam seluruhnya di dalam air. Ingat airnya tidak ikut tertimbang dan benda tidak mengenai dasar bejana.
4)      Dicatat suhu air pada ruangan pada awal dan akhir percobaan.
5)      Diulangi seluruh pengukuran tersebut di atas untuk benda padat yang lain.









BAB IV
DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1.       Data Pengamatan
Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 14 Oktober 2011, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut.
Keadaan ruangan
P (cm)Hg
T (oC)
C (%)
Sebelum percobaan
74,6 Hg
30oC
40 %
Sesudah percobaan
74,6 Hg
31oC
66 %

a.       Cara Statis
1)      Balok Almunium
Massa     = 12,4 gram
ρ                          = 2,7 gr/cm3
No
p (cm)
l (cm)
t (cm)
V (cm3)
ρ (gr/cm3)
1.
3,06
1,5
1
4,59
2,7
2.
3,05
1,52
1,05
4,87
2,55
3.
3,05
1,55
1,05
4,96
2,50
4.
3,05
1,5
1,1
5,03
2,46
5.
3,065
1,51
1,05
4,86
2,55
X
3,055
1,52
1,05
4,86
2,55
x
0,79
0,94
0,09



2)      Silinder Besi
Massa     = 61,6 gram
ρ                          = 7,9 gr/cm3
No
D (cm)
r (cm)
t (cm)
V (cm3)
ρ (gr/cm3)
1.
1,82
0,91
4,025
10,46
5,89
2.
1,84
0,92
4,025
10,7
5,76
3.
1,82
0,91
4,04
10,50
5,87
4.
1,80
0,90
4,025
10,24
6,01
5.
1,79
0,89
4,02
10
6,16
X
1,81
0,91
4,03
10,38
5,94
x
0,89
0,55
0,96




b.      Cara Dinamis
No
Benda
Mudara (gr)
Mair (gr)
V (cm3)
ρ  (g/cm3)
1.
Kunci
13,5
11,45
2,05
6,58
2.
Balok
12,4
8,5
3,9
3,17

4.2.       Perhitungan
a.       Cara Statis
1)      Balok Almunium
Massa     = 12, 4 gram
ρ             = 2,7 gr/cm3
·      x pada panjang (p)
       = 0,79   
·      x pada lebar (l)
       = 0,94





·      x pada tinggi (t)
       = 0,09
§  Percobaan 1
Vbalok  = p . l . t                                  
          = (3,06).(1,5).(1)                    
          = 4,59 cm3                                gr/cm3
§  Percobaan 2
Vbalok  = p . l . t                                  
= (3,05).(1,52).(1,05)             
= 4,87 cm3                                gr/cm3
§  Percobaan 3
Vbalok  = p . l . t                                  
= (3,05).(1,55).(1,05)             
= 4,96 cm3                                gr/cm3
§  Percobaan 4
Vbalok  = p . l . t                                  
= (3,05).(1,5).(1,1)                 
= 5,03 cm3                                gr/cm3
§  Percobaan 5
Vbalok  = p . l . t                                  
= (3,065).(1,51).(1,05)           
= 4,86 cm3                                gr/cm3

Ketelitian Balok
Ketelitian           =
                           = 
                      = 95 %

2)      Silinder Besi
Massa     = 61, 6 gram
ρ             = 7,9 gr/cm3
·      x pada panjang (D)
       = 0,89
·      x pada lebar (r)
       = 0,55
·      x pada tinggi (t)
       = 0,96
§  Percobaan 1
Vbalok  = π xr2.t                                  
          = (3,14).(0,91)2.(4,025)          
          = 10,46 cm3                              gr/cm3
§  Percobaan 2
Vbalok  = π xr2.t                                  
= (3,14).(0,92)2.(4,025)          
= 10,7 cm3                                gr/cm3
§  Percobaan 3
Vbalok  = π xr2.t                                  
= (3,14).(0,91)2.(4,04)            
= 10,50 cm3                              gr/cm3
§  Percobaan 4
Vbalok  = π xr2.t                                  
= (3,14).(0,90)2.(4,025)          
= 10,24 cm3                              gr/cm3
§  Percobaan 5
Vbalok  = π xr2.t                                  
= (3,14).(0,89)2.(4,02)            
= 10 cm3                                   gr/cm3



