Laporan Akhir Fisdas Ii (muai Panjang)

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II “KOEFISIEN MUAI PANJANG”

Disusun Oleh :

Nama

: Wida Nur Hasan

NIM

: 12/334816/PA/15024

Prodi

: Geofisika

Golongan : 60 B Asisten

: M. Khoirul Anam

LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2013

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat melihat banyak sekali hal-hal yang terjadi berkaitan dengan pemuaian dan pengerutan suatu benda. Misalnya pada suatu hari yang panas, kawat-kawat listrik atau kawat telepon yang bergantung pada tiangnya akan mengendur. Tetapi yang terjadi akan sebaliknya jika cuaca dingin. Rel kereta api dibangun dengan memberikan sedikit ruang pemisah diantara sambungan-sambungan antar relnya sehingga rel tersebut tidak akan melengkung ketika cuaca panas. Pesawat supersonik Concorde akan bertambah panas selama melakukan penerbangan karena adanya gesekan dengan udara, pesawat tersebut akan bertambah panjang 25 cm. Sementara itu, kaca yang dipasang pada jendela dibuat lebih longgar untuk mengantisipasi pemuaian kaca pada saat cuaca panas. Serta masih banyak lagi contoh lainnya yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, percobaan kali ini mengenai “Koefisien Muai Panjang” dilakukan untuk dapat memberikan suatu pengetahuan lebih mengenai hal tersebut, mengetahui koefisien muai panjang dari suatu logam dan dapat menerapkan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. B. Tujuan Praktikum ini bertujuan untuk: -

Menetukan koefisien muai panjang dari suatu logam

BAB II DASAR TEORI

Apabila benda dipanaskan (suhu naik) maka akan mengalami pemuaian. Ada tiga jenis pemuaian benda, yaitu :

1. Muai Panjang Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut, sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh pemuaian panjang yaitu pada kabel jarinagn listrik, pada pagi hari kabel tampak kencang dan pada siang hari akan tampak kendor. Fenomena tersebut karena kabel mengalami pemuaian panjang akibat terkena sinar matahari (panas).

Sebuah batang logam bila dipanaskan akan mengalami pertambahan panjang, dirumuskan : [

] . . . . . . (1)

[

] . . . . . . . . . . . . . (2) . . . . . . . . . . . . . . (3)

Keterangan : = Koefisien muai panjang logam ( /oC) Lt = Panjang batang logam pada suhu t (m) Lo = Panjang batang mula-mula sebelum dipanaskan (m) L = Pertambahan panjang logam (m) t = t2 – t1 = selisih suhu akhir dan suhu awal (oC) Jika batang logam diletakan diatas roda silinder tanpa slip, maka pertambahan panjang logam menyebabkan roda silinder berputar. Sehingga pertambahannya dapat dilihat/dibaca pada skala S melalui pergeseran jarum r.

2. Muai Luas Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis.

3. Muai Volume (ruang) Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara.

Hubungan koefisien muai : Keterangan : Ao

= Luas mula-mula (m2)

= Pertambahan Volume (m3)

At

= Luas setelah dipanasi (m2)

= Koefisien muai luas ( /oC)

= Pertambahan luas (m2)

= Koefisien muai volume ( /oC)

Vo

= Volume mula-mula (m3)

= Perubahan suhu (oC)

Vt

= Volume setelah dipanasi (m3)

Pada pemuaian panjang pada suatu benda padat dapat dilukiskan oleh persamaan: Lt = L0 (1 + αt) Maka pada saat suhu t’ panjangnya: Lt’ = L0 (1 + αt’) Dari kedua persamaan di atas diperoleh: α=

Jadi α dapat dihitung bila pertambahan panjangnya pada pemanasan dari t menjadi t’ dan L nya diukur. Dalam percobaan, batang logam dipanasi dari suhu kamar sampai suhu air mendidih (titik didih). Karena panjangnya pada suhu kamar ternyata tidak banyak bedanya dengan panjangnya pada suhu 00C maka L dapat diganti dengan Lt, jadi: α= Karena pertambahan panjang kecil sekali maka dilakukan pengukuran yang teliti dengan tuas dan pembacaan cermin seperti pada gambar berikut ini:

C = cermin datar sistem tuas, T = teropong, S = batang berskala. Jika lengan tuas = d dan pada suhu t’ cermin terputar sebesar sudut θ, maka: Lt - Lt’ = d tan θ Jika kedudukan teropong sama dengan titik tengah cemin, maka: tan 2θ =

=

dimana K’ dan K adalah garis skala yang berimpit dengan benang salib teropong pada suhu t’ dan t, X adalah jarak dari cermin sampai batang berskala. Karena θ sangat kecil maka tan 2θ = 2 tanθ, sehingga diperoleh: α=

BAB III METODE EKSPERIMEN

A. Alat dan Bahan 1. Alat muai panjang 2. Teropong 3. Batang berskala 4. Pita Pengukur 5. Termometer 6. Bejana uap 7. 1 batang logam tembaga B. Skema Percobaan

C. Tata Laksana Percobaan 1. Alat dan bahan disusun sesuai dengan skema percobaaan. 2. Bejana uap dinyalakan. 3. Ditunggu sampai termometer bagian bawah (T1) menunjuk angka 900. 4. Pada saat suhu T1 sama dengan 900 dicatat suhu yang dicatat oleh termometer bagian atas (T2). 5. Panjang yang ditunjuk oleh batang berskala dicatat, untuk lebih mudah pengamatan dilakukan dengan teropong. Angka yang berada di bagian tengah itulah yang dicatat, dinyatakan sebagai K’.

