UKBM Tekanan Zat_Anisa Setiyani_0402521018

UKBM IPA Kelas VIII 2

UKBM IPA Kelas VIII TEKANAN ZAT DAN PENERAPANNYA IPA KELAS VIII PENYUSUN Anisa Setiyani (0402521018) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2022 3

UKBM IPA Kelas VIII PRAKATA Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kelancaran sehingga E- UKBM bertema fluida statis dapat terselesaikan. Media pembelajaran ini bertujuan agar siswa dapat belajar mandiri memahami konsep fisika dengan perkembangan IPTEK yang semakin maju. Materi dalam Unit Kegiatan Belajar Mandiri IPA SMP Kelas VIII ini disajikan dengan seringkas dan sejelas mungkin. Hal ini dimaksudkan agar Siswa bisa lebih cepat menangkap intidari materi yang sedang dipelajari UKBM (Unit Kegiatan Belajar Mandiri) fluida statis disusun berdasarkan kurikulum 2013 dengan penekanan diarahkan pada standar kompetensi lulusan yang berupa domain sikap, ketrampilan dan pengetahuan. Unit Kegiatan belajar Mandiri ini dilengkapi dengan uraian materi, eksperimen, contoh soal, tugas mandiri, tugas kelompok, tes formatif, rangkuman, evaluasi dan kunci jawaban. Penulis berusaha menyusun Unit Kegiatan Belajar Mandiri sesuai dengan kebutuhan siswa dan guru agar tercipta pembelajaran yang mandiri dan efektif. Penulis berharap semoga Unit Kegiatan Belajar Mandiri ini mampu memberikan nuansa dan cara belajar yang menarik dalam pembelajaran IPA sehingga siswa mampu memahami materi dengan baik. Mohon kritik dan sarannya karena penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan Unit Kegiatan Belajar Mandiri ini. Salatiga, April 2022 Penulis 4

UKBM IPA Kelas VIII DAFTAR ISI PENYUSUN .................................................................................................................................................3 PRAKATA ..........................................................................................................................4 DAFTAR ISI.................................................................................................................................................5 DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................................6 ANALISIS MATERI...................................................................................................................................7 PENDAHULUAN .......................................................................................................................................8 A. Identitas UKBM.............................................................................................................8 B. Kompetensi Dasar..........................................................................................................8 C. Capaian Pembelajaran ...................................................................................................8 D. Deskripsi Singkat Materi ...............................................................................................8 E. Petunjuk Penggunaan UKBM........................................................................................8 F. Materi Pembelajaran ......................................................................................................8 TEKANAN ZAT PADAT ..........................................................................................................................9 TEKANAN ZAT CAIR............................................................................................................................10 A. Tekanan Hidrostatis .....................................................................................................10 B. Hukum Pokok Hidrostatika .........................................................................................11 C. Hukum Pascal ..............................................................................................................12 D. Hukum Archimedes .....................................................................................................15 TEKANAN ZAT GAS ......................................................................................................20 A. Tekanan Udara dan Ketinggian Tempat ......................................................................20 B. Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup ...........................................................................20 C. Hukum Boyle...............................................................................................................21 APLIKASI KONSEP TEKANAN ZAT ...........................................................................22 RANGKUMAN ................................................................................................................. 24 PENUGASAN MANDIRI.................................................................................................25 PENUGASAN KELOMPOK............................................................................................26 LATIHAN SOAL ..............................................................................................................28 PENILAIAN DIRI.............................................................................................................30 EVALUASI ................................................................................................................................................30 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................................................31 GLOSARIUM ............................................................................................................................................32 5

UKBM IPA Kelas VIII DAFTAR GAMBAR 1. Pemain ski dan Peluncur es ............................................................................................................9 2. Set Percobaan Tekanan .................................................................................................................10 3. zat Cair pada Kedalaman Tertentu ...........................................................................................11 4. Prinsip Tekanan Pada Pipa U ......................................................................................................12 5. Percobaan Hukum Pascal .............................................................................................................12 6. Prinsip Kerja Dongkrak Hidrolik...................................................................................13 7. dongkrak Hidrolik..........................................................................................................13 8. Pompa Hidrolik..............................................................................................................13 9. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil ................................................................................14 10. Prinsip Kerja Rem Hidrolik .........................................................................................14 11. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil ..............................................................................15 12. Volume Benda Tercelup .............................................................................................................16 13. Peristiwa Terapung......................................................................................................................17 14. Peristiwa Melayang .....................................................................................................18 15. Peristiwa Tenggelam ...................................................................................................18 16. Membedakan Telur Baru dan Busuk ...........................................................................18 17. Peristiwa Terapung dalam Sehari-hari.........................................................................18 18. Prinsip Kerja Hidrometer.............................................................................................19 19. Prinsip Kerja kapal Selam ...........................................................................................19 20. Balon Udara .................................................................................................................19 21. Manometer Raksa Terbuka..........................................................................................21 22. Spigmomanometer .......................................................................................................22 23. Pengangkutan Air pada Tumbuhan .............................................................................23 6

