3 LKS - Fluida Statik [PDF]

Citation preview

LEMBAR KERJA SISWA



TEKANAN HIDROSTATIK



Tujuan Kegiatan:



Kelompok : ______________________ Anggota: 1. ____________________________ 2. ____________________________ 3. ____________________________ 4. ____________________________



Menentukan hubungan tekanan hidrostatik dengan kedalaman air



A. Alat dan bahan 1. Selang plastik 2. gelas 3. Mistar



4. Corong 5. Balon 6. Air



B. Langkah Kegiatan : 1. Pasang corong pada selang plastik dan tutuplah dengan balon. Kemudian isilah selang dengan sedikit air dan buatlah membentuk huruf U seperti pada gambar berikut! Aturlah agar air dalam selang memiliki ketinggian sama.



2. Masukkan corong ke dalam air sedalam h, kemudian amati perbedaan permukaan air pada selang U. Ukurlah nilai ini dapat digunakan sebagai pengukur tekanan P! (Catat hasil pengukuran perbedaan ketinggian ini sebagai Δh)



3. Lakukan kegiatan 2 dengan mengubah kedalaman selang h, sebanyak 4 kali!



1



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA



C. Tabel Pengamatan Tuliskan hasil pengamatan kalian dalam tanel berikut ini! Percobaan h (cm) ke1 2 3 4 5



Δh (cm)



D. Analisis Data Lakukan analisis data hasil pengamatan pada percobaan yang telah kalian lakukan, dengan mengisi tabel berikut! Jika diketahui: massa jenis air (ρ) = 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi (g) = 10 kg/ms2 Percobaan ke1 2 3 4 5



h (m)



Δh



Ph = ρ . g . h



E. Evaluasi Kegiatan 1. Berdasarkan pengamatan dari percobaan yang telah kalian lakukan, bagaimana hubungan kedalaman letak corong dalam air dengan perubahan air yang terdapat pada selang plastik? Jawab: __________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________ 2. Bagaimana hubungan antara kedalaman letak benda dalam air dengan besar tekanan hidrostatik? Jawab: __________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________



2



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA



3. Buatlah grafik hubungan antara kedalaman letak benda dalam air (h) dengan perubahan ketinggian air dalam selang plastik (Δh)!



F. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis data, kesimpulan dari kegiatan ini adalah:



________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________



Yogyakarta, ___________________ 2014 Praktikan Mengetahui, Guru Mata Pelajaran



____________________ NIP.



3



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



1. ____________________________ 2. ____________________________ 3. ____________________________ 4. ____________________________



LEMBAR KERJA SISWA



LEMBAR KERJA SISWA



HUKUM PASCAL



Kelompok: 1. 2. 3.



Tujuan: Memahami prinsip tekanan dan mengukur tekanan pada tabung silinder



Alat dan bahan: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.



Tabung suntikan berdiameter besar : 1 buah. Tabung suntikan berdiameter kecil : 1 buah. Selang berdiameter kecil Papan Sabuk pengikat pipa : 4 buah. Sabuk pengikat selang : 1 buah Jangka sorong Beban yang berbeda berat Air secukupnya.



Gambar: alat percobaan Pascal Sumber: http://galeri-fisika.blogspot.com/2012/11/alat-peragafisika-sederhana.html



Materi HUKUM PASCAL



Prinsip pascal adalah tekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup diteruskan tanpa berkurang ke tiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana (diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besar). Beberapa contoh hukum Pascal antara lain, dongkrak hidrolik, tensimeter, rem hidrolik, pompa hidrolik, dan alat press hidrolik. 4



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA



Dongkrak hidrolik prinsipnya berupa bejana tertutup yang dilengkapi dengan dua buah torak (pengisap) pada dua kakinya. Luas penampang kaki 1 adalah A1 dan luas penampang pada kaki 2 adalah A2 (dimana A1 < A2). Tekanan yang diberikan pada torak 1 adalah P1. Tekanan ini akan diteruskan oleh zat cair ke kaki 2 dengan sama besar yaitu P2. Sehingga P1= P2 atau 𝑭𝟏 𝑭𝟐 = 𝑨𝟏 𝑨𝟐 F1



A1 1



A2 1 F2



Gambar: Prinsip dongkrak hidrolik



Langkah kerja: 1. 2. 3. 4. 5.



6. 7. 8.



Siapkan alat dan bahan seperti gambar di atas Sambungkan suntikan berdiameter besar dengan suntikan berdiameter kecil menggunakan selang. Isilah selang dan suntikan kecil dengan air sampai penuh. Pasangkan suntikan besar yang tidak berisi air pada ujung selang yang sudah terisi air. Ukurlah diameter kedua suntikan, kemudian hitunglah luas penampangnya. Memberi beban di atas kedua suntikan, sampai permukaam air di kedua suntikan sama tingginya. Mengukur berat beban di atas kedua suntikan. Bandingkan tekanan pada suntikan kecil dengan suntikan besar.



Tabel pengamatan Luas penampang A



No.



Luas penampang B



Gaya pada penampang A



Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3



5



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



Gaya pada penampang B



Tekanan pada penampang A



Tekanan pada penampang B



LEMBAR KERJA SISWA



Bahan Diskusi 1. 2.



Bandingkan tekanan di antara kedua penampang ! Jelaskan prinsip hukum pascal !



Kesimpulan Simpulkan percobaan di atas berdasarkan kegiatan yang anda lakukan.



6



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA



LEMBAR KEGIATAN SISWA (LKS) HUKUM ARCHIMEDES



Tujuan  Memahami gaya keatas (Archimedes) yang dilakukan oleh zat cair



NAMA



: ..............................................



NO ABSEN



: ..............................................



KELOMPOK



: ..............................................



KELAS



: ..............................................



A. Tujuan Memahami gaya keatas (Archimedes) yang dilakukan oleh zat cair B. Alat dan bahan 1. Neraca Pegas 2. Tiga buah balok 3. Gelas Berpancur 4. Gelas Ukur 5. Neraca digital/ Neraca ohaus C. Langkah kerja 1. Isilah gelas berpancur dengan air sampai permukaan air tepat berada di bibir bawah lubang pancur! 2. Letakkan gelas ukur di bawah pancuran! 3. Timbanglah berat balok di udara (wu), kemudian timbanglah berat balok di air (wa) dengan menggunakan neraca pegas, dan catatlah hasilnya pada tabel I! 4. Timbanglah massa air yang tumpah (mc), kemudian kalikan dengan percepatan gravitasi! Isi pada table II 5. Ulangilah langkah 3 dan 4 dengan menambah jumlah balok!( isi data pada table I dan II) 6. Isilah hasil pengamatan pada table III dengan melihat data table I dan II! 7. Tulislah kesimpulan Anda dalam buku tugas!  Tabel I No Benda 1 2 3 7



Berat di udara (wu)



Benda 1 Benda 2 Benda 3



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



Berat di air (wa)



LEMBAR KERJA SISWA



 Tabel II No Benda



1 2 3



Berat air yang tumpah (mu x g)



Benda 1 Benda 2 Benda 3



 Tabel III No Benda



1 2 3



Massa air yang tumpah (mu)



Gaya ke Atas (Fa= wu – wa)



Berat air yang tumpah (mu x g)



Benda 1 Benda 2 Benda 3



D. Evaluasi Kegiatan 1. Berdasarkan pengamatan dari percobaan yang telah dilakukan, bandingkan berat benda di udara (Wu) dan berat benda di dalam air (Wa )? Jawab: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Faktor apa yang mempengaruhi perbedaan berat benda di udara (Wu) dan berat benda di dalam air(Wa)? jawab: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________



Kesimpulan



:



-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



8



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA LEMBAR KERJA SISWA (TEGANGAN PERMUKAAN ) Mata Pelajaran Waktu Sekolah TahunPelajaran NamaKelompok



: : : : :



Fisika 45 menit SMA …………………………. 2014/2015



1. …………………………………….



2. …………………………………….



3. …………………………………….



4. …………………………………….



5. …………………………………….



6. …………………………………….



A. MATERI Tegangan Permukaan B. TUJUAN PERCOBAAN Menganalisis peristiwa yang berkaitan dengan tegangan permukaan. C. KESELAMATAN KERJA Hati- hatilah dalam menggunakan alat dan bahan yang akan di gunakan. D. PROSEDUR KEGIATAN 1. Judul Percobaan Menganalisis peristiwa yang berkaitan dengan tegangan permukaan. 2. Alat dan Bahan



9



a. Air



d. Gula batu



g. Paper clip



b. Piring/baskom



e. Sabun (colek,batang,cair)



h. pinset



c. Piring/baskom



f.



Jarum



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA



3. Langkah Kerja a. Isi sebuah piring atau baskom dengan air hampir penuh. b. Dengan hati-hati letakkan batang korek api dipermukaan air sehingga saat anda melepaskannya, batang korek mengapung dipermukaan air. c. Dalam keadaan batang korek api mengapung, tambahkan sedikit sabun, Amati apa yang terjadi! d. Ulangi langkah kerja a sampai c e. Ambil gula batu dengan pinset, kemudian dekatkan dengan batang korek api, amati apa yang terjadi! f. Ulangi percobaan ini dengan benda-benda kecil dari bahan logam seperti jarum, silet dan paper clip.



4. Tabel hasil pengamatan No



Nama Benda-benda



1



Batang korek api



2



Jarum



3



Paper clip



Keadaan benda saat di beri sabun



Keadaan benda Saat di beri gula batu



a. Apa yang terjadi saat batang korek api yang mengapung di permukaan air di tetesi sabun dan gula batu? Jelaskan mengapa hal itu bias terjadi! b. Apa yang terjadi saat jarum yang mengapung di permukaan air di tetesi sabun dan gula batu? Jelaskan mengapa hal itu bias terjadi! c. Apa yang terjadi saat paper clip yang mengapung di permukaan air di tetesi sabun dan gula batu? Jelaskan mengapa hal itu bias terjadi! d. Massa jenis jarum, dan paper clip lebih besar dari pada massa jenis air, tetapi mengapa jarum, silet dan klip kertas dapat mengapung diatas air? e. Sebatang jarum diletakkan perlahan-lahan di atas permukaan air. Panjang jarum 10 cm. Berapakah berat jarum maksimum agar tidak tenggelam apabila tengangan permukaan γ = 12,5 x 10-2 N/m? 5. Kesimpulan Nyatakan kesimpulan anda tentang percobaan ini! 10



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA



LEMBAR KERJA SISWA Menentukan Viskositas Zat Cair Nama Kelompok 1.



…………………………………….



2.



…………………………………….



3.



…………………………………….



4.



…………………………………….



5.



…………………………………….



6.



…………………………………….



A. Landasan Teori Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan tertentu dalam suatu fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut. Menurut Stokes gaya hambat yang dialami oleh benda berbentuk bola yang bergerak terhadap fluida kental adalah Fs = 6r v



Dimana : F = gaya gesekan fluida (N)  = koefisien viskositas fluida (Pa.s) r = jari-jari bola (m) v = kelajuan bola (m/s) Bola yang jatuh dalam fluida kental, mengalami 3 gaya yaitu gaya berat (W), gaya gesekan (F) dan gaya Archimedes (Fa). Karena setelah beberapa saat resultan ketiga gaya itu sama dengan nol, berdasarkan Hukum I Newton, bola akan bergerak lurus beraturan dengan kecepatan sebesar:



Dimana : g = percepatan gravitasi bumi (m/s)



 = massa jenis bola (kg/m3)



 o = massa jenis fluida (kg/m3) Dalam keadaan GLB Bola memerlukan waktu sebesar t untuk bergerak sejauh d, maka diperoleh persamaan



11



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



LEMBAR KERJA SISWA Karena t, d, r,  ,  o adalah besaran yang dapat diukur, maka koefisien kekentalan fluida juga dapat ditentukan. B. Tujuan Percobaan Setelah menyelesaikan percobaan ini diharapkan siswa dapat mengetahui viskositas zat cair berdasarkan hukum Stokes dan menghitung kecepatan terminal C. Alat dan Bahan 1) Alat  Tabung gelas panjang  Penggaris  Mikrometer sekrup  Stopwach  neraca 2) Bahan  Zat cair : oli  2 Logam berbentuk bola atau kelereng (jari-jari yang identik) D. Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan 2. Ukurlah jari-jari kelereng menggunakan mikrometer sekrup 3. Timbang massa kelereng menggunakan neraca 4. Isilah tabung gelas dengan zat cair (oli baru) 5. Berilah tanda pada tabung menggunakan karet gelang untuk ketinggian tertentu (20 cm dan 30 cm) 6. Masukkan kelereng pertama dalam zat cair (oli baru) 7. Amati dan catat waktu yang diperlukan kelereng untuk bergerak pada jarak 20 cm dan 30 cm) 8. Ulangi langkah-langkah percobaan diatas untuk zat cair lain (oli bekas)



30 cm



30 cm



20 cm



20 cm



Oli baru



12



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2



Oli bekas



LEMBAR KERJA SISWA 9. Tuliskan hasil pengamatanmu pada tabel Massa Jarak Waktu No Benda Kelereng (cm) (s) (gram) 1 Oli Baru 20 ........... ........... 30 ........... ........... 2 Oli Bekas 20 ........... 30 ........... ........... Keterangan : Vt (kecepatan terminal)



Rkelereng (cm)



Ρkelereng (gram/cm3)



........... ........... ........... ...........



........... ........... ........... ...........



Pa.s)



Vt



30 x 10-3 30 x 10-3



........... ........... ........... ...........



E. Pertanyaan 1. Bagaimana waktu tempuh kelereng pada masing-masing zatcair? ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. 2. Bagaimana kecepatan gerak kelereng pada maing-masing zat cair? ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. 3. Bagaimana hubungan antara kecepatan dengan massa jenis zat cair? ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. 4. Bagaimana hubungan antara kecepatan dengan kekentalan suatu zat? Jelaskan dan diskusikanlah dengan kelompok! ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................ 5. Sebuah benda berbentuk bola dengan diameter 2 cm dijatuhkan bebas dalam suatu cairan tertentu yang massa jenisnya 700 kg/m3. Dari eksperimen di dapatkan bahwa kelajuan terbesar yang dicapai benda adalah 4,9 m/s. Jika massa jenis benda 7900 kg/m3 dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2. Tentukan koefisien kekentalan cairan tersebut. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. F. Kesimpulan ................................................................................................ ................................................................................................



13



Fluida Statik | SMA Kelas X Semester 2