BERAT JENIS ZAT PADAT DAN ZAT CAIR M.5 I. TUJUAN a. Menentukan berat jenis zat padat berbentuk balok b. Menentukan berat jenis zat padat yang tidak beraturan c. Menentukan berat jenis zat cair dengan gelas ukur dan neraca teknis d. Menentukan berat zat cair dengan Piknometer e. Menentukan berat jenis zat cair dengan Neraca Morh f. Mengenal dan belajar mempergunakan alat-alat yang bersangkutan g. Melatih ketelitian dalam mengukur II. TINJAUAN TEORI a. Pengertian Massa Jenis Setiap benda pasti mempunyai massa, pengertian massa itu sendiri adalah ukuran bertahannya suatu benda terhadap suatu gaya. Jenis zat dapat diketahui dengan mencari massa jenisnya. Massa bergantung pada banyaknya partikel yang menyusun sebuah materi. 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. b. Pengertian Berat Jenis Gaya tarik gravitasi yang dikenakan bumi pada suatu benda disebut berat benda. Berat setiap benda yang massanya diketahui dapat ditentukan dengan perbandingan langsung bila kita mengukur berat setiap satuan massa. 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 dari air. Dalam mengukur suatu berat jenis suatu benda, selain faktor massa dan percepatan gravitasi, berat jenis juga bergantung pada volumenya, dan untuk menentukan berat jenis suatu benda terlebih dahulu harus menemukan wujud materi benda tersebut. Berat jenis suatu zat adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram
beratnya 1 cm3 zat itu. Berat 1 cm3 satu zat dengan zat yang lain mempunyai harga yang berlainan. Misalnya air raksa 13,6 gram, minyak tanah 0,8 gram, platina 21,4 gram dan sebagainya. Berat jenis suatu bahan didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan bahan tersebut terhadap kerapatan air pada suhu 4,00C. berat jenis (specific gravity disingkat SG) adalah bumi tanpa dimensi maupun satuan. Jika kerapatan air 1,00 gr/cm2 = 1,00 x 103 kg/m3, maka, berat jenis setiap bahan akan sama persis secara numerik atau dengan kecepatannya yang ditetapkan dalam gr/cm3 atau 10-3 kali kecepatannya yang dinyatakan dalam kg/M2 . Namun ada juga pendapat yang menyatakan bahwa berat jenis (bobot jenis) merupakan besaran turunan yang menyatakan berat atau bobot dalam gr/cm3, suatu zat atau bobot dalam kilogram/liter zat. Berat jenis pada sebuah benda. adalah gaya. yang bekerja pada benda itu karena pengaruh faktor gravitasi bumi, gaya, dan massa benda. Walaupun dalam kehidupan sehari-hari kita sering mengabaikan perbedaan antara berat benda dan massa benda, karena pada hakekatnya kedua besaran ini adalah berbeda. Menurut definisi berat jenis air dapat dikatakan berat jenis adalah perbandingan dengan air tetapi sekaligus mengatakan harga mutlak zat-zat yang lebih ringan dari pada air misalnya minyak, mernpunyai berat jenis lebih dari 1 (satu), sebagal contoh air raksa yang mempunyai berat jenis 13,6 N/m3. Untuk menentukan berat jenis, sebuah benda. terlebih dahulu, kita harus membedakan wujud zatnya (padat atau cair), kemudian juga untuk benda padat apakah bentuknva beraturan atau tidak beraturan. Hal ini perlu diperhatikan karena cara menentukan berat jenis masing-masing benda berbeda-beda. c. Perbedaan massa dengan berat jenis Massa Berat Banyak zat atau materi Besarnya gaya gravitasi bumi yang
terkandung
benda.
suatu yang dialami suatu benda Dapat
berubah
sebab
Tidak berubah sebab tidak tergantung gaya gravitasi tergantung gravitasi.
Satuan berat sama dengan
Satuan massa : kg, g.
