HUKUM ARCHIMEDES

A. Tanggal Pelaksanaan11 September 2013

B. Rumusan MasalahBagaimana hubungan antara berat benda dengan gaya ke atas (gaya Archimedes) ?

C. Tujuan Percobaan :1. Mahasiswa mampu membuktikan fenomena hukum Archimedes2. Mahasiswa mampu menentukan hubungan berat benda dengan gaya Archimedes

D. Alat dan Bahan :1. Neraca pegas2. Botol mineral ukuran besar yang telah tidak dipakai3. Gelas bekas minuman mineral4. Batu 5 macam5. Air6. Benang wol7. Sedotan8. Plastisin

E. Langkah Kerja1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan untuk kegiatan praktikum2. Menyusun rangkaian alat percobaan dengan susunan sebagai berikut,

Keterangana) Memotong botol air mineral kurang lebih tinggi botolb) Melubangi salah satu sisi botol seukuran lubang sedotanc) Merakit alat percobaan sesuai gambar 1d) Memasang plastisin antara lubang botol dengan sedotan agar air tidak keluar melalui celah.3. Menimbang berat masing-masing batu di udara menggunakan neraca pegas (dicatat sebagai Wu atau mu)4. Memasukan batu ke dalam air sambil dikaitkan pada necara pegas untuk menghitung berat masing-masing batu di air (dicatat sebagai Wa atau ma)5. Pada saat memasukan batu ke dalam air tentu ada air yang tumpah pada gelas mineral, maka menimbang air yang tumpah menggunakan neraca pegas (dicatat sebagai Fa)6. Mengulangi percobaan sebanyak 5 kali menggunakan batu dengan massa yang berbeda-beda

F. Data PengamatanNo. bendaMassa benda (gr)Gaya apung Fa (N)Massa air yang dipindahkan (gr)

Di udaraDi dalam air

150200,330

2130700,650

32301400,980

42401401,080

54402501,9190

G. Kesimpulan DataHukum Archimedes menyatakan bahwa gaya apung yang bekerja pada sebuah benda yang dibenamkan sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Untuk percobaan hukum Archimedes alat yang digunakan berasal dari botol plastic besar bekas minuman aqua, dimana botol tersebut dilubangi pada bagian dari dasar. Lubang tersebut diberi sedotan untuk jalan air keluar. Untuk membuktikan percobaan tersebut langkahnya dengan cara mencelupkan air ke dalam air sehingga sebagian air aka nada yang tumpah. Sebelum dicelupkan ke dalam air terlebih dahulu menimbang banda menggunakan neraca pegas dan mencatat sebagai Wu. Kemudian benda dicelupkan ke dalam zat cair sambil ditimbang menggunakan neraca pegas dan mencatat hasil timbangan sebagai Wa. Data pengamatan yang diperoleh nilai Wu >Wa. Setelah ditimbang bebannya maka langkah selanjutnya adalah menimbang air yang tumbah dengan mengabaikan massa wadah dan mencatat sebagai massa air yang dipindahkan. Apabila telah ditemukan massa benda di udara dan di zat cair, maka dapat ditemukan gaya apung atau gaya angkat ke atas dengan cara massa benda di udara dikurangi massa benda di zat cair, sehingga diperoleh data seperti yang telah tertera di data pengamatan.Secara sederhana telah diketahui bahwa Fa = W benda yang tercelup. Pembuktian dari hasil percobaan dapat digunakan melalui penghitungan sebagai berikut;1) Percobaan benda 1 Berat benda di udara (Wu)mu = 50 gr = 0,05 kgWu = mu x g = 0,05 kg x 10 m/s2 = 0,5 N Berat benda di air (Wa)ma = 20 gr = 0,02 kgWa = ma x g = 0,02 kg x 10 m/s2 = 0,2 N

Berat air yang di pindahkan (Wair )mair = 30 gr = 0,03 kgWair = mair x g = 0,03 kg x 10 m/s2 = 0,3 NSehingga: Gaya ke atas dari air (Fa)Fa = Wu WaFa = 0,5 N 0,2 NFa = 0,3 N Hubungan Fa dengan WairFa = Wair0,3 N = 0,3 NSelisih Fa dengan Wair Fa - Wair0,3 N -0,3N = 0Ralat selisih Fa dengan Wair jadi, nilai Fa = 0,3 N dan Wair = 0,3 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar

2) Percobaan benda 2 Berat benda di udara (Wu)mu = 130 gr = 0,13 kgWu = mu x g = 0,13 kg x 10 m/s2 = 1,3 N Berat benda di air (Wa)ma = 70 gr = 0,07 kgWa = ma x g = 0,07 kg x 10 m/s2 = 0,7 N

