BAB I

1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Kehidupan tak pernah luput dari masalah-masalah umum yang telah kita ketahui permasalahannya maupun yang belum kita ketahui seluk-beluknya. Sebagai manusia yang mempunyai akal dan pikiran, kita dituntut untuk memecahkan berbagai bentuk permasalahan tersebut.

Seperti para penemu, ilmuwan dan cendekiawan terdahulu, penemuan-peemuan dan gagasan-gagasan brilian mereka sebenarnya adalah hasil dari ketekunan mereka untuk memecahkan permasalahan tersebut, alhasil buah pikiran mereka tetap menjadi sesuatu yang sangat berharga dalam kehidupan dan ilmu pengetahuan.

Tak dapat dipungkiri, hampir setiap ilmu pengetahuan masih memiliki permasalahan dalam setiap materi dan teorinya. Salah satu ilmu pengetahuan tersebut adalah SAINS atau biasa dikenal dengan sebutan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA).

Sains merupakan hasil kegiatan manusia berupa pengetahuan, gagasan, dan konsep yang terorganisasi tentang alam sekitar yang meliputi penyelidikan, penyusunan, dan pengujian gagasan.

Seperti ilmu-ilmu lainnya, sains pun memiliki beberapa cabang yang sangat penting untuk mempelajari dalam mengungkap permasalahan yang ada di alam dalam kehidupan ini. Salah satu cabang tersebut adalah FISIKA.

Pengetahuan fisika sebagai ilmu dan artinya dalam masyarakat merupakan inti isi pembelajaran mengembangkan sains. Maka Fisika harus dapat memberikan pengertian tentang alam, teknologi, manusia dan lingkungan.

Mengingat permasalahan alam di atas, maka pada kesempatan kali ini kami menyajikan suatu percobaan tentang salah satu permasalahan alam yang pernah terungkap oleh ahli matematika dan filosofi berkebangsaan Yunani kenamaan Archimedes, yang mana penemuan tersebut terus dikenang dan dipelajari dengan sebutan HUKUM ARCHIMEDES.

Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas didapat beberapa identifikasi masalah sebagai berikut :

Kehidupan tidak pernah luput dari berbagai permasalahan alam yang belum terungkap kebenarannya.Sebagai manusia yang memiliki akal dam pikiran kita dituntut untuk memecahkan berbagai bentuk permasalahan tersebut.Hukum Archimedes adalah salah satu dari sekian banyak permasalahan alam yang telah terungkap oleh ilmuwan ternama salah satunya adalah Archimedes.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

Bagaimana cara membedakan antara benda yang mengapung karena adanya gaya apung atau gaya Archimedes dengan benda yang mengapung karena disebabkan oleh tegangan permukaan zat cair?Mengapa telur mengapung di atas permukaan air garam (larutan garam) tetapi tenggelam di dalam air tawar?Apakah semua telur akan tenggelam jika dicelupkan ke dalam air tawar?

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari makalah penelitian ini adalah agar pembaca dan peneliti dapat:

Mempelajari dan memahami Hukum ArchimedesMengidentifikasi kasus-kasus yang berhubungan dengan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.Membandingkan benda yang mengapung karena adanya gaya apung atau gaya Archimedes dengan benda yang mengapung karena disebabkan oleh tegangan permukaan zat cair.Mengetahui manfaat dari kasus dalam Hukum Archimedes.Menerapkan kasus Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

Membuat pembaca dan peneliti lebih menyadari bahwa masih banyak permasalahan alam yang harus dipelajari dan dipecahkanMembuat pembaca dan peneliti lebih kritis dalam menyikapi permasalahan-permasalahan alam.Membuat pembaca dan peneliti dapat menerapkan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II

PEMBAHASAN

Hukum Archimedes

Pernahkah melihat kapal laut ? jika belum pernah melihat kapal laut secara langsung, mudah-mudahan pernah melihat kapal laut melalui televise. Coba bayangkan, kapal yang massanya sangat besar tidak tenggelam, sedangkan sebuah batu yang ukurannya kecil dan terasa ringan bisa tenggelam. Aneh bukan? Mengapa bisa demikian ?

