MODUL FISIKA DASARModul 1: GERAK LURUS BERATURAN

1. Tujuan PercobaanSetelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat:

a. Menentukan kecepatan kereta dinamika pada gerak lurus beraturan.

b. Menjelaskan karakteristik gerak lurus berdasarkan besar besaran kinematisnya.

2. Alat Percobaan

- Bidang landasan

- Kereta dinamika

- Kereta dinamika bermotor

- Tiker timer

- Pita kertas

- Power suplay

- Kertas karbon

3. Pengantar dan Persiapan Percobaan

Menurut Hukum Pertama Newton bahwa

Sebuah benda yang diam akan tetap diam, dan benda yang bergerak akan terus bergerak dengan laju dan arah yang tetap jika tidak ada gaya luar yan bekerja padanya.

Secara umum berdasarkan pengalaman menunjukkan bahwa benda yang bergerak tidak terus bergerak, tetapi menjadi berhenti setelah beberapa saat. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya gesekan.Gaya gesekan timbul dan bekerja pada bidang kontak (persentuhan) dari dua benda yang bergerak berlawanan arah. Agar supaya sebuah benda dapat bergerak, dibutuhkan gaya yang sedikit lebih besar dengan gaya gesekan.

Gerak lurus beraturan dapat diperoleh dengan beberapa cara. Yang pertama adalah dengan cara bidang miring, yaitu mengimbangi gaya gesekan dengan cara memiringkan landasan tempat benda bergerak. Yang kedua adalah dengan menggunakan kereta dinamika bermotor, yaitu kereta dinamika dilengkapi dengan motor yang mana motornya dapat memberikan gaya dan melawan gaya gesekan yang ada. Metode lain ialah dengan menggunakan air track. Pada percobaan ini akan ditelaah gerak lurus beraturan dengan cara yang pertama (cara bidang miring) dan yang kedua (kereta bermotor) seperti tersebut di atas.

Adapun langkah-langkah kerja dalam kegiatan ini adalah sebagai berikut:

a. Rangkai alat seperti terlihat pada gambar 1.1.

Untuk mengimbangi gesekan yang terjadi pada sistem dapat dilakukan dengan cara bidang miring atu dengan cara kereta dinamika bermotor.Catatan: Untuk mengetahui bahwa gesekan telah diimbangi oleh bidang miring, berikan sedikit dorongan pada kereta dinamika dan seharusnya kereta dinamika bergerak beraturan sepanjang bidang miring. Pita ketik seharusnya dalam posisi terpasang pada kereta dinamika.

b. Tahan kereta dinamika di dekat pewaktu ketik.

c. Pada saat catu daya masih dalam keadaan mati (OFF), hubungkan pewaktu ketik ke catu daya, dan catu daya ke soket jala-jala listrik.

d. Potong pita ketik kira-kira 1 m dan pasang pada pewaktu ketik. Jepit salah satu ujung pita ke penjepit yang ada pada kereta dinamika. Yakinkan bahwa pita ketik lewat di bawah kertas karbon pada kereta dinamika.

4. Langkah-langkah Percobaan4.1 Dengan Cara Bidang Miring

Langkah-langkah yang dikerjakan sebagai berikut:a. Setelah bidang landasan dibuat miring, hidupkan catu daya dan berikan sedikit dorongan pada kereta dnamika sedemikian rupa sehingga kereta bergerak di sepanjang landasan.

b. Ketika kereta dinamika mendekati ujung landasan, tahan kereta dinamika menggunakan tangan. Perhatikan kereka dinamika jangan sampai jatuh atau keluar landasan.c. Ambil pita ketik kereta dinamika, periksa titik-titik ketikan yang diperoleh pada pita ketik. Jika terdapat titik-titik yang bertindihan, abaikan dan potong titik-titik tersebut.

d. Gunakan 5 titik sebagai satuan waktu. Ukur jarak 5 titik berurutan dimulai dari awal gerak kereta dinamika. Isilah tabel berikut:No.Titik keJarak (cm)

10 5

25 10

311 15

415 20

DstDst.

4.2 Dengan Cara Kereta Dinamika Bermotor

Langkah-langkah yang dikerjakan sebagai berikut:a. Landasan dibuat mendatar, memakai kereta dinamika bermotor. Kereta dinamika memiliki dua pengatur kecepatan yaitu yaitu v1 dan v2.

b. Atur kecepatan pada posisi v1. Hidupkan catu daya.

c. Lakukan langkah-langkah b c dan d seperti halya memakai bidang miring.

d. Lakukan juga untuk v2.

e. Catat hasil pengamatan pada tabel berikut:

No.Titik keJarak pd Posisi v1 (cm)Jarak pd Posisi v2 (cm)

10-5

25-10

310-15

415-20

Dst.Dst.

