Rabu, 04 Mei 2011

kimia bahan alam mahasiswa unja kampus sarolangun

 Kimia Bahan Alam 

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada hakekatnya kimia bahan alam merupakan pengetahuan yang telah dikenal sejak peradaban manusia tumbuh. Contoh yang dapat segera diketahui adalah pembuatan bahan makanan, pewarnaan benda, obat-obatan atau stimulan, dan sebagainya.
Para kimiawan pada akhir abad ke delapan belas mulai mengakhiri kepercayaan dari dunia mitos ke ilmu pengetahuan modern, dan diantara para ilmuwan sangat antusias untuk menguak sifat-sifat sebenarnya dari bahan ekstrak yang diperoleh dari alam. Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan maka perkembangan kimia bahan alam tidak dapat diragukan lagi hingga sekarang. Berbagai cara analisis preparatif atau pemisahan telah diketemukan dan dikembangkan, mulai dari metoda kromatografi yang meliputi: kolom kromatografi, kromatografi kertas, kromatografi lapis tipis, kromatografi gas, kromatografi cair bertekanan tinggi, pertukaran ion dan sebagainya. Metoda-metoda tersebut memungkinkan untuk mengisolasi senyawa-senyawa yang jumlahnya sangat kecil.
Sudah kelaziman dalam proses isolasi ini untuk membedakan antara senyawa metabolit primer dan metabolit sekunder. Para peneliti pendahulu berpendapat bahwa fotosintesis menghasilkan senyawa yang sederhana dan terdistribusi luas yang memiliki berat molekul rendah seperti asam karboksilat pada daur krebs, asam-asam amino, karbohidrat, lemak dan protein. Senyawa-senyawa itu pada umumnya dipandang sebagai domain bagi para biokimiawan. Senyawa-senyawa tersebut merupakan senyawa awal atau senyawa induk atau dikenal sebagai precursor untuk metabolit sekunder.
Pada saat sekarang kimia bahan alam terutama tertuju pada pembentukan struktur dan sifat-sifat metabolit sekunder. Pada hakikatnya tidak ada perbedaan yang tajam antara “metabolit biokimia” (metabolit primer) dengan metabolit sekunder.
Setiap makhluk hidup terutama tumbuhan yang merupakan obyek umum dari kimia bahan alam mempunyai dua garis besar ragam senyawa organik. Metabolit primer dan metabolit sekunder. Metabolit primer dihasilkan oleh semua tumbuhan seperti yang telah dijelaskan diatas. Sedangkan metabolit sekunder dihasilkan oleh jenis spesies tertentu dengan fungsi antara lain; mempertahankan diri dari kondisi lingkungan yang ekstrim, penarik seksual, anti biotika dan alelopati. Jenis-jenis dari senyawa metabolit sekunder ini adalah; senyawa golongan alkaloid, flavonoid, terpenoid,steroid, senyawa-senyawa fenolik dan saponin.
1.2 Tujuan Penulisan
Dengan penulisan makalah ini secara umum kita dapat memahami bagaimana cara mengisolasi dan melakukan pemurnian senyawa metabolit sekunder yang sebagai contoh adalah senyawa “quercetin” yang diisolasi dari Citrulllus colocythis (Linn.) Schrad yang merupakan golongan flavonoid.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengenalan Senyawa Metabolit Sekunder Golongan Flavonoid
Menurut perkiraaan, kira-kira 2% dari seluruh karbon yang difotosintesis oleh tetumbuhan (atau kira-kira 1 X 109 ton/tahun) diubah menjadi flavonoid atau senyawa yang berkaitan erat dengannya (Smith, 1972). Sebagian besar tanin berasal dari flavonoid. Jadi, flavonoid merupakan salah satu golongan fenol alam yang terbesar di alam. Sebenarnya, semua flavonoid terdapat dalam semua tumbuhan hijau, sehingga pastilah dapat ditemukan dalam setiap telaah ekstrak tumbuhan (K.R.Markham, 1988).
Flavonoid adalah sebuah kelompok yang berisikan sekitar 4000 senyawa poliphenolik alami, secara bisa ditemukan dalam bentuk makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. (Harbone, 1986). Kebanyakan darinya diidentifikasi sebagai pigmen yang memberi warna daun, terutama sekali di saat musim gugur. Flavonoid secara luas ditemukan pada buah-buahan, sayuran, biji, jamu-jamuan, rempah-rempah, batang bunga, bunga terutama pada teh dan anggur merah. Biasanya pembagian-pembagian ini dikelompokkan berdasarkan Subtituen dalam flavanol (kaemferol quercetin), anthocyanins, flavones, flavonones, dan chalcones. Senyawa-senyawa falvonoid ini mempunyai fungsi yang sangat istimewa dalam aksi-aksi bersifat biokimia dan farmakologi. Antara sebagai anti peradangan, antioksidan, anti alergi, hepatoprotektif, antitrombotik, antivirus dan anti aktivitas karsinogenik (Middleton dan Kandaswarni, 1993)
Senyawa ini mempunyai daya guna yang penting untuk membentengi diri dari patogen dan predator dan berkontribusi pada fungsi-fungsi physiologi seperti pertumbuhan benih dan keadaan tidur musim dingin pada hewan tertentu. (Whinkel-Shirley, 2002) Senyawa ini disintesis dari phenyl propanoid dan asetat sebagai prekursornya. Flavonoid sangat bermanfaat dalam kehidupan manusia bisa digunakan sebagai antioksidan dan pencegah dari pengaruh efek radikal bebas yang berpotensi estrogenik dan anti kanker (Springob dan Saito, 2002)
2.2 Pengenalan Quercetin
Quercetin yang didapatkan ini merupakan kelompok pigmen tanaman yang disebut flavonoid yang memberi warna pada banyak buah-buahan, bunga-bunga dan sayur-sayuran. Quercetin berfungsi sebagai anti peradangan, antioksidan dan antikanker (Lamson dan Brignale, 2000). Citrullus colocynthis (Linn). Shrad (Cucurbitaceae), merupakan salah satu dari tanaman obat yang ditempat asalnya dikenal dengan nama Tumba atau Indrayan.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Material dan Metode
In vivo
Bagian-bagian berbeda dari Citrullus colocynthis (Linn). Shrad (daun, tangkai bunga, buah dan akar) dikumpulkan dalam keadaan kering, lalu ditepungkan dan digunakan untuk ekstraksi secara invitro memakai tissu sampel.
In vitro
Selama 6 pekan jaringan tua callus (callus diambil dari buku ruas bekas tanaman)dari C itrullus colocynthis (Linn) ditumbuhkan dengan Medium MS yang dilengkapi dengan BAP (2.0 mg/l) dan NAA (2,0 mg/l) dikeringkan di oven pada suhu 1000 C selama 15 menit. Untuk mengaktifkan enzim, teruskan pada suhu 600 C sampai didapatkan berat kostan. Jaringan sampel di tepungkan dan digunakan untuk ekstraksi.
3.2 Prosedur Ekstraksi
Fraksi III dari setiap sampel telah dihidrolisis dengan cara merefluks dengan H2SO4 (10ml/gm residu) selama 5 jam. Campuran ini lalu disaring dan filtratnya diekstraksi dengan etil asetat menggunakan corong pisah. Lapisan etil asetat lalu dicuci sampai netral dengan air terdistilasi sampai netral dan dikeringkan secara in vacuo.residunya yang sangat kecil jumlahnya ditangkap dengan etanol akan terpisah sendiri dan kemudian dijadikan sebagai bahan uji yang sangat penting untuk quercetin.
(i) Kromatografi Lapis Tipis (KLT)
Pelat gelas (20×20 cm) dilapisi dengan silika gel ‘G’ (dengan 0,2-0,3mm/ 60 ml air terdistilasi) yang dikeringkan pada suhu kamar. Setelah kering diaktifkan Pada suhu 1000 C selama 30 menit di dalam oven kemudian didinginkan pada suhu kamar. Etil eter dan etil asetat terfraksi dari setiap sampel terpisah kira-kira 1 cm dari pinggir pelat berdampingan dengan standar referensi dari quercetin. Pelat gelas (kaca) yang berupa kotak yang tembus pandang kromatografi yang bisa memuat kira-kira 200 ml pearut yang merupakan campuran antara n-butanol, asam asetat dan air dengan perbandingan (4:1:5 dalam lapisan v/v).
Contoh campuran pelarut lainnya adalah etil asetat dalam asam asetat dengan air (6:4 v/v) dan sistem forestal (asam asetat, dalam asam HCl, air, 10:3:30 v/v juga bisa digunakan). Campuran pelarut n-butanol, asam asetat dan air (4:1:5 v/v) juga menghasilkan hasil yang memuaskan ketika diadakan pengujian dengan sampel yang ada.
Pelat pengembang harus kering dan bisa dilihat di bawah cahaya lampu UV yang akan memperlihatkan fluorisensinya pada fraksi II dan III yang secara langsung dapat dibandingkan dengan standarnya (berwarna biru, Rf 0,82).
