LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR UMUM HUKUM ARCHIMEDES Tanggal Pengumpulan : Minggu, 9 Oktober 2016 Tanggal Praktikum : Rabu, 4 Oktober 2016 Waktu Praktikum : 11.10-12.50 WIB Nama : Nur Apriliani Rachman NIM : 11160162000062 Kelompok : 2 (Dua) Nama Anggota : 1) Nillam Puspitaningrum (11160162000035) 2) Ifadah Mau udhatul H. (11160162000042) 3) Intania Maharani (11160162000055) Kelas : Pendidikan Kimia 1B LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2016
HUKUM ARCHIMEDES A. Tujuan Praktikum 1. Mahasiswa dapat enetukan massa jenis benda padat 2. Mahasiswa dapat menentukan jenis bahan penyusun benda 3. Mahasiswa dapat menentukan gaya apung atau gaya ke atas suatu benda 4. Mahasiswa dapat mengaplikasikan Hukum Archimedes 5. Mahasiswa dapat lebih memahami konsep fluida statis dalam perkuliahan fisika umum B. Dasar Teori Benda-benda yang dimasukkan pada fluida tampaknya mempunyai berat yang lebih kecil daripada saat berada di luar fluida tersebut. Sebuah batu yang besar yang mungkin akan sulit bagi kita untuk mengangkatnya dari tanah seringkali bisa diangkat dengan mudah dari dasar sungai. (Giancoli, 2001:333) Hal ini bukan berarti bahwa sebagian berat batu saat berada di dalam air hilang sehingga saat diangkat berat batu terasa lebih kecil, tetapi karena adanya gaya ke atas atau gaya apung. Gaya apung terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap kedalaman. Dengan demikian tekanan ke atas pada permukaan bawah benda yang dibenamkan lebih besar dari tekanan ke bawah pada permukaan atasnya. Gaya total yang disebabkan tekanan fluida, yang merupakan gaya apung,, bekerja ke atas dengan besar = - = ga( - ) = gah = gv
Di mana V = Ah merupakan volume silinder. Karena adalah massa jenis fluida, hasil kali gv = g merupakan berat fluida yang mempunya berat yang sama dengan volume silinder. Berbicara tentang gaya apung, Anonim, (2016:http://digilib.unila.ac.id), Sebuah hokum tentang prinsip pengapungan diatas zat zair dinamakan hokum Archimedes. Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebgian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya keatas (gaya apung) sama dengan berat zat carir yang dipindahkan di dalam fluida jika massa jenis suatu benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair. Ketika sebuah benda terendam sepenuhnya atau sebagian dalam sebuah fluida, gaya apung dari fluida disekitarnya bekerja pada benda tersebut. Gaya yang diarahkan ketas dan mempunyai besar yang sama dengan berat mfg fluida yang telah dipindakhan oleh benda tersebut. (Halliday, 2010:395) Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung. 1. Benda tenggelam Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada. Pada benda tenggelam terdapat tida gaya yaitu W = gaya berat benda = gaya archimedes N = gaya normal bidang Dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa sehingga : W > m. g >.. g.. g >... g >
2. Benda melayang Benda disebut melayang dalm zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas tempat zat cair berada Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu : Fad an W. Dalam keadaan setimbang, maka: W =..g =.. g. = 3. Benda terapung Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul di permukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu : Fad an W. dalam keadaan seimbang maka : W =..g =.. g. =. Karena > maka <
