Eksperimen Fisika I _2015-2016_

   !"

# $%

  & $

  Segala puji bagi Allah SWT yang telah senantiasa memberikan Rahmat dan Hidayah Nya sehingga penyusunan Buku Petunjuk Praktikum Eksperimen Fisika I ini dapat terselesaikan dengan baik.

  Diktat ini disusun sebagai buku panduan atau pegangan Praktikum Eksperimen Fisika 1 di lingkungan Jurusan Fisika UIN MALIKI Malang dengan materi yang telah disesuaikan dengan materi kuliah Gelombang, Listrik Magnet, Fisika Modern, dan Termodiamika. Sebagian materi di dalam diktat ini merupakan hasil penerjemahan dari buku penuntun eksperimen dari PHYWE yang berbahasa Inggris ditambah dengan beberapa hal dari buku buku bahan ajar kuliah.

  Tujuan penyusunan adalah bahwa diktat ini dapat membantu para asisten dan mahasiswa dalam mengikuti kegiatan praktikum dengan baik dan benar sekaligus untuk menambah wawasan terhadap teori yang telah didapatkan dalam perkuliahan serta membantu menambah ketrampilan mahasiswa dalam melakukan kerja di laboratorium.

  Ucapan terimakasih disampaikan kepada seluruh Laboran dan Kepala Laboratorium Fisika beserta seluruh pihak yang telah membantu penyusunan diktat ini. Akhirnya, penyusun menyadari bahwa diktat ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk penyempurnaan diktat berikutnya.

  Malang, Agustus 2015

  Disetujui oleh: Diverifikasi oleh: Disusun oleh: Kepala Lab. Termodinamika Dosen Pengampu PLP Ahli Pertama Drs. Abdul Basid, M.Si Ahmad Abtokhi, M.Pd Nurun Nayiroh, M.Si

NIP. 19650504 199003 1 003 NIP. 19761003 200312 1 004 NIP.198503122011012018

  Setiap praktikan yang melakukan praktikum Eksperimen Fisika I di Laboratorium Jurusan Fisika, FSAINTEK, UIN MALIKI Malang diwajibkan mematuhi tata tertib berikut :

  1. Praktikan harus sudah siap menjalankan praktikum lima menit sebelum acara praktikum dimulai.

  2. Pada saat melakukan praktikum diharuskan memakai jas praktikum.

  3. Setiap praktikan diharuskan membaca dengan teliti petunjuk praktikum yang akan dilakukan dan membuat ringkasan cara kerja praktikum (password masuk: Tujuan praktikum, landasan teori dan metodologi eksperimen) yang akan dilaksanakan pada saat itu.

  4. Setiap parktikum diwajibkan membawa kartu kendali praktikum.

  5. Sebelum praktikum dimulai pada setiap awal praktikum akan didakan pre tes.

  6. Laporan sementara dibuat pada saat praktikum dan pada saat praktikum akan usai dimintakan persetujuan Asisten praktikum.

  7. Setiap selesai praktikum akan diadakan post test.

  8. Laporan resmi praktikum dikumpulkan pada setiap awal praktikum berikutnya.

  9. Setelah usai praktikum setiap kelompok bertanggung jawab terhadap keutuhan dan kebersihan alat alat dan fasilitas kemudian mengisi buku log penggunaan alat alat praktikum.

  10. Bagi praktikan yang berhalangan hadir diharuskan membuat surat ijin dan apabila sakit harus dilampiri surat keterangan dokter.

  11. Ketentuan yang belum tercantum dalam tata tertib ini apabila perlu akan ditentukan kemudian.

  PJ.Praktikum Ekaperimen Fisika I Nurun Nayiroh, M.Si

  NIP. 19850312 201101 2 018

  Halaman

  1. Sampul

  1

  2. Kata Pengantar

  2

  3. Tata Tertib

  3

  4. Daftar Isi

  4 Frekuensi Resonansi dari Resonator

  5. EF I 1

  5 Helmhotz Menggunakan Cobra3 Medan Magnet dari Sepasang Kumparan

  6. EF I 2 8 dalam Susunan Helmhotz

  Timbangan Arus: Gaya yang Bekerja pada

  7. EF I 3

  12 Konduktor Pembawa Arus Penentuan Kecepatan Suara

  8. EF I 4

  16 (Prinsip Sonar)

  Viskositas Cairan Newtonian dan Non

  9. EF I 5

  20 Newtonian ( ) Kapasitansi pada Bola Logam dan

  10. EF I 6

  25 Kapasitor Berbentuk Bola

  11. EF I 7 Permukaan Cairan yang Berotasi

  30

  12. Sistematika

  33 Laporan

  13. Laporan

  34 Sementara

  14. Daftar Pustaka

  35

  

'

$ $ (

• * )

  Tujuan dilakukan percobaan ini adalah untuk menentukan frekuensi resonansi yang berbeda beda pada resonator yang bergantung pada volume.

  Resonansi Helmholtz adalah peristiwa resonansi udara dalam satu rongga. Resonator tersebut terdiri dari suatu badan yang berbentuk bola dengan satu volume udara dengan sebuah leher. Salah satu contoh peristiwa resonansi Helmholtz adalah bunyi yang diciptakan ketika satu hembusan melintasi puncak satu botol kosong. Ketika udara masuk ke dalam suatu rongga, tekanan di dalam meningkat gaya luar yang menekan udara menghilang, udara di bagian dalam akan mengalir keluar. Udara yang mengalir keluar akan mengimbangi udara yang ada di dalam leher. Proses ini akan berulang dengan besar tekanan yang berubah semakin menurun. Efek ini sama seperti suatu massa yang dihubungkan dengan sebuah pegas. Udara yang berada dalam rongga berlaku sebagai sebuah pegas dan udara yang berada dalam leher.

