PETUNJUK PRAKTIKUM

FISIKA REKAYASA I

JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2011

1

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI 1

KATA PENGANTAR 2

PETUNJUK PRAKTIKUM 3

I. BESARAN DAN SATUAN 3

II. ALAT-ALAT UKUR SEDERHANA 2

Jangka Sorong 4

Micrometer Sekrup 5

Neraca Teknis 6

III. KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN 7

Range 7

Span 8

Linieritas 8

Non Linieritas 8

Histeresis 9

Resolusi 9

IV. REPRESENTASI STATISTIK 9

Mean (harga rata-rata ) 9

Standar Deviasi 10

PERCOBAAN P-1 : HUKUM HOOKE 12

PERCOBAAN P-2 : KECEPATAN BUNYI DI UDARA 15

PERCOBAAN P-3 : KONDUKTIVITAS PANAS 18

PERCOBAAN P-4 : GAYA ANGKAT FLUIDA STATIS 21

PERCOBAAN P-5 : FLUIDA DINAMIS 24

PERCOBAAN P-6 : FREKUENSI NATURAL BANDUL FISIS 27

LAMPIRAN : TATATERTIB dan SANKSI 29

2

KATA PENGANTAR

Sebagai lembaga pendidikan Jrusan Teknik Fisika wajib mengemban tugas Tri Darma

Perguruan Tinggi, yaitu pendidikan-pengajaran, penelitian, dan pengabdian pada

masyarakat. Prasarana dan sarana untuk mengemban tugas itu telah dipersiapkan agar

semua tujuan yang diharapkan dapat tercapai. Salah satu prasana dan sarana yang

telah dipersiapkan adalah Laboratorium Fisika Rekayaya, dimana laboratorium ini

didirikan pada semester genap tahun 2009 dengan fungsi utama sebagai pelengkap

pembelajaran mata kuliah Fisika Rekayasa untuk program studi S-1.

Tugas pokok dari Laboratorium Fisika Rekayasa FTI – ITS adalah melaksanakan

kegiatan praktikum untuk mahasiswa tahap periapan program studi S-1 dalam rangka

untuk memperkuat konsep teori yang diberikan pada kuliah Fisika. Disamping itu

juga untuk melatih para mahasiswa tingkat persiapan dalam hal ketrampilan selama

menjalankan kegiatan praktikum, melatih soft skill bekerja sama dalam satu tim untuk

mencapai tutjuan tertentu, melatih bertanggung jawab menyelesaikan suatu tugas

yang dibebankan pada setiap anggota tim untuk mendapatkan penghargaan yang besar

(berupa nilai evaluasi) atas tugas tersebut.

Praktikum Fisika Rekayasa mempunyai beban 1 SKS = 3 jam kegiatan, dengan

rincian waktu sebagai berikut :

Persiapan : 30 menit

Dengan tugas yang harus dilaksakan oleh praktikan adalah :

o menyerahkan Tugas Pendahuluan kepada asisten masing-masing.

o meminjam peralatan yang diperlukan.

o Mempersiapkan /merangkai peralatan

Melakukan Percobaan :

o 120 menit untuk melakukan percobaan

o 30 menit untuk melaporkan hasil praktikum.

o Selama pelaksanaan praktikum, praktikan dibimbing oleh asisten.

Jurusan teknik Fisika beserta perangkatnya, mengharapkan kepada para mahasiswa

untuk melakukan kegiatan praktikum ini dengan bersungguh-sungguh, agar tujuan

pendidikan dan pengajaran Fisika Rekayasa ini dapat dicapai semaksimal mungkin.

Surabaya, Oktober 2011

Lab. Fisika Rekayasa

3

PETUNJUK PRAKTIKUM

FISIKA REKAYASA I

I. BESARAN DAN SATUAN

Didalam fisika banyak dikenal besaran-besaran fisika (misal massa, panjang,

waktu, dll) dan diantara bearan-besaran tersebut berhubungan satu sama

lainnya, seperti gaya, momentum.

Ada beberapa macam sistem satuan yang digunakan :

CGS (Centimeter-gram-second)

MKS ( meter-kilogram-second)

Sistem inggris ( feet-pound-second)

Sistem internasional SI

Satuan besaran standar dalam sistem satuan SI :

PANJANG : Pada tahun 1889 (satu) meter adalah jarak antara tengah-tengah

gores yang terdapat pada ujung sebatang platina iridium pada temperature 00 C

yang disimpan di kantor internasional untuk berat (International Bureau of

weight and measures)ddi Sevres dekat Paris.

Dan pada tahun 1960 ditentukan meter atomic adalah 1.650.763,73 kali panjang

gelombang cahaya merah jingga di ruang hampa yang dipancarkan gas krypton

– 86

MASSA : 1 (satu) kilogram adalah massa selinder yang terdiri dari campuran

platina – iridium yang diletakkan di Museum di Sevres dekat Paris

WAKTU : 1 (satu) detik adalah 1 / ( 24 x 60 x 60 ) bagian dari lamanya satu

hari matahari rata-rata atau 9.192.631.770 kali periode radiasi dari atom Cesium

133 yang menyangkut transisi antara dua tingkat hyperfine pada keadaan

dasarnya.

ARUS LISTRIK : 1 (satu) ampere adalah arus listrik yang mengalir pada dua

kawat parallel dan panjang dengan gaya 2 x 10-7

newton setiap meternya

TEMPERATURE : 1 (satu) derajat Kelvin adalah temperature dalam skala

Celcius dikurangi 273,16.

INTENSITAS CAHAYA : 1 (candela) adalah intensitas cahaya yang

dipancarkan dalam arah tegak lurus pada permukaan benda hitam seluas

1/60.000 m2 pada temperature lebur platina dengan tekanan 1 Pa.

SUBSTANSI ZAT : 1 (mole) adalah banyaknya zat yang mengandung unsur

dasar yang sama jumlahnya dengan jumlah atom carbon -12 yang massanya

0,012 kg.

