BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan Percobaan
1. Mempelajari
dan menggunakan alat-alat ukur
2. Menentukan
volume dan massa jenis zat padat
3. Menggunakan
teori ketidakpastian
1.2. Dasar Teori
Pengamatan
suatu gejala umumnya tidak lengkap bila tidak menghasilkan informasi kuantitatif. Untuk memperoleh informasi
semacam ini dibutuhkan pengukuran suatu sifat fisis, dan karenanya pengukuran
merupakan suatu bagian besar dari kegiatan rutin para ahli fisika eksperimen.
Lord Kevin mengatakan bahwa pengetahuan kita memuaskan hanya bila kita mampu
menyatakan dalam bilangan. Meskipun tuntutan ini mungkin berlebihan, hal ini
menyatakan suatu sifat fisis dalam bilangan membutuhkan tidak hanya penggunaan
matematika untuk menunjukan hubungan antara berbagai besaran, tetapi juga untuk
mengolah hubungan-hubungan ini. Matematika adalah bahasa dari fisika.
Pengukuran adalah suatu teknik untuk
mengkaitkan suatu bilangan pada suatu sifat fisis dengan membandingkannya
dengan suatu besaran standar yang telah diterima sebagai suatu satuan. Sebelum mengukur sesuatu pertama, kita harus memiliki suatu satuan
bagi masing-masing besaran yang akan di ukur.
Hukum-hukum fisika menyatakan
hubungan antara besaran-besaran fisik, seperti panjang, waktu, gaya, energi,
dan suhu. Jadi, kemampuan untuk mendefinisikan besaran-besaran tersebut secara
tepat dan mengukur secara teliti merupakan suatu syarat dalam fisika. Pengukuran
setiap besaran fisik mencakup perbandingan besaran tersebut dengan beberapa
nilai satuan besaran tersebut, yang telah didefinisikan secara tepat.
Semua besaran fisik dapat dinyatakan
dalam beberapa satuan-satuan pokok. Sebagai contoh, kelajuan dinyatakan dalam
satuan panjang dan satuan waktu, misalnya meter per sekon atau mil per jam.
Banyak besaran seperti gaya, momentum, kerja, energi, dan daya, dapat dinyatakan
dalam tiga besaran pokok panjang,
waktu dan massa. Pemilihan satuan standar untuk besaran-besaran pokok ini
mengahasilkan suatu sistem satuan. Sistem satuan yang digunakan secara
universal dalam masyrakat ilmiah adalah Sistem
Internasional (SI). Dalam SI, standar satuan untuk panjang adalah meter,
satuan untuk waktu adalah sekon dan standar satuan untuk massa adalah kilogram.
Alat yang digunakan dalam pengukuran
:
a. Jangka sorong
Jangka sorong mempunyai dua rahang dan satu penduga. Rahang dalam digunakan untuk mengukur diameter dalam atau sisi dalam suatu benda. Rahang luar untuk mengukur diameter luar atau sisi luar suatu benda. Sedangkan penduga digunakan untuk mengukur kedalaman. Skala utama pada jangka sorong memiliki skala dalam cm dan mm. Sedangkan skala nonius pada jangka sorong memiliki panjang 9 mm dan di bagi dalam 10 skala,
sehingga
beda satu skala nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau
0,01 cm.
Jadi, skala terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm
atau 0,01 cm. Jangka sorong tepat digunakan untuk mengukur diameter luar,
diameter dalam, kedalaman tabung, dan panjang benda sampai nilai 10 cm.
b.
Mikrometer
Skrup
Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur panjang benda yang memiliki ukuran maksimum sekitar 2,50 cm, Benda yang akan diukur panjangnya dijepit diantara bagian A dan B. Untuk menggerakan bagian B anda harus memutar sekrup bagian C. Pada mikrometer sekrup dalam 0,5 mm pada skala utama terbagi atas 50 skala putar, dan pada setiap penunjukan
tidak selalu terdapat skala utama yang berimpit dengan
skala putar.
c.
Neraca
Teknis
Massa benda menyatakan banyaknya zat yang terdapat dalam suatu benda. Massa tiap benda selalu sama dimana pun benda tersebut berada. Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg). Alat untuk mengukur massa disebut neraca. Ada beberapa jenis neraca, antara lain, neraca ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca elektronik.
Setiap
neraca memiliki spesifikasi
penggunaan yang berbeda-beda. Jenis neraca yang umum ada adalah neraca tiga
lengan dan empat lengan. Pada neraca tiga lengan, lengan paling depan memuat
angka satuan dan sepersepuluhan, lengan tengah memuat angka puluhan, dan lengan
paling belakang memuat angka ratusan.
Terdapat 2 cara untuk mengukur
besaran fisis volume zat yaitu pengukuran langsung (untuk benda dengan bentuk
teratur) dan pengukuran tak langsung. Pengukuran secara langsung dikenal sebagai
cara statis, sedangkan pengukuran tak langsung dikenal sebagai cara dinamis dan
menggunakan hukum-hukum fisika seperti hukum Archimedes sebagai bantuan. Akibat
cara langsung tersebut, maka ketelitian dan kesalahan pengukuran volume
bergantung pada kesalahan dan ketelitian pengukuran rusuk-rusuknya.
Massa jenis adalah massa per satuan
volume dari suatu zat.
Dimana ρ = massa jenis (kg/m3)
m
= massa benda (kg)
V
= volume benda(m3)
Pengukuran massa benda diukur dengan
alat yang disebut neraca. Seperti juga alat ukur lain, neraca juga
bermacam-macam dan tiap-tiap macam mempunyai ketelitian sendiri-sendiri.
Hukum Archimedes
Suatu benda yang terbenam dalam
fluida akan terangkat ke atas oleh gaya yang sama besar dengan berat fluida
yang dipindahkan, dijabarkan oleh Archimedes (287 – 212 SM) yang disebut Hukum
Archimedes.
FA = Vb .ρf.g
Dimana : FA
: gaya ke atas (gaya angkat Archimedes) (Newton)
Vb : volume benda yang tercelup dalam
fluida (m3)
ρf :
massa jenis fluida (kg/m3)
g : percepatan
gravitasi (m/s2)
Hukum ini selain untuk menghitung
volume juga dapat untuk mengukur massa jenis zat cairatau zat padat.
Disamping menggunakan prinsip
Archimedes, massa jenis zat cair dapat ditentukan dengan alat yang disebut
Aerometer. Pengukuran massa jenis zat cair dengan Aerometer menggunakan
prinsip-prinsip hokum Archimedes
Jika sebuah tangki berisi air
diletakan di atas sebuah timbangan pegas missal beratnya W. sebuah benda yang
beratnya w yang tergantung pada seutas tali diturunkan masuk ke dalam air tadi
(tanpa menyinggung dinding dan dasar tangki).
F pegas + F apung
= w
Dengan :
F pegas :
gaya tegangan dalam tali
F apung :
gaya apung
w : berat
benda
Jika S adalah gaya yang dikerjakan
terhadap sistem. Menurut hukum ketiga Newton, gaya ini sama besar dan
berlawanan arah dengan gaya yang bekerja terhadap timbangan.
Artinya, jarum skala timbangan
menunjukan pertambahan berat sebesar gaya apung.
BAB II
ALAT DAN
BAHAN
2.1.
Alat
1) Jangka
Sorong
2) Mikrometer
Skrup
3) Neraca
Teknis
4) Bejana Gelas
5) Thermometer
6) Bangku
penumpu
2.2.
Bahan
1) Balok Kuningan
2) Balok Besi
3) Kunci
BAB III
METODE
PERCOBAAN
Metode Percobaan
Cara Statis:
1. Mengukur panjang dan lebar benda padat dengan tempat yang berlainan.
Membuat hasil pengukuran dalam bentuk tabel masing-masing tersendiri
2. Mengukur ketebalannya dengan mikrometer sekrup
3. Menentukan massa benda padat dengan cara menimbang cukup sekali saja
4. Mencatat suhu ruangan pada awal dan akhir percobaan
5. Mengukur benda padat yang lain dengan harga rata-rata masing-masing penyimpangan.
Cara Statis:
1. Mengukur panjang dan lebar benda padat dengan tempat yang berlainan.
Membuat hasil pengukuran dalam bentuk tabel masing-masing tersendiri
2. Mengukur ketebalannya dengan mikrometer sekrup
3. Menentukan massa benda padat dengan cara menimbang cukup sekali saja
4. Mencatat suhu ruangan pada awal dan akhir percobaan
5. Mengukur benda padat yang lain dengan harga rata-rata masing-masing penyimpangan.
Cara
Dinamis :
1. Menentukan
massa benda padat dengan cara menimbang
2. Menimbang
sekali lagi benda tersebut yang tergantung pada tali tipis.
3. Menimbang
sekali lagi benda yang tergantung tersebut terendam seluruhnya dalam
air. Ingat,
airnya tidak ikut tertimbang dan benda tidak mengenai dasar bejana.
4. Mencatat
suhu air dalam ruangan pada awal dan akhir percobaan
5. Mengulangi
seluruh pengukuran tersebut di atas untuk benda padat yang lain.
Keadaan Ruangan
|
P (cm) Hg
|
T (0C)
|
C(%)
|
Sebelum Percobaan
|
1007
|
26,5
|
67
|
Sesudah Percobaan
|
1008
|
27
|
68
|
Perhitungan
1. Balok
= Kuningan
Massa
= 35,8 gram
No.
|
P
(cm)
|
L
(cm)
|
T
(cm)
|
V
(cm3)
|
 (gr/cm3) |
1.
|
3,02
cm
|
1,51
cm
|
0,922 cm
|
4,204
cm3
|
8,861
gr/cm3
|
2.
|
3,02
cm
|
1,52
cm
|
0,923
cm
|
4,176
cm3
|
8,572
gr/cm3
|
3.
|
3,01
cm
|
1,50
cm
|
0,924
cm
|
4,171
cm3
|
8,558
gr/cm3
|
  |
3,016
cm
|
1,51
cm
|
0,923
cm
|
4,183
cm3
|
8,558
gr/cm3
|
 |
2,966
x 10-2
|
5,77
x 10-3
|
5,77
x 10-4
|
Ketelitian
Kuningan :
1
- Xliteratur – Xpercobaan x 100 %Xliteratur
1
- 8,6 – 8,558 x 100 %8,6
99, 511 %
Jadi, ketelitian kuningan adalah 99, 511 %
2.
Balok = Besi
Massa
= 35,8 gram
No.
|
P
(cm)
|
L
(cm)
|
T
(cm)
|
V
(cm3)
|
(gr/cm3) |
1.
|
3,04
cm
|
1,53
cm
|
0,969 cm
|
4,507
cm3
|
7,943
gr/cm3
|
2.
|
3,06
cm
|
1,54
cm
|
0,958
cm
|
4,514
cm3
|
7,930 gr/cm3
|
3.
|
3,05
cm
|
1,51
cm
|
0,954
cm
|
4,963
cm3
|
7,252
gr/cm3
|
 |
3,05
cm
|
1,52
cm
|
0,960
cm
|
4,652
cm3
|
7,695 gr/cm3
|
|
5,77
x 10-3
|
-5,77
x 10-3
|
5,77
x 10-3
|
Ketelitian
Besi Statis :
1
- Xliteratur – Xpercobaan x 100 %Xliteratur
1
- 7,9 – 7,695 x 100 %7,9
97, 4050
%
Jadi, ketelitian besi statis adalah 97, 4050 %
3.
Cara Dinamis
No.
|
Nama
Benda
|
Mu
(gr)
|
Ma
(gr)
|
V
(cm3)
|
(gr/cm3) |
1.
|
Balok
besi
|
35,80
gr
|
31,1
gr
|
4,7
cm3
|
7,617
gr/cm3
|
2.
|
Kunci
|
18,920
gr
|
16,9
gr
|
2,020
cm3
|
9,366
gr/cm3
|
Ketelitian
Besi Dinamis :
1
- Xliteratur – Xpercobaan x 100 %Xliteratur
1
- 7,9 – 7,617 x 100 %7,9
96, 417
%
Jadi, ketelitian besi dinamis adalah 96, 417 %
BAB V
PEMBAHASAN
Pengukuran adalah kegiatan
membandingkan besaran untuk mendapatkansatuan yang dibutuhkan dengan
menggunakan alat bantu yaitu alat ukur., semua pengukuran sedikit banyak
dipengaruhi oleh kesalah eksperimental
karena ketidaksempurnaan yang takterelakan dalam alat ukur atau karena batasan
tadi.
