LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

“GAYA ANGKAT ZAT CAIR”

KELOMPOK 9 :

1. DIAN KURVAYANTI (12030654018)

2. DENYS ARLIANOVITA (12030654019)

3. BELLA FIDDINI R (12030654021)

4. ELLA WAHYUNI (12030654039)

5. NURUL FATHONAH (12030654050)

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

PRODI PENDIDIKAN SAINS

2014

ABSTRAKS

Praktikum gaya angkat ke atas ini bertujuan untuk menyelidiki gaya angkat dalam air dengan menggunakan metode menghitung berat benda diudara dan menghitung berat benda saat berada didalam fluida dimana kondisi benda tercelup pada kedalaman yang berbeda-beda. Hasil yang kami peroleh berat benda adalah 1 N serta berat benda didalam fluida pada kedalaman 2 cm; 4 cm; 6cm; 8 cm; 10 cm berturut-turut sebesar 0,2 N; 0,3 N; 0,4 N; 0,4 N; 0,4N. Hasil tersebut menunjukkan bahwa pada saat benda tercelup sebagian maka gaya angkat zat cair dipengaruhi oleh kedalaman benda. Tetapi, jika benda tercelup seluruhnya maka gaya angkatnya sama walaupun pada kedalaman yang berbeda.

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan terbesar. Kapal laut

sangat penting untuk transportasi. Dalam kehidupan sehari-hari, tentu kita

pernah menjumpai kapal laut. Kapal laut yang memiliki massa yang

berton-ton dapat mengapung di air laut. Lain lagi dengan uang logam yang

jika dimasukkan kedalam bak mandi yang berisi air, maka uang logam

tersebut akan tenggelam. Padahal, kapal laut memiliki massa yang lebih

besar jika dibandingkan dengan uang logam. Jika kapal laut dapat

mengapung di permukaan air laut, berbeda dengan kapal selam yang dapat

melayang dan juga tenggelam didalam air laut. Karena kemampuannya

tersebut, kapal selam digunakan dalam bidang militer dan penelitian.

Untuk dapat mengetahui penyebab mengapa kapal laut dapat mengapung,

serta kapal selam yang dapat mengapung sekaligus tenggelam dan

melayang, maka dilakukan percobaan untuk menyelidiki gaya angkat zat

cair.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan masalah

yaitu bagaimana gaya angkat zat cair terhadap suatu benda ?

C. Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menyelidiki gaya angkat zat

cair terhadap suatu benda

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Gaya Angkat Zat Cair

Suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair mendapat gaya ke atas

sehingga benda kehilangan sebagian beratnya (beratnya menjadi berat semu).

Gaya ke atas ini disebut sebagai gaya apung (buoyancy), yaitu suatu gaya ke

atas yang dikerjakan oleh zat cair pada benda. Munculnya gaya apung adalah

konsekuensi dari tekanan zat cair yang meningkat dengan kedalaman. Dengan

demikian berlaku :

Fa =  Wu – Wf

Dengan,

Fa = gaya angkat

Wu = berat benda di udara

Wf = berat benda dalam zat cair

Gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan

hidrostatisnya. Ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih

besar daripada tekanan pada bagian atasnya. Jadi gaya apung dapat

dirumuskan sebagai:

Fa = ρf . Vbf . g

Dimana ρf adalah massa jenis fluida, hasil kali ρf . Vbf . g = m f . g

merupakan berat fluida yang mempunyai volum yang sama dengan volume

silinder. Dengan demikian gaya apung sama dengan berat fluida dipindahkan.

Hal ini merupakan penemuan Archimedes (287-212 SM) dan disebut sebagai

prinsip Archimedes.

Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada

kedalaman yang berbeda. Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar

tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida,

maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda

dan fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah

benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada di

bagian atas benda.

Gambar 2.1 Gaya angkat zat cair

Pada gambar di atas, tampak sebuah benda melayang di dalam air. Fluida

yang berada dibagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar

daripada fluida yang terletak pada bagian atas benda. Hal ini disebabkan

karena fluida yang berada di bawah benda memiliki kedalaman yang lebih

besar daripada fluida yang berada di atas benda (h2 > h1).

