JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN- PercobaanTetes Minyak Milikan

Abstrak- judul dari percobaan ini yakni tetes minya milikan yang bertujuan untuk menentukan besar jari-jari tetesan minyak serta menetukan nilai muatan butiran minyak. Percobaan ini dilakukan dengan cara minyak parafin di semprotkan ke dalam alat tets milikan setelah tiu diamati dengan mikroskop yang telah diatur pencahayaannya , sehingga diamatai satu butiran yang diukur t naik = t turun sebenarnya, t turun = t anik sebenarnya karena tidak ada lensa pembalik mikroskop, dan di ulang 5 kali untuk variasi tegangan (200,300,400 volt). Setelah itu dicari nilai v kecepatan guna pencarian nilai r (jari-jari), dan muatan q. Dan hasil dari percobaan ni dihasilkan yakni Kesimpulan dari percobaan tets milikan ini yakni dihasilkan nilai r rata-rata = 5,7 10-7 m, lalu mauatan muatan q 200 v = 0,92 10-19 C, q 300 v = 1,02 10-19 C, q 400 v = 0,95 10-19 CKata kunci butiran minyak, t naik, t turun, jari-jari, muatanI. PENDAHULUANElektron merupakan suatu partikel yang bermuatan negatif.semua konsep fisika yang berhubungan dengan hal yang bersifat mikroskopis maka akan disinggung sifat elektron diantaranya komponen nilai muatannya. Sehinnga perann nilai muatan elektron sangat penting misal daalam aspek kelistrikan misal tentang arus listrik yang dinyatak sebagai muatan per waktu. Namun hal yang paling penting yakni nilai muatan elektron tersebut diperoleh dari proses apakah dan ternyata proses penentuan mustsn elektron teersebut diperoleh dari percobaan tetes minyak milikan , sehingga akan dilakukan percobaan tets milikan untuk mengetahui komponen jari-jari butiran minyak serta muatannya.Robert milikan melakukan percobaan tetes minyak milikan dengan penggunaan beberapa konsep dasar diantaranaya viskositas. Viskositas terjadi pada fludia ketika fluida mengalir dengan kecepatan yang berbeda misal pada pipa. Perbedaan kecepatan terjadi dimana kecepatan di dekat permukaan yang bergerak lebih cepat dari pada dengan jauh. Viskositas diperngaruhi oleh koefisien viskositas suatu zat (), luas permukaan bergerak (A)serta panjang tempuh bergerak (x)[1].Setelah itu terdapat konsep hukum stokes yakni ketika benda yang sangat kecil melewati alirann fluida maka akan mengalami gaya hambat sebesar

(1)Selain gaya stokes , terdapat pula gaya gravitas (Fg), gaya archimedes (Fa) seperti teori viskositas bola jatuh bebas yakni seperti gambar berikut.

Gambar 1. Viskositas bola jatuh

sehingga ketika butiran jatuh bebas per samaannya menjadi

(2)

(3)maka

(4)jika

maka

(5)

dan jika

maka

(6)sehingga

(7)Maka nilai jari-jari butiran minyak sebesar

(8)

[2].

Dan ketika butiran minyak pada plat potensial dipengaruhi medan listrik . Medan listrik disini berpengaruh sebagai penimbul gaya lorentz yang dapat menggerakkan muatan karena ada gaya tersebut sehinnga F = qE dan juga E=U/d maka

(10)

Atau

(11)Ketika butiran minyak dalam kondisi seimbang maka

(12)Maka muatan ketika benda hanya terdpat v turun = v1 maka

(13)

namun ketika butiran minyak proses du arah dimana v turun =v1 dan v naik = v2 maka

(14)

Dengan penambahan (-koreksi Chunningham) qc maka

(15)

[3].II. METODEJenis praktikum tetes milikan ini yakni kauntitatif . hal ini dikarenakan output data yang dihasilkan berupa nilai waktu tetes minyak naik turun akibat pengaruh medan listrik yang didasari variasi tegangan sehingga nantinya digunakan untuk mencari nilai-jari-jari butiran minya serta muatannya.Pada percobaan ini yang diukur adalah waktu tempuh butiran untuk naik dari posisi tengah sebagi titik acuan sampai batas atas serta waktu tempuh untuk turun dari posisi batas atas kembali keposisi semula. Sehingga nantinya akan didapatkan kecepatan sehinnga nanti nilai jari-jari butiran minyak serta muatannya dapat ddicari

Percobaan ini dilakukan dengan cara disiapkan alat dan bahan diantaranya mikroskop,sprayer, minyak parafin,sumber cahaya(lampu), stop watch, seperangkat peralatan milikan lalu dirangkai sebagai berikut.

