View
177
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
ANALISA SIFAT FISIS BAHAN
Yuni Nur HidayatiJurusan Fisika/1109100029
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
yuni09@mhs.physics.its.ac.id
AbstrakTelah dilakukan percobaan analisa sifat fisis bahan dengan tujuan untuk
menentukan nilai densitas dan porositas dari beberapa batuan dan logam. Adapun batuan dan logam yang akan ditentukan densitas dan porositasnya antara lain: batu bata putih, batu bata ringan, batu apung, genteng 1, genteng 2, batu bata merah 1, batu bata merah 2, batu kali 1, batu kali 2, tembaga, besi, dan aluminium. Pengukuran densitas pada batuan dan logam dilakukan dengan menggunakan prinsip Archimedes. Massa bahan diukur dengan menggunakan neraca digital, sedangkan untuk pengukuran besarnya gaya angkat ke atas menggunakan neraca Newton dimana besarnya merupakan selisih antara berat kering dan berat basah. Dari beberapa pengukuran dan pengolahan data yang telah dilakukan didapatkan nilai densitas dan porositas dari sampel berturut-turut adalah batu bata putih=2335,7 kg/m3 dan 6,17%; batu bata ringan=1092,5 kg/m3 dan 56,07%; batu apung=1642,8 kg/m3 dan 9,52%; genteng 1=3597,2 kg/m3; genteng 2=1988,4 kg/m3; batu bata merah 1=1834,8 kg/m3
dan 7,93%; batu bata merah 2=2288,5 kg/m3 dan 34,62%; batu kali 1=3234,7 kg/m3
dan 79,70%; batu kali 2=2280,2 kg/m3 dan 52,01%; tembaga=9456 kg/m3 dan 5,54%; besi=10937,4 kg/m3 dan 38,45%, dan aluminium=2504,3 kg/m3 dan 7,25%.
Kata kunci: densitas, porositas, prinsip Archimedes.
PENDAHULUAN
Setiap material memiliki sifat
mekanik dan sifat fisik yang dapat
dilihat dan diamati berdasarkan
eksperimen.salah satu sifat fisis yang
dimiliki oleh material adalah densitas
dan porositas.
Densitas suatu zat merupakan
merupakan perbandingan massa dan
volume zat itu, sehingga nilai densitas
dapat diukur melalui pengukuran massa
dan volumenya. Namun, nilai densitas
tidak bergantung pada massa zat
maupun volumenya. Sedangkan
porositas adalah kemampuan untuk
menyerap fluida pada batuan atau
formasi atau ruang-ruang yang terisi
oleh fluida di antara zat-zat padat atau
mineral pada suatu batuan. Pengukuran
densitas dan porositas ini sangat
dibutuhkan dalam berbagai aplikasi,
misalnya dalam bidang geologi,
material, dan juga eksplorasi minyak
bumi.
Pengukuran densitas bahan
dapat dilakukan dengan menggunakan
prinsip Archimedes. Sehingga untuk
mengetahui lebih lanjut tentang
penentuan densitas dan porositas suatu
material dengan prinsip Archimedes
inilah yang melatar belakangi
dilakukannya percobaan ini.
TINJAUAN PUSTAKA
Densitas atau massa jenis
adalah pengukuran massa setiap satuan
volume benda. Semakin besar densitas
suatu benda, maka semakin besar pula
massa setiap volumenya Massa jenis
rata-rata setiap benda merupakan total
massa dibagi dengan total volumenya.
Sebuah benda yang memiliki massa
jenis lebih tinggi akan memiliki
volume yang lebih rendah daripada
benda bermassa sama yang memiliki
massa jenis lebih rendah. Rumusan
untuk densitas adalah sebagai berikut:
ρ=mV
.. .(1)
Dengan, ρ = massa jenis benda
m = massa benda
V = volume benda
Massa jenis berfungsi untuk
menentukan zat. Setiap zat memiliki
massa jenis yang berbeda. Dan satu zat
berapapun massanya berapapun
volumenya akan memiliki massa jenis
yang sama.
Pengukuran densitas dengan
menggunakan prinsip Archimedes
dilakukan dengan menghitung besar
gaya angkat keatas, yaitu selisih berat
benda terhadap berat benda ketika
dimasukkan kedalam air yang diukur
menggunakan neraca Newton.
