Laporan ini membahas tentang percobaan gaya Archimedes dengan menggunakan pipa. Pipa tersebut diukur volume dan beratnya baik dalam udara maupun dalam air menggunakan jangka sorong dan neraca pegas. Hasilnya digunakan untuk menghitung besaran gaya apung."
1. LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
GAYA ARCHIMEDES
Disusun oleh :
Eka Pajar Dwiantho 15010035
Febby Cahya Andinie 15010044
Iin Siti Fatimah 15010052
Nandani Dwi Octavia 15010156
Siti Julia Nuranggraini 15010118
Widiyana 15010134
PROGRAM STUDI S1 FARMASI
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI DAN INDUSTRI FARMASI
NOVEMBER 2015
3. KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat-
Nya kami dapat menyelesaikan penyusunan laporan praktikum “Gaya
Archimedes”. Penulisan laporan ini adalah salah satu tugas mata kuliah Praktikum
Fisika Dasar.
Dalam penulisan laporan praktikum ini kami merasa masih banyak
kekurangan, baik pada teknis penulisan maupun materi. Untuk itu kritik dan saran
dari semua pihak sangat kami harapkan demi penyempurnaan pembuatan laporan
ini. Dalam penulisan laporan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih kepada
pihak yang membantu dalam menyelesaikan laporan ini, khususnya kepada Bapak
Rakhmad Rhamdani Alwie, S.Si. yang telah memberikan pengarahan dan
dorongan dalam pembuatan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat dan
menjadi sumber literatur bagi pembaca.
Bogor, 1 Desember 2015
Penulis
i
4. DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR........................................................................................i
DAFTAR ISI.......................................................................................................ii
BAB I PENDAHULUAN...............................................................................1
1.1 Tujuan Praktikum..............................................................................1
1.2 Dasar Teori.......................................................................................1
BAB II ALAT DAN BAHAN..........................................................................6
2.1 Alat....................................................................................................6
2.2 Bahan.................................................................................................6
BAB III METODE KERJA.............................................................................7
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..........................................................8
4.1 Hasil..................................................................................................8
4.2 Pembahasan.......................................................................................11
BAB V KESIMPULAN.....................................................................................12
DAFTAR RUJUKAN.........................................................................................13
LAMPIRAN........................................................................................................14
ii
5. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan
1. Mempelajari perilaku gaya yang bekerja pada sebuah benda yang dicelupkan
ke dalam zat cair.
2. Dapat menentukan besarnya gaya Archimedes yangbekerja pada benda yang
dicelupkan ke dalam zat cair.
1.2 Dasar Teori
1.2.1 Sejarah Hukum Archimedes
Archimedes adalah seorang ilmuwan terbesar pada zamannya. Ia 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. Ia 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
(Agusni, 2015).
Prinsip Archimedes Ketika dirimu menimbang batu di dalam air, berat batu
yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan
ketika dirimu menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang
terukur pada timbangan lebih kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke
atas. Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam
air. Batu atau benda apapun 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, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut
1
6. sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan.
Keterangan gambar : Fpegas = gaya pegas, w = gaya berat batu, F1 = gaya yang
diberikan fluida pada bagian atas batu, F2 = gaya yang diberikan fluida pada
bagian bawah batu, Fapung = gaya apung (Agusni, 2015).
Fapung merupakan gaya total yang diberikan fluida pada batu (Fapung = F2-
F1). Arah gaya apung (Fapung) ke atas, karena gaya yang diberikan fluida pada
bagian bawah batu (F2) lebih besar daripada gaya yang diberikan fluida pada
bagian atas batu (F1) (Agusni, 2015).