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 FA>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 (FA) 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 (FA).

W > FA

pb Vb g  > pf Vf 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 (FA) atu benda tersebut tersebut

dalam keadaansetimbang

W = FA

pb Vb g  = pf Vf g

pb = pf

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 (FA).

W > FA

pb Vb g  > pf Vf g

pb > pf

BABIII

METODE PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Dasar statif 1buah Balok pendukung 1buah

Kaki statif 1buah Jepit penahan 1buah

Batang statif pendek 1buah Gelas kimia 1buah

Batang statif panjang 1buah Tabung berpeluru 1buah

Mistar 1buah Air 1buah

Neraca pegas 1buah

B. Rancangan Percobaan

Gambar 3.1 Rancangan percobaan gaya angkat zat cair

C. Variabel Percobaan

Variabel manipulasi : Kedalaman peluru tercelup ke dalam air

Variabel kontrol : Peluru, neraca pegas, volume air

Variabel respon : Gaya angkat zat cair

D. Langkah Percobaan

Pertama mengisi gelas kimia 1000 mL dengan air kira-kira 34

nya lalu

menimbang berat tabung plastik berpeluru di udara dengan neraca pegas,

misalnya berat peluru sebesar w. Kedua, menurunkan balok pendukung

sehingga alas tabung plastic berpeluru tercelup ke air sedalam 2 cm. Ketiga,

mengamati dan mencatat hasil yang ditunjukkan neraca pegas tersebut.

Mengulangi langkah kedua dan ketiga untuk keadaan alas tabung berpeluru

tercelup ke dalam air sedalam 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. Data

Penunjuk neraca pegas wadah berpeluru di udara W = 1 N

Saat wadah berpeluru tercelup ke air se dalam

2 cm

(N)

4 cm

(N)

6 cm

(N)

8 cm

(N)

10 cm

(N)

Penunjukkan neraca pegas

(Wa)0,8 0,7 0,6 0,6 0,6

Gaya angkat Fa = W - Wa 0,2 0,3 0,4 0,4 0,4

B. Analisis

Berdasarkan hasil pengamatan yang di lakukan diperoleh bahwa pada

saat wadah berpeluru tercelup ke air sedalam 2 cm neraca pegas menunjukkan

Wa sebesar 0,8 N dan memiliki gaya angkat sebesar 0,2 N yaitu dari

pengukuran menggunakan neraca pegas diudara sebesar 1 N dikurangi

dengan Wa 0,8 maka gaya angkatnya adalah 0,2 N. Pada saat wadah

berpeluru tercelup ke air sedalam 4 cm penunjukkan neraca pegas Wa sebesar

0,7 N dan gaya angkat sebesar 0,3 N yang diperoleh dari pengukuran di udara

dikurangi dengan Wa yaitu 1 N diudara dikurangi 0,7 N maka diperoleh gaya

angkat sebesar 0,3 N. Pada saat wadah berpeluru tercelup ke air sedalam 6 cm

neraca pegas menunjukan Wa sebesar 0,6 N dan gaya angkat sebesar 0,4 N

yang diperoleh dari pengukuran di udara dikurangi dengan Wa yaitu 1 N

diudara dikurangi Wa 0,6 N maka diperoleh gaya angkat sebesar 0,4 N. Pada

saat wadah berpeluru tercelup ke air sedalam 8 cm penunjukkan neraca pegas

Wa sebesar 0,6 N dan gaya angkat sebesar 0,4 N yang diperoleh dari

pengukuran di udara dikurangi dengan Wa yaitu 1 N diudara dikurangi 0,6 N

maka diperoleh gaya angkat sebesar 0,4 N. Pada saat wadah berpeluru

tercelup ke air sedalam 10 cm penunjukkan neraca pegas Wa sebesar 0,6 N

dan gaya angkat sebesar 0,4 N yang diperoleh dari pengukuran di udara

dikurangi dengan Wa yaitu 1 N diudara dikurangi 0,6N maka diperoleh gaya

angkat sebesar 0,4 N.

C. Grafik

Grafik Gaya Angkat Zat Cair

Saat wadah berpeluru tercelup ke air sedalam

2 cm (N) 4 cm (N) 6 cm (N) 8 cm (N) 10 cm (N)

Penunjukan neraca pegas Wa 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6

Gaya angkat Fa = W - Wa 0,2 0,3 0,4 0,4 0,4

2 4 6 8 100

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

Grafik gaya angkat zat cair

kedalaman wadah tercelup air (cm)

gaya

ang

kat F

a (N

)

BAB V

PEMBAHASAN

A. Diskusi

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, diperoleh bahwa ketika

wadah berpeluru di timbang di udara, beratnya 1 N. sedangkan ketika

berada di air dengan kedalaman 2, 4, 6, 8, dan 10 cm diperoleh hasil

berturut – turut 0,8 N, 0,7 N, 0,6 N, 0,6 N, dan 0,6 N. Maka gaya angkat

yang dihasilkan berturut – turut juga 0,2 N, 0,3 N, 0,4 N, 0,4 N, dan 0,4 N.

Hasil penimbangan yang berbeda antara penimbangan di udara dan air

disebabkan karena ketika di dalam air, tidak hanya gaya berat yang

berpengaruh. Tapi juga gaya angkat dari zat cair, yang menyebabkan

beratnya ketika di air berkurang.

Berdasarkan teori, gaya apung berbanding lurus dengan kedalaman

benda. Semakin dalam benda itu masuk ke dalam zat cair, maka semakin

besar gaya yang diberikan. Hal ini terbukti, pada saat kedalaman benda 2

cm, gaya angkat yang terjadi sebesar 0,2 N sedangkan pada kedalaman 3

cm, gaya angkat fluida sebesar 0,3 N.

Pada data hasil timbngan kedalaman 6, 8, dan 10 cm di dapatkan gaya

angkat yang sama besar yaitu 0,4 N. ini tidak sesuai dengan teori yang

menyatakan gaya apung berbanding lurus dengan kedalaman. Hal ini

dikarenakan pada kedalaman ini, tidak lagi terjadi gaya apung. Benda tidak

lagi terapung, namun keseluruhan volume benda sudah masuk ke dalam

fluida. Sehingga yang berlaku adalah hukum archimedes yang sesuai

dengan data yang diperoleh. Yaitu gaya angkat yang sama besar ketika

benda yang masuk memiliki volume yang sama besar pula.

B. Menjawab Pertanyaan

Soal :

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!

Jawaban :

Diket : Wudara=30 N :

Wair=21 N

ρ air=1g

cm3=1 .10−3 kg /m3

Dit : ρ batu=?

Jawab :

massa batu = Wudara:g

¿30 :10

¿3 kg

F=Wudara−Wair

ρf .Vf =Wudara−Wair

1.103 .Vb=30 – 21

Vb= 9

103=9. 10−3

Jadi, ρ batu=mbVb

= 39. 10−3=

103

3kg/m3

BAB VI

KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum tersebut dapat disimpulkan bahwa gaya angkat zat

cair pada benda dipengaruhi oleh kedalaman benda. Semakin dalam benda masuk

ke dalam zat cair, maka gaya angkat yang diberikan semakin besar. hal ini berlaku

ketika benda terapung (sebagian volume benda saja yang masuk, bukan

keseluruhan). Namun jika benda telah masuk keseluruhan ke dalam fluida, maka

yang berpengaruh adalah volume benda, selama bendanya bervolume dan berat

sama, maka gaya angkatnya akan sama walaupun kedalamannya berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli. 2001. Fisika Edisi ke-5 Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Tim. 2014. Panduan Praktikum Fluida. Surabaya : Pendidikan Sains

______. 2011. Hukum Archimedes. http://www.crayonpedia. org/mw/

HukumArchimedes. Diakses tanggal 19 April 2014

LAMPIRAN GAYA ANGKAT ZAT CAIR

Gambar 1. Mengukur kedalaman (h)Gambar 2. Mengukur gaya angkat zat

cair ketika dicelupkan