LAPORAN
PENELITIAN FISIKA
OLEH
INEKE HARDIYANTI U
SMA MARYAM SURABAYA
TAPEL 2011/2012
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR
BELAKANG
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang
dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair
seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu
atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida.
Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya
seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat
dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu
tempat ke tempat yang lain.
Fenomena
fluida statis (fluida tak bergerak) berkaitan erat dengan tekanan hidraustatis.
Dalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan konsep
tekanan hidraustatis, salah satunya adalah hukum Pascal dan hukum Archimedes. Hukum Pascal diambil dari nama penemunya yaitu Blaise Pascal (1623-1662) yang berasal dari Perancis. Sedangkan
hukum Archimedes diambil dari nama penemunya yaitu Archimedes (287-212 SM) yang
berasal dari Italia.
Hukum-hukum
fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk kesejahteraan manusia
dalam kehidupannya, salah satunya adalah prinsip hukum Pascal dan prinsip hokum
Archimedes. Namun, belum banyak masyarakat yang mengetahui hal tersebut. Oleh
karena itu, diperlukan studi yang lebih mendalam mengenai hukum Pascal dan hokum Archimedes serta
penerapannya dalam kehidupan.
B. RUMUSAN
MASALAH
1. Berapakah r zat zair selain air?(minyak,spiritus,kecap)
2. Kelompokkan benda yang ada di sekitar mu menjadi 3
kelompok!(tenggelam, melayamg,terapung)
C. TUJUAN
Penelitian
ini
bertujuan untuk :
1.
Memperjelas materi kelas XI tentang Fluida,Tekanan Hidrostatis, hukum Pascal dan hukum Archimedes serta
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
2.
Mengetahui r zat zair selain air(minyak,spiritus,kecap).
BAB II
DASAR TEORI
Suatu fluida dapat dianggap
tersusun atas lapisan-lapisan air dan setiap lapisan memberi tekanan pada
lapisan bawahnya.
Besar tekanan itu bergantung
pada kedalaman, makin dalam letak suatu bagian fluida semakin besar tekanan
pada bagian itu( lihat analogi tumpukan manusia, tentunya orang yang di posisi
terbawah akan merasakan tekanan paling besar)..
Setiap bagian di dalam fluida statis akan mendapat tekanan
zar cair yang disebabkan adanya gaya hidrostatis disebut Tekanan
Hidrostatis “Ph”. Contoh
nyatanya ketika sebuah bola yang di masukkan ke dalam air, ketika kita lepaskan
akan mendapat gaya ke atas.
Besarnya
tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair
dalam bejana, tetapi tergantung pada massa jenis zat cair, percepatan gravitasi
bumi dan kedalamannya. Secara matematis tekanan hidrostatis disuatu titik
(misal didasar balok) diturunkan dari konsep tekanan.
ingat! w = m.g = ρ
V g = ρA h g maka
Ket : Ph = Tekanan
Hidrostatis (N/m2) ; h =kedalaman/tinggi diukur dari permukaan
fluida (m) ; g = percepatan gravitasi (m/s2)
Jika tekanan udara luar (Patm)
mempengaruhi tekanan hidrostatis maka tekanan total pada suatu titik adalah
berdasarkan rumus diatas
tekanan hidrostatis di suatu titik dalam fluida diam tergantung pada kedalaman
titik tersebut, bukan pada bentuk wadahnya oleh karena itu semua titik akan
memiliki tekanan hidrostatis yang sama. Fenomena ini disebut sebagai Hukum
Utama Hidrostatis.
PARADOKS
HIDROSTATIS
Gaya yang
bekerja pada dasar sebuah bejana tidak tergantung pada bentuk bejana dan jumlah
zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada luas dasar bejana ( A ),
tinggi ( h ) dan massa jenis zat cair ( r )
dalam bejana.
dalam bejana.
Ph = r g h
Pt = Po + Ph F = P h A = r g V |
r = massa jenis zat cair
h = tinggi zat cair dari permukaan g = percepatan gravitasi Pt = tekanan total Po = tekanan udara luar |
3.
Hukum Pascal
menyatakan bahwa “Tekanan
yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan
sama besar”.
Perbdedaan tekanan
karena perbedaan kenaikan zat cair diformulakan sebagai berikut:
dimana, dalam SI unit,
ΔP adalah tekanan hidrostatik
(dalam pascals),
atau perbedaan tekanan pada 2 titik dalam sekat yang berisi zat cair, karena
perbedaan berat antara keduanya;
ρ adalah kepekatan zat cair (dalam kilogram
per meter kubik);
g adalah kenaikan
permukaan laut terhadap gravitasi bumi (dalam meter per detik pangkat 2);
Δh adalah ketinggian
zat cair diatasnya (dalam meter), atau perbedaan kenaikan antara 2 titik pada
sekat yang berisi zat cair.
HUKUM
ARCHIMEDES
Hukum Archimedes
mengatakan bahwa apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam
air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang
besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam
tersebut. Telah sama-sama kita ketahui bahwa berat jenis air tawar adalah 1.000
kg/m3, apabila ada sebuah benda yang terbenam kedalam air tawar;
maka berat benda tersebut seolah-olah akan berkurang sebesar 1.000 kg untuk
setiap 1 m3 air yang dipindahkan. Konsep ini akan lebih jelas bila
diterangkan dengan gambar dibawah ini.
Pada saat ditimbang diudara
benda mempunyai berat 4.000 kg pada skala pengukur berat, sedang setelah
dimasukan kedalam air berat benda menjadi 3.000 kg. Padahal masa benda tidak
berubah, 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. Titik
tangkap garis kerja gaya buoyancy biasa disebut dengan titik buoyancy atau
titik B. Didalam sistem bangunan terapung titik B ini disebut juga dengan titik
berat dari volume benda yang ada dibawah garis air (gambar dibawah ini)
Selanjutnya perhatikan gambar c
dibawah ini; dimana pada gambar tersebut mengilustrasikan sebuah benda dengan
masa sebesar 4.000 kg namun volume bendanya 8 m3. Pada awalnya benda
tersebut dibenamkan kedalam air, kemudian dilepaskan. Apabila keseimbangan
telah terjadi, maka benda tersebut akan mengapung seperti ditunjukan pada
gambar a. Keseimbangan akan tercapai apabila besarnya gaya buoyancy sama dengan
berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada didalam air atau apabila
benda tersebut mengapung dengan separuh dari volumenya.
Berat benda = berat dari
volume air yang dipindahkan
4000
= S x V
4000
= 1000 kg/m3 x V atau
V = 4m3
c. Benda terapung pada
posisi seimbang
Benda di
dalam zat cair akan mengalami pengurangan berat sebesar berat zat cair yang
dipindahkan.
Tiga
keadaan benda di dalam zat cair:
a. tenggelam: W>Fa Þ rb > rz
b. melayang: W = Fa Þ rb = rz c. terapung: W=Fa Þ rb.V=rz.V' ; rb<rz |
W = berat
benda
Fa = gaya ke atas = rz . V' . g
rb = massa jenis benda
rz = massa jenis fluida
V = volume benda
V' = volume benda yang berada dalam fluida
Fa = gaya ke atas = rz . V' . g
rb = massa jenis benda
rz = massa jenis fluida
V = volume benda
V' = volume benda yang berada dalam fluida
Akibat
adanya gaya ke atas ( Fa ), berat benda di dalam zat cair (Wz) akan berkurang
menjadi:
Wz
= W - Fa
Wz = berat
benda di dalam zat cair
Tegangan Permukaan
Mari
kita amati sebatang jarum yang kita buat terapung di permukaan air sebagai
benda yang mengalami tegangan permukaan. Tegangan permukaan disebabkan oleh
interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan
sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan
cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini
menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu
dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan
cairan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini
diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang
arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap
di permukaan air tanpa tenggelam.
tegangan
permukaan dilihat dari interaksi molekul benda dan zat cair
Gaya ke
atas untuk menopang jarum agar tidak tenggelam merupakan perkalian koefisien
tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum disini adalah
permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.
Gaya
yang diperlukan untuk mengangkat jarum adalah gaya ke atas dijumlah gaya berat
jarum (mg).
Kapilaritas
meniskus
air menyebabkan peristiwa kapilaritas
Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di
dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya
adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di
dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul
dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair
berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan
permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air
membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan
ini dapat menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang
arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan
tercapai. Jadi air dapat naik keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut
pipa kapiler. Inilah yang terjadi pada saat air naik dari tanah ke atas melalui
tembok.
air dapat
merembes ke atas melalui retakan tembok sehingga membasahi tembok. Satu contoh
kapilaritas
Gejala
alam kapilaritas ini memungkinkan kita menghitung tinggi kenaikan air dalam
suatu pipa kapiler berbentuk silinder/tabung dengan jari-jari r.
BAB III
METODELOGI
PERCOBAAN
Percobaan I
A.
ALAT DAN BAHAN
1.
Pipa U
2.
Air
3.
Kecap
4.
Spirtus
5.
Minyak goreng
B.
LANGKAH KERJA
1.
Siapkan pipa U
yang telah terisi air, lalu ukur tinggi air di kedua sisi.
2.
Masukkan Minyak
goreng pada pipa yang telah terisi air, lalu ukur tinggi air setelah pipa U di
tambahkan minyak, dan ukur tinggi minyak.
3.
Cuci pipa U
sampai bersih, dan ulangi langkah kerja di atas dengan zat cair lainnya (kecap
dan spiritus)
BAB IV
PEMBAHASAN
Percobaan I
1.
Minyak goreng
Diketahui : h
air = 6 cm
h minyak = 8
cm
r air = 1
Di tanya : r minyak ?
Jawab : r air . h air = r minyak . h minyak
1 . 6 cm = r minyak . 8 cm
6 = 8 r minyak
r minyak = 6/8 = 0,75
2.
Spirtus
Diketahui : h
air = 3 cm
h spiritus =
3,5 cm
r air = 1
Di tanya : r spiritus ?
Jawab : r air . h air = r spiritus . h spiritus
1 . 3 cm = r spiritus . 3,5 cm
3 = 3,5 r spiritus
r spiritus = 3/3,5= 0,86
3.
Kecap
Diketahui : h
air = 4,5 cm
h Kecap = 4
cm
r air = 1
Di tanya : r Kecap ?
Jawab : r air . h air = r Kecap . h
Kecap
1 . 4,5 cm = r Kecap . 4 cm
4,5= 4 r Kecap
r Kecap = 4,5/4= 1,125
BAB V
KESIMPULAN
A. KESIMPULAN
Yang kita maksud dengan fluida disini adalah suatu bentuk
materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan gas. Sifat kemudahan mengalir
dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya berada merupakan aspek yang
membedakan fluida dengan zat benda tegar. Meskipun demikian hukum-hukum yang
berlaku pada dua sistem ini tidak berbeda. Pada bagian ini kita akan meninjau
fluida dalam keadaan tidak mengalir, contohnya air di dalam suatu wadah atau
air di danau/waduk. Aspek pertama yang kita dapati ketika kita berada dalam
suatu fluida (zat cair) yaitu tekanan. Kita merasakan ada tekanan pada tubuh
kita yang berada di dalam zat cair.