tugas 4

NAMA : STEPHANIE TARUMINGKENG METODOLOGI PENELITIAN(TUGAS IV)NIM : 20214020

MODUL I EFISIENSI MESIN POMPA AIR

A. TUJUANMenghitung efisiensi mesin pompa air.

B. ALAT DAN BAHAN- Ember

- Stopwatch

C. DASAR TEORIMesin pompa air adalah alat yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi kinetik berupa putaran sudu-sudu kipas air untuk memompa air dari dalam tanah ke tempat penampungan air (energi potensial air). Bisa dikatakan pompa air berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi potensial air.Efisiensi mesin pompa air diukur dari seberapa besar perubahan energi potensial air yang mampu dinaikkan oleh mesin dibandingkan dengan energi listrik yang dikonsumsinya.

η= Δ EpW listrik

x100 % η=mg Δ hPlistrik t

x100 %

Karena m=ρV , didapatkan:

η= ρ V g ΔhPlistrik t

x100 %

Karena debit air, Q=Vt

, maka persamaan tersebut menjadi:

η= ρ Q g ΔhPlistrik

x100 %

Dimana: : efisiensi mesin (%) : massa jenis air (1000 kg/m3)V : volume air (m3) Q : debit aliran air (m3/s)P : daya listrik mesin (watt)h: beda ketinggian antara air dari keran dengan muka air tanah (m)

D. PROSEDUR KERJA1. Mengamati spesifikasi mesin pompa air

a. Menuliskan merek dan type mesin pompa air b. Menuliskan spesifikasi mesin, yakni informasi tentang daya mesin pada tegangan

tertentuc. Mencari informasi tentang tahun pembelian mesin

2. Mengukur debit air yang keluar dari mesina. Meletakkan ember yang sudah diketahui kapasitas isinya di bawah keran airb. Membuka keran air secara bersamaan dengan menekan tombol stopwatchc. Menghentikan stopwatch pada saat air sudah memenuhi emberd. Mengulangi langkah-langkah di atas sampai dengan tiga kali pengukurane. Memasukkan data-data pengukuran debit air ke dalam tabulasi data berikut:

No Volume (m3) t (detik) Debit (m3 / detik)1.2.

…….…….

…….…….

…….…….

hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh


3. ……. ……. …….Rata-rata …….

3. Mengukur beda ketinggian air (∆h) a. Mengukur kedalaman muka air dari permukaan tanah pada sumur bis yang ada di

sekitar tempat percobaanb. Mengukur ketinggian keran air dari permukaan tanahc. Memasukkan data-data hasil pengukuran ke dalam tabulasi data berikut:

No Kedalaman muka air (m)

Ketinggian keran air (m)

Beda ketinggian (m)

1.2.3.

…….…….…….

…….…….…….

…….…….…….

Rata-rata …….

E. ANALISIS DAN PEMBAHASAN1. Menghitung efisiensi mesin berdasarkan data-data pengukuran2. Interpretasi hasil perhitungan

F. KESIMPULANRumuskan kesimpulan dengan mengacu pada tujuan percobaan.


MODUL IIPENENTUAN KEDALAMAN AIR

A. TUJUANMenentukan kedalaman air berdasarkan prinsip pemantulan bunyi

B. ALAT DAN BAHAN1. Ember2. Air 1L, 2L, 3L, dan 4L3. Stop watch4. Koin

C. DASAR TEORISeperti gelombang lainnya gelombang bunyipun dapat dipantulkan ketika mengenai penghalang. Dalam kehidupan sehari-hari ada beberapa contoh peristiwa pemantulan bunyi yang terjadi. Peristiwa-peristiwa pemantulan bunyi ini ada yang bersifat menguntungkan dan ada juga yang bersifat merugikan. Contoh, ketika seseorang berbicara dalam ruangan, maka sesaat kemudian terdengar suara dari pantulan bicara orang tersebut.

