LKS FLUIDA STATIS

LKS FLUIDA STATIS

A. TUJUAN

Setelah melakukan percobaan peserta didik diharapkan dapat:

1. Menentukan besarnya gaya apung dan membuktikan hukum archimedes

2. Menentukan massa jenis sebuah fluida dengan hukum utama hidrostatis

3. Memahami konsep teganagan permukaan dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

4. Memahami konsep teganagan permukaan dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

B. DASAR TEORI

Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat Alir. Jadi perkataan fluida dapat mencakup zat cair atau gasZat cair adalah Fluida yang non kompresibel (tidak dapat ditekan) artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan sedangkan gas adalah fluida yang kompresibel, artinya dapat ditekan.

a) Hukum Archimedes

Hukum Archimedes mengatakan bahwa apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut. Keadaan benda jika dimasukkan dalam air, terdapat tiga kemungkinan :

Benda tenggelam dalam fluida, jika gaya tekan keatasnya tidak mampu menahan beratnya.
Benda melayang dalam fluida, jika gaya tekan keatasnya sama dengan beratnya.
Benda terapung dalam fluida, jika gaya tekan keatasnya lebih besar dari berat benda.

b) Hukum Utama Hidrostatika

Apabila suatu wadah dilubangi di dua sisi yang berbeda dengan ketinggian yang sama dari dasar wadah, maka air akan memancar dari ke kedua lubang tersebut dengan jarak yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa pada kedalaman yang sama tekanan air sama besar.

Suatu fluida dapat dianggap tersusun atas lapisan-lapisan air dan setiap lapisan memberi tekanan pada lapisan bawahnya. Besar tekanan itu bergantung pada kedalaman, makin dalam letak suatu bagian fluida semakin besar tekanan pada bagian itu (lihat analogi tumpukan manusia, tentunya orang yang di posisi terbawah akan merasakan tekanan paling besar).. Setiap bagian di dalam fluida statis akan mendapat tekanan zar cair yang disebabkan adanya gaya hidrostatis disebut Tekanan Hidrostatis “Ph”. Contoh nyatanya ketika sebuah bola yang di masukkan ke dalam air, ketika kita lepaskan akan mendapat gaya ke atas.

Besarnya tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada massa jenis zat cair, percepatan gravitasi bumi dan kedalamannya. Secara matematis tekanan hidrostatis disuatu titik (misal didasar balok) diturunkan dari konsep tekanan.

w = m.g = ρ V g = ρA h g

Keterangan :

Ph = Tekanan Hidrostatis (N/m2)

h = kedalaman/tinggi diukur dari permukaan fluida (m)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

c) Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap di permukaan air tanpa tenggelam. Tegangan permukaan dilihat dari interaksi molekul benda dan zat cair

Gaya ke atas untuk menopang jarum agar tidak tenggelam merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum disini adalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.

Gaya yang diperlukan untuk mengangkat jarum adalah gaya ke atas dijumlah gaya berat jarum (mg).

d)Kapilaritas

Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai.

C. ALAT DAN BAHAN

1. Statif

2. Beban dengan Massa yang berbeda

3. Gelas Ukur

4. Neraca Pegas

5. Pipa U

6. Air

7. Minyak Makan

8. Mistar

9. Clip Kertas/Silet

10. Air

11. Gelas

12. Kerta tisu dan HVS

13. Pewarna

D. LANGKAH PERCOBAAN

1. Hukum Archimedes

1. Siapkan alat dan bahan

2. ikat benda dengan tali pada neraca pegas, ukurlah berat benda diudara dan dan berata benda di dalam air catat hasilnya pada tabel 5.1

3. Catat volum air sebelum (Vo) benda di masukan dan volum setelah (V) benda dimasukan Catat hasilnya pada tabel 5.1

4. Hitunglah massa jenis benda jika massa jenis air 1 gram/cm³

2. Hukum Utama Hidrostatis

1. Siapkan pipa U, air, minyak goreng

2. Isi pipa U dengan air secukupnya

3. Tambahkan minyak goreng pada salah satu pipa

4. Dihitung kerapatan minyak goreng dengan menggunakan persamaan hukum utama hidrostatis

5. Ulangi kembali langkah 2-4 untuk volume berbeda .

6. Catat hasil percobaan pada tabel 5.2

3. Tegangan Permukaan

1. Isi sebuah gelas dengan air sampai penuh

2. Dengan hati-hati letakkan klip di permukaan air sehingga saat diletakkan, klip akan mengapung di permukaan air

3. Dengan keadaan klip mengapung, tambahkan sedikit larutan detergen atau larutan sabun ke dalam air. Maka klip segera tenggelam.

4. Perhatikan apa yang terjadi pada klip setelah air diberi detergen. Catat hasil pengamatan pada tabel 5.3

4. Kapilaritas

1. Siapkanlah satu lembar Kertas tisu, HVS, dan 2 buah gelas

2. Aduk Pewarna makanan pada segelas air

3. masukkan salah satu ujung kertas tisu dan HVS pada gelas yang berisi air berwarna dan satunya pada gelas yang kosong

4. Amati apa yang terjadi pada kerta tisu dan HVS. Catat hasil pengamatan pada Tabel 5.4

E. DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 5.1 Data Hasil Percobaan Hukum Archimedes

No	MASSA BEBAN (gram)	BERAT BEBAN DI UDARA (W_U) (N)	BERAT BEBAN DI AIR (W_A)(N)	VOLUME AWAL (V₀)(ml)	VOLUME AAKHIR (V_t) (ml)	VOLUME BENDA (ml)	MASSA JENIS BENDA (ρ_BENSA) (g/cm³)
1	50
2	100
3	150
4	200