Date post: | 08-Feb-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | ayunda-nur |
View: | 32 times |
Download: | 0 times |
PHYSIC REPORT
THE APPLICATION OF THE HIDROSTATIC`S LAW
(HIDROSTATIC PARADOXIAL)
NAME : Ayunda Nur Hidayatiningsih
CLASS : XI IA 6
SMAN 1 JEMBER
1. TITLE : THE APPLICATION OF THE
HIDROSTATIC`S LAW (HIDROSTATIC
PARADOXIAL)
2. AIM : Get Density of Fluids Based on Hidrostatic
Paradoxial.
I can Get Density of Aquades
I can Get Density of Oil
I can Get Density of Alcohol
3. BASIC THEORY :
a. Archimedes`s Principles
Archimedes`s principle is the fundamental natural law of buoyancy. First
identified by the greek mathematician and inventor Archimedes in the third
cebtury BC. It states that any object floating upon or submerged in a fluid is
buoyed upward by a force equal to the weight of the displaced fluid.
This buoyant force is caused by the weight of the fluid, which causes the
fluid pressure to increase steadly with increasing the depth from the surface.
Any submerged objects is subject to a greater pressure force on it`s lower
surface than on it`s upper.surface, creating a tendency for the objects to rise.
This tendency is counteracted by the weight of the object, which will
sink if it is heavier than the surrounding fluidand will raise rise if it is lighter.
If the object weight the same as an equivalent volume of the fluid, it will be
in equilibrum and remain motionless. Buoyancy may be thought of as the
density of a fluid relative to the density of the objects submerged in it.
From this, we can find two equation:
Density = mass/volume
Buoyancy = (Density of objects–Density of the fluid)x(volume of displaced fluid)
b. Hidrostatic
Hidrostatika ialah ilmu perihal zat alir atau fluida yang diam tidak
bergerak dan”hidrodinamika” parihal zat alir yang bergerak. Hidrodinamika
yang khusus mengenai aliran gas dan udara, disebut ”Aerodinamika”.
Fluida ialah zat yang dapat mengalir. Jadi, termasuk zat cairdan gas.
Perbedaan zat cair dengan ghas terutama terletak pada kompresibilitasnya.
Gas mudah dimampatkan, sedang zat cair praktis tidak dapat dimampatkan.
Dalam pembahasan kita disini, perubahan kecil volume zat cair yang
menderita tekanan, umumnya diabaikan.
Rapat massa suatu bahan yang homogen didefinisikan sebagai massanya
persatuan volum. Satuan kerapatan sdalam ketiga sistem satuan ialah: satu
kiliogram per m-3 (1 kg m3), satu gram per cm3 dan slug per ft-3.
Rapat massa akan kita lambangkan dengan huruf Yunani r (rho):
m = rV (13-1)
Misalnya, berat 1 ft3 air ialah 62,5 lb; rapatnya ialah 62,5/32,2 =
1,94 slug per ft-3. beberapa harga rapat masspada suhu kamar tercantum
dalam tabel 13-1.
c. Density
Bahan
Rapat
Bahan
Rapat
g cm-3 g cm-3
Air 1,00 Gliserin 1,26
Alumunium 2,7 Kuningan 8,6
Baja 7,8 Perak 10,5
Benzena 0,90 Platina 21,4
Besi 7,8 Raksa 13,6
Emas 19,3 Tembaga 8,9
Es 0,92 Timah Hitam 11,3
Etil Alkohol 0,81
Berat jenis suatu bahan ialah perbandingan rapat massa bahan itu
terhadap rapat massa air dan sebab itu berupa bilangan semata.
”Berat jenis” (spesific gravity) sebenarnyamerupakan istilah yang
sangat keliru, karena tidak ada sangkut pautnya dengan berat (gravity). Lebih
tepat disebut rapat realtif, karena lebih memperjelas konsepnya.
d. Tekanan dalam Fluida
Gmb. Gaya terhadap seunsur fluida dalam kesetimbangan
Waktu menerangkan tekanan hidrostatika pada Bagian 11-1, berat fluida
diabaikan dan tekanan dianggap sama pada semua titik. Tetapi seperti sudah
kita ketahui, makin tinggi dari permukaan bumi makin berkurang tekanan
udara, dan di dalam tealaga atau laut tekanan juga akan makin berkurang jika
makin jauh dari dasar. Karena itu definisi tekanankita buat berlaku umum
dan mendefinisikan tekanan di Sembarang titik sebagai perbandingan gaya
normal dF yang bekerja pada suatuluas kecil dA dimana titik itu sendiri
berada, terhadap luas dA itu:
dF = pdA (13-2)
Jika tekanan itu sama di semua titik padabidang di seluas A, maka
persamaan - persamaan ini menjadi persamaan (11-3):
F = Pa
Marilah sekarang kita cari hubungan umum antara tekanan p pada
sembarang titik di dalam fluida dengan tinggi letak y titik itu.jika fluida
dalam kesetimbangan, maka semua unsur volumnya jugadalam
kesetimbangan. Pandanglah unsur berbentuk lapisan sangat tipis, seperti
pada gambar 13-1, yang tebalnya dy dan luas permukaannya A. Kalau rapat
massa fluida p, massa unsur itu ialah pA dy dan beratnya dw ialah pgA dy.