UKBM IPA Kelas VIII ANALISIS MATERI 7

UKBM IPA Kelas VIII PENDAHULUAN A. Identitas UKBM Mata Pelajaran : IPA Kelas : VIII Alokasi Waktu : 9 JP (3 kali pembelajaran ) Judul UKBM : Tekanan Zat dan Penerapannya B. Kompetensi Dasar 3.8 Menjelaskan tekanan zat dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, termasuk tekanan darah dan kapilaritas jaringan angkut pada tumbuhan. 4.8 Menyajikan data hasil percobaan untuk menyelidiki tekanan zat cair pada kedalaman tertentu, gaya apung, dan kapilaritas. C. Capaian Pembelajaran Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini peserta didik mampu: 1. Mengaplikasikan dengan kreatif Hukum Hidrostatika dalam menyelesaikan permasalahan dalam kehidupan sehari-hari. 2. Menerapkan dengan terampil Konsep Tekanan Hidrotatis membuat berbagai percobaan sederhana. 3. Menganalisis dengan kritis Hukum Pascal untuk menyelesaikan suatu permasalahan dalam kehidupan sehari-hari. 4. Mengkomunikasikan dengan percaya diri konsep Hukum Archimedes dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. D. Deskripsi Singkat Materi Semangat belajar. Semoga kita semua selalu sehat dan dalam lindungan Allah SWT. Dalam UKBM ini kalian akan mempelajari konsep dasar tekanan zat, yang didalamnya meliputi konsep tekanan hidrostatis, Hukum Hidrostatika, Hukumarchimides, Hukum Pascal, konsep kapilaritas dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Setelah mempelajari materi dalam UKBM ini diharapkan kalian dapat menerapkan konsep yang telah dipelajari dalam menyelesaikan masalah dalam kehidupan sehari hari. Sebagai prasyarat atau bekal dasar agar bisa mempelajari UKBM ini dengan baik, maka kalian diharapkan sudah mempelajari: konsep energi kinetic, energi potensial, hukum kekekalan energi, dan konsep perubahan bentuk benda. E. Petunjuk Penggunaan UKBM 1. Pahami setiap konsep yang disajikan pada uraian materi yang disajikan dancontoh soal pada tiap kegiatan belajar dengan baik dan cermat. 2. Jawablah dengan benar soal tes formatif yang disediakan pada tiap kegiatanbelajar. 3. Jika terdapat tugas untuk melakukan kegiatan praktek, maka bacalah terlebih dahulu petunjuknya, dan bila terdapat kesulitan tanyakan pada guru. F. Materi Pembelajaran UKBM ini terbagi menjadi 2 kegiatan pembelajaran dan di dalamnya terdapat uraianmateri, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi. Pertama : Tekanan zat padat, cair, dan gas. Kedua : Aplikasi konsep tekanan zat dalam kehidupan sehari-hari. 8

UKBM IPA Kelas VIII Tahukah kamu?? Jika ibumu mempunyai panci presto, coba bandingkan merebus daging menggunakan panci presto dan panci biasa! Manakah yang lebih cepat masak? Mengapa demikian? Prinsip yang digunakan pada panci presto adalah kenaikan titik didih. Panci presto terbuat dari bahan stainless yang tebal dan kuat serta mempunyai tutup yang rapatmaka uap air yang dihasilkan saat proses pendidihan tidak mungkin keluar dan hanya terkumpul dalam panci presto. Air yang terkumpul inilah yang menyebabkan air dalam panci presto naikyang menyebabkan temperatur didihnya naik menjadi >1000C. Oleh karena itu panci presto mampu melunakkan daging relatif lebih singkat. Dalam materi tekanan kalian akan mempelajari hukum-hukum dasar yang antara lain dapat menjawab pertanyaan –pertanyaan berikut. Mengapa makin dalam menyelam makin besar tekanannya? Mengapa kapal laut yang terbuat dari besi dapat mengapung di permukaan laut? Mengapa balon udara yang berisi gas panas dapat naik ke udara? Tekanan Zat Padat Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas bisdang normal atau gaya yang dialami oleh bidang seluas satu meter persegi. Berdasarkan hasil percobaan dan pengamatan, besar tekanan pada zat padat sebanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut: Keterangan: P = tekanan ( Pascal= N/m2) F = Gaya (N) A = Luas permukaan (m2) Satuan SI untuk tekanan adalah Pascal (Pa) untuk memberi penghargaan kepada Blaise Pascal, penemu hukum Pascal. Tentu saja Penerapan tekanan dalam kehidupan sehari-hari Untuk dapat meluncur diatas kolam es beku, pemain luncur es menggunakan sepatu luncur. Sepatu luncur memiliki pisau dibawahnya (Gambar 1). Gambar 1. Pemain Ski dan Peluncur Es Pisau memberi tekanan yang besar pada lantai es beku, hingga es tepat dibawah pisau mencair, tetapi dikiri kanannya tidak. Cairan di bawah es berfungsi sebagai pelumas, sedangkan 9

UKBM IPA Kelas VIII es dikiri kanan pisau tetap mencengkeram pisau, sehingga sepatu luncur beserta pemain dapat meluncur diatas kolam beku. Jika pemain ski menggunakan sepatu luncur es, pisau memberi tekanan besar pada lapisan salju, hingga lapisan salju mencair dan pemain ski justru tidak dapat meluncur di atas salju. Pemain ski justru harus menggunakan sepatu ski yang luas bidangnya cukup besar, agar tekanan yang diberikan pemain ski yang berdiri pada sepatu ski tidak membuat salju mencair, sehingga pemain ski dapat meluncur di atas salju. Ayo, Kita Amati Amati lingkungan sekitar ketika kalian berada di jalan, di rumah, di pusat kota, di sekolah, dll. Temukan lagi beberapa contoh lain penerapan tekanan dalam kehidupan sehari-hari. Tekanan Zat Cair 1. Tekanan Hidrostatis Zat cair memiliki tekanan yang disebut tekanan hidrostatis. Untuk memahaminya lakukan percobaan berikut. Ayo, Kita Lakukan Sediakan sebuah botol bekas tanpa tutup dan sebuah paku besar yang tajam. Buatlah tiga lubang yang berbeda ketinggian, tetapi terletak pada garis vertikal seperti gambar. Tutuplah ketiga lubang dengan plester. Gambar 2. Set Percobaan Tekanan Isilah kaleng dengan air sampai penuh. Tariklah plester secara cepat dan amati lintasan air yang menyemprot dari lubang sampai mengenai tanah. Dapatkah kalian menjelaskan hasil pengamatan kalian? Gaya gravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu wadah selalu tertarik ke bawah. Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah. Dengan kata lain pada posisi yang semakin dalam dari permukaan, maka tekanan hidrostatis yang dirasakan semakin besar. Tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh beratnya sendiri disebut tekanan hidrostatis. Agar lebih mudah memahami konsep tekanan hidrostatis, mari kita perhatikan video simulasi berikut https://youtu.be/S2ngkFuGMG8 10

