Header Ads

Laporan Fisika Hukum Archimedes



Tujuan:
·         Menentukan massa jenis minyak goreng sebelum digoreng dan sesudah digoreng 2x  dengan metode pengamatan massa jenis fluida (m/v).
·         Menentukkan massa jenis minyak goreng sebelum digoreng,  dan sesudah  digoreng 2x dgn Metode  Hukum Archimedes.
·         Menentukkan gaya keatas minyak goreng, menentukkan massa jenis minyak goreng sebelum digoreng, dan sesudah digoreng 2x.

Dasar Teori :
Hukum archimedes
Seorang ilmuwan Yunani yang bernama Archimedes (287 – 212 SM) menemukan bahwa
benda-benda yang tercelup dalam air seolah-olah kehilangan beratnya. Hal ini karena air
memberikan gaya ke atas yang menopang benda secara keseluruhan. Akan tetapi kejadian tersebut tidak hanya terjadi pada zat cair saja, melainkan pada seluruh fluida. Berkaitan dengan gaya ke atas yang dialami benda dalam fluida ini, Archimedes mengemukakan sebuah prinsip yang dikenal dengan hukum Archimedes, yaitu “apabila suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, maka benda tersebut mendapatkan gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan atau di desak oleh benda tersebut. Perhatikan Gambar berikut:
Volume fluida yang dipindahkan oleh benda.
Pada saat balok kayu tersebut tergantung di udara (Gambar (a)) terlihat bahwa balok kayu tersebut memiliki berat tertentu yang terukur pada sebuah neraca. Ketika balok kayu tersebut dicelupkan pada suatu zat cair (Gambar (b)) terlihat bahwa berat balok kayu yang terukur menjadi berkurang. Hal ini disebabkan zat cair memberikan gaya ke atas yang sebagian mengimbangi gaya berat benda. Hal inilah yang dinamakan gaya apung (buoyancy) atau lebih dikenal dengan nama gaya Archimedes.
 

Untuk kasus benda yang tercelup dalam zat cair, maka berat benda yang hilang sama dengan
gaya ke atas yang dialami oleh benda dan nilainya sama dengan selisih berat benda di udara dengan
berat benda dalam zat cair. Secara matematis besarnya gaya ke atas (gaya apung) yang dialami
benda ketika tercelup dalam zat cair dapat dinyatakan sebagai berikut.
FA = ρgV
dimana:
 FA = gaya ke atas (N)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
V = volume benda yang tercelup dalam zat cair (m3)
sehingga untuk kasus pada Gambar 9.13(b), besarnya gaya angkat (T2) yang diperlukan untuk
mengangkat benda yang tercelup dalam air dapat dituliskan sebagai berikut.
Mg = T2 + B
karena:
Mg merupakan gaya berat benda = W
B merupakan gaya ke atas (gaya apung) = FA ; dan
T2 merupakan gaya angkat.
maka persamaan tersebut dapat ditulis ulang menjadi:
W = Gaya agkat + FA

Massa Jenis
Pernahkah Anda memperhatikan mengapa ketika kita mencampurkan minyak dan air,
minyak selalu berada di atas permukaan air? Mengapa ketika kita melemparkan batu ke sebuah kolam, seketika batu itu tenggelam, sedangkan ketika kita melemparkan gabus, gabus itu akan
mengapung? Semua ini terkait dengan massa jenis yang dimiliki oleh setiap benda. Semakin besar massa jenis sebuah benda, semakin besar peluang benda itu untuk mudah tenggelam. Mengapa Minyak selalu berada di atas permukaan air karena minyak memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada air. Batu memiliki massa jenis lebih besar dibandingkan dengan gabus sehingga ketika keduanya dilemparkan ke sebuah kolam, maka batu akan segera tenggelam sedangkan gabus akan terapung. Manakah yang memiliki massa jenis lebih besar: air atau es? Ketika ketika memasukkan sejumlah es batu kedalam sewadah air, maka es tersebut akan terapung dan tidak akan pernah tenggelam. Hal ini dikarenakan air memiliki massa jenis lebih besar dibandingkan dengan es. Massa jenis suatu zat didefinisikan sebagai perbandingan antara massa zat itu terhadap volumenya. Massa jenis zat sering juga disebut kerapatan; merupakan salah satu sifat penting dari zat itu. Secara matematis, massa jenis zat dituliskan sebagai berikut.

