19 0 325 KB
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR DENSITAS MASSA
Nama
: Akbar Yuzar Gurnita
NPM
: 18020011
Grup/Kelompok : 1K1/5 Dosen
: Yusi S.S, S.Si, M.T
POLITEKNIK STTT BANDUNG KIMIA TEKSTIL 2018/2019
ABSTRAK Di udara kita mungkin kesulitan untuk mengangkat sebuah batu. Tetapi ketika di dalam air, batu yang sama kadang dapat kita angkat dengan mudah. Hal ini terjadi karena zat cair menghasilkan gaya angkat pada benda yang tercelup di dalamnya. Fenomena inilah yang dirumuskan oleh Archimedes. Yang menyatakan bahwa suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan besar zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Hukum Archimedes ini pun dapat digunakan untuk mencari nilai massa jenis dari suatu zat. Dan pada praktikum kali ini kita akan mencoba membuktikan berapakah nilai massa jenis dari air murni. Apakah akan kita dapatkan nilai massa jenis air sebesar 1,00 π/ππ3 atau tidak. Dengan menggunakan persamaan massa jenis yaitu π = π/π£ (ππ/π3 ) kita dapat menentukan nilai massa jenis dari suatu zat. Pada praktikum ini kita akan menggunakan neraca teknis dan persamaan Hukum Newton untuk memperlihatkan bahwa teori Newton apakah akan sesuai dengan hasil percobaan. Teori ralat pun digunakan pada praktikum kali ini agar praktikan dapat melakukan pengukuran tungga ataupun berulang.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Seperti yang telah diketahui, benda disekitar kita memiliki berat yang berbedabeda. Bahkan pada satu jenis benda yang sama, memiliki berat yang berbeda, tergantung pada ukuran dari benda tersebut. Ukuran benda akan berpengaruh pada volume yang mengakibatkan volume tiap benda berbeda. Namun hal tersebut tidak berlaku pada massa benda yang bersifat tetap. Pada satu jenis benda yang sama akan memiliki besar yang sama, baik pada ukuran volume yang berbeda sekalipun. Sifat dari massa jenis inilah digunakan sebagai pengenal suatu zat, karena massa jenis zat yang satu dengan yang lain tidak akan tertukar. Massa jenis air digunakan sebagai massa jenis standar pada berbagai pengukuran massa zat lain. Standar massa jenis ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Italia yaitu Archimedes. Kisah tentang Archimedes yang banyak diceritakan oleh orang adalah kisah saat Archimedes menemukan cara dan rumus untuk menghitung volume benda yang tidak mempunyai bentuk baku. Menurut kisah tersebut, sebuah mahkota untuk raja Hiero II telah dibuat dan raja memerintahkan Archimedes untuk memeriksa apakah mahkota tersebut benar-benar terbuat dari emas murni ataukah mengandung tambahan perak. Karena Raja Hiero II tidak mempercayai pembuat mahkota tersebut. Saat Archimedes merendam dalam bak mandinya, dia melihat bahwa air dalam bak mandinya tertumpah keluar sebanding dengan besar tubuhnya. Archimedes menyadari bahwa efek ini dapat digunakan untuk menghitung volume dan isi dari mahkota tersebut. Dengan membagi berat mahkota dengan volume air yang dipindahkan, kerapatan dan berat jenis dari mahkota bisa diperoleh. Berat Jenis mahkota akan lebih rendah daripada berat jenis emas murni apabila pembuat mahkota tersebut berlaku curang dan menambahkan perak ataupun logam dengan berat jenis yang lebih rendah. 1.2 TUJUAN 1) Dapat menggunakan alat-alat perhitungan yang dipakai dalam praktikum 2) Dapat membuktikan densitas massa air murni dengan menggunakan tiga objek benda 3) Mampu melakukan perhitungan dengan menerapkan perhitungan nilai ralat.