satuan gaya yaitu: N, dyne,
Alat ukur massa : neraca O kgf, gf Hauss, timbangan, dacin, Alat ukur berat : Neraca timbangan duduk
pegas ( dinmometer )
Hubungan antara berat dan massa suatu benda adalah : Massa ialah ukuran inersia suatu benda, sedangkan berat ialah gaya berat atau gaya gravitasi suatu benda. Massa dan berat merupakan besaran yang berbeda, tetapi mempunyai hubungan yang erat. Jika sebuah massa m jatuh bebas karena pengaruh gravitasi bumi maka hubungan antara massa dan berat adalah : w = m⋅ g dimana :
w = berat benda m = massa benda g = konstanta gravitasi
Berat jenis serupa dengan massa jenis, dimana berat jenis suatu zat ialah besaran yang besarnya sama dengan berat zat itu dibagi volumenya. Rumus : s=
w , V
s=
m⋅g V
s=
V ⋅ρ⋅g V
w = m⋅ g
dimana : s=
berat jenis
w=
berat benda
V=
volume benda
ρ=
Satuan berat jenis antara lain
:
massa jenis benda
dyne newton 3 , kgf 3 , gf 3 , 3, cm m m cm
sedangkan menurut SI satuan berat jenis adalah N
m3
. Alat mengukur berat jenis
zat cair secara langsung adalah hidrometer. Makin besar berat jenis zat cair yang
kita ukur, maka makin sedikit bagian hidrometer yang terbenam dalam zat cair tersebut. Permukaan zat cair itu menunjuk skala pada hidrometer. Skala yang ditunjuk itu merupakan besar berat jenis zat cair yang kita ukur. d. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Berat Jenis Berat suatu benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi, karena masingmasing gravitasi bumi berbeda, maka nilainya pun akan berbeda dan tergantung pada tempatnya. Sedangkan untuk massa dari suatu benda nilainya tetap, tidak dipengaruhi oleh besarnya gaya gravitasi, sehingga massa suatu benda diantara dua tempat yang berbeda adalah sama. Dari dua faktor tersebut, dapat dibuat suatu persamaan untuk mencari berat suatu benda, yaitu : W = m.g Dimana :
W = berat benda m = massa benda g = percepatan gravitasi bumi
Sedangkan untuk berat jenis, selain dipengaruhi oleh massa dan percepatan gravitasi, berat jenis juga dipengaruhi oleh volume. Dengan demikian, didapat suatu persamaan untuk mencari berat jenis suatu benda, yaitu : S =
W V
Dimana :
S = berat jenis benda W = berat benda V = volume benda
Untuk mengukur berat faktor yang mempengaruhi adalah masa dari benda tersebut dan juga percepatan gravitasi yang secara matematis dapat dituliskan : W= m.g Dimana W adalah berat, m adalah massa dan q sebagai gravitasi untuk mengukur suatu berat jenis juga ada faktor lain yaitu volume benda tersebut. Berat jenis juga mengandung pengertian perkalian antara massa benda dengan percepatan gravitasi dibagi dengan volume benda.
e. Hubungan Asas Archimedes Dengan Berat Jenis Menurut Archimedes : setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida mendapat gaya apung berarah ke atas, yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda ini. Jika kita mengetahui volume zat cair itu, dimana berat gaya ke atas inilah dihasilkan persarnaan FA =V x p x g Untuk benda / zat padat yang berbentuk tidak beraturan maka rumusnya : W = W udara - W air = FA = p x q x v benda W = berat azat cair Alat ukur untuk mengetahui berat jenis dan sebagainya "hidrometer". Skala hidrometer