Modul 2: HUKUM KEDUA NEWTON TENTANG GERAK 1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami Hukum Kedua Newton tentang gerak.

2. Alat-Alat Percobaan

- Bidang landasan

- Kereta dinamika

- Tiker timer

- Pita kertas

- Power suplay

- Kertas karbon

- Katrol3. Pengantar dan Persiapan Percobaan

Hukum Kedua Newton tentang gerak menyatakan bahwa percepatan sebuah benda (sistem) berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda (sistem) itu dan berbanding terbalik dengan massa benda (sistem) itu. Jika ditulis dalam bentuk persamaan, maka:F = m a atau a = F/m

(2.1)

Dimana:

F adalah gaya yang bekerja pada benda (sistem)

m adalah massa benda (sistem)

a adalah percepaan benda (sistem)Persamaan (2.1) ini akan diuji dengan menggunakan benda (sistem) seperti dalam gambar 2.1 yang terdiri atas kereta dinamika dengan massa di atasnya, dan satu atau lebih beban massa m yang digantung pada salah satu ujung tali. Massa total sistem m adalah massa kereta dinamika ditambah massa beban pada kereta ditambah massa beban yang digantungkan pada tali.Gaya F dihasilkan oleh beban yang digantung (m1) yang besarnya sama dengan F = m1 x g dimana g adalah percepatan gravitasi bumi.

Satu massa m1 mewakili satu satuan gaya 1p, dua massa 2 m1 mewakili dua satuan gaya 2p, tiga massa 3 m1 mewakili tiga satuan gaya 3p dan seterusnya. Jika dikehendaki agar gaya dinyatakan dalam satuan baku, misalnya Newton, gaya tiap beban dapat diukur dengan menggunakan dinamometer. Akan tetapi untuk keperluan pengujian ini, gaya tidak perlu dinyatakan dalam satuan waktu.Dalam percobaan ini akan diperiksa hubungan antara percepatan a dengan gaya F pada keadaan massa total sistem tetap, dan memeriksa hubungan antara percepatan a dan massa sistem m pada keadaan gaya F yang bekerja dibuat tetap.

Gambar 2.1

Gambar 2.2

Untuk keperluan ini, langkah-langkah kerjanya sebagai berikut:

a. Rangkai alat percobaan seperti gambar 2.2. Tiga beban bercelah 50 g dan satu buah beban bercelah 20 g dipasang pada kereta dinamika dengan menggunakan sebuah pasak penumpu yang dimasukkan ke lubang yang ada di atas kereta dinamika.

b. Adakan kompensasi terhadap gaya gesekan yang ada di antara kereta dinamika dan rel dengan jalan memiringkan rel secukupnya sedemikian sehingga jika rel kereta diberi dorongan kecil dan sebentar saja, kereta kira-kira bergerak lurus beraturan. Untuk membuat landasan miring dapat dipakai penumpu.

c. Setelah gesekan dikompensasi, gantung beban 10 g pada ujung tali nilon. Potong tali secukupnya sedemikian rupa sehingga cukup memberi gantungan pada beban dengan kereta dinamika berada di dekat pewaktu ketik dan beban berada sedekat-dekatnya dengan katrol.Catatan: Pada awalnya kereta dinamika perlu ditahan untuk mencegah beban jatuh sebelum percobaan dimulai.d. Potong pita ketik dengan panjang beberapa cm lebih panjang dari tinggi meja. Pasang pita kertas pada pewaktu ketik dan jepitkan salah satu ujungnya pada kereta dinamika.

e. Hubungkan pewaktu ketik ke catu daya. Pastikan pewaktu ketik dalam keadaan OFF.

