ANALISA SIFAT FISIS BAHAN

Yuni Nur HidayatiJurusan Fisika/1109100029

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

yuni09@mhs.physics.its.ac.id

AbstrakTelah dilakukan percobaan analisa sifat fisis bahan dengan tujuan untuk

menentukan nilai densitas dan porositas dari beberapa batuan dan logam. Adapun batuan dan logam yang akan ditentukan densitas dan porositasnya antara lain: batu bata putih, batu bata ringan, batu apung, genteng 1, genteng 2, batu bata merah 1, batu bata merah 2, batu kali 1, batu kali 2, tembaga, besi, dan aluminium. Pengukuran densitas pada batuan dan logam dilakukan dengan menggunakan prinsip Archimedes. Massa bahan diukur dengan menggunakan neraca digital, sedangkan untuk pengukuran besarnya gaya angkat ke atas menggunakan neraca Newton dimana besarnya merupakan selisih antara berat kering dan berat basah. Dari beberapa pengukuran dan pengolahan data yang telah dilakukan didapatkan nilai densitas dan porositas dari sampel berturut-turut adalah batu bata putih=2335,7 kg/m3 dan 6,17%; batu bata ringan=1092,5 kg/m3 dan 56,07%; batu apung=1642,8 kg/m3 dan 9,52%; genteng 1=3597,2 kg/m3; genteng 2=1988,4 kg/m3; batu bata merah 1=1834,8 kg/m3

dan 7,93%; batu bata merah 2=2288,5 kg/m3 dan 34,62%; batu kali 1=3234,7 kg/m3

dan 79,70%; batu kali 2=2280,2 kg/m3 dan 52,01%; tembaga=9456 kg/m3 dan 5,54%; besi=10937,4 kg/m3 dan 38,45%, dan aluminium=2504,3 kg/m3 dan 7,25%.

Kata kunci: densitas, porositas, prinsip Archimedes.

PENDAHULUAN

Setiap material memiliki sifat

mekanik dan sifat fisik yang dapat

dilihat dan diamati berdasarkan

eksperimen.salah satu sifat fisis yang

dimiliki oleh material adalah densitas

dan porositas.

Densitas suatu zat merupakan

merupakan perbandingan massa dan

volume zat itu, sehingga nilai densitas

dapat diukur melalui pengukuran massa

dan volumenya. Namun, nilai densitas

tidak bergantung pada massa zat

maupun volumenya. Sedangkan

porositas adalah kemampuan untuk

menyerap fluida pada batuan atau

formasi atau ruang-ruang yang terisi

oleh fluida di antara zat-zat padat atau

mineral pada suatu batuan. Pengukuran

densitas dan porositas ini sangat

dibutuhkan dalam berbagai aplikasi,

misalnya dalam bidang geologi,

material, dan juga eksplorasi minyak

bumi.

Pengukuran densitas bahan

dapat dilakukan dengan menggunakan

prinsip Archimedes. Sehingga untuk

mengetahui lebih lanjut tentang

penentuan densitas dan porositas suatu

material dengan prinsip Archimedes

inilah yang melatar belakangi

dilakukannya percobaan ini.

TINJAUAN PUSTAKA

Densitas atau massa jenis

adalah pengukuran massa setiap satuan

volume benda. Semakin besar densitas

suatu benda, maka semakin besar pula

massa setiap volumenya Massa jenis

rata-rata setiap benda merupakan total

massa dibagi dengan total volumenya.

Sebuah benda yang memiliki massa

jenis lebih tinggi akan memiliki

volume yang lebih rendah daripada

benda bermassa sama yang memiliki

massa jenis lebih rendah. Rumusan

untuk densitas adalah sebagai berikut:

ρ=mV

.. .(1)

Dengan, ρ = massa jenis benda

m = massa benda

V = volume benda

Massa jenis berfungsi untuk

menentukan zat. Setiap zat memiliki

massa jenis yang berbeda. Dan satu zat

berapapun massanya berapapun

volumenya akan memiliki massa jenis

yang sama.

Pengukuran densitas dengan

menggunakan prinsip Archimedes

dilakukan dengan menghitung besar

gaya angkat keatas, yaitu selisih berat

benda terhadap berat benda ketika

dimasukkan kedalam air yang diukur

menggunakan neraca Newton.

