praktikum massa jenis density Jenis Senam L
LAPORAN PRAKTIKUM BIOFISIKA
PENGUKURAN MASSA JENIS BENDA PADAT
DENGAN PRINSIP ARCHIMEDES
Oleh :
Wahana Cahya Wibawa
10315244012
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013
PENGUKURAN MASSA JENIS BENDA PADAT
DENGAN PRINSIP ARCHIMEDES
A. TUJUAN
1. Menunjukkan adanya gaya tekan ke atas Archimedes
2. Menentukan massa jenis benda padat
B. DASAR TEORI
Neraca lengan lazimnya digunakan untuk mengukur massa suatu benda.
Namun demikian neraca lengan tersebut dapat difungsikan atau direkayasa
sehingga dapat digunakan untuk mengukur massa jenis zat padat atau zat cair.
Neraca lengan Ohaus mempunyai ketelitian yang tinggi yaitu dapat sampai
0,01 gram. Selain digunakan untuk mengukur massa jenis zat padat juga dapat
dipergunakan untuk memperagakan adanya gaya tekan ke atas Archimedes
dengan teliti.
Menurut Archimedes jika sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau
sebagian dalam suatu fluida diangkat ke atas oleh sebuah gaya yang sama
dengan berat fluida yang dipindahkan. Gaya Archimedes dapat dihitung
dengan rumus:
FA = ρVg
FA = gaya tekan ke atas Archimedes (N)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
V = Volume benda (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Gaya tekan ke atas : FA = ρaVg
berat benda di udara w = mg = ρbVg
Berat benda di air w’ = m’g
Gaya tekan ke atas: FA = w – w’
ρaVg = w – w’
m
ρa ρb = m – m’
m
(V) = ρ b
m
ρb = m−m' ρa (massa jenis benda padat yang dicari)
Dengan,
m = massa benda di udara
m’= massa benda di air
ρa = massa jenis air
ρb = massa jenis benda
Tabel massa jenis benda:
C. ALAT DAN BAHAN
1. Neraca lengan
2. Gelas beker
3. Macam – macam benda padat : tembaga, kuningan, besi, aluminium,
plastik dan kayu (semua berbentuk kubus)
4. Benang / tali
5. Air
D. LANGKAH KERJA
Keterangan Gambar:
a. Benang/ tali
b. Benda yang diukur
c. Gelas Beker
d. Air
1
2
3
4
Menyediakan alat-alat yang di perlukan dalam menunjang praktikum
Mengikat sebuah benda (tembaga) dengan benang dan mengikatkan
benang tersebut pada neraca lengan, kemudian mengukur massa
bendanya (m) gram.
memasukkan benda ke dalam gelas beaker yang telah diisi air dan
menimbang besar massanya (m’) gram.
Mengulangi langkah percobaan 2 dan 3 untuk logam kuningan, besi,
aluminium, plastik dan kayu.
E. DATA PERCOBAAN
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Nama Benda
Massa benda di udara
Massa benda di dalam
(m) gram
70,95
61,53
67,23
21,43
12,13
5,50
air (m’) gram
63,18
53,70
59,56
13,72
3,7
0
Tembaga
Besi
Kuningan
Aluminium
Fiber
Kayu
F. ANALISIS
Menentukan Gaya Tekan ke Atas (Fa) Archimedes
FA
= Wu – Wa
¿ w−w'
¿ m∙ g−m' ∙ g
Keterangan:
FA
= Gaya apung atau gaya ke atas (N)
Wu
= Gaya berat benda di udara (N)
Wa
= Gaya berat benda di dalam air (N)
a. Tembaga
d. Aluminium
F A = Wu – Wa
= 0,709 – 0,631
= 0,078 N
b. Besi
F A = Wu – Wa
= 0,214 – 0,137
= 0,077 N
e. Fiber
F A = Wu – Wa
= 0,615 – 0,537
= 0,078 N
c. Kuningan
F A = Wu – Wa
= 0,121 – 0,037
= 0,084 N
f. Kayu
F A = Wu – Wa
= 0,672 – 0,595
= 0,077 N
F A = Wu – Wa
= 0,055 – 0
= 0,055 N
Menentukan Massa Jenis Zat Padat
m
ρb =
ρ
m−m' a
Keterangan:
ρb : Massa Jenis Benda (g/cm3)
m : Massa benda di udara (g)
m' : Massa benda di dalam air (g)
ρa : Massa Jenis air (g/cm3)
a. Tembaga
m
ρb =
ρ
m−m' a
70,9
= 70,9−63,2 × 1
= 9,08 gr/cm3
b. Besi
m
ρb =
ρ
m−m' a
61,5
= 61,5−53,7 ×1
= 7,88 gr/cm3
c. Kuningan
m
ρb =
ρ
m−m' a
67,2
= 67,2−59,5 × 1
= 8,72 gr/cm3
d. Aluminium
m
ρb =
ρ
m−m' a
21,4
= 21,4−13,7 ×1
= 2,78 gr/cm3
e. Fiber
m
ρb =
ρ
m−m' a
12,1
= 12,1−3,7 × 1
= 1,44 gr/cm3
f. Kayu
m
ρb =
ρ
m−m' a
5,5
= 5,5−0 ×1
= 1 gr/cm3
G. PEMBAHASAN
Percobaan selanjutnya yang dilakukan adalah percobaan “Pengukuran
Massa Jenis Benda Padat dengan Prinsip Archimedes”. Percobaan tersebut
memiliki tujuan menunjukkan adanya gaya tekan ke atas archimedes dan
menentukan massa jenis benda padat. Alat dan bahan yang diperlukan adalah
neraca lengan, digunakan untuk mengukur massa benda. Gelas beker,
digunakan sebagai tempat air. Macam-macam benda padat (kubus logam),
sebagai logam yang akan diukur. Benang/tali dan air.