  Resonator yang berisi udara identik dengan sebuah massa, sebuah rongga yang yang lebih besar dengan volume udara yang lebih banyak akan membuat suatu pegas menjadi lebih lemah dan sebaliknya. Udara dalam leher yang berfungsi sebagai suatu massa, karena sedang bergerak maka pada massa terjadi suatu momentum. Apabila leher semakin panjang akan membuat massa lebih besar demikian sebaliknya. Diameter leher sangat berkaitan dengan massa udara dalam leher dan volume udara dalam rongga. Diameter yang terlalu kecil akan mempersempit aliran udara sedangkan diameter yang terlalu besar akan mengurangi momentum udara dalam leher.

  Frekuensi resonansi Helmholtz resonator tergantung pada volumenya. Fungsi dari Helmholtz resonator adalah digunakan untuk mengurangi bunyi yang tidak diinginkan, dengan membangun resonator yang dirancang sesuai dengan frekuensi yang ingin dihapus, biasanya digunakan dalam gelombang dengan frekuensi yang rendah. Adapun persamaan frekuensi resonansi dalam hal ini adalah:

  (1) = . di mana c adalah kecepatan suara, panjang tabung, r diameter tabung, dan V volume tubuh berongga yang terpasang pada tabung. Dengan menggunakan nilai numerik berikut untuk labu 1000 ml: c = 343 m / s r = 0,023 m

  = 0,085 m V = 10,23 · 10

  13. Round bottom flask, 1000 ml, narrow neck 36050.00

  1

  10. Universal clamp 37715.00

  2

  11. Boss head 02043.00

  2

  12. Measuring tape, l = 2 m 09936.00

  1

  1

  1

  14. Round bottom flask, 100 ml, narrow neck 36046.00

  1

  15. Connecting cord, l = 50 cm, blue 07361.04

  1

  16. Connecting cord, l = 50 cm, red 07361.01

  1

  17. PC, WindowsR95 or higher

  1 Gambar 1. Rangkaian alat untuk mencari karakteristik osilasi pada resonator

  9. Support rod, l = 50 cm, round 02032.00

  8. Tripod base PASS 02002.55

  4

  1

  m

  3

  frekuensi resonansi dari labu bulat yang bagian bawahnya kosong dihitung menjadi 199 Hz, dan frekuensi resonansi dari labu yang setengah penuh dengan air adalah 280 Hz. Perbandingan dua frekuensi resonansi menegaskan bahwa frekuensi berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari volume tubuh berongga.

  ) +, -+ +!+

  1. Cobra3 BASIC UNIT 12150.00

  1

  2. Power supply, 12 V 12151.99

  3. RS232 data cable 14602.00

  1

  1

  4. Cobra3 Frequency Analysis Software 14514.61

  1

  5. Microphone with amplifier 03543.00

  1

  6. Flat cell battery, 9 V, 6 F 22 DIN 40871 07496.10

  1

  7. Glass tube, l = 300 mm, d = 12 mm 45126.01

  berongga

• + ./+! 0123++

  1. Rangkailah alat percobaan sesuai dengan Gambar 1. Probe suara diperpanjang melalui tabung kaca dan harus berada di ketiga atas putaran bagian dari labu bulat.

  2. Aktifkan modul program “ “. Lalu tekan “ ”.

  3. Atur parameter pengukuran sesuai dengan Gambar. 2; sesuaikan amplifikasi mikrofon pada tingkat intermediet.

  4. Dalam percobaan ini diinginkan suara bising disekitar. Jika di ruangan terlalu tenang, tidak ada sinyal yang dapat direkam.

  5. Tentukan posisi frekuensi resonansi dari labu, yang hanya diisi dengan udara (ukur frekuensinya dari gmabar spektrum).

  6. Ulangi percobaan setelah bagian bulat dari labu setelah diisi dengan setengah penuh air.

  7. Untuk tujuan perbandingan, lakukan pengukuran lagi seperti langkah langkah di atas untuk labu bulat 100 ml.

  Gambar 2. Sinyal waktu, spektrum dan pengaturan parameter untuk pengukuran pada labu bulat 1000 ml yang kosong

  Keterangan: Jika tingkat kebisingan ambient selama pengukuran terlalu lemah, maka dapat menghasilkan suara yang tepat dengan cara yang sederhana ini, misalnya, cukup untuk menggosok dua lembar kertas pasir bersama sama. Bila menggunakan labu 100 ml, probe suara harus dimasukkan ke dalam labu tanpa tabung kaca, karena tabung kaca dapat mempengaruhi panjang resonansi.

  Untuk melakukan analisis kuantitatif, jumlah air yang akan dimasukkan dalam labu harus ditimbang atau ditentukan dengan gelas ukur.

  

4

$ $ (

  1. Mengukur densitas fluks megnetik di sepanjang sumbu z dari plat kumparan ketika jarak keduanya a=R (R= jari jari kumparan) dan ketika jarak a < R dan a > R.

  2. Mengukur distribusi ruang dari densitas fluks megnetik ketika jarak antara kumparan a=R dengan menggunakan simetri rotasi pada pengaturan: a. Pengukuran pada komponen aksial .

  b. Pengukuran pada komponen radial .

  3. Menentukan komponen radial Br’ dan Br” dari 2 kumparan individu pada bidang tengah diantara keduanya dan untuk mendemonstrasikan overlap dari dua medan pada saat =0.