6. Bejana uap dimatikan, setiap penurunan suhu 100C dilakukan langkah yang sama seperti langkah 4 dan 5 hingga diperoleh 6 buah data. 7. Ditunggu sampai suhu kamar, diamati angka yang ditunjuk pada batang berskala dan dinyatakan sebagai K. 8. Data yang diperoleh dimasukkan ke dalam tabel pengamatan. D. Metode yang digunakan Metode yang digunakan pada praktikum kali ini adalah metode pengamatan langsung. Untuk analisa data digunakan metode regeresi linear karena memiliki ketelitian yang baik. E. Analisa Data Tabel Data T1

α

T2

K-K’

K’

Tr

=

K- K’ = K- K’ =

y

. Tr

m

m

=

Δα

= [(

x α )

(

)

(

= )

Keterangan: K

= 145 cm

d

= 1,3 ± 0,05 cm

L0

= 51 ± 0,05 cm

x

= 123 ± 0,05 cm

(

) ]

BAB IV HASIL EKSPERIMEN

A. Data

No

T1 (0C)

T2 (0C)

Tr (0C)

K’ (cm)

K-K’ (cm)

1

90

28

59

170

25

2

80

29

54,5

165

20

3

70

29

49,5

162

17

4

60

30

45

160

15

5

50

30

40

155

10

6

40

30

35

152

7

B. Grafik

C. Hasil Perhitungan X

Y

X2

Y2

XY

59

25

3481

625

1475

54,5

20

2970,25

400

1090

45

15

2025

225

675

40

10

1600

100

400

198,5

70

10076,25

1350

3640

39402,25

4900

No 1 2 3 4 ∑ ∑2



13249600

m = –

= = = = 0,7366 

m = α = α = = = 0,0000763



sy2=

=

*

+

*

+

= * = *

+ +

= [

]

= = 1,267 sy = √

= 1,1256

 Δm = sy √ = 1,1256 √ = 1,1256 √ = 1,1256 . 0,0665 = 0,07485  Δα = [(

)

(

= [(

) )

(

(

(

) ]

= [ ] = = 0,00000665 Jadi diperoleh, m ± Δm = (0,70 ± 0,07) α ± Δα = (7,6 ± 0,7) . 10-5 cm/0C

) )

( (

) ] )

BAB V PEMBAHASAN

Dalam Praktikum “Koefisien Muai Panjang” ini praktikan berupaya untuk mengetahui koefisien muai panjang dari suatu logam, yaitu tembaga. Kita tahu bahwasannya bertambahnya ukuran panjang suatu benda disebabkakan karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Praktikum Pemuaian Panjang kali ini bertujuan untuk menjelaskan pengaruh perubahan temperatur terhadap bahan terutama logam serta mengukur besarnya koefisien pemuaian panjang material. Semula batang tembaga dipanaskan dengan bantuan bejana uap hingga mencapai suhu 900. Termometer yang digunakan untuk mengukur ada dua buah, yang dijadikan sebagai patokan adalah termometer bagian bawah (T1). Pada saat yang sama T2 juga dihitung, skala yang teramati dengan teropong juga dicatat. Setelah itu setiap penurunan suhu 100 juga dilakukan hal yang sama. Sebagai patokan, pada saat suhu kamar juga dihitung. Suatu benda akan berubah ukurannya jika suhunya juga berubah. Dan hal ini terbukti dalam percobaan yang telah dilakukan, dimana logam tembaga mengalami perubahan panjang jika terjadi kenaikan suhu. Dan dari percobaan inilah kita dapat menentukan koefisien muai panjang, yaitu pertambahan panjang relatif untuk tiap derajat kenaikan suhu dari logam tembaga tersebut. Dari data yang diperoleh diplot ke dalam grafik dengan Trata-rata sebagai sumbu x dan K-K’ sebagai sumbu y. Grafik yang diperoleh mempunyai gradien positif (grafik miring ke kanan), hal ini berarti besar pertambahan suhu sebanding dengan pertambahan panjang dari logam tembaga. Dari hasil perhitungan diperoleh besar koefisien muai panjang tembaga, α ± Δ = (7,6 ± 0,7) . 10-5 cm/0C. Apabila dibandingkan dengan referensi maka diperoleh hasil yang sedikit menyimpang. Koefisien muai panjang tembaga menurut referensi sebesar 1,7

x

10-5 cm/0C.

Penyimpangan

tersebut

dimungkinkan

terjadi

karena

kekurangtelitian praktikan dalam mengambil dan mengolah data. Kondisi alat yang kurang baik juga dimungkinkan mempengaruhi adanya penyimpangan tersebut.

BAB VI KESIMPULAN

1. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhuatau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. 2. Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemuaian panjang adalah panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. 4. Koefisien muai panjang suatu benda dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. 5. Hubungan antara suhu dengan pertambahan panjang yaitu semakin besar suhu, maka semakin besar pula pertambahan panjang yang terjadi.

BAB VII DAFTAR PUSTAKA



Staf Laboratorium Fisika Dasar.2013. Panduan Praktikum Fisika Dasar II. Yogyakarta: Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM



http://choalialmu89.blogspot.com/2010/11/percobaan-3-koefisian-muai-panjang.html diakses tanggal 18 Mei 2013 pukul 20.15 WIB



http://www.vbook.pub.com/doc/87526873/Laporan-Praktikum-Pemuaian-Logam diakses tanggal 18 Mei 2013 pukul 20.22 WIB



http://www.vbook.pub.com/doc/48158259/muai-panjang diakses tanggal 18 Mei 2013 pukul 20.26 WIB

BAB VIII PENGESAHAN

Yogyakarta, 23 Mei 2013 Asisten,

M. Khoirul Anam

Praktikan,

Wida Nur Hasan