Pengukuran Dasar Pada Benda PadatBAB I
PENDAHULUAN
A. Dasar Teori
Volume zat padat dapat ditentukan dari pengukuran dimensi, jika
bentuknya beraturan, misalnya dengan mengukur panjang, lebar, tinggi
diameter dan sebagainya. Selain itu, dapat juga menggunakan prinsip
Archimedes, yaitu dengan mencelupkan zat padat di luar zat cair yang
diketahui massa jenisnya. Dengan menimbang zat padat di luar zat cair dan di
dalam zat cair maka volume zat padat dapat ditentukan. Sehingga massa
jenis zat padat dapat ditentukan dari volume dan massa zat padat tersebut.
Massa jenis sebuah benda adalah suatu harga yang menunjukan
perbandingan antara massa tiap satuan volume yang dinyatakan dengan
ρ=mv
Dalam hal ini ρ adalah massa jenis benda (kg.m-3), m adalah massa benda
(kg), dan v adalah volume (m-3).
Dalam praktikum ini, ditentukan massa jenis suatu benda melalui
penerapan Hukum Archimedes : “Setiap benda yang tercelup sebagian atau
seluruhnya ke dalam fluida, akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida
yang dipindahkan oleh benda itu”.
B. Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini antara lain :
1. Mempelajari menggunakan alat-alat ukur
2. Menentukan volume dan massa jenis zat padat
3. Menggunakan teori ketidakpastian
1
BAB II
Alat dan Bahan
A. Alat
Peralatan yang digunakan pada praktikum, antara lain :
1. Bangku penumpu
2. Bejana gelas
3. Jangka sorong
4. Mikrometer Sekrup
5. Neraca Teknis
6. Thermometer
B. Bahan
Benda-benda yang diukur, antara lain :
1. Balok
2. Kunci
3. Silinder
2
BAB III
Metode Percobaan
A. Cara Statis
1. Diukur panjang dan lebar benda padat dengan menggunakan jangka
sorong pada tempat yang berlainan. Hasil pengukuran dicatat dalam tabel
pengamatan.
2. Diukur tebalnya dengan menggunakan mikrometer skrup.
3. Ditimbang benda padat cukup 1 kali untuk mengetahui massanya.
4. Dicatat suhu ruangan pada awal dan akhir percobaan.
5. Diukur benda padat yang lain dengan harga rata-rata masing-masing
penyimpangan.
B. Cara Dinamis
1. Ditimbang benda padat untuk mengetahui massanya.
2. Ditimbang kembali benda padat tersebut yang tergantung pada tali tipis.
3. Ditimbang kembali benda padat tersebut terendam seluruhnya dalam air.
Air tidak ikut tertimbang dan benda tidak mengenai dasar bejana.
4. Suhu air dicatat pada awal dan akhir percobaan.
5. Diulang seluruh pengukuran tersebut di atas untuk benda padat yang
lain.
