LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

ARCHIMEDES DAN MASSA JENIS

Disusun Oleh :

Kelompok 7/ Pendidikan Ipa B 2013

1. Deassy Laily Paramita

(13030654043)2. Citra Sri Rahayu (13030654065)

3. Faroh Novianti M.

(13030654067)

4. Dwi Rahmawaty

(13030654073)

S1 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

ABSTRAK

Percobaan Hukum Archimedes dan massa jenis dilakukan pada hari Rabu, 22 April 2015 di laboratorium Pendidikan IPA Unesa. Tujuan percobaan kami adalah membuat alat ukur massa jenis zat cair sederhana dengan menggunakan massa jenis dan Hukum Archimedes dan memvalidasinya. Metode yang dilakukan yaitu dengan menimbang massa zat cair, mengukur massa jenis zat cair, menentukan skala dan memvalidasi alat dengan mengukur massa jenis zat cair lainnya. Pada percobaan pertama menggunakan zat cair berupa air dan percobaan kedua berupa larutan garam didapatkan hasil berturut-turut hidrometer tercelup sedalam 1,0 cm dari permukaan air dan 1,05 cm dari permukaan larutan garam. Pada larutan garam yang massa jenisnya 0,97 g/cm3 semakin dangkal hidrometer yang tenggelam dan massa jenis zat cair yang diukur lebih besar, hal tersebut telah sesuai dengan teori begitu pula ada air yang memiliki kedalaman 1 cm massa jenisnya 1 g/cm3 juga telah sesuai dengan teori. Hal ini dipengaruhi adanya gaya apung yang dikerjakan zat cair terhadap hidrometer. Pada zat cair dengan massa jenis lebih kecil, gaya apung yang dikerjakannya kecil pula sehingga panjang hidrometer yang tercelup lebih besar, begitu pula sebaliknya. Pada uji validitas alat hidrometer sederhana yang kami buat dengan menggunakan 3 kali pengulangan, dengan menggunakan massa jenis 0,99 g/cm3, 0,93 g/cm3 dan 1,0 g/cm3 secara matematis dengan rumus termasuk valid, karena pada pengukuran dengan menggunakan hidrometer sederhana yang sudah dibuat skala sebelumnya didapatkan massa jenis larutan garam yang tidak jauh berbeda. Namun memang tidak ada angka pengukurannya yang tepat seperti hasil matematis. Hal ini dikarenakan kesalahan praktikan dalam pengamatan kurang teliti sewaktu memberikan tanda pada kedalaman hidrometer yang tercelup yang berpengaruh pada hasil massa jenis yang berbeda sedikit dengan pengukuran secara matematis. Percobaan yang kami lakukan sesuai dengan teori bahwa semakin besar massa jenis zat cair maka semakin dalam panjang hidrometer yang tenggelam dan semakin kecil massa jenis zat cair yang diukur maka semakin dangkal panjang hidrometer yang tenggelam.Kata kunci: hidrometer sederhana, massa jenis, validitas.DAFTAR ISIHalaman Coveri

Abstrakii

Daftar isiiii

BAB I Pendahuluan1

A. Latar Belakang1

B. Rumusan Masalah1

C. Tujuan Percobaan1

D. Hipotesis2

BAB II Kajian Teori3

BAB III Metode Percobaan8

A. Alat dan Bahan8B. Rancangan Percobaan8C. Langkah Percobaan8D. Alur Kerja9BAB IV Data dan Analisis11

A. Data11B. Analisis11C. Pembahasan12BAB V Penutup15A. Kesimpulan15B. Saran15Daftar Pustaka16Lampiran 17BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Hidrometer merupakan suatu alat untuk mengukur massa jenis zat cair. Hidrometer yang sering kita gunakan biasanya terbuat dari tabung kaca. Tangkai tabung kaca pada hidrometer didesain sedemikian rupa supaya perubahan kecil dalam massa jenis zat cair menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki yang tercelup di dalam zat cair, sehingga perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas. Jika hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, ada bagian dari tubuh hidrometer yang akan tenggelam. Supaya tabung kaca dapat terapung dan dapat tegak saat di dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Pada hidrometer, diameter bagian bawah tabung kaca dirancang lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hidrometer juga lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair. Namun, tahukah kita bahwa hidrometer tidak hanya bisa dibuat dari tabung kaca saja, tetapi dapat dibuat dengan bahan lain? Dari hal tersebut, maka dilakukan percobaan untuk merancang alat ukur massa jenis zat cair.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana cara merancang alat ukur massa jenis zat cair menurut Hukum Archimedes?2. Bagaimana membuat skala dan validasi alat ukur massa jenis zat cair?C. Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. Agar dapat merancang alat ukur massa jenis zat cair menurut Hukum Archimedes.