  Dari persamaan Maxwell: (1) dimana K adalah kurva tertutup sekitar daerah , kita peroleh untuk arus DC

  (D=0), hukum fluks magnetik: (2)

  Yang sering ditulis untuk tujuan praktis dalam bentuk hukum Biot savart berikut: (3) dimana

  ρ adalah vektor dari elemen konduktor d untuk pengukuran titik dan d tegak lurus terhadap kedua vektor tersebut. Kuat medan sepanjang sumbu konduktor lingkaran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3) dan berdasarkan Gambar (1). Vektor d tegak lurus, dan ρ dan d miring terhadap bidang sketsa, sehingga

  (4) d dapat diselesaikan ke dalam komponen radial d dan aksial d Komponen d mempunyai arah yang sama untuk semua elemen konduktor dl dan kuantitas ditambahkan, komponen d saling menghilangkan antara yang satu dengan yang lainnya dalam berpasangan. Oleh karena itu,

  =0 (5) dan (6)

  Sepanjang sumbu loop kawat, sedangkan densitas fluks magnetik: (7)

  1

  11. Connecting cord, l = 750 mm, blue 07362.04

  3

  10. G clamp 02014.00

  1

  9. Right angle clamp PASS 02040.55

  1

  8. Support rod PASS , square, l = 250 mm 02025.55

  1

  7. Barrel base PASS 02006.55

  2

  6. Meter scale, demo, l = 1000 mm 03001.00

  5. Hall probe, axial 13610.01

  Medan magnet dari kumparan flat diperoleh dengan cara mengalikan pers. (6) dengan jumlah lilitan (N). Oleh karena itu densitas fluks magnetik sepanjang sumbu dari dua kumparan identik pada jarak pisah a adalah

  1

  4. Teslameter, digital 13610.93

  1

  3. Digital multimeter 07134.00

  1

  2. Power supply, universal 13500.93

  1

  1. Pair of Helmholtz coils 06960.00

  ) +, -+ 3+!+

  

Gambar 1. Sketsa untuk membantu perhitungan kuat medan

sepanjang sumbu sebuah loop kawat.

  (8) Dimana Dimana =0, densitas fluks mempunyai nilai maksimum ketika a<R dan nilai minimum ketika a>R.

  1

  12. Connecting cord, l = 750 mm, red 07362.01

  3 Gambar 2. Diagram kawat untuk kumparan Helmhotz.

  Gambar 3. Rangkaian alat untuk mengukur medan magnet.

• + ./+! 5 0123++ 1. Rangkailah alat percobaan seperti pada Gambar 3.

  2. Hubungkan dua koil secara seri dengan multimeter digital dan power supply, arus yang digunakan tidak boleh melebihi 3,5A (operasikan power supply sebagai sumber arus yang konstan).

  3. Letakkan penggaris pada meja percobaan.

  4. Ukurlah densitas fluks dengan menggunakan Hall probe aksial.

  Densitas fluks magnetik tidak bergantung pada sudut φ, jadi hanya komponen dan yang diukur.

  5. Aturlah posisi kumparan, Hall probe dan penggaris seperti pada Gambar 3 kemudian ukurlah hubungan ketika jarak antara kumparan a=R, a=R/2 dan a=2R.

  Gambar 3. Mengukur pada jarak a yang berbeda beda di antara kumparan.

  6. Ketika jarak kumparan a=R dapat dihubungkan bersama sama dengan spacer (pengatur jarak) Ukurlah sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 4. Atur koordinat dengan menggerakkan probe dan koordinat dengan menggerakkan kumparan. Periksalah: densitas fluks harus memiliki nilai maksimum pada titik ( ). Putar sepasang kumparan sebesar 90

  ° (Gambar 5). Periksalah probe: pada bidang =0, harus sama dengan nol.

  Gambar 4. Mengukur . Gambar 5. Mengukur

  7. Ukurlah komponen radial dari medan individu pada =0 dengan rangkaian pendek yang pertama satu kumparan, kemudian dilanjutkan kumparan yang lainnya.

  

4 *

" # # 6 7 +

  Tujuan dilakukan percobaan ini, adalah:

  1. Untuk menentukan arah gaya sebagai fungsi arus dan arah medan magnet.

  2. Untuk mengukur gaya , sebagai fungsi dari arus loop konduktor ! " , dengan induksi magnet yang konstan dan untuk loop konduktor dengan ukuran yang bervariasi sehingga induksi magnetik dapat dihitung.

  3. Untuk mengukur gaya , sebagai fungsi arus pada kumparan ! untuk sebuah loop konduktor. Pada batas yang telah ditentukan, induksi magnetik , dengan akurasi yang memadai akan sebanding dengan arus kumparan ! .

• + +0

  (Gaya Lorentz) bekerja pada pembawa muatan bergerak dengan muatan dan kecepatan #: (1)

  Vektor gaya tegak lurus terhadap bidang yang ditempati oleh # dan . Pada percobaan ini # dan juga berada pada sudut kanan satu sama lain, sehingga hubungan yang menunjukan nilai vektornya adalah:

  #

  Kecepatan dari pembawa muatan (elektron) diukur melalui arus listrik ! " di dalam konduktor. Muatan total elektron pada penampang konduktor dengan panjang

  ℓ dapat dirumuskan untuk q adalah:

  # ! " ℓ

  (2) Oleh karena itu diperoleh gaya Lorentz:

  ! " . ℓ . B

  (3)

  1. Pengamatan menunjukan bahwa arah dari vektor gaya bergantung pada arah gerak elektron dan arah medan magnet.

  Pada sebuah medan yang lintasannya sejajar terhadap arah rambatnya, gaya akan bekerja pada loop konduktor. Pada induksi magnet dimana B=0, timbangan sedikit berubah posisinya ketika arus I pada konduktor dialirkan. Pada ! = 5A perubahan pada gaya dapat diukur. Penjelasan

  "

  tentang efek ini adalah bahwa dua konduktor pembawa arus saling tarik menarik satu sama lain. Ketika arus mengalir, keping logam yg fleksibel sedikit berubah posisinya dan dapat mempengaruhi posisi timbangan.

  2. Pada dua penampang loop konduktor yang vertikal, elektron bergerak pada arah yang berlawanan, dan dua gaya bekerja padanya. Sedangkan pada penampang loop konduktor yang horizontal, dimana panjangnya ℓ yang diindikasikan pada tiap tiap kejadian pada loop, sehingga dapat mempengaruhi pengukuran gaya Lorentz. Salah satu dari loop konduktor mempunyai dua lilitan (n=2), masing masing panjangnya 50mm. Gaya Lorentz pada loop konduktor ini secara eksak ekuivalen dengan loop tunggal yang mempunyai panjang dua kali (

  1

  15. Power supply, universal 13500.93

  1

  16. Ammeter 1/5 A DC 07038.00

  2

  17. Tripod base –PASS 02002.55

  2

  18. Stand tube 02060.00

  1

  19. Support rod –PASS , Square, 1 =1000mm 02028.55

  1

  20. Right angle clamp –PASS 02040.55

  21. Connecting cord, 1 =100mm, red 07359.01

  14. On/off switch 06034.01

  1

  22. Connecting cord, 1 =250mm, black 07360.05

  2

  23. Connecting cord, 1 =250mm, blue 07360.04

  2

  24. Connecting cord, 1 =500mm, red 07361.01

  2

  25. Connecting cord, 1 =500mm, blue 07361.04

  1

  26. Connecting cord, 1 =1000mm, red 07363.01

  1

  27. Connecting cord, 1 =1000mm, blue 07363.04

  1

  1

  ℓ =100mm, n =1).

  6. Wire loop, 1 =50mm, n =2 11081.07

  ) +, -+ +!+

  Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini, antara lain:

  1. Current Balance 11081.88

  1

  2. Balance LGN 310, on rod 11081.01

  1

  3. Pole pieces, rectangular, 1 pair 11081.02

  1

  4. Wire loop, 1 =12.5mm, n =1 11081.05

  1

  5. Wire loop, 1 =25mm, n =1 11081.06

  1

  1

  13. Bridge rectifier, 30 V AC/1 A DC 06031.10

  7. Wire loop, 1 =50mm, n =1 11081.08

  1

  8. Iron core, U shaped, laminated 06501.00

  1

  9. Base for iron cores 06508.00

  2

  10. Coil, 900 turns 06512.01

  2

  11. Metal strip, with plugs 06410.00

  2

  12. Distributor 06024.00

  1

  1 Gambar 1. Rangkaian percobaan: Timbangan arus: gaya yang bekerja pada konduktor membawa arus.

• + ./+! 0123++ 1. Rangkailah alat percobaan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

  Kumparan elektromagnet dihubungkan secara seri dan dihubungkan ke tegangan keluaran pada power supply melalui ammeter, saklar dan

  $ %& ' . Pada dua bagian yang pertama dari percobaan ini,

  tegangan diatur tetap 12 VAC dan dihubungkan dengan arus ! pada kumparan yang diukur. Loop Konduktor dihubungkan melalui dua strip logam yang fleksibel, pertama semuanya menuju ke distributor dan kemudian melalui ammeter menuju tegangan keluaran dari unit power supply. Jarak antara strip logam sebaiknya selebar mungkin dan melentur lurus, sehingga tidak ada gaya dari medan magnet yang bekerja.

  2. Pertama, pole besi ditempatkan pada elektromagnet sedemikian rupa untuk menghasilkan celah udara sekitar 4 cm. Loop konduktor dengan = 25 mm ditangguhkan dari timbangan dengan bagian horisontal tegak lurus dengan garis garis Medan magnet. Timbangan dihentikan dengan tidak ada arus yang mengalir melalui konduktor, dan arus konduktor diatur sebesar ! = 5 A. Besarnya arah

  "

  dan gaya ditentukan sebagai fungsi dari arah arus dan diamati dengan magnet diputar pada sumbu horisontal. Tanpa medan magnet, posisi timbangan diamati baik dengan dan tanpa arus yang mengalir melalui loop konduktor.

  3. Pole besi ditempatkan pada elektromagnet dengan rangkaian parallel dan dengan sebuah gap udara 1 cm. Loop konduktor yang mempunyai panjang I =12.5mm digantung pada timbangan. Bagian horizontal dari konduktor tegak lurus terhadap garis medan dan dengan mengabaikan timbangan berada diantara medan yang seragam. Arus konduktor naik 0,5 A. Massa awal dari loop konduktor ditentukan dengan mematikan medan magnet. Ketika medan magnet dinyalakan, massa diukur dan gaya Lorentz dihitung dari perbedaan antara dua pembacaan.

  4. Pengukuran dibuat hampir sama pada tiga loop konduktor lainnya.

  Langkah – langkahnya sebagaimana pada langkah 3 diatas. Bedanya dengan menggunakan loop konduktor 50 mm, n=2. Arus pada konduktor 5A dan arus pada kumparan divariasikan dengan menambah tegangan. Gaya Lorentz F dari masing masing keadaan ditentukan dari pembacaan. Catatan: Jika instrumen pengukuran medan magnet tersedia, induksi magnet dapat diukur sebagai fungsi dari arus kumparan.