3
BAB IV
Data Pengamatan dan Perhitungan
Keadaan ruangan P ( cmHg ) T ( ºC ) C ( % )
Sebelum percobaan 755 30 79
Sesudah percobaan 755 30 79
A. Data Pengamatan
1. Cara Statis
a. Balok
Massa balok = 66,50 gram
No P (cm) l (cm) t (cm) V (cm3) ρ (g/cm3)
1 4.000 1.882 1.047 7.882 8.437
2 4.000 1.881 1.048 7.885 8.434
3 4.010 1.882 1.047 7.902 8.416
4 4.010 1.880 1.047 7.893 8.425
5 4.010 1.882 1.048 7.909 8.408
x 4.006 1.881 1.047 7.894 8.424
Δx 5.477 x 10-3 8.944 x 10-4 5.477 x 10-4 1.134 x 10-2 1.214 x 10-2
Keterangan :
P = Panjang
l = Lebar
t = Tinggi
V = Volume
Rumus :
V = P x l x t
ρ = Massa Jenis
4
Rumus :
ρ=mv
b. Silinder
Massa Silinder = 63,20 gram
Keterangan :
d = Diameter
t = Tinggi
V = Volume
Rumus :
V= 14x227xd2 x t
ρ = Massa Jenis
Rumus :
5
No d (cm) t (cm) V (cm3) ρ (g/cm3)
1 1.580 4.150 8.140 7.764
2 1.580 4.150 8.140 7.764
3 1.580 4.150 8.140 7.764
4 1.570 4.150 8.037 7.864
5 1.580 4.140 8.120 7.783
x 1.578 4.148 8.115 7.788
∆x 4.472 x 10-3 4.472 x 10-3 4.467 x 10-2 4.338 x 10-2
ρ=mv
2. Cara Dinamis
Kunci
N
oMassa di Udara Massa di Air
Volum
eMassa Jenis
1 17.80 gram 15.70 gram 2.10 g 8.476 g/cm3
Rumus :
ρ =
MuMu−Ma
Mu = massa benda di udara
Ma = massa benda di dalam air
B. Perhitungan
1. Cara Statis
a. Balok
ρ1=mv
¿ mP x l x t
¿ 66,50g4,000cm x1,882cmx 1,047cm
¿ 66,50 g
7,882cm3
¿8,437 g/cm3
6
ρ2=mv
¿ mP x l x t
¿ 66,50g4,000cm x1,881cmx 1,048cm
¿ 66,50 g
7,885cm3
¿8,416 g/cm3
ρ3=mv
¿ mP x l x t
¿ 66,50g4,010cm x1,882cmx 1,047cm
¿ 66,50 g
7,902cm3
¿8,416 g/cm3
ρ4=mv
¿ mP x l x t
¿ 66,50g4,010cm x1,880cmx 1,047cm
¿ 66,50 g
7,893cm3
¿8,425 g/cm3
ρ5=mv
¿ mP x l x t
¿ 66,50g4,010cm x1,882cmx 1,048cm
7
¿ 66,50 g
7,909cm3
¿8,408 g/cm3
b. Silinder
ρ1=mv
¿ m14x227xd2 x t
¿ 63,20 g14x227x1,580cm2 x 4,150cm
¿ 63,20 g
8,140cm3
¿7,764 g/cm3
ρ2=mv
¿ m14x227xd2 x t
¿ 63,20 g14x227x1,580cm2 x 4,150cm
¿ 63,20 g
8,140cm3
¿7,764 g/cm3
8
ρ3=mv
¿ m14x227xd2 x t
¿ 63,20 g14x227x1,580cm2 x 4,150cm
¿ 63,20 g
8,140cm3
¿7,764 g/cm3
ρ4=mv
¿ m14x227xd2 x t
¿ 63,20 g14x227x1,570cm2 x 4,150cm
¿ 63,20 g
8,037cm3
¿7,864 g/cm3
ρ5=mv
¿ m14x227xd2 x t
¿ 63,20 g14x227x1,580cm2 x 4,140cm
9
¿ 63,20 g
8,120cm3
¿7,783 g/cm3
2. Cara Dinamis
ρ kunci=mv
¿ mdi udaramdi udara−mdi air
¿ 17,80g17,80g−15,70g
¿ 17,80 g2,10cm3
¿8,48 g/cm3
3. Ketelitian
Diketahui
ρ kuningan = 8,6 g/cm3
ρ besi = 7,9 g/cm3
ρ aluminium = 2,7 g/cm3
ρ tembaga = 8,9 g/cm3
a. Balok
Ketelitian=1−|ρ percobaan−ρ literaturρ literatur |x100%¿1−|8,424 cm3−8,9cm38,9cm3 |x 100%¿94,56%
10
b. Silinder
Ketelitian=1−|ρ percobaan−ρ literaturρ literatur |x100%¿1−|7,78cm3−7,9cm37,9cm3 |x 100%¿99,87%
c. Kunci
Ketelitian=1−|ρ percobaan−ρ literaturρ literatur |x100%¿1−|8,476 cm3−8,6cm38,6cm3 |x 100%¿98,56%
11
BAB V
PEMBAHASAN
Setiap pengukuran besaran fisika umumnya selalu menemui batas
ketelitian dan kesalahan pengukuran . Kesalahan pengukuran tersebut dapat
berupa salah baca, parallax, dan sebagainya. Setiap alat ukur mempunyai batas
ketelitian dan batas maksimum kemampuan mengukur yang biasa disebut batas
ukur. Sebagai contoh alat-alat ukur untuk besaran fisis antara lain :
1. Mistar, mempunyai ketelitian 1mm atau 0,1cm.
2. Jangka sorong, mempunyai ketelitian 0,1 mm.
3. Mikrometer sekrup, mempunyai ketelitian 0,01mm.
12
4. Neraca teknis, mempunyai ketelitian 10mg.
Volume zat pada umumnya dapat diukur dengan langsung dan dengan
jalan tidak langsung misalnya :
Mula-mula diukur panjang, lebar, tebal, atau rusuk-rusuknya dari benda
tersebut, jika bentuknya teratur (balok, prisma, limas, silender, dsb).
Dengan menggunakan hukum Fisika yang telah dikenal seperti hukum
Archimedes (untuk semua benda baik teratur maupun tidak teratur).
Cara pertama dikenal sebagai cara statis dan cara kedua sebagai cara
dinamis. Akibat cara tidak langsung tersebut ketelitian dan kesalahan
pengukuran volume tergantung pada kesalahan dan ketelitian pengukuran
rusuk-rusuknya dan pengukuran massa.
Pengukuran massa benda dilakukan dengan alat yang disebut neraca dan
tiap-tiap alat mempunyai ketelitian masing-masing. Pada umumnya pengukuran
massa dilakukan secara perbandingan dan dalam laboratorium dikenal neraca
teknis dan neraca analitis sebagai alat untuk menetapkan massa suatu benda.
Massa jenis benda didefinisikan sebagai banyaknya massa tersebut dalam
satuan volume, jika suatu zat/benda yang volumenya (V) mempunyai massa (m),
maka massa jenisnya dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
ρ =
mv
dimana
ρ = massa jenis (kg/m3)
13
m = massa zat (kg)
v = volume (m3)
Satuan massa jenis menurut Sistem Internasional (SI) adalah kg/m3 . 1
kg/m3= 1 g/cm3.
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, diperoleh hasil ρ (massa
jenis) untuk :
ρ balok = 8,424 g/cm3
ρ silinder = 7,788 g/cm3
ρ kunci = 8,476 g/cm3
Sedangkan kita tahu bahwa ρ (massa jenis) untuk besi, kuningan,
aluminium, dan tembaga ialah sebagai berikut :
ρ besi = 7,9 g/cm3
ρ kuningan = 8,6 g/cm3
ρ aluminium = 2,7 g/cm3
ρ tembaga = 8,9 g/cm3
Balok yang memiliki massa jenis 8,424 g/cm3 terbuat dari tembaga yang
memiliki massa jenis 8,9 g/cm3. Silinder yang memiliki massa jenis 7,788 g/cm3
terbuat dari besi yang memiliki massa jenis 7,9 g/cm3, dan untuk kunci yang
memiliki massa jenis 8,476 g/cm3 terbuat dari campuran yang sebagian besar
berisi kuningan karena massa jenisnya yang paling mendekati kuningan yaitu 8,6
g/cm3.
Kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi saat praktikum antara lain
kesalahan pada saat menghitung ketidakpastian alat yang digunakan dan
kesalahan praktikan yang kurang teliti dan tepat dalam menggunakan alat.
14
BAB VI
SIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan
bahwa :
ρ balok yang didapat sebesar 8,424 g/cm3, terbuat dari tembaga dengan
ketelitian 94,56% dibandingkan dengan ρ tembaga 8,9 g/cm3 .
ρ silinder yang didapat sebesar 7,788 g/cm3, terbuat dari besi dengan
ketelitian 99,87% dibandingkan dengan ρ besi 7,9 g/cm3.
ρ kunci yang didapat sebesar 8,476 g/cm3, terbuat dari kuningan dengan
ketelitian 98,56% dibandingkan dengan ρ kuningan 8,6 g/cm3.
15
TUGAS AKHIR
1. Berikanlah keterangan mengapa tebal benda tidak diukur dengan jangka
sorong, melainkan dengan micrometer sekrup?
Jawab :
Hal ini dikarenakan, mikrometer sekrup memiliki ketelitian yang lebih besar
dibandingkan jangka sorong. Ketelitian mikrometer sekrup mencapai 0,01
mm sedangkan jangka sorong 0,1 mm.
2. Apakah masssa tali tipis dapat diabaikan dalam tingkat ketelitian 1%?
Jawab :
Alat yang dapat digunakan untuk mengukur massa salah satunya adalah
menggunakan neraca teknis. Neraca teknis memiliki ketelitian 10mg.
Sehingga ketelitian 1% dari 10mg adalah 0,1 mg. 0,1 mg merupakan jumlah
yang sangat kecil dibandingkan dengan bahan yang ditimbang (misalnya
massa kunci 17,80gram).
3. Tentukan volume benda-benda padat dengan kedua cara!
Jawab :
Jika bentuknya teratur, volume dapat dihitung dengan rumus 3 dimensi.
Misalnya balok, v = panjang x lebar x tinggi.
Jika bentuknya tidak beraturan, dapat menggunakan prinsip Archimedes.
Yakni dengan mengukur massa di udara dan massa di air. Selisih massa di
udara dengan masssa di air merupakan volumenya.
4. Dari kedua cara diatas, manakah menurut pengamatan yang paling teliti?
Jawab :
Yang paling aman adalah dengan menggunakan metode Archimedes. Hal ini
dikarenakan metode pertama mengabaikan ketidakteraturan bentuk benda.
Karena secara riil, balok maupun silinder yang diukur, rusuk-rusuknya tidak
sama persis atau lengkung silindernya tidak homogen. Sehingga untuk setiap
hasil pengukuran akan muncul ketidakpastian. Sedangkan metode
16
Archimedes akan lebih presisi dan memiliki akurasi tinggi. Volume air yang
didesak oleh benda yang dimasukan kedalam wadah akan sama dengan
volume benda tersebut. Dimana ketepatan hasil pengukuran terletak pada
instrumen yang digunakan. Sehingga kesalahan bisa lebih diminimalisir.
5. Tentukan massa jenis benda-benda tersebut!
Jawab :
ρ balok=mv
¿ mP x l x t
¿ 66,50g4,000cm x1,882cmx 1,047cm
¿ 66,50 g
7,882cm3
¿8,437 g/cm3
ρ silinder=mv
¿ m14x227xd2 x t
¿ 63,20 g14x227x1,580cm2 x 4,140cm
¿ 63,20 g
8,120cm3
¿7,783 g/cm3
ρ kunci=mv
¿ mdi udaramdi udara−mdi air
¿ 17,80g17,80g−15,70g
¿ 17,80 g2,10cm3
17
¿8,48 g/cm3
6. Dari langkah 5, tentukan jenis benda tersebut!
Jawab :
ρ balok yang didapat sebesar 8,424 g/cm3, terbuat dari tembaga dengan
ketelitian 94,56% dibandingkan dengan ρ tembaga 8,9 g/cm3 .
ρ silinder yang didapat sebesar 7,788 g/cm3, terbuat dari besi dengan
ketelitian 99,87% dibandingkan dengan ρ besi 7,9 g/cm3.
ρ kunci yang didapat sebesar 8,476 g/cm3, terbuat dari kuningan dengan
ketelitian 98,56% dibandingkan dengan ρ kuningan 8,6 g/cm3.
18