SUDUT PADA BIDANG DATAR : 1 (satu) radian adalah sudut pusat

lingkaran yang menghadap busur sepanjang R , dimana R merupakan jari-jari

lingkaran.

4

SUDUT RUANG : 1 (satu) steradian adalah sudut pada pusat bola yang

menghadap permukaan bola seluas R2 dimana R merupakan jari-jari bola.

II. ALAT-ALAT UKUR SEDERHANA

JANGKA SORONG

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus

milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak. Pembacaan hasil

pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat.

Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi dengan bacaan digital. Pada versi analog,

umumnya tingkat ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorang dibawah 30cm dan

0.01 untuk yang diatas 30cm.

Kegunaan jangka sorong adalah:

untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;

untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang (pada pipa,

maupun lainnya) dengan cara diulur;

untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara

"menancapkan/menusukkan" bagian pengukur. Bagian pengukur tidak terlihat

pada gambar karena berada di sisi pemegang.

Mengukur Diameter Luar Benda

Cara mengukur diameter, lebar atau ketebalan benda:

Putarlah pengunci ke kiri, buka rahang, masukkan benda ke rahang bawah jangka

sorong, geser rahang agar rahang tepat pada benda, putar pengunci ke kanan.

Mengukur Diameter Dalam Benda

Cara mengukur diameter bagian dalam sebuah pipa atau tabung.

Putarlah pengunci ke kiri, masukkan rahang atas ke dalam benda, geser agar rahang

tepat pada benda, putar pengunci ke kanan.

Mengukur Kedalaman Benda

Cara mengukur kedalaman benda

Putarlah pengunci ke kiri, buka rahang sorong hingga ujung lancip menyentuh dasar

tabung, putar pengunci ke kanan.

Skala Utama Dan Skala Nonius

Jangka sorong memiliki batas ketelitian 0,1 mm, artinya ketepatan pengukuran

dengan alat ini sampai 0,1 mm terdekat.

Jangka sorong memiliki dua macam skala :

- SKALA UTAMA dalam satuan cm.

- SKALA NONIUS dalam satuan mm.

Benda yang diukur

5

benda yang diukur

Membaca Skala Jangka Sorong

Cara membaca skala jangka sorong

Mula-mula perhatikan skala nonius yang berimpit dengan salah satu skala utama.

Hitunglah berapa skala hingga ke angka nol. Pada gambar, skala nonius yang berimpit

dengan skala utama adalah 4 skala. Artinya angka tersebut 0,4 mm. Selanjutnya

perhatikan skala utama. Pada skala utama, setelah angka nol mundur ke belakang

menunjukkan angka 4.7 cm. Sehingga diameter yang diukur sama dengan 4,7 cm +

0,4 mm = 4,74 cm.

MICROMETER SEKRUP

6

Cara Menggunakan Mikrometer :

1. Sebelum menggunakan perhatikan permukaan A-B apakah sudah bersih dari

kotoran, benda-benda kecil dan sebagainya.

2. Dengan memutar skala bantu C, maka A dan B akan berhimpit. Agar A dan B

berhimpit betul putarlah E sehingga bersuara 5 kali (Standart Laboratorium) dan

ini dilakukan dengan hati-hati.

3. Perhatikan kedudukan titik “nol”, apabila skala rekayasa D tidak tepat pada “nol”,

maka perlu dilakukan “Ralat Sistimatik”. Contoh, bila dalam pengecekan alat ini

setelah A da B berhimpit dengan memutar E 5 kali, skala dasar tidak terlihat

sedangkan pada skala bantu berharga 21 dan skala dasar berharga “nol” maka

Ralat Sistematiknya adalah 0,21 mm.

4. Cara pengukuran :

Letakkan benda diantara A dan B.

Putar E (5 kali) agar A dan B benar-benar menghimpit benda. Apabila skala

dasar D menunjukkan harga 2 sedangkan skala bantu C menunjukkan harga

48 (gambar II.2), maka panjang benda adalah : 2 mm + 0,48 mm + 0,21 mm

= 2,69 mm.

Catatan : Spesifikasi Mikrometer yang digunakan adalah :

1. Satuan terkecil skala dasar = 0,01 mm

2. Satuan terkecil skala bantu = 1 mm

3. Tiap putaran skala bantu E (360º) = 0,5 mm

4. Pembacaan skala bantu dari 0 sampai 0,5 mm

NERACA TEKNIS

Cara Menggunakan Neraca Teknis :

1. Perhatikan batas maksimum dan minimum neraca teknis ini.

2. Sebelum menimbang periksa dahulu kedudukan neraca, apakah sudah berdiri

tegak (dengan melihat bandul A) dan praktikan dilarang merubah skrup

pengatur B.

7

3. Pada umumnya jarum gandar C, tidak dapat berhenti karena pengaruh dari luar

(angin). Karena itu dianjurkan untuk menggunakan neraca dalam ruang

tertutup.

4. Dalam penimbangan, letakkan anak timbangan disebelah kanan dan benda

yang ditimbang disebelah kiri (Standart Laboratorium).

5. Pada saat meletakkan atau mengambil anak timbangan hanya diperbolehkan

apabila jarum gandar C berhenti berayun.

6. Anak timbangan tidak boleh dipegang dengan tangan dan dianjurkan dengan

penjepit.

7. Zat yang dapat merusak pinggan neraca dilarang diletakkan di pinggan.

8. Pada saat melepas penahan (D) usahakan agar simpangan jarum tidak terlalu

besar.