Pelat kemudian di letakkan dalam kotak kromatografi dengan uap amonia untuk memperlihatkan warna nodanya (warnanya kuning pekat) dan pelat itu kemudian semprot uap I2 akan memperlihatkan warna noda (Kuning kecoklatan) pelat pengembang ini lalu disemprot dengan etanol fericlorida 5% untuk memperlihatkan warna nodanya (untuk kedua fraksi II dan III). Nilai Rf dapat dihitung dari sampel yang diisolasi dibandingkan dengan standardnya.
(ii) Kromatografi preparatif Lapis Tipis (PTLC)
Pelat kaca (20×20 cm) dilapisi dengan lapisan tipis (0,4-0,5 mm) Silika gel ‘G” (45 gm/80 ml air). Dan diaktifkan pada suhu 1000 C selama 30 menit dan dan didinginkan pada suhu kamar, yang nantinya akan dipakai untuk PTLC. Ekstrak kedua fraksi (II dan III ) diletakkan pada pelat yang berbeda bebas dari air dan bisa divisualisasikan pada cahaya lampu UV.
Semua noda fluoresensi apabila dibandingkan dengan standar quercetinnya akan nampak menyolok sekali. Noda itu akan terpisah dengan baik sepanjang silika gel ‘G’ yang dielusi dengan etanol. Lalu hasil elusinya dapat dikristalkan dengan menggunakan kloroform. Kemurnian senyawa yang didapat dapat dilihat dari hasil analisis spektra Irnya. Senyawa yang disolasi dapat ditentukan dengan menggunakan kolorimetri dan sepktra infra merah. Lalu senyawa murni yang didapat dapat dianalisa dengan HPLC ( pelarut air, kolom-mikroprasil, 80% heksan dan 20% etil asetat, etil asetat, grafik spektranya berkisar 1 cm/menit, 0,5 ml/ menit terdeteksi pada UV pada gelombang 254 nm).
3.3 Hasil
Ketika pelat pengembang di semprot dengan etanol feri klorida 5% akan memperlihatkan titik noda yang bila dibandingkan dengan quercetin standar (biru keabu-abuan, gambar A), ketika pelat dimasukkan ke kotak yang mengandung uap amonia akan memperlihatkan warna quercetin kuning pekat. Nilai Rfnya akan sama dengan nilai Rf dari quercetin standarnya.
Pelat pengembang di bawah cahaya lampu UV akan menampilkan fluoresensi noda pada fraksi II dan II yang dibandikan dengan sampel standar (berwarna biru). Karakteristik puncak spektra Irnya akan di temukan hampir sama dengan perspektif dari standar senyawa quercetin (gmb.D). Ketika di isolasi quercetin menggunakan HPLC, menunjukkan waktu retensi 3.475 min seperti yang ditunjukkan pada gambaran stadar quercetin (Gbr. B&C).
BAB IV
DISKUSI
4.1 Peranan Senyawa Flavonoid Terutama Quercetin Dalam Kehidupan Manusia
Lebih dari 2000 flavonoid yang dilaporkan baik untuk tumbuhan berkayu atau pun tidak berkayu.(Harbone, 1980). Biosintesis, teknik isolasi dan kromatografi preparatif (Casteel dan Wender, 1953). TLC, UV, spektra IR meningkatkan pemahaman dalam dimensi yang baru mengenai sifat-sifat kimia flavonoid dan mengetahui lebih mendalam betapa pentingnya senyawa ini secara taksonomi (Smith, 1969). Saat ini flavonoids dilaporkan bisa didapatkan dari spesies seperti , Lycium barbarum (Harsh ,et al.,1983); passiflora plamer (Ulubelen et al., 1984); Cassia angustifolia (Goswani dan Reddi, 2004); Jatropa curcas L. (saxena et al., 2005). Quercetin juga juga dilaporkan didapatkan dari berbagai spesies tanaman seperti Cicer arietenum Linn (Jain et al., 2007).
Seperti yang dijelaskan diawal, quercetin dapat dijadikan sebagai anti peradangan, antioksidan, dan anti kanker, isolasi dan ekstraksi senyawa ini dapat dilakukan secara invivo(daun, tangkai bunga, buah dan akar) dan invitro menggunakan jaringan keras dari Citrulluscolocynthis dan hasilnya ditingkatkan dengan penambahan elicitor pada kulturnya, yang dapat meningkatkan produksi senyawa yang berguna bagi pengobatan.
DAFTAR PUSTAKA
Buku Cetak
Hanson,J.R.2003. Natural Products: the Secondary Metabolites. The Royal Society of Chemistry, London
Lutfan,N. 2007. Kimia untuk Kimia Farmasi. Jhon Wiley and Sons Ltd, London,
Markham,K.R. 1988. Cara mengidentifikasi Flavonoid. Penerbit ITB, Bandung
Sostro, H. 1966. Sintesis Bahan Alam. Gajah Mada University Press, Yogyakartar

