telur yang terapung

Telur yang Terapung

A. Dasar Teori

     Berdasarkan hukum Archimedes kita bisa menentukan syarat sebuah benda untuk terapung, tenggelam, atau melayang di dalam suatu fluida.

syarat tersebut antara lain adalah:

1.     Syarat terapung   :    fluida>   benda

2.    Syarat tenggelam :    fluida<   benda

3.    Syarat melayang  :    fluida=   benda

                                                        

Bunyi dari hukum Archimedes adalah “Sebuah benda yang berada didalam zat cair akan memiliki berat benda yang lebih kecil jika dibandingkan saat benda tersebut berada didaratan. Sebagai contoh adalah  Sebuah kapal yang terbuat dari besi dapat terapung diatas permukaan zat cair. Maka dari kedua peristiwa tersebut dapat dijelaskan sebuah benda yang tercelup seluruhnya atau sebagian pada zat cair akan mengalami gaya keatas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkan”. Besarnya gaya keatas yang dihasilkan dapat ditentukan menggunakan persamaan sebagai berikut.                       

                                   FA =  gaya Archimedes (N)

                                                f  =  massa jenis zat cair (kg/m )                        

                                   V  =  Volume zat cair yang dipindahkan (m )

                                                    

Besarnya volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda yang tercelup  di dalam zat cair tersebut. Dengan adanya hukum Archimedes, maka benda yag tercelupkan ke dalam zat cair akan mengalami masalah salah satu dari keadaan seperti benda dalam keadaan tenggelam, benda dalam keadaan melayang, dan benda dalam keadaan terapung.

Pada keadaan tersebut secara matematis dapat dituliskan:

Jika sebuah benda dimasukkan kedalam zat cair, dan sesaat kemudian benda tersebut tenggelam sampai kedasar zat cair, maka pada saat benda tenggelam besarnya gaya keatas lebih kecil dari pada berat benda.

            FA   < w

                     f g V

            f   <  b

  Sehingga dapat disimpulkan bahwa saat benda tenggelam besarnya massa jenis benda akan lebih besar dari pada massa fluida.

zat cair, dan sesaat kemudian seluruh permukaan benda tersebut berada didalam zat cair, dan sesaat kemudian seluruh permukaan benda tersebut berada didalam Benda sehingga dikatakan dalam keadaan melayang juka sebuah benda dimasukkan kedalam zat cair, maka keadaan tersebut benda dikatakan melayang. Pada saat benda berada dalam keadaan melayang besarnya berat benda sama deng;an gaya keatas.

Pada saat benda dalam keadaan melayang dapat ditulis dengan persamaan :

                FA =  W

                       f g V =   bg V

                   f  =   b

pada  saat yang berada dalam keadaan melayang besarnya massa jenis benda akan sama dengan massa jenis fluida.

Benda dikatakan dalam keadaan terapung jika benda dimasukkan dalam zat cair, tetapi benda tersebut tidak seluruhnya tercelup didalam zat cair sehingga dari benda tersebut akan muncul ke permukaan maka pada keadaan tersebut gaya ke atas akan lebih besar dari pada berat benda.

Pada saat benda dalam keadaan terapung, maka dapat dituliskan dengan persamaan:

                     FA >

                       gV  >   g V

                             f  >    b

zat Pada saat benda dalam keadaan terapung, besarnya massa jenis benda lebih kecil dari pada massa jenis cair.

                                          

B.  Tujuan

   Menemukan penyebab gejala pada sebuah benda sehingga dapat terapung, tenggelam, dan melayang.

C.  Alat dan Bahan

 1). Gelas;                                                    

            2). Telur mentah;                                    

             3).  Air;

            4). Garam ; dan

             5). Sendok.

                                                                                          

D.  Langkah Kerja

Percobaan I

·         Tuangkan setengah gelas air ke dalam sebuah gelas kaca bening;

·         Perlahan-lahan masukkan sebuah telur mentah ke dalamnya; dan

·         Amati gejala yang terjadi.

      Percobaan II

·         Perlahan-lahan masukkan garam halus kedalam gelas yang berisi air dan telur (dari percobaan I), kemudian aduklah. Banyaknya garam halus kira-kira dua sendok makan, tergantung massa telurnya; dan

·         Amati gejala yang terjadi.