9. Penimbangan dianggap tepat bila jarum C tepat pada titik nol.

III. KARAKTERISTIK STATIK PENGUKURAN

MOTO : NO MEASSUREMENT -------- NO SCIENCE AND NO

ENGINEERING

Range : Input dan output dari suau alat ukur masing-masing memiliki nilai

minimum dan nilai maksimum ( Imin , Imak , Omin , Omak ). Nilai-nilai ini disebut

dengan range

Alat Ukur Input Output

Min-Max Min-Max

Proses, Mesin, Sistem

yang diukur

Proses

Pengukuran Observer

Input

output

8

Imax , 0max

Imin , 0min

K

a

O

I

Span : adalah selisih antara nilai maksimum dan nilai minimum , sehingga ;

minmax IIInputSpan

Span Output = Omax - Omin

Linieritas : Sebuah elemen disebut linier apabila hubungan antara input dan

output berupa garis lurus . Garis lurus ideal diperoleh dari hubungan antara input

min-mak dan output min-mak.

Atau

K = slop garis lurus ideal

a = bias ( perpotongan garis lurus ideal dengan sumbu output )

Non linieritas N (I) : dapat didifinisikan sebagai fungsi dari selisih antara nilai

output yang sebenarnya dengan nilai output idealnya.

N(I) = OAktual - OIdeal

Sehingga OAktual = K x I + a + N(I)

Input + Output

I +

Non linieritas sering dinyatakan dengan maksimum non-linieritas N

dalam prosentase defleksi skala penuh (fsd) atau sebagai prosentasi span.

Histeresis

K

N (….)

X

Imax , 0max

Imin , 0min

K

a

O

I

9

%100min

xOO

HfsdsebagaiHMaks

maks

maks

Untuk setiap nilai input I memberikan nilai output O. Ketika nilai inpui I

semakin naik dan kembali pada saat semakin turun memberikan nilai

output yang berbeda, perbedaan ini disebut dengan hysteresis yang biasa

dinyatakan dalam bentuk maksimum hysteresis sebagai prosentase fsd .

H (I) = Oturun - Onaik dan

Resolusi

Didifinisikan sebagai perubahan input yang paling besar (IR) yang tidak

memberikan pengaruh perubahan output .

%100xII

IfsdsebagaisolusiRe

minmaks

R

IV. REPRESENTASI STATISTIK

Pada tiap pengukuran akan selalu timbul masalah ketidaktelitian yang disebabkan

oleh tidak sempurnanya alat ukur, ketidaktepatan cara ukur, tidak sempurnanya panca

indra dll. Untuk itu dalam setiap melakukan pengukuran, perlu diperhatikan :

Alat ukur yang seharusnya menunjukkan angka 0 (nol), ternyata menunjukkan

angka 1 (satu) maka harus ada koreksi titik nol sebesar – 1 , sehingga hasil

pengukuran yang sebenarnya = yang terbaca pada alat ukur dikurangi 1 (satu)

Jangka sorong dan mikrometer sering tidak menunjukkan titik nol

Pembacaan Barometer air raksa perlu koreksi pembacaan karena adanya gaya

tegangan permukaan airraksa.

Sinyal pengukuran memiliki dua karakteristik yaitu sinyal determinstik dan sinyal

random, yang masing-masing kuantitasnya sebagai berikut :

Mean (harga rata-rata ) : untuk sinyal deterministik (kontinyu) sebagai fungsi

f(t) dalam interval 0 sampai dengan To , meannya dipeoleh dari :

Imax , 0max

Imin , 0min

K

a

O

I

10

Dan bila sinyal random terdiri dari beberapa data pengukuran :

Standar Deviasi ( σ )

Hasil pengukuran seringkali mengalami deviasi berbeda nilainya dengan harga rata-

rata pengukuran . Untuk fungsi yang kontinyu f(t) standar deviasi diperoleh dari :

σ2

Untuk kasus yang mengambil data sampel :

Apabila nilai rata-rata y mean = 0 , maka harga standar deviasinya sama dengan root

mean square (r.m.s) sehingga :

Atau :

Pada pengukuran yang berulang dengan hasil ukur yang berbeda perlu suatu metoda

untuk mendapatkan kesimpulan yang mendekati hasil pengukuran sebenarnya dan

toleransi yang masih diijinkan yang dapat disebut dengan standart deviasi ( σ )

Contoh : hasil pengukuran pada suatu termometer resistan ( Ro ) sbb :

Peng. Ke. Resistan Ro

(ohm) (Ro – 0R ) (Ro – 0R )

2

1 99,8 + 0,2 0,04

2 99,9 + 0,1 0,01

3 100 0 0

4 100,1 - 0,1 0,01

5 100,2 - 0,2 0,04

Rata – rata ( 0R ) = 100 ohm 2

0 )RR( = 0,10 ohm

2

Dimana :

N = jumlah pengukuran

11

= ( 0,1 ) / 5 = 0,02 ohm2

atau τ = 0,14 ohm

Hasil pengukuran : Ro = ( 100 + 0, 14 ) Ohm

12

PERCOBAAN P-1

HUKUM HOOKE

TUJUAN

1. Memahami peristiwa elastisitas dari suatu pegas akibat penambahan gaya yang

diberikan pada pegas tersebut..

2. Menentukan harga koefisien dari suatu pegas.

ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN

1. Statip percobaan koefisien pegas

2. pegas

3. penggaris

4. anak timbangan

DASAR TEORI

Hukum Hooke menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada pegas sebanding dengan

konstanta pegas dan pertambahan panjang pegas. Jika sebuah gaya bekerja pada

sebuah pegas hingga pegas terenggang, maka pegas tersebut akan memberikan gaya

reaksi sebesar :

Input F Output Δx

Dengan : F = gaya tarik atau tekan (N) k = tetapan (konstanta) pegas (N/m)

x = perubahan panjang (m)

Hukum Hooke untuk susunan pegas;

Susunan seri

Dua buah pegas ideal disusun secara seri dapat diganti dengan sebuah pegas

pengganti. Konstanta pegas pengganti seri ks yang dinyatakan oleh persamaan :

Gb. 1 dua pegas disusun seri

Untuk susunan dari beberapa pegas ideal yang disusun seri, tetapan pegas pengganti

dinyatakan oleh persamaan :

F = - k . x

ks = 21

21.

kk

kk

1/k

13

Susunan paralel

Konstanta pegas pengganti pararel kp untuk dua pegas ideal atau lebih yang disusun

pararel dinyatakan oleh persamaan

Gb. 2. : dua pegas disusun pararel

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

1. ambil satu buah pegas, ukur panjang awalnya

2. pasang pegas pada statip percobaan, berikan beban anak timbangan dengan nilai

yang terkecil, catat pertambahan panjang dari pegas setelah diberi beban.

