B A B I

P E N D A H U L U A N

A. LATAR BELAKANG

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Fluida mencakup dua zat yaitu zat cair (air) dan

zat gas, sedangkan batu atau semua benda yang padat tidak termasuk fluida karena benda

padat tidak dapat mengalir. Fluida tidak terlepas dari kehidupan kita sehari-hari. Setiap saat

dan setiap waktu kita, semua manusia pasti menghirup dan meminumnya. Tidak hanya itu

kapal dapat terapung dan bergerak diatasnya, serta pesawat yang dapat terbang.

Cairan adalah salah satu jenis fluida yang mempunyai kerapatan mendekati zat padat.

Gas juga merupakan fluida yang interaksi antar partikelnya sangat lemah sehingga diabaikan.

Fluida dapat ditinjau sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah sifatnya dengan

menggunakan konsep mekanika partikel. Apabila fluida mengalami gaya geser maka akan

siap untuk mengalir. Berdasarkan uraian diatas, maka pada laporan ini akan dibahas

mengenai fluida statis.

B. TUJUAN PERCOBAAN

1. Tujuan Praktikum

a. Untuk mengidentifikasi hukum Archimedes tentang keadaan benda yang tenggelam,

melayang dan mengapung.

b. Untuk mengukur seberapa volume benda yang tidak beraturan dengan menggunakan

pegas newton.

2. Tujuan Pembuatan Laporan Praktikum

Laporan praktikum ini bertujuan sebagai pembuktian bahwa kami telah

menyelesaikan tugas praktikum pertama yaitu tentang Fluida Statis, dan sebagai tugas

ujian tengah semester kami.

C. BATASAN MASALAH

Praktikum ini dilakukan untuk melakukan pengujian kebenaran teori tentang fluida

statis diantaranya mengukur volume benda yang tidak beraturan dengan menggunakan pegas

newton, serta mengidentifikasi akeadaan benda yang tengelam, terapung, dan melayang yang

dihubungkan dengan hukum Archimedes.

1

B A B I I

L A N D A S A N T E O R I

A. PENGERTIAN FLUIDA

Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk (dapatdimampatkan) jika

diberi tekanan. Jadi, yang termasuk ke dalam fluida adalah zat cair dan gas. Perbedaan antara

zat cair dan gas terletak pada kompresibilitasnya atau ketermampatannya. Gas mudah

dimampatkan, sedangkan zat cair tidak dapat dimampatkan. Ditinjau dari keadaan fisisnya,

fluida terdiri atas fluida statis atau hidrostatika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang fluida

atau zat alir yang diam (tidak bergerak) dan fluida dinamis atau hidrodinamika, yaitu ilmu

yang mempelajari tentang zat alir atau fluida yang bergerak. Hidrodinamika yang khusus

membahas mengenai aliran gas dan udara disebut aerodinamika.

B. SIFAT-SIFAT FLUIDA

1. Rapat Massa / Massa Jenis (Density)

Rapat Massa (ρ) adalah ukuran konsentrasi massa zat cair dan dinyatakan dalam

bentuk massa (m) persatuan volume (V).

2. Kekentalan (viscosity)

Kekentalan adalah sifat dari zat cair untuk melawan tegangan geser (τ) pada waktu

bergerak atau mengalir.Kekentalan disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair

sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekul-molekul yang bergerak.

Kekentalan zat cair dapat dibedakan menjadi dua yaitu kekentalan dinamik (µ) atau

kekentalanabsolute dan kekentalan kinematis (ν).

Hubungan kekentalan kinematik dan kekentalan dinamik :

3. Kemampatan (compressibility)

Kemampatan adalah perubahan volume karena adanya perubahan (penambahan)

tekanan, yang ditunjukan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan

2

1 Nm2 = 1 Pa1 kPa = 1000 Pa1 bar = 105 Pa1 atm = 76 cm Hg = 1,01 x 105

Perlu di ingat

volume terhadap volume awal. Perbandingan tersebut dikenal dengan modulus

elastis/modulus young(k)

4. Tegangan permukaan (surface tension)

Tegangan Permukaan adalah gaya selaput permukaan tiap satuan panjang yang

arahnya tegak lurus pada salah satu sisi sebuah garis yang terletak di permukaan tersebut.

Dengan demikian tegangan permukaan dapat di rumuskan sebagai berikut:

5. Kapilaritas (capillarity)

Kapilaritas adalah gejala naik atau turunyapermukaan zat cair dalam pipa kapiler

atau pipa yang sempit. Kapilaritas juga tergantung pada adhesi dan kohesi. Adhesi adalah

gaya tarik menarik antar molekul-molekul yang berlainan jenis, kohesi adalah gaya tarik

menarik antara molekul sejenis.

Tinggi kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa kapiler dirumuskan dengan :

6. Tekanan Dalam Fluida

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dengan gaya F dianggap bekerja

secara tegak lurus terhadap luas permukaan A.

3

Nilai k untuk zat cair sangat besar yaitu 2,1 x 109 N/m

γ = tegangan permukaan (N/m)

F = Gaya (N)

L = Panjang Permukaan (m)

γ = tegangan permukaan (N/m)θ = sudut sentuh ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)r = jari-jari pipa (m)

P = tekanan (N/m2)F = gaya (N)A = luas penampang (m2)

C. HUKUM-HUKUM FLUIDA STATIS

1. Hukum Hidrostatika

a. Tekana Hidrostatis (Ph)

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Tekanan yang dihasilkan oleh fluida

disebut tekanan hidrostatis. Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida memiliki

massa jenis ρ, dinyatakan oleh:

Ph = ρ g h

Dari rumus diatas, terlihat bahwa tekanan hidrostatis hanya tergantung

kedalaman, percepatan gravitasi, dan massa jenis.

b. Hukum Utama Hidrostatis

Hukum Utama Hidrostatis

menyatakan bahwa semua titik yang berada

pada bidang datar yang sama dalam fluida

homogen, memiliki tekanan total yang

sama. Jadi, walaupun bentuk penampang

tabung berbeda, besarnya tekanan total di

titik A, B, C, dan D adalah sama.

Hukum Hidrostatis dapat diterapkan untuk menentukan massa jenis zat cair

dengan menggunakan pipa U.

2. Hukum Pascal

Seorang ilmuwan dari Perancis, Blaise Pascal (1623-1662) telah menyumbangkan

sifat fluida statis yang kemudian dikenal sebagai hukum Pascal. Bunyi hukum Pascal itu

secara konsep dapat dijelaskan sebagai berikut.

4

PA = PB = PC = PD

Ρ = massa jenis (kg/m3)h = kedalaman permukaan zat cair (m)

PA = PB

ρA g hA = ρB g hB

“Jika suatu fluida diberikan tekanan pada suatu tempat maka tekanan itu akan

diteruskan ke segala arah sama besar.”

Dari hukum Pascal di atas dapat ditentukan perumusan untuk bejana berhubungan

seperti berikut.

Berpedoman pada prinsip Om Pascal ini, manusia telah menghasilkan beberapa alat,

baik yang sederhana maupun canggih untuk membantu mempermudah kehidupan.

Beberapa di antaranya adalah Dongkrak Hidrolik, Lift Hidrolik, Rem Hidrolik dll

3. Hukum Archimedes

Anda tentunya sering melihat kapal yang berlayar di laut, benda-benda yang

terapung di permukaan air, atau batuan-batuan yang tenggelam di dasar sungai. Konsep

terapung, melayang, atau tenggelamnya suatu benda di dalam fluida, kali pertama diteliti

oleh Archimedes.

Archimedes adalah seorang ilmuwan yang hidup sebelum masehi (287-212 SM).

Archimedes telah menemukan adanya gaya tekan ke atas atau gaya apung yang terjadi

pada benda yang berada dalam fluida (air). Pandangan Archimedes dapat dirumuskan

sebagai berikut.

“Jika benda dimasukkan dalam fluida maka benda akan merasakan gaya apung

yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.” Secara sistematis dapat

ditulius sebagai berikut :

FA = Wbf ; Wbf = m. g

FA = m . g ; ρ = m/V maka m = ρ . V

FA = ρf . VT . g

5

Keterangan : Wbf = berat benda yang tercelup dalam fluida

ρf = massa jenis fluida

VT = Volume benda yang tercelup dalam fluida

Anda telah mengetahui bahwa suatu benda yang berada di dalam fluida dapat

terapung, melayang, atau tenggelam. Agar Anda dapat mengingat kembali konsep Fisika

dan persamaan yang digunakan untuk menyatakan ketiga perisiwa tersebut, pelajarilah

uraian berikut :

a. Terapung

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan terapung jika massa jenis benda

lebih kecil daripada massa jenis fluida (ρf > ρb). dan berat benda lebih kecil

dibandingkan dengan gaya apungnya (w < FA). sedangkan Massa jenis benda yang

terapung dalam fluida memenuhi persamaan berikut :

b. Melayang

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan melayang jika massa jenis benda

sama dengan massa jenis fluida (ρf =ρb). dan berat benda Sama gaya apung (w=FA).

c. Tenggelam

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam jika massa jenis benda

lebih besar daripada massa jenis fluida (ρf < ρb). dan berat benda lebih besar

dibandingkan dengan gaya apungnya (w > FA) Jika benda yang dapat tenggelam

dalam fluida ditimbang di dalam fluida tersebut, berat benda akan menjadi

Gaya apung adaalah gaya berarah keatas yang dikerjakan

fluida pada benda yang tercelup sebagian atau seluruh dalam fluida.

Gaya apung adalah selisih berat benda berada di udara (Wu) dengan

berat benda didalam fluida (Wa).

FA = Wu – Wa

Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan pada Hukum

Archimedes adalah Hidrometer, Kapal Laut, Kapal Selam,

Gelangang kapal, balon Udara, dll

6

atau

Wu

Wa

B A B I I I

M E T O D O L O G I P E R C O B A A N

A. ALAT DAN BAHAN

1. Praktikum 1

Alat:

Gelas Plastik : 3 buah

Sendok : 1 buah

Bahan :

Telur Puyuh Matang : 3 buah

Telur Puyuh matang : 3 buah

Garam : secukupnya

Air : secukupnya

2. Praktikum 2

Alat :

Gelas Plastik : 3 buah

Bahan :

Minyak Goreng : secukupnya

Air : secukupnya

Es Batu : secukupnya

3. Praktikum 3

Alat :

Gelas plastik besar : 1 buah

Benang wol : secukupnya

Kater / gunting : 1 buah

Pegas Newton : 1 buah

Bahan :

Air : secukupnya

Batu / Benda Padat : 3 buah (batu hitam, keramik, batu coklat)

B. LANGKAH KERJA

7

1. Praktikum 1

a. Siapkan semua alat dan bahan yang digunakan seperti gelas plastik, sendok, telur, air,

dan garam

b. Masukkan air kedalam gelas plastik yang masing-masing Volumenya harus sama.

c. Beri tanda pada masing-masing gelas

d. Masukkan 1 buah telur Puyuh yang masih mentah kedalam masing-masing SAMPEL

e. Masukkan garam sebanyak beberapa sendok makan kedalam gelas plastik pada

SAMPEL II, mengaduk sampai merata campuran antara air dan garam sampai

keadaan telur melayang

f. Masukkan garam sebanyak beberapa sendok kedalam SAMPEL III, setelah itu

mengaduk air dan garam sampai merata sampai keadaan telur mengapung.

g. Amati reaksi telur yang terjadi, selanjutnya catat hasil pengamatan ke dalam bentuk

tabel

h. Mengeluarkan telur puyuh yang matang dari dalam gelas

i. Bersihkan masing-masing gelas

j. Lakukan langkah-langkah yang sama terhadap percobaan selanjutnya dengan

mengganti benda telur yang mentah dengan telur yang sudah matang.

k. Amati reaksi telur yang terjadi, selanjutnya catat hasil pengamatan ke dalam bentuk

tabel

SAMPEL Zat CairKadar Garam

(sendok makan)Reaksi

I

II

III

8

2. Praktikum 2

a. Siapkan semua alat dan bahan praktikum yang dibutuhkan.

b. Tandai masing-masing gelas plastik.

c. Masukan air kedalam SAMPEL I secukupnya.

d. Masukan minyak goreng secukupnya kedalam SAMPEL II.

e. Masukan air dan minyak dengan perbandingan volume yang sama ke dalam SAMPEL

III.

f. Memotong es batu sehingga menjadi ukuran yang kecil dan usahakan sama ukuranya.

g. Masukan es batu yang sudah dipotong kecil-kecil kedalam masing-masing SAMPEL.

h. Amati reaksi yang terjadi pada masing-masing SAMPEL dan catat hasil pengamatan

kedalam bentuk tabel.

SAMPEL Zat Cair Reaksi

I

II

3. Praktikum 3

a. Siapkan semua alat dan bahan yand di butuhkan.

b. Ikat benda padat seperti batu hitam, Keramik, dan batu coklat dengan menggunakan

benag wol.

c. Menggantung benda padat yang sudah diikat dengan benang wol pada Pegas Newton,

dan usahakan skalan pada pegas newton berada di angka nol.

d. Mengukur berat benda di udara (Wu) dalam satuan newton, kemudian catat

e. Mengukur berat benda di air (Wa) dalam satuan newton, dengan cara memasukkan

benda kedalam gelas beker yang telah terisi air dengan posisi benda melayang.

f. Kemudian mencatat dalam tabel.

NoNama

Benda

Berat Benda

di Udara

(Newton)

Berat Benda

dalam Fluida

(Newton)

Gaya

Apung (Fa)

Volume

Benda (Vbf)

9