LAPORAN PRAKTIKUM PERCOBAAN ARCHIMEDES
PERCOBAAN ARCHIMEDES
A.
Pendahuluan
1.
Latar
Belakang
Archimedes dikenal sebagai seorang ilmuwan yang
berasal dari Yunani. Ia menemukan hukum tentang prinsip pengapungan di atas
benda cair yang dikenal sebagai Hukum Archimedes. Hukum Archimedes ini
berhubungan dengan gaya berat dan gaya ke atas suatu benda jika dimasukkan ke
dalam air.
Ketika berjalan di dalam air, maka langkah akan
semakin berat dibandingkan ketika berjalan di tempat biasa. Gejala ini
disebabkan adanya tekanan dari zat cair kepada kaki yang tercelup ke dalam zat
cair tersebut. Selain itu juga, sebagai contoh lain yaitu benda yang berada di
dalam air akan terasa lebih ringan ketika diangkat dibandingkan ketika benda
tersebut berada di udara atau di luar zat cair. Hal ini menunjukkan bahwa berat
benda menjadi berkurang ketika berada di dalam zat cair.
Telaah yang dilakukan oleh Tipler pada tahun 1991
dalam bukunya Physics for Sciense and
Engineers (third edition) menyatakan bahwa dari prinsip Archimedes sebuah
benda akan mengapung jika kerapatan benda lebih kecil daripada kerapatan fluida
maka gaya apung lebih besar dari berat benda dan benda akan dipercepat ke atas
permukaan fluida kecuali ditahan. Untuk mengetahui lebih jauh lagi tentang
peristiwa terapungnya benda dalam fluida maka dilakukanlah praktikum ini.
2.
Tujuan
Praktikum
Tujuan
dari percobaan Archimedes ini adalah sebagai berikut.
a. Untuk
menyelidiki perbedaan berat benda di udara dengan di dalam zat cair (fluida).
b. Untuk
menyelidiki hubungan gaya ke atas dengan berat zat cair yang dipindahkan.
B.
Kajian
Pustaka
Salah satu hukum hidrostatika adalah
prinsip Archimedes yang mengatakan bahwa setiap benda yang berada di dalam
suatu fluida maka benda itu akan mengalami gaya ke atas yang disebut gaya
apung. Sebesar zat cair yag dipindahkannya. Hal ini dapat diturunkan dari hukum
Newton. Tinjau dari sebuah balok yang berada dalam zat cair seperti Gambar 6.1
Gambar
6.1
Penerapan Hukum Archimedes
Gaya
ke atas oleh zat cair pada balok adalah sama dengan
F = A (po +
g z) ………………..……………(6.1)
Sedangkan
gaya ke bawah adalah gaya yang disebabkan oleh tekanan fluida pada bagian atas
ditambah dengan gaya berat sebesar
F = A (po +
g z)..…………………..………...(6.2)
Total
gayanya menjadi
Ftotal = F –
F’ = A
g (z – z’)
…………..………(6.3)
Suku pertama adalah
gaya Archimedes FA yang menyatakan berat zat cair yang dipindahkan
oleh balok dengan gaya berat benda W =
’gv, dengan
,
adalah rapat massa benda (Anonim, 2015).
Seorang fisika bernama Archimedes mempelajari
hal ini dengan memasukkan dirinya pada bak mandi. Ternyata, ia memperoleh hasil
yakni beratnya menjadi lebih ringan ketika di dalam air. Gaya ini disebut gaya
apung atau gaya keatas (Fa). Gaya apung sama dengan berat benda di
udara dikurangi dengan berat benda di dalam air (Putra, 2014).
Hukum Archimedes tidak hanya
berlaku pada zat cair, tetapi juga berlaku pada gas (udara). Sebagai contohnya
naiknya balon udara. Secara umum hukum Archimedes dirumuskan ρgV.
Persamaan ini diperoleh dari menurunkan persamaan hidrostatis (Purwanto, 2007).
