LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA “GAYA ANGKAT ZAT CAIR”

LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

“GAYA ANGKAT ZAT CAIR”

ABSTRAK

Kami telah melaksanakan percobaan gaya angkat zat cair pada hari kamis tanggal 17 April 2014 dengan tujuan untuk menyelidiki gaya angkat dalam zat air. Metode yang kami gunakan yakni menimbang benda di udara (W), setelah itu memasukkan benda pada kedalaman tertentu sesuai dengan ketentuan yakni sebesar 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm. Kemudian didapatkan berat benda dalam air (Wa). Untuk mendapatkan besar Fa menggunakan rumus Fa= W-Wa. Hasil yang kami peroleh bahwa Wa pada kedalaman 2 cm sebesar 0,9 dan Fa sebesar 0,1, Wa pada kedalaman 4 cm sebesar 0,8 dan Fa sebesar 0,2, sedangkan Wa pada kedalaman 6 cm, 8 cm, dan 10 cm sebesar 0,7 dan Fa sebesar 0,3. Hasil tersebut yakni besar gaya angkat zat cair dipengaruhi oleh volume benda yang tercelup atau banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda.

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

       Dalam kehidupan sehari-hari kita tentu sering melihat perahu yang mengangkut orang atau barang dalam jumlah yang banyak namun tidak tenggelam. Perahu 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.  Tekanan hidrostatis  adalah  tekanan  yang  terjadi  di  bawah  air.  Tekanan  ini  terjadi  karena adanya  berat  air  yang  membuat  cairan  tersebut  mengeluarkan  tekanan.  Pada penelitian  ini  yang  akan  dibahas  yaitu  pengaruh kedalaman suatu benda terhadap gaya angkat ke atas (FA) pada zat cair.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapat diambil suatu rumusan masalah “bagaimana pengaruh kedalaman terhadap gaya angkat air?”

C.    Tujuan

Untuk menyelidiki gaya angkat dalam air  

BAB II

KAJIAN TOERI

       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 (buoyancy) 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.  Tekanan hidrostatis  adalah  tekanan  yang  terjadi  di  bawah  air.  Tekanan  ini  terjadi  karena adanya  berat  air  yang  membuat  cairan  tersebut  mengeluarkan  tekanan. Hubungan antara tekanan hidrostatik dengan gaya angkat terletak pada perbedaan  kedalaman  benda tercelup, dimana benda yang tercelup akan  mempengaruhi  perbedaan tekanan  hidrostatis  yang  dialami  benda, semakin  dalam  benda  tercelup  maka  semakin  besar  tekanan  hidrostatis  yang dialami benda. Perbedaan tekanan hidrostatis yang  dialami  benda  mempengaruhi perbedaan  gaya  angkat  ke  atas  (FA)  pada masing-masing  benda.

          Gaya angkat ke atas atau gaya apung adalah  salah  satu  gaya  yang  bekerja  pada fluida. Gaya apung atau gaya angkat ke atas adalah  resultan  gaya  yang  dilakukan terhadap  suatu  benda  oleh  fluida  statis tempat  benda  itu  terendam  atau  terapung. Gaya apung selalu bereaksi vertikal ke  atas, jadi  tidak  mungkin  terdapat  komponen horizontal dari resultan gayanya. Gaya-gaya yang  bekerja  pada  permukaan  tiap  elemen fluida  berasal dari tekanan. Perlu ditegaskan bahwa tekanan adalah besaran skalar,  karena itu bekerja kesemua arah dengan harga yang sama  besar.  Vektor  luas  selalu  menunjukan kearah  yang  normal  terhadap  permukaan, dan  besarnya  sama  dengan  luas  itu  sendiri. Jadi, gaya yang terjadi akibat tekanan adalah sebuah  vektor  yang  besarnya  adalah  hasil kali  antara intensitas  tekanan  dan  luas. Gaya angkat zat cair juga tergantung pada massa jenis fluida dan banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda.