UKBM IPA Kelas VIII Gambar 3. Zat Cair pada Kedalaman Tertentu (h) Jadi tekanan hidrostatis (ph) dengan massa jenis ρ pada kedalaman h dapat dirumuskan: Keterangan : Ph = tekanan hidrostatis ( Pa) ρf = massa jenis fluida (kg/m3 ) g = percepatan gravitasi (m/s2) catatan fluida selalu mengerjakan tekanan ke segala arah. Oleh karena itu besaran tekanan tidak memiliki arah tertentu, sehingga tekanan termasuk besaran skalar. Berbeda dengan itu, gaya selalu memiliki arah tertentu, sehingga gaya termasuk besaran vektor. 2. Hukum Pokok Hidrostatika Sebelum hukum ini dinyatakan, mari kita lakukan percobaan sederhana berikut. Ayo, Kita Kerjakan Alat dan Bahan 1. Botol air mineral 500 ml 2. Paku 3. Plester 4. Pensil 5. Air. Langkah Kerja 1. Berilah tanda empat posisi pada ketinggian yang sama menggunakan pensil. 2. Lubangi tanda pensil menggunakan paku. 3. Tutup tiap botol menggunakan plester. 4. Isi botol dengan air 5. Buatlah hipotesis kekuatan pancaran air dari keempat lubang, kemudian buka plester dan amati kekuatan pancaran Pertanyaan dan Kesimpulan Bagaimana kekuatan pancaran air yang keluar dari keempat lubang? Nyatakan kesimpulan kalian terkait tekanan zat cair pada kedalaman yang sama. Jika percobaan kalian lakukan dengan benar, kekuatan air yang keluar dari keempat lubang adalah sama. Hal ini ditunjukkan oleh mendaratnya air di tanah pada jarak mendatar yag sama dari tepi botol. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa “semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama”. 11

UKBM IPA Kelas VIII Pernyataan inilah yang kita sebut sebagai hukum pokok hidrostatika. Penerapan hukum hidrostatistika pada pipa U Gambar 4. Prinsip Tekanan pada Pipa U Semua titik yang terletak pada bidang datar didalam satu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama. Secara mateatis dapat dirumuskan: Contoh soal Seorang penyelam pada kedalaman 3 m, massa jenis air 1000 kg/m3, konstanta gravitasi pada tempat tersebut adalah 10 N/kg. Berapa besar tekanan hidrostatis yang dialami penyelam tersebut ? Pembahasan Diketahui: h=3m ρ = 1000 kgm-3 g = 10 ms-2 Ph ..? 3. Hukum Pascal dan Penerapannya Gambar 5. Percobaan Hukum Pascal Ketika kalian memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki banyak lubang, air memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Hal inilah yang diamati oleh Blaise Pascal dan kemudian menyimpulkannya dalan Hukum Pascal yang berbunyi “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”. Terapan sederhana dari prinsip Pascal adalah dongkrak hidrolik, seperti ditunjukkan gambar 5. Dongkrak hidrolik terdiri dari bejana dengan dua kaki yang masing-masing diberi penghisap. Penghisap 1 memiliki luas penampang A1 (lebih kecil) dan penghisap 2 memiliki luas penampang A2 (lebih besar). Bejana diisi denga cairan 12

UKBM IPA Kelas VIII Gambar 6. Prinsip Kerja Dongkrak Hidrolik Jika penghisap 1 ditekan dengan gaya F1, zat cair akan menekan zat cair 1 keatas dengan gaya pA1 sehingga terjadi keseimbangan pada penghisap 1 dan berlaku Sesuai hukum Pascal, maka pada penghisap 2 bekerja gaya ke atas pA2. Gaya yang seimbang ini adalah gaya F2 yang bekerja pada penghisap 2 dengan arah ke bawah. Dengan menyamakan kedua ruas pada persamaan di atas kita peroleh Keterangan P1 = tekanan pada penampang 1 (Pa) P2 = tekanan pada penampang 2 (Pa) F1 = gaya pada penampang 1 (N) F2 = gaya pada penampang 2 (N) A1 = luas penampang 1(m2) A2 = luas penampang 2 (m2) Agar lebih mudah memahami konsep hukum Pascal, mari kita perhatikan video simulasi berikut https://youtu.be/kjR4CswveCI Penerapan hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari Gambar 7. Dongkrak Hidrolik Gambar 8. Pompa Hidrolik 13

UKBM IPA Kelas VIII Gambar 9. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil Rem Hidrolik Mobil Rem hidrolis berbeda dengan cara kerja rem mekanik yang masih menggunakan kawat. Sehingga model pedal rem pada rem hidraulik juga berbeda. Sistem kerja rem hidrolis dimulai ketika pengguna menginjak pedal rem. Tuas pada pedal rem terhubung langsung dengan piston didalam master silinder, sehingga saat pedal rem ditekan tuas rem akan mendorong piston pada master silinder. karena piston terdorong, menyebabkan ruang didepan piston mengecil. Selain itu, dorongan itu juga menyebabkan saluran reservoir tertutup. Karena fluida rem tidak memiliki sifat kompresi, maka fluida didepan piston akan terdorong keluar menuju saluran utama. Melalui brake lines, kemudian tekanan tersebut akan diteruskan ke semua aktuator pengereman dengan besar yang sama. Gambar 10. Prinsip Kerja Rem Hidrolik Saat tekanan fluida mencapai silinder roda, maka fluida atau minyak rem bertekanan tersebut akan menggerakan piston pada silinder roda untuk menekan kampas rem. Saat inilah proses kerja rem terjadi. Saat pedal di-realease maka return spring baik pada master silinder atau pada aktuator rem akan mendorong piston ke posisi semula. Sehingga fluida didalam brake lines kembali mengisi ruang didepan piston master silinder. Keuntungan rem hidrolik  Tidak mengalami pemuaian karena tidak memakai kabel kawat melainkan menggunakan fluida.  Daya pengereman dapat diteruskan lebih maksimal sehingga lebih pakem.  Bunyi saat melakukan pengereman akan diminimalkan karena minim komponen yang bergesekan Kekurangan rem hidrolik  Komponen yang digunakan lebih kompleks.  Saat terjadi kebocoran fluida, minyak rem berpotensi merusak permukaan komponen mobil karena bersifat asam.  Jika tidak dirawat, master silinder atau silinder roda bisa macet. Sehingga perawatan 14

