Nama Archimedes mungkin tidak lagi asing di telinga sebagian besar orang, apalagi kamu yang saat ini duduk di bangku kelas 11. Ya, ia adalah seorang ahli matematika dan penemu asal Yunani yang hidup antara tahun 287 SM – 212 SM. Ia terkenal karena menemukan hukum hidrostika atau lebih dikenal dengan Hukum Archimedes. Show Awal mula ditemukannya hukum ini sederhana. Bermula dari titah Raja Hieron II, yang meminta Archimedes untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes yang memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh pun akhirnya merasa sangat letih dan memilih untuk menceburkan dirinya ke dalam bak mandi umum yang dipenuhi air. Disini, ia melihat bahwa ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!” Lalu hukum Archimedes pun muncul.
Hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air. Dimana akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada didalam zat cair beratnya akan berkurang. Sehingga benda yang diangkat dalam air akan terasa lebih ringan dibandingankan ketika diangkat di darat. Berat benda dalam air siberi simbol Ws, berat benda sebenarnya diberi lambang W, sedangkan gaya ke atas atau gaya apung diberi simbol Fa. Ws = W-Fa Dan besarnya gaya apung (Fa) dirumuskan dengan: Fa = ρcair Vb g Keterangan: Vb = volume benda yang tercelup (m3) ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) Benda Dalam Hukum ArchimedesApabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yakni tenggelam, melayang, atau terapung. Berikut penjelasannya. Benda Tenggelam Contoh: Batu yang dimasukkan ke dalam air Benda MelayangContoh: telur ketika dimasukkan ke dalam air Benda TerapungContoh: plastik yang dimasukkan ke dalam air Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hariHidrometerHidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Archimedes. Dimana semakin besar besar massa jenis zar air, maka akan semakin sedikit pula bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer ini banyak dipakai untuk mengetahui besarnya kandungan air dalam susu, bir, atau minuman lain. Kapal SelamPenerapan hukum archimedes pada kapal selam bisa dibilang sama dengan galangan kapal. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga membuat berat kapal bertambah. Nah, pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan inilah yang menyebabkan kapal selam dapat menyelam pada kedalaman tertentu, sesuai keinginan. Untuk membuatnya mengapung, maka kapal akan mengeluarkan air laut dari ruang cadangan. Balon UdaraSelain pada hidrometer dan kapal selam, penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada benda jenis gas. Dalam hal ini balon udara, yang agar dapat melayang di udara, diisi dengan gas yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada massa jenis udara di atmosfer. Kran otomatisSiapapun yang di rumahnya memiliki mesin pompa air pasti pernah memperhatikan bahwa ada tangki penampungan yang harus diletakkan pada ketinggian tertentu disana. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Begitupun sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, maka pelampung akan membuat kran secara otomatis tertutup.
GAYA ARCHIMEDES PAPER Diajukan kepada Madrasah Aliyah “DARUL HUDA” Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Mengikuti Ujian Akhir Nasional Oleh: LATIFATUL HIDAYAH NISN : 9941325252 Jurusan : Ilmu Pengetahuan Alam ( IPA ) MADRASAH ALIYAH “DARUL HUDA” MAYAK TONATAN PONOROGO TAHUN AJARAN 2011/2012 YAYASAN PONDOK PESANTREN “DARUL HUDA” MADRASAH ALIYAH DARUL HUDA MAYAK PONOROGO STATUS TERAKREDITASI B PAPER INI TELAH DISETUJUI OLEH PEMBIMBING DAN DISAHKAN OLEH KEPALA MADRASAH ALIYAH DARUL HUDA MAYAK TONATAN PONOROGO JAWA TIMUR PADA TANGGAL : _________________ MENGESAHKAN MADRASAH ALIYAH “DARUL HUDA” Kepala Drs. MUDHOFIR Pembimbing, HADI SUCIPTO, S.Pd DIPERTAHANKAN DI DEPAN TIM PENGUJI PADA HARI / TANGGAL : __________________ NO NAMA JABATAN TANDA TANGAN 1. Penguji I 2. Penguji II MOTTO عَنْ عَبَّاسٍ رَضِىَ اللهُ عَنْهُ اَنَّ رَسُولُ اللهِ صَلَّى اللهَ عَلَيْهِ وَسَلَّمَ قَالَ : وَمَنْ نَعَلَّمَ فَعَمِلَ عَلَّمَهُ اللهُ مَالَمْ بَعْلَمْ (رواه ابو شيخ) PERSEMBAHAN Karya tulis ini penulis persembahkan kepada : 1. Bapak dan ibu yang selalu memberikan semangat kepada penulis dari awal hingga terselesaikannya karya tulis ini. 2. Bapak Jartoyo dan Ustd. Hadi Sucipto selaku guru fisika penulis yang telah menginspirasi penulis, dalam menyusun karya tulis ini. 3. Madrasah Aliyah “DARUL HUDA” yang tercinta, tempat penulis menimba ilmu. 4. “My Love Brother” yang selalu mengantar kemanapun penulis mencari referensi. 5. Ukhti-ukhti XII IPA B senasib dan seperjuangan yang selalu memberi dukungan dalam penyelesaian karya tulis ini. 6. Untuk kamu di rumah yang selalu mendoakan penulis untuk menjadi yang lebih baik. 7. Serta semua pihak yang terlibat dalam pembuatan karya tulis ini. KATA PENGANTAR اشهدان لااله الاالله واشهدان محمد الف رسول الله Alhamdulillah, puji syukur kita panjatkan pada Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmatnya kepada kita semua, sehingga penulis bisa menyelesaikan karya tulis ini dengan judul “GAYA ARCHIMEDES PADA FLUIDA”. Tidak lupa juga, shalawat serta salam semoga tetap terlimpahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang kita nantikan syafaatnya di Yaumul Qiyamah kelak. Penulis mengajukan karya tulis ini bertujuan untuk menambah wawasan seputar pemanfaatan gaya Archimedes dan juga untuk mengikuti Ujian Akhir Nasional (UAN) di Madrasah Aliyah “DARUL HUDA”. Dengan terselesaikannya karya tulis ini, penulis mengucapkan terima kasih yang tiada hingga kepada semua pihak yang telah terlibat dalam pembuatan karya tulis ini. Semoga pemikiran yang tercurahkan dalam karya tulis ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca umumnya. Ponorogo, Oktober 2011 Penulis DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i HALAMAN PENGESAHAN ii HALAMAN MOTTO iii HALAMAN PERSEMBAHAN iv KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI vi DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR ix BAB I : PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah 1 B. Rumusan Masalah 2 C. Tujuan Pembahasan 2 D. Jenis Penelitian 2 E. Metode Pengumpulan Data 3 F. Metode Analisis Data 3 G. Sistematika Pembahasan 3 BAB II : KONSEP DASAR ARCHIMEDES A. Sejarah Penemuan Hukum Archimedes 5 B. Hukum Archimedes dan Sistematika Perumusannya 6 C. Contoh Soal dan Pembahasan Tentang Hukum Archimedes 7 D. Pengertian Fluida dan Macam-Macamnya 9 BAB III : GAYA ARCHIMEDES PADA FLUIDA A. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Gaya Archimedes 11 B. Peristiwa Terapung, Melayang, dan Tenggelam 14 C. Penerapan Prinsip Archimedes dalam Kehidupan Sehari-Hari 21 BAB IV : PENUTUP A. Kesimpulan 27 B. Saran-saran 28 DAFTAR PUSTAKA BIOGRAFI PENULIS LAMPIRAN 1. Biografi Archimedes DAFTAR TABEL Tabel 1. Tabel Massa Jenis Zat 12 Tabel 2. Tabel Rumus Volume Benda 3 Dimensi 14 Tabel 3. Tabel Hasil Pengamatan 21 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Prinsip Archimedes 6 Gambar 2. Rumus Archimedes 7 Gambar 3. Peristiwa Terapung 14 Gambar 4. Peristiwa Melayang 16 Gambar 5. Peristiwa Tenggelam 16 Gambar 6. Alat dan Bahan Percobaan 17 Gambar 7. Percobaan Air Mentah 18 Gambar 8. Percobaan Air + Garam 19 Gambar 9. Percobaan Air + Gula 19 Gambar 10. Percobaan Air + Vetsin Ajinomoto 19 Gambar 11. Percobaan Air + Merica Ladaku 20 Gambar 12. Percobaan Air + Gula Jawa 20 Gambar 13. Percobaan Air + Minyak goreng 20 Gambar 14. Hidrometer 22 Gambar 15. Kapal Laut 23 Gambar 16. Galangan Kapal 24 Gambar 17. Kapal Selam 24 Gambar 18. Balon Udara 25 Gambar 19. Jembatan Ponton 26 BAB I PENDAHULUAN
Gaya Archimedes. Mungkin begitu asing bagi masyarakat umum. Namun sebagian besar kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan fluida itu menggunakan prinsip Archimedes. Contoh yang sangat sederhana, saat berenang tubuh serasa lebih ringan daripada di daratan. Hal itu terjadi karena adanya gaya ke atas yang populer disebut gaya Archimedes. Contoh lain yang menggunakan prinsip Archimedes yaitu kapal selam. Kapal selam menggunakan prinsip Archimedes mengapung, melayang, tenggelam dalam pengoperasiannya. Hal itu secara langsung dialami dan sadar/tidak sadar gaya Archimedes bekerja. Sebagian besar masyarakat belum mengerti tentang hal kecil yang terstruktur seperti itu. Mungkin mereka berfikir benda-benda seperti kapal selam, balon udara dan lainnya itu suatu yang rumit. Padahal jika kita mempunyai ilmunya semua akan terasa mudah. Semua hal di bumi ini akan tampak logis dan masuk akal, tak terkecuali gaya Archimedes ini. Berdasarkan permasalahan dan uraian di atas, maka penulis mengarang karya ilmiah ini dengan judul “GAYA ARCHIMEDES PADA FLUIDA”, dengan harapan pembaca bisa memahami sedikit uraian tentang gaya Archimedes pembaca juga bisa memanfaatkan karya tulis ini sebagai penambah wawasan diri. Berpangkal dari yang penulis sajikan, maka perlu adanya pembahasan khusus agar permasalahan dapat terselesaikan. Permasalahan tersebut adalah :
Adapun tujuan penulis dalam penulisan karya tulis ini adalah sebagai berikut :
Dalam penyusunan karya tulis ini, penulis menggunakan jenis penelitian kepustakaan (library search) yaitu mengumpulkan data-data yang ada dengan membaca buku-buku yang tersedia di perpustakaan. Penulis juga mengumpulkan data-data dari internet yang kemudian hasilnya penulis gunakan sebagai sumber penyusunan karya tulis ini.
Penulis menyusun karya tulis ini dengan metode literature, yakni dengan cara mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan karya tulis ini, kemudian penulis mengambil kesimpulannya. Adapun metode-metode yang digunakan penulis dalam menganalisis data adalah : Menggunakan suatu keterangan /kaidah-kaidah yang ada hubungannya dengan masalah-masalah yang bersifat umum kemudian diambil untuk menjelaskan data-data yang bersifat khusus. Menggunakan suatu keterangan atau kaidah yang khusus dari berbagai data yang diperoleh kemudian diambil kesimpulan yang bersifat umum. G. Sistematika pembahasan Untuk mempermudah untuk memahami karyatulis ini, penulis menggambarkan sistematika pembahasannya sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Yaitu terdiri dari : Latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan pembahasan, jenis penelitian, metode pengumpulan data, metode analisis data dan sistematika pembahasan. BAB II : KONSEP DASAR ARCHIMEDES Bab ini merupakan landasan teori yang meliputi : Sejarah penemuan Hukum Archimedes, bunyi hukum Archimedes dan sistematika perumusannya, contoh soal dan pembahasan tentang hukum Archimedes, serta pengertian fluida dan macam-macamnya. BAB III : GAYA ARCHIMEDES PADA FLUIDA Pada bab ini dibahas beberapa masalah diantaranya meliputi : faktor-faktor yang mempengaruhi gaya Archimedes, penjelasan peristiwa mengapung, melayang, dan tenggelam, dan penerapan prinsip Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. BAB IV : PENUTUP Bab ini merupakan akhir dari karya tulis ini yang meliputi kesimpulan dan saran. BAB II KONSEP DASAR ARCHIMEDES
Seorang penambang pasir yang mengangkat keranjang pasir dari dasar sungai tidak merasa berat saat keranjang pasirnya masih berada di dalam air. Akan tetapi, setelah keranjang pasir berada di atas air ia akan merasa lebih berat. Gejala ini juga kita rasakan saat kita berada dalam kolam renang. Tubuh serasa lebih ringan seakan merasakan dorongan sehingga tubuh tidak tenggelam. Masih banyak lagi contoh seperti itu. Gejala itu juga dialami oleh tokoh ilmuwan Yunani Archimedes. Diceritakan pada suatu hari Raja memberinya suatu masalah yang benar-benar sulit. Raja ingin tahu apakah mahkotanya dibuat dari emas murni ataukah si pandai emas ingin menipunya dengan mencampur mahkota itu dengan logam yang lebih murah. Permasalahan yang begitu rumit itu membuat Archimedes pusing. Sampai suatu hari otaknya telah panas dan gerah, Archimedes menceburkan diri ke dalam bak mandi, Ia sadar bahwa permukaan air naik semakin tinggi seberat badannya ketika masuk ke bak. Archimedes melompat keluar dari bak dan berlari telanjang ke jalan sambil berteriak “Eureka! Eureka!” (yang artinya “Saya tahu! Saya tahu!”). Eksperimen dilakukannya atas mahkota raja. Dia dapat menghitung volume mahkota yang terendam dalam bak. Lalu, diambilnya sepotong emas murni seberat mahkota dan merendamnya. Apakah emas itu menempati volume yang sama dengan makota? Apakah permukaan air naik sama tinggi? Ternyata tidak! Mahkota pasti tidak dibuat dari emas murni dan si pandai emas pun dihukum pancung. B. Bunyi Hukum Archimedes dan Sistematika Perumusannya Hukum Archimedes membahas tentang gaya ke atas yang dialami oleh benda apabila berada di dalam zat cair. Hukum Archimedes menyatakan sebagai berikut : “Ketika suatu benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya Archimedes) pada benda, dimana besarnya gaya ke atas (gaya Archimedes) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.” Besarnya gaya ke atas yang dialami oleh benda dirumuskan secara matematis sebagai berikut: Keterangan : Fa : gaya Archimedes (N)
zat : massa jenis zat cair ( 3) g : percepatan gravitasi ( 2) V : volume benda yang tercelup (m3) Perumusan di atas bisa diperoleh dengan membandingkan berat benda di udara (Wu) dan berat benda di air (Wa). Ternyata berat benda di udara lebih besar daripada di air (Wu > Wa). Hal tersebut dikarenakan berat orang di air mengalami gaya ke atas (fa) dari air tersebut. Secara matematis di tulis Fa = Wu – Wa. Ketika benda tercelup seluruhnya, tekanan hidrostatis dialami permukaan bagian atas dengan luas area A, sebesar P1 dan P2. Dengan demikian gaya ke atas dapat kita tentukan sebagai berikut : Fa = F2 – F1 = P2.A – P1.A = (P2 – P1).A = ( .g.h2 – .g.h1).A
= .g.(h2 – h1).A = .g.h.A [Fa] = [ .g.V ]
1) Di dalam bak yang terisi air terdapat balok kayu yang terapung. Volume balok yang muncul di atas permukaan air 100 cm3 dan massa jenis balok adalah 0,75 gr/cm3. Jika massa jenis air 1 gr/cm3, massa balok seluruhnya adalah . . . . . . 2) Massa jenis bongkahan es = 920 kg/m3 dan massa jenis air laut tempat es tersebut terapung = 1030 kg/m3, tentukan berapa bagian volume es yang tercelup! 1) Diket : Vapung = 100 cm3 Balok = 0,75 gr/cm3 Air = 1 gr/cm3 Ditanya : mbalok = ? Jawab: Fa = WB ZC ZC . g .Vcelup = B . g . Vbenda 1 . Vcelup = 0,75.(Vcelup + Vapung) Vcelup = 0,75 Vcelup + 0,75.100 Vcelup = 0,75 Vcelup + 75 Vcelup – 0,75 Vcelup = 75 0,25 Vcelup = 75 Vcelup = 75/0,25 Vcelup = 300 cm3
Jadi, massa benda sebesar 300 gram. 2) Diket : benda = 920 kg/m3 Air laut = 1030 kg/m3 Vbenda = V1 Vcelup = V2 Ditanya : V2 = ? Jawab : V2 / V1 = benda / air laut V2 = benda . V / air laut V2 = (920 . V1) / 1030 = 0,893 bagian D. Pengertian Fluida dan Macam-macamnya Pengertian fluida Fluida adalah zat yang mempunyai kemampuan untuk mengalir sehingga tidak dapat mempertahankan bentuknya. Fluida sebagai zat alir dapat berada dalam dua kondisi, yaitu saat fluida tidak mengalir dan saat mengalir. Fluida tidak mengalir atau diam disebut fluida statis, sedangkan fluida mengalir disebut dengan fluida dinamik. Macam-macam Fluida Di alam, fluida ada 2 macam, yaitu zat cair dan zat gas. Keadaan umum tersebut sering disebut dengan fase. Zat cair tidak dapat mempertahankan bentuk yang tetap. Bentuk zat cair senantiasa sesuai dengan bentuk wadahnya. Seperti halnya benda padat, zat cair tidak dapat ditekan secara langsung. Perubahan volume yang begitu berarti hanya akan terjadi jika pada zat cair dikerjakan gaya yang sangat besar. Pada fase gas, materi tidak memiliki bentuk dan volume yang tetap. Gas akan menyebar dan memenuhi ruang atau wadahnya. Sebagai contoh, ketika kita memompa ban mobil atau motor dengan compressor, udara yang dipompa ke dalam ban tidak seluruhnya akan mengalir ke bagian bawah ban saja seperti zat cair, melainkan akan menyebar ke seluruh bagian ban. Zat cair dan gas tidak mempertahankan bentuk yang tetap dan keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. BAB III GAYA ARCHIMEDES PADA FLUIDA
Gaya Archimedes dipengaruhi oleh beberapa faktor-faktor diantaranya yaitu : 1) Massa jenis zat cair 2) Gaya gravitasi bumi 3) Volume benda Massa jenis merupakan suatu besaran turunan dalam fisika, yang dapat mempresentasikan kerapatan suatu zat. Massa jenis suatu zat di definisikan sebagai perbandingan antara massa zat ( m ) dituliskan dalam persamaan matematika sebagai berikut : Keterangan : : Massa jenis (kg/m3 atau g/cm3) m : Massa zat (kg atau g) v : Volume zat (m3 atau cm3) Persamaan di atas akan sangat berguna untuk menuliskan massa sebuah benda dalam persamaan m = .v. adapun berat benda dapat dinyatakan dengan persamaan Penerapan massa jenis : Dalam pengukuran massa jenis suatu benda adalah mengukur massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumnya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volume. Contoh : ada 2 Hp yang ukuran volumnya sama, akan tetapi Hp A massanya lebih besar dari Hp B. Setelah dicek fisik dan massa yang terukur lebih ringan. Dengan kata lain, Hp A lebih rapat / lebih berisi / lebih rapat penyusunannya daripada Hp B. Dengan demikian massa jenis Hp B lebih besar dari massa jenis Hp A. Massa jenis menentukan zat, setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Satu zat berapapun massanya berapapun volumnya akan memiliki massa jenis yang sama Berikut tabel beberapa massa jenis zat :
Benda yang dilemparkan ke atas akan kembali lagi ke permukaan bumi. Gejala alam lain yang sama dengan gejala tersebut yang pada awalnya dianggap sama sekali berbeda adalah gerak bulan dan benda langit yang lain. Hal tersebut menunjukkan adanya gaya gravitasi (Gaya tarik bumi). Apabila dalam suatu perumusan nilai gravitasinya tidak diketahui, maka nilainya adalah 10 m/s2. Volume benda merupakan bersaran turunan dari bersaran pokok panjang V = p x l x t = p x p x p = m x m x m = m3 Dimensi Volume : V = p x l x t = p x p x p = [L] x [L] x [L] = [L]3 Berikut tabel daftar rumus volume benda 3 dimensi :
a) Terapung Benda dikatakan terapung apabila benda tersebut sebagian berada di permukaan zat cair, atau seluruh bagian dari benda tersebut berada di permukaan air. Telah dikemukakan sebelumnya bahwa setiap benda di dalam zat cair mengalami gaya ke atas atau gaya berat benda yang di celupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan terapung. Jadi benda dapat terapung dalam zat cair karena berat benda di lawan oleh gaya Archimedes.
Dalam peristiwa terapung, volume zat cair yang dipindahkan tidak sama dengan volume benda, akan tetapi hanya sebagian saja. Dengan demikian, jika benda yang terapung ditekan hingga seluruh benda tercelup dalam zat cair, dalam kondisi ini gaya Archimedes lebih besar dibandingkan gaya berat benda. Oleh karena itu, jika dilepaskan benda akan terlempar ke permukaan air ( muncul kembali ). Syarat suatu benda dikategorikan terapung :
Analisis perbandingan massa jenis benda dengan massa jenis zat cair ketika terapung : Keterangan :
Wb = berat benda (N) B = massa jenis benda (gr/cm3) g = gaya gravitasi (m/s2) f = massa jenis fluida Vb = Volume benda Vt = Volume benda yang dipindahkan b) Melayang Benda dikatakan melayang apabila benda tersebut secara keseluruhan tercelup dalam zat cair. Saat benda diletakkan dalam zat cair, benda tidak akan terus bergerak ke atas atau ke bawah (melayang). Contoh benda yang melayang adalah ikan-ikan yang berenang bebas di laut. Ikan tersebut melayang karena berat ikan keseluruhan sama dengan gaya ke atas. Dengan demikian jika dihubungkan dengan massa jenisnya pasti sama dengan masa jenis fluida. Analisis perbandingan massa jenis benda dengan massa jenis fluida ketika melayang: VB = Vt Wb = Fa B . VB . g = f . Vt . g
B = t c) Tenggelam Benda dikatakan tenggelam apabila benda tersebut berada di dasar wadah zat cair. Saat benda diletakan di dalam zat cair, benda akan bergerak ke bawah sampai menyentuh dasar. Benda tenggelam terjadi karena gaya ke atas tidak mampu melawan gaya berat benda sehingga benda jatuh sampai di dasar wadah zat cair. Contoh, benda tenggelam yaitu tenggelamnya batuan di dasar sungai. Batuan jika dimasukkan dalam zat cair akan turun sampai menyentuh dasar wadah zat cair dan tidak bergerak naik lagi. Syarat satuan benda dikatakan tenggelam :
Analisis perbandingan massa jenis benda dengan massa jenis fluida ketika benda tenggelam :
Gaya Archimedes mengakibatkan 3 peristiwa besar, terapung, melayang, dan tenggelam. Peristiwa tersebut sangat logis dan dapat dibuktikan secara ilmiah. Untuk itu kami akan mengadakan percobaan dengan tujuan untuk mengetahui massa jenis zat cair pada benda. Alat dan bahan :
Merica Ladaku
Langkah kerja :
Hasil pengamatan :
Tabel hasil pengamatan :
Tabel 3. Tabel Hasil Pengamatan Kesimpulan : Dari percobaan yang telah dilakukan di atas, dapat ditarik suatu kesimpulan sesuai dengan hukum Archimedes : ”Jika suatu benda dicelupkan pada zat cair, maka benda tersebut akan mendapat tekanan ke atas yang sama besarnya dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.” Namun ada pula pengaruh massa jenis dalam percobaan kali ini, terlihat saat percobaan dengan menggunakan air + garam, telur ayam menjadi terapung. Adanya kadar garam dalam air membuat suatu benda terapung di permukaan.