Benda seharusnya atau sebagian
tenggelam dalam fluida mengalami gaya apung sebesar berat fluida yang
dipindahkan. Gaya apung ini dianggap bekerja dalam arah vertikal ke atas dan
melalui titik pusat gravitasi fluida yang dipindahkan. Gaya apung sama dengan
berat fluida yang dipindahkan. Gaya apung pada sebuah benda dengan volume
V yang keseluruhannya dicelupkan dalam
zat alir (fluida) dengan massa jenis benda ρf adalah ρf
Vg dan berat benda adalah
Vg,
adalah
massa jenis benda (Bueche, 2000).
Tekanan pada setiap bagian permukaan benda
sudah tentu tidak bergantung pada bahan benda. Fluida ini akan mengalami
tekanan-tekanan yang bekerja pada benda yang yang tercelup tersebut dan akan
berada dalam keadaan diam. Maka gaya resultan, yang mengarah ke atas pada benda
tersebut akan menyamai beratnya dan akan bekerja secara vertikal yang arahya ke
atas melalui pusat gravitasinya (Halliday, 1985).
C.
Metode
Praktikum
1.
Alat
dan Bahan
Alat
dan bahan yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada Tabel 6.1
berikut.
Tabel 6.1 Alat dan Bahan
Percobaan Archimedes
No
|
Alat
dan Bahan
|
Fungsi
|
1
|
1 set statif
|
Sebagai penyangga
|
2
|
Balok Pendukung
|
Untuk tempat tuas dan jepit penahan
|
3
|
Beban
|
Sebagai objek pengamatan
|
4
|
Dinamometer (1,5)
|
Untuk mengukur berat beban
|
5
|
Wadah Air
|
Untuk menyimpan air
|
6
|
Silinder ukur
|
Untuk menampung air yang tumpah
|
7
|
Air
|
Sebagai Fluida
|
8
|
Tabung Pancuran
|
Sebagai tempat pancuran
|
9
|
Neraca Analitik
|
Untuk mengukur massa air
|
10
|
Jepit Penahan
|
Untuk menggantungkan dinamometer
|
11
|
Tuas
|
Untuk menyeimbangkan beban
|
2.
Prosedur
Kerja
Adapun
prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini adalah sebagai berikut.
a) Prosedur
kerja pertama
1) Merakit
alat seperti pada Gambar 6.2 di bawah ini
Gambar 6.2 Rangkaian
pengamatan berat benda di udara dan di dalam fluida
2) Mengisi
air pada wadah A sampai penuh. Kemudian menyeimbangkan dengan beban yang telah
yang telah disediakan pada wadah B.
3) Mencatat
massa beban yang dimasukkan pada wadah B.
4) Memasukkan
beban pada wadah A dan mencatat bagaimana keadaan timbangan setelah beban
dimasukkan.
5) Menimbang
tumpahan air pada wadah dan mencatat hasil timbangannya.
b) Prosedur
kerja kedua
1) Mencatat
berat beban di udara yang ditunjukkan oleh skala dinamometer, misalkan sebesar
W0.
2) Menuangkan
air dari wadah air ke dalam tabung
pancuran sampai ada sedikit air yang ditumpahkan ke silinder ukur lewat pipa
tabung berpancuran. Setelah air tak menetes lagi. Menimbang dan mencatat massa
silinder ukur yang telah berisi air, misalkan m0.
3) Menempatkan
kembali silinder ukur dibawah pipa tabung berpancuran. Menurunkan beban
sehingga beban seluruhnya terendam ke dalam air dan membiarkan air dari tabung
mengalir ke silinder ukur.
4) Setelah
tidak ada lagi air yang menetes, mengamati dan mencatat penunjukkan skala
dinamometer tentang berat benda setelah dipengaruhi air, misalkan W1
. Menimbang dan mencatat pula massa silinder ukur ditambah air tumpahan,
misalkan m1.
5) Mengulangi
langkah (1) dan (4) untuk 2 beban dan 3 beban.
6) Melengkapi
seluruh isian tabel.
D.
Hasil
Pengamatan dan Pembahasan
1.
Hasil
Pengamatan
a. Data
pengamatan
Data pengamatan pada percobaan Archimedes dapat di
lihat pada Tabel 6.2 berikut.
