Laporan Akhir Praktikum Hukum Archimedes [PDF]

Citation preview

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA UMUM HUKUM ARCHIMEDES Tanggal Pengumpulan



: Minggu, 15 Oktober 2017



Tanggal Praktikum



: Selasa, 10 Oktober 2017



Waktu Praktikum



: 16.00-17.30 WIB



Nama



: Anna Fajria



NIM



: 11170161000012



Kelompok/Kloter



: 4 (Empat) / I (Satu)



Nama Anggota



:



1. Nurazizah



(11170161000014)



2. Fathiya Rahmah A



(11170161000032)



Kelas



: Pendidikan Biologi 1 A LABORATORIUM FISIKA DASAR



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017



HUKUM ARCHIMEDES



A. Tujuan Praktikum 1. Menentukan massa jenis suatu benda. 2. Memahami konsep fluida statis dalam perkuliahan fisika umum. 3. Menentukan metode yang lebih akurat dalam mengukur massa jenis.



B. Dasar Teori 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 diudara. Ini disebabkan air memberi gaya ke atas yang sebagian mengimbangi gaya berat. Gaya ini bahkan lebih Nampak bila kita menenggelamkan sepotong gabus. Ketika terbenam seluruhnya, gabus mengalami gaya ke atas dari tekanan air yang lebih besar dari gaya berat, sehingga gabus muncul ke atas kea rah permukaan, dimana 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 pada bentuk benda, dan besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda (Tipler, 1998: 394). Ketika benda memiliki densitas yang lebih kecil daripada densitas air, benda akan terapung. Prinsip Archimedes menyatakan: “Ketika sebuah benda seluruhnya atau sebagian dimasukkan kedalam zat cair, cairan akan memberikan gaya ke atas pada benda setara dengan berat cairan yang dipindahkan benda” (Young and Freedman, 2002: 429). Archimedes(287-212 M) telah diberi tugas untuk menentukan apakah mahkota yang dibuat untuk Raja Hieron II adalah emas murni atau logam murah. Masalahnya adalah kerapatan mahkota yang bentuknya tak beraturan tanpa menghancurkannya. Menurut sejarah, Archimedes mendapatkan solusinya ketika sedang mandi dan segera berlari-lari lewa jalan-jalan di Syracuse sambil berteriak



“Eureka” (“Saya telah menemukannya”). Apa yang ditemukan Archimedes adalah cara yang teliti dan mudah utnuk menentukan berat jenis mahkota itu, yang kemudian dapat ia bandingkan dengan berat jenis emas (Tipler, 1998: 394). Archimedes harus memecahkan masalah tersebut tanpa harus merusak mahkota raja tersebut yang berarti ia tidak boleh mencairkan mahkota tersebut untuk kemudian dicetak menjadi bentuk yang rata agar dapat dihitung massa jenisnya. Ketika ia sedang berendam di bak mandinya, dia menyadari bahwa ketinggian air pada bak mandi bertambah seiring ia masuk ke dalam air. Iapun menyadari bahwa efek ini dapat digunakan untuk menentukan volume mahkota raja (yang kita sebut dengan hukum Archimedes). Air dianggap fluida yang tidak mampu mampat, jadi mahkota yang dicelupkan ke air akan memindahkan volume air sebanyak volume mahkota tersebut. Dengan membagi massa mahkota dengan volume air yang dipindahkan maka didapatkan massa jenis mahkota (massa jenis emas lebih berat dari perak) (Sinaga, 2016: http://www.studiobelajar.com/hukumarchimedes/). Besarnya gaya ke atas (gaya apung)



diperoleh dari selisih antara berat



benda ketika benda di udara,



dengan berat benda ketika tercelup sebagian atau



seluruhnya dalam suatu fluida



.



Fluida melakukan tekanan sebesar



pada bagian atas benda. Gaya



yang diakibatkan oleh tekanan pada bagian atas benda ini adalah dan mengarah ke bawah. Dengan cara yang sama,fluida mengerjakan



gaya ke atas pada permukaan bawah benda dengan



.



Resultan gaya yang diakibatkan oleh tekanan fluida sebesar



(Yaz, 2007: 233).



C. Alat dan Bahan No



Nama Alat/Bahan



Jumlah



1.



Neraca 4 Lengan



1



2.



Gelas Beaker



1



3.



Benang Nilon



1



4.



Benda padat (balok dan silinder)



2



Gambar



5.



Jangka Sorong



1



6.



Gelas Ukur



1



7.



Pena



1



D. Langkah Percobaan Percobaan I: Pengukuran Langsung Massa Jenis Balok No



Langkah Kerja



1.



Ukurlah panjang, lebar dan tinggi balok pada titik yang berbeda-beda menggunakan jangka sorong. Lakukan pengulangan pengukuran sampai 5 kali.



Gambar



2.



Ukurlah massa balok menggunakan neraca 4 lengan. Ulangi pengukuran sampai 5 kali.



Percobaan II: Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder No



Langkah Kerja



1.



Ukurlah panjang silinder pada titik yang



Gambar



berbeda-beda menggunakan jangka sorong. Lakukan pengulangan pengukuran sampai 5 kali. 2.



Ukurlah diameter silinder pada titik yang berbeda-beda menggunakan jangka sorong. Lakukan pengulangan pengukuran sampai 5 kali.



Percobaan III: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Balok No



Langkah Kerja



1.



Mengukur massa balok menggunakan neraca 4 lengan.



2.



Isilah gelas beaker dengan air secukupnya.



Gambar



3.



Naikkan platform neraca 4 lengan.



4.



Gantungkan piringan beban di neraca 4 lengan dengan piringan beban berada di bawah platform.



5.



Letakkan gelas beaker yang telah berisi air pada piringan neraca 4 lengan dan gantungkan balok menggunakan benang nilon dan balok dalam keadaan mengapung.



6.



Ukur massa kubus di dalam air dan ulangi sampai 3 kali.



Percobaan IV: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder No



Langkah Kerja



1.



Mengukur massa balok menggunakan neraca 4 lengan.



Gambar



2.



Isilah gelas beaker dengan air secukupnya.



3.



Naikkan platform neraca 4 lengan.



4.



Gantungkan piringan beban di neraca 4 lengan dengan piringan beban berada di bawah platform.



5.



Letakkan gelas beaker yang telah berisi air pada piringan neraca 4 lengan dan gantungkan silinder menggunakan benang nilon dan silinder dalam keadaan mengapung.



6.



Ukur massa kubus di dalam air dan ulangi sampai 3 kali.



E. Data Percobaan Percobaan I: Pengukuran Langsung Massa Jenis Balok Besi Uji



Panjang (m)



Lebar (m)



Tinggi (m)



Massa (kg)



Volume (



)



Massa Jenis (kg/



1. 2.



)



Gaya Keatas (N)



3. 4. 5. Rerata



Percobaan II: Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder Kuningan Uji



Panjang (m)



Diameter (m)



Massa (g)



Volume (



Massa Jenis



)



(kg/



Gaya Keatas (N)



)



1. 2. 3. 4. 5. Rerata



Percobaan III: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Balok Besi Uji



Massa (kg)



Massa Semu (kg)



Massa Jenis (kg/



)



Gaya Keatas



1. 2. 3. Rerata



Percobaan III: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder Kuningan Uji



Massa (kg)



1. 2. 3. Rerata



Massa Semu (kg)



Massa Jenis (kg/



)



Gaya Keatas



F. Pengolahan Data







Percobaan I: Pengukuran Langsung Balok Besi  Volume Balok Besi (



∑



 Massa Jenis Balok Besi (



∑



 Gaya Keatas Balok Besi (N)



N



N



N



N



N



∑



N







Percobaan II: Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder Kuningan  Volume Silinder Kuningan (



∑



 Massa Jenis Silinder Kuningan (



∑



 Gaya Keatas Balok Besi (N)



N



N



N



N



N



∑



N







Percobaan III: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Balok Besi  Massa Jenis Balok Besi (kg/



)



kg/



kg/



kg/



∑



kg/  Gaya Keatas (N)



N



N



N



∑



N



 Percobaan IV: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder Kuningan 



Massa Jenis Balok Besi (kg/



)



kg/



kg/



kg/



∑



kg/ 



Gaya Keatas (N)



N



N



N



∑



N



G. Pembahasan Berdasarkan praktikum yang dilakukan, dapat diketahui bahwa pengukuran yang lebih akurat pada benda yang tidak beraturan adalah pengukuran tidak langsung, karena perbedaannya hanya sedikit dari massa sebenarnya dibandingkan pengukuran langsung yang perbedaannya sangatlah besar. Pada percobaan pertama, kami melakukan pengukuran panjang, lebar, dan tinggi balok besi memakai jangka sorong. Setelah diukur, kami menghitung volumenya, karena bentuknya kubus jadi cara mencari volumenya yaitu



. Mengukur massa



jenis balok secara langsung dengan memakai neraca 4 lengan dalam pengenolan, balok tersebut kami letakkan di wadah beban setelah itu kami hitung massanya. Setelah itu menghitung gaya keatas dengan rumus, karena gaya keatas bertolak belakang dengan gaya berat balok, maka gaya keatas itu nilainya negatif. Berdasarkan data kami, setiap pengulangan volume, massa jenis, dan gaya keatas balok memiliki perbedaan yang sangat sedikit. Di dalam data kami, terdapat 3 gaya keatas pada balok yang sama pada pengulangannya, karena massa jenis dan volumenya hanya berbeda angka setelah koma saja, sehingga jika nilainya dibulatkan gaya keatasnya akan bernilai sama. Pada percobaan kedua, kami melakukan pengukuran panjang dan diameter silinder kuningan memakai jangka sorong. Setelah diukur, kami menghitung volumenya, karena bentuknya seperti tabung yang dalamnya padat jadi cara mencari volumenya yaitu



. Mengukur massa silinder secara langsung sama



dengan balok tadi. Berdasarkan data kami, setiap pengulangan volume, massa jenis, dan gaya keatas silinder juga memiliki perbedaan yang sangat sedikit. Di dalam data kami terdapat 4 gaya keatas pada silinder yang sama pada pengulangannya. Seperti balok, silinder juga hanya memiliki perbedaan angka setelah koma pada



volume dan massa jenisnya sehingga jika dibulatkan gaya keatasnya akan bernilai sama. Pada percobaan ketiga, menghitung massa jenis balok secara tidak langsung dengan menggantungkan balok pada neraca 4 lengan dan balok itu dicelupkan kedalam air dalam keadaan mengapung. Pada percobaan ini, kami mengalami kesusahan dalam menggantungkan balok di neraca karena mengikatnya tidak kencang sehingga talinya lepas dan baloknya jatuh. Rata-rata massa jenis pada balok ini memiliki perbedaan yang sangat sedikit pada massa jenis yang ditentukan. Pada percobaan keempat, menghitung massa jenis silinder. Pada percobaan ini juga kami mengalami kesusahan dalam mengikat silinder karena mengikatnya tidak ditengah-tengahnya sehingga silindernya lepas. Berdasarkan data kami, hasil ratarata massa jenis silinder ini juga memiliki perbedaan yang sangat sedikit pada massa jenis yang ditentukan sehingga terbukti bahwa pengukuran tidak langsung lebih baik dibandingkan pengukuran langsung.



H. Tugas Pasca Praktikum 1. Hitunglah presentase kesalahan dari masing-masing percobaan! Metode apakah yang lebih akurat untuk menghitung massa jenis benda (secara langsung atau tidak langsung)? Jelaskan! Pengukuran Langsung: 



Balok Besi







Silinder Kuningan



|



|



|



|



|



|



|



|



Pengukuran Tidak Langsung: 



Balok Besi







Silinder Kuningan



|



|



|



|



|



|



|



|



Berdasarkan perhitungan diatas, terbukti bahwa metode yang lebih akurat untuk menghitung massa jenis yaitu secara tidak langsung. Karena presentase kesalahannya hanya sedikit sehingga memungkinkan massa benda tersebut mendekati dengan massa sebenarnya yang sudah ditentukan.



2. Apakah fluida mempunyai hambatan? Jelaskan! Iya. Fluida lebih mudah mengalir karena ikatan molekul dalam fluida jauh lebih kecil daripada ikatan molekul dalam zat padat, akibatnya fluida mempunyai hambatan yang relative kecil pada perubahan bentuk karena gesekan. Zat padat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, sekalipun suatu gaya yang besar diberikan pada zat padat tersebut, zat padat tidak mudah berubah bentuk maupun volumenya, sedangkan zat cair dan gas, zat cair tidak mempertahankan bentuk yang tetap, zat cair mengikuti bentuk wadahnya dan volumenya dapat diubah hanya jika diberikan padanya gaya yang sangat besar (Poerboyo, 2013: eprints.undip.ac.id/41655/16/BAB_II.pdf).



3. Mengapa benda ketika jatuh ke sumur dengan mula-mula dalam keadaan cepat atau dipercepat tetapi selanjutnya bergerak dengan kecepatan konstan? Karena adanya pengaruh gaya gravitasi bumi. Seperti kata Galileo bahwa benda seharusnya jatuh dengan percepatan ke bawah yang konstan dan tidak tergantung pada beratnya. Jika efek dari udara diabaikan, semua benda yang jatuh dari tempat tertentu, termasuk benda yang jatuh ke sumur akan mempunyai percepatan ke bawah yang sama, tidak tergantung berat dan ukurannya. Pengukuran yang teliti memperlihatkan bahwa perubahan kecepatannya akan selalu sama setiap selang waktu, jadi percepatan dari benda yang jatuh bebas adalah konstan (Young and Freedman, 2002: 46).



4. Jelaskan fenomena air laut yang tidak tercampur! Selat Gibraltar adalah selat yang memisahkan Samudera Atlantik dengan Laut Tengah. Nama Gibraltar sendiri berasal dari bahasa Arab yaitu “Jabel Tariq” yang berarti Gunung Tariq. Nama ini menunjukan kepada Tariq Bin Ziyad yang berhasil menaklukkan Spanyol pada tahun 711. Fenomena alam aneh berupa dua lautan yang tidak bercampur di Selat Gibraltar telah mengundang keheranan sekaligus decak kagum dunia. Air laut dari Lautan Atlantik memasuki Laut Mediterania atau laut Tengah melalui Selat Gibraltar. Keduanya mempunyai karakteristik yang berbeda. Suhu air berbeda. Kadar garam nya berbeda. Kerapatan air (density) airpun berbeda. Waktu kedua air itu bertemu di Selat Gibraltar, karakter air dari masing-masing laut tidak berubah. Dari atas ferry yang kami naiki, masih bisa terlihat dengan jelas mana air yang berasal dari Lautan Atlantik, dan mana air yang berasal dari laut tengah atau laut Mediterania. Kalau dipikir secara logika, pasti bercampur, nyatanya tidak bercampur. Kedua air laut itu membutuhkan waktu lama untuk bercampur, agar karakteristik air melebur. Penguapan air yang di Laut Mediterania sangat besar, sedang air dari sungai yang bermuara di Laut Mediterania berkurang sekali. Itulah sebabnya air Lautan Atlantik mengalir deras ke Laut Mediterania. Sifat lautan ketika bertemu, menurut modern science, tidak bisa bercampur satu sama lain. Hal ini telah dijelaskan oleh para ahli kelautan. Dikarenakan adanya perbedaan masa jenis, tegangan permukaan mencegah kedua air dari lautan tidak becampur satu sama lain, seolah terdapat dinding tipis yang memisahkan mereka. Hal ini sudah dijelaskan dalam Al-Qur’an: “Dia membiarkan dua lautan mengalir yang keduanya kemudian bertemu. Antara keduanya ada batas yang tidak dilampaui masing-masing.” (Q.S. Ar-Rahman:19-20). “Dan Dialah yang membiarkan dua laut yang mengalir (berdampingan); yang ini tawar lagi segar dan yang lain asin lagi pahit; dan Dia jadikan antara



keduanya



(Q.S. Al-Furqaan:53).



dinding



dan



batas



yang



menghalangi.”



Penjelasan secara fisika modern baru ada di abad 20 M oleh ahli-ahli Oceanografi. Firman di Al Quran itu diturunkan di abad ke 7 M, empat belas abad yang lalu (Erlina, 2016: http://kesiniaja.com/peristiwa/mengupas-misteri2-laut-yang-berdampingan-namun-tak-menyatu/).



5. Sebuah balok kayu dengan massa jenisnya 800 kg/



mengapung pada



permukaan air. Jika selembar aluminium (massa jenis 2700 kg/



bermassa 54



gram dikaitkan pada balok itu, sistem akan bergerak kebawah dan akhirnya melayang di dalam air. Berapa Diketahui:



Ditanya:



…?



Jawab:



Keterangan:



volume balok kayu itu?



⁄



⁄



⁄



⁄



I. Kesimpulan Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Pada proses mengukur massa jenis benda secara langsung dan tidak langsung, ternyata benar bahwa pengukuran secara tidak langsung lebih baik dan lebih akurat. 2. Terbukti bahwa tekanan keatas pada permukaan bawah benda yang dimasukkan ke dalam air lebih besar daripada tekanan kebawah pada permukaan atasnya. 3. Dalam keadaan setimbang, gaya keatas (gaya apung) pada benda mempunyai besar yang hampir sama dengan berat bendanya.



J. Kritik dan Saran 1. Hendaknya



sebelum



praktikum



harus



memahami



materi



hukum



Archimedes. 2. Hendaknya praktikan lebih teliti dalam menghitung massa pada neraca dan menggeser lengan beban lebih baik menggunakan pena. Karena jika menggunakan tangan akan berpengaruh dalam menghitung massa benda.



K. Daftar Pustaka Erlina, Astri. 2016. Mengupas Fenomena 2 Laut Berdampingan yang Airnya Tidak Menyatu. Diambil dari: http://kesiniaja.com/peristiwa/mengupas-misteri-2laut-yang-berdampingan-namun-tak-menyatu/. (13 Oktober 2017 pukul 08.44 WIB). Poerboyo, S. 2013. Fluida. Diambil dari: eprints.undip.ac.id/41655/16/BAB_II.pdf. (13 Oktober 2017 pukul 07.59 WIB). Sinaga, Dian. 2016. Bunyi Hukum Archimedes dan Penerapannya. Diambil dari: http://www.studiobelajar.com/hukum-archimedes/. (13 Oktober 2017 pukul 07.32 WIB).



Tipler, Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Yaz, M. Ali. 2007. Fisika SMA kelas XI. Jakarta: Yudhistira. Young, Hugh D. and Roger A. Freedman. 2002. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.



LAMPIRAN