Jawabannya sangat mudah jika memahami konsep pengapungan dan prinsip Archimedes. Pada kesempatan ini kami ingin membimbing untuk memahami apa sesungguhnya prinsip Archimedes.

Sebelum membahas prinsip Archimedes lebih jauh, kami ingin mengajak kalian untuk melakukan percobaan berikut ini:

PERCOBAAN 1 (Berat batu di udara dan dalam air)

Tujuan : Untuk mengetahui perbedaan berat batu di udara dan di dalam air

Alat dan Bahan :

GelasBenangBatu Air

Langkah kerja :

Siapkan 1 buah gelas yang sudah di isi oleh airIkatkan sebuah batu kecil pada seutas benang kuat, rasakan berat batu tersebut. Kalau perlu di timbang. Agar mendapatkan hasil yang akurat.Sekarang celupkan seluruh batu ke dalam air yang terdapat dalam sebuah gelas, dan rasakan/timbang berat batu tersebutDan selanjutnya rasakan perbedaan yang anda rasakan antara batu di udara dan didalam air

Pertanyaaan :

Adakah perbedaan yang anda rasakan antara batu di udara dan didalam air, jika ada perkirakanlah penyebab perbedaan ini ?

Jawaban :

Ada, Batu yang berada di dalam air akan terasa lebih ringan dibandingkan di udara. Sebab : Berat batu ketika tercelup dalam air sesungguhnya tidak berkurang. Akan tetapi ketika batu tercelup, air memberikan gaya berarah ke atas pada batu. Resultan gaya pada batu menjadi berkurang, sehingga kita merasakan batu menjadi lebih ringan.

Gaya berarah ke atas yang dikerjakan oleh suatu fluida pada benda yang tercelup sebagai atau seluruhnya ke dalam fluida disebut gaya apung (buoyancy).

Prinsip Archimedes

Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan menemukan bahwa benda yang dimasukan ke dalam fluida seperti air misalnya, memiliki berat yang lebih kecil daripada ketika benda tidak berada di dalam fluida tersebut. Kita mungkin sulit mengangkat sebuah batu dari atas permukaan tanah tetapi batu yang sama dengan mudah diangkat dari dasar kolam. Hal ini disebabkan

karena adanya gaya apung.

Gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostatiknya. Hal ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan ada bagian atasnya. Gaya apung muncul karena selisih antar gaya hidrostatik pada permukaan benda atas dan bawah. Perhatikan Gambar. Fluida melakukan tekanan hidrostatik p1=fgh1 pada bagian atas benda. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F1=p1A =fgh1A berarah ke bawah. Dengan cara yang sama, pada permukaan bagian bawah diperoleh F2=p2A =rfgh2A berarah ke atas.

Resultan kedua gaya ini adalah gaya apung Fa, yakni :

a

F

=

1

2

F

F

-

=

A

P

A

P

1

2

-

=

(

)

(

)

A

gh

P

A

gh

P

atm

atm

1

2

r

r

+

-

+

=

(

)

1

2

h

h

gA

-

r

Dari gambar kita ketahui bahwa

(

)

1

2

h

h

A

-

adalah volume silinder, sehingga :

gh

F

apung

r

=

Ketika kita membenamkan benda yang memiliki V ke dalam fluida, maka akan ada fluidayang dipindahkan ke tempatnya, sebanyak volume benda yang dibenamkan. Dengan demikian, volume fluida yang kita pindahkan adalah V. Massa adalah massa jenis

r

dikalikan volumenya. Dengan demikian massa fluida yang dipindahkan adalah

V

m

r

=

. Sehingga :