4. Lagkah-Langkah Percobaan

Bagian Pertama: Hubungan antara gaya F dan percepatan a, massa sistem m dipertahankan tetap.a. Tahan kereta dinamika pada ujung rel yang lebih tinggi, hidupkan catu daya dan lepaskan kereta dinamika. Kereta dinamika akan bergerak turun karena adanya tarikan beban.

b. Hentikan kereta dinamika tepat sebelum mencapai ujung rel.

c. Matikan catu daya.

d. Lepaskan pita ketik dari kereta dinamika. Periksa hasil ketikan pada pita ketik. Pastikan bahwa hasilnya cukup jelas.

e. Gunakan 5 titik sebagai satuan waktu. Ukur jarak 5 titik berurutan dimulai dari awal gerak kereta dinamika. f. Ulangi kegiatan a e sebanyak lima kali dengan penambahan beban gantung 10 g.

g. Catat hasilnya dalam tabel berikut:

NoTitik keBb 10 g Jarak (cm)Bb 20 g Jarak (cm)Bb 30 g Jarak (cm)Bb 40 g Jarak (cm)Bb 50 g Jarak (cm)

10-5

25-10

310-15

415-20

520-25

Bagian Kedua: Hubungan antara percepatan a dengan massa sistem m, gaya F dipertahankan tetaph. Lepaskan semua beban yang ada. Gantungkan beban 50 g pada ujung tali. Saat ini massa sistem (M) menjadi: massa kereta dinamika ditambah massa beban 50 g.

i. Lakukan langkah a e seperti tersebut di atas.

j. Ulangi lagi dengan membuat M menjadi 2M, 3M, 4M, 5M.

k. Catat hasil dalam tabel berikut:

No.Titik keMassa Sistem MJarak (cm)Massa Sistem 2MJarak (cm)Massa Sistem 3MJarak (cm)Massa Sistem 4MJarak (cm)Massa Sistem 5MJarak (cm)

10-5

25-10

310-15

415-20

520-25

Modul 3: OSILASI BEBAN YANG DIGANTUNG PADA PEGAS1. Tujuan Percobaan

Setelah percobaan selesai, mahasiswa diharapkan dapat memahami gerak osilasi beban yang digantungkan pada pegas..

2. Alat percobaan

- Set statif

- Pegas

- Stop watch

- Meteran3. Pengantar dan Persiapan Percobaan

Sebuah benda bermassa M digantungkan pada sebuah pegas yang salah satu ujungnya terpasang secara tetap seperti gambar 3.1, massa akan menarik pegas ke bawah dengan gaya berat Mg yang menyebabkan pegas teregang sedemikian rupa sehingga beban berada pada posisi O. Jika beban ditarik ke bawah oleh gaya tambahan F, pegas akan mulur sejauh y sehingga berada pada titik A. Menurut Hukum Hooke, gaya F yang diperlukan untuk menghasilkan simpangan ini adalah ky, dimana k adalah tetapan pegas. Jika beban dilepaskan, gaya pemulih ky menghasilkan sebuah percepatan sebagaimana diberikan oleh Hukum Newton kedua tentang gerak, yaitu:

ky = M.a

(3.1)

Persamaan (3.1) dapat diubah menjadi:

A = ky/M

(3.2)

Persamaan di atas adalah persamaan dasar untuk gerak harmonik sederhana dengan percepatan a sebanding dengan simpangan y dan periodanya diberikan oleh:

T = 2 M/k

(3.3)Atau

T4 = 42/k M

(3.4)

Pada percobaan ini akan dicari hubungan antara perioda T dengan massa beban M benda yang berosilasi dengan besaran lain dibuat tetap. Karena perioda ini dari suatu gerakan ke gerakan yang lain relatif tetap namun waktunya sangat singkat, maka diukur waktunya dalam sejumlah kali osilasi. Dalam percobaan ini dihitung waktunya diukur untuk 20 kali osilasi. Pengukuran waktu dilakukan setelah gerakannya mulai stabil.Untuk persiapan percobaan lakukanlah:

a. Rangkai set alat percobaan seperti gambar 3.1 berikut.

b. Gantung pegas helik k = 10 N/m.

c. Gantung beban dengan massa 50 g.

4. Langkah Percobaan

Bagian Pertama: Mengukur nilai k pegas dengan cepat

a. Gantungkan pegas pada statif.

b. Berikan beban 50 g.

c. Ukur penambahan panjang pegas akibat penambahan beban 50 g.

d. Ubah beban menjadi 100 g.

e. Ukur penambahan panjang pegas akibat penambahan beban 100 g.

f. Ubah beban menjadi 150 g.

g. Ukur penambahan panjang pegas akibat penambahan beban 150 g.

h. Ubah beban menjadi 200 g.

i. Ukur penambahan panjang pegas akibat penambahan beban 200 g.

j. Hitung rata-rata nilai k pegas dengan persamaan k= F/x, nilai g untuk di Bukit diambil 9,72 m/dt2