Gambar 2.Rangkaian alat percobaan

Lalu digunakan sprayer yang telah diisi minyak parafin disemprotkan melalui lubang pada alat tetes milikan sehingga terbentuk butiran minyak di antara 2 plat potensial, lalu diatur sumber cahaya dan fokus mikroskop agar butiran minyak dapat diamati dengan jelas lalu di amati satu butiran minyak yang dianggap kecepatannya konstan, dikarenakan mikroskop tanpa lensa pembalik maka gerakan turun dianggap sebagai gerakan naik, di catat waktu untuk naik satu s= 0,5 mm, lalu di ditekan swtich pembalik maka butiran minyak akan jatuh = naik sebenarnya, diukur waktu jatuh untuk s=0,5 mm, untuk validasi data maka percobaan dilakukan 5 kali pengulangan untuk setiap variasi tegangan plat (200 volt,300volt, 400 volt)untuk pengolahan data dilakukan dengan cara sebagai berikut. Dicari kecepatan butiran naik dan turun dengan rumus

(16)

Lalu dicari nilai jari jari butiran minya dengan rumusan seperti persamaan (8) dengan = 1,81 . 10-5 N/m2 s, oil = 875,3 kgm-3, L = 1,29 kgm-3

Dan nilai v1= vnaik =turun sebenarnya, setelah itu di cari nilai konstanta K yakni dengan rumusan

(17)Dengan r = jari-jari rata-rata, dan E= V/d, d= 5mm, V = variasi tegangan, sehingga nanti dihasilkan nilai k untuk tiap tegangan, setelah itu dihitung muatan denagn rumus

(18)Lalu nilai q dirata-rata, lalu dihitung banyak butiran dengan rumus

(19)Dengan e = 1,6 x10-19 C, lalu N dirata-rata.III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari percobaan di atas dihasilkan data watu sebagai berikut.Tabel 1. Waktu t naik atau t turun

t waktu

200 v300 v400 v

t naikt turunt naikt turunt naikt turun

16,82,116,42,39,61,6

16,61,811,63,311,41,5

18,13,312,71,814,41,8

20,53,515,52,512,51,4

19,44,115,50,911,51,8

18,22,714,11,811,71,6

Data di atas t naik = t turun sebenarnya, dan t turun = t naik sebenarnya. Lalu di hitung nilai kecepatan tiap tiap komponen naik dan turun dengan persamaan (16) dihasilkan

Tabel 2. V tiap v naik atau v turunt waktu

200 v300 v400 v

v naikv turunv naikv turunv naikv turun

3,0E-052,4E-043,0E-051,8E-055,2E-051,8E-05

3,0E-052,8E-044,3E-051,8E-054,4E-051,8E-05

2,8E-051,5E-043,9E-051,8E-053,5E-051,8E-05

2,4E-051,4E-043,2E-051,8E-054,0E-051,8E-05

2,6E-051,2E-043,2E-051,8E-054,4E-051,8E-05

2,8E-051,9E-043,6E-051,8E-054,3E-051,8E-05

Lalu dihitung nilai jari-jari butiran minyak dengan menggunakan v naik = v gravitasi dengan persamaan (13), dihasilkan

Tabel 3. Nilai rr

200 v300 v400 v

5,26E-075,33E-076,96E-07

5,29E-076,35E-076,40E-07

5,08E-076,05E-075,68E-07

4,77E-075,49E-076,10E-07

4,90E-075,49E-076,38E-07

5,07E-075,75E-076,32E-07

Lalu nilai r di rata-rata untuk mencari nilai konstanta K , dicari dengan persamaan (17), dihasilkan data sebagai berikutTabel 4. Nilai k

V (volt)d (m)Er ratak

2000,00054000003,141,81E-055,06E-074,32E-16

3000,00056000003,141,81E-055,74E-073,26E-16

4000,00058000003,141,81E-056,31E-072,69E-16

Setelah itu dengan persamaan (18) dicari nilai muatan sehingga dihasilkan data sebagai berikut, tapi sebelumnya v naik dan v turun bukan sebenarnya di rata-rata, sehingga dihasilkan data berikut. q naik = q turun,Tabel 5. Nilai q VKv naikv turunq

2004,31E-162,75E-050,0001869,2033E-20

3003,264E-163,55E-050,0002791,0266E-19

4002,69E-164,28E-050,0003119,5177E-20

rata-rata9,6623E-20

Lalu dicari nilai N dengan persamann (19) sehingga didapatkan nilai sebagai berikut

