Laporan 6 Adella Natasya 2118110101122

LAPORAN PRAKTIKUM SEMESTER GANJIL

MASSA JENIS DAN SPECIFIC GRAVITY ZAT

Nama Praktikan : Adella Natasya

NIM : 211810101122

Fakultas/Jurusan : FMIPA/Matematika Hari/Tanggal : Kamis, 28 Oktober 2021 Nama Asisten : Yulia Ayu

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JEMBER

FAKULTAS MIPA JURUSAN MATEMATIKA

TAHUN 2021

BAB I PENDAHULUAN

I. LATAR BELAKANG

Hukum Archimedes merupakan hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya berat dan gaya apung pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida.

Berdasarkan hukum archimedes dapat dikelompokkan benda menjadi 3 jenis.

Benda-benda tersebut di antaranya adalah benda tenggelam, terapung, dan melayang. Benda bisa tenggelam jika gaya angkat air lebih kecil dari gaya berat benda tersebut. Sedangkan benda melayang terjadi jika gaya angkat air dan gaya berat benda sama. Untuk benda yang bisa mengapung terjadi saat gaya angkat air lebih besar dibandingkan dengan gaya berat benda. Dalam kehidupan sehari- hari hukum archimedes sering ditemui. Sebagai contoh yaitu pada kapal selam terdapat tangki yang jika di darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.

II. TUJUAN

1. Menentukan massa jenis zat cair (𝜌_𝑧𝑐) dengan menggunakan hukum Archimedes

2. Menentukan specific gravity (SG) zat padat dengan menggunakan hukum Archimedes

III. MANFAAT

Manfaat yang dapat diperoleh dari praktikum massa jenis dan specific gravity adalah dapat diketahui cara menentukan massa jenis zat, cara menentukan specific gravity zat pada saat tenggelam maupun terapung. Mengetahui apa saja yang dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari melalui pembelajaran hukum archimedes.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Hukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan di atas zat cair. Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya keatas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Bunyi Hukum Archimedes adalah

“Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut” (Ainiyah, 2018).

Apabila suatu benda dimasukkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mengalami gaya apung. Hal ini diungkapkan oleh Archimedes dalam hukumnya yang berbunyi “gaya apung yang bekerja pada sebuah benda yang dibenamkan sama dengan berat fluida yang dipindahkan”. Gaya apung yang terjadi pada benda adalah selisih gaya yang bekerja pada benda apabila dicelupkan atau berada dalam fluida. Dari hukum Archimedes didapatkan persamaan:

FA = ρf. V . g

Pada peristiwa melayang, volum fluida yang dipindahkan (volum benda yang tercelup) sama dengan volum total benda yang melayang.

∑F = 0

ρf . g .Vt = ρb . g . Vb

Karena Vt (volume benda yang tercelup) sama dengan Vb (volum benda total), maka syarat benda melayang adalah:

 Gaya apung Fa sama dengan berat benda w atau Fa = w

 Massa jenis benda harus sama dengan massa jenis fluida ρb = ρf

Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung (Gideon dkk, 2021).

Gambar 2.1 Prinsip Hukum Archimedes (Sumber: Salim dan Taib, 2018) 1. Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada. Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :

W = gaya berat benda Fa = gaya archimedes N = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa sehingga : W > Fa

m . g > ρZC . Vb . g ρb . Vb . g > ρZC . Vb . g

ρb > ρzc ρb = massa jenis benda

ρzc = massa jenis zat cair 2. Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada. Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g ρb = ρzc

3. Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair. Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . V2 . g ρb . Vb = ρZC . V2

karena Vb > V2 maka : ρb < ρZC

(Animullah dan Kasli, 2016).

Massa jenis merupakan pengukuran massa persatuan volume. Cara mengukur massa jenis pada umumnya dengan menimbang berat zat cair tersebut dan membaginya dengan volume zat cair yang terukur. Massa jenis zat cair (ρZC) dapat dihitung dengan persamaan :

𝜌_𝑍𝐶 = 𝑤_𝑢− 𝑤_𝑍𝐶 𝑉_𝑔 dengan : 𝑤_𝑢 = berat benda di udara

𝑤_𝑍𝐶 = berat benda di dalam zat cair V = volume benda, diperoleh dari :

𝑉 = 𝑤_𝑢− 𝑤_𝑎𝑖𝑟 𝜌_𝑎𝑖𝑟 𝑔 𝑤_𝑎𝑖𝑟 = berat benda di dalam air

g = percepatan gravitasi bumi = 9,8 m/s² (Tim Penyusun, 2021).

Specific gravity adalah perbandingan massa jenis sebuah fluida terhadap sebuah fluida standar.Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda padat yang ditenggelamkan seluruhnya di dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung sebesar berat zat cair yang dipindahkan akibat tenggelamnya benda padat tersebut. Hal tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan :

S𝐺_𝑧𝑝 = 𝑊 𝑊 − 𝑊_s

dimana : W = berat zat padat di udara WS = berat zat padat di dalam air

Selain itu dapat ditentukan juga Specific gravity zat padat yang mengapung di air, dengan menggunakan prinsip Hukum Archimedes. Agar zat padat dapat terbenam seluruhnya di dalam zat cair, maka dibutuhkan ‘pembenam’. Pertama zat padat ditimbang di udara (W), lalu ditimbang pembenam di dalam aquades (Wp).

Kemudian ditimbang pembenam dan zat padat yang sudah dikaitkan pada pembenam di dalam aquades W2. Besar dari Specific gravity zat padat dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

SG_𝑧𝑝 = 𝑊 𝑊₁− 𝑊₂

dengan :

W1 = W + Wp W2 = Wzp + Wp Keterangan:

W = berat zat padat di udara,

Wzp = berat zat padat di dalam aquades, Wp = berat pembenam di dalam aquades.

(Tim Penyusun, 2021).

BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1 ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum massa jenis dan specific gravity adalah:

1. Timbangan/Triple Balance digunakan untuk menimbang massa benda padat atau cair 1 buah

2. Zat padat digunakan sebagai bahan praktikum 1 buah

3. Zat cair (aquadest, minyak goreng, gliserin) digunakan sebagai bahan praktikum 1 buah

4. Tabung gelas ukur digunakan sebagai pengukur volume benda padat atau zat cair 1 buah

5. Jangka sorong digunakan untuk mengukur benda padat 1 buah 3.2 METODE KERJA

Metode kerja yang digunakan dalam praktikum massa jenis dan specific gravity adalah sebagai berikut:

3.3.1 Desain Percobaan

Gambar 3.1 Pengukuran massa benda M di udara, di dalam aquades dan di dalam zat cair

(Sumber: Tim Penyusun, 2021)

Gambar 3.2 Pengukuran massa benda di udara, massa pembenam di aquades dan massa pembenam + benda di dalam aquades

(Sumber: Tim Penyusun, 2021)

3.3.2 Prosedur Percobaan

Prosedur percobaan yang digunakan dalam praktikum massa jenis dan specific gravity adalah:

A. Menentukan Massa Jenis Zat Cair (𝜌zc) 1. Diperhatikan gambar 3.1

2. Ditimbang benda M ketika di udara seperti pada gambar 3.1a 3. Ditimbang benda M ketika di dalam air (aquadest) seperti pada

gambar 3.1b

4. Ditimbang benda M ketika di dalam minyak goreng seperti pada gambar 3.1c

5. Diulangi langkah 2 – 4 selama 3 kali 6. Diulangi langkah 2 – 5 untuk gliserin.

B. Menentukan SG Zat Padat/Benda yang tenggelam dalam air 1. Diperhatikan gambar 3.1

2. Ditimbang zat padat ketika di udara (W) seperti pada gambar 3.1a 3. Ditimbang zat padat ketika di dalam air (Wzp) seperti pada

gambar 3.1b

4. Diulangi langkah 2 – 3 selama 3 kali

5. Diulangi langkah 2 – 4 untuk zat padat yang berbeda.

C. Menentukan SG Zat Padat/Benda yang terapung dalam air 1. Diperhatikan gambar 3.2

2. Ditimbang zat padat ketika di udara (W) seperti pada gambar 3.2a

3. Ditimbang ‘pembenam’ ketika di dalam air (Wp) sperti pada gambar 3.2b

4. Ditimbang zat padat dan ‘pembenam’ ketika di dalam air (W2) seperti pada gambar 3.2c

5. Dilakukan langkah 2 – 5 selama 3 kali.

3.3 METODE ANALISIS

Metode analisis yang digunakan dalam praktikum massa jenis dan specific gravity adalah:

1) Massa jenis zat cair

𝜌_𝑍𝐶 = 𝑤_𝑢− 𝑤_𝑍𝐶 𝑉_𝑔

2) ∆𝜌_𝑍𝐶

∆𝜌_𝑍𝐶 = √∑(𝜌_𝑍𝐶− 𝜌̅̅̅̅̅)_𝑍𝐶 ² 𝑁 − 1 3) Volume

𝑉 =𝑤_𝑢− 𝑤_𝑎𝑖𝑟 𝜌_𝑎𝑖𝑟 𝑔 4) Specific gravity zat padat tenggelam

S𝐺_𝑧𝑝 = 𝑊 𝑊 − 𝑊_s

5) Specific Gravity zat padat terapung SG_𝑧𝑝= 𝑊

𝑊₁− 𝑊₂

dengan :