yang tepat untuk permukaan zat cair menunjukkan berat jenisnya. Selain hydrometer alat yang digunakan untuk menentukan berat jenis antara lain, piknometer, Neraca Teknis dan Neraca Mohr. Rapat assa suatu bahan yang homogen didefinisikan sebagai massa persatuan volume.Untuk menentukan massa dan volume. Rho didefinisikan sebagai perbandingan antara massa benda itu dengan volumenya. Secara sistematis dapat dituliskan dengan rumus : P = Massa Volume Jika massa benda diukur dalam Kilogram, volumenya dalam meter pangkat tiga (m3) maka satuan dari massa jenis adalah : p = satuan massa satuan volume Jadi satuan massa benda diukur dalam kilogram, volumenya dalam Meter Pangkat tiga (m3) maka satuan dari massa jenis adalah: p = satuan massa satuan volume Jadi satuan massa jenis dalam Π adalah Kg/m3, tetapi apabila diukur dalam GΠ untuk massa benda dan cm3 untuk volume, maka satuannya menjadi GΠ /cm3. Massa jenis merupakan hasil bagi antara massa setiap zat dengan volumenya. Massa jenis disebut juga kerapatan suatu zat Apabila massa sebuah benda
dinyatakan dengan in. sedangkan volumenya dinyatakan dengan P maka untuk zat / benda tersebut berlaku rumus sebagai berikut : BJ = W/V, karena W = m.g, maka P = m/v BJ = m x 9,
BJ P x 9 V
Dan untuk menentukan berat jenis suatu benda terlebih dahulu harus membedakan wujud zatnya. Padat ataukah cair kemudian untuk benda zat padat apakah bentuknya beraturan ataukah tidak beraturan. f. Peralatan yang digunakan dalam menentukan berat jenis
Peralatan dalam menentukan berat jenis terdiri dari berbagai alat yaitu o Piknometer Sebuah Piknometer adalah botol gelas kecil dengan sumbat gelas bersaluran kecil. Jika botol diisi penuh dengan zat cair kemudian sumbatnya dipasang, maka zat cair akan naik ke dalam saluran sampai ada yang menetes keluar sedikit. o Aerometer Sebuah Aerometer atau hidrometer terdiri dari sebuah silinder gelas yang mempunyai tangkai kuskala dan bagian bawah diberati dengan air raksa supaya dapat mengapung tegak lurus dalarn zat cair. o Densimeter Digunakan untuk mengukur kadar larutan misalnya pengukuran asam untuk larutan asam. Sakarimeter untuk larutan suhu pasir, alkohol, suhu, dan sebagainya. Jangka Sorong Digunakan untuk menentukan berat jenis zat padat yang bentuknya beraturan, seperti mengukur panjang, lebar, dan tebal serta menghitung volumenya. Alat yang digunakan adalah mikrometer skrup atau jangka sorong. Rumus matematis yang digunakan adalah : Dimana :
ρbenda =
ρ
: berat jenis benda
w
: berat benda
wbenda vbenda
v
: volurne benda o Gelas Ukur
Untuk menentukan berat jenis zat cair. Secara matematis dapat dirumuskan:
ρbenda =
wbenda vbenda
Untuk menentukan berat jenis, benda yang bentuknya tidak teraturan, kita menggunakan rumus : W = Wudara – Wair = FA - ρ c . g . Vbenda Sehingga berat jenis dapat dicari:
ρbenda =
wbenda vbenda
III. ALAT DAN BAHAN Alat : 1. Neraca OHHAUS 2. Neraca Pegas
3. Jangka sorong 4. Bangku 5. Kawat 6. Gelas ukur 7. Penggaris Bahan : 1. Air Suling 2. Zat padat berbentuk kubus
3. Zat padat bebentuk tidak beraturan yaitu batu
IV. PROSEDUR A. Menentukan berat jenis zat padat berbentuk balok - Ukur tebal benda dengan micrometer skrup atau jangka sorong.