Jumat, 22 April 2011

2. Air memiliki gaya tekan ke segala arah
Mengapa suatu benda ditimbang di dalam air memiliki berat atau massa yang
lebih ringan dibandingkan dengan ditimbangnya di udara ? Pernahkah kamu melihat
pompa hidrolik yang mengangkat sebuah mobil di bengkel pencucian mobil ? Pompa
hidrolik tersebut menggunakan prinsip kerja bahwa air dapat menekan ke segala arah.
Adanya gaya tekan ke atas pada air menyebabkan kita mudah berenang di air kolam, air
laut, air danau, maupun air sungai. Gaya tekan ke atas air akan semakin besar bila
kandungan garamnya semakin tinggi. Selain itu, gaya tekan ke atas air dipengaruhi oleh
konsentrasinya. Contohnya: air Laut Mati di negara Arab Saudi memiliki kadar garam
tinggi, sehingga dapat mengapungkan manusia yang terjun ke dalamnya. Coba perhatikan
gambar dan percobaan di bawah ini.
Gambar : Telur mentah dicelupkan ke dalam air di gelas, telur ternyata tenggelam (A).
Setelah air di gelas ditambahi garam secukupnya, ternyata dapat mengapungkan
telur tadi (B). Coba bandingkan dengan gambar di bawah ini, mengapa
orang itu tak tenggelam berada di permukaan air laut tersebut ?
9
Gambar : Air di Laut Mati dapat mengapungkan manusia yang masuk ke dalamnya.
Gambar : Kapal air dan kapal selam dari besi dapat mengapung di air.
10
Hukum Archimedes: Bila suatu benda dicelupkan ke dalam air, maka akan mendapat
gaya tekan ke atas seberat benda itu. Hasilnya ada tiga kemungkinan
kejadiannya, yaitu:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
.
A. Benda akan terapung, jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis air.
B. Benda akan melayang, jika massa jenisnya sama dengan massa jenis air..
C. Benda akan tenggelam, jika massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis air.
Gambar : Pengaruh massa jenis benda terhadap massa jenis air.
Massa jenis atau kerapatan suatu benda adalah menunjukkan kondisi suatu benda dalam
satuan ukuran tertentu antara perbandingan massanya dengan volumenya; dinyatakan
dalam satuan ... gram/cm3 atau ...kg/dm3 ). Massa jenis dikatakan satu, jika massa air
dalam per cm3 adalah sebesar satu gram, atau per dm3 air sebesar satu kilogram. Itulah
sebabnya telur mentah dalam air garam akan melayang atau terapung, karena massa
jenisnya lebih besar daripada massa air dan tergantung pada kadar garamnya. Kadar
garam dinyatakan dalam prosen (%), yaitu berapa gram garam terlarut dalam setiap 100
cm3. Satuan ukuran cm3 diseburt juga dengan cc (centimeter cubik). Contohnya, jika
dalam 100 cc air dilarutkan 10 gram garam, maka dikatakan larutan garam 10 %. Makin
tinggi kadar garam air laut, makin tinggi gaya tekan ke atas yang dimilikinya. Itulah
sebabnya air Laut Mati dapat mengapungkan manusia yang mandi di sana.
Pernahkah kalian bermain-main di air kolam dengan menggunakan ban mobil yang
terisi udara ? Ban mobil (”Ban dalam mobil”) yang terisi udara dapat mengapung di air
kolam itu, bahkan kamu pun dapat menumpanginya, bukan ? Tetapi jika ban mobil itu
bocor, maka ban mobil akan tenggelam. Kejadian ini dapat menjelaskan bahwa sesuatu