  

4 8

) 9 :

  Tujuan dilakukan percobaan ini adalah:

  1. Untuk menentukan waktu transmisi pada jarak yang berbeda beda antara pemancar dan penerima.

  2. Untuk membuat plot grafik bagian panjang pulsa suaru terhadap waktu transmisi.

  3. Untuk menentukan kecepatan suara dari grafik.

  Istilah SONAR merupakan singkatan dari % # & % & & (pengukuran jarak dan navigasi suara). Sonar adalah suatu metode yang memanfaatkan perambatan suara didalam air untuk mengetahui keberadaan obyek yang berada dibawah permukaan kawasan perairan. Secara garis besar sitem kerja sebuah peralatan sonar adalah mengeluarkan sumber bunyi yang akan menyebar didalam air. Bunyi ini akan dipantulkan oleh obyek didalam air dan diterima kembali oleh sistem sonar tersebut. Berdasarkan penghitungan kecepatan perambatan suara didalam air maka letak obyek didalam air tersebut dapat diketahui jaraknya dari sumber suara. Pada peralatan sonar yang lebih canggih, bentuk fisik ataupun bahan pembentuk obyek itu dapat diketahui juga.

  Gambar 1. Diagram untuk penentuan panjang pulsa ultrasonik.

  Pada percobaan ini pulsa suara dipancarkan oleh pemancar/ yang telah melintas di sepanjang jalan setelah pemantulan dan sampai terekam oleh penerima/ # (Gambar 1). Jika waktu yang diambil adalah

  , maka kecepatan suara akan diberikan oleh: (1)

  = = Untuk jarak x ≤ 30 cm, jarak dari # (d) harus dipertimbangkan dengan seksama dalam menentukan waktu transmisi. Ketika

  

$ $ pada dan # tetap saling bersentuhan, maka

  jarak d = 6,5 cm. Pengukuran dilakukan pada mode “' ”, dan pengaturan yang sesuai untuk percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 2. Sebagai contoh pengukuran ditunjukkan pada Gambar 3.

  Gambar 2. Pengaturan parameter parameter software.

  Gambar 3. Contoh pengukuran untuk menentukan waktu t yang diambil oleh pulsa echo ) +, -+ 3+!+ 5 0123++

  Adapun alata dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain:

  1. Ultrasonic unit 13900.00

  1

  2. Power supply untuk ultrasonic unit, 5 VDC 13900.99

  1

  3. Ultrasonic transmitter pada batang 13901.00

  1

  4. Ultrasonic receiver pada batang 13902.00

  1

  5. Cobra 3 Basic Unit 12150.00

  1

  7. Gunakan tegangan diperkuat bolak balik dari # dalam masukan “Analog In 2/S2.

  13. Screened cable, BNC, l = 75 cm 07542.11

  6. Gunakan sinyal sinkronisasi (soket BNC “sync”) dalam * $ + masukan “Analog In 1/S1”.

  5. Pastikan amplifier dari tersebut tidak menyala (tidak bekerja) dalam daerah saturasi. Mungkin, dalam satu kasus, dioda “OVL” menyala, mengurangi amplifikasi masukan.

  4. Hubungkan # ke soket BNC kiri ( prioritaskan ke ) ' ).

  3. Hubungkan ke ( TR1 pada , dan operasikan dalam mode “ ”.

  2. Gunakan % $ pada $ $ untuk posisi reflektor, dan # di atas meja, yang bertujuan untuk menghentikan terjadinya gangguan pantulan.

  1 Gambar 4. Pengaturan alat percobaan.

  16. PC, Windows® 95 or higher

  1

  15. Measure Software Universal writer 14504.61

  2

  14. Adapter, BNC socket/4 mm plug pair 07542.27

  2

  1

  6. Power supply, 12 V 12151.99

  12. Meter scale, l = 1000 mm 03001.00

  1

  11. Measuring tape, l = 2 m 09936.00

  1

  10. Screen metal, 30x30 cm 08062.00

  3

  9. Stand tube 02060.00

  3

  8. Barrel base PASS 02006.55

  1

  7. Kabel data RS 232 14602.00

  1

• + ./+! 5 0123++ 1. Susunlah alat percobaan seperti yang ditunjukkan Gambar 4.

  8. Perhatikan untuk memeriksa polaritas ketika menggunakan adaptor BNC yang cocok.

• - , Hubungkan * $ pada PC degnan kabel data RS 232.

  10. . dan # harus berada pada ketinggian yang sama, ditunjukkan secara tegak lurus ke arah layar reflektor dan keduanya pada jarak yang sama dari layar reflektor tersebut.

  11. Jagalah . dan # tetap pada posisi awal selama percobaan.

  12. Ubahlah panjang jalan pulsa suara dengan menggeser reflektor dan setiap kali melakukannya, pastikan agar selalu tegak lurus pada garis sambungan antara . dan # .

  4 & )

  6

  6 9 # & ) :

  Tujuan dilakukan percobaan ini adalah sebagai berikut:

  1. Menentukan gradient dari kecepatan rotasi sebagai fungsi dari tegangan geser rotasi untuk dua cairan Newtonian ( gliserin, cairan parafin).

  2. Mengamati ketergantungan suhu dari viskositas minyak dan gliserin

  3. Menentukan kurva aliran untuk cairan non Newtonian(coklat) Jika cairan berada di antara dua lempengan dan gaya F bekerja di sepanjang lempengan ke arah sumbu x, maka lempengan akan bergerak dengan kecepatan #. Untuk cairan Newtonian yang sesuai dengan komponen tegangan geser

  τ: (1)

  τ = F/A jika dikaitkan dengan gradien kecepatan maka diperoleh sebagai berikut: (2)

  = ( η adalah viskositas cairan dan A daerah kontak antara lempengan dan cairan.)

  Sejumlah zat (suspensi, emulsi) menunjukkan korelasi yang kompleks antara T dan integral gradien kecepatan D (cairan non Newtonian). Histeresis juga mungkin terjadi.

  Sebuah # ( terdiri dari silinder dalam dan silindir luar. Cairan yang diamati diletakkan diantara keduanya. Pada saat kecepatan rotasi rendah, momen rotasi yang diberikan pada lapisan silinder dari cairan dengan jari jari ketinggian h sesuai dengan hubungan berikut sebagai hasil dari rotasi silinder luar atau dalam.

  T ( r) = τ ・ 2π r h ・ r (3) Gambar 1. Gradien kecepatan dan tegangan geser.

  Gambar 2. Kekentalan dan aliran plastis dari zat yang berbeda:

  1. Cairan Newtonian (kental murni)

  2. Cairan Dilatani

  3. Cairan Psedoplastik

  4. Cairan Bingham (plastik murni)

  5. Cairan Quasiplastik

  Tegangan geser dapat dinyatakan dengan momen rotasi terukur sebagai berikut: (4)

  ( ) =

  Dalam kasus ini, gradien kecepatan D adalah sebagai berikut: D (r) = r d

  (5) ω/dr

  ω adalah kecepatan sudut Untuk cairan Newtonian persamaan (2) dan persamaan (3) dapat disubstitusikan ke dalam persamaan (1). Integral dengan kondisi limit sebagai berikut: ω = 0 untuk r = R

  1

  ω = ' untuk r = R

  2

  (R

  1 dan R 2 adalah jari jari dari dua silinder) memberikan hubungan antara

  momen rotasi terukur dan kecepatan sudut: (6)

  = = "

  ! Dimana C adalah perangkat konstan.

  Pernyataan di atas harus dikoreksi terlebih dahulu karena efek tepi sehingga C menjadi sebuah konstanta yang empiris. Hal ini biasanya menggunakan tegangan geser rata rata yang bekerja pada permukaan dua silinder (2), yang mana diperoleh dari rata rata geometris atau aritmatika dari tegangan geser berikut:

  (7) =

  #$ !

  Atau (8)

  =

  #$

  Dengan menggunakan persamaan (4) akan diperoleh D sebagai berikut:

  % = . (9)

  #$ !

  Atau % = . (10)

  #& !

  Untuk cairan non Newtonian, T tidak lagi berbanding lurus dengan ' atau τ juga tidak sebanding dengan D. Ada pendekatan rumus yang menggambarkan hubungan antara T dan τ dan antara D dan '.

  Untuk beberapa cairan, viskositas berubah secara eksponensial dengan temperatur T :

  abs $/.abs

  η = A e (Andrage) (11) Atau

• ,

  (Vogel) (12) '() =

• ,

  Pada suhu 303 K viskositas glyserin dihitung menjadi: η = 680 cP Data percobaan viskositas Glyserin menunjukkan: η 293 = 1499 cP η 303 = 624 cP

  ) +, -+ +!+

  1. Rotary viscometer 18221.93

  1

  2. Support base –PASS 02005.55

  1

  3. Support rod, sta inless steel,1 =500mm 02032.00

  1

  4. Right angle clamp 37697.00

  1

  5. Magnetic heating stirrer 35720.93

  1

  6. Electronic temperature controller 35721.00

  1

  7. Magnetic stirrer bar, 1 =30mm 46299.02

  1

  8. Separator for magnetic bars 35680.03

  1

  9. Glass beaker, 600ml, short 36015.00

  3

  10. Glass beaker, 250ml, tall 36004.00

  2

  11. Glass rod, 1 =200mm, d =5mm 40485.03

  2

  12. Glycerol, 250ml 30084.25

  2

  13. Liquid paraffin, 250ml 30180.25

  1

  14. Castor oil, 250ml 31799.27

  2

  15. Acetone, chem, pure, 250ml 30004.25

  3 Gambar 3. Rangkaian alat percobaan Viskositas Newtonian dan non Newtonian

• + ./+! 0123++

  Adapun langkah kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Aturlah alat percobaan seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.

  2. Rotary viscometer harus disesuaikan sampai persis posisinya vertikal, gunakan sekrup putar yang berada pada dasar )) % untuk melakukan hal ini. Ada kotak level di viskometer yang digunakan untuk memeriksa ketepatan penyesuaian pengaturan itu.

  3. Turunkan viskometer sampai ke permukaan cairan tepat mencapai tanda kalibrasi bodi rotary.

  4. Aduk cairan viskositas dengan kecepatan rendah sekaligus panaskan dengan suhu pengukuran yang diinginkan dengan bantuan pengaduk magnet dan aduk batang magnet agar cepat mencapai distribusi panas yang seragam. Suhu sebaiknya selalu diukur di sekitar silinder

  . Setelah suhu percobaan telah tercapai matikan pemanas. Suhu harus tetap konstan selama beberapa menit sebelum pengukuran dimulai, karena sillinder immersion harus dalam kesetimbangan termal dengan cairan. Ketika kesetimbangan termal telah tercapai, matikan pengaduk magnetik dan tentukan viskositas cairan.

  5. Setelah melakukan pengukuran, bersihkan selalu bar viskometer dan sillinder putar dengan hati hati dengan air atau aseton.

  6. Untuk Glyserin dan parafin cair, tentukan ketergantungan momen rotasi terhadap frekuensi dalam rentang antara 0,1 Hz dan 1,0 Hz.