ρ  =   M/V

            dimana:             ρ = massa jenis zat (kg/ )
                                      m = massa zat (kg)
                                      V = volume zat ( )

Gaya Dorong atau Prinsip Archimedes

Sebagai gaya dorong (Fd) dimaksudkan berat yang "hilang", yang dialami sebuah benda bila benda tersebut diletakkan di atas air. Besar suatu gaya dorong adalah sama besarnya dengan jumlah suatu cairan yang ditekan oleh benda tersebut. Atau dengan kata lain, gaya dorong tergantung dari massa jenis cairan tersebut dan volumenya, sedangkan gaya tekan ke bawah oleh benda di air juga tergantung massa jenis benda tersebut serta volumenya. Dimana arah gaya dorong ke atas sedangkan berat benda(G) yang menekan cairan ke bawah sesuai arah gravitasi. Percepatan (a) yang dilakukan cairan yang ditekan sama besarnya dengan percepatan gravitasi (g], sehingga yang memainkan peranan apakah suatu benda mengapung, melayang, atau tenggelam adalah massa jenis benda dan zat cair serta volume benda dan zat cair. Sesuai hukum Archimedes maka dapat kita katakan ada 3 hal yang dapat terjadi:
a. Mengapung bila G< Fd, massa jenis benda tersebut < massa jenis cairan
b. Melayang bila G=Fd, massa jenis benda tersebut = massa jenis cairan
c. Tenggelam bila G>Fd, massa jenis benda tersebut > massa jenis cairan
V.g = 0,003.100.1 = 0,3N G = Fd / 3 = 0,1N
Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis. Tekanan hidrostatis ( Ph) adalah tekanan yang dilakukan zat cair pada bidang dasar tempatnya
Viskositas suatu fluida merupakan ukuran  resistansi bahan terhadap aliran.  Viskositas tergantung pada suhu dan berkurang dengan naiknya suhu. Viskositas diukur dengan Stokes / Centistokes.  Kadang-kadang  viskositas juga diukur dalam Engler, Saybolt atau Redwood. Tiap jenis minyak  bakar  memiliki hubungan suhu    viskositas  ter sendiri. Pengukuran viskositas dilakukan dengan suatu alat yang disebut Viskometer.
Viskositas merupakan sifat yang sangat penting dalam penyimpanan dan penggunaan bahan bakar minyak.  Viskositas  mempengaruhi derajat pemanasan awal yang diperlukan untuk handling, penyimpanan dan atomisasi yang memuaskan. Jika minyak terlalu kental,maka akan menyulitkan dalam pemompaan, sulit untuk menyalakan  burner, dan sulit dialirkan. Atomisasi yang jelek akam mengakibatkan terjadinya pembentukan endapan karbon pada ujung  burner atau pada dinding-dinding. Oleh karena itu  pemanasan awal penting untuk atomisasi yang tepat. 
Ikatan Van der Waals adalah istilah umum untuk gaya yang terjadi di antara molekul baik pada zat padat, zat cair, ataupun gas. Pada zat padat dan zat cair gaya ini menentukan besarnya volume Dari tipe efeknya dapat dibedakan menjadi= Kohesi, jika gaya tarik terjadi di antara molekul suatu benda yang sejenis. Akibat dari Kohesi adalah yang dinamakan tegangan permukaaan. Adhesi adalah gaya tarik menarik yang timbul di antara molekul2 yang berbeda. Daya serap adalah gaya adhesi yang timbul antara molekul zat padat dengan zat cair atau zat padat dan gas.
Minyak Goreng
Minyak goreng merupakan zat yang penting untuk menjaga kesehatan tubuh manusia. Selain itu minyak juga merupakan sumber energi yang lebih efektif dibandingkan dengan karbohidrat dan protein. Minyak, khususnya minyak nabati, mengandung asam-asam lemak esensial seperti asam linolenat, lenolenat dan arakidonat yang dapat mencegah penyempitan pembuluh darah akibat penumpukan kolesterol. Minyak juga berfungsi sebagai sumber dan pelarut bagi vitamin-vitamin A, D, E dan K (Ketaren, 1986). Minyak goreng adalah salah satu kebutuhan pokok masyarakat Indonesia pada umumnya dalam rangka memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari. Minyak goreng yang kita konsumsi sehari-hari sangat erat kaitannya dengan kesehatan tubuh kita. Minimnya pengetahuan masyarakat tentang penggunaan minyak goreng yang baik menyebabkan masyarakat menggunakannya secara tidak tepat. Seringkali kita temukan penggunaan minyak goreng yang terlalu lama sehingga menyebabkan terjadinya perubahan warna, bau dan sifat-sifat fisika maupun kimia lainnya dari minyak goreng itu sendiri. Perubahan sifat fisika dan kimia dari minyak goreng akibat lamanya penggunaan ini tentu saja berpengaruh terhadap nilai gizi yang terkandung di dalam minyak goreng itu sendiri, dan secara langsung maupun tidak langsung mempengaruhi sistem kesehatan tubuh kita yang mengkonsumsi minyak goreng tersebut. Untuk