Besarnya densitas dengan

menggunakan prinsip Archimedes ini

dapat dirumuskan:

ρ=ρair ×mbahan × g

FA

…(2)

Dengan F A=W kering−W basah

Porositas adalah kemampuan

untuk menyerap fluida pada batuan atau

diartikan sebagai formasi atau ruang-

ruang yang terisi oleh fluida di antara

zat-zat padat atau mineral pada suatu

batuan. Porositas Total adalah

perbandingan volume ruang total batuan

pada formasi dengan volume ruang pori

yang terisi oleh fluida. Perbandingan

antara volume total ruang pori dan

volume total batuan disebut porositas

total atau absolut. Perbandingan antara

ruangpori yang saling berhubungan dan

volume total batuan disebut porositas

efektif.

Porositas dapat diklasifikasikan

sebagai berikut:

1. Porositas primer yang merupakan

ruang-ruang pori yang dimiliki pada

batuan tersebut sehingga dapat

menampung dan menyerap fluida.

Contohnya Batu pasir.

2. Porositas sekunder: yang merupakan

ruang-ruang atau pori yang dapat

menyerap air atau menampung fluida

tapi terben-tuknya karena adaya proses

lanjutan setelah pengendapan berupa

disolusi atau kekar pada batuan tersebut.

Contohnya adalah batuan gamping dan

dolomit, pada gamping karena

merupakan batuan yang dapat larut

sehingga sering adanya gerohong pada

batuan tersebut, gerohong tersebut yang

berfungsi sebagai porositas di dukung

dengan adanya kekar pada batuan

tersebut.

3. Porositas bersambung merupakan

porositas yang saling berhubungan dan

membentuk jalur pada ruang porinya

sehingga depat memberikan aliran pada

fluida dengan batasan tertentu.

4. Porositas Potensial merupakan

porositas yang dapat memberikan aliran

pada fluida pada batasan tertentu

tergantung dari ukuran pori.

5. Porositas efektif merupakan porositas

yang dapat memberikan aliran bagi

fluida bebas bukan merupakan porositas

yang bersambung dalam hal ini saya

mengartikannya adalah porositas yang

mempunyai permebilitas, dimana

besarnya adalah porositas yang

mempunyai permebilitas.

METODOLOGI PERCOBAAN

Pengukuran densitas bahan ini

menggunakan prinsip teori gaya apung

atau prinsip Archimedes. Bahan yang

akan diukur densitasnya adalah batu

bata putih, batu bata ringan, batu apung,

genteng 1, genteng 2, batu bata merah 1,

batu bata merah 2, batu kali 1, batu kali

2, tembaga, besi, dan aluminium.

Terlebih dahulu sampel ditimbang

dengan neraca digital yang telah

dikalibrasi atau dinolkan. Langkah

selanjutnya, setiap sampel diikat

menggunakan benang. Setelah itu,

secara bergantian sampel yang telah

diikat digantungkan pada timbangan

Newton untuk mengetahui berat sampel.

Setelah diketahui beratnya, sampel yang

masih terikat, dicelupkan ke dalam air

yang ada dalam beker glass. Dicatat

kembali berat sampel yang telah

dicelupkan ke dalam air. Dari data yang

diperoleh nantinya dapat digunakan

untuk menentukan densitas dan

porositas bahan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa sifat fisis pada beberapa

bahan dilakukan dengan mengukur

densitas dan porositas dari bahan-bahan

tersebut. Dari percobaan yang telah

dilakukan, diperoleh beberapa data

percobaan yang dapat disajikan pada

tabel 1.

Tabel 1 data percobaan analisa sifat fisis bahan

Material Massa (g) Massa Rata - Rata (g)Berat Kering

(mN)Berat Basah

(mN)

Batu bata putih

6,4235

6,4232 63 35,56,4233

6,4228

Batu bata ringan

6,2271

6,2272 61 46,2274

6,2272

Batu apung

9,0354

9,0356 88 339,0357

9,0357

Genteng 1

11,8709

11,8709 100 6711,8708

11,8710

Genteng 2

14,5155

14,5155 150 7714,5155

14,5156

Batu bata merah 1

11,1921

11,1921 120 5911,1921

11,1920

Batu bata merah 2

16,7063

16,7063 150 7716,7062

16,7063

Batu kali 1 tak beraturan

32,3469

32,3468 300 20032,3469

32,3467

Batu kali 2 bulat

14,7073

14,7073 150 85,514,7072

14,7073

Tembaga

8,5111

8,5110 83 748,5110

8,5108

Besi

4,3749

4,3750 41 374,3750

4,3750

Aluminium

2,0037

2,0034 20 122,0031

2,0034

Dilihat dari data pada tabel 1

diatas, diperoleh nilai berat basah selalu

lebih kecil dari berat keringnya, hal ini

disebabkan karena adanya gaya tekan

keatas dalam air atau biasanya disebut

dengan gaya Archimedes yang bersifat

meringankan.

Nilai densitas dari material pada

percobaan ini dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan 2. Sedangkan

nilai porositas dapat ditentukan dengan

membandingkan selisih antara densitas

teoritik dan densitas percobaan dengan

densitas teoritik itu sendiri lalu dikali

seratus persen. Nilai densitas teoritik

dari material dapat dicari atau diketahui

dari berbagai sumber. Adapun contoh

perhitungannya sebagai berikut:

Untuk batu bata putih:

Menentukan densitas

mrata-rata = 6,4232 gr = 6,4232 x 10-3 kg

g = 10 m/s2

ρair = 1000 kg/m3

Wkering = 63 mN = 63 x 10-3 N

Wbasah = 35,5 mN = 35,5 x 10-3 N

Sehingga,

ρ=mba han× g × ρair

W kering−W basah

ρ=6,4232 ×10−3× 10× 1000(63 ×10−3 )−(35,5 × 10−3)

ρ=2335,7 kg /m3

Menentukan porositas

ρteoritis = 2200 kg/m3

ρpercobaan = 2335,7 kg/m3

sehingga,

P=ρteoritis−ρpercobaan

ρteoritis

×100 %

P=2200−2335,72200

× 100 %

P=6,17 %

Jadi, nilai densitas dan porositas dari

batu bata putih berturut-turut adalah

2335,7 kg/m3 dan 6,17 %.

Adapun nilai densitas dan porositas

untuk material yang lain dapat dilihat

pada tabel 2.

Tabel 2 nilai densitas dan porositas untuk material uji

Material ρteoritis (kg/m3) ρpercobaan (kg/m3) P (%)

Batu bata putih 2200 2335,7 6,17

Batu bata ringan 700 1092,5 56,07

Batu apung 1500 1642,8 9,52

Genteng 1 3597,2

Genteng 2 1988,4

Batu bata merah 1 1700 1834,8 7,93

Batu bata merah 2 1700 2288,5 34,62

Batu kali 1 1800 3234,7 79,70

Batu kali 2 1500 2280,2 52,01

Tembaga 8960 9456,6 5,54

Besi 7900 10937,4 38,45

Aluminium 2700 2504,3 7,25

Dari hasil penentuan densitas

dari beberapa bahan didapatkan bahwa

tiap bahan memiliki densitas yang

berbeda-beda. Begitu pula dengan nilai

porositasnya. Faktor yang dapat

mempengaruhi nilai densitas dan

porositasnya adalah pada proses

perendaman, masih terdapat

gelembung-gelembung yang keluar dari

sampel, menunjukkan bahwa pada

ruang kosong dalam sampel yang belum

terisi penuh oleh air.

KESIMPULAN

Dari hasil pengukuran dan

pengolahan data yang telah dilakukan

dapat disimpulkan bahwa nilai densitas

dan porositas tiap material memiliki

nilai yang berbeda. Adapun nilai

densitas dan porositasnya berturut-turut

adalah batu bata putih=2335,7 kg/m3

dan 6,17%; batu bata ringan=1092,5

kg/m3 dan 56,07%; batu apung=1642,8

kg/m3 dan 9,52%; genteng 1=3597,2

kg/m3; genteng 2=1988,4 kg/m3; batu

bata merah 1=1834,8 kg/m3 dan 7,93%;

batu bata merah 2=2288,5 kg/m3 dan

34,62%; batu kali 1=3234,7 kg/m3 dan

79,70%; batu kali 2=2280,2 kg/m3 dan

52,01%; tembaga=9456 kg/m3 dan

5,54%; besi=10937,4 kg/m3 dan

38,45%, dan aluminium=2504,3 kg/m3

dan 7,25%.

DAFTAR PUSTAKA

- Levorsen, A.I. 1954. Geology Of

Petroleum. San Fransisco. W.H.

Freeman & Company.

- Kennet, R.T., dan Chamberlain, J.

1991. Korosi untuk Mahasiswa Sains

dan Rekayasa. PT Gramedia Pustaka

Utama, Jakarta

- www.geology science.com

- www.physics science,chemistry-

physics material.com