Langkah kerja yang dilakukan yaitu menyediakan alat dan bahan yang
diperlukan lalu mengikat sebuah benda (kubus logam) dengan benang dan
mengikatkan benang tersebut pada neraca lengan, mengukur massa bendanya
(m) gram. Langkah selanjutnya yaitu memasukkan benda ke dalam gelas
beker yang telah diisi air dan menimbang besar massanya (m’) gram, dengan
catatan beker tersebut tidak boleh menyentuh tempat beban pada neraca
lengan atau diberi penyangga dari kayu sehingga tidak menyentuh neraca).
Langkah tersebut diulangi untuk bahan- bahan yang lain selanjutnya.
Pada percobaan ini diperoleh data yaitu massa benda di udara (m) dan
massa benda di dalam air (m’) seperti pada tabel hasil percobaan diatas. Dari
data yang diperoleh digunakan untuk menghitung massa jenis masing-masing
benda padat dan untuk menghitung gaya tekan ke atas Archimedes.
Dalam mencari mencari gaya tekan ke atas Archimedes dengan menggunakan
rumus
FA
1.
= Wu – Wa
¿ w−w'
¿ m∙ g−m' ∙ g
Keterangan:
FA
= Gaya apung atau gaya ke
atas (N)
Wu
= Gaya berat benda di
udara (N)
Wa
= Gaya berat benda di
dalam air (N)
Pada tembaga gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,078 N
2.
Pada besi gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar 0,078
N
3.
Pada kuningan gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,077 N
4.
Pada aluminium gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,077 N
5.
Pada fiber gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar 0,084
N
6.
Pada kayu gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,055 N
Pada teori menyebutkan bahwa massa benda di dalam air lebih kecil dari
pada massa benda di udara, berarti pada percobaan ini sudah sesuai dengan
teori karena diperoleh massa benda di air lebih kecil daripada di udara, karena
air memberikan gaya ke atas yang sebagian mengimbangi gaya berat. Ini juga
sesuai dengan hukum Archimedes yaitu sebuah benda yang tenggelam
seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida diangkat ke atas oleh sebuah
gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Namun pada
percobaan yang menggunakan balok kayu gaya tekan ke atas adalah 0,055 N,
nilai ini sama dengan berat kayu di udara, sedangkan berat kayu dalam air 0.
Hal ini di karenakan kayu tidak berada di dalam air melainkan terapung di
atas air. Sehingga berat di udara 0.
Pada prinsip Archimedes, sebuah benda akan mengapung dalam fluida jika
kerapatan benda lebih kecil daripada kerapatan fluida. Jika kerapatan benda
lebih besar daripada kerapatan fluida maka benda akan tenggelam, dan jika
kerapatan benda sama besarnya dengan kerapatan fluida maka benda akan
melayang. Berarti pada percobaan ini sesuai dengan teori, karena pada hasil
percobaan diperoleh massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis air
sehingga benda akan tenggelam.
Adapun rumus yang digunakan prakikan untuk menghitung massa jenis
benda padat yaitu
m
ρb =
ρ
m−m' a
Keterangan:
ρb : Massa Jenis Benda (kg/m3)
m : Massa benda di udara (m)
m' : Massa benda di dalam air (m)
ρa : Massa Jenis air (kg/m3)
Pada percobaan ini diperoleh massa jenis yaitu
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Nama Benda
Massa jenis hasil
percobaan (g/cm3)
Tembaga
Besi
Kuningan
Aluminium
Fiber
Kayu
9,08
7,88
8,72
2,78
1,44
1
Massa jenis
berdasarkan teori (g/
cm3)
8,9
7,8
8,6
2,7
1,21
PENGUKURAN MASSA JENIS BENDA PADAT
DENGAN PRINSIP ARCHIMEDES
Oleh :
Wahana Cahya Wibawa
10315244012
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013
PENGUKURAN MASSA JENIS BENDA PADAT
DENGAN PRINSIP ARCHIMEDES
A. TUJUAN
1. Menunjukkan adanya gaya tekan ke atas Archimedes
2. Menentukan massa jenis benda padat
B. DASAR TEORI
Neraca lengan lazimnya digunakan untuk mengukur massa suatu benda.
Namun demikian neraca lengan tersebut dapat difungsikan atau direkayasa
sehingga dapat digunakan untuk mengukur massa jenis zat padat atau zat cair.
Neraca lengan Ohaus mempunyai ketelitian yang tinggi yaitu dapat sampai
0,01 gram. Selain digunakan untuk mengukur massa jenis zat padat juga dapat
dipergunakan untuk memperagakan adanya gaya tekan ke atas Archimedes
dengan teliti.
Menurut Archimedes jika sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau
sebagian dalam suatu fluida diangkat ke atas oleh sebuah gaya yang sama
dengan berat fluida yang dipindahkan. Gaya Archimedes dapat dihitung
dengan rumus:
FA = ρVg
FA = gaya tekan ke atas Archimedes (N)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
V = Volume benda (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Gaya tekan ke atas : FA = ρaVg
berat benda di udara w = mg = ρbVg
Berat benda di air w’ = m’g
Gaya tekan ke atas: FA = w – w’
ρaVg = w – w’
m
ρa ρb = m – m’
m
(V) = ρ b
m
ρb = m−m' ρa (massa jenis benda padat yang dicari)
Dengan,
m = massa benda di udara
m’= massa benda di air
ρa = massa jenis air
ρb = massa jenis benda
Tabel massa jenis benda:
C. ALAT DAN BAHAN
1. Neraca lengan
2. Gelas beker
3. Macam – macam benda padat : tembaga, kuningan, besi, aluminium,
plastik dan kayu (semua berbentuk kubus)
4. Benang / tali
5. Air
D. LANGKAH KERJA
Keterangan Gambar:
a. Benang/ tali
b. Benda yang diukur
c. Gelas Beker
d. Air
1
2
3
4
Menyediakan alat-alat yang di perlukan dalam menunjang praktikum
Mengikat sebuah benda (tembaga) dengan benang dan mengikatkan
benang tersebut pada neraca lengan, kemudian mengukur massa
bendanya (m) gram.
memasukkan benda ke dalam gelas beaker yang telah diisi air dan
menimbang besar massanya (m’) gram.
Mengulangi langkah percobaan 2 dan 3 untuk logam kuningan, besi,
aluminium, plastik dan kayu.
E. DATA PERCOBAAN
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Nama Benda
Massa benda di udara
Massa benda di dalam
(m) gram
70,95
61,53
67,23
21,43
12,13
5,50
air (m’) gram
63,18
53,70
59,56
13,72
3,7
0
Tembaga
Besi
Kuningan
Aluminium
Fiber
Kayu
F. ANALISIS
Menentukan Gaya Tekan ke Atas (Fa) Archimedes
FA
= Wu – Wa
¿ w−w'
¿ m∙ g−m' ∙ g
Keterangan:
FA
= Gaya apung atau gaya ke atas (N)
Wu
= Gaya berat benda di udara (N)
Wa
= Gaya berat benda di dalam air (N)
a. Tembaga
d. Aluminium
F A = Wu – Wa
= 0,709 – 0,631
= 0,078 N
b. Besi
F A = Wu – Wa
= 0,214 – 0,137
= 0,077 N
e. Fiber
F A = Wu – Wa
= 0,615 – 0,537
= 0,078 N
c. Kuningan
F A = Wu – Wa
= 0,121 – 0,037
= 0,084 N
f. Kayu
F A = Wu – Wa
= 0,672 – 0,595
= 0,077 N
F A = Wu – Wa
= 0,055 – 0
= 0,055 N
Menentukan Massa Jenis Zat Padat
m
ρb =
ρ
m−m' a
Keterangan:
ρb : Massa Jenis Benda (g/cm3)
m : Massa benda di udara (g)
m' : Massa benda di dalam air (g)
ρa : Massa Jenis air (g/cm3)
a. Tembaga
m
ρb =
ρ
m−m' a
70,9
= 70,9−63,2 × 1
= 9,08 gr/cm3
b. Besi
m
ρb =
ρ
m−m' a
61,5
= 61,5−53,7 ×1
= 7,88 gr/cm3
c. Kuningan
m
ρb =
ρ
m−m' a
67,2
= 67,2−59,5 × 1
= 8,72 gr/cm3
d. Aluminium
m
ρb =
ρ
m−m' a
21,4
= 21,4−13,7 ×1
= 2,78 gr/cm3
e. Fiber
m
ρb =
ρ
m−m' a
12,1
= 12,1−3,7 × 1
= 1,44 gr/cm3
f. Kayu
m
ρb =
ρ
m−m' a
5,5
= 5,5−0 ×1
= 1 gr/cm3
G. PEMBAHASAN
Percobaan selanjutnya yang dilakukan adalah percobaan “Pengukuran
Massa Jenis Benda Padat dengan Prinsip Archimedes”. Percobaan tersebut
memiliki tujuan menunjukkan adanya gaya tekan ke atas archimedes dan
menentukan massa jenis benda padat. Alat dan bahan yang diperlukan adalah
neraca lengan, digunakan untuk mengukur massa benda. Gelas beker,
digunakan sebagai tempat air. Macam-macam benda padat (kubus logam),
sebagai logam yang akan diukur. Benang/tali dan air.