W1 = W + Wp W2 = Wzp + Wp 6) ∆ S𝐺_𝑧𝑝

∆ S𝐺_𝑧𝑝= √∑(S𝐺_𝑧𝑝− S𝐺_𝑧𝑝′)² 𝑁 − 1 7) I, K, AP

𝐼 = [∆S𝐺_𝑧𝑝

S𝐺_𝑧𝑝 ] 𝑋 100%

K = 100% − 𝐼 AP = 1 − log [∆S𝐺_𝑧𝑝

S𝐺_𝑧𝑝 ] AP = 1 − log [^{∆𝜌𝑍𝐶}

𝜌𝑍𝐶]

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

A. Tabel hasil massa jenis zat cair Nama zat cair 𝜌_𝑍𝐶

(kg/m³) Minyak

goreng

0,901 0,91 0,925 Gliserin

1,253 1,261 1,257

B. Tabel hasil SG zat padat yang tenggelam dalam air

Nama zat cair SGzp

(m³)

Alumunium

2,674 2,667 2,678 Kuningan

8,481 8,465 8,343

C. Tabel hasil SG zat padat yang terapung dalam air Bahan

Pembenam

SGzp

Alumunium

0,251 0,252 0,252 Kuningan

0,541 0,517 0,518

4.2 Pembahasan

Pada praktikum massa jenis dan specific gravity digunakan konsep hukum archimedes untuk menentukan massa jenis zat cair dan specific gravity. Pada praktikum ini digunakan minyak goreng dan gliserin yang dicari massa jenisnya. Selain itu, digunakan padatan berupa balok dari kuningan dan aluminium sebagai benda penguji yang akan dimasukkan ke dalam zat cair.

Dilakukan 3 kali pengambilan data massa jenis pada minyak goreng, sehingga diperoleh rata-rata massa jenisnya adalah 0,91474 kg/m³. Pada gliserin juga dilakukan 3 kali pengambilan data massa jenis, sehingga diperoleh rata-rata massa jenisnya adalah 1,2573 kg/m³. Sehingga dapat ditentukan perbandingan massa jenis kedua zat tersebut yaitu massa jenis gliserin lebih tinggi dari massa jenis minyak goreng. Dari hasil analisis data dapat ditentukkan nilai massa jenis zat cair, semakin bertambah berat benda di udara akan semakin besar juga nilai massa jenis zat cair. Hal ini sesuai dengan literatur, semakin besar massa suatu benda semakin besar pula massa jenisnya.

Pada praktikum menentukan nilai specific gravity zat padat untuk benda tenggelam dalam air dilakukan 3 kali pengambilan data pengamatan specific gravity pada aluminium, sehingga diperoleh rata-rata specific gravitynya adalah 2,673 m³. Selain itu, pada kuningan juga dilakukan 3 kali pengambilan data pengamatan specific gravity, sehingga diperoleh rata-rata specific gravitynya adalah 8,429 m³. Pada praktikum menentukan specific gravity zat padat yang terapung dalam air dilakukan 3 kali pengambilan data pengamatan specific gravity pada alumunium, sehingga diperoleh rata-rata specific gravitynya adalah 0,251 m³. Selain itu, pada kuningan juga dilakukan 3 kali pengambilan data pengamatan specific gravity, sehingga diperoleh rata-rata specific gravitynya adalah 0,525 m³. Dari percobaan menentukan nilai specific gravity zat padat untuk benda tenggelam dan terapung, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai berat benda di udara maka semakin besar pula nilai specific gravitynya. Semakin besar specific gravity maka semakin kecil gaya dorong yang diperoleh. Benda akan tenggelam di dalam air apabila benda memiliki

specific gravity yang besar. Hal ini sesuai dengan hukum archimedes, benda dikatakan tenggelam apabila massa jenis dari suatu benda lebih besar dari massa jenis air. Semakin kecil nilai specific gravity yang diperoleh maka gaya dorong ke atas yang diperoleh semakin besar. Banda akan terapung apabila memiliki specific gravity yang lebih kecil. Hal ini sesuai dengan teori hukum archimedes bahwa benda dapat dikatakan terapung apabila memiliki massa jenis yang lebih kecil dari massa jenis air.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari praktikum ini adalah:

1. Massa jenis zat cair yang diperoleh sesuai dengan teori pada literatur. Massa jenis gliserin lebih besar dari massa jenis minyak goreng.

2. Nilai dari specific gravity untuk zat padat dengan hukum archimedes untuk benda tenggelam dan terapung adalah seimbang. Nilai specific gravity kuningan lebih besar dari alumunium.