UKBM IPA Kelas VIII pada hydraulic brake tidak boleh terputus. Sistem hidraulik rem akan terganggu saat terdapat udara didalam sistem, karena udara memiliki sifat kompresi. Untuk itu pastikan kondisi minyak rem didalam reservoir cukup untuk meminimalkan terjadinya masuk angin. Contoh soal Perhatikan gambar berikut ! Gambar 11. Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil Sebuah pengungkit hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Udara bertekanan tinggi digunakan untuk menekan piston kecil yang memiliki jari-jari 5 cm. Takanan yang diterima diteruskan oleh cairan didalam sistem tertutup ke piston besar yang memiliki jari-jari 15 cm. Berapa besar gaya yang harus diberikan udara bertekan tinggi untuk mengangkat mobil yang memiliki berat sebesar 13.300 N? Pembahasan: Dengan menggunakan rumus hukum Pascal dapat dicari besarnya gaya yang diperlukan. Sehingga diperoleh: 4. Hukum Archimedes Masih ingatkah kalian dengan gaya apung yang dialami oleh benda yang dicelupkan dalam suatu zat cair? Untuk mengingatnya kembali lakukanlah percobaan berikut ini. Ayo, Kita Lakukan Ikatlah sebuah batu kecil pada seutas tali. Rasakan berat batu tersebut (gambar 1). Sekarang celupkan batu ke dalam air yang terdapat dalam gelas (gambar 2) lalu rasaka berat batu. Adalah perbedaan yag kalian rasakan antara berat batu di udara dan berat batu di air? Jika ada, pikirkanlah apa penyebab perbedaan ini? Kalian telah mengetahui bahwa suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair mendapat gaya ke atas sehingga benda kehilangan sebagian beratnya (beratnya menjadi berat semu). Gaya ke atas ini disebut sebagai gaya apung, yaitu suatu gaya ke atas yang dikerjakan oleh zat 15

UKBM IPA Kelas VIII cair pada benda. Munculnya gaya apung adalah konsekuensi dari tekanan zat cair yang meningkat dengan kedalaman. Dengan demikian berlaku Gaya apung = berat benda di udara – berat benda di dalam zat cair Untuk memahami gaya apung, mari kita ikuti bagaimana Archimedes menemukan hukumnya. Pertama, sebaiknya kita memahami arti dari “volume air yang dipindahkan”. Gambar 12. Menentukan Volume Benda Tercelup Jika kita celupkan batu kedalam bejana berisi air, permukaan air akan naik (gambar 12). Hal ini karena batu menggantikan volume air. Jika batu dicelupkan pada bejana yang penuh berisi air, sebagian air akan tumpah yang ditampung tetap sama dengan volume batu yang menggantikan air. Jadi, suatu benda yang dicelupkan seluruhya dalam zat cair selalu menggantikan volume zat cair yang sama dengan volume benda itu sendiri. Kedua, Archimedes mengaitkan antara gaya apung yang dirasakan dengan volume zat cair yang dipindahkan benda. Dari sinilah Archimedes berhasil menemukan hukumya, yaitu hukum Archimedes yang berbunyi Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Kalian telah mengetahui cara menentukan volume benda dengan menggunakan sebuah gelas berpancuran yang dilengkapi dengan gelas ukur. Kalian juga telah mengetahui cara mengukur berat dengan menggunakan neraca pegas dan timbangan. Dengan menggunakan kedua pengukuran tersebut, kalian diharapkan dapat merancang sebuah eksperimen untuk membuktikan hukum Archimedes berikut Ayo, Kita Kerjakan Dengan menggunakan tiga atau lebih benda padat dengan berat berbeda, sebuah neraca pegas, sebuah timbangan, sebuah gelas berpancuran yang dilengkapi dengan gelas ukur, dan air, rancanglah sebuah eksperimen untuk membuktikan berlakunya hukum Archimedes. No. Berat Benda Gaya Apung Berat Air yang Dipindahkan di Udara di Air 1 2 Catatan: berat air yang dipindahkan = berat air yang ditampung oleh gelas. 16

UKBM IPA Kelas VIII Seperti kalian ketahui bahwa gaya apung terjadi akibat konsekuensi dari tekanan hidrostatis yang makin meningkat dengan kedalaman. Dengan kata lain, gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostatisnya. Hal ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar dari pada tekanan pada bagian atasnya. Secara matematis besarnya gaya apung dirumuskan Keterangan : FA = gaya ke atas = gaya apung (N) ρf = massa jenis fluida (kg/m3) Vbf = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) Agar lebih mudah memahami konsep hukum Archimedes, mari kita perhatikan video simulasi berikut https://youtu.be/pxLI1blg-Sc Mengapung, Tenggelam, dan Melayang Masih ingatkah kalian dengan peristiwa mengapung, tenggelam, dan melayang ketika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair? Suatu benda mengapung, tenggelam, atau melayang hanya ditentukan oleh massa jenis benda dan massa jenis zat cair. Syarat mengapung ρbenda < ρfluida Syarat tenggelam ρbenda > ρfluida Syarat melayang ρbenda = ρfluida Mengapung Gambar 13. Terapung Jika benda dicelupkan ke dalam fluida, benda muncul sebagian ke permukaan air, karena berat benda lebih kecil dari gaya apung (Fa < W). Ini adalah konsepmengapung. Dari konsep tersebut, dapat dirumuskan hubungan antara massa jenis benda dengan massa jenis fluida: ρb = massa jenis benda ( kgm-3) Vbf = Volume benda yang tercelup (m3) Vb = Volume benda (m3) ρf = massa jenis fluida ( kgm-3) 17