- Ukur panjang dan lebar dengan jangka sorong. - Ulangi pengukuran sebanyak lima kali,dengan masing-masing pegukuran dilakukan oleh praktikan yang berbeda-beda. B. Menentukan berat jenis zat cair dengan gelas ukur dan neraca - Timbang gelas dalam keadaan kosong. - Ulangi penimbangan gelas ukur dalam keadaan kosong, sebanyak 5 kali. - Isi gelas ukur dengan air sebanyak 300 ml - Timbang gelas ukur setelah diisi zat cair - Ulangi penimbangan gelas ukur yang telah berisi air 300 ml sebanyak 5 kali. Rumus Matematika :
C. Menentukan berat jenis zat padat berbentuk tidak teratur - Gantungkan benda tersebut pada neraca pegas dan tentukan beratnya. - Ulangi penimbangan batu pada neraca pegas, sebanyak 5 kali. - Dalam keadaan tergantung seperti diatas, masukkan benda itu didalam air suling dan tentukan berat benda dalam air - Ulangi penimbangan batu pada neraca pegas yang kemudian dimasukkan kedalam air suling dalam keadaan melayang, sebanyak 5 kali. - Ukur dan catat suhu ari suling yang sedang dipergunakan - Dari hasil 1 dan 2 dapat ditentukan volume benda. Rumus Matematika :
V. HASIL PENGAMATAN/PERCOBAAN A. Berat jenis zat padat berbentuk balok
Pengukuran Panjang (cm) I 3,095
Lebar (cm) 3,095
Tebal(cm) 3,095
Massa (gr) 34,9
II
3,1
3,1
3,1
30,5
III
3,1
3,1
3,1
34,8
IV
3,08
3,08
3,08
34,5
V
3,02
3,02
3,02
34,6
B. Berat jenis zat cair dengan gelas ukur dan neraca Massa gelas ukur dalam keadaan kosong Pengukuran
Massa (gr)
Massa setelah ditambahkan 300
I
200
(gr) 469,9
II
200,02
469,8
III
197,3
469,2
IV
197,6
470
V
198,5
469,6
ml
air
C. Menentukan berat jenis benda tidak beraturan (batu ) Suhu air pada gelas ukur adalah 30,1 ͦ C Pengukuran
Massa
batu Massa
batu
I
(gr) 0,2
dalam air (gr) 0,15
II
0,2
0,15
III
0,2
0,15
IV
0,2
0,15
V
0,2
0,15
VI. PERHITUNGAN : •
Menentukan berat jenis zat pada pada balok
Data Percobaan : Pengukuran Panjang (cm)
Lebar (cm)
Tebal(cm)
Massa (gr)
I
3,095
3,095
3,095
34,9
II
3,1
3,1
3,1
30,5
III
3,1
3,1
3,1
34,8
IV
3,08
3,08
3,08
34,5
V
3,02
3,02
3,02
34,6
Pengukuran/ Percobaan I Diketahui : Panjang
= 3,095 cm = 3,095 x 10-2 m
lebar
= 3,095 cm = 3,095 x 10-2 m
tebal
= 3,095 cm = 3,095 x 10-2 m
massa
= 34,9 gr = 34,9 x 10-3 kg
gravitasi
= 10 m/s2
Ditanya : Wbenda………………? Vol benda ……………? Ρbalok ………………? Sbalok……………….? Hitung : Wbenda
= massa x gravitasi = 34,9 x 10-3 m . 10 m/s2 = 34,9 x 10-2 kg m/s2
Vol benda
= p. l.t = 3,095 x 10-2 m . 3,095 x 10-2 m . 3,095 x 10-2 m = 29,647 x 10-6 m3
= 34,9 x 10-3 kg 29,647 x 10-6 m3 = 1,177x103 kg m-3
Sbalok = ρ.g = 1,177x103 kg m-3 . 10 m/s2 = 1,177 x 104 ρ = 1,177 x 104
kg m m3
s2 N/m3
Dengan cara yang sama akan diperoleh : Percobaan p (m) W benda (kg m/s2) I 3,095.10-2 -2 34,9 x 10 II 3,1.10-2 -2 30,5 x 10 III 3,1.10-2 -2 34,8 x10 IV 3,08.10-2 -2 34,5 x10 V 3,02.10-2 34,6 x10-2
•
l (m) Vol benda (m3) -2 3,095.10 29,647 x 10-6-2 3,1.10 29,791 x 10-6-2 3,1.10 29,791 x 10-6 -2 3,08.10 29,218 x 10-6 -2 3,02.10 27,54 x 10-6
t (m) m (kg) Berat Jenis benda (N/m3) 3,095.10-2 34,9.10-3 4 1,177 x 10 3,1.10-2 30,5.10-3 4 1,024 x 10 3,1.10-2 34,8.10-3 4 1,168 x 10 3,08.10-2 34,5.10-3 4 1,181 x 10 3,02.10-2 34,6.10-3 1,256 x 104
