PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap Final Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA
1. Ujian Eksperimen berupa Naskah soal beserta lembar jawaban dan kertas grafik. 2. Waktu keseluruhan dalam eksperimen dan analisa diberi waktu selama 120 menit 3. Periksa alat dan bahan secara lengkap sesuai dengan petunjuk praktikum. 4. Bobot total dari Penilaian Eksperimen sebesar 200 poin yang dibagi dalam pengambilan data eksperimen, pembuatan laporan hasil serta analisa hasil percobaan 5. Kerjakan sesuai dengan perintah yang telah disusun dalam langkah-langkah percobaan 6. Laporan dan analisa ditulis pada lembar jawaban yang telah disediakan dan mengisi identitas peserta dengan menggunakan alat tulis bollpoin. 7. Selama Mengerjakan soal peserta tidak diizinkan menggunakan alat bantu apapun selain yang telah disediakan oleh panitia.
SELAMAT BEREKSPERIMEN
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
1
Judul Eksperimen : “Pengukuran Massa Jenis Bahan Menggunakan Hukum Archimedes” Tujuan Eksperimen : Menentukan besarnya massa jenis (densitas) sebuah benda dengan menggunakan prinsip dasar gaya apung archimides Alat dan Bahan yang digunakan adalah: 1. Dinamometer dengan gaya maksimum 5 N atau massa penera maksimum 500 gram 2. Statif penggantung dinamometer 3. 6 buah beban masing masing memiliki diameter 2,5 cm dan tinggi 1,0 cm 4. Pengait untuk menempatkan beban pada dinamometer (massa pengait diabaikan) 5. Air /aquades yang memiliki massa jenis 1,0 gram/cm3 6. Gelas plastik tempat air 7. Kertas grafik dan kertas HVS untuk analisa pada pembuatan laporan 8. Kertas tissue Landasan Teori Massa jenis atau kerapatan zat merupakan karakteristik mendasar yang dimiliki zat yang dapat ditentukan dengan mengukur massa serta volume zatnya. Namun demikian massa jenis juga dapat ditentukan melalui percobaan empiris menggunakan prinsip archimides. Apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam dalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya apung yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan. Dengan adanya gaya apung oleh air/fluida maka berat benda tersebut seolah-olah akan berkurang dibandingkan dengan berat di udara, meskipun massa dan bentuk benda tidak mengalami perubahan.
Dinamometer
T Bejana berisi air
FA W
Gambar 1. Diagram gaya pada percobaan Archimedes
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
2
Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya berat (W) dan gaya Archimedes (ke atas, FA) dari zat cair itu. Apabila massa air yang dipindahkan adalah mw dan dan digantikan oleh silinder dengan volume V masa besarnya gaya apung Archimedes adalah FA mw g w V g
(1)
ρw sebagai massa jenis dari air. Bila silinder memiliki berat jenis ρs maka silinder memiliki berat W mg m V g
(2)
Sesuai dengan hukum archimides dan kesetimbangan maka
F 0 T w V g m V g 0
(3)
Atau T V g ( m w )
(4)
1 2 d l g ( m w ) 4
(5)
T
dengan T adalah gaya semu yang terbaca pada dinamometer d dan l masing masing sebagai diameter dan tinggi beban. Bila diabaikan cacat garis pada beban karena faktor teknis maka dengan mengukur nilai T dan volume silinder 𝑉 = 1/4𝜋d2 l, kerapatan dari silinder logam dapat kita ketahui. Hubungan ini dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan garis linier antara Tegangan dinamometer yang mewakili berat semu benda dalam air terhadap perubahan tinggi logam. Untuk semua percobaan ini gunakan nilai massa jenis air sebesar 1,0 gram/cm3
dan
percepatan gravitasi 986 cm/detik2).
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
3
Metoda Kerja Untuk Menentukan Kerapatan Benda Dengan menggantungkan dinamometer pada batang statif serta menempatkan beban silinder logam diudara dapat ditentukan massa benda . Selanjutnya apabila benda tersebut ditimbnag di dalam air akan mendapat gaya ketasa yang ditunjukkan dengan berkurangnya berat silinder logam. Dengan menambahkan sejumlah beban sehingga volume beban akan bertambah maka pada dinamometer akan mengalami perubahan gaya angkat ketasa.
Langkah langkah percobaan 1. Susunlah peralatan seperti ditunjukkan dalam gambar. 2. Pasanglah beban pertama dengan memutar pada skrup pengait yang berada pada ujung dinamometer 3. Sebelum dimasukkan dalam air ukurlah berat beban dengan menggunakan skala yang ada pada dinamometer 4. Ukurlah berat beban setelah berada di dalam dalam air dengan menggunakan skala ukur yang sama. 5. Ukurlah gaya semu yang ditunjukkan oleh dinamometer untuk 1 beban, 2 beban, 3 beban dan seterusnya. 6. Dengan menganggap tinggi masing-masing beban adalah sama sebesar 1,0 cm lakukan langkah percobaan 2 sampai dengan 6. Tulislah hasil percobaan dan pengukuran dalam lembar kerja. 7. Dengan menggunakan persamaan (5) buatlah grafik gaya semu terhadap tinggi beban dan kemudian tentukan besarnya massa jenis bahan silinder tersebut 8. Bandingkan hasil pengukuran anda dengan pengukuran langsung dan buatlah analisis berkaitan dengan kesalahan kesalahan dalam pengukuran saudara (catatan: Pengukuran langsung adalah massa silinder di udara dibagi dengan volume silinder. Analisalah titik potong dalam grafik untuk mengetahui faktor koreksi dari percobaan tersebut.
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
4
Lembar Jawaban Diponegoro Physics Competition Tahap III Seleksi Final Tingkat Sekolah Menengah Atas ( SMA)
NAMA LENGKAP
: _________________
ASAL SEKOLAH
: _________________
NO.PESERTA
: -
NILAI
-
Tabel 1. Data hasil pengukuran percobaan Archimedes Jumlah beban
Diameter beban
Luaspenampang (cm2)
Tinggibeban (Gram)
Gaya semu (T) ( Newton)
1 2
2,50 cm 2,50 cm
4,90 4,90
1,0 cm 2,0 cm
…………… ……………
3
2,50 cm
4,90
3,0 cm
……………
4
2,50 cm
4,90
4,0 cm
……………
5
2,50 cm
4,90
5,0 cm
……………
6
2,50 cm
4,90
6,0 cm
……………
Pada percobaan ini beban dalam bentuk silinder dengan diameter 2.5 cm dan setiap beban memiliki tinggi 1,0 cm
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
5
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
6
Diponegoro Physics Competition | Tahap 3 Seleksi Final
7