benda yang memiliki massa jenis lebih besar daripada massa jenis air dapat terapung, jika
benda itu mengandung rongga udara yang memadai dengan massanya. Itulah sebabnya,
bagaimana caranya kapal selam dapat menyelam ke dasar laut dan mengapung ke atas
C
B
A
11
permukaan laut ? Hal tersebut, karena kapal selam memiliki ruangan udara yang dapat
diatur ke luar masuknya air ke dalamnya. Jika ruangan udara kapal selam itu diisi air,
maka kapal selam bertujuan menyelam. Tetapi jika ruangan udara kapal selam itu
dikeluarkan airnya, maka kapal selam bertujuan untuk muncul ke permukaan air laut.
Pada uraian di atas telah dijelaskan bahwa permukaan air pada beberapa bejana
berhubungan selalu sama, kecuali pada pipa kapiler. Bagaimanakah halnya dengan gaya
tekan pada bejana berhubungan? Pernakah kamu menyaksikan bekerjanya pompa
hidrolik pada bengkel mobil atau tempat pencucian mobil? Pompa hidrolik tersebut
digunakan untuk mengangkat mobil agar mudah memeriksa bagian bawah mobil, atau
untuk membersihkan bagian bawah mobil. Dengan jalan menekan salah satu pipa kecil
menggunakan ibu jari, maka pipa yang jauh lebih besar muncul pendongkrak untuk
mengangkat mobil yang dipasang pada alat popmpa hidrolik tersebut. Dengan tenaga
yang sedikit menggunakan alat pompa hidrolik, ternyata dapat mengangkat mobil yang
akan diperiksa atau dicuci di bengkel itu. Sungguh menakjubkan tenaga yang dihasilkan
dari kerja alat pompa hidrolik itu. Prinsip kerja pompa hidrolik adalah menggunakan
gaya tekan pada pipa bejana berhubungan. Untuk jelasnya, coba kamu perhatikan bagan
bejana berhubungan di bawah ini.

hukum archimedes

tugas pratikum gaya tolakan air terhadap telur

          Archimedes adalah seorang ilmuwan terbesar pada zamannya. Ia lahir di kota Syracuse, Sisilia pada tahun 287 SM dan meninggal pada tahun 212 SM. Archimedes dikenal sebagai ahli fisika, marematika, optika dan astronomi. Ia dijuluki sebagai Bapak Eksperimen, karena mendasarkan penemuannya pada percobaan. Ia menemukan hukum pada sebuah peristiwa yang disebut dengan Hukum Archimedes yang berbunyi “jika benda dimasukkan ke dalam cairan, baik sebagian atau seluruhnya, akan mendapatkan gaya ke atas sebesar berat cairan yang dipindahkan benda itu”. Misalnya air mempunyai volume tertentu, jika sebuah benda dimasukkan ke dalam air tersebut, maka permukaan air akan terdesak atau naik. Dengan kata lain, berat benda seolah-olah menjadi lebih ringan. Hal ini karena adanya gaya ke atas yang sering disebut gaya Archimedes.
Archimedes terkenal juga dengan teorinya tentang hubungan antara permukaan dan volume dari sebuah bola terhadap selinder. Dia juga dikenal dengan teori dan rumus dari prinsip hydrostatic dan peralatan untuk menaikkan air – ‘Archimedes Screw’ atau sekrup Archimedes, yang sampai sekarang masih banyak digunakan di negara-negara berkembang. Walaupun pengungkit atau ungkitan telah ditemukan jauh sebelum Archimedes lahir, Archimedes yang mengembangkan teori untuk menghitung beban yang dibutuhkan untuk pengungkit tersebut. Archimedes juga digolongkan sebagai salah satu ahli matematika kuno dan merupakan yang terbaik dan terbesar di jamannya.

