The Learning university
PERCOBAAN HUKUM ARCHIMEDES
Disusun Oleh :
SILFIA DWI ANANDA/120351402784/Kelompok 2
Prodi Pendidikan IPA
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
SEMESTER GASAL 2013/2014
PERCOBAAN HUKUM ARCHIMEDES
I. Hari dan Tanggal Percobaan
Rabu, 10 September 2013
II. Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah hubungan antara massa benda dengan gaya keatas (gaya Archimedes)?
III. Tujuan percobaan
1. Membuktikan fenomena hukum Archimedes
2. Menentukan hubungan massa benda dengan gaya Archimedes
IV. Alat dan Bahan
1. Neraca Pegas
2. Botol mineral bekas
3. Gelas Plastik
4. 5 Macam batu
5. Air
6. Benang Kasur
7. Sedotan
8. Plastisin
V. Langkah Kerja
1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan
2. Menyusun rangkaian alat percobaan
3. Menimbang masing-masing massabatu di udara
4. Mencatat hasil pengukuran
5. Memasukkan batu ke dalam air yang ada dalam botol mineral
6. Menimbang massabatu di dalam air
7. Mencatat hasil pengukuran
8. Menimbang massaair yang tumpah ke dalam plastic
9. Mencatat hasil pengukuran
10. Mengulangi percobaan memvariasi massabatu
VI. Data Pengamatan
Nomor
Benda
Masa Benda (gr)Gaya Apung (Fa)
(N)
MassaAir yang
Dipindahkan
(gr)Di udara (Wu) Dalam air (Wa)
1 50 20 30 30
2 130 70 60 50
3 230 140 90 80
4 240 140 100 80
5 440 250 190 190
*Ket:
Fa = Wu-Wa
VII. Kesimpulan data
Data yang dapat kami peroleh dalam praktikum percobaan hukum Archimedes adalah
1. Pada percobaan pertama massa batu di udara adalah 50 gr, ketika batu dimasukkan
kedalam botol yang berisi air, massabatu berubah menjadi 20 gr, dan massa air yang
tumpah ketika batu dimasukkan kedalam botol adalah 30 gr.
2. Pada percobaan kedua massa batu di udara adalah 130 gr, ketika batu dimasukkan
kedalam botol yang berisi air, massabatu berubah menjadi 70 gr, dan massa air yang
tumpah ketika batu dimasukkan kedalam botol adalah 50 gr.
3. Pada percobaan ketiga massabatu di udara adalah 230 gr, ketika batu dimasukkan
kedalam botol yang berisi air, massa batu berubah menjadi 140 gr, dan massa air yang
tumpah ketika batu dimasukkan kedalam botol adalah 80 gr.
4. Pada percobaan pertama massabatu di udara adalah 240 gr, ketika batu dimasukkan
kedalam botol yang berisi air, massabatu berubah menjadi 140 gr, dan massa air yang
tumpah ketika batu dimasukkan kedalam botol adalah 80 gr.
5. Pada percobaan pertama massabatu di udara adalah 440 gr, ketika batu dimasukkan
kedalam botol yang berisi air, massabatu berubah menjadi 250 gr, dan massaair yang
tumpah ketika batu dimasukkan kedalam botol adalah 190 gr.