Tambahkan nilai dari beban anak timbangan, catat pertambahan panjangnya.

Masukkan semua data yang diperoleh pada table dibawah.

Massa beban

(gram)

Panjang awal

(mm)

Panjang setelah diberi beban (mm) x

(mm)

100

200

300

400

500

Dstnya

3. Ulangi pengambilan data tersebut tapi dimulai dari yang paling berat

4. Dengan cara yang sama, lakukan untuk 3 pegas yang lain . catat data dalam table

seperti diatas!

5. susun keempat pegas tersebut dalam susunan seri. Beri beban dibawahnya. Catat

pertambahan panjang pegas yang terjadi. Tambahkan lagi nilai beban dan catat

pertambahan panjangnya. Catat semua data dalam table seperti diatas!

6. susun keempat pegas dalam susunan parallel. beri beban dibawahnya. Catat

pertambahan panjangnya. Tambahkan lagi nilai beban dan catat pertambahan

panjangnya. Catat semua data dalam table seperti diatas!

....1111

321 kkkk s

kp = k1 + k2 + k3 + …

14

TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan pengertian elastisitas dari suatu bahan ! berikan contoh

2. Selain memiliki sifat elastis, bahan juga memiliki sifat plastis, yaitu sifat yang

bertolakbelakang dengan sifat elastis. Jelaskan dan berikan contoh!

3. Empat sifat mekanis yang penting ialah kekuatan (strength), kekakuan (stiffness),

kelenturan (ductility), dan kekerasan (toughness). Beri penjelasan untuk keempat

sifat mekanis tersebut!

4. Mengapa pada persamaan Hukum Hooke nilai F bernilai negatif (-)?

5. Jelaskan tentang nilai konstanta pegas dari suatu pegas!

TUGAS LAPORAN RESMI

1. Hitunglah nilai konstanta pegas dari keempat pegas tersebut secara grafik (buat

grafik F( x). k adalah nilai gradien dari grafik tersebut). Bandingkan keempat nilai

pegas tersebut!

2. Hitunglah nilai konstanta pegas untuk keempat pegas tersebut dengan susunan seri

secara grafik! Bandingkan hasilnya dengan nilai konstanta pegas secara

perhitungan yang diperoleh dari nilai 1!

3. Hitunglah nilai konstanta pegas untuk keempat pegas tersebut dengan susunan

pegas secara grafik! Bandingkan hasilnya dengan nilai konstanta pegas secara

perhitungan yang diperoleh dari nilai 1!

4. Tentukan ; span pengukuran, range pengukuran , linieritas ( output ideal ), %

histeresis sebagai fsd, non linieritas pada saat massanya 300 gram

15

v f 1( )

PERCOBAAN P-2

KECEPATAN BUNYI DI UDARA

TUJUAN ;

1. Menentukan kecepatan rambat bunyi di udara .

2. Menera Frekuensi sebuah sumber getar .

ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN ;

1. Tabung Resonansi .

2. Garpu Tala dengan frekuensi yang telah tertentu .

3. Garpu Tala yang akan di tera frekuensinya .

DASAR TEORI .

Kecepatan rambat bunyi di udara dapat ditentukan dari persamaan :

Keadaan Resonansi yang terjadi dapat di tengarai dengan adanya penguatan bunyi

yang di timbulkan . Hal ini terjadi karena udara yang berada dalam tabung Resonansi

ikut bergetar . Berikut ini digambarkan beberapa mode yang akan menghasilkan

keadaan Resonansi .

Gb. 2.1 kolom udara

Gambar (a) menunjukan keadaan Resonansi pertama yang terjadi . Gelombang yang

terbentuk pada keadaan ini adalah sebesar 1/4 panjang gelombang . Jika kolom udar

dalm tabung diperpanjang , Resonansi kedua akan terjadi pada saat kolom udara

dalam tabung sbesar 3/4 λ . Resonansi ketiga terjadi jika kolom udara dalam tabung

ini sebesar 5/4 λ . Dari dasar ini dapat disimpulkan bahwa panjang kolom udara

dalam tabung akan menghasilkan Resonansi jika panjangnya ; , , ,....... 1

4

3

4

5

4

16

L 2 n 1( )1

4dimana ; n 0 1 2 3 ......

Keadaan Resonansi terjadi jika panjang kolom udara sepanjang kelipatan dari

panjang gelombang

Jika sebuah sumber getar yang telah tertentu frekuensinya digetarkan diujung kolom

udara dari tabung resonansi, dan dengan menggunakan Persamaan (1), maka

kecepatan rambat bunyi diudara dapat ditentukan .

Dari hasil pengukuran dan perhitungan yang dilakukan , selanjutnya dijadikan dasar

untuk menentukan berapakah frekuensi sebuah sumber getar yang belum diketahui

besarnya .

Input L output f

Gbr 2.2. Diagram blok

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN ;

Untuk Menentukan Kecepatan bunyi diudara ;

1. Gunakan Garpu Tala yang telah ditentukan frekuensinya .

2. Isi tabung dengan air sampai batas tertentu, kemudian getarkan garpu tala diujung

atas tabung, amati apakah penguatan bunyi telah terjadi .

