Tetes milikan

JURNAL PRAKTIKUM FISIKA MODERN- PercobaanTetes Minyak Milikan

Abstrak- judul dari percobaan ini yakni tetesminya milikan yang bertujuan untuk menentukan besarjari-jari tetesan minyak serta menetukan nilai muatanbutiran minyak. Percobaan ini dilakukan dengan caraminyak parafin di semprotkan ke dalam alat tets milikansetelah tiu diamati dengan mikroskop yang telah diaturpencahayaannya , sehingga diamatai satu butiran yangdiukur t naik = t turun sebenarnya, t turun = t aniksebenarnya karena tidak ada lensa pembalik mikroskop,dan di ulang 5 kali untuk variasi tegangan (200,300,400volt). Setelah itu dicari nilai v kecepatan guna pencariannilai r (jari-jari), dan muatan q. Dan hasil dari percobaanni dihasilkan yakni Kesimpulan dari percobaan tetsmilikan 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 = 1,0210-19 C, q 400 v = 0,95 10-19 C

Kata kunci – butiran minyak, t naik, t turun, jari-jari,muatan

I. PENDAHULUAN

Elektron merupakan suatu partikel yang bermuatannegatif.semua konsep fisika yang berhubungan denganhal yang bersifat mikroskopis maka akan disinggung sifatelektron diantaranya komponen nilai muatannya.Sehinnga perann nilai muatan elektron sangat pentingmisal daalam aspek kelistrikan misal tentang arus listrikyang dinyatak sebagai muatan per waktu. Namun halyang paling penting yakni nilai muatan elektron tersebutdiperoleh dari proses apakah dan ternyata prosespenentuan mustsn elektron teersebut diperoleh daripercobaan tetes minyak milikan , sehingga akandilakukan percobaan tets milikan untuk mengetahuikomponen jari-jari butiran minyak serta muatannya.

Robert milikan melakukan percobaan tetes minyakmilikan dengan penggunaan beberapa konsep dasardiantaranaya viskositas. Viskositas terjadi pada fludiaketika fluida mengalir dengan kecepatan yang berbedamisal pada pipa. Perbedaan kecepatan terjadi dimanakecepatan di dekat permukaan yang bergerak lebih cepatdari pada dengan jauh. Viskositas diperngaruhi olehkoefisien viskositas suatu zat (η), luas permukaanbergerak (A)serta panjang tempuh bergerak (x)[1].

Setelah itu terdapat konsep hukum stokes yakniketika benda yang sangat kecil melewati alirann fluidamaka akan mengalami gaya hambat sebesar

rvFr 6 (1)

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

Gambar 1. Viskositas bola jatuh

sehingga ketika butiran jatuh bebas persamaannya menjadi

gmFg oil . (2)

gmF La . (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 potensialdipengaruhi medan listrik . Medan listrik disiniberpengaruh sebagai penimbul gaya lorentz yang dapatmenggerakkan muatan karena ada gaya tersebutsehinnga F = qE dan juga E=U/d maka

Percobaan Tetes Minyak MilikanAris Widodo, Adhi yudha P,Devi eka,depta M, M. zainuri

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh NopemberJl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected]


(10)

Atau (11)

Ketika butiran minyak dalam kondisi seimbang maka

(12)

Maka muatan ketika benda hanya terdpat v turun = v1maka

(13)

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

(14)

Dengan penambahan (-koreksi Chunningham) qc maka

(15)

[3].

II. METODE

Jenis praktikum tetes milikan ini yakni kauntitatif . halini dikarenakan output data yang dihasilkan berupa nilaiwaktu tetes minyak naik turun akibat pengaruh medanlistrik yang didasari variasi tegangan sehingga nantinyadigunakan untuk mencari nilai-jari-jari butiran minyaserta muatannya.

Pada percobaan ini yang diukur adalah waktu tempuhbutiran untuk naik dari posisi tengah sebagi titik acuansampai batas atas serta waktu tempuh untuk turun dariposisi batas atas kembali keposisi semula. Sehingganantinya akan didapatkan kecepatan sehinnga nanti nilaijari-jari butiran minyak serta muatannya dapat ddicari

Percobaan ini dilakukan dengan cara disiapkan alatdan bahan diantaranya mikroskop,sprayer, minyakparafin,sumber cahaya(lampu), stop watch, seperangkatperalatan milikan lalu dirangkai sebagai berikut.

Gambar 2.Rangkaian alat percobaan

Lalu digunakan sprayer yang telah diisi minyakparafin disemprotkan melalui lubang pada alat tetesmilikan sehingga terbentuk butiran minyak di antara 2plat potensial, lalu diatur sumber cahaya dan fokusmikroskop agar butiran minyak dapat diamati denganjelas lalu di amati satu butiran minyak yang dianggapkecepatannya konstan, dikarenakan mikroskop tanpalensa pembalik maka gerakan turun dianggap sebagaigerakan naik, di catat waktu untuk naik satu s= 0,5 mm,lalu di ditekan swtich pembalik maka butiran minyakakan jatuh = naik sebenarnya, diukur waktu jatuh untuks=0,5 mm,

untuk validasi data maka percobaan dilakukan 5kali pengulangan untuk setiap variasi tegangan plat (200volt,300volt, 400 volt)

untuk pengolahan data dilakukan dengan carasebagai berikut. Dicari kecepatan butiran naik dan turundengan rumus

turunnaikt

sV

/

(16)

Lalu dicari nilai jari –jari butiran minya dengan

rumusan seperti persamaan (8) dengan η = 1,81 . 10-5

N/m2 s, ρoil = 875,3 kgm-3, ρL = 1,29 kgm-3

Dan nilai v1= vnaik =turun sebenarnya, setelah

itu di cari nilai konstanta K yakni dengan rumusan


E

rK

6 (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

)( turunnaik vvkq (18)

Lalu nilai q dirata-rata, lalu dihitung banyak butiran

dengan rumus

e

qN (19)

Dengan e = 1,6 x10-19 C, lalu N dirata-rata.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari percobaan di atas dihasilkan data watusebagai berikut.

Tabel 1. Waktu t naik atau t turun

t waktu200 v 300 v 400 v

t naik t turun t naik t turun t naik t turun16,8 2,1 16,4 2,3 9,6 1,616,6 1,8 11,6 3,3 11,4 1,518,1 3,3 12,7 1,8 14,4 1,820,5 3,5 15,5 2,5 12,5 1,419,4 4,1 15,5 0,9 11,5 1,818,2 2,7 14,1 1,8 11,7 1,6

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

Tabel 2. V tiap v naik atau v turun

t waktu200 v 300 v 400 v

v naik v turun v naik v turun v naik v turun3,0E-05 2,4E-04 3,0E-05 1,8E-05 5,2E-05 1,8E-053,0E-05 2,8E-04 4,3E-05 1,8E-05 4,4E-05 1,8E-052,8E-05 1,5E-04 3,9E-05 1,8E-05 3,5E-05 1,8E-052,4E-05 1,4E-04 3,2E-05 1,8E-05 4,0E-05 1,8E-052,6E-05 1,2E-04 3,2E-05 1,8E-05 4,4E-05 1,8E-052,8E-05 1,9E-04 3,6E-05 1,8E-05 4,3E-05 1,8E-05

Lalu dihitung nilai jari-jari butiran minyakdengan menggunakan v naik = v gravitasi denganpersamaan (13), dihasilkan

Tabel 3. Nilai r

r200 v 300 v 400 v

5,26E-07 5,33E-07 6,96E-075,29E-07 6,35E-07 6,40E-075,08E-07 6,05E-07 5,68E-074,77E-07 5,49E-07 6,10E-074,90E-07 5,49E-07 6,38E-075,07E-07 5,75E-07 6,32E-07

Lalu nilai r di rata-rata untuk mencari nilaikonstanta K , dicari dengan persamaan (17),dihasilkan data sebagai berikut

Tabel 4. Nilai k

V (volt) d (m) E Π η r rata k

200 0,0005 400000 3,14 1,81E-05

5,06E-07

4,32E-16

300 0,0005 600000 3,14 1,81E-05

5,74E-07

3,26E-16

400 0,0005 800000 3,14 1,81E-05

6,31E-07

2,69E-16

Setelah itu dengan persamaan (18) dicarinilai muatan sehingga dihasilkan data sebagaiberikut, tapi sebelumnya v naik dan v turun bukansebenarnya di rata-rata, sehingga dihasilkan databerikut. q naik = q turun,

Tabel 5. Nilai q

V K v naik v turun q200 4,31E-16 2,75E-05 0,000186 9,2033E-20300 3,264E-16 3,55E-05 0,000279 1,0266E-19400 2,69E-16 4,28E-05 0,000311 9,5177E-20

rata-rata 9,6623E-20

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


Tabel 6. Nilai N

V k v naik v turun Q N200 4,3E-16 2,75E-05 0,000186 9,2E-20 5,7300 3,2E-16 3,55E-05 0,000279 1,02E-19 6,4400 2,6E-16 4,28E-05 0,000311 9,5E-20 5,9

rata-rata 9,6E-20 6

Pada percobaan tets milikan ini stelah minyak disemprotkan maka akan terjadi butiran minyakyang ternya ketika diamati dengan mikroskopmemiliki ukuran yang berbeda –beda hal inidikarenakan minyak tersebut tidak hanya tunggalnamun ada juga yang berkoalisi atau menggumpalsehinnga pada penentuan butiran yang laminerterjadi penentuan yang sulit karena antara butiranyang non koalisi dan koalisi memiliki kecepatanlaminer yang berbeda, sehinnga dipilih sampel acak,setelah itu diukur waktu tempuhnya. Namun padakenyataannya setiap butiran tidak menempuh rutesecar vertikal ad ayang melenceng sebesar sudut darisumbu vertikal sehingga nilai t yang dihasilkan punberbeda. Setelah t gravitasi di catat maka di gunakaswitch pembalik maka butiran tadi naik , padapercobaan ini juga terdapat fenomena dimana koalisiyang besar memilki waktu yang cepat hal inidikarenak bila secara analogi butiran minyak ituadalah besi yang semakin besar maka semakinmudah ketarik oleh magnet dan semkain cepatsehingga nilai t medan yang dihasilkan berbeda-beda pada setiap variasi tegangan plat 200,300,400volt.

Dari data pada tabel (1) yakni untuk t naik =t garavitasi, t turun = t pengaruh medan listrik, dapatdi analisa bahwa t gravitasi lebih lambat dari pada tmedan hal ini dikarenakan pada t gravitasi hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi saja yangnilainya kecil 9,8 m/s. Sehingga gaya gravitasinilainya kecil. Namun t medan listrik lebih besarkarena nilai tegangan yang besar 200,300, 400 voltmaka medan listrik besar karena E ~ V dansehingga gaya akibat pengaruh medan listrik lebihbesar karena F ~ E sehingga waktu yang ditempuhlebih cepat dari pada pengaruh gaya gravitasi.

Dari hasil data perhitungan yang dihasilkanbahwa r dari setiap variasi tegangan bila dirata-rataakan memiliki nilai yang sama hal ini dikarenakanbesar nilai jari-jari hanya bergantung pada besarlubang sprayer yang digunakan bila pada kondisiawal sebelum terjadi penggumapalan namu ketika

terjadi penggumapan maka nilainya bisa jadi 2r, atau3r namun nilai jari-jari asli ditentukan dari dari rata-rata dari nilai tabel 3. Dan untuk nilai muatandihasilkan pada muatan akhir perhitungan sebesar qrata-rata = 0,96 10-19 C bila dibandingkan dengannilai muatan tetes milikan yang besarnya 1,6 10-19 Clumayan terlampau jauh yakni selisih sebesar 0,6410-19 C, hal ini terjadi dikarenakn terdapat faktoryang mempengaruhi yakni pertam pemilihan butiranminyak yang memiliki kecepatan laminer ada yangbergerak v laminer lebih cepat ada yang v laminerlebih lambat, dan pula tetes minyak tadi tidakbergerak secara lurus vertikal namun ada yangmiring sebesar sudut tertentu dari sumbu vertikalsehingga mempengaruhi nilai kecepatan karena stempuh lebih besar karena miring sebesar suduttertentu, karena dari nilai dasar t yang berbeda danberpenbgaruh pada nilai v maka nilai muatan yangdihasilkan nanti juga akan berbeda.

IV. KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan tets milikan iniyakni dihasilkan nilai r rata-rata = 5,7 10-7 m, lalumauatan q 200 v = 0,92 10-19 C, q 300 v = 1,02 10-19

C, q 400 v = 0,95 10-19 C

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asistenlaboratorium Fisika Modern untuk percobaan TetesMinyak Milikan Adhi Yudha Perkasa, Depta Mahardika,Devi Eka yang telah bersedia membantu baik pada saatsebelum,sedang dan setelah dilaksanakannya percobaan.Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan satukelompok atas kerja samanya dalam melaksanakanpraktikum.

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 minyakmilikan),2002.

Education

Tetes milikan