2

15

MAKALAHPRAKTIKUM FISIKA DASAR 1

Disusun OlehMuhammad Reza fadhilahGupron NurhalimMuhammad Arvin basukiAlia Saliha AmaniNuhmanRatna YulianiVanessaFirman Setiyadi

LABORATORIUM FISIKA DASARFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA2014KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan karunianya akhirnya makalah ini dapat terselesaikan. Makalah ini di buat untuk menyelesaikan tugas akhir training Coasisten Laboratorium Fisika Dasar.Terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini, kepada seluruh Asisten Laboratorium Fisika Dasar atas segala bimbingan dan bantuannya dalam penyelesaian makalah ini. Tak lupa penulis sadari bahwa masih banyak kesalah kesalahan dalam makalah ini sehingga makalah ini masih jauh dari sempurna. Sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk menyempurnakan makalah ini.Penulis pun ingin meminta maaf apabila ditemukan kesalahan yang terjadi dan kekurangan dalam pembuatan dari makalah ini. Yang benar datangnya dari Allah SWT dan yang salah datangnya dari penulis. Besar harap penulis semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk khlayak ramai pada umumnya dan penulis khususnya.

Cilegon, Desember 2014

Penulis

DAFTAR ISI

HalamanHALAMAN JUDUL IKATA PENGANTARIIDAFTAR ISI IIIMomen Inersia 1Tetapan Pegas 5Pesawat Atwood 10Panas Jenis dan Kalorimeter12Modulus Elastisitas15Bandul Fisis18

MOMEN INERSIA

Momen Inersia adalah ukuran kelembaman benda dalam gerak melingkar, maksudnya kelemban adalah sifat untuk mempertahankan kedudukannya. Maksudnya kalau benda sedang diam maka ia akan bertahan untuk diam, sedangkan kalau benda sedang berputar maka dia akan bertahan untuk berputa. Contohnya sebuah baling-baling helikopter beneran kalau mau berputar dengan kecepatan penuh tentunya membutuhkan waktu yang lebih lama sejak mesin dinyalakan dari pada waktu yang dibutuhkan oleh baling-baling helikopter mainan yang begitu saklar di on kan langsung bisa berputar dengan kecepatan penuh.. Demikian pula kalau mau berhenti baling-baling helikopter membutuhkan waktu yang lebih lama. Karena baling-baling helikopter beneran memiliki massa dan panjang yang lebih besar dari pada baling-baling helikopter mainan. Ini dikatakan baling-baling helikopter beneran memiliki momen inersia yang lebih besar. Jadi momen inersia tergantung dari massa benda dan jarak massa benda ke sumbu putar.Dalam gerak rotasi, penyebab berputarnya benda merupakan momen gaya atau torsi. Momen gaya atau torsi sama dengan gaya pada gerak tranlasi. Momen gaya (torsi) adalah sebuah besaran yang menyatakan besarnya gaya yang bekerja pada sebuah benda sehingga mengakibatkan benda tersebut berotasi. Besarnya momen gaya (torsi) tergantung pada gaya yang dikeluarkan serta jarak antara sumbu putaran dan letak gaya. Apabila Anda ingin membuat sebuah benda berotasi, Anda harus memberikan momen gaya pada benda tersebut. Torsi disebut juga momen gaya dan merupakan besaran vektor.Momen gaya adalah hasil kali gaya dan jarak terpendek arah garis kerja terhadap titik tumpu. Momen gaya sering disebut dengan momen putar atau torsi, diberi lambang(baca: tau).= F . d . . . . . . . . . . . . (1.1)Satuan dari momen gaya atau torsi ini adalah N.m yang setara dengan joule.Momen gaya yang menyebabkan putaran benda searah putaran jarum jam disebut momen gaya positif. Sedangkan yang menyebabkan putaran benda berlawanan arah putaran jarum jam disebut momen gaya negatif.a. Momen Inersia rotasi benda tegarBenda tegar adalah benda padat yang tidak berubah bentuk apabila dikenai gaya luar. Dalam dinamika, bila suatu benda tegar berotasi, maka semua partikel di dalam benda tegar tersebut memiliki percepatan sudut a yang sama. Momen gaya atau gaya resultan gerak rotasi t didefinisikan sebagai berikut.Apabila sebuah benda tegar diputar terhadap suatu sumbu tetap, maka resultan gaya putar (torque, baca torsi) luar terhadap sumbu itu sama dengan hasil kali momen inersia benda itu terhadap sumbu dengan percepatan sudut.Dirumuskan:I = sigma ( mi. Ri2). . . . . . . . . . (1.2)Momen inersia harus dinyatakan sebagaihasil kali satuan massa dan kuadrat satuan jarak.Untuk menghitungnya harus diperhatikan bentuk geometri dari benda tegar homogen.