itu ingin dilakukan penelitian tentang kualitas minyak goreng berdasarkan lama pemanasan atau lama penggunaannya. Uji kualitas minyak goreng sebelumnya telah dilakukan oleh Sutiah, 2008, dengan
parameter viskositas dan indeks bias. Dari penelitian tersebut secara kualitatif ditunjukkan bahwa
minyak goreng yang paling baik yaitu minyak goreng dengan nilai viskositas dan dan indeks bias
yang besar. Minyak goreng yang belum dipakai mempunyai nilai viskositas dan indeks bias yang
paling besar, namun hasil pengukuran masih belum akurat. Untuk itu diperlukan adanya
parameter lain yang dapat digunakan sebagai parameter uji kualitas minyak goreng.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Istianah, minyak goreng yang
merupakan senyawa optis aktif, akan terjadi perubahan sudut polarisasi b jika dikenakan medan
radio frekuensi (RF). Semakin besar medan RF yang diberikan, maka b yang terjadi juga
semakin besar. Hal ini karena molekul minyak goreng berbentuk cis strukturnya cenderung
melingkar dan renggang karena gaya Van der Waals yang lemah sehingga mudah dipengaruhi
oleh medan. Kenaikan b yang terjadi berbentuk persamaan kuadratis (Istianah,2008).
Jenis minyak yang juga sebaiknya dihindari adalah jelantah atau minyak yang telah dipakai berulang kali. Minyak ini bersifat lebih kental, mempunyai asam lemak bebas yang tinggi, serta berwarna coklat kehitaman. Beberapa penelitian pada hewan percobaan menunjukkan pemakaian minyak secara berulang dapat menyebabkan gejala karsinogenik dan berbagai penyakit. Selain itu, ada tiga jenis asam lemak berdasarkan panjang- pendeknya rantai asam lemak, yaitu yang rantainya panjang (long chain trigliseride/LCT), rantai sedang (medium chain trigliseride/MCT), dan rantai pendek (short chain trigliseride/SCT).
Minyak dengan rantai karbon pendek dan sedang dapat langsung diserap oleh tubuh tanpa melalui proses cerna yang berbelit-belit. Langsung dibawa ke hati untuk diubah menjadi energi untuk meningkatkan fungsi kelenjar endokrin, organ, serta jaringan-jaringan tubuh. Minyak sayur pada umumnya tergolong asam lemak rantai panjang (long chain fatty acids = LCFA), yang terdiri atas 18 atom karbon atau lebih. Ukuran molekulnya besar-besar, sehingga perlu diproses dulu menjadi asam lemak berukuran kecil dan berbentuk asam lemak bebas agar dapat diserap melalui dinding usus. Setelah lolos dari dinding usus, asam lemak bebas ini disusun kembali menjadi lipoprotein kemudian dibawa ke hati. Di sana diubah menjadi energi, kolesterol, dan sisanya ditimbun menjadi jaringan lemak. Nah, kolesterol dan lemak inilah yang menjadi penyebab berbagai penyakit kronis, degeneratif, maupun kanker.
  Menurut penelitian, yang paling banyak kandungan LCFA-nya adalah minyak safflower (78%), disusul minyak bunga matahari (69%), dan minyak canola (31%). Kandungan LCFA minyak zaitun berkisar 9%, sedang yang paling rendah adalah minyak kelapa (2%).  Minyak yang baik bagi kesehatan adalah yang mengandung MUFA dan MCT. Minyak zaitun akan lebih baik dan dapat melindungi jantung (karena menurunkan total kolesterol, trigliserida dan kolesterol "jahat" atau LDL) jika digunakan sebagai minyak sayur, bukan digoreng. Sedang minyak goreng nabati yang tergolong PUFA dan LCT akan lebih baik jika dipakai untuk menumis, bukan menggoreng dengan suhu tinggi. Kalau tetap ingin menggoreng dengan suhu tinggi, yang terbaik adalah menggunakan minyak kelapa atau minyak kernel kelapa sawit.
Peralatan :
Ø  Neraca pegas.
Ø  Neraca o-haus.
Ø  Pelat tembaga(m ).
Ø  Gelas ukur.
Ø  Minyak goreng (Bimoli, Lovenia, Lovina ).
Ø  Statif .

