Laporan Praktikum Archimedes

www.WaniPerih.com

Laporan Praktikum Archimedes

PEMBUKTIAN HUKUM ARCHIMEDES

I. Latar belakang
          Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas. Zat padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan susu merupakan zat cair. Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa tiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi(misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah(misalnya air). "Arah gaya apung yang menrupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas"(Munson,2003).
          Apabila sebuah bagian air seukuran bola pantai yang berada dibawah permukaan air dan sebagian berada dalam keseimbangan, maka harus ada gaya angkat ke atas yang menyeimbangkan gaya gravitasi ke bawah pada bagian tersebut. Gaya angkat ke atas ini adalah gaya apung dan besarnya sama dengan berat bagian air itu. Bayangkan bahwa jika bagian air seukuran bola diganti dengan bola sesungguhnya yang berukuran sama. Gaya resultan yang diberikan pada fluida di sekliling bola adalah sama, terlepas dari apakah gaya itu bekerja pada bola pantai atau pada bagian air(Serway,2009).
          Oleh karena itu dilakukan percobaan ini untuk membuktikan serta mempelajari prinsip serta Hukum Archimedes dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.


II. Tujuan Percobaan
2.1 Mempelajari berlakunya Hukum Archimedes dalam penggunaannya untuk mengukur kerapatan zat cair
2.2 Membuktikan peristiwa tenggelam, terapung, dan melayang


III. Dasar Teori
          Archimedes(287-212 SM) seorang ilmuwan Yunani kuno menemukan cara dan rumus untuk menghitung volume benda yang tidak mempunyai bentuk baku. Penmuannya terjadi saat mandi dalam bak yang airnya tumpah akibat karena adanya gaya apung(bouyant force) dari zat cair dan setelah diukur ternyata sebanding dengan besar tubuhnya. Gaya apung yang terjadi karena tekanan pada tiap-tiap bagian permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida. Tekanan tersebut lebih besar pada bagian benda yang tercelup lebih dalam(Halliday,1978).
          Ketika kita menimbang batu dalam air, berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan ketika menimbang batu di udara(tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada timbangan kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas. Efek yang sama akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi lebih kecil tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, dengan kata lain searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan(Tipler,2001).
          Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda. Tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman. Semakin dalam fluida(zat cair) semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan tekanan fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada dibagian atas benda(Giancolli,1989).
        Apabila benda yang dimasukkan ke dalam fluida terapung, dimana bagian benda yang tercelup hanya sebagian, maka volume fluida yang dipindahkan sama dengan volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut. Tidak peduli apapun bneda dan bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan mengalami hal yang sama. Ini adalah buah karya Archimedes yang saat ini diwariskan kepada kita dan lebih dikenal dengan julukan ''Prinsip Archimedes''. Prinsip Archimedes menyatakan bahwa : ''Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas(gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya ke atas(gaya apung) sama dengan zat cair yang dipindahkannya."(Giancolli,1989).
          Bila gaya Archimedes sama dengan gaya berat(W) maka resultan gaya = 0 dan benda akan melayang : 
1. Bila Fa > W maka benda akan terdorong ke atas(melayang)
2. 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 daripada volume telur. Artinya tidak seluruhnya benda terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang volume cair yang dipindahkan harus sama dengan volume telur dan rapat massa cairan sama dengan rapat massa benda
3. 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(Subagyo,2007).


IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan Bahan
a. Neraca ohaus yang berfungsi untuk mengukur massa suatu benda (1 buah)
b. Gelas ukur yang berfungsi mengukur volume air dan benda yang dimasukkan ke dalam gelas (1 buah)
c. Pengaduk yang berfungsi untuk mengaduk garam dapur hingga larut dalam air (1 buah)
d. Air berfungsi sebagai bahan yang akan dimasukkan ke dalam gelas ukur dan dimasuki benda tidak beraturan untuk mengetahui volumenya (secukupnya)
e. Benda dari logam berfungsi sebagai bahan yang akan dihitung perbedaan massanya ketika berada di udara dan di dalam air (1 buah)
f. Garam dapur berfungsi sebagai bahan untuk menambahkan massa pada zat cair setelah dicampurkan dan diaduk oleh pengaduk (secukupnya)
g. Telur yang berfungsi untuk pembuktian peristiwa tenggelam, melayang, dan terapung (1 butir)
h. Stand yang berfungsi utuk membantu gelas ukur mencapai benda yang berada pada udara (1 buah)


4.2 Gambar Alat
-


4.3 Langkah Kerja

          4.2.1 Pengukuran massa benda diudara dan didalam air

          4.2.2 Pembuktian peristiwa tenggelam, melayang, dan mengapung

4.4 Metode Grafik

V. Data dan Analisa

5.1 Data Percobaan

5.2 Analisa Data

          Pada percobaan archimedes kali ini adalah mengukur massa benda(logam) yang berjumlahkan 5 baik saat benda diudara ataupun saat tercelup ke dalam larutan air garam(400 ml), selain mengukur massa benda juga mengukur volume benda yang nantinya akan mendapatkan massa jenis dari tiap benda. Pada percobaan ini diterapkan prinsip Hukum Archimedes yang berbunyi "Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair, benda akan dikenai gaya apung yang besarnya sama dengan berat air yang pindahkan oleh benda".
          Percobaan Archimedes yang dilakukan kali ini sebanyak 3 kali percobaan. Percobaan yang pertama dilakukan menggunakan larutan air garam sebanyak 400 ml sebagai zat fluida air. Dalam pengukuran massa benda sendiri dilakukan sebnayak 5 kali untuk tiap-tiap benda. Didapatkan perolehan data antara lain, benda I dengan m_u1 = (43,54 ± 6,724).10^-3 kg,  V_b1 = (12 ± 4,5).10^-6 m³, ρ_b1 = (3628 ± 1352) kg/m³, dan ρ_f1 = (460,88 ± 141,26)kg/m³. m_u2 = (94,18 ± 4,324).10^-4 kg,  V_b2 = (18 ± 8,5).10^-6 m³, ρ_b2 = (5232 ± 2466) kg/m³, dan ρ_f2 = (584,46 ± 259,02)kg/m³. Berdasarkan ke-2 data diatas dapat dikatakan bahwa massa jenis benda lebih besar dibandingkan massa jenis ketika berada di air. Sehingga, massa jenis sendiri berbanding lurus dengan Hukum Archimedes yang menyatakan bahwa massa benda lebih ringan jika diukur di dalam air karena mendapat gaya ke atas dan akan berat jika diukur diudara(berat sesungguhnya).
          Pada percobaan yang ke-2 dilakukan dengan menghitung massa benda diudara. Jadi, saat melakukan pengukuran benda dikaitkan satu persatu yang nantinya akan tergabung hingga berjumlah 5 benda logam. Pengukuran ini dilakukan agar dapat membandingkan massa benda saat diudara dan massa benda saat di air serta membuktikan kebenaran dari Hukum Archimedes. Perolehan data yang didapat sebagai berikut m_u3 = (140,16 ± 3,4673).10^-3 kg ; m_f3 = (124,5 ± 0,050).10^-3 kg, m_u4 = (188,24 ± 4,1593).10^-4 kg, m_f4 = (165,12 ± 0,050).10^-3 kg ; m_u5 = (244,16 ± 2,6825).10^-3 kg, m_f5 = (218,28 ± 0,050).10^-3 kg. Jika dilihat berdasarkan data yang didapat, hasil dengan teori Hukum Archimedes dapat dikatakan benar atau saling membenarkan, karena massa benda saat di udara lebih berat dibandingkan dengan massa benda di air(larutan air garam). Grafik hubungan antara massa benda dengan volume benda baik diudara ataupun di air dapat dilihat sebagai berikut : 

          Pada percobaan ketiga ini, untuk membuktikan ataupun menerapkan Hukum Archimedes sendiri, dilakukan percobaan dengan menggunakan telur, air garam(300 ml) dengan massa garam 10 gram yang nantinya telur akan dimasukkan ke dalam larutan air garam dengan penambahan garam maksimal 140 gram. Saat melakukan percobaan, diperoleh data hasil pengamatan(Tabel 6). Berdasarkan peroleh tersebut didapatkan bahwa semakin banyak garam sebagai indikator pada percobaan ini maka semakin cepat pula telur yang diuji tersebut mengalami peristiwa terapung sedangkan bila garam yang digunakan pada percobaan ini sedikit atau tidak menggunakan garam maka akan terjadi peristiwa tenggelam, semua hal ini terjadi karena perbedaan massa jenis antara telur dan zat fluidanya.

VI. Kesimpulan

6.1 Berdasarkan perbandingan pengukuran massa benda di air dan di udara, didapatkan hasil bahwa pengukuran di udara jauh lebih berat dibanding di air karena pada zat cair benda mengalami gaya angkat keatas

6.2 Dari data hasil perhitungan massa jenis benda dengan massa jenis fluida(air) didapatkan hasil bahwa massa jenis benda lebih besar dibandingkan massa jenis fluida(air), yaitu : 
a. ρ_b1 = (3628 ± 1352) kg/m³, dan ρ_f1 = (460,88 ± 141,26)kg/m³
b. ρ_b2 = (5232 ± 2466) kg/m³, dan ρ_f2 = (584,46 ± 259,01)kg/m³
c. ρ_b3 = (5390 ± 1186) kg/m³, dan ρ_f3 = (602,27 ± 188,06)kg/m³
d. ρ_b4 = (5882 ± 822,2) kg/m³, dan ρ_f4 = (722,25 ± 39,207)kg/m³
e. ρ_b5 = (6425 ± 1414) kg/m³, dan ρ_f5 = (688,99 ± 160,58)kg/m³


VII. Daftar Pustaka
Giancolli, Douglas C.1898. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga.
Halliday, Resnick.1978. Fisika edisi III. Jakarta : Erlangga.
Munson.2013. Mekanika Fluida. Jakarta : Gramedia.
Serway, Jewett.2009. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga.
Subagyo, Hari.2007. Sains Fisika I. Jakarta : Bumi Aksara.
Tipler.2001. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknika.


VIII. Bagian Pengesahan
-


IX. Lampiran

Bagikan Artikel ini