Ketelitian atau ketidakpastian suatu
besaran fisis memungkinkan kita untuk mendefinisikan jumlah angka yang menentukan yang terkait
dengan besaran tadi. Contohnya, jika suatu pengukuran dinyatakan menghasilkan
642,54389 ± 1%, ini berarti bahwa ketidak pastian 6,4. Karena itu kita
dibenarkan untuk hanya mengambil angka-angka dalam bilangan yang menentukan
tadi. Dalam hal ini bilangan yang diambil adalah 642 ± 1% atau 642 ± 6.
Pada pengukuran lebar dianjurkan
untuk menggunakan mikrometer skrup daripada menggunakan jangka sorong, karena
ketelitian mikrometer sekrup lebih baik dibandingkan jangka sorong, yaitu 0,01
milimeter. Jika digunakan untuk mengukur tebal benda dengan maksimal 2,5
cm,maka mikrometer sekruplah yang digunakan, sedangkan jangka sorong digunakan
untuk mengukur panjang atau lebar suatu bahan dengan ketelitian 0,05 milimeter.
Untuk mempermudah dalam
penghitungan, kita dapat menggunakan kalkulator dengan menggunakan fungsi
standar deviasi. Massa tali tipis tidak dapat diabaikan dalam tingkat
ketelitian 1%, karena massa tali yang 1% itumempengaruhi ketelitian pengukuran.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
hasil yang buruk dalam suatu pengukuran, salah satunya ialah kesalahan
pada pembacaan suatu pengukuran. Dalam percobaan ini pengukuran dilakukan
dengan beberapa orang yang berbeda dan dilakukan pengulangan sebanyak 5
kali.
Pada percobaan yang telah dilakukan
dianggap sukses karena tingkat ketelitian yang dihasilkan melebihi tingkat
kepercayaan pada teori ketidakpastian.
Volume benda padat dapat ditentukan dengan 2 cara.
a. Cara Statis
·
Balok Kuningan
Vbalok = p . l . t
= (3,016) . (1,51) . (0,923)
= 4,183 cm3
·
Balok Besi
Vbalok = p . l . t
= (3,05) . (1,52) . (0,960)
= 4,652 cm3
b. Cara Dinamis
Pengukuran dilakukan dengan cara mencelupkan benda ke
dalam air
· Vbalok besi = Mudara
- Mair
= 35,8 – 31,1
= 4,7 cm3
· Vkunci = Mudara
– Mair
= 18,92 – 16,90
= 2,02 cm3
Dari kedua
cara di atas, cara statis memiliki tingkat ketelitian yang sangat besar, karena
pengukuran dengan cara ini memiliki perhitungan dan dilakukan dengan alat bantu yang memiliki ketelitian yang signifikan.
Pada saat menghitung tingkat ketelitian, percobaan dengan menggunakan cara
statis akan lebih teliti dibandingkan cara dinamis.
Pada
pengukuran balok kuningan dengan cara
statis massa jenisnya berbeda dengan pengukuran balok kuningan dengan nilai massa jenis cara dinamis, sebab pada
cara statis di ukur hanya dalam keadaan di udara dengan nilai gravitasi yang 9,8 m/s2.
Sedangkan pada cara dinamis diukur pada dua tempat yaitu di udara dan di air.
Pada saat diukur dalam air, massa jenis benda akan kecil karena terpengaruhi
oleh gaya Archimedes.
BAB VI
KESIMPULAN
DAN SARAN
Kesimpulan
Dari
percobaan, pengamatan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik
kesimpulan sebagai berikut.