b. Perbandingan dinamika translasi dan rotasiPada mekanika dinamika untuk translasi dan rotasi banyak kesamaan-kesamaan besaran yang dapat dibandingkan simbol besarannya.

c. Analogi antara besaran translasi dan besaran rotasi

d. Pengertian Frekuensi, Periode, dan Amplitudo Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi tiap satuan waktu. Satuannya adalah Hz. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu ayunan/getaran. Amplitudo adalah simpangan terbesar dari suatu ayunan.

TETAPAN PEGAS

Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang. Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi setimbangnya.Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang.Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0). Secara matematis ditulis :

Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum hooke. Hukum ini dicetuskan oleh paman Robert Hooke (1635-1703).k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan. Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa x sebanding dengan gaya yang diberikan pada benda.

Getaran adalah gerak bolak-balik secara periodik yang selalu melalui titik keseimbangan.Satu getaran adalah gerakan dari titik mula-mula dan kembali ke titik tersebut.Periode (waktu getar) adalah waktu yang digunakan untuk mencapai satu getaran penuh, dilambangkan T (sekon atau detik).Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap detik, dilambangkan f (Hertz). Amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu getaran, dilambangkan A (meter).Simpangan adalah jarak besarnya perpindahan dari titik keseimbangan ke suatu posisi, dilambangkan Y (meter). Sudut fase getaran adalah sudut tempuh getaran dalam waktu tertentu, dilambangkan (radian).Fase getaran adalah perbandingan antara lamanya getaran dengan periode, dilambangkan. Kecepatan sudut adalah sudut yang ditempuh tiap satuan waktu

PegasSebuah pegas yang digantung vertikal ke bawah ujungnya diberi beban m ditarik dengan gaya F sehingga pegas bertambah panjang sebesar x, kemudian gaya dilepas, maka beban bersama ujung pegas akan mengalami gerak harmonik dengan periode :

T = periode (s)f = frekuensi pegas (Hz)m = massa beban (kg) = 22/7 atau 3,14k = konstanta pegas (N/m)Nilai k dapat dicari dengan rumus hukum Hooke yaitu :F = k yPada pegas :

F = m a = m2 y = m yTeganganTegangan atau stress () didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik F dengan luas penampang kawat A. jadi, tegangan ( dapat ditulis manjadi:

ReganganRegangan strain atau (e) didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang awal 0. Jadi, regangan (e) dapat ditulis menjadi:

Modulus ElastisModulus Elastisitas atau Modulus Young (E) sebatang logam didefinisikan sebagai perbandingan antara ( dan regangan (e) logam itu. Jadi, Modulus Elastisitas dapat ditulis menjadi:

Menurut hukum Hooke tekanan atau tarikan yang bekerja pada seutas tali/kawat atau batang akan mengakibatkan perubahan panjang kawat atau pelengkungan pada batang tersebut. Selama dalam batas elastisitas, perbandingan antara tekanan (stress) dengan perubahan realif/regangan (strain) yang diakibatkan konstan. Untuk perubahan dalam satu dimensi, konstanta tersebut dinyatakan dengan modulus elastisitas/modulus young. Beban yang menimbulkan gaya F dyne pada kawat /tali dengan luas penampang A akan memberikan stress sebesar :P = F/ASedangkan penambahan panjang kawat/tali dibandingkan dengan panjang mula-mula dinyatakan dengan :l / loStrain =Modulus elastisitas untuk kawat/tali tersebut dinyatakan dengan rumus:

Suatu benda yang bergerak pada suatu permukaan benda lain akan mendapat gaya yang arahnya berlawanan dengan arah benda. Gaya ini terjadi akibat gesekan kedua permukaan benda dan disebut sebagai gaya gesek. Bukti adanya gaya gesek adalah peristiwa pengereman pada mobil atau ketika kita mendorong sebuah buku dilantai dengan gaya tertentu dan buku bergerak maka buku tersebut akan berhenti di satu titik.