3. Tambahkan air ke dalam tabung , sampai penguatan bunyi berikutnya terjadi .

Panjang kolom udara terpendek yang terjadi adalah

4. Lakukan hal yang sama untuk semua garpu tala yang disediakan .

5. Lakukan langkah 1 sampai dengan 3 , sebanyak lima kali untuk setiap garpu tala.

Untuk Menentukan Frekuensi sebuah Sumber bunyi .

1. Isi tabung dengan air sampai batas tertentu, kemudian getarkan garpu tala yang

akan di tera frekuensinya diujung atas tabung. Amati apakah penguatan bunyi

telah terjadi .

2. Tambahkan air ke dalam tabung , sampai penguatan bunyi berikutnya terjadi .

3. Catatlah panjang kolom udara dalam tabung pada saat resonansi terjadi .

4. Lakukan langkah 1 sampai dengan 3, sebanyak 9x untuk tiap garpu tala yang akan

ditera .

5. Ulangi 1 s/d 4 tapi dimulai dengan kolom udara yang paling pendek

Dengan menggunakan hasil pengukuran dan perhitungan Cepat rambat bunyi pada

lima langkah sebelumnya, lakukan perhitungan frekuensi garpu tala yang belum

diketahui frekuensinya .

TUGAS PENDAHULUAN ;

1. Tentukan fungsi transfer (B) gambar 2.2.

2. Buatlah gambar Pola gelombang yang terjadi dimulai dari bentuk gelombang

paling sederhana ( nada dasar ) sampai dengan nada atas ke tujuh .

1

4

1

4

B

17

3. Jika tabung resonansi yang digunakan adalah pipa organa terbuka, berapakah

panjang tabung agar nada dasar terjadi ? . Buatlah mode2 gelombang yang

terjadi dimulai dasri nada dasar sampai dengan nada atas ke tujuh, untuk pipa

organa terbuka .

4. Nyatakan kecepatan rambat bunyi diudara sebagai fungsi dari panjang kolom

udara dalam tabung resonansi .

5. Apakah perbedaan dan persamaan yang perlu diperhatikan dalam pengukuran

ini jika menggunakan kedua macam tabung resonansi ( Pipa organa tertutup

dan terbuka )

TUGAS LAPORAN RESMI ;

1. Dapatkan panjang gelombang yang terjadi pada resonansi pertama, kedua dan

ketiga .

2. Berapakah panjang gelombang yang dapat disimpulkan dari seluruh hasil

pegukuran ini ?

3. Berapakah kecepatan rambat bunyi diudara dari seluruh pengukuran yang

dilakukan

4. Faktor2 apakah yang mempengaruhi kecepatan bunyi diudara ?

5. Apakah luas penampang tabung berpengaruh pada hasil pengukuran cepat

rambat bunyi diudara ?

6. Tentukan span pengukuran , range pengukuran, linieritas hubungan input-

output , % histeresis sebagai fsd

18

PERCOBAAN P-3

KONDUKTIVITAS PANAS

TUJUAN

1. Memahami peristiwa perpindahan panas secara konduksi serta parameter-

parameter yang mempengaruhinya.

2. Menentukan konduktivitas panas bahan.

ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN

1. Statip percobaan konduktivitas

2. Ketel uap

3. Stop watch

4. Termometer (3 buah)

5. Ketel air panas

6. Bahan uji (2 buah)

DASAR TEORI

Energi panas hanya dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain jika antara

benda-benda tersebut terdapat perbedaan suhu. Panas berpindah dari benda yang

bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kuantitas perpindahan panas satu

dimensi melalui dinding homogen secara konduksi dinyatakan dengan :

dx

dTKAH (1)

dimana H adalah aliran panas [kalori/detik] yang melalui dinding dengan luas A dan

bergradien suhu dT/dx [oC/meter]. Tanda (-) menunjukkan bahwa panas mengalir dari

bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu lebih rendah. K adalah

konduktivitas termal bahan uji [kal.cm/det.oC] yang dapat dianggap konstan dalam

selang suhu yang tak terlalu besar.

Alat percobaan seperti tampak pada gambar. Aliran panas dari bahan sisi depan dapat

dihitung melalui persamaan (1) :

x

)TT(KAH 21 (2)

yang digunakan oleh plat bawah untuk menaikkan suhunya. T1 dan T2 adalah suhu

bahan sisi depan dan sisi belakang, sedangkan x adalah tebal bahan uji. Laju kenaikan

suhu bahan dapat dihitung melalui pengertian bahwa aliran panas tak lain adalah

banyaknya panas yang mengalir dalam satu satuan waktu.

dt

dTcm

dt

dQH 2 (3)

m dan c masing-masing adalah massa dan kalor jenis bahan.

Bila persamaan-persamaan (2) dan (3) ini diselesaikan maka akan diperoleh :

19

BAHAN UJI

T1T2

AIR

UAP AIR

SISTEM

ISOLASI

kt

0212 e)TTT (4)

dimana 20Tdanxcm

AKk adalah suhu bahan sisi belakang pada saat awal

pengamatan.

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

1. Timbanglah massa bahan dan catat kalor jenisnya dari tabel.

2. Ukur luas penampang dan tebal bahan uji.

3. Tutup bahan uji dengan glasswool

4. Letakkan bahan uji di statip percobaan. Usahakan suhu sisi depan dan belakang

sama yaitu pada suhu kamar yang konstan dan catatlah suhu ini sebagai T20.

5. Isilah ketel air dengan air sampai volumenya 2/3 dari volume ketel kemudian

sambungkan dengan aliran listrik. Tunggu sampai mendidih. Uap akan mengalir

melalui slang ke ketel uap yang berhubungan dengan sisi depan bahan uji. Catat

suhu sisi depan bahan uji sebagai T1. Jika pada tekanan udara 1 atm T1 tidak

sama dengan 100 oC, lakukan koreksi kalibrasi termometer .

