statika fluida fisika dasar

BAB 1

 PENDAHULUAN

Pada bab pendahuluan ini akan membahas tentang latar belakang, tujuan dan fungsi dari masing-masing alat dan bahan yang digunakan pada praktikum fisika dasar modul Statika Fluida.

1.1         Latar Belakang

Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.

 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. 

Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas.

Untuk mengetahui dan membuktikan hubungan Fluida Statis, Hukum Archimedes dan Viskositas dengan cara uji coba yang telah dilakukan sebelumnya serta untuk melengkapi Laporan Praktikum Fisika dasar maka Modul ini kami beri judul “Statika Fluida”.

1.2         Tujuan

Berikut ini adalah tujuan dari praktikum fisika dasar modul Statika Fluida:

1.      Menambah pengetahuan tentang fluida statis.

2.      Menentukan kekentalan dari berbagai cairan yang berbeda.

3.      Mengetahui massa jenis dari beberapa cairan yang berbeda.

1.3         Fungsi Alat dan Bahan

Dalam melakukan percobaaan kami menggunakan alat dan bahan yang dapat membantu dalam menentukan massa jenis dan nilai ketentuan dari suatu cairan, berikut adalah:

Alat-alat yang digunakan:

1.    Gelas ukur, yaitu alat yang berfungsi untuk menampung cairan dan untuk mengukur volume cairan.

2.    Mikrometer, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur diameter balok kayu dan kelereng.

3.    Neraca teknis, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur massa suatu benda.

Berikut bahan-bahan yang digunakan:

1.    Minyak goreng, air, dan oli SAE, yaitu cairan percobaan yang diukur massa jenisnya dan kekentalannya.

2.    Kelereng, yaitu objek yang digunakan pada hukum stokes

3.    Balok kayu, yaitu objek dicelupkan kedalam cairan pada percobaan hukum Archimedes.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab tinjauan pustaka ini akan membahas tentang Hukum Archimedes, dan Stokes.

2.1     Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menyatakan bahwa "Jika suatu benda dicelupkan dalam zat cair maka benda tersebut akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut".Gaya Archimedes disebut juga dengan gaya ke atas (Sarwanto,2013). Gaya ke atas dapat di temukan melalui persamaan berikut.

Fa = c .Vc . g

Keterangan:

Fa = Gaya ke atas

Pc = Massa jenis zat cair

Vc = Volume zat cair yang dipindahkan

g = Gaya gravitasi

Adapun gaya ke atas yang di alami sebuah benda jika benda dicelupkan pada beberapa jenis fluida.

 =

Keterangan:

Fa_(a) = Gaya ke atas di dalam air

Fa_(c) = Gaya ke atas di dalam cairan lain

a = Massa jenis air

c = Massa jenis cairan lain

2.2       Hukum Stokes

Gaya gesek antara permukaan benda padat yang bergerak dengan fluida akan sebanding dengan kecepatan relatif gerak benda ini terhadap fluida. Hambatan gerak benda di dalam fluida disebabkan oleh gaya gesek antara bagian fluida yang melekat ke permukaan benda dengan bagian fluida di sebelahnya. Gaya gesek itu sebanding dengan koefisien viskositas (η) fluida (Sarwanto,2013). Menurut Stokes, gaya gesek adalah :

Keterangan:

Fs = Gaya gesek (N)

r = Jari-Jari (m)

v =Kecepatan Jatuh dalam Fluida (m/s)

Persamaan di atas dikenal sebagai hukum Stokes. Penentuan η dengan mengunakan hukum Stokes dapat dilakukan dengan percobaan kelereng jatuh. Sewaktu kelereng dijatuhkan ke dalam bejana kaca yang berisi cairan yang hendak ditentukan koefisien viskositasnya, kecepatan kelereng semakin lama semakin cepat. Sesuai dengan hukum Stokes, makin cepat gerakannya, makin besar gaya geseknya. Hal ini menyebabkan gaya berat kelereng tepat setimbang dengan gaya gesek dan kelereng jatuh dengan kecepatan tetap sebesar v sehingga berlaku persamaan:

2.3       Viskositas

            Viskositas (kekentalan) merupakan kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas (Sarwanto,2013).

BAB 3

PENGUMPULAN DATA

Pada bab pengumpulan data ini akan membahas tentang langkah kerja percobaan dan data pengamatan dari praktikum fisika dasar modul Statika Fluida.

3.1         Data Pengamatan

3.1.1  Hukum Archimedes

Berikut adalah tabel data pengamatan dari praktikum fisika modul Statika Fluida tentang Hukum Archimedes.

Tabel 3.1 Pengamatan dari percobaan Hukum Archimedes.

No.	Cairan	M (gram)	V (cm3)	Vc awal (ml)	Vc akhir (ml)	VC	ρC
1.	Air	8,5	880	210	228	18	1,3
2.	Minyak goreng	8,5	880	210	221	11	1,3
3.	Oli	8,5	880	210	222	12	1,3

3.1.2  Hukum Stokes

Berikut adalah tabel data pengamatan dari praktikum fisika dasar modul Statika Fluida tentang Hukum Stokes.

Tabel 3.2 pengamatan dari percobaan Hukum Stokes.