Tabel 1.1 Modulus Elastisitas berbagai zat

Benda-benda ElastisBenda elastis adalah benda yang akan berubah kembali ke bentuk semula jika gaya yang diberikan kepadanya dihilangkan. seperti karet gelang, pegas, dan pelat logamBenda-benda Non Elastis (Plastis)Benda plastis adalah benda yang benar-benar berubah ke bentuk yang baru setelah gaya yang di berikan hilang. Seperti plastisin, lilin, dan adonan kue.

PESAWAT ATWOOD

Pesawat atwood merupakan nama lain dari katrol yang digunakan untuk menghitung percepatan suatu benda secara umum.Kemudian, dibawah ini terdapat definisi dan penjelasan yang akan diurai, berikut : Besaran fisis merupakan besaran yang yang mencakup besaran pokok dan turunan. Hukum Newton ada 3, yakni : Hukum Newton I : = 0 yang artinya jika benda tidak dipengaruhi gaya dari luar, maka benda tersebut akan tetap pada keadaannya. Hukum Newton II : F = m.a yang artinya gaya yang diberikan berbanding lurus terhadap percepatan suatu benda. Hukum Newton III : Aksi = -Reaksi yang artinya gaya yang diberikan pada suatu benda pada dasarnya memiliki gaya lawannya. Gerak dibagi menjadi 2, yakni : Gerak lurus beraturan / gerak dengan kecepatan tetap yang artinya arah dan besarannya tetap. Rumusnya :v = Gerak lurus berubah beraturan / gerak yang dipercepat yang artinya besar dan arah percepatannya tetap. Rumusnya :Vt = Vo + a.tVt = + 2a.sS = Vo.t + a. Momen inersia ialah jumlah tahanan terhadap perubahan waktu. Rumusnya : I = m.

Pembuktian rumusa =Diasumsikan rumus awal F = m.a (karena mengalami percepatan)m.g = m.aKarena massa katrol tidak diabaikan, maka menjadi :m.g = [2M(massa M1=M2)+m(massa kecil)+m(massa katrol)].aa = a = ( Terbukti)

PANAS JENIS DAN KALORIMETER

KalorKalor adalah suatu bentuk energi yang berpindah karena adanya perbedaan suhu.Kalor bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah.Dalam kata lain kalor jenis adalah jumlah energi yang dipindahkan dari suatu benda ke benda lain akibat dari suatu perbedaan suhu diantara benda tersebut.Hal ini dikemukakan oleh seorang ilmuwan yang bernama joseph black. Menurut azas black, bila dua buah benda berlainan temperaturnya bersentuhan satu sama lain, maka benda yang temperaturnya lebih tinggi akan memberikan kalor pada benda yang temperaturnya lebih rendah, sehingga akan mencapai keseimbangan temperatur kedua benda tersebut (Qlepas = Qterima).Kalor memiliki sifat sebagai berikut: Kalor dapat mengubah suhu suatu benda Kalor dapat mengubah wujud zat Kalor dibutuhkan zat untuk menguap,melebur,dan mencair Zat mendidih dengan suhu tetap asalkan tekanan tidak berubah.Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor, yaitu:1. Massa zat2. Jenis zat (kalor jenis)3. Perubahan suhuSehingga secara matematis dapat dirumuskan:

Q = m x c x T

Keterangan: Q = kalor yang diserap/dilepas (joule atau kalori) m = massa zat (m) c = kalor jenis zat ( j/kg x k atau kal/g x k)T = perubahan suhu (kelvin)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten)Persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam,yaitu Q = mxU dan Q = m x L . Dengan U adalah kalor uap ( j/kg) dan L adalah kalor lebur (j/kg). Dalam definisi kalor laten, kalor laten merupakan kalor terpendam,kalor tersembunyi. Kalor yang tersimpan dalam suatu zat untuk mengubah wujudnya dari satu bentuk ke bentuk yang lain.Nama atau sebutan kalor laten disesuaikan dengan jenis perubahan wujud yang dialami benda, misalnya sebagai berikut:

Pada saat benda mencair atau melebur disebut kalor lebur. Besarnya kalor sama dengan kalor beku (pada saat benda membeku). Pada saat benda menguap disebut kalor uap, dalam hal ini besarnya kalor uap sama dengan kalor embun (pada saat benda mengembun).Perpindahan KalorKalor dapat berpindah dengan cara konduksi, konveksi dan radiasi.1. KonveksiKonveksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan partikel partikel zat tersebut. Contohnya adalah pada saat praktikum PJK,terdapat didalam prosedur bahwa air harus dipanaskan terlebih dahulu untuk menghasilkan uap.Rumus untuk perpindahan kalor secara konveksi : P = h x A X T

2. KonduksiKonduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel partikel zat tersebut. Contohnya adalah pada saat praktikum PJK,terdapat didalam prosedur bahwa uap yang telah dihasilkan mengalir ke pemanas logam dan berkontakan dengan keping yang terdapat didalamnya.Lalu panas yang terdapat dalam uap tersebut diberikan kepada logam sehingga logam mengalami kenaikan temperatur. Rumus untuk perpindahan kalor secara konduksi : P = k x A x T/L3. RadiasiRadiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara. Contohnya adalah pada saat menjemur pakaian, sinar matahari memancarkan panas menuju pakaian. Rumus untuk perpindahan kalor secara radiasi: P = e x A x x T

Keterangan:P = daya (watt) k = koefisien konduksi h = koefisien konveksi e = emisivitas = konstanta umum (5,672 x 10 watt/m (K) T = suhu mutlak benda T = perubahan suhu A = Luas Penampang

MODULUS ELASTISITAS

1. ModulusModulus adalah suatu nilai yang besarnya konstan yang mewakili dari suatu besaran yang spesifik seperti elastisitas, kekekuatan dan property lainnya2. ElastisitasElastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula ketika gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Perubahan bentuk tersebut dapat berupa pertambahan atau pengurangan panjang.3. Benda Elastis dan Benda PlastisJika gaya diberikan pada benda elastis, benda tersebut mampu kembali ke bentuk semula. Sifat dari benda elastis adalah lentur, fleksibel, dapat mengikuti bentuk dan tidak getas. Sedangkan jika gaya diberikan pada benda plastis, benda tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula. Sifat dari benda plastis adalah getas, keras namun relatif mudah hancur dibanding benda pejal atau solid.4. Tegangan dan ReganganTegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik (F) yang dialami kawat dengan luas penampangnya (A) atau bisa juga didefinisikan sebaghai gaya per satuan luas. Tegangan merupakan sebuah besaran skalar dan memiliki satuan N/m atau Pascal (Pa).Regangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang L dengan panjang awalnya L. Atau perbandingan perubahan panjang dengan panjang awal. Karena pertambahan panjang (L) dan panjang awal (L) adalah besaran yang sama, maka regangan e tidak memiliki satuan atau dimensi.

Gambar 1.1 Kurva Tegangan Regangan5. Modulus ElastisitasModulus elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk mempertahankan keelastisannya. Dalam kehidupan sehari-hari, modulus elastisitas sering digunakan khususnya pada bidang ilmu teknik yang mengkaji tentang pembangunan suatu bangunan atau suatu benda, seperti mesin. Proses pembangunan tersebut berkaitan secara langsung dengan kekuatan bahan yang akan digunakan.Modulus elastisitas adalah rasio antara tegangan dan regangan. Kebanyakan benda adalah elastis sampai ke suatu gaya dengan besar tertentu, yang biasa disebut sebagai batas elastisitas. Jika gaya yang diberikan pada benda lebih kecil dari batas elastisnya, benda akan mampu kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Jika gaya yang diberikan lebih besar dari batas elastisnya, benda tidak akan kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan.Modulus elastisitas dapat dihitung melalui pemberian beban sebagai tegangan yang diberikan pada kayu dan mengamati penunjukkan oleh garis rambut sebagai reganngannya. Modulus elastisitas dapat ditentukan melalui :