Secara sederhana telah diketahui bahwa Fa = W benda yang tercelup. Pembuktian dari
hasil percobaan dapat digunakan melalui penghitungan sebagai berikut;
1) Percobaan benda 1
Berat benda di udara (Wu)
mu = 50 gr = 0,05 kg
Wu = mu x g
= 0,05 kg x 10 m/s2 = 0,5 N
Berat benda di air (Wa)
ma = 20 gr = 0,02 kg
Wa = ma x g
= 0,02 kg x 10 m/s2 = 0,2 N
Berat air yang di pindahkan (Wair )
mair = 30 gr = 0,03 kg
Wair = mair x g
= 0,03 kg x 10 m/s2 = 0,3 N
Sehingga:
Gaya ke atas dari air (Fa)
Fa = Wu – Wa
Fa = 0,5 N – 0,2 N
Fa = 0,3 N
Hubungan Fa dengan Wair
Fa = Wair
0,3 N = 0,3 N
Selisih Fa dengan Wair
Fa - Wair
0,3 N -0,3N = 0
Ralat selisih Fa dengan Wair
selisi hFa
x100 %
0
0,3 Nx100 %=0%
jadi, nilai Fa = 0,3 N dan Wair = 0,3 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar
0 %
2) Percobaan benda 2
Berat benda di udara (Wu)
mu = 130 gr = 0,13 kg
Wu = mu x g
= 0,13 kg x 10 m/s2 = 1,3 N
Berat benda di air (Wa)
ma = 70 gr = 0,07 kg
Wa = ma x g
= 0,07 kg x 10 m/s2 = 0,7 N
Berat air yang di pindahkan (Wair )
mair = 50 gr = 0,05 kg
Wair = mair x g
= 0,05 kg x 10 m/s2 = 0,5 N
Gaya keatas dari air
Fa = Wu – Wa
Fa = 1,3 N – 0,7 N
Fa = 0,6 N
Hubungan Fa dengan Wair
Fa = Wair
0,6 N = 0,5 N
Selisih Fa dengan Wair
Fa - Wair
0,6 N -0,5N = 0,1
Ralat selisih Fa dengan Wair
selisi hFa
x100 %
0,1
0,6 Nx100 %=16,66 %
jadi, nilai Fa = 0,6 N dan Wair = 0,5 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar
16,66 %
3) Percobaan benda 3
Berat benda di udara (Wu)
mu = 230 gr = 0,23 kg
Wu = mu x g
= 0,23 kg x 10 m/s2 = 2,3 N
Berat benda di air (Wa)
ma = 140 gr = 0,14 kg
Wa = ma x g
= 0,14 kg x 10 m/s2 = 1,4 N
Berat air yang di pindahkan (Wair )
mair = 80 gr = 0,08 kg
Wair = mair x g
= 0,08 kg x 10 m/s2 = 0,8 N
Sehingga:
Gaya keatas dari air (Fa)
Fa = Wu – Wa
Fa = 2,3 N – 1,4 N
Fa = 0,9 N
Hubungan Fa dengan Wair
Fa = Wair
0,9 N = 0,8 N
Selisih Fa dengan Wair
Fa - Wair
0,9 N -0,8N = 0,1
Ralat selisih Fa dengan Wair
selisi hFa
x100 %
0,1
0,9 Nx100 %=11,11%
jadi, nilai Fa = 0,9 N dan Wair = 0,8 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar
11,11%
4) Percobaan benda 4
Berat benda di udara (Wu)
mu = 240 gr = 0,24 kg
Wu = mu x g
= 0,24 kg x 10 m/s2 = 2,4 N
Berat benda di air (Wa)
ma = 140 gr = 0,14 kg
Wa = ma x g
= 0,14 kg x 10 m/s2 = 1,4 N
Berat air yang di pindahkan (Wair )
mair = 80 gr = 0,08 kg
Wair = mair x g
= 0,08 kg x 10 m/s2 = 0,8 N
Sehingga:
Gaya keatas dari air
Fa = Wu – Wa
Fa = 2,4 N – 1,4 N
Fa = 1 N
Hubungan Fa dengan Wair
Fa = Wair
1 N = 0,8 N
Selisih Fa dengan Wair
Fa - Wair
1 N -0,8N = 0,2
Ralat selisih Fa dengan Wair
selisi hFa
x100 %
0,21 N
x 100 %=20 %
jadi, nilai Fa = 1 N dan Wair = 0,8 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar 20 %
5) Percobaan pada benda 5
Berat benda di udara (Wu)
mu = 440 gr = 0,44 kg
Wu = mu x g
= 0,44 kg x 10 m/s2 = 4,4 N
Berat benda Ma = 250 di air
gr = 0,25 kg
Wa = ma x g
= 0,25 kg x 10 m/s2 = 2,5 N
Berat air yang di pindahkan
mair = 190 gr = 0,19 kg
Wair= mair x g
= 0,19 kg x 10 m/s2 = 1,9 N
Sehingga:
Gaya keatas dari air
Fa = Wu – Wa
Fa = 4,4 N – 2,5N
Fa = 1,9 N
Hubungan Fa dengan Wair
Fa = Wair
1,9 N = 1,9 N
Selisih Fa dengan Wair
Fa - Wair
1,9 N -1,9 N = 0
Ralat selisih Fa dengan Wair
selisi hFa
x100 %
0
1,9 Nx100 %=0 %
jadi, nilai Fa = 1,9 N dan Wair = 1,9 N dengan ralat hubungan antara keduanya sebesar 0 %
VIII. Pembahasan
Berdasarkan hasil percobaan kami, dapat diketahui bahwa ternyata gaya apung sama
dengan massabenda di udara dikurangi dengan massabenda di dalam air. Besarnya gaya
apung ini bergantung pada banyaknya air yang didesak oleh benda tersebut. Semakin besar
air yang didesak maka semakin besar pula gaya apungnya. Apabila benda yang dimasukkan
ke dalam fluida, terapung, di mana bagian benda yang tercelup hanya sebagian maka volume
fluida yang dipindahkan = volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut. Tidak
peduli apapun benda dan bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan mengalami hal
yang sama. Fenomena ini di kenal dengan Prinsip Archimedes, menyatakan bahwa :
Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan
memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas
(gaya apung) sama dengan massazat cair yang dipindahkan.
F A= wu−wa
dengan:
F A = gaya apung atau gaya ke atas (N)
wu = gaya massabenda di udara (N)
wa= gaya massabenda di dalam air (N)
Dari hukum Archimedes tersebut dapat diketahui Volume air yang tumpah = volume
benda yang tercelup dalam air tersebut. Jika seluruh bagian benda tercelup dalam air, maka
volume air yang tumpah = volume benda tersebut. Tapi jika benda hanya tercelup sebagian,
maka volume air yang tumpah = volume dari bagian benda yang tercelup dalam air.
Besarnya gaya apung yang diberikan oleh air pada benda = massaair yang tumpah (massaair
yang tumpah = w = m x g = massajenis air x volume air yang tumpah x percepatan
gravitasi). Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup dalam air.
Pada gambar di samping, tampak sebuah benda
melayang di dalam air. Fluida yang berada dibagian bawah
benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang
terletak pada bagian atas benda. Hal ini disebabkan karena
fluida yang berada di bawah benda memiliki kedalaman yang
lebih besar daripada fluida yang berada di atas benda (h2 > h1).
Besarnya tekanan fluida pada kedalamana h2 adalah :
P2=F2
A→ F2=P2 A=ρg h2
Besarnya tekanan fluida pada kedalamana h1 adalah :
P1=F1
A→ F1=P1 A=ρg h1 A
Dengan :
F2 = gaya yang diberikan oleh fluida pada bagian bawah benda,
F1 = gaya yang diberikan oleh fluida pada bagian atas benda,
A = luas permukaan benda.
Selisih antara F2 dan F1 merupakan gaya total yang diberikan oleh fluida pada benda,
yang kita kenal dengan istilah gaya apung. Besarnya gaya apung adalah
Fapung=F1−F2
Fapung=( ρgh2 A )– ( ρgh1 A )
Fapung=ρgA ¿
Fapung=ρ f gAh
Fapung=ρ f gV
Keterangan :
ρ f= Massajenis fluida
G= Percepatan gravitasi
V= Volume benda
Karena
ρ=mV
→ m= ρV
Maka persamaan yang menyatakan besarnya gaya apung (Fapung) di atas bisa kita tulis
menjadi :
Fapung=ρ f gV
Fapung=mf g=W f
mFg = wF = massafluida yang memiliki volume yang sama dengan volume benda yang
tercelup.