UKBM IPA Kelas VIII Melayang Gambar 14. Melayang Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka gaya apung (Fa) sama dengan berat benda W (Fa = W). Tenggelam Gambar 15. Tenggelam Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka gaya apung ( F a) lebih kecil dari berat benda W (Fa < W). Sehingga benda bergerak kebawahmenuju dasar wadah air. Ini adalah konsep tenggelam. 1. Cara membedakan telur baru dan telur busuk Gambar 16. Membedakan Telur Baru dan Busuk Perhatikan (gambar 16). Kalian dapat membedakan telur baru dan telur busuk hanya dengan menjatuhkannya ke dalam air . telur baru akan tenggelam di dalam air segar karena massa jenis rata-ratanya lebih besar dari pada massa jenis air. Telur busuk akan mengapung di dalam air karena kuning dan putih telurnya mengering, sehingga massa jenis rata-ratanya lebih kecil dari pada massa jenis air. 2. Kalian dapat mengapung seperti perahu Gambar 17. Peristiwa Terapung 18

UKBM IPA Kelas VIII Saat kalian terlentang di air, kalian mengapung seperti perahu (gambar 14). Hal ini terjadi karena sebagian permuakaan tubuh kalian yang tercelup dalam air memindahkan air. Tubuh kalian mengalami gaya apung yang dikerjakan oleh air. Gaya apung berarah ke atas ini dapat mengimbangi berat badan kalian, sehingga kalian dapat terapung di air dan tidak tenggelam. Penerapan hukum Archimedes 1. Hidrometer Gambar 18. Prinsip Kerja Hidrometer Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis cairan. Nilai massa jenis cairan dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari kaca (gambar 18). Supaya tabung kaca terapung tegak di dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbel. Diameter bagian bawah dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan lebih besar. Dengan demikian dihasilkan gaya apung yang lebih besar hingga hidrometer dapat mengapung. 2. Kapal Selam Gambar 19. Prinsip Kerja Kapal Selam Kapal selam (gambar 19) memiliki tangki pemberat yang terletak diantara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah luar. Tangki ini dapat diisi dengan air atau udara. Mengatur tangki pemberat berarti mengatur berat total kapal. Sesuai dengan konsep gaya apung, berat total kapal selam akan menentukan apakah kapal akan mengapung atau menyelam. 3. Balon Udara Gambar 20. Balon Udara 19

UKBM IPA Kelas VIII Seperti halnya zat cair, udara juga melakukan gaya apung pada benda. Mula-mula balon diisi dengan gas panas sehingga balon menggelembung dan volumenya bertambah. Bertambahnya volume balon berarti bertambah pula volume udara yang dipindahkan oleh balon. Ini berarti gaya apung bertambah besar. Suatu saat gaya apung sudah lebih berat dari pada berat total balonsehingga balon mulai bergerak naik. Contoh soal Sebuah benda ketika berada di udara memiliki berat 500 N, sedangkan ketika dicelupkan dalam air seluruhnya memiliki berat 400 N. Jika massa jenis air 1000 kg.m-3, hitunglah massa jenis benda! Pembahasan Diketahui : Wu = 500 N Wf = 400 N ρf = 1000 kgm-3 Ditanyakan ρB = …? Jawab: FA = Wu - Wf ρf . g. Vb = 500 – 400 1000 . 10 . Vb = 100 Vb = 0,01 m3 = 10 cm3 Tekanan Zat Gas Udara yang ada di atmosfer memiiki tekanan. Tekanan udara munculsebagai akibat berat partikel udara yang tertarik gaya gravitasi bumi. Jika gaya tarik terhadap partikel ini hilang maka partikel udara akan terbang ke luar angkasa dan bumi tak memiliki atmosfer. Tanpa atmosfer tidak akan ada kehidupan di bumi. A. Tekanan Udara dan Ketinggian Tempat Tekanan udara yang ada di atmosfer berbeda-beda. Makin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, tekanan udara di tempat tersebut akan makin berkurang. Hal ini disebabkan oleh berkurangnya jumlah patikel udara karena sebagian besar partikel udara berada di dekat permukaan bumi (laut) akibat gaya tarik bumi. Tahukah kalian... Menurut penelitian para ahli, setiap kenaikan 10 m dari permukaan laut, tekanan udara rata-rata turun 1 mmHg. Penurunan ini hanya berlaku sampai ketinggian 1000 m. Dengan demikian, karena 76 cmHg senilai dengan 760 mmHg maka ketinggian suatu tempat dapat dinyatakan denga persamaan Keterangan: h : ketinggian suatu tempat (m) x : tekanan tempat tersebut (mmHg) B. Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup Tekanan gas dalam ruang tertutup dapat diukur dengan manoeter. Salah satu jenis manometer yang sering digunakan adalah manometer terbuka. Manometer raksa ini berbentuk huruf U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu ujung tabung selalu dihubungkan dengan udara luar supaya tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Sementara ujung yang lain dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya. 20