  7. Untuk gliserin dan oli, tentukan ketergantungan viskositas terhadap frekuensi dalam kisaran suhu antara 290 K dan 350 K. Untuk cairan cokelat, tentukan ketergantungan momen rotasi terhadapa frekuensi dalam rentang antara 0,1 Hz dan 1,0 Hz pada suhu sekitar 303 K, Bahan lainnya yang sesuai untuk percobaan adalah bahan newtonian: minyak, etilen glikol, dll dan cairan non Newtonian: cat, sirup, pelumas, cokelat cair,dll

  

'

  1. Menentukan kapasitansi dari tiga bola logam dengan diameter yang berbeda beda.

  2. Menentukan kapasitansi dari kapasitor berbentuk bola.

  3. Menentukan diameter tiap benda uji dan perhitungan nilai kapasitansinya.

• +. + "

  Kapasitansi C dari sebuah bola dengan jari jari R diberikan oleh: C = 4πε R

  (1)

  12

  (konstanta induksi elektrostatis ε = 8.86 ・ 10 As/Vm) Dengan menggunakan persamaan (1), kapasitansi bola konduksi dapat dihitung sebagai berikut:

  

12

Bola (2R 1 = 0.121 m) : C = 6.7 ・ 10 As/V = 6.70 pF

  

12

Bola (2R 2 = 0.041 m) : C = 2.28 ・ 10 As/V = 2.28 pF

  

12

Bola (2R 3 = 0.021 m) : C = 1.22 ・ 10 As/V = 1.22 pF

  Dengan menggunakan (2), nilai tegangan U1, di mana ditentukan dengan rata rata pengukuran amplifier, memenuhi untuk menentukan harga muatan Q yang sesuai: Q = (C + C ) U = (C + C )U/V ;

  co ca 1 co ca

  dengan C co << C ca ; Q = C ca U

  1 = U/V (2)

  dimana C co = kapasitansi konduktor; C ca = kapasitansi kapasitor paralel, U = tegangan display, V= faktor penguatan, U = tegangan terukur)

  Q = C U (3)

  co

  U

  1 / U 2 = C co / C ca

• +. + "

  Kapasitansi kapasitor berbentuk bola diberikan oleh: " = 4/0

  1 !

  (4) (r

  1 = jari jari bola dalam; r 2 = jari jari bola luar) Dengan r

  1 = 0.019 m dan r 2 = 0.062 m untuk kapasitor berbentuk bola perhitungan kapasitansi medan C = 3.0 pF.

  4

  17. Adapter, BNC socket 4 mm plug 07542.20

  1

  18. Connector, T type, BNC 07542.21

  1

  19. Adapter, BNC plug/socket 4 mm 07542.26

  1

  20. Vernier caliper, plastic 03014.00

  1

  21. Barrel base PASS 02006.55

  2

  22. Support base PASS 02005.55

  1

  23. Right angle clamp PASS 02040.55

  24. Support rod PASS , square, l = 630 mm 02027.55

  16. Screened cable, BNC, l = 750 mm 07542.11

  1

  25. Support rod PASS , square, l = 400 mm 02026.55

  1

  26. Universal clamp with joint 37716.00

  1

  27. Croco. clip, insul., strong, 10 pcs 29426.03

  1

  28. Connecting cord, l = 100 mm, green yellow 07359.15

  1

  29. Connecting cord, l = 750 mm, green yellow 07362.15

  2

  30. Connecting cord, l = 500 mm, blue 07361.04

  2

  31. Connecting cord, l = 500 mm, red 07361.01

  1

  1

  Nilai kapasitansi yang ditentukan secara eksperimental selalu lebih besar dari pada nilai terhitung. Ketidaksesuaian ini karena tak dapat dihindarkan adanya kapasitansi yang dispersif.

  7. Copper wire, d = 0.5 mm, l = 50 m 06106.03

  ) +, -+ +!+

  1. Conductor ball, d = 20 mm 06236.00

  2

  2. Conductor ball, d = 40 mm 06237.00

  1

  3. Conductor ball, d = 120 mm 06238.00

  1

  4. Hemispheres, Cavendish type 06273.00

  1

  5. Hollow plastics ball, w. eyelet 06245.00

  1

  6. Capillary tube, straight, l = 250 mm 36709.00

  1

  1

  15. Connecting cord, 30 kV, l = 1000 mm 07367.00

  8. Insulating stem 06021.00

  2

  9. High value resistor, 10 MOhm 07160.00

  1

  10. High voltage supply unit, 0 10 kV 13670.93

  1

  11. Capacitor/ case 1/ 10 nF 39105.14

  1

  12. Universal measuring amplifier 13626.93

  1

  13. Multi range meter A 07028.01

  1

  14. Digital multimeter 07134.00

  1

  2

  

Gambar 1. Pengaturan alat percobaan untuk menentukan

kapasitansi bola konduktor

• + ./+! 0123++

  Bagian 1:

  1. Aturlah alat percobaan untuk menentukan kapasitansi dari bola konduktor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 2 hanya menunjukkan bagian dari pengaturan percobaan yang harus dimodifikasi untuk menentukan kapasitansi dari kapasitor berbentuk bola.

  2. Konduktor bola (d = 2 cm) ditempatkan pada $ $ dan dihubungkan dengan kabel tegangan tinggi dengan resistor pelindung

  10 MV ke kutub positif keluaran 10 kV pada power supply tegangan tinggi.

  3. Kutub positif di & % kan. Bulatan silinder dimasukkan ke dalam kontak bola uji untuk menge / & nya.

  4. Tegangan tinggi harus selalu di reset ke nol setelah selesai menge

  / & . Setiap selesei pengukuran, tengangan penge / & ditingkatkan sebesar 1 kV.

  5. Sebelum di / & kembali, bola uji harus dikosongkan muatannya melalui kontak dengan kabel penghubung dibumikan/di& %kan.

  6. Muatan pada bola uji ditentukan dengan amplifier pengukuran.

  Gunakan masukan hambatan tinggi pada elektrometer untuk kasus ini. Sebuah tambahan kapasitor 10 nF dihubungkan secara paralel dengan kabel uji BNC yang dilengkapi dengan adaptor yang diperlukan untuk mengambil alih muatan.

  7. Kapasitansi dari bola konduktor ditentukan dari tegangan dan nilai muatan; ini dilakukan dengan menggunakan rata rata yang dihitung selama beberapa nilai pengukuran muatan. Catatan: jangan gunakan tegangan tinggi untuk masukan amplifier!!!