Tabel
6.2
Data Pengamatan Percobaan Archimedes
No
|
Jumlah Beban
|
1 Buah
|
2 Buah
|
3 Buah
|
1
|
Berat
benda di udara (Wo)
|
0,5 N
|
1 N
|
1,5 N
|
2
|
Berat
beban saat di dalam air
(W
)
|
0,4 N
|
0,9 N
|
1,4 N
|
3
|
Massa
(silinder ukur + air awal) (M0)
|
0,04109 Kg
|
0,04104 Kg
|
0,04189 Kg
|
4
|
Massa
(silinder ukur + air akhir) (M1)
|
0,04961 Kg
|
0,0571 Kg
|
0,06501 Kg
|
b. Analisis
data
Berikut adalah analisis
data percobaan Archimedes, yaitu :
1) Gaya
ke atas oleh air (Fa)
a) Satu
buah benda
b) Dua
buah benda
c) Tiga
buah benda
2) Massa
air yang dipindahkan (ma)
a) Satu
buah benda
b) Dua
buah benda
c) Tiga
buah benda
Berat benda y
5) ang dipindahkan (Wa)
a) Satu
buah benda
b) Dua
buah benda
c) Tiga
buah benda
2.
Pembahasan
Setelah melakukan percobaan dan berdasarkan hasil
yang diperoleh, sebuah benda yang telah diukur berat awalnya di udara, kemudian
digantungkan pada dinamometer yang digantungkan pada tuas. Dalam keadaan tuas
setimbang, beban kemudian dimasukkan ke dalam tabung pancuran berisi air. Hal
yang terjadi adalah posisi tuas yang tadinya setimbang mengalami perubahan.
Posisi tuas bergeser ke atas dari posisi setimbangnya, yang berarti bahwa berat
benda ketika dimasukkan ke dalam tabung pancuran sudah tidak sama dengan berat
benda di udara, sebelum dimasukkan ke dalam tabung pancuran berisi air. Untuk
menyelidiki perbedaan berat benda di udara dan di dalam fluida yaitu benda yang
berada di udara lebih berat daripada ketika berada di dalam fluida. Hal ini
karena berat benda di udara dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Sedangkan berat
benda di dalam fluida dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya apung sehingga
memberi gaya ke atas terhadap benda tersebut. Inilah yang menyebabkan berat
benda berkurang didalam fluida.
Hasil pengamatan kedua, untuk 1 buah benda, 2 buah
benda, dan 3 buah benda yaitu 0,5 N, 1 N, dan 1,5 N. Sedangkan berat benda di
dalam fluida yaitu 0,4 N, 0,9 N, 1,4 N. Dengan massa awal air untuk 1 buah
benda, 2 buah benda, dan 3 buah benda berturut-turut yaitu 0,04109 kg, 0,04104
kg, dan 0,04189 kg . Dan massa akhirnya secara berturut-turut yaitu 0,04961 kg,
0,0571 kg, dan 0,06501. Berdasarkan data-data tersebut diperoleh gaya keatas
yang sama yakni 0,1 N untuk 1 buah benda, 2 buah benda dan 3 buah benda. Massa
air yang dipindahkan diperoleh hasil secara berturut-turut yakni 0,083496 N,
0,157358 N, dan 0,226576 N.
Berdasarkan
analisis data diperoleh kesimpulan dari hubungan gaya keatas dengan berat zat
cair yang dipindahkan yaitu pada 1 buah benda dan 2 buah benda sudah sama
besarnya. Namun, pada 3 buah benda diperoleh hasil yang berbeda. Hal ini
dikarenakan kurang telitinya praktikan. Walaupun demikian, tetapi sudah
mendekati dan dapat dikatakan bahwa percobaan yang kami lakukan sesuai dengan
teori hukum Archimedes yang menyatakan bahwa benda yang
berada di dalam suatu fluida akan mengalami gaya ke atas yang disebut gaya
apung sebesar berat benda yang dipindahkannya.
Comments
Post a Comment