Bagian Kedua: Hubungan Antara T dan M dengan k dibuat tetap

a. Berikan simpangan pada beban dengan cara menarik beban ke bawah sejauh kira-kira 2 cm, kemudian dilepaskan sehingga terjadi osilasi.

b. Ukur waktu yang diperlukan untuk 20 kali osilasi.

c. Untuk menambah ketelitian dalam pengukuran, ulangi lagi kegiatan a dan b sebanyak sepuluh kali.

d. Ulangi lagi kegiatan di atas dengan mengubah-ubah beban menjadi 100g, 150 g, 200 g, 250 g.

e. Catat hasilnya dalam tabel di bawah.f. Ulangi kegiatan ini untuk pegas yang berbeda (dua pegas lagi).

Nilai k = N/mNo.B 50

20 T (dt)B 100

20 T (dt)B 150

20 T (dt)B 200

20 T (dt) B 250

20 T (dt)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Bagian Ketiga: Hubungan antara T dan k, M dibuat tetapa. Gantungkan pegas helik dengan k = 10 N/m dan diberikan beban 100 g. b. Berikan simpangan pada beban dengan cara menarik beban ke bawah sejauh kira-kira 2 cm, kemudian dilepaskan sehingga terjadi osilasi.

c. Ukur waktu yang diperlukan untuk 20 kali osilasi.

d. Untuk menambah ketelitian dalam pengukuran, ulangi lagi kegiatan a dan b sebanyak sepuluh kali.

e. Ulangi lagi kegiatan di atas dengan mengganti pegas helik dengan k yang lain namun beban tetap 100 g.

f. Catat hasilnya dalam tabel berikut.

Beban: 100 g

No.k 10

20 T (dt)k

20 T (dt)k

20 T (dt)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Modul 4: HUKUM HOOK1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan dapat menentukan konstanta pegas.2. Alat Percobaan

- Set statif

- Pegas

- Stop watch

- Meteran3. Pengantar dan Persiapan Percobaan

Bila sebuah benda diregangkan oleh gaya, panjang benda bertambah. Bila benda masih berada dalam keadaan elastis (batas elastisnya belum terlampaui), pertambahan panjang x sebanding dengan besar gaya F yang meregangkan benda tersebut. azas ini berlaku juga untuk pegas heliks selama batas elastisitas pegas tidak terlampaui. Azas ini dapat dirumuskan dengan:F = - k. x

(4.1)

Dimana k adalah tetapan pegas.

Jika semua alat sudah disiapkan, lakukanlah langkah berikut:

a. Susunlah alat percobaan yang telah disiapkan seperti gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1

b. Pegas digantungkan dan diberi beban sebagai gayanya.

Catatan: Dalam percobaan ini digunakan W = m g, dimana W adalah berat beban (N), m adalah massa (kg) dan g adalah percepatan gravitasi (g=9,72 m/dt2).

4. Langkah Percobaan

a. Gantungkan satu beban di bagian ujung bawah pegas. Nilai ini merupakan berat beban awal (Fo) pegas, dan panjangnya merupakan panjang awal pegas (lo).b. Ukur panjang awal pegas (lo). Agar tidak membingungkan, ukur panjang pegas dari suatu titik tetap teratas (misalnya tepi bawah pasak pemikul) ke suatu titik tetap terbawah (misalnya ujung bawah pegas).c. Tambahkan beban terhadap beban awal. Penambahan beban ini merupakan F1. Ukur panjang pegas (l1) seperti langkah b. Cari pertambahan panjangnya x1.d. Lakukan penambahan beban dan pengukuran panjang pegas sampai 10 kali.

e. Setelah melakukan langkah d (dilakukan penambahan beban dan pengukuran panjang pegas sampai sepuluh kali), lakukanlah langkah sebaliknya, yaitu mengurangi beban pegas satu persatu dan mengukur panjang pegasnya.f. Lakukan untuk pegas yang lain.

Pegas ke:No.F0.10x0.10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Pegas ke:

No.F10.0x10.0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Modul 5: GELOMBANG BERDIRI PADA TALI1. Tujuan Percobaan

Setelah selesai praktikum mahasiswa diharapkan dapat memahami gelombang berdiri pada tali.2. Alat Percobaan

- Osilator

- Benang

- Papan landasan

- Beban gantung

- Katrol3. Pengantar dan Persiapan Percobaan

Sepotong benang yang salah satu ujungnya diikatkan kuat-kuat dan salah satu ujungnya ditarik, kemudian benang ini digetarkan dengan frekwensi sumber getar yang tetap. Pada benang akan terbentuk gelombang berdiri hanya pada tegangan-tegangan tertentu. Keadaan-keadaan ini dikatakan sebagai keadaan resonansi. Hubungan antara frekwensi resonansi dengan tegangan dapat dituliskan sebagai berikut:

f = n/2L T/u

dimana f adalah frekwensi sumber getar

T adalah tegangan benang

L panjang gelombang yang terbentuk

n = 1, 2, 3, . . .

u = massa per satuan panjang benang.

