LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA UMUM HUKUM ARCHIMEDES

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA UMUM “HUKUM ARCHIMEDES” Tanggal Pengumpulan : 3 April2018 Tanggal Praktikum : 27 April 2018 Waktu Praktikum : 9.30-11.00 WIB Nama : AL HADID LIDINILLAH NIM : 11170162000034 Kelompok/Kloter : 3 (Tiga) /1 (satu) Nama Anggota : AULIYAA PUTRI ARSYANDI (11170162000043) SARAH AFIFAH (11170162000056) Kelas : Pendidikan Kimia 2B LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2018 HUKUM ARCHIMEDES Tujuan Praktikum Menentukan massa jenis benda padat. Menentukan gaya apung atau gaya keatas suatu benda. Memahami konsep fluida statis dalam perkuliahan fisika umum Mengaplikasikan Hukum Archimedes Dasar Teori Hukum Archimedes menyatakan bahwa : “gaya apung pada benda yang dicelupkan ke dalam fluida adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda itu”. “Fluida yang dipindahkan” merujuk kepada volume fluida yang besarnya sama dengan volume bagian benda yang masuk ke dalam cairan. Jika suatu benda dicelupkan ke wadah yang awalnya terisi penuh oleh air, air yang tumpah dari wadah tersebut merupakan volume air yang dipindahkan oleh benda tersebut (Giancoli, 2014 :337). Bila sebuah benda berat yang tenggelam dalam air “ditimbang” dengan menggantungkannya pada sebuah timbangan pegas, maka timbangan menunjukkan nilai yang lebih kecil dibandingkan jika benda ditimbang di udara. Ini disebabkan air memberikan gaya ke atas yang sebagian mengimbangi gaya berat. Gaya ini bahkan lebih tampak jika kita menenggelamkan sepotong gabus. Ketika terbenam seluruhnya, gabus mengalami gaya ke atas dari tekanan air yang lebih besar dari gaya berat, sehingga gabus mengalami gaya ke atas dari tekanan air yang lebih besar dari gaya berat, sehingga gabus muncul ke atas ke arah permukaan, di mana gabus mengapung dengan sebagian daripadanya tenggelam. Gaya yang diberikan oleh fluida pada benda yang tenggelam di dalamnya dinamakan gaya apung. Gaya ini tergantung pada kerapatan fluida dan volume benda, tetapi tidak pada komposisi atau bentuk benda, dan besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda (Tipler, 1998 : 394). Fluida disebut juga zat cair adalah zat yang dapat mengalir, bentuknya dapat berupa zat cair atau gas. Berbeda dengan partikel yang merupakan zat yang tidak dapat mengalir, zat air memiliki sifat mekanik seperti halnya partikel, hanya saja untuk alasan praktis di tampilkan berbeda dengan mekanika partikel. Misalnya saja besaran massa (pada mekanika partikel) di ubah menjadi m assa jenis (pada mekanika fluida). Demikian pula besaran gaya (pada mekanika partikel) yang di tampilkan tekanan (pada mekanika fluida). Massa jenis merupakan massa persatuan. Volume dan tekanan merupakan gaya persatuan luas. Massa jenis dan tekanan di pilih untuk menerangkan sifat mekanisme dari fluida, sebab pengamat tidak mungkin meninjau massa setiap partikel (molekul) fluida atau gaya yang di sertai oleh setiap partikel penyusun fluida. (Bambang & Tri, 2008: 253) Jika sebuah benda diam terendam seluruhnya didalam sebuah fluida, atau mengapung sedemikian hingga hanya sebagian saja yang terendam, gaya fluida resultan yang bekerja pada benda itu disebut gaya apung. (buoyant force). Sebuah gaya netto ke arah atas terjadi karena tekanan meningkat dengan kedalaman dan gaya-gaya tekan ya ng bekerja dari bawah lebih besar daripada gaya-gaya yang bekerja dari atas (Munson dan Okiishi. 2003 : 85). 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. Fluida memberikan tekanan P1 = 𝜌Fgh1 dipermukaan atas silinder F1 = P1A = 𝜌Fgh1A , dan menuju ke bawah. Dengan cara yang sama, fluida memberikan gaya ke atas pada bagian bawah silinder yang sama dengan F2 = P2A = 𝜌Fgh2 A. Gaya total yang disebabkan tekanan fluida, yang merupakan gaya apung, FB , bekerja ke atas dengan : FB = F2 – F1 FB = Fgh1A (h2 – h1) FB = FgAh FB = FgV Di mana V = Ah merupakan volume silinder. Karena F adalah massa jenis fluida, hasil kali FgV = mFg 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 (Giancoli, 2001 : 333). Alat dan Bahan No Alat dan Bahan Jumlah Gambar 1 Neraca Ohaus 4 Lengan 1 Buah 2 Gelas Beaker 1 Buah 3 Benang nilon Secukupnya 4 Benda Padat(balok dan silinder) 2 Buah 5 Air Secukupnya 6 Jangka sorong 1 Buah Langkah Percobaan Percobaan I : Pengukuran Langsung Massa Jenis Balok No Langkah Percobaan Gambar 1 Diukur panjang,lebar,tinggi balok pada titik yang berbeda 2 Dihitung Volume balok dari data pengukuran panjang,lebar dan tinggi balok. 3 Diukur Massa Balok menggunakan neraca 4 lengan 4 Dihitung massa jenis balok menggunakan rumus 5 Diulangi percobaan sebanyak 5 kali Percobaan II : Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder No Langkah Percobaan Gambar 1 Diukur panjang,lebar,tinggi Silinder pada titik yang berbeda 2 Dihitung Volume silinder dari data pengukuran panjang,lebar dan tinggi balok. 3 Diukur Massa Silinder menggunakan neraca 4 lengan 4 Dihitung massa jenis silinder menggunakan rumus 5 Diulangi percobaan sebanyak 5 kali Percobaan III : Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Balok No Langkah Percobaan Gambar 1 Diukur massa balok menggunakan neraca 4 lengan 2 Diisi gelas beaker dengan air secukupnya 3 Diletakan gelas beaker yang berisi air pada piringan neraca 4 lengan 4 Digantung balok menggunakan benang nilon agar tidak berada pada dasar beaker 5 Dicatat Massa yang ditunjukan pada neraca 4 lengan 6 Diulangi percobaan sebanyak 3 kali Percobaan IV : Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder No Langkah Percobaan Gambar 1 Diukur massa silinder menggunakan neraca 4 lengan 2 Diisi gelas beaker dengan air secukupnya 3 Diletakan gelas beaker yang berisi air pada piringan neraca 4 lengan 4 Digantung silinder menggunakan benang nilon agar tidak berada pada dasar beaker 5 Dicatat Massa yang ditunjukan pada neraca 4 lengan 6 Diulangi percobaan sebanyak 3 kali Data Percobaan Percobaan I :Pengukuran Langsung Massa Jenis Balok Uji Panjang (m) Lebar (m) Tinggi (m) Massa (Kg) Volume ( Massa Jenis (Kg/ Gaya Keatas (N) 1 0,02 0,02 0,02 0,069 8 8,625 2 0,02 0,02 0,02 0,0691 8 8,63 3 0,02 0,02 0,02 0,0691 8 8,63 4 0,02 0,02 0,02 0,069 8 8,62 5 0,02 0,02 0,02 0,0692 8 8,65 Percobaan II :Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder Uji Panjang (m) Lebar (m) Massa (Kg) Volume ( Massa Jenis (Kg/ Gaya Keatas (N) 1 0,0303 0,0091 0,00095 1,92 4,9 9,408 2 0,0303 0,0091 0,00095 1,92 4,9 9,408 3 0,0303 0,0091 0,00095 1,92 4,9 9,408 4 0,0303 0,0091 0,00095 1,92 4,9 9,408 5 0,0303 0,0091 0,00095 1,92 4,9 9,408 Percobaan III : Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Balok Uji Massa (Kg) Massa Semu (Kg) Massa Jenis (Kg/ Gaya Keatas (N) 1 0,0069 0,0069 6,899 0 2 0,0069 0,0069 6,899 0 3 0,0069 0,0069 6,899 0 Percobaan IV : Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder Uji Massa (Kg) Massa Semu (Kg) Massa Jenis (Kg/ Gaya Keatas (N) 1 0,00095 0,00086 1,05 9 2 0,00095 0,00086 1,05 9 3 0,00095 0,00086 1,05 9 Pengolahan Data Percobaan I: Pengukuran Langsung Massa Jenis Kubus Volume kubus= Sisi×Sisi×Sisi=0,02×0,02×0,02=0,000008 ρ = = = 8,625 Kg/m3 ρ = = = 8,63 Kg/m3 ρ = = = 8,62 Kg/m3 ρ = = = 8,62 Kg/m3 ρ = = = 8,625 Kg/m3 Gaya Angkat =6,9N =6,9N =6,9N =6,9N =6,9N Percobaan II: Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder Panjang = 0,0303 m Diameter = 0,0091 m Jari-jari = = = 4,55 m Volume = v = 𝜋𝑟2t = 3,14 × (4,55)2 × 0,0303 = 1,92 ρ = = = 4,9 Kg/m3 ρ = = = 4,9 Kg/m3 ρ = = = 4,9 Kg/m3 ρ = = = 4,9 Kg/m3 ρ = = = 4,9 Kg/m3 Gaya Angkat =9,048N Percobaan III: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Besi Massa balok (m) • 0,0069 kg • 0,0069 kg • 0,0069 kg Massa semu (m’) • 0,0069 kg • 0,0069 kg • 0,0069 kg Massa jenis tidak langsung ρb = ρf × 1000 = 6,899 Kg/m3 × 1000 = 6,899 Kg/m3 × 1000 = 6,899 Kg/m3 Gaya ke atas F=w-w’ (Kesalahan pengambilan data) Percobaan IV: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder Tembaga Massa silinder (m) 0,00095 kg 0,00095 kg 0,00095 kg Massa semu silinder (m’) 0,00086 kg 0,00086 kg 0,00086 kg Massa jenis tidak langsung ρb = ρf × 1000 = 1,05× 10-7 Kg/m3 × 1000 = 1,05× 10-7 Kg/m3 × 1000 = 1,05× 10-7 Kg/m3 Gaya ke atas F=w-w’ Pembahasan Praktikum kali ini yaitu hukum Archimedes. Pada praktikum Hukum Archimedes yang telah dilakukan praktikan melakukan pengukuran langsung dan tidak langsung pada kubus dan silinder. kubus yang kami gunakan terbuat dari tembaga dan silinder yang kami gunakan dari kayu. Percobaan pertama yaitu melakukan pengukuran massa jenis secara langsung pada kubus Tembaga dan silinder. Untuk mencari massa jenis, praktikan mencari panjang sisi kubus dan silinder terlebih dahulu menggunakan jangka sorong. Dari data pengukuran tersebut dapat diketahui volume kubus tersebut. Setelah itu kubus ditimbang dengan menggunakan neraca 4 lengan. Diketahui massa kubus lebih besar dibandingkan dengan silinder. Serta dari nilai massa tersebut dapat di cari nilai massa jenis benda tersebut dengan menggunakan rumus ρ = . Massa jenis tembaga yang dihasilkan sebesar 8,63 dan massa jenis silinder sebesar 4,9. Percobaan selanjutnya yaitu mencari nilai massa jenis dari balok dan silinder dengan cara tidak langsung. Pertama-tama balok dan silinder ditimbang di neraca 4 lengan. Kemudian ditambang dengan balok dan silinder tercelup didalam air serta kedua benda tersebut digantung dngan menggunakan tali agar tidak menyentuh dasar gelas beaker. Dihasilkan nilai massa benda (Balok dan Silinder) ketika di timbang di dalam air lebih kecil dibandingkan dengan ditimbang tidak didalam air. Hal ini disebabkan ketika benda tersebut berada didalam air ,benda tersebut akan menerima gaya angkat atau gaya keatas yang akan membuat benda seakan akan lebih ringan. Hal ini sesuai dengan Prinsip Archimedes, yang berbunyi yaitu suatu benda yang terbenam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida sama dengan berat volume yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dengan kata lain gaya apung pada suatu benda yang dicelupkan dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang diindahkan oleh benda tersebut (Dirasutisna, 2013 : 171 – 178). Nilai massa jenis kubus dan silinder ketika diukur secara tidak langsung sebesar 6,889 dan1,05 hasilnya tidak sama dan tidak mendekati dengan diukur secara langsung. Hal ini dikarenakan kesalahan praktikan ketika mengukur kubus dan silinder didalam air. Pada saat itu praktikan tidak menggantung benda tersebut pada nearaca tetapi menggantung pada pulpen. Jadi hasil yang kami peroleh salah. Tugas Pasca Hitunglah presentase kesalahan dari masing-masing percobaan! Metode apakah yang lebih akurat untuk menghitung massa jenis benda (secara langsung atau tidak langsung)? Jelaskan! Nilai error percobaan I × 100% = × 100% = 407,3% Nilai error percobaan II × 100% = × 100% = 48,9% Nilai error percobaan III × 100% = × 100% = 99,5% Nilai error percobaan IV × 100% = × 100% = 99,7% Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukakan, pengukuran massa jenis besi lebih akurat dengan menggunakan cara tidak langsung. Kesalahan ini mungkin terjadi karena kekurang telitian praktikan dalam menghitung. Apakah fluida mempunyai hambatan? Jelaskan! Jawab : Aliran fluida atau zat cair (termasuk uap air dan gas) dibedakan dari benda padat karena kemampuannya untuk mengalir. Fluida lebih mudah mengalir karena ikatan molekul dalam fluida jauh lebih kecil dari ikatan molekul dalam zat padat, akibatnya fluida mempunyai hambatan yang relatif kecil pada perubahan bentuk karena gesekan (Anonim, 2016 : http://www.digilib.unila.ac.id ). Mengapa benda ketika jatuh ke sumur dengan mula-mula dalam keadaan cepat atau dipercepat tetapi selanjutnya bergerak dengan kecepatan konstan? Jawab: Karena pada saat sebelum sampai di permukaan air, benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi yang menyebabkan benda bergerak dengan keadaan dipercepat, tetapi setelah sampai pada permukaan air sumur dan masuk ke dalam air benda berubah bergerak konstan. Hal itu disebabkan karena di dalam air ada persamaan kontinuitas yang menyebabkan bahwa aliran air selalu konstan(Anonim, 2016 : http//: www.repository.usu.ac.id ). Jelaskan fenomena dua air laut yang tidak tercampur! Jawab: Air laut yang berasal dari lautan Atlantik dan Lautan Mediterania mempunyai karakteristik yang berbeda. Suhu, air , kadar garam. Serta kerapatannya pun memiliki sifat yang berbeda-beda. Dimana sifat dari kedua air tersebut tidak akan bercampur jika bertemu. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan massa jenis, tegangan permukaan yang yang mencegah kedua air tersebut tidak akan menyatu. Yakni seperti seolah-olah terlihat diantara kedua air tersebut memiliki dinding yang mempertahankan sifat dari kedua jenis air tersebut. Dan terlihat seperti ada yang memisahkan antara keduanya. Dalam ilmu sains menyatakan karena gaya fisika yang dinamakan “tegangan permukaan”, air laut yang saling bersebelahan dan tidak menyatu. Akibat adanya perbedaan massa jenis, tegangan permukaan mencegah lautan dari bercampur stau sama lain, seolah terdapat dinding tipis yang memisahkan (permeabilitas). Pada dasarnya semua ahli menyatakan bahwa adanya pengaruh dari kadar sifat fisika dan kimia yang berbeda dengan rasa air dan warna yang berbeda (Maritta, 2010 : http://www.repository.uinjkt.ac.id ). Sebuah balok kayu dengan massa jenisnya 800 km/m3 mengapung pada permukaan air. Jika selembar alumunium (massa jenis 2700 km/m3) bermassa 54 gram dikaitkan pada balok itu, sistem akan bergerak ke bawah dan akhirnya melayang di dalam air, berapa cm3 volume balok kayu itu? Jawab: Diketahui : Massa jenis kayu (ρk) = 800 kg/m3 = 0,8 g/cm3 Massa jenis alumunium (ρal) = 2700 kg/m3 = 2,7 g/cm3 Massa jenis air (ρair) = 1 g/cm3 Massa alumunium (mal) = 54 gram Ditanya : Vbalok kayu = ? Jawab : mk + mal = mair (ρk × Vkayu) + mal = ρair × (Va + Val) (0,8 × Vkayu) + 54 = 1 × (Vkayu + ) 0,8 Vkayu + 54 = Vkayu + 20 0,2 Vkayu = 34 Vkayu = 170 cm3 Kesimpulan Pada praktikum ini dapat disimpulkan yaitu: Untuk mencari massa jenis benda padat pada praktikum ini terdapat dua car yaitu cara langsung dan cara tidak langsung. Gaya apung atau gaya ke atas dapat diketahui dengan rumus: Fa = ρf × g × v. Atau dengan rumus Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut. Fluida memiliki massa jenis dan massa jenis tersebut mempengaruhi gaya ke atas terhadap suatu benda. Hukum Archimedes berbunyi “gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya” Kritik dan Saran Praktikan harus memahami betul langkah kerja Praktikan harus lebih telit dalam menguur masa DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2016 : http//: www.repository.usu.ac.id(diakses pada 3 April 2018pukul 11.10WIB) Anonim, 2016 : http://www.digilib.unila.ac.id (diakses pada 3 April 2018pukul 09.10WIB) Bambang, Tri. 2008. Fisika dasar untuk mahasiswa ilmu-ilmu eksakta dan teknik. Yogyakarta: Andi offset . Dirasutisna. 2013. Dasar-Dasar Fisika Mekanika dan Fisika Fluida Dalam Sistem Satuan Internasional. Jakarta: Penerbit Universitas Trisakti. Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika. Jakarta : Erlangga. Giancolli, Douglas C. 2001. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga Maritta, 2010 : http://www.repository.uinjkt.ac.id(diakses pada 3 April 2018pukul 11.30WIB) Munson, dkk. 2003. Mekanika Fluida : Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga. Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika.  LAMPIRAN