Pemantulan gelombang bunyipun ada yang bersifat menguntungkan, misalnya penggunaan sonar yang digunakan nelayan untuk mendeteksi keberadaan ikan di bawah kapal mereka. Sebuah sumber bunyi dirambatkan ke dalam air sehingga menjalar ke segala arah. Jika di bawah kapal ada segerombolan ikan, gelombang bunyi akan dipantulkan kembali ke atas dan diterima oleh alat yang menangkap gelombang bunyi pantulan tersebut. Dengan demikian, pencarian ikan akan lebih efektif. Selain itu nelayan juga dapat memperkirakan kedalaman ikan-ikan tersebut. Besarnya kedalam kedalamn air:

Dengan:s = kedalaman air (m)v = cepat rambat bunyi di air (m/s)t = waktu (t)

D. PROSEDUR KERJA1. Memasukkan air kedalam ember2. Menyiapkan stop watch, menyalakan stop watch bersamaan dengan koin yang dijatuhkan

kedalam ember3. Mematikan stopwatch setelah terdengar suara mengenai dasar ember4. Melakukan percobaan sebanyak 4 kali dengan volume air yang berbeda-beda

E. HASIL PENGAMATAN No Volume Air (L) Waktu Tempuh (s)

I II III IV V

G. ANALISIS DAN PEMBAHASAN1. Menghitung kedalaman air berdasarkan data-data pengukuran2. Interpretasi hasil perhitungan


H. KESIMPULANRumuskan kesimpulan dengan mengacu pada tujuan percobaan.

MODUL III

BANDUL MATEMATIS

A. TUJUAN

Menyelidiki osilator harmonik untuk menghitung besar percepatan gravitasi g melalui percobaan bandul matematis.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Batangan logam2. Gantungan beban3. Massa beban4. Stop watch5. Mistar6. Tali

C. DASAR TEORI

Pada mulanya, dibuat tiga asumsi tentang bandul sederhana. Pertama, tali di mana massa beban berayun adalah tidak bermassa, tidak meregang, dan selalu tetap tegang. Kedua, massa beban adalah massa titik. Ketiga, gerak terjadi dalam bidang dua dimensi, yaitu pendulum tidak berayun masuk dan keluar dari bidang.

Gambar 1. Diagram gaya bandul sederhana

Gambar 1 menunjukkan komponen gaya yang bekerja pada sebuah bandul sederhana. Perlu diketahui bahwa lintasan bandul membentuk sebuah lingkaran dan sudut θ diukur dalam radian. Pertimbangkan hukum kedua Newton, F = ma, di mana F adalah jumlah gaya-gaya pada benda, m adalah massa, dan a adalah percepatan sesaat.

Karena hanya berkepentingan dengan perubahan kecepatan dan karena massa beban dalam lintasan melingkar, maka diterapkan persamaan Newton untuk sumbu tangensial saja. Sehingga,

F = -mg sin θ = ma

a = -g sin θ


dimana g adalah percepatan gravitasi di dekat permukaan bumi. Tanda negatif pada sisi kanan menunjukkan bahwa θ dan a selalu dalam arah yang berlawanan. Ini masuk akal karena ketika bandul berayun lebih jauh ke kiri, diharapkan untuk kembali lebih cepat ke kanan.

s =l θ

v=dsdt

=ldϴdt

a=d2 sdt2 =l

d2ϴdt 2

Demikian sehingga :

ld2 ϴdt2 =−g sinϴ

d2ϴdt 2 + g

lsin ϴ=0(1)

Hal ini dikenal sebagai persamaan Mathieu. Persamaan diferensial yang diberikan di atas tidak larut dalam fungsi dasar. Asumsi lebih lanjut, bahwa bandul hanya mencapai amplitudo kecil, yakni θ << 1, cukup memungkinkan untuk sistem agar dapat dihampiri. Membuat asumsi sudut kecil memungkinkan pendekatan sin θ ≈ θ harus dibuat.