Untuk melakukan percobaan ini, rangkailah alat-alat seperti gambar berikut.

4. Langkah Percobaan

a. Hidupkan frekwensi audio.

b. Ubah-ubah tegangan tali sehingga terbentuk gelombang berdiri yang stabil. Pertama-tama buatlah gelombang berdiri dengan satu buah perut.

c. Saat terbentuk gelombang berdiri dengan satu buah perut, catat tegangan tali, ukur juga panjang gelombang yang terbentuk.

d. Lakukan hal yang sama untuk gelombang berdiri dengan dua perut, tiga perut dan seterusnya.

e. Lakukan juga untuk tali yang lain.

Tabel pengamatan

u = g/m

No.Banyaknya PerutTegangan Tali (N)Panjang Gelombang (m)

11

22

33

44

55

66

Modul 6: TANGKI RIAK

1. Tujuan Percobaan

Setelah selesai percobaan mahasiswa dapat menjelaskan gejala gelombang dalam air.2. Alat Percobaan

- Set tangki riak

- Power suplay

- Air (1,5 l)3. Pengantar dan Persiapan Percobaan

Gelombang merupakan usikan yang menjalar. Gelombang dapat menjalar pada permukaan air. Beberapa sifat gelombang diantaranya dapat dibiaskan, dapat berinterferensi, dapat mengalami difraksi dan dapat dipantulkan. Peristiwa-peristiwa gelombang ini juga dapat dilihat pada permukaan air. Untuk dapat melihat gejala-gejala gelombang tersebut lakukanlah hal-hal berikut.a. Setlah alat tangki riak seperti gambar berikut.

b. Bersihkan dasar kaca tangki riak dari kotoran-kotoran yang ada.

c. Bersihkan juga layar tangki riak.

d. Isikan tangki riak dengan air secukupnya (kedalaman 0,5 1 cm).4. Langkah Percobaan

4.1 Gelombang Lurusa. Hidupkan catu daya

b. Potensiometer diatur sedemikian rupa sehingga terbentuk gelombang permukaan air dengan jelas.

c. Gambar pola gelombang yang terbentuk.

d. Matikan catu daya.

4.2 Pembiasan Gelombang

a. Pasang kaca pembias di depan pembangkit gelombang.

b. Atur tinggi permukaan air pada pembias ( 1 mm di atas permukaan kaca pembias) dengan cara menambah/mengurangi air pada tangki riak.

c. Hidupkan catu daya.

d. Atur kembali potensiometer sehingga terlihat gelombang dengan jelas.

e. Gambarkan pola gelombang yang ada.

f. Matikan catu daya.

4.3 Gelombang Lurus dengan Penghalang Bercelah Satua. Pasang kedua keping penghalang di depan sumber gelombang sehingga terdapat sebuah celah di antara kedua penghalang. Lebar celah 5 mm.

b. Hidupkan catu daya.

c. Atur kembali potensiometer sehingga terlihat gelombang dengan jelas.

d. Gambarkan pola gelombang yang ada.

f. Matikan catu daya.

4.4 Gelomabng Lurus dengan Penghalang Bercelah Dua

a. Pasang ketiga keping penghalang dengan keping pendek terletak di tengah di depan sumber gelombang sedemikian sehingga terdapat dua celah sempit. Lebar celah 5 mm. Usahakan agar tidak terlalu jauh dari sumber gelombang.

b. Hidupkan catu daya.

c. Atur kembali potensiometer sehingga terlihat gelombang dengan jelas.

d. Gambarkan pola gelombang yang ada.

e. Matikan catu daya.

4.5 Gelombang Lurus dengan Penghalang membentuk sudut

a. Pasang penghalang gelombang sehingga membentuk sudut 45o terhadap gelombang datar.b. Hidupkan catu daya.

c. Atur kembali potensiometer sehingga terlihat gelombang dengan jelas.

d. Gambarkan pola gelombang yang ada.

e. Matikan catu daya.