Laporan Hukum Archimedes

BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Disekitar kita,kadang pernah mengamati bahwa sebuah benda yang diletakan di dalam air terasa lebih ringan dibandingkan dengan beratnya ketika di udara kadang ada yang terapung,kadang juga ada benda yang melayang didalam air,kadang juga ada benda yang tenggelam di dalam air. Jika benda dicelupkan dalam zat cair, sesungguhnya berat benda itu tidak berkurang. Gaya tarik bumi kepada benda itu besarnya tetap. Akan tetapi zat cair mengadakan yang arahnya ke atas kepada setiap benda yang tercelup di dalamnya. Ini menyebabkan berat benda seakan-akan berkurang.

Menghitung gaya ke atas dalam zat cair sesungguhnya dapat kita lakukan dengan menggunakan pengetahuan kita tentang tekanan di dalam zat cair    Pada kesempatan ini kita akan membahas hukum archimedes secara mendetail, karena dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak jenis gerak yang menyerupai sistem ini. Aplikasi hukum archimedes dapat kita jumpai dalam berbagai peralatan misalnya hidrometer , kapal laut, kapal selam, dan balon udara.

TUJUAN

o        Menentukan massa jenis zat cair berdasarkan hukum Archimedes

RUMUSAN MASALAH

o        Bagaimana hubungan antara massa jenis  zat cair dengan gaya ke atas?

o        Manakah massa jenis yang paling besar  dari kedua zat cair tersebut?

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Hukum Archimedes
Hukum Archimedes mengatakan bahwa "Jika suatu benda dicelupkan ke dalam sesuatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut".

Rumus Prinsip Hukum Archimedes

FA=ρ.g.V

Keterangan : 
FA = Tekanan Archimedes  = N/m²

ρ = Massa Jenis Zat Cair   = Kg/M³

g = Gravitasi                    = N/Kg

V = Volume Benda Tercelup = M³

            Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena dalam air, benda mendapat gaya ke atas. Sementara ketika di udara, benda memiliki berat yang sesungguhnya.

Dalam Persamaan :

W­­­­­­_b = m_b.g

Ketika dalam air, dikatakan memiliki berat semu, dinyatakan dengan:

W_df = W_b – F_A

Keterangan :

W_df : berat dalam fluida, dikatakan juga berat semu (N)

W_b : berat benda sesungguhnnya, atau berat di udara (N)

F_A : gaya angkat ke atas (N)

Gaya angkat ke atas ini yang disebut juga gaya apung.

Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga. Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka resultan gaya =0 dan benda melayang .

- Bila F_A>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang

- Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa telur maka agar telur berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume telur.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume telur dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam. Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (F_A) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut.

• Tenggelam

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (W)

lebih besar dari gaya ke atas (F­_A).

W > F_A

_pb V_b g  > p_f V_f g

_pb > _pf

Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (p)

• Melayang

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (W) sama dengan gaya ke atas (F_A) atu benda tersebut tersebut dalam keadaansetimbang

W = F_A

_pb V_b g  = p_f V_f g

p_b = p_f

Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :

_EA = _Eb

• Terapung

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (W) lebih kecil dari gaya ke atas (F_A).

W > F_A

_pb V_b g  > _pf V_f g

_pb > _pf

Penemuannya

Pada suatu hari Archimedes dimintai Raja Hieron II untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh. Hingga ia merasa sangat letih dan menceburkan dirinya dalam bak mandi umum penuh dengan air. Lalu, ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, "Eureka! Eureka!" yang artinya "sudah kutemukan! sudah kutemukan!" Lalu ia membuat hukum Archimedes.

Dengan itu ia membuktikan bahwa mahkota raja dicampuri dengan perak. Tukang yang membuatnya dihukum mati.

Penemuan yang lain adalah tentang prinsip matematis tuas, sistem katrol yang didemonstrasikannya dengan menarik sebuah kapal sendirian saja. Ulir penak, yaitu rancangan model planetarium yang dapat menunjukkan gerak matahari, bulan, planet-planet, dan kemungkinan konstelasi di langit.