2. Agar dapat membuat skala dan validasi alat ukur massa jenis zat cair.

D. Hipotesis

1. Merancang alat ukur zat cair dengan menggunakan pipet panjang yang diberi gotri lalu dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi air.

2. Membuat skala dan validasi alat ukur massa jenis dengan menandai bagian hidrometer yang tercelup pada dua larutan yang berbeda. Kemudian mengukur jaraknya dan membaginya menjadi 5 bagian yang sama.

BAB II

KAJIAN TEORI

Dalam kehidupan sehari-hari sering kita jumpai bahwa batu terasa lebih ringan bila diangkat di dalam air, kapal yang terbuat dari besi dapat terapung di atas permukaan air laut. Orang pertama yang menjelaskan peristiwa di atas adalah Archimedes, yang menyatakan bahwa di dalam air timba akan mendapat gaya ke atas sehingga timba terasa ringan [5], dapat dijelaskan seperti gambar 1.

Gambar 1. Fenomena hukum Archimedes

Dari gambar 1 dapat kita lihat bahwa besarnya berat benda di udara adalah:

Wudara = W = m .g

(2)

Sedangkan berat benda di dalam air, yaitu :

Wair = W Fa = m.g Fa (3)

dimana:

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (m/det2)

W = berat benda (N)

Fa = gaya ke atas (N)

Dari persamaan (3) di atas tampak jelas bahwa Wair lebih kecil dari Wudara. Jadi berat benda dalam air lebih kecil dari pada di udara.

Menurut persamaan [5] menjelaskan bahwa: Suatu benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian kedalam flulida akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat fluida yang dipindahkannya (Gambar 2).

Gambar 2. Gaya benda yang dicelupkan

Selanjutnya pendapat [5] di atas dikenal dengan Hukum Archimedes. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

Gaya ke atas = Berat fluida yang dipindahkan.

Fa = WfFa = mf .g

(4)

Dari persamaan :

m = . V

Sehingga :

Fa = f .g .Vbf

(5)

Dimana :

Fa = gaya ke atas (N)

f = massa jenis fluida (kg/m3)

g = Percepatan grafitasi bumi (m/det2)

Vbf = volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)

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 :

1. Tenggelam

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (W) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).W > FaVolume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair ().

2. Melayang

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (W) sama dengan gaya ke atas (Fa) atau benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang.

W = Fa3. Terapung

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (W) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).

W < Fa

A. Massa Jenis

Massa jenis/kerapatan adalah perbandingan massa terhadap volume zat. Massa jenis suatu fluida dapat bergantung pada banyak faktor seperti temperatur fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Secara matematis massa jenis ditulis:

Keterangan : = massa jenis (kg/m3)

m = massa (kg)

v = volume (m3)

Berikut ini data massa jenis dari beberapa benda :

Massa jenis benda yang dinyatakan dalam tabel di atas merupakan massa jenis benda pada suhu 0o C dan tekanan 1 atm (atmosfer).

1. Massa Jenis Udara dan Zat Cair

Massa jenis fluida berbeda dengan massa jenis zat padat. Besi atau kayu memiliki kerapatan yang sama pada setiap bagiannya. Berbeda dengan fluida, misalnya udara atau air. Makin tinggi udara dari permukaan permukaan laut, massa jenis udara semakin kecil. Hal ini disebabkan karena gaya gravitasi berkurang terhadap ketinggian. Semakin ke atas, gaya gravitasi semakin kecil sehingga jumlah udara yang ditarik juga berkurang. Jumlah udara di dekat permukaan laut lebih banyak dibandingkan jumlah udara di puncak gunung. Dalam suatu ruang atau volume yang sama, udara yang berada di dekat laut mempunyai massa yang lebih besar sehingga massa jenisnya juga lebih besar. Sebaliknya udara yang berada di puncak gunung mempunyai massa lebih kecil sehingga massa jenis udara juga lebih kecil. Semakin jauh dari permukaan laut, massa jenis udara semakin kecil. Bagaimana dengan massa jenis air, misalnya air laut? Udara terdiri dari atom atau molekul yang terpisah dan mudah bergerak sehingga banyak atau sedikitnya jumlah udara sangat dipengaruhi oleh besar atau kecilnya gaya gravitasi yang menariknya. Sebaliknya molekul air tidak berdiri sendiri dan tidak terpisah satu sama lain; molekul air saling terikat dan tidak mudah bergerak. Karenanya jumlah molekul air pada permukaan laut tidak berbeda jauh dengan jumlah molekul air di dasar laut. Jadi massa jenis air laut di permukaan hampir sama dengan massa jenis air laut di dasar laut, walaupun ketinggiannya berbeda.2. Menentukan Massa Jenis Zat Cair