Prosedur Eksperimen :
v  Menentukkan massa jenis fluida sesungguhnya :
ü  Menimbang massa dari gelas ukur di neraca ohaus, setelah menambah dengan massa minyak, lalu setelah menimbang maka massa minyak sesungguhnya sama dengan massa gelas ukur dikurang dengan minyak
ü  Minyak yang memakai skala volume yang sama yaitu 200ml
ü  Maka massa jenis sebenarnya didapat dari massa minyak per volumenya
ü  Perlakuan yang sama untuk ke-3 minyak dan melakukan hal yang sama untuk minyak yang belum di goreng dan sesudah di goreng.
v  Menetukkan massa jenis fluida :
ü  Menimbang massa dari gelas ukur + minyak lalu mencelupkan pelat tembaga dengan massa ,lalu menghitung berapa massa keseluruhannya,  maka massa minyaknya sama dengan massa keseluruhan dikurang massa minyak + massa gelas.
ü  Melihat perubahan volume minyak, dimana setelah menaruh pelat tembaga,   volume nya mengalami kenaikan, maka untuk mendapatkan perubahan volumenya volume kenaikan dikurang volume minyak awal.
ü  Untuk mendapatkan massa jenis minyak di gunakan persamaan
ρ (kg/m3) = M/V
ü  Perlakuan yang sama untuk ke-3 minyak dengan melakukan hal yang sama untuk minyak yang belum dan yang sudah di goreng.
v  Menentukkan Gaya Keatas :
ü  Menghitung massa benda diudara menggunakan neraca pegas, menggantung pelat tembaga  dan menghitung berat pelat tembaga diudara.
ü  Masukkan pelat tembaga  kedalam minyak lalu menghitung berat pelat tembaga dalam minyak dimana pelat tembaga dalam keadaan melayang.
ü  Mendapatkan gaya keatas dari berat pelat tembaga diudara dikurang berat pelat tembaga dalam minyak.
ü  Perlakuan yang sama untuk ke-3 minyak dan melakukan hal yang sama untuk minyak yang belum dan sudah digoreng .
ü  Membuat grafik histogram gaya keatas.
Data Percobaan :
JENIS MINYAK
Massa Jenis Fluida sesungguhnya (gr/cm )

Sebelum di goreng
Di goreng 1kali
Di goreng 2 kali
A
0,7925
0,476
0,474
B
0,7975
0,437
0,414
C
0,8085
0,430
0,423
JENIS MINYAK
Massa Jenis Fluida  saat dimasukan pelat tembaga

Sebelum digoreng
 Digoreng 1kali
Di goreng 2 kali
A
1,30
0,94
0,93
B
1,31
0,95
0,93
C
1,32
0,95
0,93

JENIS MINYAK
Gaya Keatas  (N)