Benda-benda yang bekerja berdasarkan Archimedes antara lain :
Hidrometer merupakan alat untuk mengukur berat jenis atau massa jenis zat cair. Jika hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam. Hidrometer banyak digunakan untuk mengetahui besar kandungan air pada bir atau susu. Hidrometer terbuat dari kaca. Supaya tabung kaca terapung tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Dengan demikian dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung pada zat cair. Tangkai tabung kaca hidrometer didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki yang tercelup dalam zat cair. artinya perbedaan bacaan skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas. Kapal laut terbuat dari baja atau besi, lebih besar daripada massa jenis air laut. Berdasarkan hukum Archimedes, Kapal laut dapat terapung karena berat kapal sama dengan gaya ke atas yang dikerjakan oleh air laut meskipun terbuat dari baja atau besi. Badan kapal dibuat berongga agar volume air yang dipindahkan oleh badan kapal lebih besar. Gaya ke atas sebanding dengan volume air yang dipindahkan. Kapal laut bukan hanya asal terapung, melainkan harus tegak dengan keseimbangan stabil agar tidak terbalik. Kestabilan kapal dapat terapung ditentukan oleh posisi titik berat benda, dan titik dimana gaya ke atas bekerja. Untuk memperbaiki kerusakan dari bagian bawah kapal, maka kapal perlu diangkat dari dalam air. Alat yang digunakan untuk mengangkut bagian bawah tersebut dinamakan galangan kapal. Setelah diberi topang yang kuat sehingga kapal seimbang, air dikeluarkan secara perlahan-lahan. Kapal akan terangkat ke atas setelah seluruh air dikeluarkan dari galangan kapal.
Kapal selam dapat diposisikan mengapung, melayang dan tenggelam di dalam laut. Oleh karena itu, kapal selam sangat cocok digunakan dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk badan kapal selam dirancang agar dapat melayang, mengapung dan tenggelam dalam air. Selain itu dirancang untuk menahan tekanan air di kedalaman laut. Ketika rongga terisi udara, volume air yang dipindahkan sama dengan berat kapal, kapal selam mengapung. Ketika rongga katup atas dan bawah pada rongga kapal dibuka, udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya kapal selam mulai tenggelam. Katup akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan. Dalam keadaan tersebut kapal selam, dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam. Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya terisi udara. Dengan demikian, kapal selam mengalami gaya apung sama dengan berat kapal selam. Akhirnya kapal selam akan naik ke permukaan dan mengapung. Udara (gas) termasuk fluida, sehingga dapat melakukan gaya ke atas terhadap benda. Gaya ke atas yang dilakukan benda sama dengan berat udara yang pindahkan oleh benda. Agar balon udara bisa naik ke atas, balon udara harus diisi dengan gas yang bermassa jenis lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer, sehingga balon udara dapat terbang karena mendapat gaya ke atas. Misalnya diisi udara yang dipanaskan. Balon udara tersebut merupakan penerapan prinsip Archimedes di udara.
Jika kran di rumah menggunakan mesin pompa air, maka dapat dilihat bahwa tangki pelampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis akan tertutup. Jembatan ponton merupakan kumpulan drum-drum kosong yang ditutup rapat dan disusun berjajar sehingga menyerupai jembatan. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip Archimedes yaitu benda terapung. Drum-drum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk kedalamnya.
Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air. BAB IV PENUTUP Berdasarkan pada uraian di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
Benda dikatakan terapung apabila suatu benda tersebut sebagian atau seluruhnya benda di permukaan air. Untuk dapat terapung benda harus mempunyai massa jenis lebih kecil daripada massa jenis air. Benda dikatakan melayang apabila seluruh bagian benda di dalam bagian zat cair dan tidak akan turun ke bawah atau naik ke atas (melayang). Untuk dapat melayang benda harus mempunyai massa jenis sama dengan massa jenis air. Benda dikatakan tenggelam apabila seluruh bagian benda di dalam zat cair dan tetap berada di dasar wadah zat cair, tidak bergerak naik atau turun. Untuk dapat bergerak benda harus mempunyai massa jenis lebih besar dari pada massa jenis air.
Setelah penulis menulis paper ini, maka penulis memberikan saran-saran sebagai berikut :
DAFTAR PUSTAKA Ade. 2011. Penerapan Hukum Archimedes, (online), (http://ade-fisikamode-on.blogspot.com/2011/03/penerapan-hukum-archimedes.html, diakses 5 Agustus 2011). Anonim. 2010. Penerapan Hukum Archimedes, (online), (http://mediafisika.wordpress.com/2010/05/06/penerapan-hukum-archimedes/, diakses 5 Agustus2011) ____.2011. Gaya Archimedes, (online), (http://fisika79.wordpress.com/2011/04/30/hukum-archimedes/, diakses 5 Agustus 2011) ____. 2011. Hukum Archimedes, (online), (http://mediabelajarfisika.blogspot.com/2011/06/01/archive.html, diakses 5 Agustus 2011) ____. 2011. Massa Jenis, (online), (http://fisika79.wordpress.com/2011/04/21/massa-jenis/, diakses 5 Agustus 2011) ____. 2011. Penerapan Hukum Archimedes, (online), (http://fisika79.wordpress.com/2011/05/10/penerapan-hukum-archimedes/, diakses 5 Agustus 2011) ____. 2011. Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hari, (online), (http://anaksmppleret.blogspot.com/2011/02/penerapan-hukum-archimedes-dalam.html, diakses 5 Agustus 2011) ____. tt. Biografi Archimedes, (online), (http://www.id.wikipedia.com, diakses 12 Maret 2011) Fendi, Purwoko. 2007. Fisika. Jakarta Timur: Yudhistira. Gusni, Louisa. 2011. Percobaan Fisika (Hukum Archimedes dan Massa Jenis), (online), (http://www.lifeconnector.com/forum/viewtopic.php?=3895, diakses 12 Maret 2011) Maarif, Bustanul Spd.I, dkk. 2011. Buku Pedoman Penulisan Paper. Ponorogo: MA Darul Huda. Maemanah, Sri. 2005. Pelajaran Matematika untuk SMP Kelas VIII. Depok: Arya Duta. Rustan, Jeni. tt. Penerapan Hukum Archimedes, (online), (http://jeni-rustan.blogspot.com/, diakses 5 Agustus 2011). Sujatmiko, Ponco. 2005. Matematika Kreatif. Solo: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri. BIODATA PENULIS
LAMPIRAN Biografi Archimedes Archimedes yang hidup di Yunani pada tahun 287 sampai 212 sebelum masehi, adalah seorang matematikawan, fisikawan, astronom sekaligus filsuf. Archimedes dilahirkan di kota pelabuhan bernama Syracuse, kota ini sekarang dikenal sebagai kota Sisilia. Archimedes merupakan keponakan raja Hiero II yang memerintah di Syracuse pada masa itu. Ia dibunuh oleh seorang prajurit Romawi pada penjarahan kota Syracusa, meskipun ada perintah dari jendral Romawi, Mercellus bahwa ia tidak boleh dilukai. Sebagian sejarawan matematika memandang Archimedes sebagai salah satu matematikawan terbesar sejarah, mungkin bersama-sama Newton dan Gauss. Nama Archimedes menjadi terkenal setelah ia melompat dari bak mandinya dan berlari-lari telanjang setelah membuktikan bahwa mahkota raja tidak terbuat dari emas murni. Ucapannya “Eureka ( aku menemukannya )” menjadi terkenal sanpai saat ini. Archimedes juga merupakan orang pertama yang mendefinisikan sistem angka yang mengandung “myriad (10000)”, myramid menunjukan sesuatu bilangan yang nilainya tidak berhingga. Ia juga mendefinisikan perbandingan antara keliling lingkaran dan jari-jari lingkaran yang dikenal sebagai pi sebesar 3.1429. Raja Hiero II kala itu terikat perjanjian dengan bangsa Romawi. Syracuse harus mengirimkan gandum dalam jumlah yang besar pada bangsa Romawi, agar mereka tidak diserang. Hingga pada sutu ketika Hiero II tidak mampu lagi mengirim gandum dalam jumlah yang ditentukan. Karena itu Archimedes ditugaskan merancang dan membuat kapal jenis baru untuk memperkuat angkatan laut raja Hiero II. Pada masa itu kapal yang dibuat adalah kapal terbesar. Untuk dapat mengambang, kapal ini harus dikeringkan dahulu dari air yang menggenangi dek kapal. Karena besarnya kapal ini, jumlah air yang harus dipindahkan amat banyak. Karena itu Archimedes menciptakan sebuah alat yang disebut “Sekrup Archimedes”. Dengan ini dapat dengan mudah air disedot dari dek kapal. Ukuran kapal yang besar ini juga menimbulkan masalah lain. Massa kapal yang berat , menyebabkan ia sulit untuk dipindahkan. Untuk mengatasi hal ini, Archimedes kembali menciptakan sistem katrol yang disebut “Compound Pulley”. Dengan sistem ini, kapal tersebut beserta awak kapal dan muatanya dapat dipindahkan hanya dengan menarik seutas tali. Kapal ini kemudian diberi nama Syracusia, dan menjadi kapal fenomenal pada zaman itu. Selama perang dengan bangsa Romawi, yang dikenal dengan punik kedua, Archimedes kembali berjasa besar. Archimedes mendesain sejumlah peralatan untuk mencegah pasukan Romawi dibawah pimpinan Marcus Marcellus, merebut Syracuse. Saat armada Romawi yang terdiri dari 120 kapal mulai tampak di cakrawala Syracuse. Archimedes berfikir keras untuk mencegah musuh merapat di pantai. Archimedes kemudian mencoba membakar kapal-kapal Romawi ini dengan menggunakan sejumlah cermin yang disusun dari perisai-perisai prajurit Syracuse. Archimedes berencana untuk membakar kapal-kapal musuh dengan memusatkan sinar matahari. Namun rencana ini tampaknya kurang berhasil. Hal ini disebabkan untuk memperoleh jumlah panas yang cukup untuk membakar sebuah kapal, kapal tersebut harus diam. Walau hasil kurang memuaskan, dengan alat ini Archimedes berhasil menyilaukan pasukan Romawi hingga mereka kesulitan untuk memanah. Panas yang ditimbulkan juga berhasil membuat musuh kegerahan, hingga mereka lelah sebelum berhadapan dengan pasukan Syracuse. Saat musuh mulai mengepung pantai Syracuse, Archimedes kembali memutar otak. Tujuannya kali ini adalah mencari cara untuk menenggelamkan kapal-kapal Romawi ini. Archimedes kemudian menciptakan alat yang disebut cakar Archimedes. Alat ini bentuknya muirip derek pada masa kini. Akibatnya kapal musuh akan oleng, atau bahkan robek dan tenggelam. Selain kedua alat ini Archimedes juga mengembangkan ketapel dan balista untuk melawan pasukan Romawi. Namun sayangnya walau didukung berbagai penemuan Archimedes, Syracuse masih kalah kuat dibanding pasukan Romawi. Archimedespun akhirnya terbunuh oleh pasukan Romawi. Saat tewas Archimedes sedang mengerjakan persoalan geometri dengan menggambarkan lingkaran-lingkaran diatas tanah. Sebelum dibunuh Ia meneriaki pasukan Romawi yang lewat “Jangan ganggu lingkaranku!!!”
