LEMBAR KERJA MAHASISWA (LKM)
MATA PELAJARAN FISIKA SMA
DISUSUN
OLEH :
MAHASISWA
PENDIDIKAN FISIKA ANGKATAN 2014
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
PENDIDIKAN
FISIKA
UNIVERSITAS
SRIWIJAYA
TAHUN
AJARAN 2016
LKM :
Hukum Archemedes
I.
Tujuan percobaan : menyelidiki hubungan antara
gaya ke atas dengan berat zat cair yang dipindahlan
II.
Landasan Teori :
A. Pengertian Hukum Archimedes
Hukum
Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan diatas benda cair
yang ditemukan oleh Archimedes, seorang ilmuwan Yunani yang juga merupakan
penemu pompa spiral untuk menaikan air yang dikenal dengan istilah Sekrup
Archimedes. Hukum Archimedes berhubungan dengan gaya berat dan gaya ke atas
suatu benda jika dimasukan kedalam air.
B. Bunyi Hukum Archimedes
Bunyi hukum archimedes yaitu “ Apabila suatu benda
dicelupkan ke dalam zat cair, baik sebagian atau seluruhnya, benda akan
mendapat gaya apung (gaya ke atas) yang besarnya sama dengan berat zat cair
yang didesaknya (dipindahkan) oleh benda tersebut. ”.
C. Rumus Hukum Archimedes
Ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, ternyata
beratnya seolah-olah berkurang. Hal ini terlihat dari penunjukkan neraca pegas
yang lebih kecil. Peristiwa ini tentu bukan berarti ada massa benda yang
hilang, namun disebabkan oleh suatu gaya yang mendorong benda yang arahnya
berlawanan dengan arah berat benda. Seorang ahli Fisika yang bernama
Archimedes mempelajari hal ini dengan cara memasukkan dirinya pada bak
mandi. Ternyata, ia memperoleh hasil percobaan, yakni beratnya menjadi lebih
ringan ketika di dalam air. Gaya ini disebut gaya apung atau gaya ke atas (FA).
Gaya apung terjadi karena tekanan pada fluida bertambah
terhadap kedalaman. Dengan demikian tekanan ke atas pada permukaan bawah benda
yang dibenamkan lebih besadari tekanan ke bawah pada permukaan atasnya. Hal ini
dapat diilustrasikan pada gambar 2.1.
Sebuah silinder dengan ketinggian h yang ujung atas dan
bawahnya memiliki luas A dan terbenam seluruhnya dalam fluida dengan massa
jenis f . Fluida memberikan tekanan P1 = ρf .g.h1 di permukaan atas
silinder. Gaya yang disebabkan oleh tekanan bagian atas silinder ini adalah F1
=P1 .A= ρf .g.h1.A dan menuju ke bawah. Dengan cara yang sama, fluida memberikan
gaya ke atas pada bagian bawah silinder yang sama dengan F2=P2.A=
ρf .g. h2. Gaya total
yang disebabkan oleh tekanan fluida, yang merupakan gaya apung FB yang bekerja
ke atas dengan besar : FB = F2 – F1
= ρf .g.A.(h2 – h1) = ρf .g.A.h
Keterangan :
FB :Gaya
ke atas yang dialami benda (N)
ρf
: Massa jenis zat cair (kg/m3)
V
: Volume air yang terdesak (m3)
g : Percepatan gravitasi (m/s2)
Dimana
V = A.h yang merupakan volume silinder. Karena ρf adalah massa jenis fluida,
hasilkali ρf.g.V = mf .g merupakan berat fluida yang mempunyai volume
yang sama dengan volume silinder. Dengan demikian gaya apung pada silinder sama
dengan berat fluida yang dipindahkan oleh silinder. Gaya apung sama dengan
berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di dalam air. FB =
ρf .g.V FA = Wu – Wa
Keterangan
: FA : gaya apung atau gaya ke atas (N)
Wu
: gaya berat benda di udara (N)
Wa : gaya berat benda di dalam air (N)
Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda yang
tercelup . Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda yang tercelup
sama dengan Vc. Berat zat cair yang terdesak: Besarnya gaya apung ini
bergantung pada banyaknya air yang didesak oleh benda tersebut. Semakin besar
air yang didesak maka akan semakin besar pula gaya apungnya. Berdasarkan
bunyi dan rumus hukum Archimedes diatas, suatu benda akan terapung, tenggelam,
atau melayang di dalam zat cair tergantung pada gaya berat dan gaya ke
atas. Benda di dalam zat cair dapat berada pada tiga keadaan, yaitu mengapung,melayang,
dan tenggelam. 1.