FA = ρ g V

Keterangan:

FA = gaya apung ( N)

ρ    = massa jenis fluida ( kg/m³)

g    = percepatan garvitasi ( m/s²)

V   = volume benda yang tercelup (m³)

             Konsep gaya  angkat ke atas pertama kali  dikenal  oleh  ilmuan  yang  bernama Archimedes  yang  terkenal  dengan  prinsip Archimedes.  Prinsip  Archimedes  berbunyi “Ketika  sebuah  benda  tercelup  seluruhnya atau  sebagian  di  dalam  zat  cair,  zat  cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya ke atas (gaya  apung)  sama  dengan  berat  zat  cair yang dipindahkan”. Secara sistematis, prinsip  archimedes dapat ditulis sebagai berikut:

       Gaya  apung yang bekerja pada suatu benda  yang  tercelup  dalam  fluida  bisa diperoleh  dengan  menggunakan  metode menimbang benda di udara dan menimbang benda setelah dicelupkan dalam fluida, maka gaya  apung  bisa  didapat  menggunakan persamaan berikut, Fa = W – Wa. Dimana  W  adalah  berat  benda  saat ditimbang  di  udara dan Wa  adalah  berat benda saat ditimbang di dalam fluida.

       Berat benda pada saat diudara dan setelah terbenam dalam air tawar. Ketika suatu benda memiliki berat 40 N jika ditimbang di udara, dan memiliki berat 30 N jika ditimbang di dalam air. Dalam hal ini masa benda tidak berubah, namun yang berubah adalah resultan gayanya. Berkurangnya berat benda tersebut diakibatkan adanya gaya tekan keatas dari air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada didalam air (force of buoyancy), dengan arah kerja gayanya mengarah keatas, sedang garis kerja gayanya segaris dengan garis kerja dari gaya berat benda.

BAB III

METODE PERCOBAAN

A.    Rancangan Percobaan

        

         Gambar. 3a. rancangan percobaan

B.     Alat dan Bahan

      Alat  :

      -          Dasar statif                        1 buah

      -          Kaki statif                         1 buah

      -          Batang statif pendek         1 buah

      -          Batang statif panjang        1 buah

      -          Mistar                                1 buah

      -          Neraca pegas                     1 buah

      -          Balok pendukung              1 buah

      -          Jepit penahan                    1 buah

      -          Gelas kimia                       1 buah

      -          Tabung plastik dengan tutup

      Bahan  :

      -          Air                                     250 ml

C.     Langkah-langkah Percobaan

          Rakitlah gambar sesuai dengan gambar di atas, pasanglah balok pendukung pada batang statif panjang. Kemudian dengan memasang jepit penahan pasanglah neraca pegas pada balok pendukung. Isi tabung plastik dengan peluru (diatur sehingga 1N) dan gantungkan tabung tersebut pada neraca pegas. Tuangkan 200 ml air ke dalam gelas kimia dan letakkan gelas kimia tepat di bawah tabung plastik yang tergantung. Timbanglah berat tabung plastik berpeluru di udara dengan neraca pegas, misalnya W. Turunkan balok pendukung, sehingga alas tabung plastik berpeluru tercelup ke air sedalam 2 cm. Amati dan catat hasil penunjukkan neraca pegas. Kemudian turunkan balok pendukung kembali, sehingga alas tabung plastik berpeluru tercelup ke air sedalam 4 cm lalu amati dan catat hasil penunjukkan neraca pegas. Dan lakukan langkah yang sama sehingga alas tabung plastik berpeluru tercelup ke air sedalam 6 cm, 8 cm, dan 10 cm.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A.    Data

Penunjukkan neraca pegas, wadah berpeluruh di udara = W = 1 N

	Wadah berpeluruh tercelup ke air sampai sedalam
	2 cm	4 cm	6 cm	8 cm	10 cm
Penunjukkan neraca pegas (Wa)	0,9	0,8	0,7	0,7	0,7
Gaya angkat Fa= W-Wa	0,1	0,2	0,3	0,3	0,3

B.     Analisis

          Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan diperoleh data yakni pada saat wadah berpeluru ketika berada di udara mempunyai berat sebesar 1 N. Pada saat wadah berpeluru tercelup ke dalam air sedalam 2 cm, berat wadah berpeluru yang ditunjukkan oleh neraca pegas adalah sebesar 0,9 N. Hal ini berarti gaya angkat air terhadap wadah berpeluru adalah sebesar 0,1 N. Pada saat wadah berpeluru tercelup ke dalam air sedalam 4 cm, berat wadah berpeluru yang ditunjukkan oleh neraca pegas adalah 0,8 N. Hal ini berarti gaya angkat air terhadap wadah berpeluru adalah sebesar 0,2 N. Pada saat wadah berpeluru tercelup ke dalam air sedalam 6 cm, 8 cm, dan 10 cm berat wadah berpeluru yang ditunjukkan oleh neraca pegas adalah 0,7 N. Hal ini berarti gaya angkat air terhadap wadah berpeluru adalah sebesar 0,3 N. Ketika wadah berpeluru tercelup ke dalam air sedalam 6 cm, 8 cm, dan 10 cm maka wadah berpeluru tercelup air seluruhnya sehingga gaya angkat yang diberikan air tehadap wadah berpeluru sama yaitu sebesar 0,3 N.

BAB V

DISKUSI DAN PEMBAHASAN

        Dari data hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada saat tabung plastik berpeluru ketika berada di udara mempunyai berat sebesar 1 N. Ketika tabung plastik berpeluru dicelupkan ke dalam air sedalam 2 cm neraca pegas menunjukkan 0,9 N. Hal ini dengan menggunakan rumus Fa = W-Wa diperoleh data bahwa tabung plastik berpeluru mendapat gaya angkat sebesar 0,1 N. Ketika wadah berpeluru dicelupkan ke dalam air sedalam 4 cm neraca pegas menunjukan 0,8 N. Hal ini dengan menggunakan rumus Fa = W-Wa diperoleh data bahwa tabung plastik berpeluru mendapat gaya angkat sebesar 0,2 N. Dan ketika wadah berpeluru dicelupkan ke dalam air sedalam 6 cm, 8 cm, dan 10 cm neraca pegas menunjukkan 0,7 N. Hal ini dengan menggunakan rumus Fa = W-Wa diperoleh data bahwa tabung plastik berpeluru mendapat gaya angkat sebesar 0,3 N. Data ini sesuai dengan teori bahwa gaya angkat zat cair terjadi karena tekanan hidrostatis pada fluida bertambah apabila kedalamannya juga bertambah. Tekanan  ini  terjadi  karena adanya  berat  air  yang  membuat  cairan  tersebut  mengeluarkan  tekanan. Hubungan antara tekanan hidrostatik dengan gaya angkat terletak pada perbedaan  kedalaman  benda tercelup , dimana benda yang tercelup akan  mempengaruhi  perbedaan tekanan  hidrostatis  yang  dialami  benda. Sehingga semakin  dalam  benda  tercelup  maka  semakin  besar  tekanan  hidrostatis  yang dialami benda. Maka gaya angkat ke atas  dipengaruhi  oleh  volume  benda  yang  tercelup  ke  dalam  zat  cair.  Artinya semakin dalam posisi suatu benda di dalam zat cair maka gaya angkat zat cair akan semakin besar.

           Bertambah besarnya gaya angkat berbanding lurus dengan posisi kedalaman suatu benda dalam zat cair. Namun pada saat tabung plastik berpeluru dicelupkan ke dalam air sedalam 6 cm, 8 cm, dan 10 cm penunjukkan pada neraca pegas menunjukkan angka yang sama. Hal ini berarti gaya angkat yang diberikan zat cair terhadap tabung plastik berpuluru sama meskipun dalam posisi kedalaman yang berbeda. Dalam teori menyebutkan bahwa FA = ρ g V artinya gaya angkat tergantung pada massa jenis fluida dan volume benda yang tercelup atau banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda. Dalam percobaan ini fluida yang digunakan adalah sama yaitu air sehingga massa jenis fluida adalah sama. Namun banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda berbeda. Ketika tabung plastik berpeluru dicelupkan ke dalam air sedalam 2 cm, hanya sedikit dari bagian alas tabung plastik berpeluru yang tercelup ke dalam air yang mendesak air sehingga air dipindahkan. Pada saat itu tabung plastik berpeluru mendapatkan gaya angkat sebesar 0,1 N yang diperoleh berdasarkan rumus Fa = W-Wa. Ketika wadah berpeluru dicelupkan ke dalam air sedalam 4 cm, bagian alas tabung plastik berpeluru yang tercelup air lebih besar daripada bagian alas tabung plastik berpeluru yang tercelup air pada saat dicelupkan sedalam 2 cm. Artinya volume tabung plastik berpeluru yang mendesak air ketika dicelupkan sedalam 4 cm lebih besar daripada volume tabung plastik berpeluru ketika dicelupkan sedalam 2 cm sehingga air dipindahkan. Pada saat itu tabung plastik berpeluru mendapat gaya angkat sebesar 0,2 N yang diperoleh berdasarkan rumus Fa = W-Wa. Ketika tabung plastik berpeluru dicelupkan kedalam air sedalam 6 cm, 8 cm, dan 10 cm, tabung plastik berpeluru tercelup seluruhnya ke dalam air sehingga volume tabung plastik berpeluru yang medesak air dapat memindahkan air yang sama besar. Hal ini sesuai dengan teori bahwa gaya angkat tergantung pada massa jenis fluida dan banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda.

Pertanyaan 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 g/cm³, hitung massa jenis batu tersebut !

Jawab :

Diketahui  :     W = 30 N

                        Wa = 21 N

                        ρ air = 1 g/cm³  = 1 x 10³ kg/m³

Ditanya     : ρ batu =?

Jawab        :    W       =   ρ batu           9 x ρ batu = 30         ρ batu = 3,3 x 10³ kg/m³

                   W – Wa         ρ air

BAB VI

PENUTUP

A.      Kesimpulan

     Dari percobaan yang telah kami lakukan dapat diambil kesimpulan bahwa gaya angkat zat cair dipengaruhi oleh volume benda yang tercelup atau banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda. Semakin besar volume benda yang tercelup dalam zat cair, maka benda akan mendapat gaya angkat yang semakin besar pula. Hal ini dibuktikan bahwa pada saat tabung plastik berpeluru dicelupkan ke dalam air dengan kedalaman benda yang semakin besar yakni dari 2 cm, 4 cm, dan 6 cm, maka tabung plastik berpeluru mendapat gaya angkat semakin besar pula yaitu sebesar 0,1 N, 0,2 N, dan 0,3 N. Selain itu ketika tabung plastik berpeluru tercelup seluruhnya yaitu pada kedalaman 6 cm, 8 cm, dan 10 cm, gaya angkat yang bekerja adalah sama yaitu sebesar 0,3 N.

Daftar Pustaka

Abidin D.K, Zaenal, Rif’ati Dina H, Yushardi._Pengaruh Bentuk Benda Dan Kedalaman Terhadap Gaya Angkat Ke Atas (Fa) Pada Fluida Statis. Jember: Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Jember.

TIM.2014. Panduan Praktikum Fluida. Surabaya: Pendidikan Sains FMIPA Unesa.

http://sainsriris.blogspot.com/2012/05/gaya-angkat-zat-cair-laporan.html diakses pada tanggal 21 April 2014 pukul 01.00 wib.

http://www.crayonpedia.org/mw/Hukum_Archimedes diakses pada tanggal 21 April 2014 pukul 01.00 wib.