Berat air yang di pindahkan (Wair )mair = 50 gr = 0,05 kgWair = mair x g = 0,05 kg x 10 m/s2 = 0,5 N Gaya keatas dari airFa = Wu WaFa = 1,3 N 0,7 NFa = 0,6 N Hubungan Fa dengan WairFa = Wair0,6 N = 0,5 NSelisih Fa dengan Wair Fa - Wair0,6 N -0,5N = 0,1Ralat selisih Fa dengan Wair jadi, nilai Fa = 0,6 N dan Wair = 0,5 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar 3) Percobaan benda 3 Berat benda di udara (Wu)mu = 230 gr = 0,23 kgWu = mu x g = 0,23 kg x 10 m/s2 = 2,3 N Berat benda di air (Wa)ma = 140 gr = 0,14 kgWa = ma x g = 0,14 kg x 10 m/s2 = 1,4 N Berat air yang di pindahkan (Wair )mair = 80 gr = 0,08 kgWair = mair x g = 0,08 kg x 10 m/s2 = 0,8 NSehingga: Gaya keatas dari air (Fa)Fa = Wu WaFa = 2,3 N 1,4 NFa = 0,9 N Hubungan Fa dengan WairFa = Wair0,9 N = 0,8 NSelisih Fa dengan Wair Fa - Wair0,9 N -0,8N = 0,1Ralat selisih Fa dengan Wair jadi, nilai Fa = 0,9 N dan Wair = 0,8 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar 4) Percobaan benda 4 Berat benda di udara (Wu)mu = 240 gr = 0,24 kgWu = mu x g = 0,24 kg x 10 m/s2 = 2,4 N Berat benda di air (Wa)ma = 140 gr = 0,14 kgWa = ma x g= 0,14 kg x 10 m/s2 = 1,4 N Berat air yang di pindahkan (Wair )mair = 80 gr = 0,08 kgWair = mair x g = 0,08 kg x 10 m/s2 = 0,8 NSehingga: Gaya keatas dari airFa = Wu WaFa = 2,4 N 1,4 NFa = 1 N Hubungan Fa dengan WairFa = Wair1 N = 0,8 NSelisih Fa dengan Wair Fa - Wair1 N -0,8N = 0,2Ralat selisih Fa dengan Wair jadi, nilai Fa = 1 N dan Wair = 0,8 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar 5) Percobaan pada benda 5 Berat benda di udara (Wu)mu = 440 gr = 0,44 kgWu = mu x g= 0,44 kg x 10 m/s2 = 4,4 N Berat benda Ma = 250 di airgr = 0,25 kgWa = ma x g = 0,25 kg x 10 m/s2 = 2,5 N Berat air yang di pindahkanmair = 190 gr = 0,19 kgWair= mair x g= 0,19 kg x 10 m/s2 = 1,9 NSehingga: Gaya keatas dari airFa = Wu WaFa = 4,4 N 2,5NFa = 1,9 N Hubungan Fa dengan WairFa = Wair1,9 N = 1,9 NSelisih Fa dengan Wair Fa - Wair1,9 N -1,9 N = 0Ralat selisih Fa dengan Wair jadi, nilai Fa = 1,9 N dan Wair = 1,9 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar

H. PembahasanPercobaan (hukum archimedes) ini bertujuan untukmenyelidiki hubungan antara gaya ke atas dengan berat zat cair yang dipindahkan. Sebuah benda yang diletakan di dalam air akan terasa lebih ringan dibandingkan dengan berat benda ketika di udara. Gejala ini dikarenakan tekanan semakin bertambah dengan bertambahnya kedalaman, gaya pada bagian bawah benda yang di dalam air lebih besar daripada gaya yang berada di bagian atas benda. Hal tersebut telah dibuktikan pada percobaan, bahwa massa benda di udara lebih besar daripada massa benda di dalam air.

Massa benda (gr)

Di udaraDi dalam air

5020

13070

230140

240140

440250

Tabel a

Tabel di atas merupakan tabel hasil praktikum, dimana tabel tersebut membuktikan bahwa massa air di udara lebih besar daripada massa air di dalam air. Akibatnya ada selisih gaya yang bekerja pada benda, gaya tersebut disebut gaya apung. Gaya apung Fa (N)

0,3

0,6

0,9

1,0

1,9

Tabel b

Tabel di atas merupakan tabel dari hasil percobaan yang menunjukan nilai dari gaya apung yang diperoleh. Gaya apung disimbolkan dengan Fa dan biasa disebut gaya angkat ke atas karena memiliki arah yang selalu ke atas. Ketika membenamkan sebuah benda yang memiliki volume V ke dalam fluida, maka aka nada fluida yang dipindahkan tempatnya, sebanyak volume benda yang dibenamkan. Dengan demikian, volume fluida yang dipindahkan adalah V. Selain memiliki volume, fluida juga memiliki massa. Berdasarkan teori massa (m) adalah hasil kali dari massa jenis () dengan volume (V). Jadi dapat dirumuskan untuk massa fluida yang dipindahkan adalah :m = VKeterangan : m : massa fluida : massa jenis V : volume fluida