Menentukan Berat Jenis Zat Cair dengan Gelas Ukur dan Neraca Teknis
Data percobaan : No Massa
gelas Massa gelas massa air (gr)
kosong (mg)gr
+ air (mc) gr
(ma)
1.
200
469,9
269,9
2.
200,02
469,8
296,78
3.
197,3
469,2
271,9
4.
197,6
470
272,4
5.
198,5
469,6
271,1
Pengukuran/ percobaan 1 Diketahui
: mgelas kosong (mgk) mgelas berisi air (mg+a)
= 200 gr = 469,9 gr
percepatan gravitasi
= 1000 cm/s2
Vair
= 300 ml= cm3
: ρ c=.............................?
Ditanya
S = ………………….? Jawab
ρc =
:
ρc =
Wc m.a = Vc Va
ma .g , dimana ma = ( m gelas+air – mgelas) Va
ma = mgelas+air – mgelas ma = 469,9 – 200 ma = 269,9 gr
S air = S air =
m a .g Va
{( m
gelas +air
− m gelas )}.g
Va
(469 ,9 − 200 ). 1000 300 269 ,9.1000 = 300 = 896 ,7 gr .cm −2 .s −2
S air = S air S air
No Massa
gelas Massa gelas Massa air (gr)
kosong (mg)gr
+ air (mc) gr
Berat jenis zat
(ma)
cair
1.
200
469,9
269,9
ρ( gr .cm −2 .s −2 ) 896,7
2.
200,02
469,8
269,78
899,27
3.
197,3
469,2
271,9
906,3
4.
197,6
470
272,4
908
5.
198,5
469,6
271,1
903,67
•
Menentukan berat jenis zat padat berbentuk tidak beraturan
Data Percobaan : Pengukuran
Massa (gr)
Massa benda
I
0,2
dalam air (gr) 0,15
II
0,2
0,15
III
0,2
0,15
IV
0,2
0,15
V
0,2
0,15
Untuk Percobaan 1 : Diketahui ρ =
Wudara mu = Vbenda Vbenda
Wudara –Wair = ρa. g . Vbenda (mu – ma) . g = ρa. g . Vbenda Vbenda = Untuk percobaan 1: Diketahui
mu − m a m ⇒ ρa = a ρa Va
:massa benda diudara = 0,2 Massa benda dalam air = 0,15 Volume air sebelum ditambahkan air = 300 ml Volume batu setelah ditambahkan air = 350 ml
Ditanya : S …………..? Hitung : S=
mu ×g Vb
S= 0,2 x 10 m/s2 50 Sbenda = 0,04
Dengan cara yang sama diperoleh hasil : Pengukuran
Massa (gr)
Massa benda S benda dalam air (gr)
(N
m3
I
0,2
0,15
0,04
II
0,2
0,15
0,04
III
0,2
0,15
0,04
IV
0,2
0,15
0,04
V
0,2
0,15
0,04
)
VII . RALAT KERAGUAN 1. Ralat berat jenis zat padat berbentuk balok •
Ralat Keraguan untuk Panjang (P) :
∑( p − p )
∆p =
P
2
n( n − 1)
=
∑P
n 3,095 + 3,1 + 3,1 + 3,08 + 3,02 = 5 15 ,395 = 5 = 3,079 cm
No 1 2 3 4 5
P (cm) 3,095 3,1 3,1 3,08 3,02
P
(cm)
3,079
P −P (cm )
( P − P ) 2 (cm )
0.016 0,021 0,021 0,001 0,059
2,56 . 10-4 4,41 . 10-4 4,41 . 10-4 0,01 . 10-4 3,48. 10-4
∑P = 15,395
∆p =
∑( P − P)
∑( p − p )
2
n( n −1)
∆p =
2,974 .10 −4 5( 5 −1)
∆p =
2,974 .10 −4 20
∆p = 0,1487 .10 −4 ∆p = 3,856 .10 −3 cm
( p ± ∆p ) = (3,079 Ralat nisbi = =
)
± 3,856 .10 −3 cm
∆P ×100 % P
3,856 .10 −3 ×100 % 3,079
= 0,125 % Kebenaran praktikum = 100% - 0,125% = 99,875 % • ∆l =
Ralat Keraguan untuk lebar (l)
∑(l − l )
2
n( n −1) −
l
=
∑L
n 3,095 + 3,1 + 3,1 + 3,08 + 3,02 = 5 15 ,395 = 5 = 3,079 cm
2
=14 ,87 .10 −4 cm
No 1 2 3 4 5
L (cm) 3,095 3,1 3,1 3,08 3,02 ∑L = 15,395
l
(cm)
3,079
(l −l ) 0.016 0,021 0,021 0,001 0,059
(cm)
(l −l )
(cm) 2,56 . 10-4 4,41 . 10-4 4,41 . 10-4 0,01 . 10-4 3,48. 10-4
∑( L − L)
∑(l −l )
2
∆l =
n( n −1)
∆l =
2,974 .10 −4 5( 5 −1)
∆l =
2,974 .10 −4 20
∆l =
0,1487 .10 −4
∆l = 3,856 .10 −3 cm
(l ± ∆l ) = (3,079 ±3,856 .10 )cm −3
Ralat nisbi = =
∆L ×100 % L
3,856 .10 −3 ×100 % 3,079
= 0,125 % Kebenaran praktikum = 100% - 0,125% = 99,875 % • ∆t =
T
Ralat Keraguan untuk tebal (T) :
∑(t − t )
2
2
n( n −1)
=
∑T
n 3,095 + 3,1 + 3,1 + 3,08 + 3,02 = 5 15 ,395 = 5 = 3,079 cm
