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