Berdasarkan rumus di atas dapat disimpulkan bahwa rumus gaya apung adalah :F.apung = m gKeterangan : F.apung: gaya apung m : massa g : gaya gravitasiDimana mg adalah berat fluida yang dipindahkan. Kesimpulan yang dapat diambil dari adalah gaya apung yang bekerja pada sebuah benda yang dibenamkan sama dengan berat fluida yang dipindahkan, dikenal dengan istilah Hukum Archimedes. Dari rumus di atas dapat dijabarkan,Fa = m gFa = g V Keterangan : Fa : gaya angkat ke atas : massa jenis zat cair g : gaya gravitasi V : volume benda yang tercelup setara dengan volume air yang tumpahPernyataan lain menyatakan bahwa berat dalam zat cair sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan gaya angkat ke atas. hal tersebut dirumuskan sebagai berikut :Wa = Wu FaKeterangan : Wa : berat benda di dalam zat cair Wu : berat benda di udara Fa : gaya angkat ke atasRumus di atas digunakan pada saat melakukan percobaan untuk mengetahui gaya angkat ke atas (gaya apung) suatu benda, seperti tabel b di atas. Berdasarkan rumus Fa = g V atau Fa = m g, dapat disimpulkan bahwa Fa (gaya angkat ke atas) sebanding atau sama dengan berat fluida yang dipindahkan atau berat air yang tumpah apabila dikaitkan dengan percobaan. Namun data yang dihasilkan dalam percobaan adalah sebagai berikut, Gaya apung Fa (N)Massa air yang dipindahkan (gr)

0,330

0,650

0,980

1,080

1,9190

Tabel di atas merupakan tabel dari data praktikum, dimana terjadi kekeliruan atau ketidaksamaan antara gaya angkat ke atas dengan berat fluida. Kesalahan tersebut karena kesalahan ketika melakukan praktikum, semisal pengaruh lingkungan seperti getaran meja, kesalahan pengamatan yaitu kesalahan dalam membaca skala yang benar. dan juga disebabkan plastisin yang tidak menutup kebocoran pada lubang botol dengan rapat sehingga air yang tumpah tidak sepenuhnya tertampung dalam gelas plastik. Hal ini juga dapat dibuktikan dari hasil percobaan pada yang telah dilakukan dengan rincian hasil perhitungan pada kesimpulan data sebagai berikut:a. Dari perhitungan A (Perhitungan percobaan pada beban 1) jelas bahwa nilai dari gaya ke atas (Fa=0.3 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wair =0.3 N) dengan dengan ralat sebesar 0 % , hasil ini membuktikan bahwa beratnya zat cair yang dipindahkan adalah sama besarnya dengan gaya ke atas.b. Dari perhitungan B (Perhitungan percobaan pada beban 2) bahwa nilai dari gaya keatas (Fa=0.6 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wa=0.5 N) dengan ralat sebesar 16,66 % yang membuktikan bahwa beratnya zat cair yang dipindahkan adalah mendekati sama besarnya dengan gaya keatas. Kesalahan B ini Fa > Wa terjadi karena bisa disebabkan kesalahan. kami dalam membaca hasil pengukuran berat zat cair yang dipindahkan yang tidak kurang benar.c. Dari perhitungan C (Perhitungan percobaan pada beban 3 ) bahwa nilai dari gaya keatas (Fa=0,9 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wa=0,8N) dengan ralat selisih sebesar 11,11 % yang membuktikan bahwa beratnya zat cair yang dipindahkan adalah lebih mendekati sama besarnya dengan gaya keatas. Kesalahan C ini Fa > Wa terjadi karena bisa disebabkan kesalahan kami dalam membaca hasil pengukuran berat zat cair yang dipindahkan yang tidak benar, ketika sebelum melakukan penimbangan angka yang ditunjukkan pada neraca pegas tidak tepat pada angka 0. hal itulah yang kemungkinan tejadi juga pada percobaan beban ke 2d. Dari perhitungan D ( Perhitungan percobaan pada beban 4) sangat jelas bahwa nilai dari gaya keatas (Fa = 1,0 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wair = 0.8 N) dengan ralat selisih sebesar 20% yang membuktikan bahwa beratknya zat cair yang dipindahkan adalah agak jauh berbeda dengan gaya ke atas.Kesalahan D ini Fa > Wair terjadi disebabkan kebocoran lubang antara botol dan sedotan karena plastisin yang tidak menempel dengan rapat..e. Dari perhitungan F ( pergitungan percobaan pada beban 5) tebukti bahwa gaya keatas sama dengan berat air yang dipindahkan yaitu Fa = Wair = 1,9 dari perhitungan F ini dapat dilihat secara jelas yang sesuai dengan hubungan antara gaya ke atas dengan berat zat cairyang dipindahkan adalah mempunyai nilai yang sama besar (Fa = Wair). Meskipun pada beban 2, beban 3,dan beban 4. Terdapat perbedaan yang tidakjauh berbeda antara Wa dengan Fa tetapi hal tersebut dianggap sebanding,sehingga didapat hubungan antara keduanya yaitu Wair = Fa.