Pada saat terapung, besarnya gaya
apung F.apung sama dengan berat benda w = mg. Pada peristiwa ini, hanya
sebagian volum benda yang tecelup di dalam fluida sehingga volum fluida yang
dipindahkan lebih kecil dari volum total benda yang mengapung. Karena volum
fluida yang dipindahkan lebih kecil dari volum benda yang tercelup di dalam
fluida, maka secara umum benda akan terapung jika massa jenisnya lebih
kecil daripada massa jenis fluida.
ρb<ρa
Pada saat melayang berlaku gaya apung
F.apung sama dengan gaya berat benda w=mg. Karena benda tercelup
seluruhnya ke dalam fluida, maka volum fluida yang dipindahkan sama dengan
volum benda. Syarat sebuah benda agar bisa melayang di dalam fluida,
yaitu massa jenis benda harus sama dengan massa jenis fluida..
ρb= ρa
Pada saat tenggelam berlaku gaya apung F.apung lebih kecil
daripada gaya berat benda w=mg. Karena benda tercelup seluruhnya ke dalam
fluida, maka volum fluida yang dipindahkan sama dengan volum benda. Syarat
sebuah benda agar tenggelam seluruhnya ke dalam fluida, yaitu massa jenis
benda lebih besar dari massa jenis fluida..
ρb>
ρa
III.
Alat/ Bahan yang
digunakan :
No
catalog
|
Nama
alat/bahan
|
Jumlah
|
FME
51.01
|
Dasar
statif
|
2
|
FME
51.02
|
Kaki
statif
|
1
|
FME
51.03
|
Batang
statif pendek
|
1
|
FME
51.04
|
Batang
statif panjang
|
2
|
KSM
25
|
Penggaris
logam
|
1
|
FME
51.07
|
Neraca
pegas 1,5 N
|
1
|
FME
51.05
|
Balok
pendukung
|
1
|
FME
51.09
|
Beban
50 g
|
3
|
FSP
11.02
|
Tabung
berpancuran
|
1
|
FSP
11.05
|
Silinder
ukur
|
1
|
FME
51.14
|
Jepit
penahan
|
1
|
KGE
11/250
|
Gelas
kimia
|
1
|
Kne
23
|
Neraca
311 gram
|
1
|
IV.
Persiapan Percobaan
Keterangan
1. Rakit
statif dengan gambar 1.
2. Pasang
balok pendukung pda batang statif.
3. Pasang
penyangga penjepit pada balok pendukung, kemudian gantungkan neraca pegas pada
jepit penahan.
4. Letakkan
tabung berpancuran tepat di bawah neraca pegas.
V.
Langkah-langkah
Percobaan
1. Gantungkan
sebuah beban pada neraca pegas dan catat berat beban yang ditunjukkan oleh
neraca pegas (w0).
2. Timbang
massa (m0) silinder ukur dalam keadaan kosong dengan neraca.
3. Masukkan
air ke dalam tabung berpancuran,tunggu sampai beberapa saat sampai air tidak
menetes gunakan gelas kimia untuk menampung air yang tumpah.
4. Tempatkan
silinder ukur dibawah pipa pancur tabung berpancuran.
5. Turunkan
balok pendukung sampai beban seluruhnya tercelup ke dalam air.
