LAPORAN PRATIKUM
FLUIDA
“GAYA
ANGKAT ZAT CAIR”
Disusun
oleh :
Kelompok 5
1. Nur
Intan Fitriani (13030654059)
2. Nur
Jannati (13030654060)
3. Moh.
Sholahuddin Ghozali (13030654068)
4. Prasetyarini (13030654071)
5. Ria
Restu Fu’anni (13030654078)
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
NEGERI SURABAYA
2015
Gaya
Angkat Zat Cair
ABSTRAK
Percobaan
“Gaya Angkat Zat Cair” bertujuan untuk menyelidiki gaya angkat zat cair. Metode
yang digunakan adalah menurunkan balok pendukung, sehingga alas tabung plastik
berpeluru tercelup ke air sedalam 2 cm kemudian mencatat hasil yang ditunjukkan
oleh neraca pegas. Pada percobaan ini, diperoleh hasil untuk kedalaman 0,2 cm
sampai 10,0 cm berat benda dalam air berturut-turut adalah 0,9 N; 0,8 N; 0,7 N;
0,6 N; dan 0,6 N. Hasil untuk gaya angkat pada kedalaman 0,2 cm sampai 10,0 cm
didapat gaya angkat berturut-turut adalah 0,1 N; 0,2 N; 0,3 N; 0,4 N; dan 0,4
N. Pada kedalaman 0,8 cm dan 10,0 cm nilai berat benda dalam air dan gaya
angkat sama yaitu berturut-turut 0,6 N dan 0,4 N. Hal tersebut disebabkan
karena tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman.
Kata
Kunci: gaya angkat, kedalaman, tekanan
fluida
BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari,
kita pernah menjumpai alat-alat yang menggunakan prinsip gaya angkat zat cair
seperti kapal. Kapal yang terbuat dari bahan-bahan berat dapat mengapung di
laut atau perairan, bahkan kapal tersebut masih dapat mengangkut banyak orang
dan barang-barang dalam jumlah yang banyak tanpa adanya tanda-tanda kapal itu
mau tenggelam. Kapal dimisalkan sebagai suatu benda yang memiliki gaya berat
yang dipengaruhi gaya gravitasi dan air merupakan fluida. Fluida ini merupakan
zat yang dapat mengalir atau berpindah sebagai akibat dari pengaruh tekanan
yang sangat kecil. Fluida memiliki dua wujud yaitu cair dan gas. Komponen yang
bekerja pada fluida statis adalah gaya angkat ke atas dan tekanan hidrostatis.
Gaya angkat ke atas atau dapat juga disebut sebagai gaya apung merupakan
resultan gaya yang dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat
benda itu tercelup. Sehingga, gaya angkat ke atas dipengaruhi oleh volume benda
yang tercelup ke dalam zat cair. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang
terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat
cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Pada percobaan ini yang akan dibahas
adalah pengaruh kedalaman suatu benda terhadap gaya angkat zat cair (FA).
B.
Rumusan
Masalah
Berdasarkan
latar belakang diatas, maka dapat diambil suatu rumusan masalah, yaitu “Bagaimana
pengaruh kedalaman suatu benda terhadap gaya angkat zat cair ?”
C.
Hipotesis
Berdasarkan
rumusan masalah di atas, dapat diambil hipotesis “Jika kedalaman benda yang
tercelup semakin dalam maka gaya angkatnya semakin besar pula”.
D.
Tujuan
Adapun tujuan percobaan ini adalah
“Menyelidiki gaya angkat zat cair”
BAB II
KAJIAN TEORI
Archimedes adalah
seorang ilmuwan terbesar pada zamannya. Dia lahir di kota
Syracuse, Sisilia pada tahun 287 SM dan meninggal pada tahun 212 SM. Archimedes
dikenal sebagai ahli fisika, marematika, optika dan astronomi. Ia dijuluki
sebagai Bapak Eksperimen, karena mendasarkan penemuannya pada percobaan.
Dia menemukan hukum pada
sebuah peristiwa yang disebut dengan Hukum Archimedes yang berbunyi “jika
benda dimasukkan ke dalam cairan, baik sebagian atau seluruhnya, akan
mendapatkan gaya ke atas sebesar berat cairan yang dipindahkan benda
itu”. Misalnya air mempunyai volume tertentu, jika sebuah benda dimasukkan
ke dalam air tersebut, maka permukaan air akan terdesak atau naik. Dengan kata
lain, berat benda seolah-olah menjadi lebih ringan. Hal ini karena adanya gaya
ke atas yang sering disebut gaya Archimedes.
Hukum
Archimedes
Hukum
Archimedes : Setiap benda yang berada di dalam suatu fluida, maka benda
itu akan mengalami gaya ke atas (yang disebut gayaapung) seberat
zat cair yang dipindahkan. Dalam persamaan :
FA =
Wb
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada
di udara karena dalam air, benda mendapat gaya ke atas. Sementara
ketika di udara, benda memiliki berat yang sesungguhnya.
Dalam
Persamaan :
Wb =
mb.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 sesungguhnnya, atau berat di udara (N)
FA : gaya angkat
ke atas (N)
gaya keangkat ke atas ini disebut juga gaya
apung. (Ibrahim.2000)
Definisi
1 gaya apung
Gaya yang dikerjakan fluida
pada benda yang timbul karena selisih hidrostatik yang dikerjakan fluida antara
permukaan bawah denganpermukaan atas. Bila tekanan fluida pada sisi atas dan
sisi bawah yang mengapung masing-masing P1 dan P2 maka gaya yang dikerjakan pada
telur pada sisi atas dan bawah adalah:
F1 =
P1. A
F2= P2. A
Gaya ke
atas yang bekerja pada abalok merupakan resultan gaya F1 dan F2.
FA =
F2 – F2
FA =
(P2 – P2)A
FA =
(h2 – h2)pfgA
FA = pfgV
Keterangan
:
pf =
masa jenis fluida (kg/m3)
V
= volume air telur yang tercelup (m3)
Defenisi
II gaya apung :
Selisih berat benda di udara dengan berat benda
di fluida yang memiliki gayaapung tersebut.
Hukum ini juga bukan suatu hukum
fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga. Bila gaya
archimedes sama dengan gaya berat W maka resultan gaya =0 dan benda melayang .
- Bila
FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang
- Jika
rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa telur maka agar telur
berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih
kecil dari pada volume telur.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam
cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume
zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume telur dan rapat massa cairan
sama dengan rapat rapat massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar
daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang
tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam. Berdasarkan Hukum
Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua
gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (FA) dari zat
cair itu. (anymose
http://rahmat88aceh.wordpress.com/2009/12/03/hukum-archimedes-hukum-pengapungan)
BAB III
METODE PERCOBAAN
A.
Alat dan
Bahan
1. Alat
a. Dasar
statif 1
buah
b. Kaki
statif 1 buah
c. Batang
statif pendek 1 buah
d. Batang
statif panjang 1 buah
e. Mistar 1 buah
f. Necara
pegas 1
buah
g. Tabung
berpancuran 1 buah
h. Balok
pendukung 1 buah
i.
Jepit panahan 1
buah
j.
Gelas kimia 1
buah
k. Tabung
plastik dengan tutup 1 buah
l.
Tabung plastik dengan peluru 2 buah
2. Bahan
Air secukupnya
B.
Variabel
yang Digunakan
1. Variabel
kontrol : massa tabung plastik
berpeluru dan volume air
Definisi
operasional : pada percobaan yang kami
lakukan yang
dibuat
sama adalah massa tabung plastik berpeluru dan volume air. Massa tabung plastik
berpeluru yang digunakan ketika ditimbang diudara yaitu sebesar 1 N dan volume
air yang digunakan adalah 1000 ml.
2. Variabel
manipulasi : Kedalaman tabung plastik
berpeluru
Definisi
operasional : Kedalaman tabung plastik
berpeluru ketika
tercelup
di dalam air yaitu 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm dari permukaan air.
3. Variabel
respon : Massa tabung plastik
berpeluru dalam air
Definisi
operasional : Massa dari tabung plastik
berpeluru ketika
tercelup
di dalam air.
C.
Alur Kerja
|
Alat
|
|
Neraca
Pegas
|
|
Tabung
Plastik Berpeluru
|
|
· Dirangkai
seperti gambar
|
|
· Dipasang pada statif
|
|
· Dikaitkan pada neraca
pegas
· Diisi dengan peluru
hingga massanya menjadi 1 N
|
|
Tabung
Plastik Berpeluru
|
|
Massa
Benda dalam Air
|
|
· Dicelupkan ke dalam gelas
kimia sedalam 2 cm
|
|
·
Diulangi
dengan kedalaman 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm
|
|
Suhu
& waktu
|
|
- dipanaskan hingga suhu yang ditunjukkan
oleh termometer konstan
|
D.
Desain
Percobaan
|
statif
|
|
Tabung berpeluru
ditimbang ketika di udara sebesar 1 N
|
|
air
|
|
Gelas kimia 1000
ml
|
|
Neraca pegas
|
|
Tabung berpeluru
ditimbang ketika ada pada kedalaman 2 cm, 4cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm
|
|
air
|
|
Gelas kimia 1000
ml
|
|
Neraca pegas
|
|
statif
|
|
Kedalaman (h)
|
|
penggaris
|
E.
Langkah
Percobaan
1.
Merangkai peralatan sesuai dengan gambar
2.
Mengisi gelas kimia dengan air sebanyak 1000 ml
3.
Memasang neraca pegas pada statif
4.
Meletakkan tabung berisi peluru pada statif
5.
Menimbang berat tabung plastik berpeluru di
udara dengan neraca pegas, misalnya w sebesar 1 N
6.
Menurunkan
balok pendukung, sehingga alas tabung plastik berpeluru tercelup ke air sedalam
2 cm dari permukaan air di dalam gelas kimia
7.
Mengamati dan mencatat hasil berat tabung yang
ditunjukkan neraca pegas
8.
Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk keadaan alas tabung
plastik tercelup ke air sedalam 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm
BAB
IV
DATA
DAN ANALISIS
A.
Data
Tabel
Hasil Percobaan Gaya Angkat
Zat Cair
|
No
|
H
(h ± 0,1) cm
|
Wa
(Wa ± 0,1) N
|
Fa
(Fa = W-Wa)
|
|
1.
|
2,0
|
0,9
|
0,1
|
|
2.
|
4,0
|
0,8
|
0,2
|
|
3.
|
6,0
|
0,7
|
0,3
|
|
4.
|
8,0
|
0,6
|
0,4
|
|
5.
|
10,0
|
0,6
|
0,4
|
Keterangan :
h =
Kedalaman wadah berpeluru saat tercelup ke air
Wa = Berat
saat di air
Fa = Gaya
angkat (Fa = W-Wa)
W = Berat
saat di udara (1N)
B.
Analisis
Percobaan
ini bertujuan untuk
menyelidiki gaya angkat dalam air. Dalam percobaan ini
kami memanipulasi kedalaman wadah berpeluru saat tercelup ke air (h),
diantaranya 2cm, 4cm, 6cm,
8cm dan 10cm. Dengan variabel
kontrol atau perlakuan yang dibuat sama yaitu massa wadah berpeluru dan volume air yaitu 900 mL. Pertama, menimbang massa wadah berpeluru, mengukur volume air
yaitu 900 mL. Sehingga menghasilkan gaya angkat
dalam zat cair dengan pengurangan antara berat saat diudara dan berat saat di
air. Pada kedalaman 2 cm menunjukkan bahwa berat
saat di air sebesar 0,9 N sehingga mempunyai nilai gaya angkat sebesar 0,1 N.
Pada kedalaman 2 cm menunjukkan bahwa berat saat di air sebesar 0,9 N sehingga
mempunyai nilai gaya angkat sebesar 0,1 N. Dengan kedalaman 4 cm menunjukkan
bahwa berat saat di air sebesar 0,8N sehingga nilai gaya angkatnya adalah 0,2
N. Sedangkan pada kedalaman 6 cm menunjukkan bahwa berat saat di air sebesar
0,7 N sehingga mempunyai nilai gaya angkat sebesar 0,3 N. Lalu pada kedalaman 8
cm menunjukkan bahwa berat saat di air sebesar 0,6 N sehingga mempunyai nilai gaya
angkat sebesar 0,4 N. Dan pada kedalaman 10 cm menunjukkan bahwa berat saat di
air sebesar 0,6 N sehingga mempunyai nilai gaya angkat sebesar 0,4 N.
C.
Pembahasan
Seperti yang kita ketahui pada percobaan gaya angkat ini, terdapat
gaya-gaya yang bekerja pada gaya angkat yaitu diantaranya adalah (Fa) ke atas, gaya berat (W/berat
benda di udara) ke bawah, dan tegangan tali atau gaya berat (Wa/berat
benda di dalam air) ke atas. Persamaaan yang diperoleh dari gaya-gaya tersebut
adalah gaya angkat (Fa) ditambah dengan berat benda di di dalam air
(Wa) sama dengan berat benda di udara (W), sehingga gaya angkat (Fa)
sama dengan berat benda di udara dikurangi berat benda di dalam air (Wa).
Semua benda yang dimasukkan
dalam fluida mempunyai berat yang lebih
kecil dari pada berat yang masih ada di udara. Misalnya, sebuah benda
terasa lebih ringan ketika berada di dalam air dibandingkan ketika berada di
udara. Berat di dalam air sesungguhnya tetap, tetapi air melakukan gaya yang
arahnya ke atas. Hal ini menyebabkan berat benda akan berkurang, sehingga benda
terasa lebih ringan.
Berdasarkan pada data dan analisis hasil percobaan Gaya Angkat Zat
Cair pada kelompok lima, diperoleh hasil data percobaan sesuai dengan data yang
kami tuliskan diatas, pada kedalaman serta dengan menggunakan persamaan di
atas, diperoleh hasil untuk kedalaman 0,2 cm; 0,4 cm; 0,6 cm; 0,8 cm dan 10,0 cm berat benda dalam air berturut-turut
adalah 0,9N; 0,8 N; 0,7 N; 0,6 N; dan 0,6 N. Sedangkan untuk gaya angkat yang
dihasilkan dari perolehan pengurangan berat benda yang ada di udara dengan
berat benda yang ada di air berturut – turut adalah 0,1 N; 0,2 N; 0,3 N; 0,4 N
dan 0,4 N. Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa terjadi penurunan nilai
berat benda dalam air ketika dimasukkan dalam air dengan kedalaman yang semakin
besar. Begitu pula sebaliknya, jika suatu benda dimasukkan dalam air semakin
rendah maka gaya angkat yang terjadi akan semakin rendah. Namun pada data hasil
percobaan kelompok kami, kami memiliki kejanggalan pada berat saat di dalam
air. Pada ketiggian 0,8 cm dan 10,0 cm memiliki gaya angkat yang sama yaitu
sama – sama mempunyai gaya angkat sebesar 0,4 N. Hal ini disebabkan kesalahan
dari kelompok kami yang kurang teliti dan kurang tepat membaca skala penggaris,
sehingga berdampak pada perhitungan gaya apung.
Besarnya gaya tekan ke atas dapat ditentukan dengan konsep tekanan
hidrostatik. Gaya total yang disebabkan
oleh tekanan fluida merupakan gaya apung atau gaya tekan ke atas yang besarnya:
Fa = ρ.g.h.A. Berdasarkan persamaaan tersebut maka hubungan antara
kedalaman benda terhadap gaya angkat zat cair yaitu sebanding/berbanding lurus
sehingga kedalaman benda berpengaruh terhadap besar gaya angkat zat cair. Dari
hasil percobaan yang kami lakukan menunjukkan bahwa hasil tersebut sesuai
dengan teori dimana semakin besar kedalaman benda maka semakin besar pula gaya
angkat zat cair.
Ketika
pada kedalaman 2,0 cm dan 4,0 cm, hanya sebagian benda yang tercelup dalam air.
Sedangkan pada kedalaman 6,0 cm sampai 10,0 cm semua bagian benda sudah
tercelup ke dalam air. Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada kedalaman 0,6 cm
dan 0,8 cm nilai berat benda dalam air dan gaya angkat seharusnya berbeda, pada kedalaman tersebut sama-sama
semua bagian benda sudah tercelup ke dalam air. Namun pada percobaan kami,
tidak sesuai dengan teori yang ada. Hal ini disebabkan oleh kekurang telitian
yang terjadi pada kelompok kami. Pergoncangan air dan penglihatan di dalam air
dengan tidak di dalam air, berbeda. Sehingga menyebabkan ketidak samaan data
hasil percobaan dengan teori yang ada. Namun, pada kedalaman 0,8 cm dan 10,0 cm
nilai berat benda dalam air dan gaya angkat sama yaitu 0,4 N. Pada kedalaman
tersebut sama-sama semua bagian benda sudah tercelup ke dalam air. Meskipun
sama-sama semua bagian benda sudah tercelup ke dalam air belum tentu pada
kedalaman yang berbeda nilai berat benda dalam air dan gaya angkatnya sama. Hal
tersebut disebabkan karena tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman. Semakin
dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut, sehingga
semakin besar kedalaman benda di dalam zat cair maka semakin besar pula tekanan
fluida. Tekanan fluida berbanding lurus dengan gaya sehingga semakin besar
tekanan maka semakin besar pula gayanya. Jadi semakin besar kedalaman maka
semakin besar pula gaya angkat zat cair.
BAB V
DISKUSI
Sebuah batu memiliki berat 30
N jika ditimbang di udara. Jika batu tersebut ditimbang di dalam air beratnya =
21 N. Jika massa jenis air adalah 1 gr/cm3, hitung massa jenis batu tersebut!
Jawaban:
Diketahui : W = 30 N
Wa = 21 N
ρf = 1 gr/cm3
Ditanya : ρb = …?
Jawab :
=
Jadi, massa jenis batu yaitu
sebesar
gr/cm3.
BAB
V
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan praktikum tersebut
dapat disimpulkan bahwa semakin dalam fluida (zat
cair), semakin besar tekanan fluida tersebut, sehingga semakin besar kedalaman
benda di dalam zat cair maka semakin besar pula tekanan fluida. Tekanan fluida
berbanding lurus dengan gaya sehingga semakin besar tekanan maka semakin besar
pula gayanya. Jadi semakin besar kedalaman maka semakin besar pula gaya angkat
zat cair. Sebesarnya gaya tekan ke atas dapat ditentukan dengan konsep tekanan
hidrostatik. Gaya total yang disebabkan
oleh tekanan fluida merupakan gaya apung atau gaya tekan ke atas yang besarnya:
Fa = ρ.g.h.A. Berdasarkan persamaaan tersebut maka hubungan antara
kedalaman benda terhadap gaya angkat zat cair yaitu sebanding/berbanding lurus
sehingga kedalaman benda berpengaruh terhadap besar gaya angkat zat cair. Dari
hasil percobaan yang kami lakukan menunjukkan bahwa hasil tersebut sesuai
dengan teori dimana semakin besar kedalaman benda maka semakin besar pula gaya
angkat zat cair
B.
Saran
Adapun saran untuk pratikum “Gaya Angkat Zat Cair” ini, yaitu
pengamat harus lebih teliti dalam melihat skala pada neraca pegas sehingga data
yang dihasilkan tepat dan benar. Selain itu, neraca pegas yang digunakan di cek
terlebih dahulu apakah layak untuk digunakan atau tidak.
DAFTAR
PUSTAKA
Kanginan,
Marthen. Physics for Senior High School 2nd Semester
Grade XI. 2010.
Jakarta: Erlangga
Zaelani,ahmad.2006. Bimbingan
Pemantapan Fisika. Bandung:
Yrama Widya.
Supramono,
Eddy.2005. Fisika dasar II. Malang: UM Press.
Anonim, 2013.http://dasarelektronika.com/pengertian-dan-fungsi-transformator/(Diakses pada
12-05-2015pukul 23.37 WIB).
LAMPIRAN DOKUMENTASI
|
Mengisi gelas kimia dengan air sampai 1000 ml
|
Meletakkan
neraca pegas pada
statif
|
|
Merangkai
alat seperti petunjuk praktikum dan mengukur berat beban saat diudara
|
Mengukur
kedalaman beban pada saat tercelup sebelum ditimbang menggunakan neraca pegas
|
|
Mengukur
berat beban saat berada pada kedalaman tertentu menggunakan neraca pegas
|
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar