LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BERAT JENIS DAN MASSA JENIS ZAT CAIR DAN ZAT PADAT
Oleh KELOMPOK IV 1. Novia Puji Lestari
(161810201056) (161810201056)
2. Azizatur Rohmah
(161810201057) (161810201057)
3. Dimas Sony Santoso
(161810201061) (161810201061)
4. Pratidina Debora Putri
(161810201062) (161810201062)
LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2016
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berat jenis pada sebuah benda adalah gaya yang bekerja pada benda itu karena pengaruh faktor gravitasi bumi dan gaya massa benda. Berat jenis zat cair adalah perbandingan suatu materi sekaligus harga mutlak zat-zat ringan dan air. Berat jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram beratnya 1 cm3 zat itu. Massa jenis merupakan suatu perbandingan antara massa benda atau zat dengan volume atau zat. Massa jenis suatu zat adalah bilangan yang menyatakan massa zat itu dibagi dengan volumenya. Hubungan hukum Archimedes dengan berat jenis adalah setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang massa benda dapat dipindahkan oleh benda ini. Pengukuran massa benda dapat dilakukan menggunakan neraca. Neraca setiap jenisnya memiliki masing-masing ketelitian. Menentukan volume benda dapat dilakukan dengan berbagai macam cara sesuai dengan bentuk bendanya. Benda yang bentuknya beraturan dapat dilakukan menggunakan rumus yang sesuai. Benda yang bentuknya tidak beraturan, pengukuran volumenya dilakukan dengan cara memasukkan benda ke dalam gelas ukur yang sudah diisi air kemudian diamati. Pengetahuan tentang massa jenis sangat penting dalam praktikum. Pengetahuan tentang massa jenis dan berat jenis akan selalu digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari yautu kapal selam yang dapat terapung dan tenggelam di air.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang timbul dalam praktikum ini sebagai berikut:
1. Bagaimana menentukan massa jenis zat cair dengan menggunakan hukum Archimedes? 2. Bagaimana menentukan berat jenis zat padat dengan menggunakan hukum Archimedes?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini sebagai berikut : 1. Mengetahui dan memahami untuk menentukan massa jenis zat cair dengan menggunakan hukum Archimedes. 2. Mengetahui dan memahami unuk menentukan berat jenis zat padat dengan menggunakan hukum Archimedes.
1.4 Manfaat
Manfaat yang diperoleh dalam praktikum ini yaitu mengetahui massa jenis zat cair dan berat jenis zat padat. Massa jenis zat cair yang didapat dari praktikum ini yaitu minyak goreng dan gliserin sedangkan berat jenis yang didapat yaitu aluminium, kuningan, dan kayu. Manfaat lain yang didapat yaitu mengetahui aplikasi dari hukum Archimedes yang banyak dijumpai dalam berbagai peralatan misalnya hydrometer, kapal laut, kapal selam, dan balon udara.
BAB 2. DASAR TEORI
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Satu zat berapapun massa dan volumenya akan memiliki massa jenis yang sama(Sears dan Zemansky, 1985). Menurut Giancolli (1989), massa adalah jumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat. Massa merupakan salah satu ciri dari suatu zat. Satuan Internasional (SI) massa adalah kilogram (kg). Massa jenis merupakan hasil bagi antara massa dengan volume. Nilai massa jenis suatu benda adalah tetap, tidak bergantung pada massa maupun volume zat, tetapi tergantung pada jenis zatnya. Massa jenis relatif adalah nilai perbandingan massa jenis yang kegunaannya untuk mengetahui massa jenis zat. Massa jenis relatif tidak memiliki satuan. Konsep massa jenis sering digunakan untuk menentukan dengan tepat jenis suatu zat atau benda apa yang sesuai dengan kebutuhannya. Sebagai contoh yaitu dalam industri pesawat terbang dibutuhkan suatu zat (bahan) yang kuat tetapi ringan, maka digunakan aluminium sebagai badan pesawat karena aluminium lebih ringan massanya daripada besi. Rumus untuk menentukan massa jenis adalah sebagai berikut :
dimana :
=
....(2.1)
ρ
= massa jenis (kg/m3)
m
= massa benda (kg)
v
= volume (m3)
Menurut Giancolli (1989), berat jenis adalah perbandingan relatif antara massa jenis sebuah zat dengan massa jenis air murni. Berat jenis suatu benda adalah suatu gaya yang bekerja pada benda tersebut yang dipengaruhi gaya gravitasi bumi dan massa benda tersebut. Berat suatu benda dipengaruhi gaya gravitasi bumi dimana benda tersebut berada. Rumus untuk menentukan berat jenis adalah sebagai berikut :
s= dimana : s
.....(2.2)
= berat jenis (N/m3)
w = berat benda (N) v = volume benda (m3) Benda padat jika dimasukkan ke dalam air akan mengalami peristiwa yang berbeda-beda, diantaranya : 1.