Gaya yang dikerjakan pada unsur tersebut oleh fluida sekelilingnya dimana
- mana selalu tegak lurus pada permukaan unsur. Berdasarkan simetri, gaya
resultan horisontal pada sisisnyasma dengan nol. Gaya ke atas pada
permukaan sebelah bawah ialah pA, sedangkangaya ke bawah pada
permukaan sebelah atas ialah (p + dp)A. Karena dalam kesetimbangan.
Fy = 0,
pA - (p + dp)A - pgA dy = 0,
dan oleh karena itu
dpdy
=pg (12-3)
Karena r dan g keduanya besaran positif, maka dy yang positif (tinggi
bertambah)dibarengi oleh dp yang negatif (tekanan berkurag). Jika p1 dan
p2 ialah tekanan pada tinggi y1, dan y2 di atas suatu bidang patokan, maka
integrasi persamaan (13-3), kalau p dan g konstan, menghasilkan:
p2 - p1 = - rg (y2 - y1)
Marilah kita terapkan persamaan ini pada zat cairdalam bejana terbuka,
seperti pada Gambar 13-2. Ambillah titik 1 pada bidang sekehendak dan
misalkan rialah tekanan pada titik ini,ambil titik 2 di permukaan zat cair,
dimana tekanan sama dengan tekanan atmosfir pa. Maka:
pa - p = - pg (2 - y1), p = pa + pgh (13-4)
Gambar 13-2
Perhatikan bahwa bentuk bejana tidak mempengaruhi tekanan, dan
bahwa jika tekanan itu sama di semua titik pada kedalaman yang sama.
Berdasarkan persamaan (13-4) juga terbukti bahwa kalau tekanan p,
diperbesar dengan cara yang bagaimanapun, umpamanya dengan
memasukkan sebuah piston dari atas, besar tekanan p disemua titik di dalam
zat cair itu harus pula bertambah dengan jumlah yang sama. Hal ini
dikemukakan oleh sarjana Perancis Blaise Pascal (1623 - 1662) pada tahun
1653 dan disebut ”Hukum Pascal”. Bunyinya: ”Tekanan yang diberikan
pada fluida dalam bejana tertutup diteruskan tanpa berkurang kesemua
bagian fluida dan dinding bejana itu”.Asas ini bukanlah suatu asas yang
berdiri sendiri, melainkan suatu konsekuensi yang wajar dari hukum -
hukum mekanika.
Hukum Pascal: dapat diterangkan berdasarkan cara kerja penekan
hidrolik, seperti pada gambar (13-3). Sebuah piston yag luas penampangnya
kecil, a, digunakan untuk melakukan gaya kecil f langsung terhadap suatu
zat cair, misalnya minyak. Tekanan p = f/a diteruskan lewat sebuah pipa
penghubung ke sebuah silinder yang lebih besar dari yang pistonnya juga
lebih besar (berpenampang A). Karena tekanan di dalam kedua silinder
sama, maka:
P= fa =
FA dan F=
Aa x f
Oleh sebab itu penekan hidrolik adalah suatu alat untuk melipat
gandakan gaya faktor perkaliannya sama dengan perbandingan antaraluas
kedua piston. Kursi tukang cukur, kursi dokter gigi, pengangkat mobil
dalam bengkel dan rem hidrolik adalah alat - alat yang menerapkan asas
penekan hidrolik.
e. Hidrostatic Paradoxial
Jika sejumlah bejana berbagai bentuk saling dihubungkan seperti pada
Gambar 13-4 (a), lalu ke dalamnya dituangkan suatu zat cair, maka
permukaan zat cair itu dalam masing - masing bejana akan terletak
horisontal sama tinggi. Ketika asas - asas hidrostatika belum dipahami betuk,
hal ini merupakan peristiwa yang aneh sekali dan dinamakan orang
”paradoks hidrostatika”. Sepintas lalu bejana C, misalnyaakan menimbulkan
tekanan yang lebih besar terhadap atasnya daripada B, dan karena itu cairan
akan terpaksa mengalir dari C ke B. Tetapi persamaan (13-4) menyatakan,
bahwa tekanan hanya bergantung pada dalamnya zat cair di bawah
permukaannya, dan sama sekali bukan padabentuk bejana tempat zat cair itu.