Kesalahan dalam pendekatan ini sebanding dengan θ 3 (dari deret Maclaurin untuk sin θ). Mensubstitusi pendekatan ini ke dalam persamaan (1) menghasilkan persamaan untuk sebuah osilator harmonik:

Di bawah kondisi awal θ (0) = θ 0 dan d θ / dt (0) = 0, solusinya adalah

θ (t) = θ 0 cos (√ gt

t)ϴ0≪1

Persamaan di atas adalah gerak harmonik sederhana dimana ϴ0 adalah semi-amplitudo osilasi (yaitu, sudut maksimum antara bandul dan sumbu vertikal). Periode gerak, yaitu waktu untuk osilasi lengkap (bolak-balik) adalah:

T0 = 2π √ lg

θ0 ≪1

yang merupakan hukum Huygens untuk periode di atas. Perhatikan bahwa di bawah pendekatan sudut kecil, periode tidak bergantung pada amplitudo θ 0; ini adalah perangkat isochronism yang ditemukan Galileo. Persamaan di atas dapat dinyatakan sebagai

l= gπ2 x

T 02

4


Jika satuan SI digunakan (yaitu ukuran dalam meter dan detik), dan dengan asumsi pengukuran adalah mengambil tempat di permukaan bumi, maka g ≈ 9.81 m/s2, dan g/π2 ≈ 1 (nilainya yang pasti 0,994 sampai 3 desimal belakang koma). Jadi

l ≈T 0

2

4

atau dalam kata-kata : di permukaan bumi, panjang bandul (dalam meter) adalah sekitar seperempat dari kuadrat periode waktu (dalam detik).

D. PROSEDUR KERJA

1. Pindahkan ujung bandul sekitar 10 cm lateral dan lepaskan dengan hati-hati.2. Tentukan waktu yang dibutuhkan untuk sepuluh osilasi dari bandul dengan massa total m

= 20 g dan kemudian m = 50 g. Catat hasilnya pada Tabel 1.

Tabel 1.l = ... cm; √ l=...√cm

m (g) t (s) T (s)

20 g

50 g

3. Taruh massa beban pada gantungan beban (massa beban bebas)4. Tentukan waktu yang dibutuhkan selama 10 osilasi pada bandul panjang 10, 20, 30, 40,

dan 50 cm. Catat hasil pengukuran pada Tabel 2.5. Konversikan Tabel 2 ke dalam Grafik 1 dan Grafik 2 menggunakan kertas milimeter

blok.Tabel 2.

l (cm) √ l(√cm) t (s) T (s)

50

40

30

20

10

E. Tugas Akhir1. Hitung periode osilasi T untuk satu osilasi dari waktu t selama 10 osilasi.2. Apakah periode osilasi adalah fungsi dari massa beban?3. Amati Grafik 1, apa efek dari panjang bandul pada periode osilasi?4. Amati Grafik 2, terlihat seperti apa kurva yang dihasilkan?5. Hitunglah

a) Kemiringan grafik (K’) pada Grafik 2. Apa satuan K’?b) Besar g menggunakan rumus K '=2 π /√g

F. Tugas Pendahuluan


1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan osilasi harmonik.2. Adakah cara lain untuk menentukan besar percepatan gravitasi g? 3. Anda mengetahui bahwa roda sebuah kendaraan memerlukan shock breaker untuk

kenyamanan pengendara, apakah ini termasuk osilator harmonik? jelaskan! MODUL IV

POROSITAS BATUAN BERPORI

A. TUJUANMenghitung porositas beberapa jenis batuan agar dapat diketahui karakteristik batuan tersebut.

B. ALAT DAN BAHAN1. Neraca Digital2. Oven Bahan3. 3 Macam Batuan (Batu Bata, Batu Kapur dan Batu Kali/Lempung)4. Dynamometer5. Bejana dan air secukupnya

C. DASAR TEORIPerbedaan nilai kepadatan setiap bahan yang disebabkan oleh komponen penyusunnya akan menyisakan celah celah kosong diantara rapat serbuk penyusun bahan tersebut. Sebagai contoh dalam batuan, akan ditemukan celah celah kecil yang dapat terisi oleh berbagai fluida di sekujur tubuh batu. Celah celah tersebut dikenal sebagai pori atau rongga bahan.

