1.
Judul
Judul praktikum ini
adalah Hukum Archimedes
2.
Tujuan percobaan
a.
Ranah kognitif
Mahasiswa diharapkan dapat :
1.
Menemukan hubungan antara gaya ke atas (Farc)
dengan berat benda di udara (Wu) dan berat di dalam air (Wa)
2.
Menemukan hubungan antara gaya ke atas (Farc)
dengan berat air yang dipindahkan (W)
3.
Menemukan hubungan antara gaya ke atas (Farc)
dengan volume air yang dipindahkan (“V)
4.
Mengaplikasikan kesimpulan yang diperoleh dari
percobaan dalam kehidupan sehari-hari
b.
Ranah afektif
Mahasiswa diharapkan dapat : hati-hati, teliti, dan
objektif (jujur) dalam menggunakan dinamometer untuk mengukur berat benda di
udara (Wu) dan berat benda di dalam zat cair (Wa), gelas
ukur untuk mengukur volume benda yang dicelupkan dalam zat cair (“V), dan
higrometer umtuk mengukur massa jenis zat cair (ρa)
c.
Ranah psikomotorik
Mahasiswa dapat terampil dalam menggunakan
dinamometer untuk mengukur berat benda di udara (Wu) dan berat benda
dalam zat cair (“V), dan higrometer untuk mengukur massa jenis zat cair (ρa)
d.
Ranah iman dan taqwa
Mahasiswa diharapkan dapat menyadari, bahwa ada
manfaat yang sangat besar bagi manusia dengan adanya gaya Archimedes.
3.
Alat dan bahan percobaan
a.
Dinamometer untuk mengukur berat benda di udara
(Wu) dan berat benda di dalam zat cair (Wa atau Wm)
b.
Gelas ukur untuk mengukur volume benda yang
dicelupkan dalam zat cair (“V)
c.
Higrometer untuk mengukur massa jenis zat cair (ρa)
d.
Kubus logam
e.
Balok kayu
f.
Air (atau minyak sabagai ganti dari air)
g.
Neraca untuk mengukur massa benda
4.
Rumusan Masalah
1.
Bagaimanakah
hubungan antara gaya ke atas (Farc) dengan gaya berat di udara
( Wu ) dan berat benda di dalam
air ( Wa ) atau berat benda di dalam minyak
( Wm)
?
2.
Bagaimanakah
hubungan antara gaya ke atas (Farc) dengan gaya berat air yang di pindahkan
( W ) atau berat minyak yang di pindahkan ( Wm ) ?
3.
Bagaimanakah
hubungan antara gaya ke atas (Farc) dengan volume air yang
dipindahkan (“V) atau volume minyak yang dipindahkan (“Vm) ?
5.
Hipotesis
1. 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 yaitu
: wu= mg. Sedangkan ketika
berada dalam air, benda dikatakan memiliki berat semu, dinyatakan dengan: ws= wu - F a
Keterangan:
w s = berat semu (N)
wu = berat sesungguhnya (N)
Fa = gaya angkat ke atas atau gaya
apung (N)
2. Gaya apung yang
bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kadalam suatu
fluida sama dengan berat fluida Mf yang dipindahkan olah benda
tersebut
Fa = Mfg
3. Gaya yang
dikerjakan fluida pada benda yang timbul karena selisih gaya hidrostatik yang
dikerjakan fluida antara permukaan bawah dengan permukaan atas. Bila tekanan fluida pada sisi atas dan sisi
bawah benda yang mengapung masing-masing p1 dan p2,
maka gaya yang dikerjakan pada balok pada sisi atas dan bawah adalah:
F 1=
p1A
F 2=
p2 A
Gaya ke
atas yang bekerja pada balok merupakan resultan gaya F 1 dan
F 2.
F a=
∑F
F a=
F 2- F 1
F a=
p2A - p1 A
F a=
(p2 - p1 )A
F a=
(h2- h1)ρgA
F a
=ρgV
Keterangan:
ρ =
massa jenis air (1000kg/m3)
V
= volume air di dasar balok (m3)
ρgV= mg
berat air (N)
F a= berat
zat cair yang dipindahkan oleh benda (N)
6.
Prosedur percobaan
a.
Pertama
·
mengukur
percepatan gravitasi (g) di tempat percobaan dengan menggunakan dinamometer
b.
Kedua
·
mengambil
air secukupnya dan mengukur massa jenisnya menggunakan hidrometer
·
mengambil
minyak tanah secukupnya dan mengukur massa jenisnya menggunakan hidrometer
c.
Ketiga
mengambil kubus
logam dan menimbang beratnya di udara menggunakan dinamometer dan menimbang
kubus logam ke dalam air dan membaca penunjukan dinamometer, dan mengamati
perbedaannya
d.
Keempat
mengambil balok kayu
dan menimbang beratnya di udara menggunakan dinamometer dan menimbang balok
kayu ke dalam air dan membaca penunjukan dinamometer, dan mengamati
perbedaannya
e.
Kelima
merangkai alat
percobaan seperti gambar berikut
f.
Keenam
·
mengamati
volume gelas ukur pada awal percobaan V1
·
memasukkan
kubus logam kedalam air
·
mengamati
penunjukan dinamometer, misalnya Wal.
·
mengamati
volume gelas ukur V2
·
menghitung
volume kubus
·
menghitung
volume air yang dipindahkan “V = V2 % V1
g.
Ketujuh
·
mengulangi
langkah percobaan dari b sampai e sehingga memperoleh Farc1 dan “V1,
Farc2 dan V2,
Farc3 dan V3, Farc4 dan V4, Farc5 dan V5
·
menggambar
grafik Farc vs “V
h.
Kedelapan
·
mengulangi
langkah percobaan dari b sampai e dengan minyak tanah sebagai pengganti air
7. Data hasil percobaan
Ø Kubus logam
m = 65,29 gr Wud= 0,65 N ρair = 1 gr/cc
|
h1 (cm)
|
Wa (N)
|
V1 (x 10-3m3)
|
V2 ( x 10-3 m3)
|
|
5
|
0,575
|
0,35
|
0,36
|
|
7
|
0,575
|
0,35
|
0,36
|
|
9
|
0,575
|
0,35
|
0,36
|
|
11
|
0,575
|
0,35
|
0,36
|
|
13
|
0,575
|
0,35
|
0,36
|
Percepatan gravitasi
W = m.g
g = Wu/m = 0,65/0,0629 = 9,95 N/kg
Ø Balok kayu
m = 17,66 gr Wud = 0,175 N ρair = 1 gr/cc
|
Wa (N)
|
V1 (x 10-3 m3)
|
V2 (x 10-3 m3)
|
|
0,05
|
0,15
|
0,165
|
Percepatan gravitasi
g = Wu/M = 0,175/0,01766 = 9,9 N/kg
Skala terkecil =
Berat = 0,01 N
Massa = 0,01 gr
8. Anailisis Data
Percobaan Hukum
Archimedes ini mengguakan analisis data sebagai berikut :
·
Fa = Mfg
·
F a =ρf gbf V
1. Kubus Logam
·
Fa = Wu
– Wa
= ( 0,65 – 0,575 ) N
= 0,075 N
·
F a =ρf Vbf g
= 1000 kg/m3 x ( 0,36-0,35 )
x10-3m3 x 9,95 N/ kg
=
0,0995
N
2.
Balok Kayu
·
Fa = Wu
– Wa
= ( 0,175 – 0,05 ) N
= 0,125 N
·
F a =ρf Vbf g
= 1000 kg/m3 x ( 0,165-0,15 ) x10-3m3
x 9,9
N/ kg
= 0,1485 N
9.
Temuan
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan
bila diukur dalam air daripada di udara, karena dalam air benda mendapat gaya
ke atas.
Fa = Wu – Wa
Gaya apung yang bekerja
pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kadalam suatu fluida
sama dengan berat fluida Mf yang dipindahkan olah benda tersebut
Fa = Mfg
Bila tekanan fluida pada sisi atas dan sisi
bawah benda yang mengapung masing-masing p1 dan p2,
maka gaya yang dikerjakan pada balok pada sisi atas dan bawah adalah:
F 1= p1A
F 2=
p2 A
Gaya ke
atas yang bekerja pada balok merupakan resultan gaya F 1 dan
F 2.
F a= ∑F
F a= F 2-
F 1
F a= p2A - p1 A
F a= (p2 - p1 )A
F a= (h2- h1)ρgA
F a =ρgV
Jadi
Fa = Wu
– Wa = Mfg = ρfgVbf
10. Pembahasan
Percobaan
kali ini berjudul Hukum Archimedes, yang bertujuan untuk mengetahui hubungan
antara gaya ke atas (Farc) dengan gaya berat di udara ( Wu
) dan berat benda di dalam air ( Wa ) atau berat benda di dalam
minyak ( Wm ), mengetahui hubungan antara gaya ke atas (Farc)
dengan gaya berat air yang di pindahkan ( W ) atau berat minyak yang di
pindahkan ( Wm ), serta mengetahui hubungan antara gaya ke atas (Farc)
dengan volume air yang dipindahkan (“V) atau volume minyak yang dipindahkan (“Vm). adapun alat dan bahan yang digunakan adalah
dinamometer untuk mengukur berat benda di udara ( Wu ) dan berat
benda di dalam zat cair (Wa atau Wm ), gelas ukur untuk mengukur
volume benda yang di celupkan dalam zat cair (“V), hidrometer untuk mengukur
massa jenis zat cair (𝜌a atau 𝜌m ), kubus logam, balok kayu, air,
minyak tanah.
Dari analisis data yang telah dilakukan, diperoleh dua
temuan yaitu :
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan
bila diukur dalam air daripada di udara, karena dalam air benda mendapat gaya
ke atas.
Fa = Wu – Wa
Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang
dicelupkan sebagian atau seluruhnya kadalam suatu fluida sama dengan berat
fluida Mf yang dipindahkan olah benda tersebut
Fa = Mfg
Bila tekanan fluida pada sisi atas dan sisi
bawah benda yang mengapung masing-masing p1 dan p2,
maka gaya yang dikerjakan pada balok pada sisi atas dan bawah adalah:
F 1= p1A
F 2= p2 A
Gaya ke
atas yang bekerja pada balok merupakan resultan gaya F 1 dan
F 2.
F a= ∑F
F a= F 2-
F 1
F a= p2A - p1 A
F a= (p2 - p1 )A
F a= (h2- h1)ρgA
F a =ρgV
Jadi
Fa = Wu
– Wa = Mfg = ρfgVbf
Percobaan pertama yang dilakukan terhadap kubus
logam berdasarkan rumus Fa = Wu – Wa diperolah hasil Fa sebesar 0,075 N.
Sedangkan berdasarkan rumus F a =ρf Vbf g
diperoleh besarnya Fa adalah 0,0995 N. Hasil perhitungan dari kedua rumus ini saling
mendekati, meskipun tidak sama persis.
Percobaan kedua yang dilakukan terhadap balok
kayu berdasarkan rumus Fa = Wu – Wa diperolah hasil Fa sebesar 0,125 N.
Sedangkan berdasarkan rumus Fa =ρf Vbf g diperoleh
besarnya Fa adalah 0,1485 N.
Hasil perhitungan dari kedua
rumus ini saling mendekati, meskipun tidak sama persis.
Adanya
ketidaksesuaian hasil percobaan dengan teori disebabkan oleh beerapa
faktor,diantaranya :
1.
ketidaktelitian
praktikan dalam mengukur percepatan gravitasi bumi, karena hanya dilakukan pada
satu variabel saja
2.
ketidaktelitian
praktikan dalam membaca skala ukur pada dinamometer, hidrometer, neraca, dan
gelas ukur.
3.
adanya
pembulatan dalam perhitungan sehingga mempengaruhi hasil ukur
11. Kesimpulan
Dari percobaan
ini dapat disimpulkan bahwa :
1. Menurut
Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara,
karena dalam air benda mendapat gaya ke atas.
Fa = Wu
– Wa
2. Gaya apung yang
bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kadalam suatu
fluida sama dengan berat fluida Mf yang dipindahkan olah benda
tersebut
Fa = Mfg
3. Bila tekanan
fluida pada sisi atas dan sisi bawah benda yang mengapung masing-masing p1
dan p2, maka gaya yang dikerjakan pada balok pada sisi atas dan
bawah adalah:
F 1=
p1A
F 2=
p2 A
Gaya ke
atas yang bekerja pada balok merupakan resultan gaya F 1 dan
F 2.
F a=
∑F
F a=
F 2- F 1
F a=
p2A - p1 A
F a=
(p2 - p1 )A
F a=
(h2- h1)ρgA
F a
=ρgV
Jadi
Fa = Wu
– Wa = Mfg = ρfgVbf
4.
Hasil
analisis data :
|
No
|
Nama Benda
|
Gaya Apung Fa ( N )
|
|
|
Wu – Wa
|
ρf Vbf
g
|
||
|
1
|
Kubus Logam
|
0,075
|
0,0995
|
|
2
|
Balok Kayu
|
0,125
|
0,1485
|
12. Penerapan
Hasil
Penerapan hukum Archimedes
dapat Anda jumpai dalam berbagai peralatan dari yang sederhana sampai yang
canggih, misalnya hidrometer, kapal laut, kapal selam, galangan kapal, balon
udara, dan jembatan ponton.
1.
Hidrometer
Hidrometer
merupakan alat untuk mengukur berat jenis atau massa jenis zat cair. Jika
hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam.
Makin besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang
tenggelam. Hidrometer banyak digunakan untuk mengetahui besar kandungan air
pada bir atau susu.
Hidrometer
terbuat dari tabung kaca. Supaya tabung kaca terapung
tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal.
Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat
cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan
gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam
zat cair.
tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal.
Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat
cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan
gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam
zat cair.
Tangkai
tabung kaca hidrometer didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang
dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam
massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki
yang tercelup di dalam zat cair. Artinya perbedaan bacaan pada skala untuk
berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.
massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki
yang tercelup di dalam zat cair. Artinya perbedaan bacaan pada skala untuk
berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.
2.
Jembatan Ponton
Jembatan
ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai
jembatan. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip
benda terapung. Drum drum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air
yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat.
Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi,
tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.
3. Kapal Laut
Pada
saat kalian meletakkan sepotong besi pada bejana berisi air, besi
akan tenggelam. Namun, mengapa kapal laut yang massanya sangat besar
tidak tenggelam? Bagaimana konsep fisika dapat menjelaskannya? Agar
kapal laut tidak tenggelam badan kapal harus dibuat berongga. hal ini
bertujuan agar volume air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi lebih besar. Berdasarkan persamaan besarnya gaya apung sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan, sehingga gaya apungnya menjadi sangat besar. Gaya apung inilah yang mampu melawan berat kapal, sehingga kapal tetap dapat mengapung di permukaan laut.
akan tenggelam. Namun, mengapa kapal laut yang massanya sangat besar
tidak tenggelam? Bagaimana konsep fisika dapat menjelaskannya? Agar
kapal laut tidak tenggelam badan kapal harus dibuat berongga. hal ini
bertujuan agar volume air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi lebih besar. Berdasarkan persamaan besarnya gaya apung sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan, sehingga gaya apungnya menjadi sangat besar. Gaya apung inilah yang mampu melawan berat kapal, sehingga kapal tetap dapat mengapung di permukaan laut.
4. Kapal Selam dan Galangan Kapal
Pada
dasarnya prinsip kerja kapal selam dan galangan kapal sama. Jika kapal akan
menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga berat kapal
bertambah. Pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan, menyebabkan
kapal selam dapat menyelam pada kedalaman yang dikehendaki. Jika akan
mengapung, maka air laut dikeluarkan dari ruang cadangan. Berdasarkan konsep
tekanan hidrostastis, kapal selam mempunyai batasan tertentu dalam menyelam.
Jika kapal menyelam terlalu dalam, maka kapal bisa hancur karena tekanan
hidrostatisnya terlalu besar. Untuk memperbaiki kerusakan kapal bagian bawah,
digunakan galangan kapal. Jika kapal akan diperbaiki, galangan kapal
ditenggelamkan dan kapal dimasukkan. Setelah itu galangan diapungkan. Galangan
ditenggelamkan dan diapungkan dengan cara memasukkan dan mengeluarkan air laut
pada ruang cadangan.
1
Makasih referensinya sist
BalasHapusThanks gan
BalasHapus