Dengan :E = modulus elastisitasB = berat beban (dyne)L = panjang antara 2 tumpuan (cm)f = pelenturan (cm)b = lebarbatang (cm)h = tebalbatang (cm)

BANDUL FISIS

Teori GravitasiIsaac Newtondilahirkan di Inggris padatahun 1642. Newton berhasil menemukan kalkulus dan teori gravitasi. Konon, teori gravitasi yang ditemukan Newton diilhami dari peristiwa jatuhnya buah apel yang dilihatnya. Ia heran mengapa buah apel jatuh ke bawah dan bukan keatas. Newton meninggal padausia 85 tahun (tahun 1727). Dalam penelitiannya, Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasi atau gaya tarik-menarik antara dua benda dipengaruhi jarak kedua benda tersebut, sehingga gaya gravitasi bumi berkurang sebanding dengan kuadrat jaraknya. Bunyi hukum gravitasi Newton adalah setiap partikel di alam semesta ini akan mengalami gaya tarik satu dengan yang lain. Besar gaya tarik-menarik ini berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.Secara matematis, hukum gravitasi Newton dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:F:gaya tarik-menarik antara kedua benda (N)M1:massa benda 1 (kg)m2:massa benda 2 (kg)r:jarak kedua benda (m)G:tetapan gravitasi

Bandul FisisMenurut hukum dasar inersia, ketika benda dalam keadaan istirah atatau bergerak, ia akan terus dalam keadaan itu kecuali ditindak lanjuti oleh kekuatan eksternal. Dalam kasus bandul fisis, bandul akan terus berayun kecuali kekuatan eksternal bertindak untuk menghentikannya. Karena tidak ada kekuatan eksternal bertindak di atasnya, itu dapat terus berayun tanpa batas melalui busur yang sama.Aksi pendulum adalah contoh yang baik dari kekekalan energi mekanik Ini hukum fisika menyatakan bahwa energi di dalam sistem selalu tetap konstan. Dengan kata lain, jumlah energi selalu sama dan energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan. Ada berbagai jenis energi yang menyatakan bahwa sebuah objek dapat dalam bentuk, seperti energi kinetik, potensial, kimia, nuklir dan termal. Energi Potensial dan kinetik, atau gerak, merupakan energi keadaan adalah mereka yang diukur dan diamati dalam bandul fisika.Ketika pendulum berayun, energi keadaan yang berubah berdasarkan tempat di busur benda, tapi semuanya tetap sama dalam jumlah total potensial dan kinetik energi benda. Dengan kata lain, energi kekal, Pada titik tertinggi bandul, ia tidak memiliki kecepatan dan semua energi dalam sistem adalah energi potensial. Ketika jatuh melalui busur, benda memperoleh energi kinetik dan kecepatan sambil kehilangan energi potensial. Setelah melewati bagian bawah busur, ia mulai lambat dan kehilangan energi kinetik sambil mendapatkan energi potensial dan Meskipun energi kinetik dan potensial bervariasi, pengukuran fisika bandul menunjukkan bahwa total tetap sama di semua titik di busur pendulum.Dalam bandul fisis, hambatan udara dan gesekan diasumsikan tidak ada pada benda. Karena energi dari sistem bandul adalah kekal, dikatakan memiliki gerak terus-menerus, yang dapat dilanjutkan tanpa batas selama tidak ada energi yang hilang ke objek atau lingkungan lainnya. Fakta bahwa pendulum terus berayun dengan cara yang sama dari waktu ke waktu adalah mengapa hal itu digunakan dalam jam untuk menjaga waktu, dan pada awalnya digunakan untuk melakukan pengukuran gaya gravitasi.