LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDAHUKUM ARCHIMEDES

KELOMPOK 9 :1. DIAN KURVAYANTI I(12030654018)2. DENYS ARLIANOVITA(12030654019)3. BELLA FIDDIINI R(12030654021)4. ELLA WAHYUNI(12030654039)5. NURUL FATHONAH(12030654050)PEND. SAINS A 2012

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMPRODI PENDIDIKAN SAINS2014ABSTRAK

Praktikum yang berjudul Hukum Archimedes ini bertujuan untuk menyelidiki gaya ke atas dengan berat zat cair yang dipindahkan. Adapun langkah yang digunakan yaitu dengan menimbang berat benda di udara menggunakan neraca pegas. Kemudian memasukkan keseluruhan bagian benda ke dalam air dan melihat lagi angka yang ditunjukkan pada neraca pegas saat benda di dalam air. Serta menimbang air yang tumpah dari pancuran ke gelas kimia. Massa air adalah massa total dikurangi massa gelas. Dari sisni dapat diperoleh massa dan berat benda. Hal ini diulangi lagi dengan penggandaan jumlah benda yang di timbang. Pada praktikum ini didapatkan hasil berat air yang dipindahkan pada 1, 2 , dan 3 beban berturut turut 9,8; 18,8; 28;8 x 10-2 sedangkan gaya ke atas dari pengukuran neraca pegas dengan jumlah beban 1, 2, dan 3 berturut turut 0,1; 0,2; dan 0,3 N. Dapat disimpulkan bahwa semakin berat benda yang dimasukkan maka semakin banyak air yang tumpah dan semakin besar gaya tekan keatas yang dihasilkan.

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangSaat kita memasukkan es batu ke dalam air teh, bisa kita amati terjadi perubahan ketinggian pada permukaan air teh tersebut. Atau ketika kita memasukkan baju di dalam bak penuh air, sebagian volume air tumpah keluar bak. Mengapa terjadi demikian?Pernah kita merasa tidak kuat mengangkat batu di luar air, tapi ketika batu itu berada di dalam air, dengan mudah kita mengangkat batu itu. Mengapa terjadi demikian? Oleh karena itu, laporan praktikum ini akan membahas gaya ke atas pada zat cair dan yang berpengaruh pada gaya tersebut.

B. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut : Bagaimana hubungan antara gaya ke atas dengan berat zat cair yang dipindahkan?

C. Tujuan Tujuan dari praktikum ini adalah :1. Menyelidiki hubungan gaya ke atas dengan berat zat cair yang dipindahkan.

BAB IIKAJIAN TEORIA. Pengertian Hukum ArchimedesHukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan diatas benda cair yang ditemukan oleh Archimedes, seorang ilmuwan Yunani yang juga merupakan penemu pompa spiral untuk menaikan air yang dikenal dengan istilah Sekrup Archimedes. Hukum Archimedes berhubungan dengan gaya berat dan gaya ke atas suatu bendajikadimasukan kedalam air. B. Bunyi Hukum ArchimedesBunyi hukum archimedes yaitu Apabila suatu benda dicelupkan kedalam zat cair, baik sebagian atau seluruhnya, benda akanmendapat gaya apung (gaya ke atas) yang besarnya samadengan berat zat cair yang didesaknya (dipindahkan) olehbenda tersebut..C. Rumus Hukum ArchimedesKetika suatu benda dimasukkan ke dalam air, ternyataberatnya seolah-olah berkurang.Halini terlihat dari penunjukkanneraca pegas yang lebih kecil. Peristiwa ini tentu bukanberarti ada massa benda yang hilang, namun disebabkan olehsuatu gaya yang mendorong benda yang arahnya berlawanandengan arah berat benda.Seorang ahli Fisika yang bernama Archimedes mempelajarihal ini dengan cara memasukkan dirinya pada bakmandi. Ternyata, ia memperoleh hasil percobaan, yakni beratnya menjadi lebih ringanketika di dalam air. Gaya ini disebut gaya apung atau gayake atas (FA).

Gambar 2.1 Menghitung Gaya Apung

Gaya apung terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap kedalaman. Dengan demikian tekanan ke atas pada permukaan bawah benda yang dibenamkan lebih besar dari tekanan ke bawah pada permukaan atasnya. Hal ini dapat diilustrasikan pada gambar 2.1.Sebuah silinder dengan ketinggian h yang ujung atas dan bawahnya memiliki luas A dan terbenam seluruhnya dalam fluida dengan massa jenis f. Fluida memberikan tekanan P1 = f.g.h1 di permukaan atas silinder. Gaya yang disebabkan oleh tekanan bagian atas silinder ini adalah F1=P1.A= f.g.h1.A dan menuju ke bawah. Dengan cara yang sama, fluida memberikan gaya ke atas pada bagian bawah silinder yang sama dengan F2=P2.A= f.g.h2.A. Gaya total yang disebabkan oleh tekanan fluida, yang merupakan gaya apung FB yang bekerja ke atas dengan besar :FB = F2 F1 = f.g.A.(h2 h1)

FB = f.g.V = f.g.A.h

Keterangan :FB: Gaya ke atas yang dialami benda (N)f: Massa jenis zat cair (kg/m3)V: Volume air yang terdesak (m3)g: Percepatan gravitasi (m/s2)Dimana V = A.h yang merupakan volume silinder. Karena f adalah massa jenis fluida, hasil kali f.g.V = mf.g merupakan berat fluida yang mempunyai volume yang sama dengan volume silinder. Dengan demikian gaya apung pada silinder sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh silinder. Gaya apung sama dengan berat benda di udara dikurangidengan berat benda di dalam air.

FA = Wu Wa

Keterangan :FA: gaya apung atau gaya ke atas (N)Wu: gaya berat benda di udara (N)Wa: gaya berat benda di dalam air (N)

Sumber : http://deteksiphysics.wordpress.com/Gambar 2.2 Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda yang tercelup

Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda yang tercelup sama dengan Vc. Berat zat cair yang terdesak:

Besarnya gaya apung ini bergantung pada banyaknya air yang didesak oleh benda tersebut. Semakin besar air yang didesak maka akan semakin besar pula gaya apungnya.Berdasarkan bunyi dan rumus hukum Archimedes diatas, suatu benda akan terapung, tenggelam, atau melayang di dalam zat cair tergantung pada gaya berat dan gaya ke atas. Benda di dalam zat cair dapatberada pada tiga keadaan, yaitu mengapung, melayang, dantenggelam.1. Pada saat terapung, besarnya gaya apung F.apung sama dengan berat benda w=mg. Pada peristiwa ini, hanya sebagian volum benda yang tecelup di dalam fluida sehingga volum fluida yang dipindahkan lebih kecil dari volum total benda yang mengapung. Karena volum fluida yang dipindahkan lebih kecil dari volum benda yang tercelup di dalam fluida, maka secara umum benda akan terapung jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis fluida. ba

Sumber : http://fhannum.wordpress.com/Gambar 2.5 Tenggelam

D. Aplikasi Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hariBeberapateknologi yang memanfaatkan prinsip ini adalah kapal selam,balon udara, hidrometer, dan jembatan ponton.a. Kapal Selam Kapal selam adalah kapal laut yang dapat berada dalamtiga keadaan, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam.Ketiga keadaan ini dapat dicapai dengan cara mengaturbanyaknya air dan udara dalam badan kapal selam.Pada badan kapal selam terdapat bagian yang dapat diisiudara dan air. Ketika kapal selam ingin terapung maka bagiantersebut harus berisi udara. Ketika akan melayang, udaranyadikeluarkan dan diisi dengan air sehingga mencapai keadaanmelayang. Jika ingin tenggelam maka airnya harus lebihdiperbanyak lagi.

b. HidrometerHidrometer adalah alat untuk mengukur massa jeniszat cair. Biasanya alat ini digunakan oleh usaha setrumaccu. Untuk mengetahui bahwa air accu itu sudah tidakbisa digunakan maka harus diukur dengan hidrometer. Caramenggunakan alat ini adalah dengan mencelupkannya padazat cair yang akan diukur massa jenisnya. Kemudian, dilihatskala permukaan zat cair dan nilai itulah yang merupakannilai massa jenis dari zat cair tersebut.

c. Jembatan PontonDi pelabuhan kamu dapat melihat jembatan yang terbuatdari drum-drum besar yang mengapung di atas air. Jembatanini disebut jembatan ponton. Drum-drum itu biasanya terbuatdari besi dan di dalamnya diisi dengan udara sehingga massajenisnya lebih kecil dari massa jenis zat cair.

d. Balon UdaraBalon udara adalah penerapan prinsip Archimedesdi udara. Balon udara harus diisi dengan gas yang massajenisnya lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer sehinggabalon udara dapat terbang karena mendapat gaya ke atas,misalnya diisi udara yang dipanaskan.

BAB IIIMETODE PERCOBAAN

A. Rancangan Percobaan

Gambar 1Sumber: www.phisiceducation09.blogspot.com

B. Alat dan Bahan1. Statif1 buah2. Jepit penahan1 buah3. Neraca pegas1 buah4. Tabung berpancuran1 buah5. Neraca Ohauss1 buah6. Beban3 buah (25 gram, 50 gram, 75 gram)7. Silinder ukur1 buah8. Air secukupnya

C. Rumusan Hipotesis dan Identifikasi Variabel1. Rumusan Hipotesis:Gaya angkat ke atas yang diberikan zat cair besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan2. Identifikasi Variabel:Variabel kontrol: rancangan percobaan, alat dan bahanVariabel manipulasi: bebanVariabel respon: berat zat cair yang dipindahkan

D. Langkah PercobaanPertama menggantungkan sebuah beban pada neraca pegas dan menyatat berat beban yang ditunjukkan oleh neraca pegas (w0). Menimbang massa (m0) silinder ukur dalam keadaan kosong dengan neraca. Memasukkan air ke dalam tabung berpancuran dan menunggu sampai air tidak menetes. Menggunakan silinder ukur untuk menampung air yang tumpah. Kemudian menempatkan silinder ukur di bawah pipa pancur tabung berpancuran. Kedua, Menurunkan beban (bermassa 25 gram) sampai seluruhnya tercelup ke dalam air. Menunggu sampai air tidak tumpah lagi, kemudian dengan membaca neraca pegas menyatat berat beban (w), saat berada di dalam air. Timbang massa m1, yakni massa silinder ukur ditambah massa air tumpahan. Mengulangi langkah kedua untuk beban dengan massa 50 gram dan 75 gram. Menghitung massa air yang dipindahkan, ma=m1-m0. Dengan g=10m/s2, menghitung berat air yang dipindahkan (wa=ma.g). Jika gaya ke atas Fa=w0-w1, kemudian membandingkan Fa dengan wa.

BAB IVDATA DAN ANALISIS

4.1 Data

Jumlah Beban

123

Berat beban di udara (Wo 0,1) N0,30,60,9

Berat beban didalam air (W1 0,1) N0,20,40,6

Massa silinder ukur kosong (Mo 0,1) gr40,240,240.2

Massa silinder ukur+air yang ditumpahkan (M1 0,1) gr50,059,069,0

Massa air yang dipindahkan (Ma=M1 - Mo) (Ma 0,1) gr9,818,828,8

Berat air yang dipindahkan (Wo = Ma..g) (N)9,8 x 10-218,8 x 10-228,8 x 10-2

Gaya ke atas dari air (Fa = W0 W1) (N)0,10,20,3

4.2 Analisis DataPada percobaan mengenai hukum Archimedes ini menggunakan tiga buah benda yang mula-mula diukur berat benda diudara yang memperoleh hasil berat satu benda sebesar 0,3 N, dua benda sebesar 0,6 N dan tiga benda sebesar 0,9 N. Kemudian masing-masing benda tersebut diukur berat benda di dalam air yang memperoleh hasil satu benda sebesar 0,2 N, dua benda sebesar 0,4 dan tiga benda sebesar 0,6 N.Untuk mengukur massa air yang dipindahkan terlebih dahulu mengukur silinder kosong dengan menggunakan neraca ohaus dan didapat massa silinder kosong sebesar 40,2 gr. Saat benda dimasukkan kedalam air, maka air akan tumpah melalui tabung berpancuran dan akan tertampung pada tabung yang lain. Kemudian hasil tumpahan yang berada pada tabung tersebut ditibang lagi untuk mengetahui massa silinder ukur dan air yang ditumpahkan dan memperoleh hasil sebagai berikut, untuk satu benda massa silinder ukur dan air yang ditumpahkan sebesar 50,0 gr, untuk dua benda massa siilinder ukur dan air yang ditumpahkan sebesar 59,0 gr, dan untuk massa tiga benda silinder ukur dan air yang ditumpahkan sebesar 69,0 gr. Kemudian massa air yang ditumpahkan dapat dihitung dengan mengurangi massa silinder ukur dan air hasil tumpahan dengan massa silinder ukur dalam keadaan kosong. Dan diperoleh hasil pada satu benda massa air yang dipindahkan sebesar 9,8 gr, pada dua benda massa air yang ditumpahkan sebesar 18,8 gr dan pada tiga benda massa air yang ditumpahkan sebesar 28,8 gr.Berat air yang ditumpahkan dapat diketahui dengan mengalikan massa air yang ditumpahkan dengan gaya gravitasi. Dan diperoleh hasil pada satu benda memiliki berat air yang dipindahkan sebesar 9,8 x 10-2 N, pada dua benda memiliki berat air yang dipindahkan sebesar 18,8 x 10-2 N, dan pada tiga benda memiliki berat air yang dipindahkan sebesar 28,8 x 10-2 N. Dari hasil-hasil pengukuran tersebut dapat diketahui besar gaya keatas dari air dan memperoleh hasil bahwa pada satu benda memiliki gaya angkat air (Fa) sebesar 0,1 N, pada dua benda memiliki gaya keatas air (Fa) sebesar 0,2 N dan pada tiga benda memiliki gaya keatas air (Fa) sebesar 0,3 N.

BAB VBerdasarkan data pada tabel hasil pengamatan, diketahui bahwa berat benda di udara pada jumlah beban 1, 2, dan 3 berturut-turut sebesar 0,3; 0,6; 0,9 N. Sedangkan berat benda didalam air berturut-turut sebesar 0,2; 0,4; 0,6 N. Gaya gravitasi bekerja kebawah. Tetapi ketika berada didalam air, benda akan mengalami gaya apung ke atas. Gaya apung ke atas terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap kedalaman. Sehingga tekanan ke atas pada permukaan bawah benda yang tercelup lebih besar dari tekanan ke bawah pada permukaan atasnya. Benda didalam air mendapatkan gaya apung keatas yang lebih besar dari pada gaya gravitasi. Dengan demikian berat benda diudara akan lebih besar dari pada berat benda didalam air. Hasil percobaan berarti sudah sesuai.Gaya ke atas air pada jumlah beban 1, 2, dan 3 didapatkan dari pengurangan berat beban di udara dengan berat beban didalam air berturut-turut sebesar 0,1; 0,2; 0,3 N. Sedangkan besar massa air yang dipindahkan yang didapatkan dari pengurangan massa silinder ukur + air yang ditumpahkan dengan massa silinder ukur kosong berturut-turut sebesar 9,8 x 10-2; 18,8 x 10-2; 28,8 x 10-2 N.Pada hasil praktikum yang telah kami lakukan, besar gaya angkat keatas dan massa air yang dipindahkan rata-rata memiliki selisih 0,02 N. Padahal seharusnya, berdasarkan prinsip archimedes mengatakan bahwa, sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Yang artinya gaya angkat keatas oleh air dan massa air yang dipindahkan memiliki besar yang sama. Hal ini dikarenakan posisi tabung berpancuran terlalu dekat dengan posisi disaat beban digantungkan pada neraca pegas, sehingga mengakibatkan terjadinya gesekan antara dinding tabung berpancuran dengan beban. Gesekan ini mengakibatkan berubahnya posisi beban didalam air, yang berpengaruh juga terhadap tumpahnya air kedalam silinder ukur. Tetapi jika menggunakan aturan angka penting, besar antara gaya angkat ke atas oleh air dan massa air yang dipindahkan adalah sama, yaitu pada jumlah beban 1,2, dan 3 berturut-turut sebesar 0,1; 0,2; 0,3 N

DISKUSISebuah kotak empat persegi panjang massanya 60 kg, terbuka dibagian atas ukuran bagian dasar 1m x 80,8 m dan kedalaman 0,50 m. Hitung berat dari alat pemberat yang diperlukan agar kotak dapat tenggelam ke kedalaman 30 cm !Diketahui : m1 benda = 60 kgAbenda = 1 x 80,8 mh1 = 30 cm = 0,3 mh2 = 0,5 mDitanya : m2 bendaDijawab : F = 0W - Fa = 0W = Fambenda.g = air.g.Vfmbenda.g = air.g.Abenda.(h2-h1)mbenda = air.Abenda.(h2-h1)mbenda = 103.(1 x 80,8).(0,5-0,3)mbenda = 16,16 x 103 kg

mbenda = m1 + m2m2 = mbenda m1m2 = 16160 60 m2 = 16100 kg = 16,1 x 103 kgJadi berat yang harus ditambahkan agar kotak dapat tenggelam 30 cm adalah 16,1 x 103 kg.

BAB VIKESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa antara berat beban diudara yang ditunjukkan oleh neraca pegas akan lebih besar dibandingkan berat beban didalam fluida. Hal ini diakibatkan oleh adanya gaya angkat ke atas. Hubungan gaya angkat ke atas berbanding lurus dengan berat zat cair yang dipindahkan. Semakin besar massa zat cair yang dipindahkan maka besar gaya angkatpun juga akan semakin besar. Semakin besar massa atau beban yang dimasukkan dalam air, maka berat zat cair yang dipindahkanpun juga semakin besar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Hukum Archimedes. http://fhannum.wordpress.com/. Diakses di Surabaya 26 April 2014Anonim. 2013. Hukum Archimedes. http://mastugino.blogspot.com/. Diakses di Surabaya 26 April 2014Giancoli. 2001. Fisika Edisi ke-5 Jilid 1. Jakarta : ErlanggaTim. 2014. Panduan Praktikum Fluida. Surabaya : Pendidikan Sains