2
=14 ,87 .10 −4 cm
No 1 2 3 4 5
T (cm) 3,095 3,1 3,1 3,08 3,02 ∑T = 15,395
T
(cm)
3,079
T −T (cm )
(T −T ) 2 (cm )
0.016 0,021 0,021 0,001 0,059
2,56 . 10-4 4,41 . 10-4 4,41 . 10-4 0,01 . 10-4 3,48. 10-4
∑(T
∑(t −t )
2
∆t =
n( n −1)
∆t =
2,974 .10 −4 5( 5 −1)
∆t =
2,974 .10 −4 20
∆t =
0,1487 .10 −4
∆t = 3,856 .10 −3 cm
(t ± ∆t ) = (3,079 ±3,856 .10 )cm −3
Ralat nisbi = =
∆P ×100 % P
3,856 .10 −3 ×100 % 3,079
= 0,125 % Kebenaran praktikum = 100% - 0,125% = 99,875 % •
mb
Ralat Keraguan untuk massa (M) : =
∑m
b
n 169 ,3 = gr 5 = 33 ,86 gr
−T ) 2 =14 ,87 .10 −4 cm
No 1 2 3 4 5
M (gr) 34,9 30,5 34,8 34,5 34,6 ∑m = 169,3
m
(gr)
33,86
(m −m ) (gr) (m −m )
2
1,04 3,36 0,94 0,64 0,14
(gr)
1,0816 11,289 0,8836 0,4096 0,0196
∑( M
− M ) 2 =13 ,684 gr
∑(m −m )
2
∆m =
n( n −1)
∆m =
2,737 5( 5 −1)
∆m =
2,737 20
∆m =
0,13685
∆m = 0,3699 gr
(t ±∆t ) = (33 ,86 ±0,3699 ) gr Ralat nisbi =
∆M ×100 % M
0,3699
= 33,86 ×100 % = 1,092 % Kebenaran praktikum = 100% - 1,092 % •
= 98,91 %
Ralat Keraguan untuk V : V
=
∑V
n 143 ,53 = 5 = 28 ,706 cm 3
No V (cm) 1 29,647
(cm3) 29,197 V
V −V (cm 3 )
(V −V ) 2 (cm 3 )
0,45
0,2025
2 3 4 5
29,791 29,791 29,218 27,54 ∑V = 145,987
∆Vb =
0,594 0,594 0,02 -1,657
∑(V −V )
0,035 0,035 0,0004 2,746
∑(V
−V
2
n(n −1)
∆Vb =
0,604 5(5 −1)
∆Vb =
0,064 20
∆Vb = 0,030 ∆Vb = 0,174 cm 3
(v ±∆V ) = ( 29 ,197
Ralat Nisbi
± 0,174
)
∆Vb x100 % Vb 0,174 = x100 % 29 ,197 = 0,595 % =
Kebenaran praktikum = 100% - 0,595% = 99,405 % =99,4 % •
S=
Ralat keraguan untuk berat jenis (Sbalok)
∑S n
2 580 ,6 dyne S− 3 S) ∑(cm = S= 5 n(n −1) 56 ,998 dyne = S = 116 ,12 3 cm 5(5 − 1)
= 2,849 = 1,688 dyne
cm 3
)
2
= 0,604 cm 3
∆S
S ± ∆S = (580,6 ± 56,998) dyne
cm 3
Ralat Nisbi
Kebenaran praktikum = 100% - 9,81% = 90,19% No S
S
(dyne/cm3) (dyne/cm3) 117,7 102,4 116,8 116,12 118,1 125,6 ∆S = x100 % ∑S = 580,6 S
1 2 3 4 5
S −S
(S − S ) 2
( dyne / cm 3 )
( dyne / cm 3 )
1,58 -13,72 0,68 1,98 9,48
2,496 188,24 0,4624 3,92 89,87
∑ ( L − L)
56 ,998 = x100 % 580 ,6 = 9,81 %
2
= 284,98 dyne
2. Menentukan berat jenis zat cair dengan gelas ukur dan neraca •
Ralat keraguan massa gelas ukur kosong(mg) mg =
Σm g n
( 209 x5) gr 5 = 209 gr =
No Mg (gr)
mg
(gr)
(m g − m g )
(m g − m g ) 2
(gr) 1,32 1,34
1,742 1,796
-1,38
1,904
1. 2.
200 200,02
3.
197,8
4.
197,6
-1,08
1,167
5.
198,5
-0,18
0,0324
198,68
(gr)
cm 3
∑Mg = 993,42
(m g − m g ) 2
∑
= 6,6414
gr
∆mg =
Σ( mg − mg ) 2 n( n −1)
=
6,6414 5(5 −1)
=
6,6414 20
= 0,33 = 0,57 gr m g ±∆m g =198 ,68 ±0,57 gr
Ralat nisbi
=
∆mg mg
x100 %
0,57
= 198 ,68 x100 % = 0,28% Kebenaran praktikum = 100% - 0,28% = 99,72% •
Ralat keraguan massa gelas ukur + air (mc) mc =
Σmc n
2466 ,7 gr 5 =492 ,34 gr =
No
mc (gr)
1.
469,9
(gr) 0,2
0,04
2.
469,8
0,1
0,01
3.
469,2
-0,5
0,25
4.
470
0,3
0,09
5.
469,6 ∑
-0,1
0,01 ∑(mg -
2348,5
=
mc
(gr)
469,7
mc
mg -
mc
(mg -
mc
)2 (gr)
mc
)2 = 0,4 gr
∆mc =
Σ(mc − mc ) 2 n(n −1)
∆m c =
0,4 5(5 −1)
∆m c =
0,4 20
∆m c = 0,02 ∆m c = 0,14 gr
m c ±∆m c = 469 ,7 ±0,14 gr
Ralat nisbi
= =
∆mc x100% mc 0,14 x100 % 469 ,7
= 0,030% Kebenaran praktikum = 100% - 0,030% = 99.97% •
Ralat keraguan untuk massa zat cair(ma) ma =
Σma n
1416 ,7 gr 5 = 283 ,34 gr =
Ma (gr)
m a (gr)
269,9 269,78 271,9 272,4 271,1 ∑Ma = 1355,08
271
(ma − ma )
( ma − ma ) 2 (gr)
(gr) -1 -0,2 1 2,4 1,1
1 0,04 1 5,76 1,21 ∑ (ma − ma ) 2 = 9,01gr
∆ma =
Σ( ma − ma ) 2 n(n −1)
∆m a =
9,01 5(5 −1)
∆m a =
9,01 20
∆m a = 0,45 ∆m a = 0,67 gr m a ± ∆m a = 271 ± 0,67 gr
Ralat nisbi =
=
∆m g mg
x100 %
0,67 x100 % 271
= 0,247% Kebenaran praktikum = 100% - 0,247% = 99,75%
•
Ralat keraguan untuk berat jenis (Scair)
S= NoS = S
∑S n 580 ,6 dyne
cm 3
S −S
S
5 −2 ( gr,12 .cmdyne .s −2 ) ρ( gr .cm −2 .s −2 ) S =ρ116 ρ( gr .cm −2 .s −2 ) cm 3 1 896,7 -6,08 2 899,27 -3,51 3 906,3 902,78 3,52 4 908 5,22 5 903,67 0,89 ∑S = 54513,94
ρ( gr .cm −2 .s −2 ) 36,97 12,32 12,39 27,2 0,79 ∑ (S
−S ) 2
=89,67
∆S
S ± ∆S = (902,78 ± 89,67) dyne
∆S
Ralat Nisbi = S x100 % 2
−S) ∑ 89( S ,67 x100 %
= = =
( S −S ) 2
n(n,78 −1) 902 = 89 9,93 ,67% 5(5 −1)
= 4,48 = 2,12 dyne
cm 3
cm 3
Kebenaran praktikum = 100% - 9,93% = 90,07 % 3. Menentukan berat jenis zat padat tidak beraturan Ralat keraguan massa batu + tali (massa benda di udara) mu(gr) 32,7 32,69 33,95 32,78 33,9
m u (gr)
( mu − m u )
( mu − m u ) 2 (gr)
33,22 33,22 33,22 33,22 33,22
(gr) -0,52 -0,53 0,73 -0,44 0,75
0,2704 0,2809 0,5329 0,1936 0,5625 Σ( mu − m u ) 2 =1,8403 gr
•
Ralat Massa benda dalam air
Ma (gr)
m a (gr)
(ma − ma )
( ma − ma ) 2 (gr)
(gr) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 ∑Ma= 0,75
0,15
0
0 Σ( ma − ma ) 2 = 0gr
∆ma =
Σ(m a −m a ) 2 n(n −1)
=
0 gr 5(5 −1)
=
0gr 20
=
0 gr
∆ma = 0 gr (m a − ∆m a ) = (0,15 ± 0) gr
Ralat nisbi :
∆m a × 100% ma =
0 ×100 % = 0% 0,15
Kebenaran praktikum : 100% - 0% = 100 % •
Ralat keraguan massa batu + tali (massa benda di udara)
m u (gr)
mu(gr)
( mu − m u )
( mu − m u ) 2 (gr)
(gr) 0,2 0,2 0,2 0,2
0,2
0
0
0,2 Σ( mu − m u ) 2 =0 gr
∆mu=
Σ(mu − m u ) 2 n( n −1)
=
0 gr 5(5 −1)
=
0gr 20
=
0 gr
∆mu= 0 gr ( mu − ∆m u ) = (0,2 ± 0) gr
Ralat nisbi :
=
∆mu ×100 % mu
=
0 ×100% = 0% 0,2
Kebenaran praktikum : 100% - 0%= 100% •
Ralat keraguan berat jenis zat padat yang tidak beraturan
Pengukur an
S
S
S −S
2 2 )( gr .cm −2 .s −2 ) ρ( gr .cm −2 .s −ρ )( gr .cm −2 .s −ρ
I
0,04
II
0,04
ρ( gr .cm −2 .s −2 ) ( S −S ) 2
III
0,04
IV
0,04
V
0,04 ∑S= 2
=
∆S
=
0.512
-0,472
0,222
∑S= 0,222
∑( S − S )
2
n( n −1)
0,222 5(5 −1)
= 0,011 = 0,10 dyne
cm 3
S ± ∆ S = (0,512 ± 0,222) dyne =
Ralat Nisbi
∆S
cm 3
x100 % S 0,222 = x100 % 0,10 = 0,22 %
Kebenaran praktikum = 100% - 0,22% = 99,78 %
VIII. PEMBAHASAN Percobaan berat jenis zat padat dan zat cair yang kami lakukan adalah mengukur berat jenis dari benda padat yang berbentuk balok, berat jenis zat padat berbentuk tidak beraturan, dan berat jenis zat cair dengan menggunakan gelas ukur dan neraca. Percobaan dengan menggunakan piknometer tidak kami gunakan dikarenakan tidak tersedianya alat tersebut pada saat berangsungnya percobaan Adapun
yang
menyebabkan
kami
tidak
melakukan
percobaan
dengan
menggunakan piknometer adalah karena alat tersebut tidak tersedia saat tersebut. Dalam mengukur berat jenis zat padat berbentuk balok, data yang diperlukan untuk kita cari adalah volume dan massa balok tersebut, di mana untuk mencari volumenya diperlukan data panjang, lebar, dan tinggi dari balok itu.
Rumus yang digunakan untuk menentukan berat jenis suatu benda padat berbentuk balok, yaitu:
ρ=
m v
S = ρ.g
Dengan S adalah berat jenis, ρ adalah massa jenis yang diperoleh dari pembagian massa balok dengan volumenya, dan g adalah percepatan gravitasi. Untuk pengukuran berat jenis zat cair dengan menggunakan gelas ukur dan neraca, rumus yang digunakan sama dengan rumus untuk menentukan berat jenis benda padat berbentuk balok, hanya saja massa benda yang digunakan adalah massa air, dimana massa air diperoleh dari pengurangan massa gelas yang berisi zat cair yang akan diukur dengan massa gelas yang kosong, sehingga rumus keseluruhannya menjadi: S air =
{( m
a
+ mg ) − mg }.g Va
Dimana ma adalah massa zat cair, mg adalah massa gelas kosong, dan va adalah volume zat cair. Pengukuran berat jenis zat padat dengan bentuk tak beraturan memerlukan data massa benda di udara dan massa benda di dalam air saja. Dari data-data tersebut, kita dapat menentukan volume benda dengan membagi selisih antara massa benda di udara dan massa benda di dalam air dengan massa jenis air yang digunakan. Setelah volume diketahui, maka dapat ditentukan berat jenis benda dengan menggunakan rumus: S=
mu ×g Vb
Dimana mu adalah massa benda di udara. Dalam proses pengambilan data untuk menentukan berat jenis benda ini, masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan yang menyebabkan ralat keraguan yang didapatkan bernilai kecil. Hal ini dapat disebabkan karena beberapa faktor yaitu : •
Kurang ketelitian dalam pengukuran
•
Praktikan yang kurang paham dengan materi yang diujicobakan dalam percobaan
kali ini
•
Ketidakcermatan praktikan saat melakukan praktikum, khususnya saat pengukuran.
•
Keterbatasan alat yang tidak bisa dipakai sebagaimana mestinya.
•
Praktikan yang tidak siap menghadapi kejadian-kejadian tak terduga di dalam praktikum sehingga tidak bisa menangani permasalahan yang ada.
IX.
KESIMPULAN •
Massa adalah banyaknya zat atau materi yang terkandung pada suatu benda.
•
Berat adalah gaya yang bekerja pada benda karena tarikan gaya gravitasi bumi.
•
Hubungan antara berat dan massa dapat dinyatakan sebagai berikut: W=mxg
•
Massa jenis suatu zat adalah bilangan yang menyatakan massa suatu zat dibagi dengan volumenya atau ditulis dengan persamaan ρ=
m v
•
Massa jenis zat merupakan ciri khas suatu zat.
•
Berat jenis pada sebuah benda adalah gaya yang bekerja pada benda itu karena pengaruh faktor gaya gravitasi bumi, volume, dan massa benda.
•
Hubungan antara massa, berat, massa jenis, dan berat jenis : W , karenaW = m.g , maka V m.g S= , S = ρ.g V m ρ= V S=
•
Rumus untuk menentukan berat jenis suatu benda padat berbentuk balok, yaitu:
•
S = ρ .g
Rumus untuk menentukan berat jenis suatu zat cair dengan gelas ukur dan neraca yaitu: S air =
•
{( m
a
+ mg ) − mg }.g Va
Rumus untuk menentukan berat jenis zat padat berbentuk tak beraturan yaitu: S=
mu ×g Vb
Dimana mu adalah massa benda di udara. •
Selain dengan gelas ukur, berat jenis zat cair juga dapat diukur dengan alat lain, seperti piknometer, hydrometer, dan densimeter.
•
Faktor-faktor yang mempengaruhi berat jenis suatu benda adalah massa, gaya gravitasi, volume.
•
Hukum Archimedes berbunyi :"Setiap benda yang berada dalam satu fluida maka benda itu akan mengalami gaya keatas, yang disebut gaya apung, sebesar berat air yang dipindahkannya".
•
Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka resultan gaya = 0 dan benda melayang .
•
Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang
•
Bila FA
•
Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa benda maka agar benda berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume benda
•
Untuk benda padat berbentuk tak beraturan, massa yang berpengaruh adalah massa benda di udara dan massa benda di dalam air.
•
Untuk mengukur berat jenis zat cair dengan gelas ukur dan neraca, massa yang berpengaruh adalah massa gelas kosong dan massa gelas yang berisi zat cair untuk menentukan massa zat cairnya.
DAFTAR PUSTAKA Alit Paramarta, Ida Bagus. 2010. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Bukit Jimbaran: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Udayana. Giancoli, Douglas C . 2001 . FISIKA . Erlangga . Jakarta. Tim penyusun. 2003. PR Fisika Untuk Kelas I SLTP. Klaten: PT. Intan Pariwara. Esvandiari.2006.Smart Fisika SMA.Puspa Swara:Jakarta
. Fisika Edisi Kedua, Marten Kanginan. Erlangga.
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I BERAT JENIS ZAT PADAT DAN ZAT CAIR (M.4)
Oleh: Nama
: Jakob Situmeang
NIM
: 1108205010
Dosen
: Ida Bagus Alit Paramarta, S.Si, M.Si
Asisten dosen
: 1. Erika Winasri 2. Mery Handayani
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2011