Sifat fisis yang mendefinisikan tingkat pori dalam bahan ini disebut sebagai porositas bahan, yaitu perbandingan volume pori per satuan volume keseluruhan bahan. Dengan kata lain, porositas merupakan perbandingan ukuran rongga yang terdapat pada suatu bahan dengan bulk volumenya. Secara matematis, untuk menentukan porositas suatu bahan digunakan persamaan sebagai berikut

φ=(wb−wk )

wb

×100 %

Dengan :

φ = porositas bahanWb = berat basahWk = berat keringKarena bersifat sebagai perbandingan, maka porositas suatu bahan diukur dengan menggunakan presentase sebagai satuannya.

D. PROSEDUR KERJA1. Menimbang massa awal seluruh batuan menggunakan Neraca Digital 2. Mengeringkan seluruh batuan menggunakan oven bahan dengan suhu 105oC hingga 4

kali pengulangan untuk memastikannya benar benar kering. 3. Menimbang kembali massa dari batuan yang telah dikeringkan.4. Setelah itu masing masing batuan diukur beratnya menggunakan dynamo meter. 5. untuk mendapatkan berat basahnya, batu yang digantung dengan menggunakan dynamo

meter kemudian dicelupkan hingga melayang didalam bejana air dengan tetap digantung. 6. Mencatat hasil pengukuran.

E. HASIL PENGAMATANBatuan Massa

Kering (gr)

Massa Basah (gr)

Berat Kering (N)

Berat Basah (N)

F. ANALISIS DAN PEMBAHASAN


1. Menghitung nilai porositas batuan berdasarkan data-data pengukuran2. Interpretasi hasil perhitungan

G. KESIMPULANRumuskan kesimpulan dengan mengacu pada tujuan percobaan.

MODUL VPEMBIASAN

A. TUJUANMenentukan indeks bias air dan pergeseran sudut

B. ALAT DAN BAHANA. PensilB. AirC. Toples plastik segi empatD. MistarE. Busur derajatF. Spidol permanen

C. DASAR TEORIPembiasan adalah perubahan arah sinar cahaya (atau jenis gelombang lain) ketika

melewati dua medium transparan yang kerapatannya berbeda, misalnya air dan udara. Pembiasan merupakan salah satu fenomena penting yang paling mendasar untuk menjelaskan kejadian-kejadian yang terjadi pada lensa. Terjadinya pembiasan tersebut telah dibuktikan oleh seorang ahli matematika dan perbintangan Belanda pada 1621 bernama Willebrord Snell. Kesimpulan hasil percobaannya dirumuskan dan dikenal dengan Hukum Snellius

Hukum Snellius menyatakan bahwa jika cahaya datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya cahaya yang datang dari medium yang lebih rapat menuju medium yang kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Persamaan Snellius adalah :

nu . sin i = na . sin rDengan:nu = indeks bias udarana = indeks bias airi = sudut datangr= sudut bias

D. PROSEDUR KERJA1. Masukkan pensil kedalam toples plastik segi empat yang berisi air2. Buatlah garis sudut datang, sudut pantul, dan garis normal pada toples dengan

menggunakan spidol dan mistar3. Ukur sudut sinar datang dan sudut sinar bias menggunakan busur derajat 4. Lakukan percobaan dengan sudut sinar datang yang berbeda-beda sebanyak 5 kali.

E. HASIL PENGAMATANPercobaan

ke-Sudut sinar datang (i)

Sudut sinar pantul (r)

Sin (i) Sin (r)Indeks bias

air (na)12345

F. PERMASALAHAN


1. Bagaimana hasil indeks bias air dari masing-masing percobaan? apakah sama? jika tidak sebutkan alasannya!

2. Apa saja yang mempengaruhi indeks bias air?

MODUL VITEGANGAN PERMUKAAN

A. TUJUAN 1. Memahami prinsip percobaan tegangan permukaan2. Menentukan besar tegangan permukaan suatu larutan

B. ALAT DAN BAHAN

1. Cincin Metal diameter 60 mm2. Larutan3. Gelas beker4. Laboratory stand dan Statif 5. Selang plastik6. Dinamometer 0,1 N

C. DASAR TEORI

Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Contoh yang menarik tetes air cenderung berbentuk seperti balon (yang merupakan gambaran luas minimum sebuah volum) dengan zat cair berada di tengahnya. Hal yang sama terjadi pada jarum baja yang memiliki rapat massa lebih besar dari air tapi dapat mengambang di permukaan zat cair. Fenomena ini terjadi karena selaput zat cair dalam kondisi tegang, tegangan fluida ini bekerja paralel terhadap permukaan dan timbul dari adanya gaya tarik menarik antara molekulnya.