Langkah kerja yang dilakukan yaitu menyediakan alat dan bahan yang
diperlukan lalu mengikat sebuah benda (kubus logam) dengan benang dan
mengikatkan benang tersebut pada neraca lengan, mengukur massa bendanya
(m) gram. Langkah selanjutnya yaitu memasukkan benda ke dalam gelas
beker yang telah diisi air dan menimbang besar massanya (m’) gram, dengan
catatan beker tersebut tidak boleh menyentuh tempat beban pada neraca
lengan atau diberi penyangga dari kayu sehingga tidak menyentuh neraca).
Langkah tersebut diulangi untuk bahan- bahan yang lain selanjutnya.
Pada percobaan ini diperoleh data yaitu massa benda di udara (m) dan
massa benda di dalam air (m’) seperti pada tabel hasil percobaan diatas. Dari
data yang diperoleh digunakan untuk menghitung massa jenis masing-masing
benda padat dan untuk menghitung gaya tekan ke atas Archimedes.
Dalam mencari mencari gaya tekan ke atas Archimedes dengan menggunakan
rumus
FA
1.
= Wu – Wa
¿ w−w'
¿ m∙ g−m' ∙ g
Keterangan:
FA
= Gaya apung atau gaya ke
atas (N)
Wu
= Gaya berat benda di
udara (N)
Wa
= Gaya berat benda di
dalam air (N)
Pada tembaga gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,078 N
2.
Pada besi gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar 0,078
N
3.
Pada kuningan gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,077 N
4.
Pada aluminium gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,077 N
5.
Pada fiber gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar 0,084
N
6.
Pada kayu gaya tekan ke atas Archimedes yang di dapatkan sebesar
0,055 N
Pada teori menyebutkan bahwa massa benda di dalam air lebih kecil dari
pada massa benda di udara, berarti pada percobaan ini sudah sesuai dengan
teori karena diperoleh massa benda di air lebih kecil daripada di udara, karena
air memberikan gaya ke atas yang sebagian mengimbangi gaya berat. Ini juga
sesuai dengan hukum Archimedes yaitu sebuah benda yang tenggelam
seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida diangkat ke atas oleh sebuah
gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Namun pada
percobaan yang menggunakan balok kayu gaya tekan ke atas adalah 0,055 N,
nilai ini sama dengan berat kayu di udara, sedangkan berat kayu dalam air 0.
Hal ini di karenakan kayu tidak berada di dalam air melainkan terapung di
atas air. Sehingga berat di udara 0.
Pada prinsip Archimedes, sebuah benda akan mengapung dalam fluida jika
kerapatan benda lebih kecil daripada kerapatan fluida. Jika kerapatan benda
lebih besar daripada kerapatan fluida maka benda akan tenggelam, dan jika
kerapatan benda sama besarnya dengan kerapatan fluida maka benda akan
melayang. Berarti pada percobaan ini sesuai dengan teori, karena pada hasil
percobaan diperoleh massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis air
sehingga benda akan tenggelam.
Adapun rumus yang digunakan prakikan untuk menghitung massa jenis
benda padat yaitu
m
ρb =
ρ
m−m' a
Keterangan:
ρb : Massa Jenis Benda (kg/m3)
m : Massa benda di udara (m)
m' : Massa benda di dalam air (m)
ρa : Massa Jenis air (kg/m3)
Pada percobaan ini diperoleh massa jenis yaitu
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Nama Benda
Massa jenis hasil
percobaan (g/cm3)
Tembaga
Besi
Kuningan
Aluminium
Fiber
Kayu
9,08
7,88
8,72
2,78
1,44
1
Massa jenis
berdasarkan teori (g/
cm3)
8,9
7,8
8,6
2,7
1,21