UKBM IPA Kelas VIII Perhatikan gambar berikut! Gambar 21. Manometer Raksa Terbuka Jika permukaan raksa dalam kaki yang terbuka lebih tinggi dari pada permukaan kaki lainnya, maka tekanan gasnya Jika permukaan raksa dalam kaki yang terbuka lebih rendah dari pada permukaan kaki lainnya, maka tekanan gasnya Keterangan: Pgas : tekanan gas dalam ruang reservoir (cmHg) Pu : tekanan udara luar (cmHg) h : selisih ketinggian kedua kaki pipa (m) C. Hukum Boyle Kalian Harus Tahu... Robert Boyle menemukan penelitian tentang adanya hubungan antara tekanan dan volume suatu gas yang ada di dalam ruang tertutup jika dikalikan hasilnya akan tetap atau konstan. Pernyataan Robert Boyle dikenal dengan Hukum Boyle, yang berbunyi “\"Tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volume gas jika ada di dalam ruang tertutup, dan terjadi pada suhu tetap\" Secara matematis, dapat dirumuskan Bila tekanan diubah, maka volume gasnya juga berunah sehingga persamaan diatas dapat dituliskan Keterangan: P = Tekanan gas (atm, cm, Hg, N/m2, dan Pa) V = Volume gas (m3, dan cm3) P1 = Tekanan gas mula – mula (atm, cm, Hg, N/m2, dan Pa) P2 = Tekanan gas akhir (atm, cm, Hg, N/m2, dan Pa) V1 = Volume gas mula – mula (m3, dan cm3) V2 = Volume gas akhir (m3, dan cm3) C = konstanta 21

UKBM IPA Kelas VIII Aplikasi Konsep Tekanan Zat dalam Makhluk Hidup 1. Tekanan Darah Tahukah Kalian. Bagaimana Cara kerjanya?? Tekanan darah tinggi yang berlangsung cukup lama dapat mengakibatkan penyakit jantung dan ginjal. Karena itu, bagi yang berusian 30 tahun atau 40 tahun keatas sebaiknya memeriksa tekanan darahnya secara teratur. Tekanan darah normal 120/80 mmHg, dimana 120 mmHg adalah tekanan sitolik dan 80 mmHg adalah tekanan diastolik. Alat yang digunakan oleh dokter untuk mengukur tekanan darah adalah sfigmomanometer yang tak lain adalah sebuah manometer raksa. Cara mengukur tekaan darah ditunjukkan oleh gambar. Ban lengan sfigmomanometer dibalutkan mengelilingi lengan atas. Dokter kemudian memompa bola karet agar tekanan udara dalam ban lengan melebihi tekanan darah sistolik. Hal ini memutuskan memutuskan aliran darah dari arteri lengan atas e arteri lengan bawah. Kemudian udara dalam ban lengan dibebaskan secara perlahan-lahan sementara dokter mendengarkan kembali denyut dalam lengan bawah dengan stetoskop. Suara denyut pertama muncul ketika tekanan udara dalam ban lengan sama dengan tekanan darah sistolik. Pada saat itu sedikit darah pada tekanan maksimum dapat menerobos melalui nadi yang tergencet. Gambar 22 . Mengukur Tekanan Darah dengan Sfigmomanometer Ketika ini terjadi, aliran darah yang tergencet membuat suara berdetak yang khas dalam nadi lengan bawah yang dapat dideteksi oleh stetoskop. Denga demikian, selisih ketinggian kedua kolom raksa pada saat suara pertama terdengar sama dengan tekanan darah sitolik dalam mmHg. Tekanan darah sistolik normal adalah 120 mmHg. Jika tekanan darah sistolik lebih dari 140 mmHg, orang tersebut harus mendapat pengobatan. Selanjutnya dokter akan membebaskan banyak udara dari ban lengan untuk menurunkan tekanan udara. Suara berdetak pada stetoskop berhenti bila tekanan udara sama dengan tekanan diastolik. Pada saat itu darah pada tekanan minimum dapat melewati nadi di dalam lengan. Selisih ketinggian kedua kolo raksa saat bunyi pertama berhenti terdengar di stetoskop, sama denga tekanan darah diastolik dalam mmHg. Tekanan diatolik normal adalah 80 mmHg. Jika tekanan darah diastolik melebihi 90 mmHg maka orang tersebut harus mendapat pengobatan. 22

UKBM IPA Kelas VIII 2. Pengangkutan Air dan Nutrisi pada Tumbuhan Gambar 23 . Mekanisme Pengangkutan Air pada Tumbuhan Pengangkutan Ekstravaskuler Pengangkutan ekstravaskuler adalah proses pengangkutan di mana tumbuhan dapat menyerap air dari tanah ke dalam tubuh melewati satu sel ke sel lain secara horizontal. Maksudnya, pengangkutan air dimulai dari penyerapan oleh bulu akar, lalu masuk menuju sel-sel epidermis. Dari sel epidermis, air menuju korteks dan diteruskan ke sel-sel endodermis hingga masuk ke stele. Dari korteks, air didistribusikan menuju sel-sel untuk proses metabolisme tubuh. Terdapat dua cara yang dapat ditempuh tumbuhan untuk melakukan pengangkutan ekstravaskuler, yaitu:  Pengangkutan simplas, merupakan sistem pengangkutan air melalui bagian hidup dari satu sel ke sel lainnya. Air dapat terangkut ke dalam tubuh dengan transport aktif dan osmosis melalui plasmodesmata.  Pengangkutan apoplas, yaitu mengangkut air melalui bagian sel yang tidak hidup, misalnya dinding sel dan ruang antarsel, baik secara difusi maupun transpor pasif. Pengangkutan Intravaskuler Pengangkutan intravaskuler adalah pengangkutan air dan zat terlarut yang terjadi di dalam berkas pembuluh xilem dan floem secara vertikal. Yang dimaksud dengan vertikal adalah pengangkutan air dan zat terlarut dari akar menuju daun oleh xilem. Pengangkutan ini diawali dengan penyerapan zat melalui rambut akar. Lalu, zat tersebut menuju epidermis dan terus mengalir menuju korteks hingga diteruskan ke sel- sel endodermis. Selanjutnya, air dan zat terlarut masuk ke berkas pembuluh xilem akar, kemudian diteruskan menuju xilem batang hingga xilem daun. Di dalam xilem daun, zat- zat yang berguna masuk ke parenkim mesofil sebagai bahan proses fotosintesis. Proses fotosintesis tersebut nantinya menghasilkan glukosa dan oksigen. Glukosa akan diangkut pembuluh floem menuju seluruh tubuh, oksigen dikeluarkan tumbuhan lewat stomata, sementara air sisa metabolisme dikeluarkan lewat proses transpirasi. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kecepatan Pengangkutan Zat pada Tumbuhan Kelembapan Udara Semakin tinggi kelembapan udara di sekitar tumbuhan, difusi yang terjadi di dalam tumbuhan berlangsung lambat. Sebaliknya, apabila kelembapan udara lingkungan semakin rendah, maka difusi di dalam tumbuhan akan semakin cepat. Suhu Semakin tinggi suhu lingkungan serta intensitas cahaya yang menningkat dan angin yang semakin kencang, maka laju transpirasi tumbuhan akan semakin tinggi. Begitu pula sebaliknya, suhu lingkungan, intensitas cahaya, dan angin yang semakin besar menyebabkan proses pengangkutan zat berlangsung lebih lambat. Kandungan air dalam tanah Kandungan air dalam tanah juga memengaruhi kecepatan pengangkutan air. Semakin banyak kandungan air yang ada di dalam tanah, maka potensial air semakin tinggi. Hal itu menyebabkan proses transportasi zat pada xilem dan laju transpirasi semakin meningkat. 23

