Satuan Pendidikan : SMP
Mata Pelajaran : IPA
Kelas/Semester : VIII/1
Standar Kompetensi
5. Memahami peranan usaha, gaya dan energi dalam kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar
5.5 Menyelidiki tekanan pada benda padat, cair dan gas serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
Indikator
1. Mendeskripsikan hukum Pascal dan hukum Archimedes melalui percobaan sederhana serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
2. menunjukkakan beberapa produk teknologi dalam kehidupan sehari-hari sehubungan dengan konsep terapung, melayang dan tenggelam
Alokasi Waktu
2 x 40 Menit ( 4 x Pertemuan )
Tujuan Pembelajaran
1. Melalui demonstrasi, peserta didik dapat membuktikan hukum Pascal
2. Melalui diskusi kelompok, peserta didik dapat menentukan besar gaya tekan yang dibutuhkan untuk mengangkat suatu beban
3. Melalui diskusi, peserta didik dapat menghitung besar gaya tekan dengan rumus F2 = F1 A1 / A2
4. Melalui diskusi, peserta didik dapat menyebutkan dua contoh alat yang menerapkan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari
5. Melalui percobaan, peserta didik dapat mengetahui hukum Achimedes
6. Melalui diskusi, peserta didik dapat menghitung besar gaya keatas dengan rumus Fa = ρ g V
7. Melalui diskusi, peserta didik dapat menjelaskan penyebab suatu benda terapung, melayang dan tenggelam
Uraian Materi
1. Hukum Pascal
Perhatikan gambar pompa pascal berikut ini
Jika pengisap ditekan maka air memancar dari masing-masing lubang dengan kekuatan yang sama. Fakta ini disimpulkan oleh Pascal yang dikenal dengan Hukum Pascal yang berbunyi:
” Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup, diteruskan kesegala arah dengan sama besar ”.
Prinsip pascal ini dapat diterapkan pada berbagai alat teknik seperti dongkrak hidrolik dan rem hidrolik. Dongkrak hidrolik memiliki dua tabung dengan luas penampang yang berbeda. Kedua tabung dihubungkan dengan pipa dan semuanya berisi penuh cairan seperti gambar berikut:
Secara matematis tekanannya :
P = F/A
P1 = P2
F1/A1 = F2/A2
Dimana : P = tekanan (N/m2)
F = gaya (N)
A =luas penampang (m2)
Pada gambar di atas F1 = 50 N
A1 = 2 cm
A2 = 5 cm
F2 = .......?
Jawab : F1/A1 = F2/A2
50 N / 2 cm = F2 / 5cm
25 N = F2/5
F2 = 125N
2. Terapung, Melayang, dan Tenggelam
Mengapa mengangkat batu dalam air terasa lebih ringan daripada di udara?
Mengapa kapal laut yang terbuat dari besi dan sangat berat bisa terapung dalam air laut?
Bagaimana kapal selam dapat terapung, melayang dan tenggelam dalam air laut?
Menurut Hukum Archimedes :
” Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair akan mendapat gaya keatas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda yang dicelupkan tersebut”.
Jika seluruh benda tercelup kedalam zat cair, maka volume cairan yang dipindahkan sama dengan volume benda. Dalam hal ini gaya berat dan gaya ke atas akibat cairan yang terdesak bergantung pada masa jenis yaitu:
Fa = ρ V g
Dimana Fa = gaya ke atas
ρ = masa jenis
V = volume
g = percepatan grafitasi
karena volume dan percepatan grafitasi sama, maka keadaan benda tergantung pada massa jenis benda dan massa jenis cairan. Benda akan
tenggelam jika ; ρ(massa jenis benda) > ρ(massa jenis air)
melayang jika : ρ(massa jenis benda) = ρ(massa jenis air)
merapung jika : ρ(massa jenis benda) < ρ(massa jenis air)
Dengan hukum Archimedes kita dapat menjelaskan sebuah kapal terapung dalam air laut. Secara keseluruhan massa jenis kapal lebih kecil dari massa jenis air laut karena adanya rongga udara dalam kapal laut. Sedangkan kapal selam dapat naik turun dalam laut karena kapal selam memiliki kantong air. Jika ingin tenggelam kantong air diisi dan jika ingin terapung air dipompa keluar kapal. Selain itu penerapan hukum Archimedes juga terdapat pada jembatan ponton, balon udara, hidrometer dan lain-lain.
Pertanyaan dan Tugas
1) Sebutkan bunyi hukum Pascal
2) Sebutkan bunyi hukum Archimedes
3) Kemukakanlah 3 contoh penerapan hukum Archimedes
4) Mengapa benda dapat terapung, melayang atau tenggelam dalam zat cair
5) Alat pengangkat (dongkrak hidrolik) memiliki pengisap, masing-masing luas A1 = 15 cm2 dan A2 = 600 cm2. pada pengisap kecil diberikan gaya F1 = 500 N. Berapakah berat beban yang diangkat yang diangkat?
6) Massa jenis sebuah benda 1500 kg/m3, massa jenis air 1000 kg/m3. volume benda 8000 cm3, dan percepatan grafitasi bumi 10 m/s2. jika seluruh benda tercelup didalam air, berapa gaya ke atas yang dialami benda?