                     

Percobaan III

·         Masukkan setengah gelas air tawar ke dalam gelas yang berisi air garam pada percobaan II. Ini harus dilakukan dengan perlahan-lahan dan hati-hati agar air tawar tidak bercampur air garam. Lakukan hal ini dengan memegang sendok besar, tepat diatas permukaan air garam pada sisi tepi gelas. Tuangkan air dengan melewati sendok dan biarkan air perlahan-lahan mengalir ke dalam gelas. Setelah itu, ambil sendok keluar; dan

·         Amati gejala terjadi.

E.   Hasil Pengamatan

Jenis percobaan	Gejala yang terjadi
Percobaan 1	Ketika telur dimasukkan kedalam air, telur tenggelam ( fluida < benda). Jika sebuah (telur) dimasukkan ke dalam zat cair dan sesaat kemudian benda tersebut tenggelam sampai ke dasar zat cair maka pada saat benda tenggelam besarnya gaya keatas lebih kecil dari berat benda.
Percobaan 2	Ketika telur dimasukkan kedalam air yang sudah diberi garam 2 sendok makan telur terapung (  fluida> benda).
Percobaan 3	Ketika telur dimasukkan ke dalam air yang sudah diberi garam sekitar 2 sendok makan, lalu ditambah air setengah gelas diatas permukaan gelas, telur melayang ( fluida= benda).

     

             

F.   Kesimpulan

Kesimpulan saya pada percobaan kali ini adalah:

Sesuai dengan bunyi hukum Archimedes, yaitu “sebuah benda yang tercelup seluruhnya atau sebagian pada zat cair akan mengalami gaya keatas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.” Namun, ada pula pengaruh dari massa jenis dalam percobaan kali ini, hal ini dapat di amati saat percobaan dengan menggunakan air + garam sehingga diperoleh reaksi bahwa telur ayam yang mentah menjadi terapung. Hal tersebut terjadi dikarenakan kadar garam H₂O membuat suatu benda menjadi terapung dipermukaan  zat cair.

Dengan menggunakan rumus Archimedes kita dapat mengamati perubahan pada saat telur sesudah dan sebelum diberi garam pada air. Ternyata telur saat berada pada air yang murni, telur itu tenggelam. Ini diakibatkan karena massa air < massa telur. Tetapi saat telur berada dalam larutan garam, telur tersebut lama kelamaan melayang dan naik kepermukaan larutan. Mengapa demikian ?

ρ =  m / v dan Dengan w = m x g

Maka dengan menambahkan garam ke dalam air tersebut, berarti kita menambahkan sejumlah massa ke dalam air. Karena garam larut di dalam air dan volume airnya tetap, massa jenis air sekarang menjadi lebih besar daripada keadaannya semula. Selain itu, penambahan garam juga berarti mengubah berat air. Tetapi berat telur tidak berubah. Semakin banyak garam yang dimasukkan ke dalam air, massa jenis air menjadi semakin besar. Densitasnya semakin besar, begitu pun beratnya. Akibatnya Air bergaram ini menjadi "semakin berat dan tenggelam". Tak hanya lebih berat daripada air-segar, namun juga lebih berat daripada telur. Kondisi inilah yang mengakibatkan sang telur "terdorong" ke atas_ ke atas ...dan ke atas ... dan akhirnya melayang. Tak hanya terapung.

Zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok. Artinya tidak seluruhnya benda terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan  massa cairan sama dengan massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam. Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut:

Ø  Tenggelam  :   Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam    jika         berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).

Ø  melayang     :  benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat  benda (w) sama dengan gaya ke atas Sebuah (Fa) atau benda tersebut dalam keadaan setimbang.

Ø  terapung      :   Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).

                                              

F.      Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hari

                  contohnya Misalnya pada:   

 1).  Balon Udara

 balon udara adalah penerapan prinsip Archimedes di udara. Balon udara harus diisi dengan gas yang massa jenisnya lebih kecil dari massa Secara sepintas  mungkin kamu tidak melihat hubungan antara balon udara yang naik tinggi di angkasa dengan kapal selam yang menyelam di lautan. Sebenarnya, kapal selam maupun balon udara harus diatur beratnya untuk naik, turun, ataupun melayang pada ketinggian atau kedalaman tertentu. Beratnya diatur berdasarkan besar gaya apungnya.

jenis udara atmosfer sehingga balon udara dapat terbang karena mendapat ke atas gaya, misalnya diisi udara yang dipanaskan.

Catatan :

·         Pada cairan bisa terjadi hanya sebagian benda yang tercelup dalam cairan, hingga V_bf belum tentu sama dengan V_b. Dalam udara, volum benda yang tercelup selalu sama dengan volum benda (V_bf = V_b).