Tabel 6. Nilai NVkv naikv turunQN

2004,3E-162,75E-050,0001869,2E-205,7

3003,2E-163,55E-050,0002791,02E-196,4

4002,6E-164,28E-050,0003119,5E-205,9

rata-rata9,6E-206

Pada percobaan tets milikan ini stelah minya k disemprotkan maka akan terjadi butiran minyak yang ternya ketika diamati dengan mikroskop memiliki ukuran yang berbeda beda hal ini dikarenakan minyak tersebut tidak hanya tunggal namun ada juga yang berkoalisi atau menggumpal sehinnga pada penentuan butiran yang laminer terjadi penentuan yang sulit karena antara butiran yang non koalisi dan koalisi memiliki kecepatan laminer yang berbeda, sehinnga dipilih sampel acak, setelah itu diukur waktu tempuhnya. Namun pada kenyataannya setiap butiran tidak menempuh rute secar vertikal ad ayang melenceng sebesar sudut dari sumbu vertikal sehingga nilai t yang dihasilkan pun berbeda. Setelah t gravitasi di catat maka di gunaka switch pembalik maka butiran tadi naik , pada percobaan ini juga terdapat fenomena dimana koalisi yang besar memilki waktu yang cepat hal ini dikarenak bila secara analogi butiran minyak itu adalah besi yang semakin besar maka semakin mudah ketarik oleh magnet dan semkain cepat sehingga nilai t medan yang dihasilkan berbeda-beda pada setiap variasi tegangan plat 200,300,400 volt.

Dari data pada tabel (1) yakni untuk t naik = t garavitasi, t turun = t pengaruh medan listrik, dapat di analisa bahwa t gravitasi lebih lambat dari pada t medan hal ini dikarenakan pada t gravitasi hanya di pengaruhi oleh percepatan gravitasi saja yang nilainya kecil 9,8 m/s. Sehingga gaya gravitasi nilainya kecil. Namun t medan listrik lebih besar karena nilai tegangan yang besar 200,300, 400 volt maka medan listrik besar karena E ~ V dan sehingga gaya akibat pengaruh medan listrik lebih besar karena F ~ E sehingga waktu yang ditempuh lebih cepat dari pada pengaruh gaya gravitasi.Dari hasil data perhitungan yang dihasilkan bahwa r dari setiap variasi tegangan bila dirata-rata akan memiliki nilai yang sama hal ini dikarenakan besar nilai jari-jari hanya bergantung pada besar lubang sprayer yang digunakan bila pada kondisi awal sebelum terjadi penggumapalan namu ketika terjadi penggumapan maka nilainya bisa jadi 2r, atau 3r namun nilai jari-jari asli ditentukan dari dari rata-rata dari nilai tabel 3. Dan untuk nilai muatan dihasilkan pada muatan akhir perhitungan sebesar q rata-rata = 0,96 10-19 C bila dibandingkan dengan nilai muatan tetes milikan yang besarnya 1,6 10-19 C lumayan terlampau jauh yakni selisih sebesar 0,64 10-19 C, hal ini terjadi dikarenakn terdapat faktor yang mempengaruhi yakni pertam pemilihan butiran minyak yang memiliki kecepatan laminer ada yang bergerak v laminer lebih cepat ada yang v laminer lebih lambat, dan pula tetes minyak tadi tidak bergerak secara lurus vertikal namun ada yang miring sebesar sudut tertentu dari sumbu vertikal sehingga mempengaruhi nilai kecepatan karena s tempuh lebih besar karena miring sebesar sudut tertentu, karena dari nilai dasar t yang berbeda dan berpenbgaruh pada nilai v maka nilai muatan yang dihasilkan nanti juga akan berbeda.IV. KESIMPULANKesimpulan dari percobaan tets milikan ini yakni dihasilkan nilai r rata-rata = 5,7 10-7 m, lalu mauatan q 200 v = 0,92 10-19 C, q 300 v = 1,02 10-19 C, q 400 v = 0,95 10-19 CUCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium Fisika Modern untuk percobaan Tetes Minyak Milikan Adhi Yudha Perkasa, Depta Mahardika, Devi Eka yang telah bersedia membantu baik pada saat sebelum,sedang dan setelah dilaksanakannya percobaan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan satu kelompok atas kerja samanya dalam melaksanakan praktikum.DAFTAR PUSTAKA

[1]Tipler,Fisika untuk Sains dan Teknik.Jakarta:Erlangga,2011. [2]Serway, Modern Physics.USA:Brooks cole,2005.

[3]Diah,septia,Jurnal ilmiah praktikum radiasi_4(tetes minyak milikan),2002.Percobaan Tetes Minyak Milikan

Aris Widodo, Adhi yudha P,Devi eka,depta M, M. zainuri

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: HYPERLINK "mailto:aris.prof@" aris.prof@yahoo.co.id

_1412278280.unknown

_1412283263.unknown

_1412284510.unknown

_1412284622.unknown

_1412283643.unknown

_1412278316.unknown

_1412277816.unknown