Hal ini dikarenakan tekanan fluida pada bagian bawah lebih besar daripada
tekanan fluida pada bagian atas batu. Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan
menemukan bahwa benda yang dimasukan ke dalam fluida seperti air misalnya,
memiliki berat yang lebih kecil daripada ketika benda tidak berada di dalam fluida
tersebut. mungkin sulit mengangkat sebuah batu dari atas permukaan tanah tetapi
batu yang sama dengan mudah diangkat dari dasar kolam. Hal ini disebabkan
karena adanya gaya apung sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Gaya apung
terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda.
Seperti yang telah gurumuda jelaskan pada pokok bahasan Tekanan pada Fluida,
tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman (Agusni, 2015).
Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika
sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan
antara fluida pada bagian atas benda dan fluida pada bagian bawah benda. Fluida
yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar
daripada fluida yang berada di bagian atas benda. (perhatikan gambar di bawah).
Pada gambar di atas, tampak sebuah benda melayang di dalam air. Fluida yang
berada dibagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida
yang terletak pada bagian atas normal (Agusni, 2015).
1.2.2 Hukum Archimedes
Dalam kehidupan sehari-hari sering kita jumpai bahwa batu terasa lebih
ringan bila diangkat di dalam air. Orang pertama yang menjelaskan peristiwa di
atas adalah Archimedes, yang menyatakan bahwa di dalam air timba akan
mendapat gaya ke atas sehingga timba terasa ringan, dapat dijelaskan seperti
gambar 1 (Tipler,1996).
2
7. Gambar 1.1 Fenomena Hukum Archimedes
Dari gambar 1 dapat kita lihat bahwa besarnya berat benda di udara adalah:
W udara = W = m .g
Sedangkan berat benda di dalam air, yaitu :
W air = W – Fa = m.g – Fa
dimana: m = massa benda (kg)
g = percepatan grafitasi bumi (m/det2 )
W = berat benda (N)
Fa = gaya ke atas (N)
Dari persamaan di atas tampak jelas bahwa W air lebih kecil dari W udara.
Jadi berat benda dalam air lebih keci dari pada di udara. Hukum Archimedes :
setiap benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan
mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda itu.
Melalui pemahaman ini kita akan membandingkan harga massa jenis yang
dihitung secara konfensional (hitung massa dan volume) dan yang menggunakan
menerapkan hukum Archimides (Tipler,1996). Besarnya gaya keatas suatu benda
yang dicelupkan dalam zat cair dapat dinyatakan dengan :
FA = W-W’
dan gaya keatas itu memenuhi hubungan
FA = V.ρf .g
dengan V adalah volume zat cair yang dipindahkan oleh benda itu dan
nilainya sama dengan volume benda yang tercelup dalam zat cair , ρf adalah
massa jenis zat cair dan g adalah percepatan gravitasi (Tipler,1996).
3
8. Gambar 1.2 Menimbang benda menggunakan Neraca Pegas
1.2.3 Pengertian Benda Mengapung
Bila benda dicelupkan ke dalam air maka ada tiga kemungkinan yang akan
dialami oleh benda tersebut, yaitu mengapung, melayang dan tenggelam. Suatu
benda dikatakan terapung dalam zat cair bila sebagian benda tercelup dan
sebagian lagi muncul di udara, dengan kata lain benda akan terapung diatas
permukaan air bila massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair
(Gambar 1.3) (Jewett, 2009).
Gambar 1.3 Benda mengapung, tenggelam dan melayang
Berdasarkan hukum Newton I, bila suatu benda dalam keadaan diam
(setimbang), maka resultan gaya yang bekerja pada benda haruslah sama dengan
nol.
∑F = 0
Fa - Wb = 0
Fa = Wb
Berdasarkan hubungan massa dan berat benda:
Wb = m .g
Wb = ρb .g .vb
4
9. Menurut Jewett (2009) Berdasarkan hukum Archimedes bahwa besarnya
gaya keatas yang dikerjakan fluida pada benda adalah sama dengan berat fluida
yang dipindahkan oleh benda. Maka kita subtitusikan persamaan diatas maka
diperoleh:
Fa = Wb
dimana : Fa = gaya ke atas (N)
W = gaya berat benda (N)
vbf = volume benda yang tercelup dalam fluida (m3 )
vb = volume benda seluruhnya (m3 )
ρf = massa jenis fluida (kg/m3 )
ρb = massa jenis benda (kg/m3 )
Untuk menghitung besarnya massa jenis fluida dapat dilakukan dengan
percobaan sebuah tabung dimasukkan kedalam sebuah bejana yang berisi air,
maka sebagian dari tabung tercelup kedalam air dan sebagian lagi muncul diudara.
Berdasarkan persamaan diatas bahwa besarnya gaya ke atas yang dialami benda
dalam zat cair sama dengan berat benda tersebut, maka massa jenis fluida dapat
dihitung dengan rumus:
Jika massa tabung bertambah yaitu dengan memasukkan n buah gotri
kedalam tabung, maka tabung akan tercelup kebawah sebesar ∆h = ℎbf2- ℎbf1
sehingga persamaan diatas menjadi:
dimana : ρf = massa jenis fluida (kg/m3 )
mb = massa benda (kg)
A = luas penampang tabung (cm3 )
∆h = pertambahan tinggi yang tercelup ke dalam zat cair (cm)
n = jumlah gotri (guli baja)
5
10. BAB II
ALAT DAN BAHAN
2.1 Alat
1. Neraca Pegas
2. Jangka Sorong
2.2 Bahan
1. Zat Cair
2. Pipa
3. Benang
6
11. 1.
BAB III
METODE KERJA
3.1 Metode Kerja Gaya Archimedes
1. Disiapkan jangka sorong dan pipa yang akan diukur
2. Diukur diameter dalam dan diameter luar pipa dengan jangka sorong dan ukur
dengan tepat.
3. Diukur tinggi paralon dengan memasukkan ekor (pengukur kedalaman) jangka
sorong dengan tepat.
4. Diamati skala utama dan skala nonius yang tepat berimpit dengan skala utama
5. Diulangi pengamatan sebanyak tiga kali dan catat hasilnya pada tabel
pengamatan.
6. Ditimbang pipa dengan neraca pegas dan dicatat berat pipa di udara
7. Dimasukkan pipa ke dalam zat cair
8. Ditimbang pipa dengan neraca pegas dan dicatat berat pipa dalam zat cair
9. Dihitung perbedaan berat antara pengukuran volume dengan jangka sorong
dengan volume pada berat neraca pegas
7
12. BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Volume dengan Jangka Sorong
Ulangan
D
Dalam
D
Luar
t
r
Dalam
r
Luar
V
Dalam
V
Luar
V
Total
1 2,66 3,39 7,02 1,33 1,695 38,9915 63,3295 24,338
2 2,67 3,39 7,015 1,335 1,695 39,2572 63,2844 24,027
3 2,665 3,41 7,025 1,3325 1,705 39,1661 64,1246 24,958
Rata-rata 2,665 3,40 21,06 1,3325 1,698 39,1383 63,5795 24,441
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Volume dengan Neraca Pegas
Percobaan Ma Mu Wu Wa Fa Vb
1 40 g 15 g 39200 14700 24500
25
2 40 g 15 g 39200 14700 24500
25
3 40 g 15 g 39200 14700 24500
25
4.1.2 Perhitungan
4.1.2.1 Perhitungan Hasil Pengukuran Volume dengan Jangka Sorong
1. Pengukuran Tinggi Silinder
= 7 + (2 x 0,01) = 7 + (1,5 x 0,01) = 7 + (2,5 x 0,01)
= 7 + 0,02 = 7 + 0,015 = 7 + 0,025
= 7,02 cm = 7,015 cm = 7,025 cm
2. Pengukuran Diameter
a.
= 2,6 x (6 x 0,01)
= 2,6 + 0,06
= 2,66 cm
8
13. b.
= 2,6 x (7 x 0,01)
= 2,6 + 0,06
= 2,67 cm
c.
= 2,665 x (6,5 x 0,01)
= 2,6 + 0,065
= 2,665 cm
d.
= 3,3 x (9 x 0,01)
= 3,3 + 0,09
= 3,39 cm
e.
= 3,3 x (9 x 0,01)
= 3,3 + 0,09
= 3,39 cm
f.
= 3,3 x (11 x 0,01)
= 3,3 + 0,11
= 3,41 cm
3. Pengukuran Jari-jari
= 2,66 x = 2,67 x = 2,665 x
= 1,33 cm = 1,335 cm = 1,3325 cm
= 3,39 x = 3,39 x = 3,41 x
= 1,695 cm = 1,695 cm = 1,705 cm
4. Pengukuran Volume
a. Volume Dalam Pipa
= = t
9
14. = 3,14 x x 7,02 = 3,14 x x 7,015
= 38,9915 = 39,2572
=
= 3,14 x x 7,025
= 39,1661
b. Volume Luar Pipa
= =
= 3,14 x x 7,02 = 3,14 x x 7,015
= 63,3295 = 63,2844
=
= 3,14 x x 7,025
= 64,1246
10
15. c. Volume Total
=
= 63,3295 - 38,9915
= 24,338
=
= 63,2844 - 39,2572
= 24,0272
=
= 64,1246 - 38,1661
= 24,9585
4.1.2.2 Perhitungan Hasil Pengukuran Volume dengan Neraca Pegas
1. Perhitungan Berat Benda (W)
udara = mu x g
= 40 gram x 980
= 39200 N
udara = mu x g
= 40 gram x 980
= 39200 N
11
16. udara = mu x g
= 40 gram x 980
= 39200 N
air = ma x g
= 15 gram x 980
= 14700 N
air = ma x g
= 15 gram x 980
= 14700 N
air = ma x g
= 15 gram x 980
= 14700 N
2. Perhitungan Gaya Archimedes (Fa)
= Wu - Wa
= 40 gram x 980
= 39200 N
= Wu - Wa
= 40 gram x 980
= 39200 N
= Wu - Wa
= 40 gram x 980
= 39200 N
12
17. 3. Perhitungan Volume Benda yang Tercelup
V =
=
= 25
V =
=
= 25
V =
=
= 25
4.2 Pembahasan
Pada percobaan pengukuran volume dengan jangka sorong didapatkan
volume total 24,338 ; 24,0272 ; 24,9585 dengan volume rata-rata
sebesar 24,4412 , sedangkan pengukuran volume dengan neraca pegas
13
18. didapatkan volume sebesar 25 . Hasil pengukuran volume benda
menggunakan neraca pegas dengan prinsip Archimedes hasilnya tidak jauh
berbeda secara signifikan dengan pengukuran menggunakan jangka sorong.
Kesalahan dalam pengukuran diakibatkan karena alat belum dikalibrasi, sehingga
kemungkinan terjadi kesalahan saat pengukuran sangat besar.
BAB V
KESIMPULAN
Kesimpulan dalam percobaan ini yaitu pengukuran volume benda
menggunakan neraca pegas dengan prinsip Archimedes hasilnya tidak jauh
berbeda secara signifikan dengan pengukuran menggunakan jangka sorong.
Kesalahan dalam pengukuran diakibatkan karena alat belum dikalibrasi, sehingga
kemungkinan terjadi kesalahan saat pengukuran sangat besar.
14
19. DAFTAR PUSTAKA
Agusni, Ayu. 2015. Fisika Dasar Tentang Penerapan Hukum Archimedes. Aceh :
Politeknik Indonesia Venezuela
Tipler A, Paul. 1996. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi ke tiga jilid I. Jakarta :
Erlangga.
Jewett, Serway. 2009. Fisika Untuk Sains dan Teknik, Buku 1 edisi 6. Jakarta:
Salemba Teknika.
15