Prinsip Archimedes
Ketika kita menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika dirimu menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada timbangan lebih kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas. Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam air. Batu atau benda apapun akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi lebih kecil, tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan.
Keterangan gambar :
Fpegas = gaya pegas
w = gaya berat batu
F1 = gaya yang diberikan fluida pada bagian atas batu
F2 = gaya yang diberikan fluida pada bagian bawah batu
Fapung = gaya apung.

Fapung merupakan gaya total yang diberikan fluida pada batu (Fapung = F2 F1). Arah gaya apung (Fapung) ke atas, karena gaya yang diberikan fluida pada bagian bawah batu (F2) lebih besar daripada gaya yang diberikan fluida pada bagian atas batu (F1). Hal ini dikarenakan tekanan fluida pada bagian bawah lebih besar daripada tekanan fluida pada bagian atas batu.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan menemukan bahwa benda yang dimasukan ke dalam fluida seperti air misalnya, memiliki berat yang lebih kecil daripada ketika benda tidak berada di dalam fluida tersebut. Dirimu mungkin sulit mengangkat sebuah batu dari atas permukaan tanah tetapi batu yang sama dengan mudah diangkat dari dasar kolam. Hal ini disebabkan karena adanya gaya apung sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda. Seperti yang telah gurumuda jelaskan pada pokok bahasan Tekanan pada Fluida, tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman. Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada di bagian atas benda. (perhatikan gambar di bawah).
Pada gambar di atas, tampak sebuah benda melayang di dalam air. Fluida yang berada dibagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang terletak pada bagian atas benda. Hal ini disebabkan karena fluida yang berada di bawah benda memiliki kedalaman yang lebih besar daripada fluida yang berada di atas benda (h2 > h1).
Besarnya tekanan fluida pada kedalamana h2 adalah :
Besarnya tekanan fluida pada kedalamana h1 adalah :
F2 = gaya yang diberikan oleh fluida pada bagian bawah benda
F1 = gaya yang diberikan oleh fluida pada bagian atas benda
A = luas permukaan benda

Selisih antara F2 dan F1 merupakan gaya total yang diberikan oleh fluida pada benda, yang kita kenal dengan istilah gaya apung. Besarnya gaya apung adalah :


Keterangan :
Karena :
Maka persamaan yang menyatakan besarnya gaya apung (Fapung) di atas bisa kita tulis menjadi :
mFg = wF = berat fluida yang memiliki volume yang sama dengan volume benda yang tercelup.
Berdasarkan persamaan di atas, kita bisa mengatakan bahwa gaya apung pada benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Ingat bahwa yang dimaksudkan dengan fluida yang dipindahkan di sini adalah volume fluida yang sama dengan volume benda yang tercelup dalam fluida. Pada gambar di atas, gurumuda menggunakan ilustrasi di mana semua bagian benda tercelup dalam fluida (air). Jika dinyatakan dalam gambar maka akan tampak sebagai berikut :
Apabila benda yang dimasukkan ke dalam fluida, terapung, di mana bagian benda yang tercelup hanya sebagian maka volume fluida yang dipindahkan = volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut. Tidak peduli apapun benda dan bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan mengalami hal yang sama. Ini adalah buah karya eyang butut Archimedes (287-212 SM) yang saat ini diwariskan kepada kita dan lebih dikenal dengan julukan “Prinsip Archimedes”.

Prinsip Archimedes menyatakan bahwa : Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.
Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga. Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan
jatuh tenggelam.
Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut:
• Tenggelam
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).
w > Fa
ρ b X Vb X g >  ρ a X Va X g
ρ b > ρ a
Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ).
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang.
w = Fa
ρb X Vb X g = ρ a X Va X g
ρ b = ρ a
Pada dua benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :
(FA)tot = Wtot
rc . g (V1+V2+V3+V4+…..) = W1 + W2 + W3 + W4 +…..