UKBM IPA Kelas VIII G. Rangkuman 1. Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tegak lurus pada suatubidang dibagi dengan luas bidang itu. Secara matematis, 2. Hukum Hidrostatika mrngatakan semua titik yang terletak pada kedalamanyang sama maka memiliki tekanan hidrostatika yang sama 3. Tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis merpakan tekanan yang hanya diakibatkan berat fluida. Makin tinggi zat cair dalam wadah, maka makin berat zat cair itu, sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah Secara matematis, 4. Hukum Pascal Prinsip Pascal mengatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Secara matematis dirumuskan: 5. Hukum Archimedes Hukum Archimedes berbunyi, \"Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkannya\". 6. Gaya apung Gaya apung ini merupakan selisih dari gaya berat benda di udara dengan gaya berat benda di dalam fluida. Secara matematis dirumuskan: 24

UKBM IPA Kelas VIII H. Penugasan Mandiri Judul percobaan : Hukum Archimedes Tujuan percobaan : Menentukan massa jenis benda benda tak beraturan a. Alat dan bahan 1. 3 jenis benda tak beraturan 2. Gelas ukur 3. Air 4. Timbangan b. Prosedur Pembuatan 1. Ambil 1 buah benda kemudian timbang dan catatlah massanya. (mb) 2. Ikat batu dengan tali rafia 3. Isi gelas ukur dengan air dan catatlah volume air tersebut (Vawal) 4. Celupkan batu yang sudah di ikat dengan tali ke dalam air dan catatlah volumeair sekarang (Vakhir ) 5. Hitunglah Vb = Vakhir – Vawal 6. Hitung volume benda dengan rumus 7. Ulangi langkah 1-6 untuk jenis benda yang berbeda dan masukkan datanyadalam tabel. c. Hasil dan Pembahasan Tabel Percobaan No Jenis Benda Massa Vb = VAkhir – VAwal Massa Jenis Benda Benda 1 2 3 d. Kesimpulan 25

UKBM IPA Kelas VIII I. Penugasan Kelompok Judul percobaan : Pembuatan Roket Air Sederhana Tujuan percobaan : Menentukan Tekanan dan Jarak jangkauan Roket Air a. Alat dan Bahan b. Prosedur Pembuatan Prosedur Pembuatan Roket Air 1. Buatlah kerucut dengan mika dan sesuai kan ukuran nya dengan bagian bawah botol, kemudian rekatkan dengan lakban hitam agar tidak lepas. 2. Buat sirip roket dengan plastik kanopi, buat bentuk segitiga siku-siku dengan tinggi 12 cm dan lebar 10 cm, buatlah 4 lembar untuk setiap satu roket dan tempel di bagian bawah rocket dengan lakban bening. 3. Tempel sirip pada botol dengan posisi yang seimbang, dengan posisi sirip saling berhadapan. 4. Buka tutup botol, lubangi dengan cutter agar dapat dimasukkan pipa 1/2 inchi, usahakan lubang memiliki ukuran yang sama persis dengan pipa 1/2 inchi. 5. Buatlah lingkaran seukuran tutup botol dengan karet ban dalam bekas, kemudian lubangi lingkaran tersebut agar dapat dimasuki pipa 1/2 inchi. 6. Ukuran lubang usahakan agak lebih kecil sedikit dari ukuran pipa, karena karet ban dalam dapat melar. 7. Masukkan potongan ban dalam (sebagai seal agar air tidak bocor) ke dalam tutup botol yang telah dilubangi, kemudian rekatkan dengan lem super dan tutup kembali botol dengan tutup botol yang berlubang tadi. Prosedur Pembuata Peluncur 1. Pipa dimasukkan ke dalam botol hingga mencapai setengah bagian botol plastik, lalu tandai dengan lakban. 2. Ambil lakban hitam dan potong dengan panjang 6 cm. 3. Bariskan kabel ties secara rapi di atas lakban hitam, gunakan penggaris agar lebih rapi. 4. Lilitkan lakban yang berisi kabel ties di sekililing pipa 1/2 inchi pada bagian yang diberi tanda lakban (lihat no. 1) dan diperkuat dengan 26

