Laporan RBL 13A Kelompok 01 [PDF]

Citation preview

Research Based Learning Penerapan Teorema Torricelli Dalam Botol Plastik Bocor FI-1102 Fisika Dasar 1 Anggi Ejastri Sinaga 1 120310022 Ashilah Diandra Hernawan 2 120280048 Ega Amoret Yusade Tama 3 120280025 Hermanus Kristian P4 120280033 5 Leni Resmiati 120280040 Muhammad Alfa Ranisa6 120310030 Abstrak Botol plastik bocor adalah salah satu penerapan teorema torricelli. Pembuatan alat ini sangat sederhana hanya dibutuhkan botol plastik bekas, paku, pengggaris, busur dan air. Cara kerjanya juga sangat sederhana, kita hanya perlu mengukur sudut, waktu, dan jarak saat air pertama kali menyentuh tanah. Percobaan dikatakan sukses jika data hasil percobaan dan data hasil perhitungan sama. Faktor yang perlu diperhatikan agar percobaan sukses adalah diameter tiap lubang, luas penampang wadah dan keterampilan pengamat dalam mengamati percobaannya.



lebih kecil dari luas penampang wadah. Maka laju air yang keluar dari lubang tersebut sama dengan laju air saat jatuh bebas dari ketinggian h [3]. Dengan menerapkan persamaan bernouli, maka teorema torricelli dapat dirumuskan sebagai berikut :



Kata kunci: bernoulli, bocor, botol, kelajuan, torricelli. 1.



PENDAHULUAN



Fisika adalah ilmu yang menjelaskan secara sederhana kejadian-kejadian yang ada di alam dan menghubungkannya dengan apa yang terjadi di dalam kenyataan [1] dan didasarkan pada hukum dasar. Salah satu hukum dasar dalam fisika adalah hukum bernoulli. Menurut hukum bernoulli aliran fluida di setiap titik memiliki jumlah tekanan dan energi yang sama. Energi tersebut terdiri dari energi kinetik dan energi potensial [2]. Hukum bernoulli dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah pada tempat penampungan air yang bocor. Pada kasus tempat penampungan air yang bocor kita dapat menggunakan teorema torricelli, penerapan dalam hukum bernoulli, untuk menghitung kelajuan air yang keluar dari tempat penampungan yang bocor tersebut. Pada RBL ini kami akan menggunakan botol plastik sebagai ilustrasi tempat penampungan air dan membuktikan hubungan teorema torricelli dengan kenyataannya. 2.



TEORI DASAR



Dalam teorema torricelli dijelaskan bahwa jika suatu wadah yang bagian atasnya terbuka dan bersentuhan langsung dengan udara luar. Diisi suatu cairan dan terdapat lubang kecil di wadah tersebut yang ukurannya



Gambar 2-1 Bejana Bocor 1 1 𝑃1 + 𝜌𝑔ℎ1 + 𝜌𝑔𝑣12 = 𝑃2 + 𝜌𝑔ℎ2 + 𝜌𝑣22 2 2 1 2 𝑃0 + 𝜌𝑔ℎ1 + 0 = 𝑃0 + 𝜌𝑔ℎ2 + 𝜌𝑣2 2 1 𝜌𝑔(ℎ1 − ℎ2 ) = 𝜌𝑣22 2 𝑣22 = 2𝑔∆ℎ 𝑣2 = √2𝑔∆ℎ Tekanan di titik satu sama dengan tekanan di titik dua. Hal tersebut terjadi karena kedua titik terbuka dan bersentuhan langsung dengan udara luar sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfer [4]. Air hanya keluar melalui titik dua sehingga kelajuan air di titik satu sama dengan 0 m/s yang menyebabkan tidak adanya energi kinetik di titik satu. Jenis fluida di titik satu dan titik dua sama sehingga memiliki densitas yang sama. Kemudian didapatkan rumus kelajuan air di titik dua. Setelah mendapat kelajuan air yang keluar, maka waktu pertama kali air menyentuh tanah dapat dicari dengan menerapkan gerakan parabola pada air yang menggalir [5], sehingga dirumuskan sebagai berikut :



Research Based Learning - Penerapan Teorema Torricelli Dalam Botol Plastik Bocor



1



1 𝑦 = 𝑦0 + 𝑣0𝑦 𝑡 − 𝑔𝑡 2 2 Kelajuan air yang keluar menjadi kelajuan mula-mula (𝑣0 ) pada gerak parabola. Posisi keluarnya air pada t = 0 adalah posisi awal pada parabola (𝑦0 = 0) dan posisi saat pertama kali air menyentuh tanah adalah posisi akhir parabola y = -h2, h2 bernilai minus karna air jatuh ke bawah, sehingga 1 −ℎ2 = 0 + (𝑣0 sin 𝛼)𝑡 − 𝑔𝑡 2 2 Setelah mendapat waktu pertama kali air sampai ke tanah, kita dapat mendapatkan jarak pertama kali air jatuh ke tanah dengan menerapkan GLB dan gerak parabola pada sumbu x [5], sehingga didapatkan



Gambar 3-1 Diagram Pembuatan Alat Cara kerja alat :



𝑑 = 𝑣0𝑥 𝑡 𝑑 = (𝑣0 cos 𝛼)𝑡 3.



METODOLOGI



Alat dan bahan : •



Botol plastik 1500 ml



(1 buah)



•



Paku



(1 buah)



•



Penggaris 30 cm



(1 buah)



•



Busur



(1 buah)



•



Spidol



(1 buah)



•



Solatip



(1 buah)



•



Stopwatch



(1 buah)



•



Air



Cara Pembuatan alat :



Gambar 3-2 Diagram Cara Kerja Alat Setelah itu bandingkan jarak dan waktu pertama kali air menyentuh tanah pada data hasil percobaan dengan data hasil perhitungan



Research Based Learning - Penerapan Teorema Torricelli Dalam Botol Plastik Bocor



2



4.



HASIL DAN ANALISIS



Tabel 4-1 Data Hasil Percobaan No. 1. 2. 3. 4. Jarak Pancaran Air (cm) 14 11 6 4



Ketinggian (cm) 25 20 15 10 Waktu (s) 0,26 0,37 0,40 0,39



Kedalaman (cm) 20 15 10 5 Sudut (0) 40 45 40 35



Tabel 4-2 Data Hasil Perhitungan No. 1. 2. 3. 4. Kelajuan (m/s) 1 1 1 1



Ketinggian (cm) 25 20 15 10 Waktu (s) 0,27 0,26 0,22 0,17



Kedalaman (cm) 20 15 10 5 Jarak Pancaran Air (cm) 20 18 16 13



perhitungan. Perbedaaan nilai tersebut disebabkan beberapa faktor yaitu diameter lubang, volume penampang, dan ketidaktelian pengamat. Oleh karena itu, untuk mengurangi kesalahan dan ketidakpastian nilai dalam setiap percobaan diperlukan ketelitian dan ketepatan, serta ketarampilan yang tinggi. Daftar Pustaka [1] M. B. W. D. O. R. Aldyansyah Pramudya Kurniawan, "Penerapan Video Based Learning Dalam Mata Kuliah Fisika Terapan," in Seminar Nasional Pendidikan Fisika, 2019. [2] A. Saripudin, "Persamaan Bernoulli," in Fisika Untuk SMA/MA Kelas XI, 2009, p. 159. [3] D. K. Wardani, "Analisis Kemampuan Pemecahan Masalah Fisika Siswa Pada Materi Fluida Dinamis," Skripsi, 2017. [4] R. D. Prastomo, "Laporan Praktikum Fisika Terapan Acara 4 (Penerapan Prinsip Bernoulli)," Academia, Purwokerto, 2019. [5] "Fisika Study Center," [Online]. Available: http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/38fluida-dinamis?showall=&start=1. [Accessed Selasa Desember 2020].



Setiap lubang memiliki nilai ∆ℎ yang sama yaitu 5 cm. Hal tersebut menyebabkan laju air di setiap lubang sama yaitu 1 m/s.Laju yang sama tidak berarti waktu dan jarak saat pertama kali air menyentuh tanah juga sama. Waktu saat pertama kali air jatuh ke tanah dipengaruhi laju air, kedalaman air, dan sudut pancarannya. Sedangkan jarak saat air pertama kali menyentuh tanah dipengaruhi waktu pertama kali air jatuh ke tanah, laju air, dan sudut pancarannya. Data hasil percobaan memiliki nilai yang berbeda dengan data hasil perhitungan. Hal ini terjadi karena terdapat perbedaan diameter pada tiap lubang yang menyebabkan jumlah air yang keluar dari tiap lubang berbeda-beda. Volume air yang keluar di tiap lubang juga berbeda karena mempunyai luas penampang yang berbeda. Ketidaktelitian pengamat juga dapat menjadi penyebab perbedaan nilai tersebut. 5.



KESIMPULAN



Dengan menggunakan botol plastik bekas, kita dapat melakukan penerapan teorema torricelli dan membuktikan hubungannya dengan kenyataan yang ada. Pada percobaan botol plastik bocor, jarak dan waktu saat pertama kali air jatuh ke tanah memilliki nilai yang berbeda antara data hasil percobaan dengan data hasil Research Based Learning - Penerapan Teorema Torricelli Dalam Botol Plastik Bocor



3