Berdasarkan persamaan di atas, kita bisa mengatakan bahwa gaya apung pada benda
sama dengan massa fluida yang dipindahkan. Ingat bahwa yang dimaksudkan dengan fluida
yang dipindahkan di sini adalah volume fluida yang sama dengan volume benda yang
tercelup dalam fluida. Pada gambar di atas, penulis menggunakan ilustrasi di mana semua
bagian benda tercelup dalam fluida (air). Jika dinyatakan dalam gambar maka akan tampak
sebagai berikut :
Secara sistematis, hukum archimedes
dapat ditulis sebagai berikut :
F A= ρaV g
F A = gaya angkat ke atas pada benda (N)
ρa = massa jenis zat cair (kg/m3)
Va = volume zat cair yang terdesak (m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Berdasarkan rumus Fa = ρ g V atau Fa = m g, dapat disimpulkan bahwa Fa (gaya
angkat ke atas) sebanding atau sama dengan berat fluida yang dipindahkan atau berat air yang
tumpah apabila dikaitkan dengan percobaan. Namun data yang dihasilkan dalam percobaan
adalah sebagai berikut,
Tabel di atas merupakan tabel dari data praktikum, dimana terjadi kekeliruan atau
ketidaksamaan antara gaya angkat ke atas dengan berat fluida. Kekeliruan tersebut dapat
terjadi karena beberapa hal beberapa hal, antara lain (1) Jarum penunjuk pada neraca pegas
tidak tepat menunjuk pada angka nol, (2) Air yang keluar tidak mengalir dengan lancar (ada
sedikit sumbatan pada sedotan) atau karena terdapat kebocoran plastisin, (3) Batas pengisian
Gaya apung Fa
(N)
Massa air yang
dipindahkan (gr)
0,3 30
0,6 50
0,9 80
1,0 80
1,9 190
air sebelum dimasuki batu, belum tepat pada garis bawah lubang sedotan, (4) kesalahan
pembacaan karena posisi pengamat kurang tegak lurus terhadap jarum neraca pegas.
Hasil percobaan yang telah dilakukan dengan rincian hasil perhitungan pada
kesimpulan data sebagai berikut:
a. Dari perhitungan A (Perhitungan percobaan pada beban 1) jelas bahwa nilai dari gaya ke atas
( Fa=0.3 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wair =0.3 N ) dengan dengan ralat
sebesar 0 % , hasil ini membuktikan bahwa beratnya zat cair yang dipindahkan adalah sama
besarnya dengan gaya ke atas.
b. Dari perhitungan B (Perhitungan percobaan pada beban 2) bahwa nilai dari gaya keatas
( F a=0.6 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wa=0.5 N ) dengan ralat sebesar 16,66
% yang membuktikan bahwa beratnya zat cair yang dipindahkan adalah mendekati sama
besarnya dengan gaya keatas. Kesalahan B ini Fa > Wa terjadi karena bisa disebabkan
kesalahan. kami dalam membaca hasil pengukuran berat zat cair yang dipindahkan yang
tidak kurang benar.
c. Dari perhitungan C (Perhitungan percobaan pada beban 3 ) bahwa nilai dari gaya keatas
( F a=0,9 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan (Wa=0,8N ) dengan ralat selisih sebesar
11,11 % yang membuktikan bahwa beratnya zat cair yang dipindahkan adalah lebih mendekati
sama besarnya dengan gaya keatas. Kesalahan C ini Fa > Wa terjadi karena bisa
disebabkan kesalahan kami dalam membaca hasil pengukuran berat zat cair yang
dipindahkan yang tidak benar, ketika sebelum melakukan penimbangan angka yang
ditunjukkan pada neraca pegas tidak tepat pada angka 0. hal itulah yang kemungkinan
tejadi juga pada percobaan beban ke 2
d. Dari perhitungan D ( Perhitungan percobaan pada beban 4) sangat jelas bahwa nilai dari gaya
keatas ( Fa = 1,0 N) dan nilai dari berat air yang dipindahkan ( Wair = 0.8 N ) dengan
ralat selisih sebesar 20% yang membuktikan bahwa beratknya zat cair yang dipindahkan
adalah agak jauh berbeda dengan gaya ke atas.Kesalahan D ini Fa > Wair terjadi
disebabkan kebocoran lubang antara botol dan sedotan karena plastisin yang tidak
menempel dengan rapat..
e. Dari perhitungan F ( pergitungan percobaan pada beban 5) tebukti bahwa gaya keatas sama
dengan berat air yang dipindahkan yaitu Fa = Wair = 1,9 dari perhitungan F ini dapat
dilihat secara jelas yang sesuai dengan hubungan antara gaya ke atas dengan berat zat
cair yang dipindahkan adalah mempunyai nilai yang sama besar (Fa = Wair). Meskipun
pada beban 2, beban 3,dan beban 4. Terdapat perbedaan yang tidak jauh berbeda antara
Wa dengan Fa tetapi hal tersebut dianggap sebanding,sehingga didapat hubungan antara
keduanya yaitu Wair = Fa.