BAB II DASAR TEORI 2.1 MASSA JENIS Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satu satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah. Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (ππ/π3 ). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Rumus untuk menentukan massa jenis adalah π=
π (ππ) β¦ (π) π½(ππ )
π = πππ π π π½ππππ (ππ/π3 ) π = πππ π π π§ππ‘ (ππ) π£ = ππππ’ππ π§ππ‘(π3 )
Berikut adalah massa jenis untuk beberapa fluida Tabel-1 Massa Jenis Untuk Beberapa Fluida (Sumber: Fisika Dasar ITB 2016).
2.2 ARCHIMEDES Menurut hukum archimedes, jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya. Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda yang dapat dibuktikan dengan ilustrasi berikut
Gambat-1 Gaya apung ke atas (Sumber: Fisika Dasar ITB 2016).
Benda berbentuk balok yang dicelupkan ke dalam zat cair mendapat tekanan hidrostatis dari berbagai sisi. Perkalian tekanan dengan luas menghasilkan gaya. Jadi, ada gaya yang bekerja pada tiap sisi benda. Jumlah semua gaya tersebut menghasilkan gaya netto ke atas. Inilah yang disebut gaya angkat Arcimedes. Sehingga gaya netto yang bekerja pada balok adalah πΉπ΄ = πΉ2 β πΉ1 β¦ (2) πΉπ΄ = π2 (πππ‘) β π1 (πππ‘) β¦ (3) πΉπ΄ = (ππ)(π2 β π1 ) β¦ (4) πΉπ΄ = (ππ)(ππβ2 β ππβ1 ) β¦ (5) πΉπ΄ = (ππ)ππ(β1 + π‘ β β1 ) β¦ (6) πΉπ΄ = (ππ)ππ(π‘) β¦ (7) ππππππ (πππ‘) = ππππ’ππ, ππππ πΉπ΄ = πππ β¦ (8) ππ¨ = ππ β¦ (π) ππππ π© = ππ β¦ (ππ) ππππππ, πΉπ΄ = πΊππ¦π π΄ππβππππππ
π΅ = πΊππ¦π π΅ππ’π¦πππ‘ π = πππ π π π§ππ‘ (ππ) π = ππππππππ‘ππ ππππ£ππ‘ππ π (π/π 2 )
Jadi, dapat dibuktikan bahwa nilai besar gaya ke atas yang dialami oleh benda itu sama dengan besar berat benda yang tercelup. Sehingga, untuk mencari nilai massa jenis suatu zat dapat digunakan skema sebagai berkut
Gambar-2 Percobaan densitas massa a) tanpa zat cair, b) dengan zat cair (Sumber: Pengantar Eksperimen Fisika untuk SMA/S1).
Keadaan tanpa zat cair β πΉ = 0 β¦ (11) π1 = ππ β¦ (12)
Keadaan dengan zat cair β πΉ = 0 β¦ (13) π΅ + π2 = ππ β¦ (14) π΅ = ππ β π2 = π1 β π2 β¦ (15)
Karena π1 dan π2 dihitung menggunakan neraca teknis, maka variable yang terukur adalah berat benda, sehingga besar massa zat cair dapat ditentukan dari π΅ = ππ§ππ‘ ππππ = ππ1 β ππ2 β¦ (15) π
BAB III METODE EKSPERIMEN 3.1 ALAT DAN BAHAN 1. Neraca quadrouple beam balance 2. Jangka sorong 3. Batang zat padat: emas, aluminium, dan tembaga 4. Air 5. Gelas beker 2 6. Pipet tetes 7. Tali 3.2 SKEMA PERCOBAAN
Gambar-3 Skema Percobaan (Sumber: Pengantar Eksperimen Fisika untuk SMA/S1).
3.3 CARA KERJA 1. Dihitung panjang, lebar, dan tinggi dari batang zat padat dengan sekali pengukuran 2. Dihitung massa dari batang zat padat 3. Diukur massa dari batang zat padat di dalam zat cair 4. Diukur massa gelas 5. Diukur gaya bouyant per konstanta percepatan grafitasi (massa kenaikan zat cair) 6. Dipindahkan kenaikan zat cair ke dalam gelas beker kosong 7. Diukur jari-jari gelas beker 8. Diukur tinggi kenaikan air 9. Diukur volume kenaikan zat cair 10. Diukur massa kenaikan zat cair dan densitasnya menggunakan persamaan (1) 11. Dilakukan percobaan untuk batang zat padat yang lain
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Pengamatan Tabel-1 Data Pengamatan NO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Pengukuran Massa Gelas Jari-Jari Gelas (π Β± βπ) (π Β± βπ) (π Β± βπ) Massa Benda Massa Benda Dalam Air Massa kenaikan air dalam gelas Tinggi kenaikan air
Tembaga
(π, ππ Β± π, πππ)ππ (π, ππ Β± π, πππ)ππ (π, ππ Β± π, πππ)ππ (ππ, ππ Β± π, πππ)π (ππ, ππ Β± π, πππ)π (ππ, π Β± π, πππ)π
Aluminium (ππ, π Β± π, πππ)ππππ (π, πππ Β± π, πππ)ππ (π, ππ Β± π, πππ)ππ (π, ππ Β± π, πππ)ππ (π, πππ Β± π, πππ)ππ (ππ, π Β± π, πππ)π (π, ππ Β± π, πππ)π (ππ, ππ Β± π, πππ)π
(π, πππ Β± π, πππ)ππ
(π, ππ Β± π, πππ)ππ
Emas
(π, ππ Β± π, πππ)ππ (π, ππ Β± π, πππ)ππ (π, ππ Β± π, πππ)ππ (ππ, ππ Β± π, πππ)π (ππ, ππ Β± π, πππ)π (ππ, ππ Β± π, πππ)π (π, π Β± π, πππ)ππ
4.2 Kuningan Pada perhitungan tunggal pengukuran panjang, lebar, dan tinggi didapatkan bahwa (π Β± βπ) = (3,69 Β± 0,005)ππ (π Β± βπ) = (1,61 Β± 0,005)ππ (π‘ Β± βπ‘) = (1,61 Β± 0,005)ππ Maka besar volume batang kuningan adalah π = π. π. π‘ π = 3,69ππ Γ 1,61ππ Γ 1,61ππ π = 9,565 ππ3 ππ ππ ππ βπ = | βπ| + | βπ| + | βπ‘| ππ ππ ππ‘ |π. |π. βπ = π‘. βπ| + π‘. βπ| + |π. π. βπ‘| βπ = |1,61 Γ 1,61 Γ 0,005| + |3,69 Γ 1,61 Γ 0,005| + |3,69 Γ 1,61 Γ 0,005| βπ = |0,013| + |0,0297| + |0,0297| βπ = 0,0724 ππ3 β΄ (π½ Β± βπ½) = (π, πππ Β± π, ππππ)πππ
4.2.1 Massa Jenis Zat Cair Volume zat cair
π = ππ 2 π‘ π = 3,14 Γ (2,355ππ)2 Γ 0,6ππ = 10,454 ππ3 β΄ (π½ Β± βπ½) = (ππ, πππ Β± π, ππππ)πππ Massa Kenaikan Zat Cair Menurut Teori πππ π π πππ‘ πΆπππ = ππ1 β ππ2 = 75,35 ππππ β 66,36 ππππ = 8,99 ππππ Massa Kenaikan Zat Cair Secara Eksperimen ππ§ππ‘ ππππ + ππππππ = 56,15 ππππ ππ§ππ‘ ππππ + 47,0 = 56,15 ππππ ππ§ππ‘ ππππ = 9,15 ππππ Hasil analisa teori dan hasil pengukuran secara eksperimen memperlihatkan hasil yang nilainya tidak terlalu jauh. Maka untuk mendapatkan nilai densitas zat cair dapat digunakan persamaan (1), sehingga Massa Jenis Zat Cair π π 9,15 ππππ = 10,454 ππ3 = 0,875 ππππ/ππ3
π=
ππ ππ βπ = | βπ| + | βπ| ππ ππ 1 π βπ = | βπ| + | 2 βπ| π π 1 9,15 βπ = | 0,005| + | 0,0724| = 0,058 10,454 109,286 β΄ (π Β± βπ) = (π, πππ Β± π, πππ)ππ/πππ Sehingga besar densitas dari zat cair adalah β΄ (π Β± βπ) = (π, πππ Β± π, πππ)ππ/ πππ . Hasil nilai densitas dari zat cair sudah mendekati hasil dari literatur air murni pada umumnya yang sebesar 1,00 ππ/ππ3 (Halliday, 1997)
4.3 Tembaga Pada perhitungan tunggal pengukuran panjang, lebar, dan tinggi didapatkan bahwa (π Β± βπ) = (3,27 Β± 0,005)ππ (π Β± βπ) = (3,28 Β± 0,005)ππ (π‘ Β± βπ‘) = (1,21 Β± 0,005)ππ Maka besar volume batang kuningan adalah π = π. π. π‘ π = 3,27ππ Γ 3,28ππ Γ 1,21ππ π = 12,978 ππ3 ππ ππ ππ βπ = | βπ| + | βπ| + | βπ‘| ππ ππ ππ‘ βπ = |π. π‘. βπ| + |π. π‘. βπ| + |π. π. βπ‘| βπ = |3,28 Γ 1,21 Γ 0,005| + |3,27 Γ 1,21 Γ 0,005| + |3,27 Γ 3,28 Γ 0,005| βπ = |0,019844| + |0,0197835| + |0,053628| βπ = 0,0933 ππ3 β΄ (π½ Β± βπ½) = (ππ, πππ Β± π, ππππ)πππ
4.3.1 Massa Jenis Zat Cair Volume zat cair π = ππ 2 π‘ π = 3,14 Γ (2,355ππ)2 Γ 0,711ππ = 12,388 ππ3 β΄ (π½ Β± βπ½) = (ππ, πππ Β± π, ππππ)πππ Massa Kenaikan Zat Cair Menurut Teori πππ π π πππ‘ πΆπππ = ππ1 β ππ2 = 86,39 ππππ β 77,45 ππππ = 8,94 ππππ Massa Kenaikan Zat Cair Secara Eksperimen ππ§ππ‘ ππππ + ππππππ = 55,7 ππππ ππ§ππ‘ ππππ + 47,0 = 55,7 ππππ ππ§ππ‘ ππππ = 8,7 ππππ
Hasil analisa teori dan hasil pengukuran secara eksperimen memperlihatkan hasil yang nilainya tidak terlalu jauh. Maka untuk mendapatkan nilai densitas zat cair dapat digunakan persamaan (1), sehingga Massa Jenis Zat Cair π π 8,7 ππππ = 12,388 ππ3 = 0,7 ππππ/ππ3
π=
ππ ππ βπ = | βπ| + | βπ| ππ ππ 1 π βπ = | βπ| + | 2 βπ| π π 1 8,7 βπ = | 0,005| + | 0,0933| = 0,067 12,388 153,463 β΄ (π Β± βπ) = (π, π Β± π, πππ)ππ/πππ Sehingga besar densitas dari zat cair adalah β΄ (π Β± βπ) = (π, π Β± π, πππ)ππ/ πππ . Hasil nilai densitas dari zat cair sudah mendekati hasil dari literatur air murni pada umumnya yang sebesar 1,00 ππ/ππ3 (Halliday, 1997)
4.4 Aluminium (Belum dirubah) Pada perhitungan tunggal pengukuran panjang, lebar, dan tinggi didapatkan bahwa (π Β± βπ) = (1,93 Β± 0,005)ππ (π Β± βπ) = (3,84 Β± 0,005)ππ (π‘ Β± βπ‘) = (0,621 Β± 0,005)ππ Maka besar volume batang kuningan adalah π = π. π. π‘ π = 1,93ππ Γ 3,84ππ Γ 0,621ππ π = 4,602 ππ3 ππ ππ ππ βπ = | βπ| + | βπ| + | βπ‘| ππ ππ ππ‘ βπ = |π. π‘. βπ| + |π. π‘. βπ| + |π. π. βπ‘| βπ = |3,84 Γ 0,621 Γ 0,005| + |1,93 Γ 0,621 Γ 0,005| + |1,93 Γ 3,84 Γ 0,005| βπ = |0,012| + |0,006| + |0,037| βπ = 0,055 ππ3
β΄ (π½ Β± βπ½) = (π, πππ Β± π, πππ)πππ
4.4.1 Massa Jenis Zat Cair Volume zat cair π = ππ 2 π‘ π = 3,14 Γ (2,355ππ)2 Γ 0,34ππ = 5,924 ππ3 β΄ (π½ Β± βπ½) = (π, πππ Β± π, πππ)πππ Massa Kenaikan Zat Cair Menurut Teori πππ π π πππ‘ πΆπππ = ππ1 β ππ2 = 12,0 ππππ β 7,55 ππππ = 4,45 ππππ Massa Kenaikan Zat Cair Secara Eksperimen ππ§ππ‘ ππππ + ππππππ = 50,46 ππππ ππ§ππ‘ ππππ + 47,0 = 50,46 ππππ ππ§ππ‘ ππππ = 3,46 ππππ Hasil analisa teori dan hasil pengukuran secara eksperimen memperlihatkan hasil yang nilainya tidak terlalu jauh. Maka untuk mendapatkan nilai densitas zat cair dapat digunakan persamaan (1), sehingga Massa Jenis Zat Cair π π 3,46 ππππ = 5,924 ππ3 = 0,584 ππππ/ππ3
π=
ππ ππ βπ = | βπ| + | βπ| ππ ππ 1 π βπ = | βπ| + | 2 βπ| π π 1 3,46 βπ = | 0,005| + | 0,055| = 0,005 5,924 35,094 β΄ (π Β± βπ) = (π, πππ Β± π, πππ)ππ/πππ
Sehingga besar densitas dari zat cair adalah β΄ (π Β± βπ) = (π, πππ Β± π, πππ)ππ/ πππ . Hasil nilai densitas dari zat cair sudah mendekati hasil dari literatur air murni pada umumnya yang sebesar 1,00 ππ/ππ3 (Halliday, 1997)
BAB V KESIMPULAN Dengan demikian, telah dibuktikan bahwa nilai densitas massa dari air murni telah mendekati dengan yang ada di buku literatur yaitu 1,00 ππππ/ ππ3 (π»πππππππ¦, 1997). Dengan rincian sebagai berikut. Dengan menggunakan objek benda emas didapat massa jenis air adalah sebesar (π Β± βπ)ππ₯π = (0,875 Β± 0,058)π/ππ3 dengan (ππ§ππ‘ ππππ )π‘ππππ = 8,99 ππππ dan (ππ§ππ‘ ππππ )ππ₯π = (9,15 Β± 0,005)π. Dengan menggunakan objek benda tembaga didapat massa jenis air adalah sebesar (π Β± βπ)ππ₯π = (0,7 Β± 0,067)π/ππ3 dengan (ππ§ππ‘ ππππ )π‘ππππ = 8,94 ππππ dan (ππ§ππ‘ ππππ )ππ₯π = (8,7 Β± 0,005)π. Dengan menggunakan objek benda aluminium didapat massa jenis air adalah sebesar (π Β± βπ)ππ₯π = (0,584 Β± 0,005)π/ππ3 dengan (ππ§ππ‘ ππππ )π‘ππππ = 4,45 ππππ dan (ππ§ππ‘ ππππ )ππ₯π = (3,46 Β± 0,005)π. Hasil yang didapat masih berada dalam jangkauan toleransi dan tidak berbeda terlalu jauh dari buku literatur. Perbedaan hasil yang didapat ini bisa disebabkan karena kurang telitinya praktikan pada saat menggunakan neraca analitik.
DAFTAR PUSTAKA [1.] Galih, V.DV, & Endah Purnomosari. 2015. Pengantar Eksperimen Fisika untuk SMA/S1. Bandung:CV.Mulia Jaya [2.] Abdullah, Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar 1 Institut Teknologi Bandung. Bandung:Tidak diterbitkan