Besarnya densitas dengan
menggunakan prinsip Archimedes ini
dapat dirumuskan:
ρ=ρair ×mbahan × g
FA
…(2)
Dengan F A=W kering−W basah
Porositas adalah kemampuan
untuk menyerap fluida pada batuan atau
diartikan sebagai formasi atau ruang-
ruang yang terisi oleh fluida di antara
zat-zat padat atau mineral pada suatu
batuan. Porositas Total adalah
perbandingan volume ruang total batuan
pada formasi dengan volume ruang pori
yang terisi oleh fluida. Perbandingan
antara volume total ruang pori dan
volume total batuan disebut porositas
total atau absolut. Perbandingan antara
ruangpori yang saling berhubungan dan
volume total batuan disebut porositas
efektif.
Porositas dapat diklasifikasikan
sebagai berikut:
1. Porositas primer yang merupakan
ruang-ruang pori yang dimiliki pada
batuan tersebut sehingga dapat
menampung dan menyerap fluida.
Contohnya Batu pasir.
2. Porositas sekunder: yang merupakan
ruang-ruang atau pori yang dapat
menyerap air atau menampung fluida
tapi terben-tuknya karena adaya proses
lanjutan setelah pengendapan berupa
disolusi atau kekar pada batuan tersebut.
Contohnya adalah batuan gamping dan
dolomit, pada gamping karena
merupakan batuan yang dapat larut
sehingga sering adanya gerohong pada
batuan tersebut, gerohong tersebut yang
berfungsi sebagai porositas di dukung
dengan adanya kekar pada batuan
tersebut.
3. Porositas bersambung merupakan
porositas yang saling berhubungan dan
membentuk jalur pada ruang porinya
sehingga depat memberikan aliran pada
fluida dengan batasan tertentu.
4. Porositas Potensial merupakan
porositas yang dapat memberikan aliran
pada fluida pada batasan tertentu
tergantung dari ukuran pori.
5. Porositas efektif merupakan porositas
yang dapat memberikan aliran bagi
fluida bebas bukan merupakan porositas
yang bersambung dalam hal ini saya
mengartikannya adalah porositas yang
mempunyai permebilitas, dimana
besarnya adalah porositas yang
mempunyai permebilitas.
METODOLOGI PERCOBAAN
Pengukuran densitas bahan ini
menggunakan prinsip teori gaya apung
atau prinsip Archimedes. Bahan yang
akan diukur densitasnya adalah batu
bata putih, batu bata ringan, batu apung,
genteng 1, genteng 2, batu bata merah 1,
batu bata merah 2, batu kali 1, batu kali
2, tembaga, besi, dan aluminium.
Terlebih dahulu sampel ditimbang
dengan neraca digital yang telah
dikalibrasi atau dinolkan. Langkah
selanjutnya, setiap sampel diikat
menggunakan benang. Setelah itu,
secara bergantian sampel yang telah
diikat digantungkan pada timbangan
Newton untuk mengetahui berat sampel.
Setelah diketahui beratnya, sampel yang
masih terikat, dicelupkan ke dalam air
yang ada dalam beker glass. Dicatat
kembali berat sampel yang telah
dicelupkan ke dalam air. Dari data yang
diperoleh nantinya dapat digunakan
untuk menentukan densitas dan
porositas bahan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa sifat fisis pada beberapa
bahan dilakukan dengan mengukur
densitas dan porositas dari bahan-bahan
tersebut. Dari percobaan yang telah
dilakukan, diperoleh beberapa data
percobaan yang dapat disajikan pada
tabel 1.
Tabel 1 data percobaan analisa sifat fisis bahan
Material Massa (g) Massa Rata - Rata (g)Berat Kering
(mN)Berat Basah
(mN)
Batu bata putih
6,4235
6,4232 63 35,56,4233
6,4228
Batu bata ringan
6,2271
6,2272 61 46,2274
6,2272
Batu apung
9,0354
9,0356 88 339,0357
9,0357
Genteng 1
11,8709
11,8709 100 6711,8708
11,8710
Genteng 2
14,5155
14,5155 150 7714,5155
14,5156
Batu bata merah 1
11,1921
11,1921 120 5911,1921
11,1920
Batu bata merah 2
16,7063
16,7063 150 7716,7062
16,7063
Batu kali 1 tak beraturan
32,3469
32,3468 300 20032,3469
32,3467
Batu kali 2 bulat
14,7073
14,7073 150 85,514,7072
14,7073
Tembaga
8,5111
8,5110 83 748,5110
8,5108
Besi
4,3749
4,3750 41 374,3750
4,3750
Aluminium
2,0037
2,0034 20 122,0031
2,0034
Dilihat dari data pada tabel 1
diatas, diperoleh nilai berat basah selalu
lebih kecil dari berat keringnya, hal ini
disebabkan karena adanya gaya tekan
keatas dalam air atau biasanya disebut
dengan gaya Archimedes yang bersifat
meringankan.