• Terapung
Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).
w = Fa
ρ b X Vb X g = ρ a X Va X g
ρ b < ρ a

Misal, sepotong gabus ditahan pada dasar bejana berisi zat cair, setelah dilepas, gabus tersebut akan naik ke permukaan zat cair (terapung) karena :
FA > W
rc . Vb . g > rb . Vb . g
rc $rb
Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn).
Fn = FA - W
Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku :
FA’ = W
rc . Vb2 . g = rb . Vb . g
FA’ = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat     cair.
Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat cair.
Vb2 = Volume benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb = Vb1 + Vb 2
FA’ = rc . Vb2 . g
Berat (massa) benda terapung = berat (massa) zat cair yang dipindahkan.
Daya apung (bouyancy) ada 3 macam, yaitu :
1. Daya apung positif (positive bouyancy) : bila suatu benda mengapung.
2. Daya apung negatif (negative bouyancy) : bila suatu benda tenggelam.
3. Daya apung netral (neutral bouyancy) : bila benda dapat melayang.

 

Hukum Archimedes (Hukum Pengapungan)

Hukum Archimedes mengatakan bahwa apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut. Telah sama-sama kita ketahui bahwa berat jenis air tawar adalah 1.000 kg/m3, apabila ada sebuah benda yang terbenam kedalam air tawar; maka berat benda tersebut seolah-olah akan berkurang sebesar 1.000 kg untuk setiap 1 m3 air yang dipindahkan. Konsep ini akan lebih jelas bila diterangkan dengan gambar dibawah ini.
 
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air dari pada di udara karena dalam air, benda mendapat gaya ke atas. Sementara ketika di udara, benda memiliki berat yang sesungguhnya.
wu = mg
Ketika dalam air, benda dikatakan memiliki berat semu, dinyatakan dengan:
ws = wu -Fa
Keterangan:
ws : berat semu (N)
wu :  berat sesungguhnya (N)
Fa : gaya angkat ke atas (N)
Penurunan Rumus
Hukum Archimedes Berlaku Untuk Semua Fluida. Vbf adalah volum benda yang tercelup dalam FLUIDA
Fa = Mfg                     Fa = pfVbfg                Fa = F2 – F1 karena F2 > F
= pf gh2 A - pf gh1
= pf gA (h2 - h1)
= pf gAh sebab h2 - h1 = h
= pf gVbf
sebab Ah = Vbf adalah volum silinder yang tercelup dalam fluida
Perhatikan :
pf Vbf = massa Fluida (Mf)
pf gVbf = berat Fluida yang dipindahkan benda (Mfg)
RUMUS GAYA APUNG
Fa = Mfg
Fa = pfVbfg
Secara sistematis, hukum archimedes dapat ditulis sebagai berikut :
FA = ρa Va g
FA = gaya angkat ke atas pada benda (N)
ρ a = massa jenis zat cair (kg/m3)
Va = volume zat cair yang terdesak (m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)



ALAT DAN BAHAN


·         ALAT
1.      Botol aqua
2.      sendok
3.      pengaduk

·         BAHAN
1.      Air 250 ml
2.      Telur
3.      Garam dapur
4.      Gula pasir



PROSEDUR KERJA


·         Percobaan dengan Air biasa
1.      Masukkan air 250 ml kedalam botol aqua
2.      Kemudian masukkan telur
3.      Aduk perlahan
4.      Amati perubahan yang terjadi.
Apakah melayang, Terapung, atau Tenggelam.

·         Percobaan dengan Garam dapur
1.      Masukkan air 250 ml kedalam botol aqua
2.      Kemudian masukkan telur
3.      Tambahkan garam dapur sedikit demi sedikit
4.      Aduk perlahan
5.      Amati perubahan yang terjadi.
            Apakah melayang, Terapung, atau tenggelam.

·         Percobaan dengan Gula pasir
1.      Masukkan air 250 ml kedalam botol aqua
2.      Kemudian masukkan telur
3.      Tambahkan gula pasir sedikit demi sedikit
4.      Aduk perlahan
5.      Amati perubahan yang terrjadi.
            Apakah melayang, Terapung, atau Tenggelam.