·         Massa jenis gas panas lebih kecil daripada massa jenis udara.

Contoh ke 2: Hidrometer

Hidrometer adalah skala alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis cairan. Nilai massa jenis cairan dapat kita ketahui dengan membaca pada hidrometer. Misalnya, dengan mengetahui massa jenis susu, maka dapat ditentukan kadar lemak dalam susu, dan dengan mengetahui massa jenis zat cairan anggur, dapat ditentukan kadar alkohol dalam cairan anggur.  Hidrometer umumnya digunakan untuk memeriksa muatan aki mobil. Hidrometer terbuat dari tabung kaca dan desainnya memiliki tiga bagian. Agar tabung kaca terapung tegak di dalam zat cair, bagian bawah tabung haruslah dibebani dengan butiran timbel. Diameter bagian bawah tabung juga harus dibuat lebih besar supaya volum zat cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Jadi, gaya apung yang dihasilkan menjadi lebih besar sehingga hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair.

Perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis cairan menjadi lebih jelas karena tangkai tabung kaca didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup di dalam cairan.

Ü    Prinsip kerja Hidrometer :

Gaya ke atas = berat hidrometer                                  

V_bf ρ_fg = w, w hidrometer konstan

(Ah_bf) ρ_f g = mg, sebab V_bf = Ah_bf

Ü    Persamaan Hidrometer :        

hbf =	M
	Aρf

Ket :     h_bf = tinggi tangkai yang tercelup (m)

            m = massa hidrometer (kg)

            A = luas tangkai (m³)          

          ρ_f  =  massa jenis cairan (kg/m³)

 Massa  Hidrometer m dan luas tangkai A adalah tetap, sehingga tinggi tangkai yang tercelup di dalam cairan h_bf berbanding Massa terbalik dengan massa jenis cairan ρ_f.  Jika massa jenis cairan kecil (ρ_f kecil), tinggi hidrometer yang tercelup di dalam cairan besar (h_bf besar). Akan didapat bacaan skala yang menunjukkan angka yang lebih kecil.

Contoh ke 3: kapal Laut

Massa jenis besi lebih besar daripada massa jenis air laut, tetapi mengapa kapal laut yang terbuat dari besi mengapung di atas air? Badan kapal yang terbuat dari besi dibuat berongga. Ini menyebabkan volum air laut yang di pindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. Gaya apung sebanding dengan volum air yang dipindahkan, sehingga gaya apung menjadi sangat besar. Gaya apung ini mampu mengatasi berat total kapal sehingga kapal laut mengapung di permukaan laut. Jika dijelaskan berdasarkan konsep massa jenis, maka massa jenis rata-rata besi berongga dan udara yang menempati rongga masih lebih kecil daripada massa jenis air laut. Itulah sebabnya kapal laut mengapung.

Ø  Titik penting dalam stabilitas kapal

Diagram stabilitas kapal, pusat gravitasi (G), pusat daya apung (B), dan Metacenter (M) pada posisi kapal tegak dan miring. Sebagai catatan, G pada posisi tetap sementara B dan M berpindah kalau kapal miring. Ada tiga titik yang penting dalam stabilitas kapal, yaitu:

~     G adalah titik pusat gravitasi kapal.

~     B adalah titik pusat apung kapal.

~     M adalah metacenter kapal (titik perpotongan garis vertikal B dengan garis pusat kapal).

Ø  Bagaimana kapal laut bisa tenggelam?

Jika M di bawah G, kopel menghasilkan torsi yang searah dengan jarum jam. Torsi ini justru membuat kapal lebih miring lagi, dan keseimbangan menjadi tidak stabil sehingga dapat membuat kapal tenggelam. Untuk kestabilan maksimal, haruslah G rendah dan M tinggi.

Contoh 4: Kapal Selam

Kapal selam adalah kapal laut yang dapat berada dalam tiga keadaan, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam. Ketiga keadaan ini dapat dicapai dengan cara mengatur banyaknya air dan udara dalam badan kapal selam.

                                                                                                                  

Pada badan kapal selam terdapat tangki pemberat yang dapat diisi udara atau air. Tangki ini terletak di antara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah luar. Ketika kapal selam ingin terapung maka tangki tersebut harus berisi udara. Ketika akan melayang, udaranya dikeluarkan dan diisi dengan air sehingga mencapai keadaan melayang. Jika ingin tenggelam maka airnya harus lebih diperbanyak lagi.