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida.

γ= FL

Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masing jauh lebih besar dari ukururan satu molekul pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat perlahan dari permukaan fluida, besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk mengimbangi gaya-gaya permukaan fluida 2L dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin (Dinamometer). Sehingga tegangan permukaan fluida memiliki nilai sebesar,

γ= F2 L

dimana, = tegangan permukaan (N/m)

F = gaya (Newton)

L = panjang permukaan selaput fluida (m)

D. PROSEDUR KERJA

1. Catat kondisi ruang praktikum

2. Ukur diameter cincin logam dan hitung kelilingnya (L)

3. Susun alat praktikum seperti gambar 1

4. Naikkan Laboratory stand hingga cicin logam tercelup dalam larutan secara merata


5. Turunkan Laboratory stand secara perlahan sambil membaca gaya tarik F pada dinamometer

6. Lakukan langkah 4 dan langkah 5 sebanyak 5 kali untuk larutan yang sama

7. Hitung nilai tegangan permukaan larutan yang digunakan

8. Gunakan larutan lain yang disediakan (asisten) dan ulangi langkah 6 dan langkah 7.

Gambar 1. Set up alat praktikum

E. HASIL PENGAMATAN

Kondisi laboratorium

Kondisi Awal Akhir

Temperatur

Tekanan

Kelembaban

Diameter cincin logam

Ke Diameter (d)

1

2

…

Diameter cincin : d d = ( ) cm

Keliling cincin : L = d (cm)

L L = ( ) cm

Pembacaan skala dinamometer

Larutan I :

Ke F (Newton)


1

2

….

Ratax

Gaya tarik larutan : F F = ( ) .10... Newton

Tegangan permukaan : γ= F

2 L

= ( ) .10... N/m


Larutan II :

Ke F (Newton)

1

2

….

Ratax



2 L

= ( ) .10... N/m


Larutan III :

Ke F (Newton)

1

2

….

Ratax



2 L

= ( ) .10... N/m


MODUL VII

GERAK JATUH BEBAS

A. TujuanMenentukan percepatan gerak jatuh bebas

B. Alat dan bahan1. stopwatch2. penggaris3. benang4. beban (bola besi, kertas)

C. DASAR TEORI

Contoh paling terkenal gerak dengan percepatan (hampir) tetap adalah gerak benda di bawah pengaruh gravitasi bumi. Gerak ini menarik perhatian para filsuf dan ilmuwan sejak zaman dahulu. Pada abad ke 4 SM, Aristoteles berpendapat bahwa benda yang berat akan jatuh lebihcepat dari pada benda yang ringan. Sembilan belas abad kemudian, Galileo mengemukakan bahwa dalam keadaan hampa udara atau gesekan udara di abaikan semua benda, baik benda berat maupun ringan, akan jatuhdengan percepatan yang sama. Jadi benda yang berat dan benda yang ringan akan jatuh dengan kecepatan yang sama.

D. PROSEDUR KERJA1. Ukurlah tinggi jarak antara titik star dengan titik jatuh

2. siapkan benda (bola besi) dan stopwatch. 3. Ketika bola besi mulai dijatuhkan, hidupkan stopwatch.4. Ketika bola mengenai dasar lantai, matikan stopwatch. Catat waktunya di data

pengamatan.5. Ulangi 5 kali pengulangan.6. Ganti bola besi dengan kertas. Ikuti langkah 2 sampai 5.7. Sekarang buatlah kertas seperti bola. Ikuti langkah 2 sampai 5.

