Laporan Percobaan Tekanan Hidrostatis Dan Gaya Archimedes

BAB I

PENDAHULUAN

A. Tujuan Percobaan

Mempelajari berlakunya hukum Archimedes dan hukum utama hidrostatis dan penggunanaya untuk mengukur kerapatan pada zat padat dan zat cair.

   

B. Dasar Teori

Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat Alir. Jadi perkataan fluida dapat mencakup zat cair atau gasZat cair adalah Fluida yang non kompresibel (tidak dapat ditekan) artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan sedangkan gas adalah fluida yang kompresibel, artinya dapat ditekan.

a) 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. Keadaan benda jika dimasukkan dalam air, terdapat tiga kemungkinan :

• Benda tenggelam dalam fluida, jika gaya tekan keatasnya tidak mampu menahan beratnya.
• Benda melayang dalam fluida, jika gaya tekan keatasnya sama dengan beratnya.
• Benda terapung dalam fluida, jika gaya tekan keatasnya lebih besar dari berat benda.

b) Hukum Utama Hidrostatika

Apabila suatu wadah dilubangi di dua sisi yang berbeda dengan ketinggian yang sama dari dasar wadah, maka air akan memancar dari ke kedua lubang tersebut dengan jarak yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa pada kedalaman yang sama tekanan air sama besar.

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.

w = m.g = ρ V g = ρA h g

Keterangan : 

Ph = Tekanan Hidrostatis (N/m2)

h    = kedalaman/tinggi diukur dari permukaan fluida (m)

g    = percepatan gravitasi (m/s2)

BAB II

ALAT DAN BAHAN

A. KEGIATAN 7.1 TEKANAN HIDROSTATIS

a) Alat

• Selang Plastik

• Gelas Ukur

• Penggaris

• Corong

• Balon

b) Bahan

• Air

B. KEGIATAN 7.2 GAYA ARCHIMEDES

a) Alat

• Neraca Pegas

• Gelas ukur

b) Bahan

• Balok Kayu

• Air 

BAB III

METODE KERJA

A. Tekanan Hidrostatis

a) Pasang corong Pada selang pelastik dan tutuplah dengan balon. Kemudian isilah selang sedikit air dan buatlah membentuk huruf U seperti pada gambar dibawah ini.

b) Aturlah agar air dalam selang memiliki ketinggian sama.

c) Masukkan corng kedalam air sedalam h, kemudian amati perbedaan permukaan air pada selang U. Ukurlah ∆ℓ. Nilai ∆ℓ ini dapat digunakan sebagai pengukur tekanan P ~ ∆ℓ. 

d) Ubah-ubahlah kedalaman selang h. Ambil beberapa kali.

B. Hukum Archimides

a) Timbanglah berat balok diudara dengan neraca pegas seperti gambar dibawah. Hasilnya W.

b) Timbanglah berat balok saat dicelup di air. Berilah keadaan bahwa volume yang tercelup VT . Ukurlah VT dan berat di air W’. Gaya archimedes dapat ditentukan dengan persamaan FA = W – W’.

c) Ulangi langkah (2) dengan mengubah-ubah nilai VT.

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

A. TEKANAN HIDROSTATIS

a) Data Pengamatan

Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut.

No	Keadaan	Kedalaman air (mL)	ℓ0	ℓ 1	∆ℓ = ℓ 1 - ℓ 2
1.	Keadaan air I	200 mL	7,5 cm	10 cm	2,5 cm
2.	Keadaan air II	200 mL	6 cm	9,5 cm	2,5 cm

Keterangan :

ℓ0 : Tinggi air mula-mula

ℓ 1 : Tinggi air Setelah Di Ubah Kedalamannya

∆ℓ : Perubahan Tinggi air

b) Perhitungan

1. Perubahan Tinggi Air II     2. Perubahan Tinggi Air II

∆ℓ = ℓ 1 - ℓ 2       ∆ℓ = ℓ 1 - ℓ 2

∆ℓ = 7,5 – 10     ∆ℓ = 6 – 9,5

∆ℓ = 2,5 cm ∆ℓ = 2,5 cm

c) Grafik

B. GAYA  ARCHIMEDES

a) Data Pengamatan

Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut.

No	Benda	V0	V1	V = V1 -V2	m0	m1	M = m1 - m0	P = m/V
1.	Balok Kayu I	200	208	8	40	30	10	1,25
2.	Balok Kayu II	200	208	8	25	19	6	0,75

Keterangan :

V0 : Volume air mula-mula

V1 : Volume air setelah benda dimasukkan

m0 : Massa benda mula-mula

m1 : Massa benda di air

b) Perhitungan

a. Volume

1. Balok Kayu I

V = V1- V0

V =  200 – 208 = 8 ml

2. Balok Kayu II

V = V1- V0

V = 208 – 200 = 8 ml

b. Gaya Tekanan Keatas

1. Balok Kayu I

Fa = ρ g V

Fa = 1000 • 10 • 8 = 80000 N

2. Balok Kayu II

Fa = ρ g V

Fa = 1000 • 10 • 8 = 80000 N

c. Besar gaya tekan ke atas masing-masing benda

1. Balok Kayu I

F = ∆m

F = m0 – m1

F = 60 – 45

F = 15 gr

2. Balok Kayu II

F = ∆m

F = m0 – m1

F = 75 – 65

F = 10 gr

d. Massa jenis masing-masing benda

1. Balok Kayu I

ρ = m/V

ρ = 15/4

ρ = 0.3 g/ml

2. Balok Kayu I

ρ = m/V

ρ = 10/8

ρ = 1.25 g/ml

c) Grafik

BAB V

PEMBAHASAN

A. Percobaan Tekanan Hidrostatis

Pada percobaan kali ini kami melakukan percobaan dengan alat pipa U dan di isi air, kemudian di isi air minyak tanah dan  minyak goreng, di mana satu persatu di masukan ke pipa U, pertama di masukan minyak tanah ke pipa U denga ketentuan 15 tetes kemudian hitung perubahan tinggi awal air dan sesudah di isi minyak tersebut, lalu tetes yang ke 25 dan seterusnya sampai tetes yang ke 55 di mana seling 10 tetes.

Kemudian pipa U di isi dengan minyak goreng, tetapi sebelum d masukan air minyak goreng pipa U harus di cuci terlebih dahulu, karena di awal percobaan menggunakan air minyak tanah. Adapun tahapannya sama pipa U d isi air kembali dan d tiangkan minyak goreng dengan ketentuan 15 tetes sampai 55 tetes dengan seling 10 tetes.

B. Percobaan Archimedes

Tekanan akan bertambah dengan bertambahnya kedalaman, gaya pada bagian bawah benda yang berada di dalam air lebih besar daripada gaya yang bekerja pada bagian atas benda. Akibatnya, ada selisih gaya yang bekerja pada benda yang disebut gaya apung.  Pada gambar di atas besar gaya ke bawah adalah F1 = P1A di mana P1 = Patm + ρgh1 ; sedangkan besar gaya ke atas yang bekerja pada silinder adalah F2 = P2A di mana P2 = ρgh2. Dengan demikian, selisih gaya bekerja pada silinder adalah yang bertindak sebagai gaya apungnya, yang besarnya adalah:

Fapung = F2 – F1

= P2A – P1A

= (Patm + ρgh2)A - (Patm + ρgh1)A

= ρgA (h2 – h1)

karena A(h2 – h1) sama dengan volume silinder, sehingga Fapung = ρgV.

Ketika membenamkan sebuah benda yang memiliki volume V ke dalam fluida, maka akan ada fluida yang dipindahkan tempatnya, sebanyak volume benda yang dibenamkan. 

Dengan demikian volume yang dipindahkan adalah V. massa benda yang dipindahkan adalah m = ρV, sehingga persamaan Fapung = ρgV = mg. Di mana mg adalah berat fluida yang dipindahkan. Kesimpulan yang dapat diambil dari persamaan tersebut dikenal sebagai hukum Archimedes, yang menyatakan bahwa gaya apung yang bekerja pada sebuah benda yang dibenamkan sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

BAB VI

KESIMPULAN

Kesimpulan dari hasil percobaan kali ini adalah sebagai berikut:

1. Massa jenis merupakan ciri khas suatu benda.

2. Zat yang sama memiliki massa jenis yang sama, berapapun volumenya sebaliknya zat yang berbeda umumnya memiliki massa jenis yang berbeda pula.

3. Setiap zat cair mempunyai massa jenis zat yang berbeda-beda, dan tidak akan sama dengan zat lainnya