Di bidang matematika, penemuannya terhadap nilai pi lebih mendekati dari ilmuan sebelumnya, yaitu 223/71 dan 220/70.

Archimedes adalah orang yang mendasarkan penemuannya dengan eksperimen sehingga ia dijuluki Bapak IPA Eksperimental

D Massa Jenis

1. Satuan Massa Jenis

Satuan massa jenis dalam SI adalah kg/m³. Bagaimana cara mengubah satuan massa jenis kg/m³ menjadi g/cm³ ataupun sebaliknya? Tentu kamu dapat melakukannya dengan cara sebagai berikut.
Misalnya massa jenis air 1000 kg/m³. Konversikan ke dalam g/cm³

2. Menentukan Massa Jenis Zat Padat

a. Bentuknya teratur
Langkah yang harus dilakukan adalah mengukur massa zat dengan menggunakan neraca atau timbangan. Volume zat dapat dihitung menggunakan rumus berdasarkan bentuknya misalnya, kubus, balok. Langkah terakhir menentukan massa jenis zat dengan membagi massa zat dengan volume zat.

b. Bentuknya tidak teratur
Misalnya yang hendak kamu ketahui adalah massa jenis batu. Langkah yang harus kamu lakukan sebagai berikut :
1) Timbanglah batu dengan menggunakan neraca untuk mengetahui massa batu. Catat hasil pengukuranmu!
2) Sediakan gelas ukur dan tuangkan air ke dalam gelas ukur tersebut. Catat volumenya, misal V₁ = 50 ml.
3) Masukkan batu yang hendak kamu ketahui volumenya ke dalam gelas ukur yang berisi air. Catat kenaikan volume airnya, misalnya V₂ = 70 ml.
4) Volume batu = V₂ – V₁
5) Massa jenis zat merupakan hasil bagi massa zat dengan volume zat.

3. Menentukan Massa Jenis Zat Cair

Massa jenis zat cair dapat diukur langsung dengan menggunakan hidrometer. Hidrometer memiliki skala massa jenis dan pemberat yang dapat mengakibatkan posisi hidrometer vertikal. Cara mengetahui massa jenis zat cair adalah dengan memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Hasil pengukuran dapat diperoleh dengan acuan semakin dalam hidrometer tercelup, menyatakan massa jenis zat cair yang diukur semakin kecil. Atau dapat pula menggunakan rumus seperti yang diatas.

BAB III

METODE

Alat dan Bahan :

·         Neraca pegas

·         Gelas ukur

·         Benda yang berbeda jenis

Langkah Kerja :

·         Menyiapkan alat dan bahan

·         Mengikat benda dengan tali pada neraca pegas, mengukur berat benda  diudara dan mencatat hasilnya

·         Menimbang benda di dalam air pada gelas ukur dengan neraca pegas, mencatat volum air sebelum (Vo) benda di masukan dan volum setelah (V) benda dimasukan dan mencatatnya.

·         Menghitung massa jenis benda jika massa jenis air 1gram/cm³.

            Berat benda di udara   = ………………        volum air mula-mula(Vo)=………

Berat benda dalam air = ………………         volum air akhir (V)          =………

Massa jenis benda       = ………………

·         Mengulang dari langkah nomor 2 dan 3 benda dimasukan ke dalam zat cair yang  berbeda, dengan hasil massa jenis (nomor 4), menghitung massa jenis zat cairnya dan memasukan data dalam tabel

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.Hasil Pengamatan

1.      Tabel hasil penelitian dalam zat cair berupa air

BENDA	WU (N)	WA (N)	FA (N)	V0 (m3)	V (m3)	∆V (m3) = Vb	Massa jenis zat cair
I	25 X 10-2	15 x 10-2	10 x 10-2	100 x 10-6	110 x 10-6	10 x 10-6	1000 kg/m3
II	18 X 10-2	10 x 10-2	8 x 10-2	100 x 10-6	104 x 10-6	4 x 10-6	2000kg/m3
III	30 X 10-2	20 x 10-2	10 x 10-2	100 x 10-6	112 x 10-6	12 x 10-6	830 kg/m3