UKBM IPA Kelas VIII diikat dengan kabel ties yang lain. 5. Gunakan pipa ukuran 1 inchi sebagai kunci pengaman, dengan cara memasukkan pipa 1/2 inchi ke dalam pipa 1 inchi. 6. Lubangi penutup pipa dan lubangi agar bisa dipasang pentil sepeda motor di atasnya. 7. Pasang penutup pipa ke pipa 1/2 inchi dan lem dengan lem pipa. Agar lebih memahami proses peluncuran roket air, perhatikan contoh video peluncuran roket air berikut https://drive.google.com/file/d/1tp7Pkyceqxh5iZCrHNLrxfeaxvSjOahN/view? usp=sharing c. Hasil dan Pembahasan Tekanan (Pa) Jarak (m) Tabel Percobaan Percobaan ke Berhasil/Gagal 1 2 3 4 5 d. Kesimpulan 27

UKBM IPA Kelas VIII J. Latihan Soal Jawablah latihan soal berikut ini! 1. Sebuah kolam renang mempunyai kedalaman 5 m dan dengan luas permukaan kolam 50 m2. Jika tekanan udara luar 105 Pa, percepatan gravitasi 10 ms-2, dan massa jenis air 1.000 kg/m3 Berapakah tekanan total di dasar kolam ? 2. Sebuah bejana berhubungan mula-mula berisi air dalam keadaan setimbang. Kemudian, pada salah satu kakinya diisi dengan minyak sehingga air terdesak 2 cm dari keadaan setimbangnya. Jika massa jenis air 1 grcm-3, massa jenis minyak 0,8 grcm-3, Berapakah tinggi minyak di dalam bejana? 3. Diameter penampang penghisap memiliki perbandingan 1 : 10. Jika gaya pada penghisap kecil adalah 20 N Berapakah beban yang dapat diangkut ? 28

UKBM IPA Kelas VIII Pembahasan Soal Latihan 1. Diketahui: h=5m A = 50 m2 Po = 105 Pa g = 10 m/s2 ρ = 1000 kg/m2 Ditanya, Ptotal…? Jawab Ptotal = Pudara +Ph = 105 + 1000.10.5 = 10.104 + 5.104 = 15.104 = 1,5.105 Pa 2. Diketahui : hair = 2 cm ρair = 1 gr/cm3 ρm = 0,8 gr/cm3 Ditanyakan, hminyak=..? Jawab Sesuai Hk hidrostatis bahwa di setiap titik pada garis datar dalam fluida memiliki tekanan hidrostatis sama besar , maka PA = PB ρair. g.hair = ρminyak . g.hminyak 2 cm B minyak 1 . 2 = . 0,8 h minyak A 2 = h minyak . 0,8 air hminyak = 2,5 cm 3. Diketahui Luas D1 : D2 = 1 : 10 penampang F1 = 20 N penghisap F2 = ..? Jawab 29

UKBM IPA Kelas VIII K. Penilaian Diri Isilah pertanyaan pada tabel di bawah ini sesuai dengan yang kalian ketahui, berilah penilaian secara jujur, objektif, dan penuh tanggung jawab dengan memberi tanda pada kolom Jawaban. No Keterangan Ya Tidak 1 Saya dapat menentukan tekanan yang dialami benda di dalam fluida dengan dengan mengaplikasikan konsep tekanan hidrostatis 2 Saya dapat menentukan beban yang dapat diangkat piston dengan mengaplikasikan prinsip Pascal 3 Saya dapat menentukan massa jenis benda yang mengapung dengan mengaplikasikan Hukum Archimedes tentang konsep mengapung 4 Saya dapat menentukan massa jenis benda yang melayang dengan mengaplikasikan Hukum Archimedes tentang konsep melayang 5 Saya dapat menentukan massa jenis benda yang tenggelam dengan mengaplikasikan Hk Archimedes tentang konsep tenggelam Catatan:  Jika ada jawaban “Tidak” maka segera lakukan review pembelajaran.  Jika semua jawaban “Ya” maka Anda dapat melanjutkan kegiatan Pembelajaran berikutnya E. Evaluasi Setelah memahami materi fluida statis, silahkan klik link berikut https://forms.gle/6Ec7giD3hXfp6C616 30

UKBM IPA Kelas VIII DAFTAR PUSTAKA Sufi, Ani R, Sarwanto, 2013,Fisika kelas X, SMU. Surakarta, MediatamaFoster,Bob, 1997, Fisika SMU. Jakarta: Penerbit Erlangga https://www.ayo-sekolahfisika.com/2016/02/Soal-tegangan-permukaan- danpenyelesaiannya.html. https://idschool.net/umum/pengertian-kapilaritas/ http://ejournal.unp.ac.id/students/index.php/fis/article/viewFile/758/515 Sunardi, Lilis Juarni, 2014, Fisika kelas XI, SMA kelas XI, Bandung, Yrama Widya 31

UKBM IPA Kelas VIII GLOSARIUM Fluida : Zat yang dapat mengalir. Gaya Adhesi : Gaya tarik menarik antara partikel-partikel tidak sejenis. Gaya Apung : Selisih berat benda di udara dengan berat benda dalam zat cair. Gaya Kohesi : Gaya tarik menarik antara partikel-partikel sejenis. Hukum Archimides : Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Hukum Pascal : Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup Hukum pokok diteruskan sama besar ke segala arah. hidrostatika : Semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan (mutlak) yang sama. Kecepatan terminal : Kecepatan tetap dan terbesar yang dialami oleh benda didalam fluida kental. Melayang : Kondisi benda dimana seluruh benda berada di dalam fluida tetapi tidak menyentuh dasar fluida. Mengapung : Kondisi benda dimana sebagian benda berada di permukaanzat cair. Tegangan : Kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga Permukaan permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Tekanan : Gaya yang bekerja tegak lurus per satuan luas suatu permukaan, atau perbandingan gaya terhadap luas. Tekanan hidrostatis : Tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh beratnya sendiri. Tenggelam : Kondisi benda dimana seluruh benda berada di dalam fluida dan menyentuh dasar fluida. Viskositas : Ukuran hambatan aliran yang ditimbulkan fluida bila fluida tersebut mengalami tegangan geser. 32