Diktat Praktikum Fisika Lingkungan

SUGENG ABDULLAH

Panduan Praktek

FISIKA LINGKUNGAN AKADEMI KESEHATAN LINGKUNGAN PURWOKERTO

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 1

KATA PENGANTAR

Materi praktikum yang ada pada buku ini menurut persepsi penyusun telah disesuaikan dengan kurikulum Akademi Kesehatan Lingkungan. Walaupun demikian, sangat terbuka untuk dikembangkan. Agar tidak tumpang tindih dengan praktikum MKK Kesehatan Lingkungan, perlu dijelaskan bahwa maksud dari praktikum ini adalah sekedar membekali mahasiswa untuk mengetahui “Cara penggunaan alat ukur” bukan “Cara mengukur”. Disarankan agar para mahasiswa / pembaca tidak terpaku pada materi praktikum ini. Sangat bermanfaat apabila mahasiswa mempelajari buku-buku yang tertulis di daftar kepustakaan. Demikian, semoga bermanfaat. Purwokerto, 12 Maret 2002 Penyusun

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 2

PENGUKURAN MASSA JENIS A. Teori Massa jenis (ρ) didefinisikan sebagai massa zat (m) dibagi dengan volume zat (V), dirumuskan sebagai ρ = m/V. Dalam bidang kesehatan lingkungan informasi tentang massa jenis sangat berguna dalan hal perencanaan antara lain : disain sarana pembuangan sampah, disain pengolahan air / limbah.

B. Prosedur 1. Alat ∼ Neraca massa / timbangan analit ∼ Gelas ukur ∼ Pengering / oven ∼ Desicator 2. Bahan ∼ Air ∼ Minyak ∼ Pasir ∼ Kerikil ∼ Sampah, dll 3. Cara Kerja ∼ Bahan / benda ditimbang dengan neraca massa. Untuk pasir dan sejenisnya harus dalam keadaan kering absolut, maka perlu dikeringkan dengan suhu 105 oC dalam oven sampai dengan diperoleh massa yang stabil. Untuk sampah ditimbang apa adanya. ∼ Ukur volumenya, masing-masing dengan cara : ∼ Volume air, minyak dan sejenisnya diukur dengan gelas ukur Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 3

∼ Volume benda padat beraturan diukur panjang sisi-sisinya kemudian dihitung volume / isi berdasarkan rumus bangun. ∼

Volume benda padat tak beraturan (seperti pasir, kerikil dan sejenisnya) diukur dengan cara (a) masukan air dalam gelas ukur dengan volume tertentu (misal : X ml), (b) masukkan sejumlah pasir / kerikil yang telah ditimbang kedalam gelas ukur, catat penambahan volume air pada gelas ukur dimaksud (misal : Y ml). Volume pasir / kerikil adalah : Y – X Cm3. ∼ Volume sampah diukur dengan cara memasukan sampah kedalam takaran. Sampah dipadatkan secara alamiah dengan cara menjatuhkan takaran sebanyak 3 kali. ∼ Massa jenis (ρ) benda /bahan adalah : massa (kg) dibagi volume (m3)

C. Hasil : No

Bahan / Benda

1 2 3 4 5 6

Air Minyak Pasir Kerikil Sampah dll

Massa

Volume

Massa Jenis

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 4

PENGUKURAN GRAVITASI SPESIFIK (Specific gravity) A. Teori Gravitasi spesifik (specific gravity ( γ)) sama dengan rapat relatif ke rapat air. Secara umum disamarkan dengan membagi massa jenis suatu zat dengan massa jenis air. Di lapangan sering disamarkan pula dengan berat jenis. Di bidang kesehatan lingkungan informasi gravitasi spesifik mempunyai manfaat yang sama seperti massa jenis. B. Prosedur 1. Alat ∼ Hydrometer ∼ Pipa U berskala ∼ Gelas ukur 250 ml ∼ Neraca massa ∼ Alat ukur volume (gelas ukur, meteran, dll). 2. Bahan

∼ ∼ ∼ ∼

Air Minyak Pasir Kerikil

3. Cara Kerja 3.1. Umum ∼ Ukur massa jenis suatu benda / zat ∼ Hitung spesific gravity dengan cara massa jenis zat dibagi massa jenis air. 3.2. Menggunakan pipa U (khusus cair) ∼ Pipa diisi air jangan sampai penuh (1/2 nya) Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 5

∼ Kemudian diisi cairan (minyak) sedemikian rupa hingga terjadi ketinggian yang imbang. ∼ Ukur tinggi permukaan air dan permukaan minyak dari batas antara minyak dan air. ∼

Hitung spesific gravity minyak dengan cara tinggi minyak.

tinggi air dibagi

3.3. menggunakan Hydrometer (khusus cair) ∼ Masukan cairan tertentu kedalam gelas ukur 250 ml (jangan sampai penuh) ∼ Celupkan hydrometer kedalam cairan tersebut dengan posisi pemberat berada dibawah. Biarkan supaya mengapung stabil. ∼ Hitung spesific gravity cairan dengan cara melihat /membaca skala hydrometer tepat pada permukaan cairan. C. Hasil : No

Bahan / Benda

1 2 3 4 5 6

Air Minyak Pasir Kerikil Sampah dll

Sg Umum

Sg pipa U

Sg Hydro meter

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 6

PENGUKURAN TEKANAN (air dan udara statis) A. Teori Tekanan yang diberikan oleh sebuah gaya / berat yang bekerja pada benda dirumuskan sebagai gaya dibagi luas permukaan kontak (p=F/A). Besar tekanan di suatu titik didalam zat cair statis berbanding lurus dengan ketinggian titik itu dan massa jenis zat cair tersebut, sehingga dirumuskan p = ρgh Menurut hukum hydrostatik tekanan pada titik yang mempunyai kedalaman sama adalah sama. Sedangkan menurut hukum Pascal adalah tekanan yang diberikan kepada zat cair didalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Dalam bidang kesehatan lingkungan informasi tentang tekanan menggunakan satuan yang bervariasi yakni ; m H2O, mm Hg, psi, kg/cm2, pascal, atm, bar dll. Oleh karena itu diperlukan konversi. Informasi tentang hal ini berguna dalam banyak hal antara lain air bersih, limbah, pencemaran udara. B. Prosedur 1. Alat ∼ Barometer ∼ Manometer ∼ Altimeter ∼ Pipa U ∼ Pipa kapiler buntu ∼ Cawan ∼ ∼

Slang plastik Mistar

2. Bahan ∼ Air raksa ∼ Air atau cairan lainnya

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 7

3. Cara kerja 3.1. Manometer pipa U ∼ Isi pipa U dengan sejumlah fluida (cairan) yang memiliki ρ tertentu. Misalnya air raksa, minyak. ∼ Hubungkan salah satu lubangnya dengan pipa plastik ke suatu titik pada pipa / bejana yang akan diukur tekanannya. Catat tinggi / beda tinggi permukaan fluida tersebut. Bila ujung yang lain ditutup (dibuat hampa) alat ini dapat digunakan untuk mengukur tekanan absolut. ∼ Hitung tekanan dengan rumus p = ρgh, dimana p : tekanan, ρ: massa jenis fluida, g : percepatan gravitasi, h : tinggi fluida. 3.2. Barometer tandon tetap ∼ Alat ini untuk mengukur tekanan atmosfer, berguna untuk menguji ketelitian altimeter. ∼ Isi cawan dengan air raksa. ∼ Celupkan mulut pipa kapiler buntu pada air raksa, sampai sedemikian hingga pipa dapat berdiri tegak lurus (bila perlu, dapat digunakan penyangga /statip). ∼ Ukur ketinggian naiknya air raksa (Hg) pada pipa kapiler, mulai dari muka air raksa pada cawan. Tekanan atmosfer adalah tinggi air raksa (mm Hg). 3.3. Manometer pegas ∼ Pasang manometer pada tempat yang akan diukur. Misalnya pipa air bersih dapat dipasang pada tapping atau kran pipa service. ∼ Lakukan pengukuran pada titik yang berbeda. ∼ Baca jarum manometer pada skala kg/cm2 atau psi. Konversikan kedalam satuan m H20 atau satuan tekanan lainnya sesuai dengan factor konversi. ∼ Untuk pipa air bersih, coba hitung beda tinggi tekan pada masingmasing titik pengukuran. 3.4. Barometer pegas ∼ Pasang ditempat tertentu (x). Biarkan beberapa saat sampai kedudukan jarum penunjuk stabil. Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 8

∼

Baca jarum penunjuk pada skala mBar atau Atm. Bila perlu konversikan ke satuan tekanan lain yang diinginkan. Angka tersebut menunjukan tekanan pada tempat tertentu (Px) ∼ Hitung / perkirakan ketinggian (y) tempat tersebut dari muka air laut, menggunakan rumus : ρo g y - Po ∼ Px = Po e ∼ dimana Po : tekanan udaran pada muka air laut, ρo: massa jenis udara (1,2), g : percepatan gravitasi (9,81).

3.5. Altimeter ∼ Tempatkan altimeter dalam posisi datar. Pastikan gelembung nivo tepat ditengah lingkaran. Ini dilakukan di pantai / muka air laut. ∼ Atur jarum indicator naik-turun (+ -) pada posisi tepat ditengah, dengan cara memutar tuas pengatur (pemutar besar). ∼ Atur jarum skala ketinggian pada posisi 0 (nol) meter, dengan cara menarik keatas sambil memutar tuas pengatur (pemutar kecil). ∼ Pindahkan (bawa) altimeter ke tempat / lokasi lain yang akan diukur ketinggiannya. (alat ini mempunyai ketelitian s/d 1 meter) ∼ Cari ketinggian (y) tempat tersebut dengan cara memutar / mengatur jarum indicator naik-turun hingga posisinya tepat ditengah. Baca jarum penunjuk skala ketinggian. ∼ Hitung tekanan udara pada lokasi dimaksud dengan rumus seperti pada butir 3.4. diatas. C. Hasil ∼ Tekanan dengan masing-masing alat : ∼ Manometer pipa U : …………… ∼ Barometer tandon tetap : ……….. ∼ Manometer pegas : …………….. ∼ Barometer pegas : ……………… ∼ Altimeter : ………………………

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 9

PENGUKURAN TEMPERATUR A. Teori Lord Kelvin (1848) mengusulkan skala temperatur termodinamika yang memeberikan dasar teoritis yang tidak tergantung sifat bahan manapun dan didasarkan siklus carnot. Angka yang dipilih harus dapat menjelaskan temperatur dari titik tetap yang ditentukan. Saat ini titik tetap dimaksud diambil dari titik triple (yaitu : keadaan dimana fasefase padat, cair dan uap berada bersama dalam ekuilibrium). Angka yang dimaksud disini adalah 273,16 sebagai titik Es, (yang kemudian dikenal sebagai oK (Kelvin)). Skala lain yang terkait adalah Celcius, Fahrenheit dan Rankine, dimana satu sama lain memiliki hubungan persamaan atau konversi sebagai berikut : o

F = 9/5 oC + 32

o

C = 5/9 oF - 32

o

R = oF + 459,69

o

K = oC + 273,16

o

C = oK - 273,16

Metode pengukuran temperatur pada dasarnya ada 4 (empat) macam, yaitu : pemuaian panas menggunakan dwi logam (bimetal), termolistrik, resistensi dan radiasi. B. Prosedur 1. Alat ∼ Termometer alcohol ∼ Termometer Hg ∼ Termometer min-max ∼ Termometer pegas Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 10

∼ ∼

Termometer warna Termometer digital (elektroda gelas)

2. Bahan ∼ Air ∼ Es ∼ Dll 3. Cara kerja 3.1. Umum ∼ Celupkan atau tempelkan atau dekatkan termometer pada objek (air, udara, dll) yang akan diukur. ∼ Biarkan beberapa saat s/d muai alcohol atau muai Hg atau gerak jarum penunjuk atau warna indicator menjadi stabil. ∼ Baca derajat temperatur sesuai skala yang ada. Konversikan kedalam derajat Celcius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin dengan factor konversi. 3.2. Termometer min-max ∼ Digunakan untuk mengetahui temperatur tertinggi dan terendah dalam kurun waktu tertentu disuatu tempat tertentu ∼ Gunakan magnet untuk menggeser indicator batas minimal dan maksimal. ∼ Caranya dengan menempelkan magnet tersebut pada titik indicator, dan geser sampai dengan tepat menyentuh fluida / cairan termometer pada skala temeperatur minimal (biasanya sebelah kiri) dan skala temperatur maksimal (biasanya sebelah kanan) ∼ Letakan pada lokasi / tempat yang akan diukur, dengan posisi yang pas. ∼ Biarkan selama periode waktu tertentu (misal : 24 jam), setelah periode ini indicator akan terdesak keatas. ∼ Bacalah temperatur maksimal / minimal, dengan membaca skala posisi indikator dimaksud. C. Hasil Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 11

∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ .

Objek / tempat yang diukur …….. Celcius : ………….. …. Fahrenheit :……………. Reamur : ………………. Kelvin : ……………….. Warna : dari ….. ke ….. Temperatur minimal ….. Temperatur maksimal …..

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 12

PENGUKURAN PANAS A. Teori Dalam azas Black dikemukakan bahwa banyaknya kalor yang dilepaskan (diberikan) oleh benda yang bersuhu tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diserap (diterima) oleh benda yang suhunya lebih rendah. Satuan kalor adalah kalori, dimana 1 kalori adalah banyaknya kalor (panas) yang diperlukan oleh 1 gram air murni untuk menaikkan suhunya sebesar 1 oC. 1 kalori sama dengan 4,18 joule. Untuk mengetahui kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikan suhunya dapat dirumuskan Q = m.c. δt, dimana Q: kalor yang diperlukan, m : massa zat, c : kalor jenis, dan δt : beda temperatur. Kalor dapat berpindah dengan cara konduksi, konveksi dan radiasi. B. Prosedur 1. Alat ∼ Bomb calorimeter ∼ Termometer ∼ Pemanas ∼ Bejana 2. Bahan ∼ air ∼ sampah (kertas, daun dll) 3. Cara kerja 3.1. Bomb calorimeter ∼ sesuai dengan manual masing-masing type dan merk. 3.2. Termometer ∼ Timbang sejumlah air (atau zat lainnya) dengan menggunakan neraca massa (misal : k gram) ∼ Sejumlah air dimasukan kedalam bejana. ∼ Pasang termometer pada air tesebut. Catat suhu awalnya (misal : l o C) Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 13

∼ ∼

Panaskan secukupnya, Kemudian catat suhu akhirnya (misal : m C ) Hitung jumlah panas (Q) yang digunakan, dengan pendekatan : Q = k x c x (m – l) Joule Dimana c adalah kalor jenis, dan 1 Joule = 0,24 kalori.

o

C. Hasil ∼ Bomb calorimeter, nilai kalor : …. ∼ Massa : ……. ∼ Suhu awal : …… ∼ Suhu akhir : …….. ∼ Kalor jenis zat : …… ∼ Kalor yang diperlukan : ……….

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 14

PENGUKURAN KELEMBABAN (udara dan tanah /zat padat) A. Teori Kelembaban mempunyai arti kandungan air yang ada di suatu media. Kelembaban berasal dari pengertian Humidity (untuk udara) dan Moisture (untuk tanah atau bahan padat). Kelembaban udara ada dua macam yakni kelembaban absolut dan kelembaban relativ. Dalam bidang kesehatan lingkungan yang lazim dipakai adalah kelemban relative (relative humidity = Rh). Kelembaban tanah atau zat padat intinya adalah kandungan air pada tanah atau zat padat tersebut. B. Prosedur 1. Alat

∼ ∼ ∼ ∼

Hygrometer Sling Psychrometer Mistar skala Psychrochart Whirling tabel

∼ ∼ ∼ ∼ ∼

Diagram psikrometrik Timbangan analit Cawan Desikator Pemanas (oven)

2. Bahan

∼ ∼ ∼ ∼

Air Udara ruangan Tanah Sampah, bahan padat lainnya

3. Cara kerja 3.1. Kelembaban udara

∼ Deskripsikan tempat kerja yang akan diukur Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 15

∼ BILA menggunakan Arsman Angket ∼ ∼

Basahi Sling Psychrometer pada bagian bola basah Putar Sling Psychrometer searah jarum jam selama 3-5 menit sambil mengelilingi ruangan.

∼ Baca skala (Thermometer BB dan BK) ∼ Hasil pembacaan Thermometer kering dihimpit dengan angka 100 pada skala kelembaban relatif. ∼ Dilihat pada angka pembacaan Thermometer basah terhimpit dengan angka berapa pada skala kelembaban relatif ∼ Lihat diagram psikrometrik untuk mengetahui kelembaban absolut, relatif dan juga titik embun. ∼ BILA menggunakan hygometer, hygrometer dipasang pada tempat yang akan diukur. Beri air/basahi ujung termometer suhu basah. ∼ Biarkan selama periode waktu tertentu ∼ Baca termometer pada skala temperatur basah (wet) dan skala kering (dry). ∼ Hitung selisih temperatur basah dan kering. ∼ Baca tabel kelembaban relativ (RH = relative humidity). Kelembaban adalah angka pada titik koordinat temperatur kering dan selisih basah-kering.. 3.2. Kelembaban tanah / zat padat ∼ Timbang cawan yang betul-betul kering (misal: a gram) ∼

Ambil sejumlah tanah atau zat padat lainnya. Masukkan kedalam cawan, timbang cawan berikut tanahnya dengan neraca analit (misal : x gram). ∼ Keringkan dalam oven dalam suhu 105 oC, selama sampai dengan kering sempurna. Sebagai indikasi kalau ditimbang beratnya sudah stabil. ∼ Dinginkan dalam desikator (15 menit) Timbang cawan berikut tanahnya (misal : y gram) ∼ Hitung kelembabannya dengan rumus : ∼ Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 16

M = berat awal dikurangi berat akhir x 100% Berat awal M = ((x – a) – (y – a)) x 100% (x – a) ∼

BILA menggunakan soil tester (analog / digital), caranya cukup dengan menancapkan probe atau elektroda pada tanah yang akan diukur. Biarkan beberapa saat hingga jarum / angka stabil. Baca skala kelembabannya..

C. Hasil Kelembaban udara ∼ Suhu basah : ….. ∼ Suhu kering : …. ∼ Kelembaban : ….. % Kelembaban tanah ∼ Berat cawan : …. ∼ Berat cawan & tanah awal : …. ∼ Berat cawan & tanah akhir : …. ∼ Kelembaban : ……….. % ∼ Soil tester : ……..%

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 17

PENGUKURAN CAHAYA A. Teori Cahaya adalah gelombang elektro magnetic yang memiliki panjang gelombang (λ) antara 4.10 –7 s/d 8.10-7 meter. Terdapat hubungan antara panjang gelombang (λ) dengan f (frekwensi = banyaknya gelombang) yang dirumuskan sebagai : λ = c/f, dimana c adalah kecepatan rambat cahaya. Cahaya / sinar putih dikenak dengan nama cahaya polikhromatik (banyak warna). Untuk keperluan teknis, cahaya putih dapat di “pecah” menjadi spectrum warna tunggal dengan sebuah instrumen yang disebut monochromator. Kita dapat melihat misalnya pada specthrophotometer. Untuk keperluan penerangan, kuat cahaya dapat diukur dengan sebuah tranduser peka cahaya. Satuan yang lazim di gunakan adalah lux atau cd (candela) B. Prosedur 1. Alat

∼ Lux meter ∼ Alat tulis ∼ Kalkulator 2. Bahan ∼ Tempat kerja yang akan diukur penerangannya 3. Cara kerja

∼ Kalibrasikan alat sehingga pada saat mengukur alat sudah terkalibrasi. ∼ Jarak antara pengukur dengan alat 60-90 cm ∼ Tinggi alat dari bagian atas permukaan lantai 0,8 m / 8,5 cm ∼ Pakaian pengukur berwarna gelap, untuk menghindari adanya pantulan. ∼ Deskripsikan tempat yang akan diukur (Panjang ruangan; Lebar ruangan; Tinggi ruangan; Warna dinding; Warna Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 18

∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼

dinding; Warna lantai; Warna atap; Warna pintu; Warna jendela; Cuaca; Jumlah lampu yang ada; Warna perabot; Ventilasi; Jenis dan merk lampu; Daya lampu; dll) Kapan pemeliharaan atau perawatan lampu terakhir Tentukan titik-titik ukurnya secara tepat dan benar Pada saat mengukur semua penghalang dibuka Bila pengukuran di tempat kerja menggunakan system penerangan lampu pendar, pembacaan hasil pengukuran 5 menit setelah lampu dinyalakan Bila suatu ruangan menggunakan penerangan alam dan buatan, maka pengukuran dilakukan dengan : Ukur lebih dahulu cahaya buatan dan alam, semua penutup masuknya cahaya dibuka dan lampu dinyalakan Mengukur penerangan alam, lampu dimatikan dan penutup yang menghalangi semua dibuka Mengukur penerangan buatan, penerangan campuran dikurangi penerangan alam Catat hasil pengukuran Masukkan hasil pengukuran ke dalam rumus, kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan hasil yang merupakan angka kuat penerangan di tempat tersebut. Melakukan pengukuran minimal 3 kali untuk 1 ruangan untuk mendapatkan nilai rata-ratanya.

C. Hasil No

lokasi

Cahaya alam

Cahaya buatan

Keadaan

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 19

PENGUKURAN SUARA A. Teori Hakiakat suara atau bunyi adalah gejala perambatan berbentuk rapatan-rapatan dan regangan-regangan. Secara sederhana ada orang yang mengatakan bahwa pada dasarnya suara adalah perubahan tekanan. Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang dalam perambatannya memerlukan medium berupa gas, zat cair dan zat padat. Bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia normal adalah gelombang audio yang memilik frekuensi 20 Hz – 20.000 Hz. Frekuensi < 20 Hz disebut infrasonic dan >20.000 Hz disebut ultrasonic. Bahwa suara adalah merupakan perubahan tekanan, maka dalam hal pengukurannya antara lain adalah dengan mengukur tekanan suara dan tingkat tekanan suara. Adanya tingkat suara , maka beda sesaat dari tekanan suara disatu titik dan tekananstatis disebut tekanan suara dengan satuan microbar (µ bar = 1 dyne/Cm2). Perbandingan tekanan suara terbesar yang dapat didengar manusia normal tanpa rasa sakitdan suara terlemah adalah 10 juta : 1. Batas perbandingan seperti inilah yang dijadikan dasar satuan desibel (dB), dimana pada dasarnya merupakan perbandingan daya : Daya 1 dB = 10 log -------Daya 2 Sedangkan tingkat tekanan suara adalah : SPL = 20 log (P/0,0002) dB, dimanan P : tekanan kuadrat rata-rata. B. Prosedur 1. Alat

∼ Sound level meter (SLM) merk Rion NA/24. ∼

Grafik koreksi kebisingan

2. Bahan Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 20

∼

Suara pada ruang tertentu

3. Cara kerja

∼ Kalibrasikan SLM dengan menggeser saklar function dan range ke cal sampai pada posisi muncul 94,0 dBA ∼ Posisikan saklar function ke posisi A dan posisikan juga range pada posisi yang paling rendah ∼ Ukur bising latar belakang / back ground noise ∼ Ukur bising setelah sumber bunyi hidup (air kran) ∼ Gunakan grafik koreksi kebisingan ketika selisih baca antara back ground noise dengan sumber bunyi hidup kurang dari 10, dapat diketahui nilai kebisingan sesungguhnya yaitu nilai sumber bunyi hidup – hasil koreksi. ∼ Jika selisih antara back ground noise dengan sumber bunyi hidup lebih besar dari 10 maka menunjukkan intensitas dari sumber bunyi itu sendiri / kebisingan sesungguhnya = sumber bunyi hidup. C. Hasil No

lokasi

Intensitas suara

Keteranga n

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 21

PENGUKURAN ALIRAN FLUIDA (saluran terbuka) A. Teori Salah satu sifat fluida adalah dapat mengalir dari satu titik ke titik yang lain. Kecepatan mengalir suatu fluida (air) di suatu tempat dapat diukur dengan berbagai metode. Selanjutnya, dengan diketahui kecepatan mengalirnya, maka dapat dihitung / diperkirakan kapasitas atau debitnya. Informasi ini, dalam bidang kesehatan lingkungan, sangat berguna misalnya untuk menghitung besarnya beban pencemar disuatu tempat. B. Prosedur 1. Alat ∼ bola pingpong ∼ kapas ∼ kompas / wind direction ∼ stop watch ∼ meteran ∼ weir ∼ anemometer 2. Bahan ∼ air mengalir ∼ udara bergerak 3. Cara kerja 3.1. Dye test (untuk air) ∼ tentukan saluran air (misal : parit). Pilih yang lurus dan datar. ∼ Ukur sepanjang saluran dengan panjang tertentu (s) dan berilah tanda “awal” pada bagian hulu dan tanda “akhir” pada bagian hilir. ∼ Celupkan bola pingpong tepat pada tanda “awal”, dan lepaskan. ∼ Tunggu sampai dengan bola pingpong tiba tepat di tanda “akhir”. Catat waktu tempuh bola pingpong (t). Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 22

∼ ∼ ∼

Hitung kecepatan (v) aliran dengan rumus : v = s / t Selanjutnya ukur kedalaman air dan lebar saluran. Hitung luas penampang basah (A) saluran dan kapasitas / debit air (Q). Dimana Q = V.A.

3.2. Fly cotton (untuk udara) ∼ Tentukan arah aliran / gerakan udara, dengan cara menerbangkan kapas. Gunakan kompas atau wind direction untuk menentukan arah sesuai mata-angin. ∼ Ukur memanjang aliran sepanjang tertentu (j), dan tentukan titik awal dan titik akhir. ∼ Lepaskan beberapa helai kapas tepat di titik awal. Biarkan terbang sampai dengan tiba dititik akhir, catat waktu tempuh (w). ∼ Hitung kecepatan aliran udara (k), dengan rumus : k = j / w 3.3. Weir (untuk kapasitas air) ∼ Pilih weir yang sesuai (segiempat, segitiga, trapezium). ∼ Pasang pada saluran air yang akan diukur. Usahakan saluran datar, aliran tidak bergejolak, dan memungkinkan ada “terjunan” bila ada bendung (weir). ∼ Ukur : lebar mulut weir (B), sudut weir (θ), tinggi muka air dari dasar mulut weir (H). ∼ Hitung debit air, dengan rumus sbb. : * Weir dengan sudut 90o (segiempat) Q = 2/3 .B.√ 2.g.H3

* Weir dengan sudut 35o – 120o (segitiga) Q = 8 /15 . tg (θ/2) . √ 2.g.H5 3.4. Anemometer (untuk udara) ∼ Hidupkan power anemometer (posisi saklar on). Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 23

∼

Pilih skala kecepatan angin yang sesuai dengan menggeser switch velocity. ∼ Arahkan rotor / kipas pada posisi datangnya angin. Arah posisi dikatakan tepat apabila putaran kipas maksimal. ∼ Baca skala kecepatan angin. Bila jarum penunjuk (angka digital) mentok, pindahkan switch velocity ke posisi angka lebih tinggi. ∼ Catat kecepatan angin dan arah datangnya angin. Matikan power anemometer (off). C. Hasil

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 24

PENGUKURAN ALIRAN FLUIDA (saluran tertutup) A. Teori Salah satu sifat fluida adalah dapat mengalir dari satu titik ke titik yang lain. Kecepatan mengalir suatu fluida (air) di suatu tempat dapat diukur dengan berbagai metode. Selanjutnya, dengan diketahui kecepatan mengalirnya, maka dapat dihitung / diperkirakan kapasitas atau debitnya. Pada saluran tertutup (bertekanan) fluida akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Diketahui tekanan tertentu pada titik tertentu dapat diturunkan rumus yang bisa digunakan untuk menghitung kecepatan aliran. Contoh dari pendekatan diatas, misalnya venturymeter. Informasi ini, dalam bidang kesehatan lingkungan, sangat berguna misalnya untuk menghitung besarnya beban pencemar disuatu tempat. B. Prosedur 1. Alat ∼ ventury meter ∼ orifice ∼ manometer (pipa U) ∼ rotameter / flow meter ∼ water meter 2. Bahan ∼ air raksa (Hg) ∼ air mengalir pada pipa (bertekanan) ∼ udara mengalir dalam pipa 3. Cara kerja 3.1. Ventury meter (untuk air) ∼ Isikan air raksa pada manometer pipa U. Letakan manometer dalam posisi mendatar.

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 25

∼

Hubungkan ujung-ujung pipa U ke lubang pipa inlet (pipa besar) dan pipa tenggorokan (pipa kecil) venturymeter, menggunakan pipa plastik. Pipa plastik harus penuh terisi air. ∼ Periksa dan catat beda tinggi (H) permukaan air raksa pada manometer. ∼ Ukur diamater pipa inlet (A1) dan pipa tenggorokan (A2). ∼ Hitung kecepatan aliran pada pipa inlet (V1), dengan rumus : 2 gH (ρ1 - ρ) V1 = A2 ---------------√ ρ (A12 – A22) dimana : ρ1 = massa jenis dalam pipa U ρ = massa jenis fluida yang diukur A = luas penampang ∼ Hitung pula debit air pada pipa tersebut (debit teoritis). Debit sesungguhnya adalah debit teoritis dikalikan koiefisien koreksi (cd = 0.97) 3.2. Venturymeter (untuk gas) ∼ Isikan air raksa pada 2 (dua) buah manometer pipa U. Letakan manometer dalam posisi mendatar. ∼ Hubungkan satu ujung pipa U ke lubang pipa inlet (pipa besar) venturymeter, menggunakan pipa plastik ∼ Lakukan hal yang sama pada pipa tenggorokan (pipa kecil) venturymeter. ∼ Periksa dan catat beda tinggi permukaan air raksa pada kedua manometer tersebut. ∼ Ukur diamater pipa inlet dan pipa tenggorokan.. ∼ Hitung kecepatan aliran pada pipa inlet, dengan pendekatan rumus : 3.3. Rotameter / flow meter (untuk udara) ∼ Letakan tabung rotameter secara vertical. Pastikan (pelampung) berada dibawah dan pada posisi skala 0 (nol).

bola

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 26

∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼

Hubungkan (menggunakan pipa plastik) ujung rotameter dengan pipa udara yang akan diukur. Bila kecepatan / kapasitas hembus yang akan diukur, pipa dihubungkan dengan ujung rotameter bagian bawah. Sebaliknya, bila kapasitas isap, pipa dipasang pada ujung atas rotameter. Baca ketinggian bola (pelampung) pada rotameter. Baca dan catat kapasitas udara yang mengalir, dengan bantuan table khusus. Bila tidak tersedia table, maka perlu dilakukan pengukuran : Luas tabung (At) rotameter Luas pelampung (Af) Volume pelampung (Vf) Berat jenis pelampung (Wf) Berat jenis fluida (udara) yang mengalir (Wff) Selanjutnya hitung debit fluida dengan pendekatan rumus :

C (At – Af) Wf - Wff Q = --------------------2gVt -----------2 √1 – [(At –Af)/At] √ Af - Wff C. Hasil

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 27

DAFTAR PUSTAKA Angraheni, (19..), “ Soal Jawab Hydrolika”, Klinken, GV, (1991), “Laboratorium Fisika Untuk Universitas”, Satya Wacana Semarang. Robenson & Crowe, (tt), “Engineeing Fluid Mechanics”, Houston Mifflin Company Srivastava, AC (1987), “Teknik Instrumentasi”, UI Press Jakarta. Sulistyo & Setyono, (1998), “Intisari Fisika”, Bandung.

Pustaka

Setia

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 28

Lampiran DAFTAR BERAT JENIS ZAT Nama zat

:

Berat Jenis

Janis cairan Air Air raksa Arak Air laut Alcohol Asam garam Asam salpiter Bensol Bensin Bier Eter Gliserin Minyak lumas Minyak cat Minyak terpentin Minyak tanah Minyak telur Susu Spiritus

: : : : : : : : : : : : : : : : : : :

1 13.6 0.98 1.03 0.78 1.21 1.48 0.88 0.70 1.03 0.73 1.26 0.85 0.94 0.87 0.82 1.04 1.03 0.78

Jenis Logam Kalium Magnesium Antimon Timah sari Timah hitam Suasa Besi Messing Tembaga

: : : : : : : : :

0.86 1.75 6.7 7 7.3 7.4 – 8.9 7.82 8.4 8.88

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 29

Molyddan Emas Platina Iridium Kalsium Aluminium Chrom Logam putih Mangan Lempeng besi Baja Kadmium Nekel Perak Wolfram Osmium

: : : : : : : : : : : : : : : :

10.3 19.05 21.46 22.4 1.55 2.66 6.7 7 – 7.5 7.3 7.78 7.86 8.64 8.9 10.5 19.1 21.48

Jenis Material Karang Asbes Aspal Tanah kering Pasir Porselin Batu Granit Gips Semen Batu kerikil Lumpur Beton Marmer Batu kapur Pasir laut

: : : : : : : : : : : : : : : :

0.8 – 1.02 1.2 1.5 1.7 1.9 2.4 2.55 2.7 0.97 1.4 1.5 – 1.6 1.8 2.2 2.6 2.6 2.7

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 30

KONVERSI TEKANAN 1 atm (atmosfeer) setara dengan : = 1 kg/Cm2 = 1 Bar = 10 5 pascal = 14,7 psi = 2116 lb/ft2 = 30 inch mercury = 34 ft air = 760 mm mercury = 101.325 pascal = 10,34 m air pendekatan : 1 psi = 6895 N/m2 = 705 kg/m2 1 mm Hg = 133.322 N/m2 1 lb/ft2 = 47.8803 N/m2

dikutip dari berbagai sumber, oleh : Sugeng Abdullah

Sugeng Abdullah (2002), “Panduan Praktek Fisika Lingkungan” - 31