6. Siapkan stopwatch untuk pengukuran waktu t.

7. Catatlah waktu t, T1 dan T2. Lakukan secara kontinu sampai waktu yang telah

ditentukan serta lakukan yang sama untuk menghitung histeresis

T (menit) T1 (oC) T2 (

oC)

5 100

10

15

20

25

30

35

40

8. Lakukan langkah di atas dengan menggunakan bahan uji yang berbeda.

20

TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan pengertian dari konduktivitas suatu benda !

2. Bila tebal bahan diperbesar dua kali, kondisi yang lain tetap, besaran apa yang

berubah ? Jelaskan !

3. Ada berapa macam bentuk perpindahan panas, jelaskan dan beri contoh ?

4. Mengapa pemanasan menggunakan ketel uap, tidak langsung menggunakan

pemanas listrik ?

5. Apa fungsi lubang keluaran uap pada ketel ini ?

TUGAS LAPORAN RESMI

1. Hitunglah konduktivitas panas dari masing-masing bahan uji secara grafik

(lebih baik menggunakan kertas grafik semi-log)!

2. Carilah harga konduktivitas bahan-bahan uji tersebut dalam literatur !

Bandingkan dengan hasil eksperimen anda !

3. Tentukan span pengukuran , range pengukuran , linieritas (output ideal ), %

histeresis sebagai fsd.

21

PERCOBAAN P-4

GAYA ANGKAT FLUIDA STATIS

TUJUAN

1. Memahami fenomena gaya angkat pada fluida statis.

2. Menentukan besar gaya angkat oleh fluida statis dan massa jenis fluida.

ALAT-ALAT TANG DIPERGUNAKAN

Timbangan digital, mistar, gelas ukur, neraca pegas, larutan garam, minyak,

tali/benang, tissue kering dan benda kerja (balok A dan B).

DASAR TEORI

Fluida dalam keadaan diam (statis) apabila dimasukkan sebuah massa di

dalamnya, maka fluida akan memberikan gaya angkat sebesar berat fluida yang

dipindahkan. Hal ini sesuai dengan Hukum Archimedes yang dapat menerangkan

bagaimana suatu benda dapat terapung, melayang, dan tenggelam dalam fluida.

Ketiga kondisi tersebut dapat ditentukan dengan membandingkan massa jenis fluida

dan massa jenis benda.

Gambar 1. Gaya angkat fluida pada tiga kondisi benda dalam fluida statik

Oleh karena benda yang tercelup dalam fluida mendapatkan gaya angkat dari

fluida, dengan demikian berat benda di dalam fluida (Wf) menjadi lebih kecil

dibandingkan berat benda di udara (Wu).

gVF ffA (1)

Auf FWW (2)

dengan:

Wf = berat benda di dalam fluida (N)

Wu = berat benda di udara (N)

FA = gaya angkat fluida (N)

f = massa jenis fluida (kg/m3)

Vf = volume benda di dalam fluida (m3)

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

Langkah kerja dalam percobaan gaya angkat pada fluida statis adalah sebagai

berikut.

1. Mengukur berat balok A dan B dengan menggunakan neraca pegas.

22

2. Mengukur massa jenis larutan garam dan minyak dengan mengukur massa

fluida per 200 mL menggunakan gelas ukur dan timbangan digital.

3. Mengaitkan balok A dengan neraca pegas dan mencelupkan balok A kedalam

larutan garam. (lihat Gambar 2)

neraca pegas

fluida

benda kerja

Gambar 2. Skema percobaan gaya angkat fluida

4. Ukur besarnya gaya yang ditunjukkan pada skala neraca pegas untuk balok yang

tercelup air 1/3 bagian,

2/3 bagian, dan tercelup seluruhnya. (Catatan: lakukan

pengambilan data sebanyak tiga kali untuk masing-masing perlakuan)

5. Mengulang langkah kerja pada poin (2) hingga (3) untuk percobaan dengan

menggunakan fluida berupa minyak.

6. Mengulang langkah kerja pada poin (2) hingga (4) untuk percobaan dengan

menggunakan benda kerja berupa balok B.

7. Memasukkan semua data percobaan pada tabel berikut.

Fluida: ………………

Percobaan ke-

I II III

Balok A

Wu = …. N

1/3 bagian

2/3 bagian

semua bagian

Balok B

Wu = …. N

1/3 bagian

2/3 bagian

semua bagian

TUGAS PENDAHULUAN

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini.

1. Jelaskan pengertian fluida, massa jenis, berat jenis, specific gravity, tekanan

hidrostatik, serta gaya angkat fluida!

2. Dapatkan persamaan matematis gaya angkat fluida, FA, dengan menggunakan

prinsip hidrostatika!

23

3. Dapatkah massa jenis suatu fluida ditentukan berdasarkan fenomena gaya angkat

oleh fluida statis? Jelaskan bagaimana caranya serta apa saja kelebihan dan

kekurangan dari metode ini?

4. Sebutkan dan jelaskan fenomena seta aplikasi pada kehidupan sehari-hari yang

berkaitan dengan gaya angkat pada fluida statis. (minimal 2 jenis masing-masing

praktikan dan harus berbeda satu sama lain)

TUGAS LAPORAN RESMI

Lengkapi analisis data dan pembahasan laporan resmi praktikum dengan

mengikuti prosedur dan menjawab seluruh pertanyaan berikut ini.

1. Bandingkan besarnya massa jenis fluida bedasarkan pengukuran langsung dengan

hasil perhitungan.

2. Buatlah grafik fungsi gaya angkat fluida terhadap volume benda yang tercelup di

dalam fluida.

3. Berikan kesimpulan dari percobaan ini terhadap Hukum Archimedes tentang gaya

angkat fluida statik.

4. Berikan saran dan rekomendasi dari hasil percobaan ini.

24

PERCOBAAN P-5

FLUIDA DINAMIS

TUJUAN

1. Mengetahui aplikasi fluida dinamik dalam kaitannya dengan pengukuran besaran

fisis tekanan, kecepatan aliran dan debit fluida.