DATA PENGAMATAN

Tabel pengamatan pengaruh penambahan garam dapur dan gula pasir terhadap gaya toleran keatas air 250 ml.
No
PERCOBAAN
PERLAKUAN
PENGAMATAN
1
         Telur + Air 250 ml
-
Tenggelam
2
Garam + Telur + Air 250 ml
1 sendok garam
Tenggelam


3 sendok garam
Melayang
4 sendok garam
Melayang Timbul
5 sendok garam
Melayang Timbul
6 sendok garam
Timbul
3
Gula + Telur + Air 250 ml
1 sendok gula
Tenggelam


2 sendok gula
Tenggelam
3 sendok gula
Tenggelam
4 sendok gula
Melayang
5 sendok gula
Melayang
6 sendok gula
Melayang timbul











PEMBAHASAN

Benda dapat terapung bila massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair, atau benda dapat terapung bila massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair. Kemudian benda dapat melayang bila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair. Sedangkan benda dapat tenggelam bila massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair. Benda yang terapung, melayang dan tenggelam dipengaruhi oleh volume benda, berat, dan massa benda.
Pada saat telur tenggelam dalam air, berlakulah HUKUM ARCHIMEDES benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Sesuai dengan Hukum Archimedes mengenai prinsip TENGGELAM, maka telur tenggelam dalam air biasa disebabkan karena :
  • W telur > Fa (berat telur > gaya ke atas oleh air).
  • S telur > S zat cair (berat jenis telur > berat jenis zat cair).
dimana rumus berat jenis :
S = massa jenis x gravitasi
Supaya telur tersebut tidak tenggelam, kita dapat menambahkan garam pada air tersebut. Sehingga menyebabkan W telur < Fa dan S telur < S air.

1. Air saja
Ketika telur (telur ayam) dimasukkan ke dalam air maka telur tenggelam karena massa jenis telur lebih besar dari massa jenis fluida tersebut.
Air saja
Air 250 ml


2. Air 250 ml + garam
Ketika telur (telur ayam) dimasukkan ke dalam air + garam maka telur terapung karena massa jenis telur  lebih ringan daripada massa jenis fluida tersebut.
Air+garam
Air 250 ml + garam

3. Air 250 ml + gula
Ketika telur (telur ayam) dimasukkan ke dalam air 250 ml + gula maka telur tenggelam karena massa jenis telur  lebih besar dari massa jenis fluida tersebut.

Jadi, percobaan tersebut merupakan contoh penerapan hubungan hukum Archimedes dan massa jenis zat. Hukum Archimedes mengatakan bahwa jika suatu benda dicelupkan ke dalam suatu zat cair maka benda itu mendapat tekanan ke atas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut.
·         Benda terapung jika massa jenis benda lebih kecil dari gaya ke atas(FA) atau massa jenis fluida.
·         Benda melayang jika massa jenis benda sama dengan  gaya ke atas(FA) atau massa jenis fluida.
·         Benda tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari gaya ke atas(FA) atau massa jenis fluida.



KESIMPULAN


Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa telur pada saat dimasukkan dalam larutan garam telur mengapung. Sedangkan telur yang dimasukkan ke dalam larutan gula dan air  biasa tenggelam. Hal ini disebabkan hukum Archimedes mengenai prinsip TENGGELAM, maka telur tenggelam dalam larutan gula, dan air  biasa  disebabkan karena :
·         W telur > Fa (berat telur > gaya ke atas oleh air)
·         S telur > S zat cair (berat jenis telur > berat jenis zat cair)

Sedangkan Telur yang mengapung pada larutan garam karena Dengan menambahkan garam ke dalam air tersebut, berarti kita menambahkan sejumlah massa ke dalam air. Karena garam larut di dalam air dan volume airnya tetap, massa jenis air sekarang menjadi lebih besar daripada keadaannya semula. Selain itu, penambahan garam juga berarti mengubah berat air. Penambahan garam tidak mengubah berat telur. Massa telur tetap. Semakin banyak garam yang dimasukkan ke dalam gelas, massa jenis air menjadi semakin besar.














DAFTAR PUSTAKA