C. Alat dan Bahan No. Gambar Nama Alat/Bahan Jumlah 1. Neraca 4 Lengan 1 2. Gelas Beker dan air 1 3. Benang Nilon Seperlunya 4. Benda Padat (Kubus) Kubus Alumunium 1 Kubus Besi 1 5. Benda Padat (Silinder) Silinder Alumunium 1 Silinder Besi 1
6. Jangka Sorong 1 7. Batu tak beraturan 1 D. Langkah Percobaan Percobaan 1 : Pengukuran Langsung Massa Jenis Kubus No. Gambar Langkah Kerja 1. Siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan 2. Pastikan wadah bersih dari yat lain, karena akan memengaruhi hasil timbangan 3. Lakukan pengenolan pada neraca
4. Letakkan kubus besi diatas wadah, lalu catat hasil timbangan di data pengamatan 5. Lalu catat hasil timbangan di data pengamatan 6. Lakukan pengulangan langkah 2 sampai 6 sebanyak 3 kali dan ganti variable kubus besi dengan kubus alumunium Percobaan 2 Pengukuran Langsung Massa Jenis Silinder No. Gambar Langkah Kerja 1. Siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan
2. Pastikan wadah bersih dari zat lain, karena akan memengaruhi hasil timbangan 3. Lakukan pengenolan pada neraca 4. Letakkan kubus besi diatas wadah, lalu catat hasil timbangan di data pengamatan 5. Lalu catat hasil timbangan di data pengamatan 6. Lakukan pengulangan langkah 2 sampai 6 sebanyak 3 kali dan ganti variable silinder besi dengan silinder alumunium dan batu bentuk tak beraturan
Percobaan 3 Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Kubus No. Gambar Langkah Kerja 1. Siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan 2 Hitung sisi kubus, untuk mencari volume kubus 3. Pastikan wadah bersih dari zat lain, karena akan memengaruhi hasil timbangan 4. Lakukan pengenolan pada neraca Siapkan gelas beker yang telah diisi air, dan letakkan pada wadah penyangga
5. Siapkan gelas beker yang telah diisi air, dan letakkan pada wadah penyangga dan catat hasil yang didapat pada data pengamatan 6. Lalu catat hasil timbangan di data pengamatan 7. Lakukan pengulangan langkah 2 sampai 6 sebanyak 3 kali. Percobaan 3 Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder No. Gambar Langkah Kerja 1. Siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan
2 Hitung diameter dan tinggi silinder untuk mencari volume kubus 3. Pastikan wadah bersih dari zat lain, karena akan memengaruhi hasil timbangan 4. Lakukan pengenolan pada neraca Siapkan gelas beker yang telah diisi air, dan letakkan pada wadah penyangga 5. Siapkan gelas beker yang telah diisi air, dan letakkan pada wadah penyangga dan catat hasil yang didapat pada data pengamatan 6. Lalu catat hasil timbangan di data pengamatan
7. Lakukan pengulangan langkah 2 sampai 6 sebanyak 3 kali Percobaan 3 Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Benda Tidak Beraturan No. Gambar Langkah Kerja 1. Siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan 2 Pastikan wadah bersih dari zat lain, karena akan memengaruhi hasil timbangan 3. Lakukan pengenolan pada neraca Siapkan gelas beker yang telah diisi air, dan letakkan pada wadah penyangga
4. Letakkan batu diatas wadah untuk mengukur massa di udara 5. Siapkan gelas beker yang telah diisi air, dan letakkan batu pada wadah penyangga dan catat hasil yang didapat pada data pengamatan 6. Lalu catat hasil timbangan di data pengamatan 7. Lakukan pengulangan langkah 2 sampai 6 sebanyak 3 kali
