MENENTUKAN NILAI MUAI PANJANG LOGAM DENGAN ALAT MUCHENBERG DAN ALAT MUAI PANJANG SEDERHANA (HASIL EKSPERIMEN) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF.DR.HAMKA Dra Imas Ratna Ermawaty M.Pd, Drs. Y. Soenarto , M.Si, Tri Isti Hartini M.Pd ABSTRAK
Tujuan Penelitian ini membandingkan dua alat uji koefisien muai panjang logam supaya mahasiswa dapat mengerti konsep muai panjang dan mengetahui perubahan panjang suatu batang logam yang terjadi pada batang kuningan,almuniun,besi dan tembaga dengan sistem dipanaskan melalui alat Muchenberg dan alat ketel uap sederhana. Memahami konsep dan teori Fisika beserta unsur dan pendekatannya serta mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari. Untuk meningkatkan ilmu pengetahuan dan konsep fisika diperlukan alat praktek atau alat peraga supaya mahasiswa dapat langsung mengenal alat tersebut dan bukan sekedar teori. Dan salah satu alat peraga yang akan dikembangkan adalah koefisien muai panjang logam,panjang logam ini terdiri dari batang almuniun dan kuningan yang dihubungkan dengan ketel uap. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Fisika Dasar dan Teknik Mesin UHAMKA di jalan Limau II Jakarta Selatan. Sebagai obyek penelitian adalah alat muchenberg dan alat Muai Panjang sederhana (Hasil Eksperimen) yang dirancang dan dilakukan oleh mahasiswa jurusan pendidikan fisika. Metode penelitian ini menggunakan metode eksperimen, dimana dihasilkan nilai muai panjang logam. Pada alat Muchenberg diperoleh muai panjang logam almunium sebesar 1,97. 10 /0C. Ketel Uap pada Almunium di aliri uap panas memuai sebesar 3.518 ∙ 10 / 0 C . Untuk Logam Kuningan dengan alat Muchenberg di peroleh besar muai panjangnya 4,45. 10 /0 C.Sedangkan dengan alat ketel uap di peroleh muai panjangnya sebesar 3,061 . 10-5 / 0 C. Keyword: koefisien muai panjang logam, ketel uap, alat Muchenberg.
ABSTRAK
The purpose of this research was to compare two long moving both coefficient test equipment so that students may understand it metals concept of moving both length and length changes of a metal rod that occurs on the rod brass, almuniun, iron and copper with heated system through Muchenberg tool and boiler simple. Understand the concept and theory of physics along with elements of his approach and are capable of applying it and in everyday life. To enhance the science and
physics concepts needed tool practice or props so that students can directly get to know the tool and not just a theory. And one of the props that will be developed is moving both coefficients of metals, metal length length consists of almuniun and brass rods connected to the boiler. This research was conducted in the laboratory of Basic Physics and engineering UHAMKA Machine on the road Limes II South Jakarta. As the research object is the muchenberg tool and tools simple moving both Long This research method using experimental methods, which generated the value moving both the length of the metal. On the tools Muchenberg metal almunium length is obtained moving both of 1.97. 〗 〖 10 ^ (-4)/0C. Boiler at Almunium at the aliri hot steam to expand of 3.518 〗 〖 ∙ 10 ^ (-2)/0 C. For the brass Metal with tool Muchenberg in great length on moving both earn 4.45. 〗 〖 10 ^ (-4)/0 c. whereas with boiler tool in getting the length of moving both 3,061. 10-5/0 C. Keyword:coefficient moving both the length of the metal, boiler, Muchenberg tool.
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Sebagian besar benda ukurannya bertambah apabila suhunya dinaikkan, dan besarnya pertambahan ukuran untuk kenaikan suhu tertentu berkaitan erat dengan jenis bendanya. Untuk benda satu dimensi (memanjang), pertambahan panjang benda, dengan panjang awal dan kenaikan suhu tertentu, dipengaruhi oleh suatu harga atau nilai spesifik dari benda yang disebut dengan koefisien muai panjang. Apabila sejumlah kalor yang sama diberikan pada beberapa benda yang berbeda, maka makin besar nilai koefisien muai panjang benda makin besar pertambahan panjangnya. Untuk
meningkatkan ilmu pengetahuan di perguruan tinggi diperlukan alat praktek atau alat peraga supaya mahasiswa dapat langsung mengenal alat tersebut dan bukan sekedar teori. Dan salah satu alat peraga yang akan
dikembangkan dalam penelitian ini adalah koefisien muai panjang logam,panjang logam ini terdiri dari batang almuniun dan kuningan yang dihubungkan dengan ketel uap.Koefisien muai panjang logam ini digunakan untuk menganalisa dan mengetahui seberapa jauh pemuaian dari suatu batang logam yang dipanaskan,maka akan berpengaruh pada panjang, luas dan volume suatu batang logam.
1.2 Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka masalah pada penelitian ini dapat diidentifikasikan sebagai berikut: Koefisien muai panjang logam ini digunakan untuk menganalisa dan
mengetahui seberapa jauh pemuaian dari
memecahkan masalah. IPA sebagai
suatu
yang
Pengembang
dipanaskan,maka akan berpengaruh pada
diantaranya :
panjang, luas dan volume suatu batang
1.Sikap ingin tahu
logam?
2.Sikap ingin mendapatkan sesuatu
batang
logam
Ilmiah,
3.Sikap kerjasama
1.2 Tujuan Penelitian Tujuan
Sikap
4.Sikap tidak putus asa
Penelitian
ini
membandingkan dua alat uji koefisien muai panjang logam supaya mahasiswa dapat mengetahui perubahan panjang suatu batang logam yang terjadi pada
5.Sikap tidak berpurbasangka 6.Sikap mawas diri 7.Sikap bertanggung jawab 8.Sikap berpikir bebas 9. Sikap disiplin diri
batang kuningan dan almuniun sistem dipanaskan melalui ketel uap dan alat
2.2. LABORATORIUM
Muchenberg. Laboratorium ialah suatu tempat Manfaat yang di peroleh dari penelitian
ini
agar
peneliti
dapat
mengembangkan bahan ajar melalui media
alat
mahasiswa
sederhana dapat
dan
bagi
mengaplikasikan
konsep yang mereka pahami dalam pembuatan alat sederhana yang dibuat sendiri dan mempersiapkan diri saat
dilakukannya
percobaan
dan
penelitian. Tempat yang dilengkapi peralatan
untuk
eksperimen pengujian
melangsungkan
atau dan
melakukan
analisis,
untuk
melangsungkan penelitian ilmiah ataupun
praktek
pembelajaran
bidang sains.
terjun PPL ke sekolah.
2.KAJIAN TEORI
2.1. IPA SEBAGAI PROSES IPA sebagai proses adalah cara kerja, cara berpikir dan cara
2.3. PENGENALAN ALAT UKUR. Pengukuran merupakan suatu aktifitas
dan
atau
tindakan
membandingkan suatu besaran yang belum
diketahui
nilainya
Kuningan adalah campuran
atau
dari logam tembaga dan logam
harganya terhadap besaran lain
seng, Komponen utama kuningan
yang sudah diketahui nilainya,
adalah logam tembaga, sedangkan
Yang perlu diperhatikan dalam
logam
melakukan pengukuran adalah :
mempengaruhi warna dan sifat
1.Standart yang dipakai harus memiliki ketelitian yang sesuai dengan
standart
yang
banyak
2.5.2. Aluminium Aluminium
merupakan
unsur yang tergolong melimpah di
2.Tata cara pengukuran dan alat yang
lebih
kuningan yang di hasilkan.
telah
ditentukan
seng
digunakan
harus
kulit bumi. Mineral yang menjadi sumberkomersial adalah
memenuhi persyaratan.
aluminium
bauksit.
Bauksit
mengandung aluminium dalam 3.Pengetahuan yang harus dimiliki
bentuk
aluminium
oksida
adalah bagaimana menentukan
(Al2O3). Pengolahan aluminium
besaran
menjadi aluminium murni dapat
bagaimana
yang
akan
diukur,
mengukurnya
dan
dilakukan
mengetahui dengan apa besaran
-
tersebut harus diukur.
sehingga
2.4. METODE PENGUKURAN
Tahap
oksida
melaluiduatahapyaitu: pemurnian
bauksit
diperoleh
aluminium
murni
(alumina)
- Tahap peleburan aluminium Dalam pengukuran dapat dilakukan
Tahap
dengan dua metode, yaitu :
dilakukan untuk menghilangkan
a. Metode Pengukuran Langsung
pengotor Aluminium oksida larut
b. Metode Pengukuran Tidak
dalam
Langsung
pemurnian
NaOH
bauksit
sedangkan
pengotornya tidak larut. Pengotor-
2.5. LOGAM
pengotor dapat dipisahkan melalui
2.5.1. Kuningan
proses penyaringan. Selanjutnya aluminium
diendapkan
dari
filtratnyadengancaramengalirkang
dinyatakan
dengan
asCO2danpengenceran.
sebagai berikut:
persamaan
2.6. PEMUAIAN
L L (1 (t t )) t o o
2.6.1 Pengertian Pemuaian
Zat padat yang ukuran
(Lt Lo ) L o (t to )
SUSUNAN ALAT PERCOBAAN
panjangnya jauh lebih besar dari ukuran
luas
dan
5
tebalnya bertambah
2
panjang pada saat dipanaskan.
3
dianggap
hanya
6 1
Zat padat semacam ini dikatakan mengalami
pemuaian
Pertambahan akibat
panjang.
panjang
pemuaian
kawat
dapat
di Keterangan:
rumuskan sebagai berikut :
a. Koefisien Muai Panjang Pada
umumnya
7
4
suatu
benda akan mengalami perubahan ukuran bila suhunya naik. Jika
1.Batang Logam 2.Termometer 3.Pipa penyalur uap 4.Pengamatan 5.Statif 6.Tangki pemanas 7.Pemanas
benda tersebut berujud batang
Gas pada suatu ruang tertutup memiliki
maka perubahan panjanglah yang
besaran yang dapat diukur langsung,
akan tampak pada benda tersebut,
yaitu tekanan, volume, dan suhu.
karena perubahan luas penampang
Tekanan gas berbanding terbalik dengan
sangat
volume. Jika suhu gas konstan maka
kecil,
sehingga
dapat
diabaikan.Bila panjang pada suhu
berlaku hubungan berikut :
to (suhu mula-mula) adalah Lo dan
P1 V1 = P2 V2 , Dengan : P ~ 1/ V atau
panjang setelah dipanasi sehingga suhunya t adalah Lt maka Lt dapat
P V = konstan
Kesimpulan : Dari kenyataan-kenyataan
b.Koefisien Muai Luas. adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. A = Ao . t
At = Ao (1 + t)
c. Koefisien Muai Volume pertambahan
dapat dituliskan dalam bentuk P V = Konstan T
P1 V1 P 2 V 2 = T2 T1
Dan persamaan di atas disebut : BOYLE – GAY LUSSACt = t1 – t0
adalah Koefisien muai luas ( = 2 )
adalah
di atas maka untuk gas bermassa tertentu
ukuran
Gejala Pemuaian dalam Kehidupan Sehari-hari a. Rel kereta api :
volume suatu benda karena menerima kalor, untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.
b.Kawat Listrik
d.Koefisien Muai Gas. Kita bermassa
tinjau m,
sejumlah
gas
bertekanan
P,
bertemperatur T dan berada dalam ruang tertutup yang bervolume V. V=C.T
P= P=
C V
V =C T
atau
P.V = C
c.Logam bimetal
V1 = V 2 T1 T2
pada
2.6.2.Massa Jenis. Vo dan o berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda dipanaskan.Vt dan t
sebelum
kuningan
dengan
dan
almunium
membedakan
sistem
pemanasannya melalui ketel uap dan sistem pemanasan dengan pembakaran Muchenberg.
berturut-turut adalah volume dan massa
jenis
benda
setelah
3.2 Manfaat Penelitian
dipanaskan. m adalah massa benda. Penelitian ini diharapkan dapat t =
γo 1 γ Δt
t =
γo 1 γ Δt
memberikan beberapa
manfaat
pihak
kepada
yang
terlibat
langsung terhadap penelitian ini, o =
m Vo
Vt = Vo (1 + t )
m Vo (1 γ Δ t) t=
m t = Vt
Penelitian
ini
dua
koefisien muai
panjang logam
mengetahui suatu
bahan
ajar
melalui media alat sederhana dan bagi
mahasiswa
dapat
konsep
yang
alat sederhana yang dibuat sendiri
membandingkan
panjang
mengembangkan
dapat
mereka pahami dalam pembuatan
3.1.1 Tujuan Umum
untuk
peneliti
mengaplikasikan
3. METODOLOGI PENELITIAN
Tujuan
agar
alat
uji
dan mempersiapkan diri saat terjun PPL ke sekolah. 3.3 Desain Penelitian
perubahan
batang
logam
Penelitian
ini
dengan sistem dipanaskan melalui
Laboratorium
alat Muchenberg dan alat ketel uap.
Universitas
dilaksanakan Fisika
Dasar
di di
Muhammadiyah
Prof.Dr.Hamka Jakarta FKIP Prodi 3.1.2 Tujuan Khusus
Pendidikan
Fisika.
Penelitian
dilaksanakan pada bulan Maret Penelitian ini dilakukan dengan maksud
ingin
mengetahui
dan
menganalisis nilai muai panjang
sampai
dengan
Juni,
pada
mahasiswa semester II genap pada
3.5 PENGAMBILAN DATA
tahun pelajaran 2011 / 2012. Beberapa variabel yang perlu diukur
3.4 Perakitan Alat Uji
dalam eksperimen ini adalah:
Panjang batang logam mulamula Lo , diukur dengan mistar
Suhu batang logam mulamula to , diukur dengan termometer
Set peralatan muai panjang seperti pada gambar, pastikan logam uji terjepit
dapat
berputar
dengan
bebas
dan
Suhu batang logam t , diukur dengan termometer pada saat
mula lo . Letakkan skala pertambahan pastikan skala pertambahan panjang
saat
pemanasan belum dimulai
dengan kuat dan ukur panjang mula-
panjang pada klem penyiku logam,
pada
pemanasan berlangsung
Pertambahan panjang batang L,
diukur
saat
suhu
t
dengan diameter
tentukan titik nol pengukuran. Hidupkan kompor sehingga terjadi uap air panas, pastikan uap dapat mengalir dengan baik di dalam logam. Amati pertambahan panjang l dari skala perambahan dan kenaikan suhu T dari termometer. Lakukan pengamatan perubahan panjang pada setiap penurunan temperatur pada saat kompor dimatikan.
3.6 PENGOLAHAN DATA 1.Menganalisis data untuk mencari perbandingan nilai muai panjang logam dengan menggunakan alat muchenberg dan alat ketel uap 2.Nilai muai panjang logam di peroleh dari perumusan ∝ =
∆
∆
3.Nilai pertambahan panjang logam setelah
dipanaskan
menggunakan
(pemuaian)
rumus
∆ =
−
∆
|∆ | +
∆
∆∆ =
panjang utamanya pada zat padat,
∙
∙ |∆ |
yang terjadi bukan pemuain volume, melainkan pemuaian panjang. Contoh
4.Untuk menghitung perubahan suhu yang
mempengaruhi
menggunakan ∆
∆
T T2 T1
|∆ | +
∆
mengalami
∆∆ =
kecil yang panjang sekali. Pemuaian
∙ |∆ |;
∙ |∆∆ | +
∙
∙ |∆∆ |
panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberpa faktor yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan
untuk mengetahui muai panjang ∆
hanya
pemuaian panjang saja adalah kawat
5.Nilai ketelitian alat pengukuran
∆ =
yang
pemuaian
rumus
∙ |∆ | +
benda
6.Menghitung kesalahan relatif (Kr) dan ketelitian relatf (KR)
besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang
suatu
benda
sendiri
di
pengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.
Pada
penelitian
membahas
tentang
kali
ini
pemuaian
panjang pada almunium dan kuningan dengan alat Muchenberg dan ketel
7.Membuat kesimpulan berdasarkan analisis data
uap. Pada penelitian almunium pada muchenberg panjang awal alumunium
8.Koefisien muai panjang
adalah 28 cm, kemudian setelah dialiri
9.Grafik berupa garis lurus yang
uap
panas
terjadi
penambahan
panjang 0,32 cm sehingga panjang
sesuai dengan persamaan :
muainya berubah menjadi 28,32 cm,
y = ax
dengan pertambahan panjang logam
4.HASIL DAN PEMBAHASAN
almunium
dapat
menentukan
Setiap zat padat yang dipanaskan
muainya
akan memuai dan pemuaian yang
Selanjutnya
terjadi
adalah
almunium pada ketel uap diperoleh
pemuaian panjang, meskipun pada
panjang awal 75 cm, kemudian
pemuaian pada zat padat ada nilai
pertambahan panjang sebesar 75,19
lebar dan tebal itu pun sangat kecil
cm. karena dialiri uap panas logam
sehingga
lebar
dan
besi
dianggap
tidak
ada.
pada
zat
padat
dan
tebal
Pemuaian
sebesar 1,97. 10
memuai
pada
dan
/0C.
percobaan
panjangnya
bertambah menjadi 3.518 ∙ 10
/
0
C . Dan pada percobaan kuningan
* Panjang awal alumunium adalah 28
dengan alat Muchenberg, diketahui
cm, kemudian setelah dialiri uap
panjang
panas terjadi penambahan panjang
awal
kuningan
sebelum
memuai yaitu 28 cm setalah dialiri
0,32
uap panas panjangnya bertambah
muainya berubah menjadi 28,32
sebesar 0.76 cm sehingga panjang
cm, dengan pertambahan panjang
muainya
logam
mejadi
28,76
cm
dan
diperoleh muai sebesar 4,45. 10
0
/
C. Dengan alat ketel uap logam kuningan di ketahui panjang awal 70 cm, kemudian pertambahan panjang sebesar 70,15 cm di alirin uap panas logam
kuningan
panjangnya
memuai
bertambah
dan
menjadi
3,061 . 10-5 / 0 C.
2.
sehingga
panjang
almunium
dapat
menentukan
muainya
sebesar 1,97. 10
/0C.
* Panjang awal kuningan sebelum memuai yaitu 28 cm setalah dialiri uap panas panjangnya bertambah sebesar 0.76 cm sehingga panjang muainya mejadi 28,76 cm dan diperoleh muai sebesar 4,45. 10 /0 C.
5.KESIMPULAN 1. Bertambahnya
cm
ukuran panjang suatu
5. Setelah
melakukan penelitian yang
benda karena menerima kalor
telah dilakukan
Logam dapat memuai karena adanya
diperoleh
peubahan suhu yang tinggi
* Almunium memiliki panjang awal
3. Dari
penelitian yang telah dilakukan
diketahui
bahwa
almunium
dan
mempunyai
antara
logam
kuningan
yang
pertambahan
panjang
yang lebih besar adalah kuningan, itu dikarnakan kuningan memiliki titik lebur yang rendah dibanding dengan
melakukan penelitian yang
telah dilakukan diperoleh
75 cm, kemudian pertambahan panjang sebesar 75,19 cm. karena dialiri memuai
uap
panas dan
logam
panjangnya
bertambah menjadi 3.518 ∙ 10 0
besi
/
C
* Kuningan memiliki panjang awal 70 cm, kemudian pertambahan
logam aluminium. 4. Setelah
pada Ketel Uap
pada Muchenberg
panjang sebesar 70,15 cm di alirin uap panas logam kuningan memuai
dan panjangnya bertambah menjadi 3,061 . 10-5 / 0 C. Hasil
perhitungan
nilai
muai
panjang logam pada Almunium dan besi dengan menggunakan alat sederhana rancangan ketel uap lebih teliti dan mendekati nilai berdasarkan
literatur
(teori)
di
bandingkan dengan menggunakan alat muchenberg .
Antonio,Toni dkk, Petunjuk Praktikum Fisika, Unit penerbit yayasan pembinaan keluarga UPN,Jakarta, 1998. Bueche,Frederick J, Teori dan soal-soal fisika,Edisi ketujuh : B. Darmawan.Jakarta,1985 Djonoputro, B Darmawan, Teori ketidakpastian, terbitan kedua. Bandung ITB, 2004.
Ramza, Harry, and Yohannes Dewanto. "Curvature Loss Optical Fiber Analysis of Head Passive Sensor on the Mandrell Fiber." 2013, http://ijocure.com.my/file/ijocure1.pdf
6. SARAN Berdasarkan dari kesimpulan ini, maka diberikan saran bagi para dosen untuk perlu meningkatkan kemampuannya mengembangkan
dalam perangkat
pembelajaran, menerapkan teori perkuliahan ke dalam praktikum
Sear, F.W dan M.W Zemansky, Fisika untuk Universitas , Terjemahan Soedarjana Dan Amir Achmad, Binacipta, Jakarta, 1969. Sardiman. 2011. Interaksi dan Motivasi Belajar Mengajar. Bandung : PT Raja Grafindo Persada
Sukmadinata, S. Nana. 2007. Metode Penelitian Penelitian. Bandung: Remaja Rosdakarya.
sebagai aplikasi penerapan konsep fisika ke dalam kegiatan praktikum dan penelitian.
Referensi Arikunto, Suharsimi, 2009. Dasardasar Evaluasi Pendidikan Edisi Revisi. Jakarta: Bumi Aksara Arikunto, Suharsimi. 2006. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta : Rineka Cipta.
[email protected]