Tenggelam Menurut Kanginan (2002), benda dikatakan tenggelam jika benda tersebut turun sampai ke dasar air karena berat jenis benda lebih besar dari berat jenis air. Contohnya yaitu batu, besi, dan tanah. Benda yang tenggelam, berlaku : FA < w
.....(2.3)
dimana, FA = gaya apung (N) w = berat benda (N) Gambar benda yang tenggelam sebagai berikut :
Gambar 2.1 Benda Tenggelam (Sumber: Kanginan, 2002)
2.
Terapung Menurut Kanginan (2002), benda dikatakan terapung jika benda dipermukaan air karena berat jenis benda lebih kecil daripada berat jenis zat air. Contohnya adalah gabus, tutup botol, kayu, dan kapal laut. Benda yang terapung, berlaku : FA > w
.....(2.4)
dimana, FA = gaya apung (N) w = berat benda (N) Gambar benda yang terapung sebagai berikut :
Gambar 2.2 Benda Terapung (Sumber: Kanginan, 2002) 3.
Melayang Menurut Kanginan (2002), benda dikatakan melayang jika benda itu berada diantara permukaan dasar air karena berat jenis benda sama dengan berat jenis air. Contohnya adalah kapal selam, penyelam, dan telur ayam yang melayang dalam air garam. Benda yang melayang, berlaku : FA = w dimana, FA = gaya apung (N) w = berat benda (N) Gambar benda yang melayang sebagai berikut :
.....(2.5)
Gambar 2.3 Benda Melayang (Sumber: Kanginan, 2002) Peristiwa mengapung, tenggelam, dan melayang dapat dijelaskan berdasarkan konsep gaya apung dan berat benda. Pada suatu benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam zat cair, bekerja gaya apung (F A). Dengan demikian, pada benda yang tercelup dalam zat cair bekerja dua buah gaya yaitu gaya berat (w) dan gaya apung (F A)(Agusni, 2015). Salah satu hukum hidrostatistika adalah hukum Archimedes yang menyatakan bahwa setiap benda yang berada dalam satu fluida maka benda itu akan mengalami gaya ke atas, yang disebut gaya apung, sebesar berat air yang dipindahkannya. Hukum ini bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga. Jika rapat fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang maka volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil daripada volume balok. Artinya, tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan atau benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat massa benda(Tipler, 2001).
BAB 3. METODE KERJA
3.1 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang akan digunakan dalam percobaan berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat adalah : 1. Timbangan
: untuk menimbang massa benda padat ataupun cair.
2. Zat padat
: objek percobaan yang akan diuji.
3. Zat cair
: objek percobaan yang akan diuji.
4. Tabung gelas ukur
: untuk mengukur volume zat cair.
5. Jangka sorong
: mengukur benda padat.
3.2 Desain Percobaan
Adapun desain percobaan pada praktikum berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat ini adalah :
Menentukan massa jenis zat cair
Aquades
M
M M
Aquades
M
zat cair
Gambar 3.1 menetukan massa jenis zat cair (Sumber: Tim Penyusun, 2016)
Menentukan berat jenis zat padat
w
wzp
wp
Wzp w
Gambar 3.2 Menentukan berat jenis zat padat ( Sumber: Tim Penyusun, 2016)
3.3. Langkah Kerja
Adapun langkah kerja yang akan dilakukan pada praktikum berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat adalah : A. Menentukan Massa Jenis Zat Cair ( 1. Benda M ditimbang diudara.
)
2. Benda M didalam air ditimbang. 3. Benda M didalam zat cair lainnya ditimbang.
4. Langkah 1-3 diulangi sebanyak 3 kali. 5. Langkah 1-4 diulangi untuk zat cair yang berbeda.
B. Menentukan Berat Jenis Zat Padat ( BJ zp> BJair ) 1. Zat padat di udara (W) ditimbang. 2. Zat padat didalam air (W zp) ditimbang. 3. Langkah 2 diulangi sebanyak 3 kali. 4. Langkah 1-3 diulangi untuk zat padat yang berbeda.
C. Menentukan Berat Jenis Zat Padat ( BJ zp< BJair ) 1. Zat padat diudara (W) ditimbang. 2. Zat padat didalam air ditimbang (W zp). 3. “Pembenam” didalam air (W p) ditimbang. 4. Zat padat dan “pembenam” didalam air ditimbang. 5. Langkah 1-4 diulangi sebanyak 3 kali.