Massa jenis zat cair dapat diukur langsung dengan menggunakan hidrometer. Hidrometer memiliki skala massa jenis dan pemberat yang dapat mengakibatkan posisi hidrometer vertikal. Cara mengetahui massa jenis zat cair adalah dengan memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Hasil pengukuran dapat diperoleh dengan acuan semakin dalam panjang hidrometer yang tenggelam maka massa jenis zat cair yang diukur lebih kecil dan semakin dangkal panjang hidrometer yang tenggelam maka massa jenis zat cair yang diukur lebih besar. Hal ini karena adanya pengaruh gaya apung yang dikerjakan zat cair terhadap hidrometer. Pada zat cair dengan massa jenis lebih kecil, gaya apung yang dikerjakannya kecil pula sehingga panjang hidrometer yang tercelup lebih besar. Dan pada zat cair dengan massa jenis lebih besar, gaya apung yang dikerjakannya besar sehingga panjang hidrometer yang tercelup lebih kecil (dangkal).BAB III

METODE PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Pipet panjang

1 buah

b. Gelas ukur 500 ml1 buah

c. Gotri kecil

5 buah

d. Neraca

1 buah

e. Spidol

1 buah

2. Bahan

a. Air

500 ml

b. Garam

10 gram

c. Kapas

secukupnya

B. Rancangan Percobaan

C. Langkah Percobaan

1. Menyiapkan pipet panjang, kapas dan gotri kecil.2. Memasukkan kapas dan gotri kecil ke dalam pipet panjang tersebut.3. Mengukur massa air dengan neraca.4. Memasukkan pipet yang berisi gotri ke dalam gelas ukur yang berisi air. Kemudian menghitung massa jenis air dengan rumus: = m/v. 5. Memberi tanda dengan spidol pada pipet, ketika pipet sejajar dengan permukaan air.6. Mengukur massa larutan garam dengan menggunakan neraca.7. Memasukkan pipet yang berisi gotri yang sudah ada tanda spidolnya ke dalam gelas ukur yang berisi larutan air garam. Setelah itu, menghitung massa jenis air dengan rumus: = m/v.8. Memberi tanda dengan spidol pada pipet, ketika pipet sejajar dengan permukaan larutan air garam. 9. Memberi skala hidrometer dengan titik acuan tanda spidol saat mengukur massa jenis air dan larutan garam. 10. Memvalidasi alat ukur yang telah dibuat.D. Alur Percobaan

1. Merancang hidrometer sederhana

2. Membuat skala

3. Memvalidasi

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. Data

Berdasarkan percobaan Archimedes dan massa jenis yang telah kami lakukan, diperoleh data sebagai berikut:Tabel 1. Tabel Pembuatan Skala

NoJenis zat cair(m 0,1) gr(v 0,5 ) mlMassa jenis ( 0,1 ) cmKedalaman (cm)Jarak (cm)

1.Air

210,02001,01,00,05

2.Larutan garam

202,92000,971,05

Tabel 2. Tabel Validasi

NoLarutan garam ke-Massa larutan garam

(m 0,1) gr(v 0,5 ) mlMassa jenis

( 0,1 ) cmMassa jenis ukur

( 0,1 ) cm

11

199,32000,991,03

22

185,92000,931,04

33

201,72001,01,03

B. Analisis

Berdasarkan kegiatan yag telah kami lakukan. Pada pembuatan skala dengan menggunakan air sebagai jenis zat cair dengan massa 210,0 gr, volume 200 ml didapatkan kedalaman hidrometer yang tercelup adalah 1,0 cm. Sedangkan pembuatan skala dengan menggunakan larutan garam sebagai jenis zat cair dengan massa 202,9 gr, volume 200 ml didapatkan kedalaman hidrometer yang tercelup adalah 1,05 cm. Dari kedalaman yang didapat, diperoleh jarak antara kedalaman hidrometer air dan larutan garam yaitu 0,05 cm yang kemudian dibagi menjadi lima bagian sehingga terbentuk skala pada hidrometer. Setelah skala telah dibuat, diperoleh massa jenis air 1,0 gr/cm3 sedangkan larutan garam massa jenisnya 0,97 gr/cm3.

Pada kegiatan validasi skala pada hidrometer pada larutan garam ke-1 dengan massa larutan garam 199,3 gr, volume larutan 200 ml didapatkan dari hasil hitungan sebesar 0,99 gr/cm3 dan hasil pengukuran dengan hidrometer sebesar 1,03 gr/cm3. Pada larutan garam ke-2 dengan massa larutan garam 185,9 gr, volume larutan 200 ml didapatkan dari hasil hitungan sebesar 0,93 gr/cm3 dan hasil pengukuran dengan hidrometer sebesar 1,04 gr/cm3. Sedangkan pada larutan garam ke-3 dengan massa larutan garam 201,7 gr, volume larutan 200 ml didapatkan dari hasil hitungan sebesar 1,0 /cm3 dan hasil pengukuran dengan hidrometer sebesar 1,03 gr/cm3.C. Pembahasan

Berdasarkan analisis data tabel 1 di atas, pada percobaan pertama dengan menggunakan zat cair air dengan 1 g/cm3, didapatkan kedalaman hidrometer yang tercelup adalah sedalam 1,0 cm dari permukaan air. Pada pengamatan kedua dengan menggunakan zat cair dari campuran garam dengan air (larutan garam) didapatkan kedalaman hidrometer yang tercelup adalah sedalam 1,05 cm dari permukaan larutan garam. Hal ini sesuai dengan teori semakin dalam panjang hidrometer yang tenggelam maka massa jenis zat cair yang diukur lebih kecil. Hal ini terjadi pada larutan garam yang memiliki kedalaman 1,05 cm massa jenisnya 0,97 g/cm3 dan semakin dangkal panjang hidrometer yang tenggelam maka massa jenis zat cair yang diukur lebih besar. Hal ini terjadi pada air yang memiliki kedalaman 1 cm massa jenisnya 1 g/cm3. Dimana, kedalaman air lebih rendah daripada kedalaman larutan garam. Hal ini karena adanya pengaruh gaya apung yang dikerjakan zat cair terhadap hidrometer. Pada zat cair dengan massa jenis lebih kecil, gaya apung yang dikerjakannya kecil pula sehingga panjang hidrometer yang tercelup lebih besar. Dan pada zat cair dengan massa jenis lebih besar, gaya apung yang dikerjakannya besar sehingga panjang hidrometer yang tercelup lebih kecil (dangkal).

Pada uji validitas alat hidrometer sederhana, berdasarkan analisis data (tabel 2), pada pengujian pertama larutan garam yang mempunyai massa jenis 0,99 g/cm3 dengan perhitungan secara matematis dengan rumus , sedangkan pada pengukuran dengan menggunakan hidrometer sederhana yang sudah dibuat skala sebelumnya didapatkan massa jenis larutan garam yang pertama adalah sebesar 1,03 g/cm3. Pada pengujian kedua larutan garam yang mempunyai massa jenis 0,93 g/cm3 dengan perhitungan secara matematis menggunakan rumus, sedangkan pada pengukuran dengan menggunakan hidrometer sederhana yang sudah dibuat skala sebelumnya didapatkan massa jenis larutan garam yang kedua adalah sebesar 1,04 g/cm3. Pada pengujian ketiga larutan garam yang mempunyai massa jenis 1,0 g/cm3 dengan perhitungan secara matematis dengan menggunakan rumus, sedangkan pada pengukuran dengan menggunakan hidrometer sederhana yang sudah dibuat skala sebelumnya didapatkan massa jenis larutan garam yang kedua adalah sebesar 1,03 g/cm3. Jadi, validitas alat hidrometer sederhana yang kami buat dengan menggunakan 3 kali pengulangan, dengan menggunakan massa jenis 0,99 g/cm3, 0,93 g/cm3 dan 1,0 g/cm3 secara matematis termasuk valid, karena pada pengukuran dengan menggunakan hidrometer sederhana yang sudah dibuat skala sebelumnya didapatkan massa jenis larutan garam yang tidak jauh berbeda. Namun memang tidak ada yang angka pengukurannya tepat seperti hasil matematis. Hal ini dikarenakan kesalahan praktikan pada kelompok kami yang dalam pengamatannya kurang teliti sewaktu memberikan tanda pada kedalaman hidrometer yang tercelup yang berpengaruh pada hasil massa jenis yang berbeda sedikit dengan pengukuran secara matematis. Percobaan yang kami lakukan sesuai dengan teori bahwa semakin besar massa jenis zat cair maka semakin dalam panjang hidrometer yang tenggelam dan semakin kecil massa jenis zat cair yang diukur maka semakin dangkal panjang hidrometer yang tenggelam.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Prinsip kerja hidrometer didasarkan pada prinsip Archimedes bahwa tersuspensi pada fluida akan didukung oleh kekuatan sama dengan berat fluida yang dipindahkan.Ketika hidrometer dicelupkan ke dalam fluida, maka fluida akan memberikan gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat hydrometer. Gaya ini terkonversikan menjadi massa jenis. Makin besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang tenggelam.