2. Mampu menganalisis dinamika fluida berdasarkan Hukum Bernoulli dan prinsip

kontinuitas massa.

ALAT-ALAT YANG DIPERGUNAKAN

Peralatan yang digunakan antara lain: satu set alat praktikum fluida dinamik

(menara air), gelas ukur, stopwatch, mistar ukur/meteran, lubang venturi A1/A2/A3.

DASAR TEORI

Fluida tak mampu mampat (incompressible fluid) yang mengalir pada pipa

venturi akan memenuhi persamaan kontinuitas masa, persamaan kekekalan energi

dan kekekalan momentum yang direpresentasikan dalam hukum Bernoulli.

z

y

x

Gambar 1. Aliran fluida dalam venturimeter dengan beda kedudukan

Persamaan Bernoulli dinyatakan sebagai berikut.

CgzVp 2

21 (1)

dengan:

p = tekanan eksternal pada fluida

2

21 V = tekanan per satuan volume akibat energi kinetik fluida

gz = tekanan per satuan volume akibat energi potensial fluida

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

Prosedur pelaksanaan percobaan fluida dinamik adalah sebagai berikut.

1. Mengisi air pada bejana air hingga mencapai batas ketinggian yang ada pada

bejana ( 40 cm).

2. Mengukur diameter lubang venturi A1, A2, A3 dan menghitung luas permukaan

masing-masing lubang venturi.

3. Mengukur debit air yang keluar pada ketiga venturi (posisi valve/kran air terbuka)

dengan menampung air yang tumpah selama 15 detik.

25

4. Mengukur jarak pancaran air yang keluar dari venturi pada ketinggian dari tanah

(y0) tertentu untuk kondisi hanya satu lubang venturi terbuka. Pengukuran jarak

pancaran air dilakukan tiga kali. (Setting peralatan percobaan pada Gambar 2)

y

bejana air

x

valve lubang venturi

y0

x

Gambar 2. Skema percobaan fluida dinamis

5. Mengulangi langkah pada butir ke-3 untuk kondisi dua lubang venturi dan tiga

lubang venturi terbuka.

Percobaan ke-

Pancaran air

I II III

A1 A1 A2 A1 A2 A3

x1

x2

x3

6. Menghitung debit air berdasarkan pendekatan kinematika gerak pada pancaran air

dan prinsip kontinuitas massa.

a. Prinsip kontinuitas massa (debit fluida)

VAQ . (2)

b. Kinematika gerak (GLB dan GLBB) 2

21

0 gttVyy oy (3)

tVx x . (4)

TUGAS PENDAHULUAN

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini.

1. Jelaskan pengertian fluida, fluida sebagai kontinum, debit fluida, serta energi

kinetik dan potensial.

2. Dapatkan hubungan matematis dari besaran energi kinetik, energi potensial, dan

momentum pada aliran fluida.

3. Dapatkan persamaan Bernoulli {pers. (1)}pada aliran fluida dengan

menggunakan prinsip kekekalan energi mekanik.

26

4. Sebutkan dan jelaskan fenomena seta aplikasi dinamika fluida pada kehidupan

sehari-hari. (minimal 2 jenis masing-masing praktikan dan harus berbeda satu

sama lain)

TUGAS LAPORAN RESMI

Lengkapi analisis data dan pembahasan laporan resmi praktikum dengan

mengikuti prosedur dan menjawab seluruh pertanyaan berikut ini.

1. Bandingkan besarnya debit air yang dipancarkan oleh venturi dari hasil

pengukuran langsung dan perhitungan.

2. Buatlah grafik yang berhubungan dengan posisi dan jumlah venturi terhadap jarak

pancaran air dari lubang venturi.

3. Berikan kesimpulan dari percobaan ini terhadap Hukum Bernoulli.

4. Berikan saran dan rekomendasi dari hasil percobaan ini.

27

T 2Ia

m g L

PERCOBAAN P-6

FREKUENSI NATURAL BANDUL FISIS

TUJUAN

Menentukan Frekuensi Natural dari Bandul Fisis dan beberapa faktor yang

mempengaruhinya .

PERALATAN YANG DIGUNAKAN ;

1). Batang logam dengan panjang dan massa tertentu .

2). Piringan logam dengan jari2 dan massa tertentu .

TEORI ;

Bandul fisis berupa batang logam dengan panjang L , dan berat m.g disimpangkan

dari posisi setimbangnya dengan simpangan cukup kecil . Periode bandul ini adalah ;

dimana ;

Ia = momen inersia bandul terhadap titik gantung A .

m.g = berat bandul .

L = jarak titik berat bandul ke titik penggantung .

CARA MELAKUKAN PERCOBAAN ;

1). Gantungkan batang pada salah satu ujungnya . Simpangkan bandul dari keadaan

setimbang .

2). Catatlah waktu yang diperlukan bandul untuk melakukan 10 kali getaran

sempurna .

3). Ulangi langkah 2 sebanyak 3 kali dengan sudut simpangan yang berbeda .

4). Tambahkan piringan pada ujung bawah batang .

5). Lakukan langkah 2 dan 3 bagi getaran batang dan piringan

6). Ubah letak posisi piringan yang ditempelkan pada batang pada posisi lain

kemudian lakukan langkah 2 dan 3 .

28

TUGAS PENDAHULUAN .

1). Dengan menggunakan Dalil Pergeseran sumbu sejajar , ,

hitunglah momen inersia dari masing2 Bandul terhadap titik P yan berjarak 1/3

L dari salah satu ujungnya .

2). Apakah jari2 Girasi itu ?? Berapakah jari2 Girasi dari sebuah Bola, Cincin,

Silinder Pejal terhadap salah satu titik pada kulit permukaan benda2 tersebut .

TUGAS LAPORAN RESMI .