3.4 Analisis Data
Adapun metode analisis yang digunakan pada percobaan berat jenis dan massa jenis zat cair dan zat padat adalah : a). Massa jenis zat cair (
)
= 2 = = ( ) = = . = . 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ∆ = |∆|2 + |∆| + |∆| + |∆| + |∆|2
= = −
= − = − = − = (( )) = ( ) () 2 2 2 2 2 2 2 ∆ = |∆| +2 |∆| + |∆| + |∆|2 = −− ((−−)) = ((−−)) = − = (−−) ;
;
;
;
;
2 ̅ ∑ ( ) ∆ = ∆ = ∆ = √ ( 1) 2 ̅ ∑ ( ) √ ∆ = ( 1) b). Berat jenis zat padat (
> = = ( ) )
= ( ) 2 2 2 2 1 2 ∆ = ( )2 ( ) |∆| + ( )2 |∆| 2 ̅ ∑ ( ) √ ∆ = ∆ = ( 1) > = + 2 = = ( ) = ( ) 2 2 2 2 1 2 ∆ = ( )2 ( ) |∆| + ( )2 ∆ 2 ̅ ∑ ( ) ∆ = ∆ = √ ( 1)
c). Berat jenis zat padat (
)
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.4.1 Menentukan massa jenis zat cair (ρ zc) Massa
Aluminium
mr(g)
∆m(g)
mu(g)
50,7
51,2
51
51,6
0,07
ma(g)
45,3
45
45,1
45,1
0,007
mg(g)
43,2
43
43
43
0,004
mm(g)
45,4
46
45,7
45,7
0,03
Zat
ρ
∆ρ
I(%)
K(%)
AP
ρ ± ∆ρ
Gliserin
1,26
0,06778
0,06778
99,9322
2,269283
1,26 ± 0,06778
minyak
0,84
0,00778
0.92596
99,99222
3,033424
0,84 ± 0,00778
Massa
Kuningan
mr(g)
∆m(g)
mu(g)
58,4
58,2
58,5
58,4
0,007
ma(g)
51,2
51,7
51,4
51,4
0,02
mg(g)
49
49
49
49
0
mm(g)
52,5
52,9
52,2
52,5
0,01
Zat
ρ
∆ρ
I(%)
K(%)
AP
ρ ± ∆ρ
Gliserin
1,26
0,00778
0,617284
99,99222
3,209515
1,26 ± 0,00778
minyak
0,84
0,02111
0.02111
99,97889
2,599768
0,84 ± 0,02111
Massa
Kayu
mr(g)
∆m(g)
mu(g)
5,5
5,7
5,7
5,6
0,004444
ma(g)
0,7
0,8
0,4
0,6
0,004444
mg(g)
0,9
0,9
0,7
0,8
0,004444
mm(g)
0,4
0,5
0,8
0,5
0,004444
Zat
ρ
∆ρ
I(%)
K(%)
AP
ρ ± ∆ρ
Gliserin
1,26
0,004444
0,352734
99,99556
3,452553
1,26 ± 0,004444
minyak
0,84
0,014444
1,719572
99,98556
2,764578
0,84 ± 0,014444
4.1.2 Menentukan berat jenis zat padat (BJ zp > BJair ) Benda
ni
ui
m
K
u
n
ni
g
a
n
mu(g)
mru(g)
ma(g)
mrg(g)
BJ
∆BJ
58,7
58,567
51
51,23
7,62
0,155
58,5
58,567
51,5
51,23
8,36
0,187
58,5
58,567
51,2
51,23
8,01
0,172
51,9
51,93
45,5
45,5
8,11
0,037
51,9
51,93
45,5
45,5
8,11
0,037
a
y
u
A
ul
52
51,93
45,4
45,5
8
0,036
5,5
5,5
0,8
0,8
1,17
0
5,5
5,5
0,8
0,8
1,17
0
5,5
5,5
0,8
0,8
1,17
0
m
K
I(%)
K(%)
AP
BJ ± ∆BJ
2
98
3
7,62 ± 0,155
2,2
97,8
3
8,36 ± 0,187
2,1
97,9
3
8,01 ± 0,172
0,5
99,5
3
8,11 ± 0,037
0,5
99,5
3
8,11 ± 0,037
0,4
99,6
3
8 ± 0,036
0
100
18
1,17 ± 0
0
100
18
1,17 ± 0
0
100
18
1,17 ± 0
4.1.3 Menentukan berat jenis zat padat (BJ zp < BJair ) Benda ma(g)
BJ
∆BJ
I(%)
K(%)
AP
BJ ± ∆BJ
1,0
0,8
1,2
0
1,6 x 10 -5
100
17,8
1,2 ± 0
0,5
0,8
1,1
0
1,6 x 10 -5
100
17,75
1,1 ± 0
1,0
0,8
1,2
0
1,6 x 10 -5
100
17,79
1,2 ± 0
45,5
45,1
4,44
0,155
3,48
96,5
2,458
4,44 ± 0,155
44,5
45,1
4,178 0,187
4,47
95,5
2,348
4,17 ± 0,187
P
e
45,3
45,1
4,431 0,172
3,87
96,1
2,411
4,43 ± 0,172
n
43
43,2
5,669 0,037
0,65
99,3
3,184
5,66 ± 0,037
43,3
43,2
5,4
0,037
0,685
99,3
3,163
5,4 ± 0,037
43,3
43,2
5,07
0,036
0,7
99,3
3,15
5,07 ± 0,036
u
mra(g)
y a K
m a n e b m
a g n u b a G
4.2 Pembahasan
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Massa jenis suatu benda semakin tinggi maka semakin besar pula massa dibagi setiap volumenya. Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis berbeda dan satu zat berapapun massa dan volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Percobaan pertama adalah percobaan yang bertujuan untuk menentukan massa jenis menggunakan hukum Archimedes. Zat cair yang ingin diketahui massa jenisnya yaitu minyak goreng dan gliserin. Menghitung massa jenis dari zat cair tersebut dengan cara menghitung berat benda di udara kemudian di zat cair tersebut. Gaya dalam zat cair dihitung dengan faya apung (FA) dan gaya zat cair (FZC). Percobaan yang telah dilakukan mendapatkan hasil bahwa massa jenis minyak goreng dan gliserin sesuai atau mendekati literatur. Hasil yang didapat dari percobaan yaitu massa jenis minyak goreng sebesar 0,84g/cm3 dan massa jenis gliserin sebesar 1,26g/cm3. Berdasarkan hasil percobaan terbukti bahwa semakin besar massa jenis maka semakin ke dalam benda yang tenggelam dan semakin kecil massa jenis maka semakin dangkal benda tenggelam.
Berat jenis adalah perbandingan relatif antara massa jenis sebuah zat dengan massa jenis air murni. Berat jenis suatu benda adalah suatu gaya yang bekerja pada benda tersebut yang dipengaruhi gaya gravitasi bumi dan massa benda tersebut. Percobaan kedua yaitu menetukan berat jenis dari zat padat. Zat padat yang digunakan yaitu aluminium, kayu, dan kuningan. Berat jenis benda pada literatur yaitu aluminium sebesar 2,7g/cm3, kuningan sebesar 8,4g/cm 3, dan kayu sebesar 0,47g/cm 3. Percobaan yang telah dilakukan terdapat perbedaan yang terlalu besar pada berat jenis aluminium dan sedikit besar pada berat jenis kayu. Ketidaksesuaian hasil yang didapat karena faktor kesalahan dalam melakukan pengukuran dan ketidaktelitian dalam menggunakan alat. Percobaan ketiga yaitu menentukan berat jenis zat padat atau benda (BJ zp < BJair ). Berat jenis apabila semakin berat benda atau semakin ke dalam benda akan tenggelam maka massa benda akan semakin ringan atau kecil. Sehingga berat jenis yang diperoleh pada benda yang telah diberi pembenam akan menghasilkan berat jenis kurang dari berat jenis air (BJzp < BJair ).
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang duperoleh dalam percobaan kali ini yaitu : 1. Menghitung massa jenis zat cair menggunakan hukum Archimedes yaitu dengan cara menghitung berat benda di udara kemudian di zat cair tersebut. 2. Menghitung berat jenis zat padat menggunakan hukum Archimedes yaitu dengan cara menghitung berat benda di udara kemudian di air.
5.2 Saran
Dalam melakukan percobaan sebaiknya dibutuhkan ketelitian dalam mengukur atau menimbang massanya. Baik saat mengukur di udara maupun di zat cair. Hal tersebut bertujuan agar hasil data yang didapatkan tidak berbeda jauh dari literatur.
DAFTAR PUSTAKA
Agusni, A. 2015. Fisika Dasar Tentang Penerapan Hukum Archimedes. Aceh: Politeknik Indonesia Venezuela. Giancolli. 1989. Fisika. Jakarta: Erlangga. Kanginan, M. 2002. Fisika. Jakarta: Grafinda. Sears, F. W., Zemansky, M. W. 1985. Fisika Untuk Universitas Jilid 1. Bandung: Bina Cipta. Tim Penyusun. 2016. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar . Jember: Universitas Jember. Tipler. 2001. Fisika Untuk Sains Dan Teknik . Jakarta: Erlangga.