No.	Cairan	H (cm)	V (cm)	t (detik)					Rata-rata
				1	2	3	4	5
1.	Air	19	210	1	0,7	1,1	0,5	0,55	0,77
2.	Minyak goring	19	210	0,8	1	0,65	0,81	0,81	0,814
3.	Oli SAE	19	210	0,3	0,5	0,3	0,5	0,3	0,38

3.2         Langkah kerja

Berikut ini adalah langkah kerja dari praktikum fisika dasar modul Statika Fluida:

1.      Siapkan alat dan bahan kerja yang akan digunakan.

2.      Siapkan tiga gelas ukur, lalu siapkan juga air, minyak goreng, dan oli SAE.

3.      Siapkan dan masukkan cairan kedalam masing-masing gelas ukur.

4.      Masukkan balok dan lakukan pengukuran di setiap gelas ukur dengan stopwatch.

5.      Sebelum dimasukkan ukur volume awal dan tinggi cairan ketiga gelas ukur dimasukkan balok.

6.      Lakukan juga pada bola.

7.      Dan hasil pengukuran catat pada tabel pengamatan.

BAB 4

PENGOLAHAN DATA

Pada bab pengolahan data ini akan membahas tentang data kuantitatif dan data kualitatif dari praktikum Fisika Dasar modul Statika Fluida.

4.1     Data Kuantitatif

4.1.1 Hukum Archimedes

1. Massa jenis air dan gaya keatas.

ρ balok =  =  =  0,0096 gr/cm³

ρ air =  =  = 0,4693 gr/cm³

Fa air   =

            = 0,4693 . 18 . 10

            = 84,48 gr cm/s²

2. Massa jenis oli dan gaya keatas oli

ρ oli =  =  = 0,768 gr/cm³

Fa Oli = ρ oli . V oli . g

            = 0,768 . 11 . 10

            = 84,48 gr cm/s²

3.    Massa jenis minyak dan gaya keatas minyak

ρ minyak =  =  = 0,704 gr/cm³

Fa Minyak       = ρ Minyak . V minyak . g

                        = 0,704 . 12 . 10

            = 84,48 gr cm/s²

4.1.2   Hukum Stokes

Berikut ini adalah perhitungan pada Hukum Stokes:

m bola = 8 gr

d bola  = 1,7 cm

r bola   = 0,85 cm

v bola       = 4/3 .  . r²

                      = 4/3 . 3,14 . (0,85)³

                 = 3.02 cm³

ρ bola       =  =  = 2,65 gr/cm³

g               = 10 m/s²= 1000 cm/s²

h air          = 19

h oli          = 19

h minyak  = 19

4.1.3   Viskositas

Berikut ini adalah perhitungan Viskositas air, oli SAE, dan minyak goreng:

1. Viskositas air

          V air       =  =  = 24,67

          ƞ air        =  =  =  9,82 Poise

2. Viskositas Oli

          V oli       =  =  = 50

          ƞ oli        =  =  =  6,04 Poise

3.    Viskositas Minyak

          V Minyak =  =  = 23,34

           ƞ Minyak =  =  =  13,38 Poise

4.2     Data Kualitatif

Berikut adalah grafik perhitungan massa jenis cairan pada Hukum Archimedes.

4.2.1        Hasil Perhitungan massa jenis cairan pada Hukum Archimedes.

Grafik 4.1 Hasil perhitungan massa jenis cairan pada Hukum Archimedes

4.2.2        Hasil Perhitungan viskositas air, oli SAE dan minyak goreng.

Grafik 4.2 Hasil perhitungan viskositas air, oli SAE, dan minyak goreng

BAB 5

PENUTUP

Pada bab penutup ini akan membahas kesimpulan dari modul tiga yaitu Statika Fluida dan saran untuk praktikum Statika Fluida.

5.1     Kesimpulan

Dari percobaan Statika Fluida dapat disimpulkan bahwa massa jenis suatu zat bergantung pada massa dan volume zat itu sendiri, jenis dan masing-masing zat juga sangat berpengaruh pada massa jenis zat-nya karena masing-masing zat memiliki gaya apung yang berbeda yang sangat menentukan besar massa jenisnya. Semakin besar tingkat kekentalan zat cair semakin lama waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk jatuh sampai ke dasar lautan.

Dari praktikum ini diperoleh:

1.    Massa jenis air dan gaya keatas diperoleh 0,436 gr/cm³ dan 84,48 gr cm/s²

2.    Massa jenis oli dan gaya keatas diperoleh 0,768 gr/cm³ dan 84,48 gr cm/s²

3.    Massa jenis minyak dan gaya keatas diperoleh 0,704 gr/cm³ dan 84,48 gr cm/s²

4.    Hukum stokes diperoleh volume bola 3,02 cm³ , dan massa jenis bola 2,65 cm/s²

5.    Viskositas air diperoleh 9,82 Poise

6.    Viskositas oli diperoleh 6,04 Poise

7.    Viskositas minyak diperoleh 13,38 Poise

Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa jenis cairan sangat berpengaruh terhadap massa jenis, hukum stokes dan viskositas.

5.2     Saran

Sebelum melakukan percobaan disarankan agar mempelajari dan memahai dahulu teori dasar dan konsep dari Statika Fluida ini. Semoga praktikum yang telah dilakukan akan lebih baik kedepannya..

DAFTAR PUSTAKA

Sarwanto. 2013. Fisika untuk SMA dan MA KelasX. Surakarta : Mediatama.

Untoro. 2010. Fisika untuk Sekolah Menengah Kejuruan. Jakarta : Graha Pustaka.