E. Data Percobaan Percobaan 1: Pengukuran Langsung Massa Jenis Kubus 1. Kubus Alumunium Uji Panjang Sisi (m) Massa () Volume ( Massa Jenis (/ 1 21. m 22,25. 9,26. 2,4. / 2 21. m 22,25. 9,26. 2,4. / 3 21. m 22,27. 9,26. 2,41. / 2. Kubus Besi Uji Panjang Sisi (m) Massa () 1 m 61,83. 2 2. m 61,80. 3 m 61,84. Volume ( Massa Jenis (/ 7,7. / 7,725. / 7,73. / Percobaan 2: Pengukuran Langsung Massa Jenis Silender 1. Silinder Alumunium Uji Panjang (m) Diameter (m) Massa () Volume ( Massa Jenis (/
1 2,45. m 6,68. 2 2,45. 6,66. 3 2,45. m 1,92. 3,48. / 1,92. 3,47. / 1,92. 3,46. / 2. Silinder Besi Uji Panjang (m) 1 3,3. m 2 3,3. m 3 3,3. m Diameter Massa () (m) m 17,8. m 17,8. m 17,6. Volume Massa ( Jenis (/ 2,59. 6,87. / 2,59. 6,87. / 2,59. 6,79. / Percobaan 3: Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Kubus 1. Kubus Alumunium Uji Massa () Massa Semu () Massa Jenis ( Gaya Ke Atas (N) 1 22,25 20. 9,8. 2,25. N
2 22,25 20,85. 3 22,27 21,15. 15,9. 1,4. N 19,9. 1,12. N 2. Kubus Besi Uji Massa () Massa Semu () 1 61,83. 54,89. 2 54,85. 3 61,84. 54,88. Rerata±SD Massa Jenis Gaya Ke ( Atas (N) 8,91. 6,94. N 8, 9. 6,95. N 8,89. 6,96. Percobaan 4 : Pengukuran Tidak Langsung Massa Jenis Silinder 1. Silinder Alumunium Uji Massa () Massa Semu () Massa Jenis ( Gaya Ke Atas (N) 1 6,68. 4,24. 2,74. 2,44. N 2 6,66. 4,26. 2,775. 2,4. N 3 6,65. 4,20. 2,71. 2,45. N 2. Siinder Besi
Uji Massa () Massa Semu () 1 17,8. 15,54. 2 17,8. 15,50. 3 17,6. 15,54. Massa Jenis ( Gaya Ke Atas (N) 7,88. 2,26. N 7,74. 2,3. N 8,5. 2,06. N Percobaan 5: Pengukuran Massa Jenis Benda Tak Beraturan Uji Massa () Massa Semu () Massa Jenis ( Gaya Ke Atas (N) 1 46,3. 28,19. 2,56. 18,11. N 2 46,4. 28,19. 1,65. 18,21. N 3 46,5. 28,19. 2,54. 18,31. N F. Pengolahan Data a. Kubus Alumunium Panjang Sisi (m) diukur menggunakan jangka sorong Diketahui NST jangka sorong = 0,05 mm SD (Standar Deviasi) = = = m = m
m + m= 21,025. m Rerata±SD m - m= 20,975. m Massa () diukur menggunakan neraca 4 lengan Diketahui NST neraca 4 lengan = 0,01 gr SD (Standar Deviasi) = = = gr Rerata dari 3 kali pengulangan : = Rerata±SD + = 27,26. - = 17,26. Massa Jenis di udara P= = = 2,4 / Massa Jenis di air = = = 14 / b. Kubus Besi Panjang Sisi (m) diukur menggunakan jangka sorong
Diketahui NST jangka sorong = 0,05 mm SD (Standar Deviasi) = = = m = m m + m= 2,025. m Rerata±SD m - m= 1,975. m Massa () diukur menggunakan neraca 4 lengan Diketahui NST neraca 4 lengan = 0,01 gr SD (Standar Deviasi) = = = gr Rerata dari 3 kali pengulangan : = 61,82 Rerata±SD + = 66,82. - = 56,82. Massa Jenis di udara
P= = = 7,73. / Massa Jenis di air = = = 8,9 / c. Silinder Alumunium Panjang Sisi (m) diukur menggunakan jangka sorong Diketahui NST jangka sorong = 0,05 mm SD (Standar Deviasi) = = = m = m m + m= 2,475. m Rerata±SD m - m= 2,425. m Massa () diukur menggunakan neraca 4 lengan Diketahui NST neraca 4 lengan = 0,01 gr SD (Standar Deviasi) = = = gr Rerata dari 3 kali pengulangan : =
+ = 11,66. Rerata±SD Massa Jenis di udara P= = = 3,47 / Massa Jenis di air - = 1,66. = = = 2,43 / d. Silinder Besi Panjang Sisi (m) diukur menggunakan jangka sorong Diketahui NST jangka sorong = 0,05 mm SD (Standar Deviasi) = = = m = m m + m= 3,325. m Rerata±SD m - m= 3,275. m Massa () diukur menggunakan neraca 4 lengan
Diketahui NST neraca 4 lengan = 0,01 gr SD (Standar Deviasi) = = = gr Rerata dari 3 kali pengulangan : = Rerata±SD + = 22,7. - = 12,7. Massa Jenis di udara P= = = 6,8. / Massa Jenis di air = = = 8,2 / e. Benda Tidak Beraturan Massa () diukur menggunakan neraca 4 lengan Diketahui NST neraca 4 lengan = 0,01 gr SD (Standar Deviasi) = = = gr Rerata dari 3 kali pengulangan : =
+ = 51,4. Rerata±SD - = 41,4. Massa Jenis di air = = = 2,55 / G. Pembahasan Pada praktikum Hukum Archimedes, variable zang kami cari adalah massa jenis (demsity). Kami melakukan percobaan pada kubus; alumunium dan besi, silinder; alumunium dan besi, dan benda tak beraturan. Masing-masing percobaan, pengulangan dilakukan sebanyak 3 kali. Untuk dapat menghitung massa jenis, kami harus mengukur panjang sisi dan massa pada masing-masing benda terlebih dahulu. Dalam percobaan ini, kami melakukan 2 cara, yaitu cara langsung dan tidak langsung. Cara langsung, mendapatkan massa ketika berada di udara, dan dapat dihitung massa jenisnya. Sedangkan cara tidak langsung, menggunakan aat bantu lain seperti benangi dan gelas beker. Dengan menggunakan cara langsung didapatkan data massa jenis kubus alumunium yaitu 2,4 / dan ketika dilakukan cara tidak langsung 14 / perbedaan zang sangat signifikan. Secara data teori,
alumunium memiliki massa jenis 2,7 /, cara langsung mempunyai selisih tidak terlalu jauh dengan data teori ini. Berbeda halnya bahan penyusun alumunium pada silinder, pada percobaan didapatkan cara tidak langsung memiliki nilai massa jenis zang lebih dekat ke teori. Dengan besi misalnya, didapat data kubus besi di udara 7,73. / dan di air 8,9. /, pembuktian secara teori massa jenis besi 7,9 /, selisih lebih kecil didapat dari percobaan kubus besi di udara. Dengan silinder besi, percobaan di udara menghasilkan massa jenis yang mendekati teori pembuktiannya. Dari data yang kami ambil, massa jenis kubus alumunium, kubus besi, dan silinder besi dengan cara langsung hampir mendekati teori massa jenis yang ada. Namun kami mengalami sedikit kegagalan di pengukuran dan perhitungan silinder alumunium, dimana cara tidak langsung lebih mendekati teori massa jenis yang telah ditetapkan. H. Tugas Pasca Praktikum 1. Hitunglah kesalahan relatif dari masing-masing percobaan! Metode apakah yang lebih akurat untuk menghitung massa jenis benda (secara langsung atau tidak langsung)? Jelaskan! Jawab : Kesalahan relatif = = = = 0,00067 Persentase kesalahan = kesalahan relatif x 100% = 0,0067 x 100% = 0,067% Metode tidak langsung kubus besi :
Kesalahan relatif = = = = 0,0061% Dari persentase yang didapat, untuk mencari massa jenis lebih baik menggunakan yang cara langsung. 2. Apakah fluida mempunyai hambatan? Jelaskan! Jawab : Kekentalan (viscositas) didefinisikan sebagai gesekan internal atau gesekan fluida terhadap wadah dimana fluida itu mengalir. Ini ada dalam cairan atau gas, dan pada dasarnya adalah gesekan antar lapisan fluida yang berdekatan ketika bergerak melintasi satu sama lain atau gesekan antara fluida dengan wadah tempat ia mengalir. Dalam cairan, kekentalan disebabkan oleh gaya kohesif antara molekul-molekulnya sedangkan gas, berasal tumbukan diantara molekul-molekul tersebut. (Anonim, 2016:http repository.usu.ac.id) Jadi, fluida jelas mempunyai hambatan, jika fluida tidak mempunyai hambatan kekentalan, maka ia dapat mengalir melalui tabung atau pipa datar tanpa memerlukan gaya. Oleh karena itu adanya kekentalan, perbedaan tekanan antara kedua ujung diperlukan untuk aliran setiap fluida. 3. Mengapa benda ketika jatuh ke sumur dengan mula-mula dalam keadaan cepat atau dipercepat tetapi selanjutnya bergerak dengan kecepatan konstan? Jawab : Karena disebabkan oleh adanya gaya Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
4. Jelaskan fenomena dua air laut yang tidak tercampur! Jawab : Dua air laut yang tidak tercampur merupakan fenomena alam yang luar biasa, ini juga bukti kekuasaan Allah SWT. Dua laut itu berada di selat Gibraltar tepatnya antara Maroko dan Spanyol merupakan tempat pertemuan antara dua lautan yakni laut atlantik dan laut tengah ini tak pernah menyatu. Terlihat sangat jelas perbedaan warnanya, sehingga para ilmuan tertarik untuk melakukan penelitian dan ditemukan sebab yakni Air Laut dari lautan Atlantik memasuki Laut Mediterania atau laut Tengah melalui selat Gibraltar. Keduanya mempunyai karakteristik yang berbeda. Mulai dari suhu air yang berbeda, kadar garam, kerapatan air (density) airnya pun berbeda. Waktu kedua air laut itu bertemu, karakter dari masing-masing air tidak berubah dikarenakan perbedaan massa jenis diantara keduanya. Tegangan permukaan juga mencegah kedua air dari lautan tidak bercampur satu sama lain. (Anonim, 2016, http://www.wawasandunia.com) 5. Sebuah balok kayu dengan massa jenisnya 800 / mengapung pada permukaan air. Jika selembar alumunium (massa jenis 2700 / bermassa 54 gram dikaitkan pada balok itu, system akan bergerak ke bawah dan akhirnya melayang di dalam air. Berapa volume balok kayu itu? Jawab : Diketahui : :800 / : 2700 / : 54 gram Ditanya : Volume balok dalam Jawab :
+ + =. ( + ) 0,8. + 54 = 1.( + ) 0,8 + 54 = + 20 0,2 = 34 = 170 Jadi, volume kayu adalah 170 6. Apa perbedaan prinsip dengan hukum? Jawab : Prinsip adalah rumusan atau generalisasi hubungan fakta dengan konsep. Prinsip lebih bersifat analitik, bukan sekedar empiric. Contoh : a. Udara zang dipanaskan memuai. Ini adalah contoh prinsip zang menghubungkan konsep udara, panas, dan pemuaian. b. Air selalu mengalir dari tempat zang tinggi ke tempat zang terendah. Ada konsep air, mengalir, serta tinggi dan rendah. Hukum adalah prinsip-prinsip khusus zang diterima secara meluar setelah melalui pengujian langsung. Contoh : a. Energy tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan melainkan hanza dapat dialihbentukkan b. Benda yang dicelupkan ke dalam air akan menerima gaya yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh benda tadi. 7. Berapakah massa jenis setiap bahan penyusun kubus dan silinder?
Jawab : Nama Zat Massa Jenis SI (/ CGS (gr/ ) Alumunium 2700 / 2,70 gr/ Besi 7900 / 7,90 gr/ Kuningan 8400 / 8,40 gr/ Tembaga 21450 / 21,45 gr/ I. Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1. Setiap benda memiliki massa jenis yang berbeda-beda tergantung bahan penyusun bendanya 2. Gaya apung suatu benda dapat di cari dengan rumus 3. Mencari massa jenis bisa dilakukan dengan cara langsung dan tidak langsung 4. Mencari massa jenis lebih akurat dilakukan dengan cara langsung (jika benda berbentuk teratur) 5. Mencari massa jenis pada benda zang tidak beraturan, dapat menggunakan cara tidak langsung J. Komentar 1. Ketidaksiapan saat praktikum dapat menzebaban ketidakakuratan ketika praktikum 2. Alat dan bahan sebaiknya dipastikan apakah lazak dipakai atau tidak
K. Daftar Pustaka Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 1. Jakarta:Erlangga Hallidaz. 2010.Fisika. Jakarta:Erlangga Jati, bambang dkk. 2008.Fisika Dasar.Yogyakarta:ANDI Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta:Erlangga http:repository.usu.ac.id diakses pada 9 Oktober 2016 Pukul 10.00 WIB L. Lampiran