Pratikum Fisika Dasar 1 Fletchers Trolley (M8) Tugas Pendahuluan 1. Hukum II Newton karena pada percobaan akan ada 2 benda yang bergerak dengan kecepatan awal 0 atau diam,yang kemudian bergerak akibat adanya gaya berat dari benda 2 yang menyebabkan benda 1 bergerak dengan kecepatan konstan. 2. #Persamaan 1 diperoleh dari rumus gerak lurus beraturan X= Vo.t + ½ a.t² Karena benda dari keadaan diam Vo=0,maka X=1/2a.t² Sehingga X≈t² atau X/t²=k #Persamaan 2 diperoleh dari rumus gerak lurus beraturan,karena percepatan terjadi karena adanya gaya yang bekerja.Jika sudah tidak ada gaya yang bekerja lagi,maka benda akan mendapatkan kecepatan konstan atau bisa disebut kecepatan sisa(V´) V´=S´/t karena V´≈t dalam penentuan a dari kecepatan dengan waktu maka diperoleh V/t=a,karena V´ =0(mengalami perlambatan). #Dari definisi S/t²=k dan dari S=1/2 a.t² maka nilai k=1/2a, Sehingga ditemukan persamaan S=1/2a.t² dari S/t²=k dengan k=1/2a S/t²=1/2a S= 1/2a.t² 3. Gerak Lurus beraturan Adalah gerak lurus dimana besar percepatannya adalah 0,sehingga tidak ada percepatan yang berpengaruh yang membuat kecepatan konstan. Gerak lurus berubah beraturan Adalah gerak dimana ada komponen percepatan didalamnya. percepatan konstan baik percepatannya dipercepat ata diperlambat,yang membuat kecepatan selalu berubah teratur tiap waktu tertentu. Gerak lurus berubah tidak beraturan Adalah gerak lurus diamana benda mmengalami kecepatan sekaligus percepatan yang berubah-ubah.Dimana masih terhadap unsur waktu(t) dalam persamaan mencari a(percepatan) melalui diferensial. 4. Kecepatan sisa adalah kecepatan yang masih ada ketika sudah tidak ad alagi gaya yang bekerja pada benda tersebut.Dimana gaya tersebut adalah penyeba terjadinya pergerakan benda tersebut. FLETCHERS TROLLEY(M8) LATIFATUL HIDAYAH JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam setiap aktivitas yang dilakukan tidak terlepas dari gerak. Benda bergerak terjadi karena adanya suatu gaya yang bekerja pada benda tersebut.Setelah beberap saat , gaya tersebut akan hilang. maka yang terjadi yaitu benda masih akan terus bergerak samai dengan jarak tertentu. Gerak dengan percepatan konstan terjadi dalam kehidupan sehari-hari.Hla ini terjadi ketika benda dijatuhkan,objek yang dijatuhkan ke bawah mempunyai percepatan konstan. Contohnya sebelum pesawat take off. Dalam percobaan ini, Fletchers Trolley sering digunakan dalam menganalisis hubungan antara perpindahan , kecepatan , posisi, dan percepatan. Oleh karena itu percobaan ini perlu dilakukan untuk mengetahui sistem gerak dengan percepatan konstan. 1.2 Permasalahan Adapun permasalahan dari percobaan ini yaitu untuk menentukan bagaimana cara menghitung gerak dengan percepatan konstan. 1.3 Tujuan Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mnghitung gerak dengan percepatan uniform. BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Gerak Mekanika adalah ilmu yang mempelajari tetang gerak benda. Gerak dapat didefinisikan sebagai perubahan letak suatu partikel yang terus – menerus pada suatu lintasan tertentu. |
Berikut ini faktor yang mempengaruhi besar dan kecilnya gaya keatas pada Hukum Archimedes kecuali
Pos Terkait
Copyright © 2024 menakung Inc.