·
Pengukuran volume benda dapat
dilakukan dengan dua cara,yaitu statis dan dinamis.
·
Mikrometer sekrup digunakan untuk
mengukur ketebalan suatu benda sedangkan jangka sorong digunakan untuk
mengukur panjang serta lebar suatu benda.
·
Perhitungan hasil pengukuran
dilakukan dengan bantuan fungsi SD pada kalkulator.
·
Ketelitian pengukuran secara statis
lebih besar dari pada cara dinamis.
Saran
·
Sebelum melakukan percobaan dan
pengukuran disarankan untuk memahami dulu konsep besaran dan satuan.
·
Lakukan pengukuran sebanyak 5 kali
dari sudut yang berbeda agar mendapat hasil maksimal.
DAFTAR
PUSTAKA
Buku Penuntun
Praktikum Fisika Dasar . Universitas Pakuan. Bogor
Alonso,
Marcello & Edward J. Finn. 1980. Dasar-Dasar
Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta
Suhada, Resa
Taruna. 2009. Modul Fisika Dasar.
Universitas Mercu Buana. Jakarta
Hilliday,
David & Robert Resnick. 1985. Fisika.
Erlangga. Jakarta
LAMPIRAN
Tugas Akhir
1.
Berikan
keterangan mengapa tebal benda tidak diukur dengan jangka sorong, melainkan
dengan
mikrometer skrup?
2.
Apakah massa
tali tipis dapat diabaikan dalam ketelitian 1 %?
3.
Tentukan
volume benda-benda padat dengan kedua cara!
4.
Dari kedua
cara di atas, manakah menurut pengamatan yang paling teliti?
5.
Tentukan
massa jenis benda-benda padat tersebut?
6.
Dari langkah
5, tentukan jenis benda-benda tersebut!
7.
Tentukan
volume benda-benda tersebut pada suhu oC, langkah 6?
8.
Sebutkanlah
salah satu cara lain untuk menentukan volume benda padat!
Jawab
1. Mikrometer
sekrup digunakan untuk mengukur tebal suatu bahan yang tipis, karena ketelitian
mikrometer sekrup lebih baik dibandingkan jangka sorong, yaitu 0,01 milimeter.
Jika digunakan untuk mengukur tebal benda dengan maksimal 2,5 cm, maka mikrometer sekruplah yang digunakan, sedangkan jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang atau lebar suatu bahan dengan ketelitian 0,05
milimeter.
2. Massa tali tipis tidak dapat diabaikan dalam
tingkat ketelitian 1%, karena massa tali yang 1% itu mempengaruhi
ketelitian pengukuran.
3. Volume benda
padat dapat ditentukan dengan 2 cara.
a.
Cara Statis
·
Balok kuningan
Vbalok = p . l . t
= (3,016) . (1,51) . (0,923)
= 4,183 cm3
·
Balok besi
Vbalok = p . l . t
= (3,05) . (1,52) . (0,960)
= 4,652 cm3
b.
Cara Dinamis
Pengukuran dilakukan dengan cara mencelupkan benda ke
dalam air
Vbalok besi = Mudara - Mair
= 35,8 – 31,1
= 4,7 cm3
· Vkunci = Mudara
– Mair
= 18,92 – 16,90
= 2,02 cm3
4. Cara Statis,
karena pengukuran dengan cara ini memiliki perhitungan dan dilakukan
dengan alat
bantu yang memiliki ketelitian yang signifikan.
5. Massa jenis
benda-benda yang diukur.
a.
Balok Kuningan = 8,558 gr/cm3
b. Balok Besi = 7,695 gr/cm3
c.
Kunci = 9,366 gr/cm3
6. Balok kuningan, balok besi, dan
kunci (benda padat)
7. Pada suhu 260C – 270C volume benda :
Cara Statis : Balok kuningan =
4,183 cm3
Balok besi = 4,652 cm3
Cara Dinamis :Balok besi = 4,7
cm3
8 .
Dicelupkan ke dalam wadah berisi
air yang telah dicatat volume awalnya dan volume benda dapat dilihat dari besar perubahan volume air
dalam wadah tersebut (Hukum Archimedes)