E. HASIL PENGAMATAN

1. Hasil pengukuran bola besi

Pengukuran ke x(m)

t(s)

t2

(s2)g(2x/t2)

Titik jatuh

Titik star


12345Rata-rataKetidakpastian pengukuranError pengukuran

2. Hasil pengukuran kertas

Pengukuran ke x(m)

t(s)

t2

(s2)g(2x/t2)


3. Hasil pengukuran bola bola kertas

Pengukuran ke x(m)

t(s)

t2

(s2)g(2x/t2)


F. ANALISIS DATA, PERHITUNGAN DAN KESIMPULAN1. Dari hasil pengukuran percepatan gravitasi dari tiga benda ersebut apakah ada

perbedaan?jelaskan.2. Apakah massa benda dapat mempengaruhi percepatan gravitasi?3. Apakah tinggi jarak jatuh (x) mempengaruhi gravitasi? Jelaskan baik melalui

percobaan maupun rumus.

4. Hitunglah nilai rata-rata hasil pengukuran V , kesalahan pengukuran (∆V) dan

perentase error perhitungan (

ΔVV x100%) pada tiap-tiap data pengukuran. Gunakan

persamaan berikut:

V=∑ V i

n ΔV =

∑ |V i−V|n

Dengan V = rata-rata hasil pengukuran

∆V = ketidak pastian pengukuran

∑ V i = jumlah data hasil pengukuran

n = banyaknya pengulangan


MODUL VIII

GERAK MELINGKAR BERATURAN

A. TUJUANMengidentifikasi besaran-besaran dan sifat-sifat dari gerak melingkar beraturan (GMB)

B. ALAT DAN BAHAN1. Pipa 15 cm2. Benang nilon 50cm3. Beban gantung4. Beban putar5. Penggaris6. Stop watch

C. DASAR TEORIAgar suatu benda dapat bergerak melingkar, maka harus selalu ada gaya sentripetal yang berfungsi untuk membelokkan arah kecepatan benda. Arah gaya ini selalu menuju pusat lingkaran. Besar gaya sentripetal pada gerak melingkar adalah:

Dengan: Fsp= Gaya sentripetal(N), m= massa benda(kg), asp= percepatan sentripetal(m.s-

2), = kecepatan linier(m.s-1), R= jari-jari gerak melingkar(m), = kecepatan sudut(rad.s-

1), T=periode(s), f= frekuensi(Hz).Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerakan dimana periode atau frekuensi

benda selalu tetap (tidak berubah dalam waktu), atau percepatan sudut benda a=0, sehingga semua besaran juga memiliki nilai yang tetap.

D. PROSEDUR KERJA1. Rangkai alat seperti di bawah ini.

2. Dengan beban gantung W yang tetap, putar alat sehingga bergerak melingkar beraturan.

3. Ukur waktu untuk 10 kali putaran (t) dan tentukan periodenya (T). Beban jangan ditanahan oleh tangan, biarkan benda bergerak.

4. Setelah 10 putaran, tahan benang agar jari-jari R tidak berubah. Ukur panjang jari-jari (R).

Beban gantung

pipa

mR

W

Beban putar


5. Ulangi percobaan untuk R yang berbeda (dua kali). E. HASIL PENGAMATAN

PercobaanKe-

Waktu untuk 10 putaran

t(detik)

Perioda T (detik)

Jari-jari R (cm)

Massa beban

putar mp

(gr)

Massa beban

gantungmg (gr)

g= 978 cm/detik2

F. PERMASALAHAN1. Hitunglah kecepatan sudut benda putar dari setiap percobaan!2. Hitunglah kecepatan linier benda putar dari setiap percobaan!3. Hitunglah percepatan sentripetal benda putar dari setiap percobaan! berapa rata-

ratanya?4. Hitunglah gaya sentripetal benda putar tersebut! (dari rata-rata percepatan sentripetal).5. Sesuai hukum Newton, besar gaya sentripetal sama dengan gaya tegangan tali. Carilah

besar tegangan tali (sama dengan berat beban gantung) dan bandingkan besarnya dengan gaya sentripetal (seharusnya sama). Jelaskan mengapa ada perbedaan?

tugas 4

Documents