laporan gaya angkat zat cair.docx

LAPORAN PRATIKUM FLUIDA

“GAYA ANGKAT ZAT CAIR”

Oleh:

Kelompok 9

1. Nur Aidatul Mala (13030654001)

2. Selsa Fabiola Besari (13030654018)

3. Lusi Maria Handayani (13030654020)

4. Yosefin Margaretta (13030654036)

Pendidikan IPA 2013 A

S-1 PRODI PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

ABSTRAK

Pada tanggal 20 Mei 2015 kami telah melakukan percobaan tentang Gaya Angkat Zat Cair di laboratorium Pendidikan IPA FMIPA UNESA. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengetahui gaya angkat dalam zat cair. Metode yang kami gunakan untuk mengetahui gaya angkat zat cair adalah menimbang berat tabung plastic berpeluru di udara dengan neraca pegas. Lalu menimbang beban di dalam air dengan jarak dari permukaan air yang berbeda-beda yaitu kedalaman 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm. Kemudian menghitung gayang angkat ke atas dengan menggunakan rumus berat beban di udara dikurangi berat beban didalam air. Berdasarkan hasil percobaan diproleh gaya angkat ke atas pada kedalaman 2 cm yaitu 0,2 N, pada kedalaman 4 cm yaitu 0,3 N, sedangkan pada kedalaman 6 cm, 8 cm, dan 10 cm besar gaya angkat ke atas adalah sama yaitu sebesar 0,4 N. 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.

Kata kunci: Gaya angkat, Zat Cair.

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Banyak konsep dari ilmu fisika yang diterapkan dalam kehidupan sehari-

hari, misalnya adalah gaya angkat zat cair. Gaya angkat ke atas zat cair adalah

gaya angkat yang diberikan zat cair dengan besar sama dengan berat zat atau

benda tersebut. Konsep gaya angkat zat cair ini telah diterapkan sejak dulu oleh

manusia, misalnya pada saat kita berenang di kolam renang, kita mendapat

gaya angkat ke atas sehingga badan kita terasa lebih ringan daripada saat kita

di udara. Kita mungkin pernah mengamati bahwa sebuah benda yang diletakan

di dalam air terasa lebih ringan dibandingkan dengan beratnya ketika di udara.

Jika benda dicelupkan dalam zat cair, sesungguhnya berat benda itu tidak

berkurang. Gaya gravitasi bumi kepada benda itu besarnya tetap. Akan tetapi

zat cair mengadakan yang arahnya ke atas kepada setiap benda yang tercelup di

dalamnya. Ini menyebabkan berat benda seakan-akan berkurang. Oleh karena

itu, untuk mengetahui gaya ke atas dalam zat cair, maka dapat kita lakukan

dengan menggunakan pengetahuan kita tentang tekanan di dalam zat cair.

B. Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat diambil suatu rumusan masalah

sebagai berikut :

1. Bagaimana mengetahui gaya angkat dalam zat cair?

C. Tujuan Percobaan

Adapun tujuan penelitian yang kami lakukan adalah :

1. Untuk mengetahui gaya angkat dalam zat cair.

BAB II

KAJIAN TEORI

Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau berpindah akibat pengaruh

tekanan yang sangat kecil atau sedikit. Fluida memiliki dua wujud yaitu cair

dan gas. Komponen yang bekerja pada fluida statis adalah gaya angkat ke

atas dan tekanan hidrostatis. Gaya angkat ke atas atau gaya apung adalah

resultan gaya yang dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat benda

itu tercelup. Jadi, gaya angkat ke atas dipengaruhi oleh volume benda yang

tercelup ke dalam zat cair. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi

di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat

cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Hubungan antara tekanan hidrostatik

dengan gaya angkat terletak pada perbedaan kedalaman benda tercelup, dimana

benda yang tercelup akan mempengaruhi perbedaan tekanan hidrostatis yang

dialami benda, semakin dalam benda tercelup maka semakin besar tekanan

hidrostatis yang dialami benda. Perbedaan tekanan hidrostatis yang dialami

benda mempengaruhi perbedaan gaya angkat ke atas (FA) pada masing-

masing benda.

Gaya angkat ke atas atau gaya apung adalah salah satu gaya yang bekerja

pada fluida. Gaya apung atau gaya angkat ke atas adalah resultan gaya yang

dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat benda itu terendam

atau terapung. Gaya apung selalu bereaksi vertikal ke atas, jadi tidak mungkin

terdapat komponen horizontal dari resultan gayanya. Gaya-gaya yang bekerja

pada permukaan tiap elemen fluida berasal dari tekanan. Perlu ditegaskan

bahwa tekanan adalah besaran skalar, karena itu bekerja kesemua arah dengan

harga yang sama besar. Vektor luas selalu menunjukan kearah yang normal

terhadap permukaan, dan besarnya sama dengan luas itu sendiri. Jadi, gaya

yang terjadi akibat tekanan adalah sebuah vektor yang besarnya adalah hasil

kali antara intensitas tekanan dan luas. Gaya angkat zat cair juga tergantung

pada massa jenis fluida dan banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda.

FA = ρ g V

Keterangan:

FA = gaya apung ( N)

ρ = massa jenis fluida ( kg/m3)

g = percepatan garvitasi ( m/s2)

V = volume benda yang tercelup (m3)

Konsep gaya angkat ke atas pertama kali dikenal oleh ilmuwan yang

bernama Archimedes yang terkenal dengan prinsip Archimedes. Prinsip

Archimedes berbunyi “Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau

sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya

apung) pada benda, dimana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan

berat zat cair yang dipindahkan”.

Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang tercelup dalam fluida

bisa diperoleh dengan menggunakan metode menimbang benda di udara dan

menimbang benda setelah dicelupkan dalam fluida, maka gaya apung bisa

didapat menggunakan persamaan berikut, Fa = W – Wa. Dimana W adalah

berat benda saat ditimbang di udara dan Wa adalah berat benda saat ditimbang

di dalam fluida.

Berat benda pada saat diudara dan setelah terbenam dalam air tawar. Ketika

suatu benda memiliki berat 40 N jika ditimbang di udara, dan memiliki berat 30 N

jika ditimbang di dalam air. Dalam hal ini masa benda tidak berubah, namun yang

berubah adalah resultan gayanya. Berkurangnya berat benda tersebut diakibatkan

adanya gaya tekan keatas dari air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada

didalam air (force of buoyancy), dengan arah kerja gayanya mengarah keatas,

sedang garis kerja gayanya segaris dengan garis kerja dari gaya berat benda.

BAB III

METODE PERCOBAAN

A. Rancangan Percobaan

Gambar 3.1. Rancangan Gaya

Angkat ke atas zat cair

B. Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilakukan pada hari Senin tanggal 20 Mei 2015 di

Laboratorium IPA, Prodi Pendidikan IPA, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Surabaya pukul 07.30-09.40 WIB.

C. Alat dan Bahan

a. Statif 1 buah

b. Balok pendukung 1 buah

c. Mistar 1 buah

d. Gelas Kimia 1000 ml 1 buah

e. Neraca Pegas 1 buah

f. Tabung Palstik dengan Peluru 1 buah

g. Air 1000 ml

Tabung plastik berpeluru

Ditimbang dengan neraca pegas sebesar 1 NewtonDigantung ke statifDimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi air 1000 ml sedalam 2 cmDiamati beratnya pada neraca pegasDiulangi untuk kedalaman 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm

Berat dalam air (wa)

Dihitung gaya angkat dengan rumus FA = w - wa

Hasil

D. Variabel Percobaan

1. Variabel Kontrol : Massa beban, volume air

Definisi operasional : Massa beban yang digunakan yaitu 1 Newton dan

volume air yang digunakan yaitu 1000 ml

2. Variabel Manipulasi : Kedalaman

Definisi operasional : Kedalaman yang digunakan yaitu 2 cm, 4 cm, 6

cm, 8 cm, dan 10 cm.

3. Variabel Respon : Gaya Angkat ke atas (FA)

Definisi operasional : Gaya angkat ke atas setiap kedalaman

E. Langkah Percobaan

1. Mengisi gelas kimia dengan air sebanyak 100 ml atau kira-kira ¾ nya

2. Menimbang berat tabung plastik berpeluru di udara dengan neraca pegas,

misalnya w

3. Menurunkan balok pendukung, sehingga alas tabung plastik berpeluru

tercelup ke air sedalam 2 cm

4. Mengamati dan mencatat hasil penunjukkan neraca pegas (wa)

5. Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk keadaan alas tabung plastic tercelup ke

air sedalam 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm.

F. Alur Percobaan

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

A. Data

Adapun data yang kami peroleh sebagai berikut:

Saat wadah berpeluru tercelup ke air sedalam

2 cm 4 cm 6 cm 8 cm 10 cm

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

Wudara = 1 N

B. Analisis

Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan 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.

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

)

C. Pembahasan

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 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.

D. Diskusi

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!

Penyelesaian:

Diketahui: Wudara=30 N

Wair=21 N

ρ air=1g

cm3=1 .10−3 kg /m3

Ditanya : ρbatu=¿¿?

Jawab :

massa batu=wudara

g

massa batu=3010

massa batu=3kg

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 V

PENUTUP

A. 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.

B. Saran

Sebelum praktikum sebaiknya praktikan membaca literature atau dasar

teori tentang tegangan permukaan sehingga pada saat praktikum tidak ada

kendala dan dengan mudah dalam melakukan praktikum secara teliti.

DAFTAR PUSTAKA

Abidin D.K, Zaenal, Rif’ati Dina H, Yushardi._Pengaruh Bentuk Benda Dan

Kedalaman Terhadap Gaya Angkat Ke Atas (Fa) Pada Fluida Statis. Jember:

Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Jember.

TIM. 2014. Panduan Praktikum Fluida. Surabaya: Pendidikan Sains FMIPA

Unesa.

http://sainsriris.blogspot.com/2012/05/gaya-angkat-zat-cair-laporan.html. Diakses

pada tanggal 24 Mei 2015 pukul 10.00 WIB.

http://www.crayonpedia.org/mw/Hukum_Archimedes. Diakses pada tanggal 24

Mei 2015 pukul 11.00 WIB.

LAMPIRAN PERHITUNGAN

1. Saat wadah berpeluru tercelup

ke air sedalam 2 cm

Diketahui : Wair = 0,8 N

Wudara = 1 N

Ditanya : Fa?

Jawab : Fa = Wair – Wudara

= 0,8 – 1

= 0,2 N


ke air sedalam 4 cm


Wudara = 1 N

Ditanya : Fa?


= 0,7 – 1

= 0,3 N


ke air sedalam 6 cm


Wudara = 1 N

Ditanya : Fa?


= 0,6 – 1

= 0,4 N


ke air sedalam 8 cm


Wudara = 1 N

Ditanya : Fa?


= 0,6 – 1

= 0,4 N


ke air sedalam 10 cm


Wudara = 1 N

Ditanya : Fa?


= 0,6 – 1

= 0,4 N

LAMPIRAN FOTO

Berat beban di Udara

Mengukur berat beban di Udara

Mengukur Berat beban di air

kedalaman 2 cm


kedalaman 2 cm


kedalaman 6 cm

Beban kedalaman 6 cm

Berat beban di air kedalaman 6, 8, 10

cm

laporan gaya angkat zat cair.docx

Documents