3. Karakteristik benda tenggelam dan terapung berdasarkan specific gravitynya yaitu pada benda tenggelam, semakin besar specific gravity maka semakin dekat jarak dengan dasar. Untuk benda terapung semakin kecil nilai specific gravity semakin dekat dengan permukaan.

5.2 Saran

Saran untuk kegiatan praktikum massa jenis dan specific gravity adalah sebaiknya praktikan lebih memahami konsep yang digunakan dalam praktikum. Praktikan harus mempelajari materi atau prosedur percobaan agar lebih memahami dalam pengambilan data. Praktikan lebih teliti dalam menganalisis data sehingga data yang didapat merupakan data yang akurat.

Daftar Pustaka

Ainiyah, K. 2018. Bedah Fisika Dasar. Yogyakarta: Deepublish.

Animullah dan Kasli, E. 2016. Pengaruh Massa Jenis Benda Terhadap Tekanan Hidrostatik. Jurnal Pendidikan Geosfer 1(1): 16-18.

Gideon, S., dkk. 2021. Fisika Dasar Mekanika. Bandung: Media Sains Indonesia.

Irsan, dkk. 2017. Pemanfaatan Minyak Goreng Bekas Untuk Pembuatan Biodesel Menggunakan Katalis Zeolit Alat Teraktivasi. Jurnal Chemurgy 1(2): 1-5.

Salim, A. dan Taib, S. 2018. Fisika Dasar 1. Yogyakarta: Deepublish.

Tim Penyusun. 2021. Modul 6 Massa Jenis dan Specific Gravity Zat. Jember:

Universitas Jember.

TABEL PENGAMATAN

Massa Jenis Zat Cair Dan Specific Gravity A. Menentukan massa jenis zat cair

Jenis balok logam M: Alumunium Nama zat

cair

Wu

(N)

Wair

(N)

Wzc

(N) 𝑉 = 𝑤_𝑢− 𝑤_𝑎𝑖𝑟 𝜌_𝑎𝑖𝑟 𝑔 (m³)

𝜌_𝑍𝐶 =^{𝑤𝑢−𝑤𝑍𝐶}

𝑉𝑔

(kg/m³)

(𝜌_𝑍𝐶− 𝜌̅̅̅̅̅)_𝑍𝐶 ² ∆𝜌zc

Minyak goreng

21,83 13,76 14,50 0,000807 0,901 0,0018264

0,3359 21,80 13,75 14,46 0,000805 0,91 0,1122248

21,85 13,78 14,40 0,000807 0,925 0,1133470 Pzc = 0,91474

∑ = 0,2257545

Gliserin

22,00 13,74 11,60 0,000826 1,253 1,8673E-05

1,2594 21,85 13,71 11,57 0,000814 1,261 1,5918131

21,80 13,66 11,55 0,000814 1,257 1,580846 Pzc =1,2573

∑ = 3,1726780

B. Menentukan SG zat padat yang tenggelam dalam air Jenis bahan/balok yang ditimbang : kayu (Wk)

Bahan Pembenam

W (di udara) (g)

Wp

(g)

W2=(mk

+mp)g (g)

W1=W+Wp

SGzp =

𝑊 𝑊1−W2

(SGzp – SGzp) 2 ∆𝑆𝐺zp

Alumunium

4,55 13,61 0,10 18,16 0,251 0

0,00666

4,56 13,63 0,10 18,19 0,252 1x10^-3

4,59 13,68 0,10 18,27

0,252

1x 10^-3 SGzp=0,251

∑ = 83,4 x 10^-7

Kuningan

4,40 59,10 55,10 63,5 0,541 25,6 x 10^-5

0,00347

4,39 59,15 55,05 63,54 0,517 6,4 x 10^-5

4,38 59,15 55,09 63,53 0,518 4,9 x 10^-5

SGzp=0,52 5

∑ = 12,3 x 10^-5

C. Menentukan SG zat padat yang terapung dalam air Jenis bahan/balok yang ditimbang : kayu (Wk)

Bahan Pembenam

W (di udara) (g)

Wp

(g)

W2=(mk

+mp)g (g)

W1=W+Wp

SGzp =

𝑊 𝑊1−𝑊2

(SGzp – SGzp) 2 ∆𝑆𝐺zp

Alumunium

4,55 13,61 0,10 18,16 0,251 0

0,00666

4,56 13,63 0,10 18,19 0,252 1x10^-3

4,59 13,68 0,10 18,27

0,252

1x 10^-3 SGzp=0,251

∑ = 83,4 x 10^-7

Kuningan

4,40 59,10 55,10 63,5 0,541 25,6 x 10^-5

0,00347

4,39 59,15 55,05 63,54 0,517 6,4 x 10^-5

4,38 59,15 55,09 63,53 0,518 4,9 x 10^-5

SGzp=0,52 5

∑ = 12,3 x 10^-5