1). Turunkan persamaan yang dipakai untuk menghitung periode getaran

2). Berapakah besarnya percepatan gravitasi di daerah pengukuran ini ?

3). Berapakah jari2 Girasi dari batang yang digantungkan pada salah satu ujungnya ?

4). Hitunglah periode dari masing2 bandul fisis yan dipakai .

5). Simpulkan hal2 penting yang diperoleh dari percobaan ini ?

Ia Io m x2

29

TATA TERTIB dan SANKSI

I. TATA TERTIB.

Setiap mahasiswa yang melakukan praktikum di Laboratorium Fisika Rekayasa

wajib mengikuti tata tertib sebagai berikut :

1. Setiap praktikan (mahasiswa yang melakukan praktikum) diharuskan hadir

paling lambat 30 menit setelah jam praktikum dimulai.

2. Setiap praktikan diwajibkan melepas alas kaki, bila masuk ke dalam

laboratorium Fisika Rekayasa.

3. Semua tas dan perlengkapan lain kepunyaan praktikan harus diletakkan

ditempat yang telah ditentukan, tidak diperbolehkan dibawa ke meja

praktikum, kecuali buku petunjuk praktikum dan alat-alat tulis yang

diperlukan.

4. Sebelum memasuki laboratorium Fisika Rekayasa, praktikan diwajibkan

berpakaian sopan (tidak boleh memakai kaos oblong) dan tidak

diperbolehkan memakai topi, merokok, membuat keributan dan sebagainya.

5. Sebelum melakukan percobaan,

Setiap praktikan harus telah (ditulis dengan tangan) :

Mengerjakan Tugas Pendahuluan yang ada di buku Petunjuk Praktikum

Fisika Rekayasa,

Setiap kelompok harus telah (ditulis dengan tangan):

Mempersiapkan Laporan Resmi yang terdiri dari :

BAB I : PENDAHULUAN

berisi tujuan praktikum untuk percobaan tersebut

BAB II : TEORI

berisi teori mengenai percobaan tersebut

BAB III : METODOLOGI

Berisi alat-alat yang dipergunakan dan cara melakukan

percobaan.

Mempersiapkan pula kertas karbon dan kertas grafik bila diperlukan.

6. Praktikan dilarang mengerjakan Tugas Pendahuluan di dalam Ruang

Laboratorium Fisika Rekayasa, selama melakukan kegiatan praktikum.

7. Sebelum melakukan praktikum, praktikan terelbih dulu meminjam peralatan

yang diperlukan untuk praktikum yang bersangkutan pada laboran (karyawan

laboratorium), dengan bon peminjaman.

8. Setiap praktikan wajib menjaga peralatan agar tidak hilang atau rusak.

9. Praktikan mempersiapkan dan merangkai peralatan untuk praktikum bersama

kelompoknya, dan baru boleh melakukan percobaan setelah diperiksa dan

dinyatakan siap oleh asisten.

10. Selama praktikum, praktikan diwajibkan menyelesaikan tugasnya pada meja

yang telah disediakan (melakukan percobaan, membuat laporan sementara

dan laporan resmi) untuk praktikum yang bersangkutan, kecuali atas izin

asisten.

30

11. Hasil percobaan ditulis dalam lembar Laporan Sementara, diisikan dalam

kolom-kolom tabel yang dipersiapkan terlebih dahulu. Laporan sementara

dibuat sebanyak satu rangkap saja dan dilaporkan pada asisten untuk ditanda

tangani sebagai persetujuan.

12. Dari hasil Laporan Sementara yang telah disetujui oleh asisten tersebut,

praktikan membuat Laporan Resmi sesuai dengan tugas yang diberikan dalam

buku petunjuk. Kemudian diserahkan kepada asisten masing-masing dengan

dilampiri laporan sementara.

13. Bila praktikan keluar atau masuk ruang Laboratorium Rekayasa, harus

melaporkandan minta izin kepada asisten.

14. Bila tugas dan kegiatan praktikum telah selesai, praktikan diharuskan

meninggalkan ruang Laboratorium Fisika Rekayasa.

II. SANKSI

Sanksi diberikan bila tidak mematuhi atau melanggar tata tertib yang telah

ditetapkan di atas.

1. Pelanggaran terhadap poin :

I.1. Tidak diperkenankan melakukan praktikum materi yang bersangkutan.

I.2., I.3., dan I.4. Ditegur oleh asisten/laboran dan bila tetap tidak

mengindahkan, maka tidak diperkenankan melakukan praktikum.

I.5.Pelaksanaan praktikum ditunda dan akan dilaksanakan pada hari yang

ditentukan kemudian.

I.6. Ditegur oleh asisten dan bila tetap tidak mengindahkan, maka tidak

diperkenankan melakukan praktikum, dan sanksi sama dengan sanksi

untuk pelanggaran I.5.

I.7. Tidak dapat melakukan kegiatan praktikum.

I.8. Wajib mengganti, dan tidak diperkenankan melakukan praktikum

berikutnya bila belum mennganti peralatan yang hilang atau rusak tsb.

I.9. Hasil percobaan tidak diakui asisten.

I.10., I.11., I.12. Ditegur oleh asisten, bila tidak mengindahkan, maka hasil

praktikum dibatalkan oleh asisten.

I.13. Ditegur oleh asisten dan bila tetap tidak mengindahkan, maka tidak

diperkenankan melakukan praktikum,

I.14. Ditegur oleh assiten/laboran.

2. Praktikan yang melakukan kecurangan dalam melakukan percobaan, maka

hasil praktikumnya dibatalakan, dan tidak diperkenankan melakukan

praktkum untuk percobaan tersebut.

3. Sanksi lain yang tidak termasuk dalam sanksi-sanksi diatas, akan ditentukan

oleh kepala Laboratorium Fisika Rekayasa, berdasar pada jenis

pelanggarannya.

Surabaya, Oktober 2011

Laboratorium Fisika Rekayasa