Ketelitian Silinder
Ketelitian           =
                           = 
                           = 72 %

b.      Cara Dinamis
·    Vkunci         = Mudara - Mair                                     =
= 13,5 – 11,45                        
= 2,05 cm3                                gr/cm3
·    Vbalok         = Mudara – Mair               =
= 12,4 – 8,5                            
= 3,9 cm3                                  gr/cm3

Ketelitian Kunci
Ketelitian      =
                      = 
                      = 74 %











BAB V
PEMBAHASAN

Pengukuran adalah kegiatan membandingkan besaran untuk mendapatkansatuan yang dibutuhkan dengan menggunakan alat bantu yaitu alat ukur., semua pengukuran sedikit banyak dipengaruhi oleh kesalah eksperimental karena ketidaksempurnaan yang takterelakan dalam alat ukur atau karena batasan tadi.
Ketelitian atau ketidakpastian suatu besaran fisis memungkinkan kita untuk mendefinisikan jumlah angka yang menentukan yang terkait dengan besaran tadi. Contohnya, jika suatu pengukuran dinyatakan menghasilkan 642,54389 ± 1%, ini berarti bahwa ketidak pastian 6,4. Karena itu kita dibenarkan untuk hanya mengambil angka-angka dalam bilangan yang menentukan tadi. Dalam hal ini bilangan yang diambil adalah 642 ± 1% atau 642 ± 6.
Pada pengukuran lebar dianjurkan untuk menggunakan mikrometer skrup daripada menggunakan jangka sorong, karena ketelitian mikrometer sekrup lebih baik dibandingkan jangka sorong, yaitu 0,01 milimeter. Jika digunakan untuk mengukur tebal benda dengan maksimal 2,5 cm,maka mikrometer sekruplah yang digunakan, sedangkan jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang atau lebar suatu bahan dengan ketelitian 0,05 milimeter.
Untuk mempermudah dalam penghitungan, kita dapat menggunakan kalkulator dengan menggunakan fungsi standar deviasi. Massa tali tipis tidak dapat diabaikan dalam tingkat ketelitian 1%, karena massa tali yang 1% itumempengaruhi ketelitian pengukuran.
Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil yang buruk dalam suatu pengukuran, salah satunya ialah kesalahan pada pembacaan suatu pengukuran. Dalam percobaan ini pengukuran dilakukan dengan beberapa orang yang berbeda dan dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali.
Pada percobaan yang telah dilakukan dianggap sukses karena tingkat ketelitian yang dihasilkan melebihi tingkat kepercayaan pada teori ketidakpastian.

Volume benda padat dapat ditentukan dengan 2 cara.
a.    Cara Statis
Ø  Balok Almunium
Vbalok    = p . l . t                                  
= (3,055).(1,52).(1,05)                       
= 4,86 cm3      
Ø  Silinder Besi
Vbalok    = π xr2.t
= (3,14).(0,91)2.(4,03)
= 10,38 cm3    

b.    Cara Dinamis
Pengukuran dilakukan dengan cara mencelupkan benda ke dalam air
·    Vkunci    = Mudara - Mair                                   
= 13,5 – 11,45                        
= 2,05 cm3                              
·    Vbalok    = Mudara – Mair             
= 12,4 – 8,5                            
= 3,9 cm3

Dari kedua cara di atas, cara statis memiliki tingkat ketelitian yang sangat besar, karena pengukuran dengan cara ini memiliki perhitungan dan dilakukan dengan alat bantu yang memiliki ketelitian yang signifikan. Pada saat menghitung tingkat ketelitian, percobaan dengan menggunakan cara statis akan lebih teliti dibandingkan cara dinamis.
Pada pengukuran balok almunium dengan cara statis massa jenisnya berbeda dengan pengukuran balok almunium dengan nilai massa jenis cara dinamis, sebab pada cara statis di ukur hanya dalam keadaan di udara  dengan nilai gravitasi yang 9,8 m/s2. Sedangkan pada cara dinamis diukur pada dua tempat yaitu di udara dan di air. Pada saat diukur dalam air, massa jenis benda akan kecil karena terpengaruhi oleh gaya Archimedes.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN

6.1.  Kesimpulan
Dari percobaan, pengamatan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
ü Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur ketebalan suatu benda sedangkan jangka sorong digunakan untuk mengukur  panjang serta lebar suatu benda.
ü Pengukuran volume benda dapat dilakukan dengan dua cara,yaitu statis dan dinamis.
ü Ketelitian pengukuran secara statis lebih besar dari pada cara dinamis.
ü Perhitungan hasil pengukuran dilakukan dengan bantuan fungsi SD pada kalkulator 

6.2.  Saran
ü Sebelum melakukan percobaan dan pengukuran disarankan untuk memahami dulu konsep besaran dan satuan.
ü Lakukan pengukuran sebanyak 5 kali dari sudut yang berbeda agar mendapat hasil maksimal.











LAMPIRAN
Tugas Akhir
1.        Berikan keterangan mengapa tebal benda tidak diukur dengan jangka sorong, melainkan dengan mikrometer skrup?
2.        Apakah massa tali tipis dapat diabaikan dalam ketelitian 1 %?
3.        Tentukan volume benda-benda padat dengan kedua cara!
4.        Dari kedua cara di atas, manakah menurut pengamatan yang paling teliti?
5.        Tentukan massa jenis benda-benda padat tersebut?
6.        Dari langkah 5, tentukan jenis benda-benda tersebut!
7.        Tentukan volume benda-benda tersebut pada suhu oC, langkah 6?
8.        Sebutkanlah salah satu cara lain untuk menentukan volume benda padat!

Jawab
1.      Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur tebal suatu bahan yang tipis, karena ketelitian mikrometer sekrup lebih baik dibandingkan jangka sorong, yaitu 0,01 milimeter. Jika digunakan untuk mengukur tebal benda dengan maksimal 2,5 cm,maka mikrometer sekruplah yang digunakan, sedangkan jangka sorong digunakanuntuk mengukur panjang atau lebar suatu bahan dengan ketelitian 0,05 milimeter.
2.      Massa tali tipis tidak dapat diabaikan dalam tingkat ketelitian 1%, karena massa tali yang 1% itu mempengaruhi ketelitian pengukuran.
3.      Volume benda padat dapat ditentukan dengan 2 cara.
a.    Cara Statis
Ø Balok Almunium
Vbalok      = p . l . t                                  
= (3,055).(1,52).(1,05)                       
= 4,86 cm3      
Ø Silinder Besi
Vbalok      = π xr2.t
= (3,14).(0,91)2.(4,03)
= 10,38 cm3    
b.    Cara Dinamis
Pengukuran dilakukan dengan cara mencelupkan benda ke dalam air
·      Vkunci      = Mudara - Mair                                   
= 13,5 – 11,45                        
= 2,05 cm3                              
·      Vbalok      = Mudara – Mair             
= 12,4 – 8,5                            
= 3,9 cm3
4.      Cara Statis, karena pengukuran dengan cara ini memiliki perhitungan dan dilakukan dengan alat bantu yang memiliki ketelitian yang signifikan.
5.      Massa jenis benda-benda yang diukur.
a.       Balok Almunium
 =  = 2,55 gr/cm3
b.      Silinder Besi
 =  = 5,94 gr/cm3
c.       Kunci
 =  =  gr/cm3
6.      Balok almunium, silinder besi, dan kunci (campuran)
7.       



8.      Dicelupkan ke dalam wadah berisi air yang telah dicatat volumeawalnya dan volume benda dapat dilihat dari besar perubahan volume air dalam wadah tersebut.




DAFTAR PUSTAKA


Alonso, Marcello & Edward J. Finn. 1980. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta

 Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar . Universitas Pakuan. Bogor

Hilliday, David & Robert Resnick. 1985. Fisika. Erlangga. Jakarta

Suhada, Resa Taruna. 2009. Modul Fisika Dasar. Universitas Mercu Buana. Jakarta

Tiper, Paul A. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga. Jakarta


8 komentar: