LAPORAN GAYA ANGKAT ZAT CAIR
LAPORAN PRAKTIKUM
FLUIDA
“GAYA ANGKAT ZAT CAIR”
Disusun oleh:
1.
2.
3.
4.
5.
Kelompok 3
Faiqotul Himmah
Rizka Yuni R.
M. Tasroun Nihwan
Devi Nadiya W.
Winda Nur Ainun
13030654049
13030654056
13030654057
13030654062
13030654081
Pendidikan IPA B 2013
PROGRAM STUDI S-1 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 dalam air. 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 1,0 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 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 tentu pernah melihat kapal yang
mengangkut banyak orang atau barang dalam jumlah yang banayk bahkan
transportasi besar, namun kapal tidak tenggelam. Kapal sebagai suatu
benda yang memiliki gaya dan air merupakan fluida. Fluida adalah zat
yang dapat mengalir atau berpindah akibat pengaruh tekanan yang sangat
kecil atau sedikit saja. 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 gaya apung adalah resultan
gaya yang dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat benda
itu tercelup. Jadi, gaya angkat ke atas dipengaruhi oleh volume benda
yang tercelup ke dalam zat cair. Takanan 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 ke atas (FA) pada zat cair.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat diambil suatu rumusan
masalah sebagai berikut:
“Bagaimana pengaruh kedalaman benda terhadap gaya angkat benda
dalam air? “
C. Hipotesis
Berdasarkan rumusan masalah di atas, dapat diambil hipotesis
adalah “Jika kedalaman benda yang tercelup semakin dalam maka gaya
angkatnya juga semakin besar”.
D. Tujuan Percobaan
Tujuan pada percobaan ini adalah “Menyelidiki gaya angkat dalam
air”.
BAB II
KAJIAN TEORI
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dimana gaya F
dipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A. Konsep tekanan utamanya
berguna dalam membahas fluida. Dari fakta eksperimental, fluida memberikan
tekanan kesegala arah. Hal ini diketahui dari perenang dan penyelam yang
merasakan tekanan air didalam tubuh mereka. Pada setiap titik, pada fluida diam
(statis), besarnya tekanan dari segala arah adalah sama. Tekanan pada satu sisi
harus sama dengan tekanan disisi sebaliknya. Jika hal ini tidak terjadi maka akan
ada gaya total, sehingga benda dapat bergerak. Artinya, dalam fluida statis,
tekanan-tekanannya harus sama besar.
Sifat penting lainnya dari fluida yang berada dalam keadaan diam adalah
gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadap
permukaan
yang bersentuhan dengannya. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permu
kaan, makamenurut hukum newton ketiga bahwa permukaan akan memberikan
gaya kembali pada fluida yang juga akan memiliki komponen sejajar dengan
permukaan. Komponen ini akan menyebabkan fluida mengalir. Dengan demikian
gaya yang disebabkan oleh tekanan pada fluida statis selalu tegak lurus terhadap
permukaan.
Suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair mendapat gaya keatas
sehingga benda kehilangan sebagian beratnya. Gaya ke atas ini disebut gaya
apung (buoyancy), yaitu suatu gaya ke atas yang dikerjakan oleh zat cair pada
benda. Munculnya gaya apung adalah konsekuensi dari tekanan zat cair yang
meningkat dengan kedalaman.
Tekanan zat cair pada massa jenis yang sama, dapat diilustrasikan
misalnya dengan mengambil salah satu titik yang berada pada kedalaman h di
bawah permukaan zat cair (yaitu permukaan yang berada diketinggian h diatas
titik ini), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.Gambar 2.1 Tekanan pada
kedalaman h dalam zat cair.
Tekanan yang disebabkan pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat
kolom zat cair diatasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada daerah
tersebut adalah F = m.g = ρ.V.g= ρ.A.h.g, dimana A.h adalah volume benda, ρ
adalah massa jenis zat cair (dianggap konstan), dan g adalah percepatan gravitasi
(10m/s2). Sehingga besar tekanan, P adalah sebagai berikut:
Persamaan diatas menyatakan tekanan hidrostatik tersebut yang disebabkan
oleh zat cair itu sendiri, yang dimana didalam zat cair yang diam tersebut tidak
terjadi tegangan geser dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair tersebut
adalah sama besar kesegala arah. Dengan demikian, tekanan berbanding lurus
dengan massa jenis zat cair, dan dengan kedalaman didalam zat cair.
Besarnya tekanan hidrostatis tidak dipengaruhi oleh bentuk wadah zat cair.
Berikut ini adalah sifat-sifat dari tekanan hidrostatis, adalah sebagai berikut :
1. Semakin dalam letak suatu titik dari permukaan zat cair, tekanannya
semakin besar
2. Pada kedalaman yang sama, tekanannya juga sama
3. Tekanan zat cair kesegala arah adalah sama besar
Pengaruh tekanan hidrostatik memegang peranan penting dalam kehidupan
sehari-hari seperti pembuatan kapal, tanggul, bendungan, dan pintu air.
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 :
a. Massa tabung plastik berpeluru
Definisi operasional : pada percobaan ini massa tabung plastik
berpeluru yang digunakan ketika ditimbang diudara yaitu sebesar 1 N.
b. Jumlah air
Definisi operasional : Jumlah air dalam gelas kimia disini yang
digunakan ketika percobaan adalah sebesar 200 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
Statif
Diatur sedemikian rupa
Neraca
Pegas
Dipasang pada statif
Tabung Plastik
Berpeluru
Dikaitkan pada neraca
pegas
Diisi dengan peluru
hingga massanya menjadi
1N
Tabung Plastik Berpeluru
Dicelupkan ke dalam gelas
kimia sedalam 2 cm, 4 cm, 6
cm, 8 cm, dan 10 cm
Massa Benda dalam Air
D. Desain Percobaan
Statif
Larutan gula
Neraca
Gelas kimia
- dipanaskan
hingga
pegas
Tabung
berpeluru
Mistar
suhu yang ditunjukkan
oleh termometer
konstan
Dirangkai
Suhu & waktu
Ditimbang ketika
diudara 1 N dan ketika
dimasukkan ke dalam
air 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8
cm, dan 10 cm
E. Langkah Percobaan
a. Perakitan Alat
a. Merakit peralatan sesuai dengan gambar
b. Memasang balok pendukung pada batang statif panjang
c. Memasang neraca pegas pada batang statif panjang dengan memasang
jepit penahan
d. Mengisi tabung plastik dengan peluru (diatur sehingga 1 N) dan
menggantungkan tabung tersebut pada neraca pegas
e. Menuangkan 200 ml air kedalam gelas kimia dan meletakkan gelas
kimia tepat dibawah tabung plastik yang tergantung
b. Percobaan
a. Mengisi gelas kimia 250 ml, dengan air kira-kira 3/4nya
b. Menimbang berat tabung plastik berpeluru di udara dengan neraca
pegas, misalnya w
c. Menurunkan balok pendukung, sehingga alas tabung plastik berpeluru
tercelup ke air sedalam 2 cm
d. Mengamati dan mencatat hasil penunjukan neraca pegas
e. 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, ANALISIS, DAN PEMBAHASAN
A. Data
Tabel Hasil Percobaan “Gaya Angkat Zat Cair”
No.
Kedalaman Benda
Berat Benda dalam Air
Gaya Angkat
(Wa ± 0,1) N
1,0
0,8
0,7
0,6
0,6
(Fa ± 0,1) N
0
0,2
0,3
0,4
0,4
(h ± 0,1) cm
1.
2,0
2.
4,0
3.
6,0
4.
8,0
5.
10,0
Keterangan:
Berat benda di udara (W ± 0,1) N = 1,0 N
Volume air yang digunakan = 850 mL
B. Analisis
Dari hasil percobaan “Gaya Angkat Zat Cair”, diperoleh bahwa pada
kedalaman benda 2,0 cm berat benda dalam air sebesar 0,1 N dan gaya
angkatnya 0. Pada kedalaman 4,0 cm berat benda dalam air sebesar 0,8 N dan
gaya angkatnya 0,2 N. Pada kedalaman 6,0 cm berat benda dalam air sebesar
0,7 N dan gaya angkatnya 0,3 N. Pada kedalaman 8,0 cm berat benda dalam
air sebesar 0,6 N dan gaya angkatnya 0,4 N. Pada kedalaman 10,0 cm berat
benda dalam air sebesar 0,6 N dan gaya angkatnya 0,4 N. Berat benda di udara
adalah 1,0 N. Dalam percobaan ini digunakan air dengan volume 850 mL.
C. Pembahasan
Percobaan yang kami lakukan adalah percobaan hukum Archimedes yang
bendanya digantung. Gaya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut yaitu gaya
angkat (Fa) ke atas, gaya berat (W/berat benda di udara) ke bawah, dan
tegangan tali atau gaya berat (W a/berat benda di dalam air) ke atas.
Persamaaan yang diperoleh dari gaya-gaya tersebut adalah gaya angkat (F a)
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). Benda-benda yang dimasukkan pada
fluida seakan-akan mempunyai berat yang lebih kecil daripada saat berada di
luar fluida. 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 data dan analisis hasil percobaan “Gaya Angkat Zat Cair”
serta dengan menggunakan persamaan di atas, diperoleh hasil untuk
kedalaman 0,2 cm sampai 10,0 cm berat benda dalam air berturut-turut adalah
1,0 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
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. Sebaliknya, terjadi kenaikan nilai
gaya angkat ketika dimasukkan dalam air dengan kedalaman yang semakin
besar.
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.
Pada kedalaman 2,0 cm dan 4,0 cm masih sebagian dari bagian benda
yang tercelup ke 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 berbeda, pada kedalaman tersebut sama-sama
semua bagian benda sudah tercelup ke dalam air. Namun, 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. 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/cm 3,
hitung massa jenis batu tersebut!
Jawaban:
Diketahui
:
W = 30 N
Wa = 21 N
ρf = 1 gr/cm3
Ditanya
:
ρb = …?
Jawab
:
=
=
=
=
=
gr/cm3
Jadi, massa jenis batu yaitu sebesar
gr/cm3.
BAB VI
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.
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: F a = 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 praktikum “Gaya Angkat Zat Cair” yaitu
pengamat harus lebih teliti dalam melihat skala pada neraca pegas sehingga
data yang dihasilkan tepat dan benar.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.
2012.
Laporan
Fluida
Tekanan
Hidrostatik
(Online).
(https://www.scribd.com/doc/222700746/Laporan-Fluida-tekananhidrostatik, diakses 26 April 2015).
Giancoli. 1999. Fisika Jilid 1 edisi kelima. Jakarta : Erlangga.
Widodo, Wahono dan Tutut Nurita. 2015. Modul Praktikum Fluida. Surabaya :
Unesapress.
LAMPIRAN FOTO
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 2cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 2 cm
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 4 cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 4 cm
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 6 cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 6 cm
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 8 cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 8 cm
FLUIDA
“GAYA ANGKAT ZAT CAIR”
Disusun oleh:
1.
2.
3.
4.
5.
Kelompok 3
Faiqotul Himmah
Rizka Yuni R.
M. Tasroun Nihwan
Devi Nadiya W.
Winda Nur Ainun
13030654049
13030654056
13030654057
13030654062
13030654081
Pendidikan IPA B 2013
PROGRAM STUDI S-1 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 dalam air. 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 1,0 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 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 tentu pernah melihat kapal yang
mengangkut banyak orang atau barang dalam jumlah yang banayk bahkan
transportasi besar, namun kapal tidak tenggelam. Kapal sebagai suatu
benda yang memiliki gaya dan air merupakan fluida. Fluida adalah zat
yang dapat mengalir atau berpindah akibat pengaruh tekanan yang sangat
kecil atau sedikit saja. 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 gaya apung adalah resultan
gaya yang dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat benda
itu tercelup. Jadi, gaya angkat ke atas dipengaruhi oleh volume benda
yang tercelup ke dalam zat cair. Takanan 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 ke atas (FA) pada zat cair.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat diambil suatu rumusan
masalah sebagai berikut:
“Bagaimana pengaruh kedalaman benda terhadap gaya angkat benda
dalam air? “
C. Hipotesis
Berdasarkan rumusan masalah di atas, dapat diambil hipotesis
adalah “Jika kedalaman benda yang tercelup semakin dalam maka gaya
angkatnya juga semakin besar”.
D. Tujuan Percobaan
Tujuan pada percobaan ini adalah “Menyelidiki gaya angkat dalam
air”.
BAB II
KAJIAN TEORI
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dimana gaya F
dipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A. Konsep tekanan utamanya
berguna dalam membahas fluida. Dari fakta eksperimental, fluida memberikan
tekanan kesegala arah. Hal ini diketahui dari perenang dan penyelam yang
merasakan tekanan air didalam tubuh mereka. Pada setiap titik, pada fluida diam
(statis), besarnya tekanan dari segala arah adalah sama. Tekanan pada satu sisi
harus sama dengan tekanan disisi sebaliknya. Jika hal ini tidak terjadi maka akan
ada gaya total, sehingga benda dapat bergerak. Artinya, dalam fluida statis,
tekanan-tekanannya harus sama besar.
Sifat penting lainnya dari fluida yang berada dalam keadaan diam adalah
gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida selalu bekerja tegak lurus terhadap
permukaan
yang bersentuhan dengannya. Jika ada komponen gaya yang sejajar dengan permu
kaan, makamenurut hukum newton ketiga bahwa permukaan akan memberikan
gaya kembali pada fluida yang juga akan memiliki komponen sejajar dengan
permukaan. Komponen ini akan menyebabkan fluida mengalir. Dengan demikian
gaya yang disebabkan oleh tekanan pada fluida statis selalu tegak lurus terhadap
permukaan.
Suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair mendapat gaya keatas
sehingga benda kehilangan sebagian beratnya. Gaya ke atas ini disebut gaya
apung (buoyancy), yaitu suatu gaya ke atas yang dikerjakan oleh zat cair pada
benda. Munculnya gaya apung adalah konsekuensi dari tekanan zat cair yang
meningkat dengan kedalaman.
Tekanan zat cair pada massa jenis yang sama, dapat diilustrasikan
misalnya dengan mengambil salah satu titik yang berada pada kedalaman h di
bawah permukaan zat cair (yaitu permukaan yang berada diketinggian h diatas
titik ini), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1.Gambar 2.1 Tekanan pada
kedalaman h dalam zat cair.
Tekanan yang disebabkan pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat
kolom zat cair diatasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada daerah
tersebut adalah F = m.g = ρ.V.g= ρ.A.h.g, dimana A.h adalah volume benda, ρ
adalah massa jenis zat cair (dianggap konstan), dan g adalah percepatan gravitasi
(10m/s2). Sehingga besar tekanan, P adalah sebagai berikut:
Persamaan diatas menyatakan tekanan hidrostatik tersebut yang disebabkan
oleh zat cair itu sendiri, yang dimana didalam zat cair yang diam tersebut tidak
terjadi tegangan geser dan tekanan pada suatu titik didalam zat cair tersebut
adalah sama besar kesegala arah. Dengan demikian, tekanan berbanding lurus
dengan massa jenis zat cair, dan dengan kedalaman didalam zat cair.
Besarnya tekanan hidrostatis tidak dipengaruhi oleh bentuk wadah zat cair.
Berikut ini adalah sifat-sifat dari tekanan hidrostatis, adalah sebagai berikut :
1. Semakin dalam letak suatu titik dari permukaan zat cair, tekanannya
semakin besar
2. Pada kedalaman yang sama, tekanannya juga sama
3. Tekanan zat cair kesegala arah adalah sama besar
Pengaruh tekanan hidrostatik memegang peranan penting dalam kehidupan
sehari-hari seperti pembuatan kapal, tanggul, bendungan, dan pintu air.
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 :
a. Massa tabung plastik berpeluru
Definisi operasional : pada percobaan ini massa tabung plastik
berpeluru yang digunakan ketika ditimbang diudara yaitu sebesar 1 N.
b. Jumlah air
Definisi operasional : Jumlah air dalam gelas kimia disini yang
digunakan ketika percobaan adalah sebesar 200 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
Statif
Diatur sedemikian rupa
Neraca
Pegas
Dipasang pada statif
Tabung Plastik
Berpeluru
Dikaitkan pada neraca
pegas
Diisi dengan peluru
hingga massanya menjadi
1N
Tabung Plastik Berpeluru
Dicelupkan ke dalam gelas
kimia sedalam 2 cm, 4 cm, 6
cm, 8 cm, dan 10 cm
Massa Benda dalam Air
D. Desain Percobaan
Statif
Larutan gula
Neraca
Gelas kimia
- dipanaskan
hingga
pegas
Tabung
berpeluru
Mistar
suhu yang ditunjukkan
oleh termometer
konstan
Dirangkai
Suhu & waktu
Ditimbang ketika
diudara 1 N dan ketika
dimasukkan ke dalam
air 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8
cm, dan 10 cm
E. Langkah Percobaan
a. Perakitan Alat
a. Merakit peralatan sesuai dengan gambar
b. Memasang balok pendukung pada batang statif panjang
c. Memasang neraca pegas pada batang statif panjang dengan memasang
jepit penahan
d. Mengisi tabung plastik dengan peluru (diatur sehingga 1 N) dan
menggantungkan tabung tersebut pada neraca pegas
e. Menuangkan 200 ml air kedalam gelas kimia dan meletakkan gelas
kimia tepat dibawah tabung plastik yang tergantung
b. Percobaan
a. Mengisi gelas kimia 250 ml, dengan air kira-kira 3/4nya
b. Menimbang berat tabung plastik berpeluru di udara dengan neraca
pegas, misalnya w
c. Menurunkan balok pendukung, sehingga alas tabung plastik berpeluru
tercelup ke air sedalam 2 cm
d. Mengamati dan mencatat hasil penunjukan neraca pegas
e. 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, ANALISIS, DAN PEMBAHASAN
A. Data
Tabel Hasil Percobaan “Gaya Angkat Zat Cair”
No.
Kedalaman Benda
Berat Benda dalam Air
Gaya Angkat
(Wa ± 0,1) N
1,0
0,8
0,7
0,6
0,6
(Fa ± 0,1) N
0
0,2
0,3
0,4
0,4
(h ± 0,1) cm
1.
2,0
2.
4,0
3.
6,0
4.
8,0
5.
10,0
Keterangan:
Berat benda di udara (W ± 0,1) N = 1,0 N
Volume air yang digunakan = 850 mL
B. Analisis
Dari hasil percobaan “Gaya Angkat Zat Cair”, diperoleh bahwa pada
kedalaman benda 2,0 cm berat benda dalam air sebesar 0,1 N dan gaya
angkatnya 0. Pada kedalaman 4,0 cm berat benda dalam air sebesar 0,8 N dan
gaya angkatnya 0,2 N. Pada kedalaman 6,0 cm berat benda dalam air sebesar
0,7 N dan gaya angkatnya 0,3 N. Pada kedalaman 8,0 cm berat benda dalam
air sebesar 0,6 N dan gaya angkatnya 0,4 N. Pada kedalaman 10,0 cm berat
benda dalam air sebesar 0,6 N dan gaya angkatnya 0,4 N. Berat benda di udara
adalah 1,0 N. Dalam percobaan ini digunakan air dengan volume 850 mL.
C. Pembahasan
Percobaan yang kami lakukan adalah percobaan hukum Archimedes yang
bendanya digantung. Gaya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut yaitu gaya
angkat (Fa) ke atas, gaya berat (W/berat benda di udara) ke bawah, dan
tegangan tali atau gaya berat (W a/berat benda di dalam air) ke atas.
Persamaaan yang diperoleh dari gaya-gaya tersebut adalah gaya angkat (F a)
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). Benda-benda yang dimasukkan pada
fluida seakan-akan mempunyai berat yang lebih kecil daripada saat berada di
luar fluida. 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 data dan analisis hasil percobaan “Gaya Angkat Zat Cair”
serta dengan menggunakan persamaan di atas, diperoleh hasil untuk
kedalaman 0,2 cm sampai 10,0 cm berat benda dalam air berturut-turut adalah
1,0 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
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. Sebaliknya, terjadi kenaikan nilai
gaya angkat ketika dimasukkan dalam air dengan kedalaman yang semakin
besar.
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.
Pada kedalaman 2,0 cm dan 4,0 cm masih sebagian dari bagian benda
yang tercelup ke 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 berbeda, pada kedalaman tersebut sama-sama
semua bagian benda sudah tercelup ke dalam air. Namun, 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. 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/cm 3,
hitung massa jenis batu tersebut!
Jawaban:
Diketahui
:
W = 30 N
Wa = 21 N
ρf = 1 gr/cm3
Ditanya
:
ρb = …?
Jawab
:
=
=
=
=
=
gr/cm3
Jadi, massa jenis batu yaitu sebesar
gr/cm3.
BAB VI
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.
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: F a = 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 praktikum “Gaya Angkat Zat Cair” yaitu
pengamat harus lebih teliti dalam melihat skala pada neraca pegas sehingga
data yang dihasilkan tepat dan benar.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.
2012.
Laporan
Fluida
Tekanan
Hidrostatik
(Online).
(https://www.scribd.com/doc/222700746/Laporan-Fluida-tekananhidrostatik, diakses 26 April 2015).
Giancoli. 1999. Fisika Jilid 1 edisi kelima. Jakarta : Erlangga.
Widodo, Wahono dan Tutut Nurita. 2015. Modul Praktikum Fluida. Surabaya :
Unesapress.
LAMPIRAN FOTO
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 2cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 2 cm
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 4 cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 4 cm
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 6 cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 6 cm
Neraca pegas pada
saat wadah berpeluru
tercelup kedalam air
sedalam 8 cm
Wadah berpeluru saat
tercelup kedalam air
sedalam 8 cm