Sebelum digoreng
Digoreng 1kali
Di goreng 2 kali
A
2,60
1,8
1,7
B
2,63
1,9
1,8
C
2,64
1,9
1,8


Keterangan  
A : Minyak Bimoli
B :  Minyak Lovina
C : Minyak  Lovenia
Evaluasi Data Percobaan
Pada percobaan ini, evaluasi data percobaan terdiri dari   
-          Rumus Jadi
Rumus – rumus yang digunakan pada percobaan ini adalah :
v  ρ  =   M/V
dimana:             ρ = massa jenis zat (kg/ )
                         m = massa zat (kg)
                        V = volume zat ( )
v  Gaya keatas = berat fluida yang dipindahkan
Fb =  W
Fb = mf. g
Fb= ρfVbFg
Keterangan:
      Fb = berat fluida yang di pindahkan (kg)
      W = berat benda(kg)
      Mf = massa  fluida(Kg/ )
      Ρf  = massa jenis fluida(kg/ )
    Vb = volum benda( )
     Fg = gaya gravitasi(m/s2)
Hubungan massa jenis benda dan massa jenis fluida dinyatakan sbagai ;
 

Pembahasan
Dari eksperimen yang di lakukan dan berdasarkan data pengamatan , dapat diketahui massa jenis fluida(minyak) sangat berpengaruh pada kualitas minyak.
·         Minyak bimoli
Dari data pengamatan , nilai massa jenis minyak bimoli yang diperoleh adalah
 1,30 gr/  sebelum di goreng, 0,94 gr/  saat  digoreng pertama dan 0,93 gr/ saat digoreng kedua. Perubahan nilai massa jenis ini disebabkan karena adanya penguapan sehingga volumenya berkurang. Selain itu ada pemuaian pada minyak yang digoreng menyebabkan kerapatannya berkurang. Namun jika dibandingkan dengan minyak lovina dan lovenia perubahan massa jenis minyak bimoli masih relatif  konstan sehingga  minyak bimoli memiliki kuualitas yang lebih  baik.
·         Minyak lovina dan lovenia
Pada minyak lovina dan lovenia perubahan massa jenisnya lebih besar jika dibandingkan dengan minyak bimoli sehingga dapat dikatakan bahwa kualitas minyak lovina dan lovenia lebih rendah jika dibandingkan dengan minyak  bimoli.
Selain itu dari grafik gaya keatas didapat bahwa baik minyak A (Bimoli) , minyak B(lovina) dan Minyak C (lovenia) mengalami penurunan tiap perlakuan, sehingga dapat disimpulkan bahwa pemakaian minyak lebih banyak maka gaya keatasnya semakin besar untuk minyak B(lovina), lain halnya dengan minyak C (lovenia) mengalami penurunan, dimana pemakai 3 mngalami penurunan nilai gaya keatasnya bisa jadi karena ada kontaminasi minyak lain karena kami menggunakan gelas ukur yang sama untuk tiap minyaknya selain itu karena adanya pemanasan sehingga terjadi pengurangan kerapatan partikel-partikel minyak . hal inipun turut menyebabkan penurunan gaya tekan keatas pada pelat logam.



 Hal- hal yang mempengaruhi penurunan massa jenis Minyak
v  viskositas atau kekentalan
Viskositas atau kekentalan Minyak ikut mempengaruhi massa jenis minyak. Semakin besar viskositas yang dimiliki oleh sebuah fluida dalam hal ini minyak, maka semakin besar massa jenisnya. Begitu juga sebaliknya semakin kecil viskositas minyak maka semakin kecil massa jenisnya. Nilai kerapatan yang paling besar yaitu pada minyak goreng yang belum pernah dipakai. Minyak goreng yang sudah dipakai dua kali mempunyai nilai kerapatan yang
paling kecil karena minyak goreng tersebut telah mengalami pemanasan sehingga ikatan antar molekulnya berkurang dan menyebabkan kerapatan minyak berkurang.
v  Alat
Hal ini karena alat ukur yang diguakan sama  seperti gelas ukur, maka akan terjadinnya kontaminasi antara minyak yang 1 dengan minyak yang lain sehingga mempengaruhi juga nilai viskositasnya, selain itu juga menggunakan balok yang sama sehingga kemungkinan ada kontaminasi bisa terjadi juga lewat baloknya. Selain itu pada minyak bimoli digunakan volume yang tidak sama untuk tiap perlakuan sehingga mempengaruhi nilai gaya keatasnya.
v  Human Error
Kesalahan yang dibuat sendiri oleh pratikan akibat kurang teliti dalam menghitung maupun menimbang sehingga terjadi beberapa perubahan yang kurang baik. Ke-3 minyak goreng ini baik digunakan, namun yang baik digunakan menurut saya yaitu minyak A(bimoli) karena dilihat dari fisiknya saja minyak ini sangat jernih  dan  dari grafik massa jenisnya  untuk semua perlakuan minyak goreng ini  mengalami perubahan yang cukup konstan sehingga jika digunakan.
Adapun beberapa tips memperoleh minyak yang baik, yaitu :
§  Hindari warna minyak goreng yang kuning kemerahan.
§  Warna kuning kemerahan pada sawit menunjukkan kandungan Beta- karotine (pro-vitamin A) yang tinggi.
§  Beta-karotine memang bagus untuk tubuh, tapi itu hanya bisa efektif apabila dimakan/diminum secara langsung.
§  Dalam menggoreng, suhu ideal untuk mulai memasak adalah 175 derajat celcius. Apabila Beta-karotine dipanaskan diatas 100 derajat celcius, maka kandungan vitaminnya akan musnah dan mudah teroksidasi menjadi senyawa karsinogenik (senyawa dasar pemicu kanker).
§  Oleh karena itu disarankan memilih minyak goreng yang bening, karena semakin bening akan semakin tahan terhadap oksidasi sehingga masakan yang dihasilkan akan semakin sehat.
Grafik  Histogram
Histogram massa jenis Minyak  mula-mula
Pada sumbu X : menunnjukkan jenis  Minyak goreng
Pada Sumbu Y : menunjukkan massa jenis Minyak goreng (ρ) sebelum dicelupkan pelat tembaga.
Histogram Massa Jenis Minyak  Saat Pelat Tembaga di Celup
Pada sumbu X : menunnjukkan jenis  Minyak gorengPada
Sumbu Y : menunjukkan massa jenis Minyak goreng(ρ) sesudah dicelupkan pelat tembaga.

Histogram Gaya Tekan Ke atas 
Pada sumbu X : menunnjukkan jenis  Minyak goring
Pada Sumbu Y : menunjukkan Gaya Keatas (N)


Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang di peroleh pada percobaan ini adalah:
Ø  Massa jenis minyak goreng sebelum dan sesudah di goreng berdasarkan pengamatan massa   jenis fluida yang relatif konstan adalah  massa jenis minyak bimoli yaitu(0,93 dan 0,94)
Ø   Sesuai hukum Archimedes Massa jenis minyak goreng sebelum dan sesudah di goreng  yang konstan adalah minyak bimoli .
Ø  Berdasarkan Grafik  gaya tekan keatas diperoleh bahwa minyak bimoli,lovina dan lovenia mengalami penurunan namun dengan mempertimbangkan nilai massa jenis maka minyak bimoli yang paling baik untuk digunakan.





Daftar Pusataka
Fishbane, Paul M, et.al. (2005). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics.
New Jersey: Pearson Educational Inc.

Halliday, D., Resnick, R. (1997). Physics , terjemahan: Patur Silaban dan Erwin Sucipto.
Jakarta: Erlangga.

Hewitt, P.G. (2006). Conceptual Physics 10th ed. St. Petersburg: Pearson Educational Edition
Microsoft Encarta Premium 2009

Muslim, dkk. (2006). Konsep Dasar Fisika. Bandung. UPI Press
Serway, R.A & John W. Jewett. (2004). Physics for Scientists and Engineers. Thomson
Brooks/Cole.
www. /archimedes/Cairan.htm.com di apload tanggal 27-11-2012.
www.index.php2.htm.com di apload tanggal 27-11-2012.


     Lampiran foto praktikum
           








Tidak ada komentar

Diberdayakan oleh Blogger.