Nilai densitas dari material pada
percobaan ini dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan 2. Sedangkan
nilai porositas dapat ditentukan dengan
membandingkan selisih antara densitas
teoritik dan densitas percobaan dengan
densitas teoritik itu sendiri lalu dikali
seratus persen. Nilai densitas teoritik
dari material dapat dicari atau diketahui
dari berbagai sumber. Adapun contoh
perhitungannya sebagai berikut:
Untuk batu bata putih:
Menentukan densitas
mrata-rata = 6,4232 gr = 6,4232 x 10-3 kg
g = 10 m/s2
ρair = 1000 kg/m3
Wkering = 63 mN = 63 x 10-3 N
Wbasah = 35,5 mN = 35,5 x 10-3 N
Sehingga,
ρ=mba han× g × ρair
W kering−W basah
ρ=6,4232 ×10−3× 10× 1000(63 ×10−3 )−(35,5 × 10−3)
ρ=2335,7 kg /m3
Menentukan porositas
ρteoritis = 2200 kg/m3
ρpercobaan = 2335,7 kg/m3
sehingga,
P=ρteoritis−ρpercobaan
ρteoritis
×100 %
P=2200−2335,72200
× 100 %
P=6,17 %
Jadi, nilai densitas dan porositas dari
batu bata putih berturut-turut adalah
2335,7 kg/m3 dan 6,17 %.
Adapun nilai densitas dan porositas
untuk material yang lain dapat dilihat
pada tabel 2.
Tabel 2 nilai densitas dan porositas untuk material uji
Material ρteoritis (kg/m3) ρpercobaan (kg/m3) P (%)
Batu bata putih 2200 2335,7 6,17
Batu bata ringan 700 1092,5 56,07
Batu apung 1500 1642,8 9,52
Genteng 1 3597,2
Genteng 2 1988,4
Batu bata merah 1 1700 1834,8 7,93
Batu bata merah 2 1700 2288,5 34,62
Batu kali 1 1800 3234,7 79,70
Batu kali 2 1500 2280,2 52,01
Tembaga 8960 9456,6 5,54
Besi 7900 10937,4 38,45
Aluminium 2700 2504,3 7,25
Dari hasil penentuan densitas
dari beberapa bahan didapatkan bahwa
tiap bahan memiliki densitas yang
berbeda-beda. Begitu pula dengan nilai
porositasnya. Faktor yang dapat
mempengaruhi nilai densitas dan
porositasnya adalah pada proses
perendaman, masih terdapat
gelembung-gelembung yang keluar dari
sampel, menunjukkan bahwa pada
ruang kosong dalam sampel yang belum
terisi penuh oleh air.
KESIMPULAN
Dari hasil pengukuran dan
pengolahan data yang telah dilakukan
dapat disimpulkan bahwa nilai densitas
dan porositas tiap material memiliki
nilai yang berbeda. Adapun nilai
densitas dan porositasnya berturut-turut
adalah batu bata putih=2335,7 kg/m3
dan 6,17%; batu bata ringan=1092,5
kg/m3 dan 56,07%; batu apung=1642,8
kg/m3 dan 9,52%; genteng 1=3597,2
kg/m3; genteng 2=1988,4 kg/m3; batu
bata merah 1=1834,8 kg/m3 dan 7,93%;
batu bata merah 2=2288,5 kg/m3 dan
34,62%; batu kali 1=3234,7 kg/m3 dan
79,70%; batu kali 2=2280,2 kg/m3 dan
52,01%; tembaga=9456 kg/m3 dan
5,54%; besi=10937,4 kg/m3 dan
38,45%, dan aluminium=2504,3 kg/m3
dan 7,25%.
DAFTAR PUSTAKA
- Levorsen, A.I. 1954. Geology Of
Petroleum. San Fransisco. W.H.
Freeman & Company.
- Kennet, R.T., dan Chamberlain, J.
1991. Korosi untuk Mahasiswa Sains
dan Rekayasa. PT Gramedia Pustaka
Utama, Jakarta
- www.geology science.com
- www.physics science,chemistry-
physics material.com
Recommended