  Gambar 2. Bagian pengaturan percobaan yang digunakan untuk menentukan kapasitansi dari kapasitor bola

Gambar 3. Sketsa yang menunjukkan pengaturan dan alat tambahan bola

konduksi. (1=kawat tembaga, 2=pipa kapiler, 3=alumunium foil)

  Bagian 2:

  1. Untuk menentukan kapasitansi dari kapasitor bola, ubahlah pengaturan percobaan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

  2. Satukan belahan Cavendish sehingga membentuk bola lengkap dengan lubang lingkaran kecil di bagian atas. Bola plastik dengan permukaan konduksi ditutup dari kawat tembaga di pusat bola. Kawat tembag yang dililitkan melalui pipa kapiler kaca yang dibungkus aluminium foil dibumikan untuk menetralisir kapasitansi liar (Gambar 3). Aluminium foil itu dimungkinkan untuk tidak menyentuh belahan. Lingkup interior harus terhubung ke pusat soket power supply tegangan tinggi. Hal ini dilakukan dengan cara menggunkan jepit buaya diatas kabel tegangan tinggi, sebelum resistor pelindung 10 MV terhubung. Soket yang lebih rendah dibumikan lagi.

  3. Tingkatkan tegangan pada step 100 V dan jangan ditingkatan di atas 1000 V untuk keselamatan multimeter digital.

  4. Berdasarkan nilai rata rata muatan yang terbaca, dapat ditentukan untuk hemisphere yang sama sebagaimana yang didiskripsikan dalam bagiannya.

  5. Setiap selesai pengukuran, hemisphere harus di % / & dengan kabel & % dibumikan. Saat melakukan ini, harus dipastikan bahwa tidak ada tegangan tinggi yang menginduksi.

  

' ;

) #

  Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan: 1. Bentuk cairan yang berotasi.

  2. Letak titik terendah yang dinyatakan sebagai fungsi kecepatan sudut

  3. Kurva fungsi Permukaan dari sebuah cairan menghasilkan sejumlah gaya eksternal yang bekerja tegak lurus terhadap permukaannya. Dua buah gaya eksternal bekerja pada sebuah partikel bermassa , pada titik , maka gaya gravitasi ' nya:

  ' = &

  (1) &=percepatan karena gravitasi. dan gaya sentrifugal '

  1 nya: ' 1 = ω x ( x ω)

  (2) di mana ω melambangkan kecepatan anguler (sudut). (Gambar 1 merupakan acuan yang digunakan pada sistem rotasi)

  Dari Gambar 1, dapat diperoleh:

  2

  tan α = % /%2 = ω 2/& (3)

  Dan dari rumus tersebut didapatkan:

  3

  &

  (parabola) 2 = +

  (4) Jika sumbu x pada Gambar 1 terletak pada permukaan sebuah cairan pada

  ω =0 dan sumbu y terletak pada sumbu rotasi, kemdian karena adanya konservasi massa dan diasumsikan bahwa terjadi pemampatan pada cairan, maka diperoleh:

  $

  (5) 5 2 67 = 0

  terendah dari putaran cairan, maka:

  3 $

  (6) = −

  : &

  Gambar 1. Keseimbangan gaya dalam sebuah partikel pada permukaan cairan yang berotasi.

  1

  10. Methylene blue sol., alkal. 250 ml 31568.25

  1

  9. Barrel base –PASS 02006.55

  2

  8. Bench clamp, PASS 02010.00

  1

  7. Power supply 5 V DC/2.4 A 11076.99

  1

  6. Light barrier with counter 11207.30

  5. Power supply 0 12V DC/6V, 12V AC 13505.93

  ) +, -+ +!+

  1

  4. Motor, with gearing, 12 VDC 11610.00

  1

  3. Driving belt 03981.00

  1

  2. Bearing unit 02845.00

  1

  1. Rotating liquid cell 02536.01

  Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini, antara lain :

  1 Gambar 2. Pengaturan percobaan untuk menentukan parameter parameter permukaan cairan yang berotasi.

• + ./+! 0123++ 1. Susunlah alat dan bahan seperti yang ditunjukkan Gambar 2.

  2. Letakkan air yang telah ditambah sedikit / $ ke dalam sel.

  3. Tentukan ketinggian permukaan cairan agar dapat terhubung dengan gais horizontal pada plat 3 2 & yang memilikit 3 macam kurva fungsi parabola didalamnya.

  4. Tentukan titik terendah kurva permukaan cairan, dengan cara menekan kertas perak bersamaan dengan plat 3 2 & ke dalam sel.

  5. Pastikan agar kecepatannya konstan, dengan cara memasang sabuk penggerak antara mesin dan bantalan poros serta memasangkannya dengan erat ke sel.

  6. Ketika sel telah tertutup bagian atasnya, kecuali saat pengisian sedikit celah, dapat digunakan kecepatan yang lebih tinggi.

  7. Tempelkan layar (yang terbuat dari papan kartu kuat dengan ketebalan 1 cm) pada dasar atau tepi dari sel untuk mengukur kecepatan sudut Ω.

  8. Pada saat berputar, layar melewati sensor cahaya pada &/ $ yang dioperasikan pada mode .

  9. Perhitungan akan dimulai dan hentikan hanya jika sel menyelesaikan satu putaran penuh dan layar berputar sekali lagi melewati sensor cahaya.

  10. Hitung kecepatan sudut Ω dari periode rotasi T.

  Ω = 2 π T

  

, <+, /+ +520+ 0+/, / <

  BAB I PENDAHULUAN BAB II DASAR TEORI BAB III METODOLOGI

  3.1 Alat dan Bahan

  3.2 Gambar Percobaan

  3.3 Langkah Percobaan

  BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data Hasil Percobaan

  4.2 Perhitungan

  4.3 Pembahasan

  BAB V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan

  5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA