Archimedes [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR ARCHIMEDES



Oleh:



Hanifia Zulkarnain Antin Dikayanti Violita Riyanda Safitri Vina Soraya



161810201041 161810201043 161810201046



Asisten



: Abdul Basri



LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2016



BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Berat jenis pada sebuah benda adalah gaya yang bekerja pada benda itu karena pengaruh faktor gravitasi bumi dan gaya massa benda. Berat jenis zat cair adalah perbandingan suatu materi sekaligus harga mutlak zat-zat ringan dan air. Berat jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram beratnya 1 cm3 zat itu. Maasa jenis merupakan suatu perbandingan antara massa benda atau zat dengan volume atau zat. Massa jenis suatu zat adalah bilangan yang menyatukan massa zat itu dibagi dengan volumenya. Hubungan Asas Archimedes dengan berat jenis adalah setiap benda yang terendam seluruhnta atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah ke atas, yang besarnya sama dengan berat fluida yang massa benda dapat dipindahkan oleh benda ini. Pengukuran massa benda dapat dilakukan dengan alat yang disebut neraca. Neraca memiliki ketelitian masing-masing untuk jenis neraca. Pengukuran massa dilakukan secara perbandingan, di dalam laboratorium digunakan neraca analis untuk menetapkan massa suatu benda. Menentukan volume benda dapat dilakukan dengan berbagai macam cara sesuai dengan bentuk bendanya. Benda yang beraturan bentuknya, dapat dilakukan dengan rumus yang sesuai. Benda yang tidak beraturan, pengukuran volume dilakukan dengan cara memasukkan benda ke dalam gelas ukur yang sudah diisi air, kemudian diamati. Pengetahuan tentang massa jenis dalam praktikum sangat penting. Pengetahuan tentang massa jenis dan berat jenis akan selalu digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh dalam kehiduan sehari-hari adalah kapal selam dapat terapung dan tenggelam di air. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana menentukan massa jenis zat cair (Pzc) dengan menggunakan hukum Archimedes ?



2. Bagaimana menentukan berat jenis zat padat dengan menggunakan hukum Archimedes ? 3. Bagaimana menentukan kerapata relatif benda padat dengan prinsip hukum Archimedes ? 3.1. Tujuan Berdasarkan rumusan masalah diatas maka dapat diambil tujuan praktikum sebagai berikut : 1.



Menentukan massa jenis zat cair (Pzc) dengan menggunakan hukum Archimedes.



2.



Menentukan berat jenis zat padat dengan menggunakan hukum Archimedes.



3.



Menentukan kerapata relatif benda padat dengan prinsip hukum Archimedes.



3.2. Manfaat Manfaat dari praktikum berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat yaitu dapat mengetahui massa jenis ataupun volume dari suatu benda. Aplikasi dari hukum Archimedes juga banyak dijumpai dalam berbagai perlatan misalnya hydrometer, kapal laut, kapal selam, dan balon udara.



BAB 2. DASAR TEORI Prinsip Archimedes menyatakan bahwa “Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian didalam zat cair,zat cair akan memberikan gaya keatas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya keatas (gaya apung) sam dengan zat cair yang dipindahkan.” Berdasarkan bunyi Archimedes tersebut, suatu benda yang akan terapung, tenggelam, atau melayang didalam zat cair tergantung pada gaya berat dan gaya ke atas. Maka dari itu, berdasarkan hukum diatas, terciptalah 3 hukum turunan dari hukum Archimedes yang berbunyi : 1.



Benda akan terapung jika massa jenis benda yang dimasukkan kedalam air lebih kecil dari massa jenis zat cairnya.



2.



Benda akan melayang jika massa jenis benda yang dimasukkan ke dalam air sama dengan massa jenis zat cairnya.



3.



Benda akan tenggelam jika massa jeis benda yang dimasukkan kedalam air lebih besar dari pada massa jenis zat cairnya.



(Giancolli, 1989). Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda. Tekanan fluida bertambah terhadap ke dalam. Semakain dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Benda yang dimasukkan ke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada dibagian atas benda. Fluida yang terapung yaitu sebagian benda yang tercelup, maka volume fluida yang dipindahkan sama dengan volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut (Tipler, 2001). Menurut Agusni (2015), rumus prinsip Archimedes adalah FA=ρ× g× V Keterangan : FA = tekanan Arcimedes (N/m2) ρ



= massa jenis zat cair (kg/m3)



g



= gravitasi (N/kg)



V



= volume benda tercelup (m3)



Menurut Tipler (1996), benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air dari pada di udara dalam air bneda mendapat gaya ke atas. Ketika diudara, benda memiliki berat yang sesungguhnya. Persamaannya adalah Wb=Wb× g Ketika dalam air, dikatakan memiliki berat semu, dinyatakan dengan Wdf =Wb – FA Keterangan : Wdf = berat dalam fluida, dikatakan juga berat semu (N) Wb = berat benda sesungguhnya, atau berat di udara (N) FA



= gaya angkat ke atas (N) Menurut Tipler (1996), membandingkan harga massa jenis yang dihitung



secara konfensional (hitung massa dan volume) dan menerapkan hukum Archimedes. Besarnya gaya ke atas suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair dapat dinyatakan dengan : FA =W – W ' Dan gaya keatas itu memenuhi hungungan FA=V × ρf × g Dengan V adalah volume zat cair yang dipindahkan oleh benda itu dan nilainya sama dengan volume benda yang tercelup dalam zat cair. ρf adalah massa jenis zat cair dan g adalah percepatan gravitasi. Menurut Jewett (2009), berdasarkan hukum newton I, bila suatu benda dalam keadaan diam, maka resultan gaya yang bekerja haruslah sama dengan nol.



∑ F=0 Fa−Wb=0 Fa=Wb Berdasarkan gaya keatas yang dikerjakan fluida adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan, maka substitusikan persamaan diatas dan diperoleh : FA=Wb ρf . g . Vbf =ρg . g . Vb ρf .Vbf = ρb. Vb



ρb=



ρf .Vbf Vb



Keterangan : Fa



= gaya ke atas (N)



W



= gaya berat benda (N)



Vbf = volume benda yang etrcelu dalam fluida (m3) Vb



= volume benda seluruhnya (m3)



ρf



= massa jenis fluida (kg/m3)



ρb



= massa jenis benda (kg/m3) penemuan Archimedes tentang hukum Archimedes berawal dari kecurigaan



Raja Hieron pada mahkota barunya. Raja Hieron menyuruh Archimedes membuktikan bahwa mahkota baru itu benar-benar emas murni atau bukan, tetapi tidak boleh merusak mahkota tersebut. Suatu hari ketika beliau masuk kedalam bak mandi. Air di bak mandi naik dan meluao, dan ia menemukan ide untuk membuktikan kemurnian mahkota tersebut. Archimedes datang ke stana dan memasukkan mahkota itu kedalam guci yang berisi air dan seberapa jauh air naik, dan kemudian melakukan hal yang sama dengan sebatang emas murni yang beratnya sama dengan berat mahkota tersebut. Kenaikan airnya berbeda, lebih kurang yang tadi. Hal ini membuktikan bahwa mahkota tersebut berisi logam dan jenis yang kepadatannya kurang dari kepadtan emas. Kecurigaan Raja Hieron terbukti bahwa mahkotanya tidak terbuat dari emas murni (Yani, 2008). Menurut Kanginan (2002), keadaan benda dalam air berdasarkan massa jenisnya adalah sebagai berikut : a.



Terapung Benda yang ada didalam air harus mempunyai massa jenis yang elbih kecil



dari massa jenis air. Saat benda diletakkan didalam suatu cairan, benda akan bergerak keatas. Gaya keatas lebih besar daripada gaya berat (FA > W). b.



Melayang Benda yang ada didalam air harus mempunyai massa jenis yang sama dengan



massa jenis air. Saat benda diletakkan didalam suatu cairan, benda tidak akan



bergerak keatas ataupun kebawah. Gaya keatas sama dengan gaya kebawah (FA = W). c.



Tenggelam Benda yang ada didalam air mempunyai massa jenis yang lebih besar



daripada massa jenis air. Saat benda diletakkan dalam suatu cairan, benda akan bergerak kebawah sampai menyentuh dasar wadah. Gaya keatas lebih besar dari gaya berat (Fa < W). Fa Fa Fa W W Terapung



Melayang



W Tenggelam



BAB 3. METODE KERJA 3.1. Alat dan Bahan 1.



Timbangan, digunakan untuk menimbang zat padat atau benda.



2.



Zat padat, sebagai bahan pengamatan.



3.



Zat cair, sebagai cairan atau fluida.



4.



Tabung gelas ukur, sebagai wadah fluida atau cairan.



5.



Jangka sorong, untuk mengukur volume zat cair.



3.2. Desain Percobaan Desain percobaan pada praktikum berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat adalah



a



b



c



Gambar 3.2.1 Menentukan massa jenis zat cair dengan menggunakan hukum Archimedes. (Sumber : Tim Penyusun, 2016)



a



b



c



d



Gambar 3.2.2 Menentukan berat jenis zat padat dengan menggunakan hukum Archimedes (Sumber : Tim Penyusun, 2016)



3.3. Langkah Kerja 3.3.1. Menentukan Massa Jenis Zat Cair (Pzc) 1.



Diperhatikan gambar 3.2.1



2.



Ditimbang benda M diudara



3.



Ditimbang benda M didalam air (akuades)



4.



Ditimbang benda M didalam zat cair lainnya



5.



Diulangi langkah 2-4 selama 3 kali



6.



Diulangi langkah 2-5 selama 3 kali



3.3.2. Menentukan Berat Jenis Zat Padat / Benda BJzp > (BJair) 1.



Diperhatikan gambar 3.2.1



2.



Ditimbang zat padat diudara (W)



3.



Ditimbang zat padat di dalam air (Wzp)



4.



Diulangi langkah 2-3 selama 3 kali



5.



Diulangi langkah 2-4 untuk zat padat yang berbeda



3.3.3. Menentukan Berat Jenis Zat Padat / Benda BJzp < (BJair) 1.



Diperhatikan gambar 3.2.2



2.



Ditimbang zat padat diudara (W)



3.



Ditimbang zat padat di dalam air (Wzp)



4.



Ditimbang ‘pembenam’ di dalam air (Wzp)



5.



Ditimbang zat padat dan ‘pembenm’ di dalam air (Wz)



6.



Dilakukan langkah 2-5 selama 3 kali



3.4. Analisis Data 3.4.1. Massa Jenis Zat Cair Pzc=



Wu−Wzc Vg



Keterangan : Wu = berat benda di udara Wzc = berat benda di dalam zat cair



V



= volume benda diperoleh dari =



Wu−Wair ρair . g



Wair = berat benda di dalam air g



= percepatan gravitasi



3.4.2. Berat Jneis Zat Padat BJzp > (BJair) BJzp=



W W −Ws



Keterangan : W = berat zat padat diudara Ws = berat zat padat di dalam air 3.4.3. Berat Jenis Zat Padat BJzp < (BJair) BJ=



W W 1−W 2



Dengan : W1 = W + Wp W2 = Wzp + Wp Keterangan : W



= berat zat adat di udara



Wzp = berat zat padat di dalam air Wp = berat pembenam di dalam air



BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Hasil yang diperoleh dari praktikum berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat adalah 4.1.1. Menentukan massa jenis zat cair (Pzc) udara (gr) bahan Kuninga n



1 50,8



Air (gr)



Gliserin (gr)



1



2



3



rata2



1



2



3



rata 2



1



2



3



rata2



6 1



6 0



60, 6



60,53 3



46, 3



45



45, 8



45,7



50



50, 3



50,3



50,2



Minyak (gr) 2 3 rata2 52 52,6 51,8



bahan



ρ



δ1



δ 2



δ3



Δρ



I



K



AP



Air



1



5,25E-06



0



0,000 2



5,25E-06



0



7E-05



5,25E-06



0



5E-05



0,01 3 0,00 9 0,00 8



1,2 6 0,6 2 0,4 5



98,73 6 99,37 6 99,54 8



2,89 8 3,20 5 3,34 5



Gliserin Minyak



Δm 0,05 0,05 0,05



1,435 5 1,698 5 ρair Δρ 1 0 1 0 1 0



4.1.2. Menentukan berat jenis zat padat / benda BJzp > (BJair) Bahan Kuninga n Tembaga Kayu



1



Udara 2 3



70



70



70



30 10



30 10



30 10



rata2 70 30 10



1



2



Air 3



60



60



60



20 8



20 6



20 7



rata2 60 20 7



Bahan



BJzp



Kuning an



7



0,5



3 3,333 3



0,5



Besi Tembag a



δ1



δ2



0,15



ΔBJ



0,0 4 0,535 0,0 2 0,515 0,0 0,205 6 6



I 7,64 3 17,1 7 6,16 7



K



AP



92, 2,116 4 7 82, 1,765 8 3 93, 2,209 8 9



4.1.3. menentukan Berat Jenis Zat Padat / Benda BJzp < (BJair) Bahan Kayu



1



2



Udara 3



5



4,8



4,9



Mp(tembaga) 2 3 rata2



1 40,43



42,9



41,8



rata2 4,9



1



41,71



31,1



δ2



Bahan



BJ



δ1



Kuninga n



0,306 7



0,79883 3



1 0, 2



Mzp 2 3 0, 0,19 3



M2 2 3 3 30,8 0



ΔBJ



0,0 2 0,818



rata2 0,23



rata2 30,63333



I



K



AP



266, 7



-167



0,573 9



4.2. Pembahasan Percobaan bertujuan untuk menentukan massa jenis zat cair pada percobaan pertama menggunakan hukum Archimedes. Zat cair yang akan dilakukan adalah air, minyak dan gliserin. Untuk mengukur atau menentukan massa jenis dari zat cair tersebut. Benda yang telah diukur gayanya udara dicelupkan ke dalam zat cair. gaya dalam zat cair dihitung selisih gaya di udara (Fu) dengan gaya zat cair. Fzc merupakan nilai dari gaya apung. Pada percobaan kedua menentukan berat jenis zat padat. Berat jenis zat padat yang diperoleh dari benda-benda yang diukur seperti kunngan, kayu, dan



tembaga. Perbedaan besarnya berat jnis yang dihasilkan dipengaruhi oleh perbedaan massa benda, volume benda dan kerapatan zat padat yang lebih besar daripada kerapatan zat cair. Pada percobaan ketiga menentukan berat jenis zat padat atau benda (BJzp < BJair). Pada suatu percobaan dimana semakin berat benda atau benda yang tenggelam, maka massa benda semakin ringan. Sehingga berat jenis yang diperoleh pada benda yang telah diberi pembenam akan menghasilkan berat jenis kurang dari berat jenis air (BJzp < BJair). Massa jenis pada setiap zat cair berbeda-beda. Hal tersebut dipengaruhioleh gaya ke atas atau gaya apung yang dialami oleh benda percepatan gravitasi dari volume. Berat jenis pada setiap zat padat juga berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena berat zat padat lebih besar ketika benda diluar air. Kerapatan merpakan perbandingan antara massa dan volume dari suatu benda, dimana semakin besar volume dan massa benda maka semakin kecil kerapatannya, begitupun sebaliknya. Dari ketiga percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa jika suatu benda dicelupkan kedalam suatu zat cair, maka benda tersebut mendapat tekana keatas yang sama besarnya dengan zat cair tersebut. Sehingga zat cair itu pun kan terdesak oleh benda yang dicelupkan. Archimedes juga mengatakan bahwa benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air, dimana benda mendapat gaya keatas. Sementara ketika di udara benda akan memiliki berat yang sesungguhnya.



BAB 5. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dari percobaan Archimedes ini adalah 1.



Massa benda menjadi berkurang ketika benda dimasukkan kedalam zat cair. hal itu disebabkan adanya gaya dorong keatas didalam zat cair, sehinga massa benda menjadi lebih ringan.



2.



Perbedaan besarnya berat jnis yang dihasilkan dipengaruhi oleh perbedaan massa benda, volume benda dan kerapatan zat padat yang lebih besar daripada kerapatan zat cair.



3.



Semakin berat benda atau benda yang tenggelam, maka massa benda semakin ringan. Sehingga berat jenis yang diperoleh pada benda yang telah diberi pembenam akan menghasilkan berat jenis kurang dari berat jenis air.



5.2. Saran Saran dari praktikum Archimedes ini adalah diharakan kehati-hatiannya terutama dalam memasukkan benda kedalam gelas ukur, karena jika tidak akan mengakibatkan gelas ukur pecah. Selain itu juga diperlukan ketelitian terutama dalam menggunakan jangka sorong.



DAFTAR PUSTAKA Agusni, A. 2015. Fisika Dasar Tentang Penerapan Hukum Archimedes. Aceh: Politeknik Indonesia Venezuela. Giancolli. 1989. Fisika. Jakarta: Erlangga. Jewett, S. 2009. Fisika Untuk Sains dan Teknik Buku 1 Edisi 6. Jakarta: Erlangga. Kanginan, M. 2002. Fisika. Jakarta: Erlangga. Tim Penyusun. 2016. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Jember. Universitas Jember. Tipler, A. 1996. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi 3 Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Tipler. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Yani, Huri.2008. Ensiklopedia Tokoh Fisika. Jakarta: Balai Pustaka.