Karena dalamnya zat cair sama di setiap bejana, tekanan terhadap alas
masing - masingpun sama dan karena itu sistem dalam kesetimbangan.
Gmb. 13-4. (a) Paradoks hidrostatika. Permukaan cairan di semua bejana sama tinggi
(b) Gaya terhadap cairan dalam bejana C.
Penjelasan lebih terperinci di bawah ini dapat membantu kita memahami
kejadian tersebut. Lihatlah bejana C pada gambar 13.4 (b). Gaya - gaya
yang dikerjakan oleh dindingnya terhadap zat cair ditunjukkan oleh anak -
anak panah. Arah gayadi mana - mana tegak lurus dinding bejana gaya -
gaya miring terhadap dinding yang condong dapat diuraikan menjadi
komponen horisontal dan komponen vertikal.
Berat zat cair dalam bagian - bagian yang dibubuhi huruf A didukung
oleh komponen vertikal gaya - gaya tersebut. Jadi tekanan pada dasar bejana
tersebut hanyalah berat zat cair vertikal gaya - gaya tersebut. Jadi, tekanan
pada dasar bejana tersebut hanyalah berat zat cair dalam kolom B berbentuk
silinder. Yang dijelaskan di atas berlaku untuk semua bejana, bagaimanapun
bentuknya.
f. Pengukur Tekanan
Pengukur tekanan yang paling sederhana ialah manometer pipa terbuka,
terlukis pada Gambar 13-5 (a). Alat ini berupa pipa berbentuk U yang
bverisi zat cair. Ujung yag satu menderita tekanan p yang hendak diukur,
sedangkan ujungnya yang satu lagi berhubungan denga atmosfir.tekanan
pada dasar kolom sebelah kiri ialah p + rgy1,. Sedangkan pada dasar kolom
sebelah kanan pa + rgy2, di mana p ialah rapat massa dalam manometer itu.
Karena tekanan - tekanan tersebut keduanya bekerja terhadap titik yang
sama, maka:
p + rgy1 = pa + rgy2
p - pa = rg(y2 - y1) = rpgh
Gmb. 13-5. (a) Manometer pipa terbuka. (b) Barometer.
Tekanan p itu disebut tekanan mutlak, sedangkan selisih p - p, antara
tekanan ini dengan tekanan atmosfir disebut tekanan realtif atau tekanan
pengukur (gauge pressure). Ternyata pula, bahwa tekanan pengukur itu
sebanding dengan selisih tinggi kolom - kolom zat cair itu.
Barometer raksaterdiri dari atas npipa gelas panjang yang sesudah diisi
dengan raksa lalu dibalik dan dimasukkan ke dalam bejana berisi raksa pula,
seperti pada gambar 12-5 (b). Dalam ruang diatas kolom raksa hanya ada
uap raksa yang tekanannya pada suhu kamar demikian kecilnya sehingga
boleh diabaikan. Teranglah bahwa:
Pa = rg(y2 - y1) = pgh
Karena manometer dan barometer raksa sangat sering dipakai
dilaboratorium, tekanan atmosfir dan tekanan - tekanan lainnya lazim
dinyatakan dengan ucapan sekian”inci raksa”, ”sentimeter raksa”, atau
”milimeter raksa”. Walaupun semua bukan merupakan satuan
sesungguhnya, akan tetapi karena demikian diskriptifnya, satuan - satuan
tersebut seringdipakai. Tekanan yang dihasilkanoleh kolom raksayang
tingginya satumilimeter biasadisebut satu Torr, sebagai penghormatan
kepada sarjana fisika bangsa italia, Toirricelli, yang pertama - tama
menyelidiki kolom barometer raksa.
4. TOOLS AND MATERIALS : The Material we need are:
U Pipe
Beaker glass
Things /Blocks with l= 4 cm, w= 2 cm, h=
2,2 cm
Fluids : Aquades, Oil, Alcohol
O house Scales : An Equipment for getting
things`s mass.
Ruler
5. STEPS OF WORKS :
a) First Experiments :
Prepare the tools and materials.
Drop aquades into U pipe as needed.
Measure the height of aquades
Then, drop Oil into U pipe as needed.
Measure the height of Oil from the border betIen aquades line and
oil line.