Dari hasil percobaan yang telah kita lakukan telah sesuai dengan teori seperti pernyataan diatas. Pada uji Validitas alat Hidrometer sederhana yang kami buat dengan menggunakan 3 kali pengulangan, dengan menggunakan massa jenis 0,99 g/cm3, 0,93 g/cm3 dan 1,0 g/cm3 secara matematis dengan rumus termasuk Valid, karena pada pengukuran dengan menggunakan Hidrometer sederhana yang sudah dibuat skala sebelumnya didapatkan massa jenis larutan garam yang tidak jauh berbeda. Namun memang tidak ada angka pengukurannya yang tepat seperti hasil matematis. Hal ini dikarenakan kesalahan praktikan dalam pengamatan kurang teliti sewaktu memberikan tanda pada kedalaman Hidrometer yang tercelup yang berpengaruh pada hasil massa jenis yang berbeda sedikit dengan pengukuran secara matematis.

B. Saran

Dalam melakukan kegiatan percobaan, praktikan seharusnya lebih berhati-hati dan teliti dalam melakukan prosedur percobaan untuk merancang alat ukur massa jenis zat cair. Selain itu, praktikan harus teliti dalam menimbang massa benda, sehingga hasil yang diperoleh bisa lebih valid.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Hukum Archimedes (Online). Diakses di http://eprints.undip.ac.id/41111/3/BAB_II.pdf. Diakses 23 April 2015 pukul 6:59

Nurlaili dan Muh. Haiyum. Mengukur Massa Jenis Air Dan Minyak Tanah Dengan Menggunakan Hukum Archimedes (Online). Diakses di http://jurnal.pnl.ac.id/wpcontent/plugins/Flutter/files_flutter/1370931164MENGUKURMASSAJENISAIRDNMINYAKTANAHDENGANMENGGUNAKANHUKUMARCHIMEDES.pdf. Diakses 23 April 2015 pukul 6:57LAMPIRAN

Gambar Pipet berisi gotri di dalam gelas ukur

Pipet panjang

Dipotong bagian ujungnya

4 buah gotri kecil

Dimasukkan ke dalam pipet panjang

Pipet panjang

berisi gotri

Dimasukkan ke dalam gelas beker berisi air

Hidrometer sederhana

Hidrometer sederhana

Dimasukkan ke dalam gelas beker berisi air. Kemudian ditandai dengan spidol.

Dimasukkan ke dalam gelas beker berisi larutan garam. Kemudian ditandai dengan spidol.

Jarak tanda permukaan air dengan larutan garam

Dibagi menjadi 5 bagian

Skala pada hidrometer sederhana

Ditandai

Hidrometer sederhana berisi gotri

Dimasukkan ke dalam larutan garam 199,3 gram

Massa jenis

Dicari massa jenisnya (dengan diukur dan dengan perhitungan)

Diulangi sebanyak 3 kali dengan massa larutan garam yang berbeda (185,9 gram dan 201,7 gram)

Pipet berisi gotri di dalam gelas ukur

Menimbang larutan garam

Menimbang garam

Memasukkan pipet berisi gotri ke dalam gelas ukur

Menimbang massa air

117