mg

F

apung

=

Dimana mg adalah berat fluida yang dipindahkan. Berat adalah massa dikalikan dengan percepatan gravitasi. Sehingga dapat diambil kesimpulan yang dikenal sebagai Hukum Archimedes, yang menyatakan bahwa Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Kami bisa membuktikan prinsip Archimedes dengan melakukan percobaan kecil-kecilan berikut. Masukan air ke dalam sebuah wadah (ember dkk). Usahakan sampai meluap sehingga ember tersebut benar-benar penuh terisi air. Setelah itu, silahkan masukan sebuah benda ke dalam air. Setelah benda dimasukan ke dalam air, maka sebagian air akan tumpah. Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup dalam air tersebut. Jika seluruh bagian benda tercelup dalam air, maka volume air yang tumpah = volume benda tersebut. Tapi jika benda hanya tercelup sebagian, maka volume air yang tumpah = volume dari bagian benda yang tercelup dalam air Besarnya gaya apung yang diberikan oleh air pada benda = berat air yang tumpah (berat air yang tumpah = w = mair g = massa jenis air x volume air yang tumpah x percepatan gravitasi). Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup ke dalam air.

Mengapung, Melayang dan Tenggelam

Dalam mempelajari materi ini, lakukanlah percobaan di bawah ini :

PERCOBAAN 2 (Peristiwa Mengapung, Melayang dan Tenggelam)

Tujuan : Mengetahui bagaimana suatu benda dapat Mengapung, Melayang dan Tenggelam dalam air

Alat dan Bahan :

Alat :

Gelas ukur ukuran besar (Toples)SendokPipetNeraca Ohaus

Bahan :

TelurAirGaram

Cara Kerja :

Siapkan alat dan bahan (Timbang masing-masing bahan)Sediakan 2 toples besar dan air secukupnyaMasukkan air ke masing-masing toples, sepertiga dari besarnya toples (Lihat berapa volumenya)Larutkan garam pada toples pertamaMasukkan telur ke masing-masing toplesAmati reaksi yang terjadi pada masing-masing toples

Jawab :

Volume air :420 ml

Massa air :420 gram

Massa telur:62 gram

Massa air + garam = 520 gram

Volume air setelah dimasukkan telur 480 ml

Volume telur :480 - 420 = 60 ml

Setelah kita melakukan percobaan diatas. Terjadi perubahan pada telur saat air sesudah dan sebelum diberi garam. Ternyata telur saat berada pada air murni, telur itu tenggelam. Ini diakibatkan karena massa air < massa telur. Tetapi saat telur berada dalam larutan garam, telur tersebut lama kelamaan melayang dan naik kepermukaan larutan. Mengapa demikian ? Dengan menggunakan rumus Archimedes :

air

r

=

v

m

=

420

420

=1 gr/ml

telur

r

=

v

m

=

60

62

=1,03 gr/ml

garam

air

+

r

=

v

m

=

480

520

=1,08 gr/ml

Setelah diamati ternyata telur yang dimasukkan ke dalam air garam mengapung. Hal ini disebabkan karena

garam

air

+

r

>

telur

r

.

Maka dengan menambahkan garam ke dalam air tersebut, berarti kita menambahkan sejumlah massa ke dalam air. Karena garam larut di dalam air dan volume airnya tetap, massa jenis air sekarang menjadi lebih besar daripada keadaannya semula. Selain itu, penambahan garam juga berarti mengubah berat air. Tetapi berat telur tidak berubah. Semakin banyak garam yang dimasukkan ke dalam air, massa jenis air menjadi semakin besar. Densitasnya semakin besar, begitu pun beratnya. Akibatnya Air bergaram ini menjadi "semakin berat dan tenggelam". Tak hanya lebih berat daripada air-segar, namun juga lebih berat daripada telur. Kondisi inilah yang mengakibatkan sang telur "terdorong" ke atas ... ke atas ... ke atas ... dan akhirnya mengapung. Tak hanya mengambang.

Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang, volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.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 balok 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).

apung

F