Then, drop the alcohol
Measure the height of Alcohol from the border betIen Oil line and
Alcohol line
Calculate the density of Oil, Aquades, and Alcohol
b) Second Experiments :
Prepare the tools and materials.
Measure the mass of the clocks with O house Scales
Measure the length, width, and height with ruler
Calculate the density of the blocks
6. EXPERIMENTS RESULT :
a) First Experiments:
No. Fluids Density (ρ) Height (h)
1. Aquades 1 kg/m3 3,9 cm = 0,039 m
2. Oil - 4,9 cm = 0,049 m
3. Alcohol - 5 cm = 0,05 m
b) Second Experiments :
No. Blocks mass Length WidthHeigh
tVolume
1. Beam (of wood) - 4 cm 2 cm2,2
cm(4x2x2,2)cm=17,6 cm3
2. Brass 68,7 g 2 cm 2 cm 2 cm (2x2x2) cm = 8 cm3
3. Block of steel 26 g 2 cm 2 cm 2 cm (2x2x2) cm = 8 cm3
7. DATA`S ANALYSE :
a) First Experiments :
ρ Aquades x h Aquades = ρ Oil x h Oil
1 kg/m3 x 0,039 m = ρ Oil x 0,049 m
ρ Oil = 1 kg/m3 x 0,039 m
0,049 m
= 0,8 kg/m3
(ρ aquades x h aquades) + (ρ alcohol x h alcohol) = ρ oil x h oil
(1 kg/m3 x 0,039 m) + (ρ alcohol x 0,005 m) =0,8 kg/m3 x 0,049 m
ρ alcohol = (0,8 kg/m3 x 0,049 m)
0,05
= 0,04 kg/m3
b) Second experiments :
Beam :
v = l x w x h
= 4 x 2 x 2,2
= 17,6 cm3 = 17,6 l
ρ things =v aquades x ρ aquades
v things
= 5,1 kg/l
Brass
ρ = m /v
= 68,7 g / 8 ml
= 8,5 g/ml
Besi
=90 l x 1 kg/l
17,6 l
ρ = m/v
= 26 g / 8 ml
= 3,25 g/ml
8. CONCLUSION :
a) When we wat to get the density of things, we can find it by many ways. The
ways we use for finding the density are:
- For things that the volume can be measured by ruler/regular objects,
measure the length, width, and height. From that we can find the volume.
After that, measure the mass with scales. For the density, we can
calculate with formula:
ρ = m/v- For things that the volume can`t be measured by ruler/irregular
objectsMeasure things with scales. Meanwhile fill the breaker glass with
aquades,put the things into it. Take a note with alteration of the aquades
surface. For the density, we can calculate with formula:
ρ = m/h2-h1
- For liquids, we can find the density by using U pipe. Drop the fluids into
the U pipe then measure the height. The formula is:
ρ fluids1 x h fluids1 = ρ fluids2 x h fluids2
b) Based on the first experimen, it shoId that the density of oil is same as the
fixed in the international. If the density I get from the experiment aren`t
same with the fixed density in internatonal, it must be mistakes. It can be
happened if I put the U pipe in lean place.
c) Based on the first experimen, it shoId that the density of alcohol is same as
the fixed in the international. If the density I get from the experiment aren`t
same with the fixed density in internatonal, it must be a mistakes. It can be
happened if I put the U pipe in lean place. So that the line betIen alcohol and
the oil is unbalanced. Besides that, the mistake can be happened when I can`t
distinguish which is water and alcohol because both of them has the same
colour. It makes difficulties on us while measure the height of the alcohol.
d) Based on the second experiments, I get that the density of beams and brass
are not same with the fixed density in internasional, I think it is because the
procces of measuring with O House scales isn`t suitable, there are things
which can interfere the measuring, errors when moving load balancing, also
errors while reading the results.
TOOLS AND EQUIPMENTS:
1. U Pipe 4. Fluids : Alcohol, Oil, Aquades.
2. Beaker glass
3. Things /Blocks
5. O house Scales : An Equipment for getting things`s mass.
6. Ruler
STEPOF WORKS:
1. FIRST EXPERIMENT
1.
2.
3. 4.
Steps can be read in above in this the report.
Repeat this steps with alcohol and aquades.
2. SECOND EXPERIMENT
Steps can be read in above in this the report.
Repeat this steps with beams and brass.
1.
2.
Calculate the volume and pick it into this formula:
ρ = m /v
3.
DAFTAR PUSTAKA
http://library.thinkquest.org/25672/arcimed.htm
http://google.com/Archimedes
http://teorikuliah.blogspot.com/2009/07/fisika-dasar-hidrostatika.html