2.      Tabel hasil penelitian dalam zat cair berupa minyak

BENDA	WU (N)	WM (N)	FA (N)	V0 (m3)	V (m3)	∆V (m3) = Vb	Massa jenis zat cair
I	25 X 10-2	15 x 10-2	10 x 10-2	200 x 10-6	210 x 10-6	10 x 10-6	1000 kg/m3
II	18 X 10-2	10 x 10-2	8 x 10-2	27 x 10-6	33 x 10-6	6 x 10-6	1330 kg/m3
III	30 X 10-2	20 x 10-2	10 x 10-2	60 x 10-6	74 x 10-6	14 x 10-6	700 kg/m3

B.Pembahasan

·          Benda dalam air

Benda I Fa = Wu – Wa       = 25 X 10-2 - 15 x 10-2       = 10 x 10-2 Fa        = r.V.g 10 x 10-2 = r 10 x 10-6 10 r        = 1000 kg/m3 r =  =  = 2,5 g/cm3         = 2500 kg/m3

Benda II Fa = Wu – Wa       = 18 X 10-2 - 10 x 10-2       = 8 x 10-2 Fa        = r.V.g 8 x 10-2 = r 4 x 10-6 10 r        = 2000 kg/m3 r =  =  = 4,5 g/cm3         = 4500 kg/m3

Benda III Fa = Wu – Wa       = 30 X 10-2 - 20 x 10-2       = 10 x 10-2 Fa        = r.V.g 10 x 10-2 = r 12 x 10-6 10 r        = 830 kg/m3 r =  =  = 2,5 g/cm3         = 2500 kg/m3

·         Benda dalam minyak

Benda I Fa = Wu – Wa       = 25 X 10-2 - 15 x 10-2       = 10 x 10-2 Fa        = r.V.g 10 x 10-2 = r 10 x 10-6 10 r        = 1000 kg/m3 r =  =  = 1,5 g/cm3                            = 1500 kg/3

Benda II Fa = Wu – Wa       = 18 X 10-2 - 10 x 10-2       = 8 x 10-2 Fa        = r.V.g 8 x 10-2 = r 6 x 10-6 10 r        = 1330 kg/m3 r =  =  = 1,67 g/cm3                   =1670 kg/m3

Benda III Fa = Wu – Wa       = 30 X 10-2 - 20 x 10-2       = 10 x 10-2 Fa        = r.V.g 10 x 10-2 = r 14 x 10-6 10 r        = 700 kg/m3 r =  =  = 1,43 g/cm3                   =1430 kg/m3

BAB V

PENUTUP

Ternyata dari hasil yang didapatkan, pada benda I,II,dan III yang dicelupkan dalam zat cair berupa air memiliki gaya ke atas yang sama dengan benda yang dicelupkan ke dalam zat cair berupa minyak namun massa jenis mereka berbeda.

Dari seluruh hasil percobaan menentukan massa jenis zat cair, didapatkan beberapa kesimpulan yaitu :

1.      Massa jenis benda dengan :

Massa jenis  benda yang dicelupkan dalam air benda  I= 2500 kg/m3, II = 4500 kg/m3, dan III = 2500 kg/m3

Massa jenis benda yang dicelupkan dalam minyak benda I= 1500 kg/m3, II=1670 kg/m3, dan III = 1430 kg/m3

SARAN

· Hendaknya berhati-hati dalam melakukan praktikum, hingga

diperoleh hasil yang maksimum

·         Melakukan pengukuran berulang agar hasil yang di peroleh dapat lebih akurat

DAFTAR PUSTAKA

·    Ibrahim, Solihin. 2000. Fisika. erlangga: Jakarta 

·    http/id.wikipedia,org/wiki/hukum archimides

·   (http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hukumarchimedes/)

·     www.google.com

·      http://www.scribd.com/doc/8188870/Massa-Jenis

·      www.gudangmateri.com

·      www.annisanfushie.wordpress.com