6. Tunggu
sampai air tidak tumpah lagi, kemudian dengan membaca neraca pegas catat berat
beban (w) saat berada di dalam air
7. Timbang
massa m, yakni massa silinder ukur + massa air tumpahan.
8. Ulangi
langkah 1 sampai langkah 6 untuk 2 buah beban dan 3 buah beban.
9. Hitunglah
massa air yang dipindahkan oleh beban, ma, m1,m0
10. Dengan g = 10 m/s2 hitunglah berat air
yang dipindahkan (wa = ma. . g)
11. Jika
gaya ke atas Fa = w0 – w1 , bandingkan Fa
dengan wa.
VI.
Hasil Pengamatan
Jumlah
beban
|
|||
1
|
2
|
3
|
|
Berat
(w0) beban di udara
|
0,5
N
|
1 N
|
1,5
N
|
Berat
(w1) beban di dalam air
|
0,4N
|
0,8N
|
1,2
N
|
Massa
(m0) silinder ukuran kosong
|
0,0975
Kg
|
0,0975
Kg
|
0,0975 Kg
|
Massa
(m1) silinder ukuran + air
tumpah
|
0,1365
Kg
|
0,4775
Kg
|
0,145
Kg
|
Massa air yag dipindahkan ( ma =
m1 –m0)
|
0,039
kg
|
0,38
kg
|
0,0475
kg
|
Berat air yang dipindahkan (wa
= ma. . g)
|
0,39
N
|
38
N
|
0,475
Kg
|
Gaya keatas
dari air Fa = w0
– w1
|
0,1 N
|
0,2 N
|
0,3 N
|
VII.
Kesimpulan
(isilah
titik-titik dibawah ini )
Banyaknya
zat cair yang dipindahkan adalah sama dengan besarnya gaya berat benda. Jadi,
pada saat melayang berlaku gaya apung F apung sama dengan gaya berat benda w =
m.g. karena benda tercelup seluruhnya kedalam fluida,maka volume fluida yang di
pindahkan sama dengan volume benda. Syarat sebuah benda agar bias melayang di
dalam fluida, yaitu massa jenis benda harus sama dengan massa jenis fluida.
VIII. Kemungkinan
Penerapan Dalam Kehidupan Sehari-hari
a) Kapal Selam
Kapal selam adalah kapal laut yang dapat berada dalam tiga
keadaan, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam. Ketiga keadaan ini dapat
dicapai dengan cara mengatur banyaknya air dan udara dalam badan kapal selam.
Pada badan kapal selam terdapat bagian yang dapat diisi udara dan air. Ketika kapal
selam ingin terapung maka bagian tersebut harus berisi udara. Ketika akan
melayang, udaranya dikeluarkan dan diisi dengan air sehingga mencapai keadaan
melayang. Jika ingin tenggelam maka airnya harus lebih diperbanyak lagi.
b) Hidrometer
Hidrometer adalah alat untuk mengukur massa jenis zat cair.
Biasanya alat ini digunakan oleh usaha setrum accu. Untuk mengetahui bahwa air
accu itu sudah tidak bisa digunakan maka harus diukur dengan hidrometer. Cara
menggunakan alat ini adalah dengan mencelupkannya pada zat cair yang akan
diukur massa jenisnya. Kemudian, dilihat skala permukaan zat cair dan nilai
itulah yang merupakan nilai massa jenis dari zat cair tersebut.
c) Jembatan Ponton
Di pelabuhan kamu dapat melihat jembatan yang terbuat dari
drum-drum besar yang mengapung di atas air. Jembatan ini disebut jembatan
ponton. Drum-drum itu biasanya terbuat dari besi dan di dalamnya diisi dengan
udara sehingga massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis zat cair.
d) Balon Udara
Balon
udara adalah penerapan prinsip Archimedes di udara. Balon udara harus diisi
dengan gas yang massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer
sehingga balon udara dapat terbang karena mendapat gaya ke atas, misalnya diisi
udara yang dipanaskan.
Download File PDF nya di sini:
No comments:
Post a Comment