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