Contoh Makalah Eksperimen Membuat Balon Udara

Contoh Makalah Eksperimen Membuat Balon Udara

by : asep basrudin

BAB I

PENDAHULUAN

A.PENGERTIAN

Balon adalah sebuah kantung fleksibel yang umumnya berisikan gas seperti helium, hidrogen, nitrogen monoksida dan udara. Beberapa jenis balon benar-benar murni digunakan sebagai elemen dekorasi, sedangkan
jenis lainnya digunakan untuk tujuan-tujuan tertentu. Balon-balon pertama dibuat dari bahan mirip membran yang berasal dari hewan (animal bladder). Balon-balon modern dibuat dari bahan semacam karet, lateks, chloroprene dan nilon. Balon modern ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1800-an, akan tetapi produksi massal balon belum terjadi sampai akhir tahun 1930-an.

Balon udara panas yaitu sebuah balon yang memiliki massa jenis udara yang berbeda dengan udara disekitarnya, Dilakukan dengan cara dipanaskan dengan api sehingga udara akan mengalir dan balon akan naik ke atas. Balon udara panas ini biasanya digunakan oleh militer untuk melakukan pengintaian ke daerah lawan, seiring dengan perkembangan waktu Balon Udara Panas ini digunakan sebagai keperluan wisata.

B. PRINSIP KERJA BALON UDARA

1.        Cara kerja balon udara

Cara balon udara bekerja prinsipnya sangat sederhana yaitu dengan cara memanaskan udara di dalam balon agar lebih panas dari udara di luarnya. Karena kita tahu udara yang lebih panas akan lebih ringan karena masa jenis udara yang ada didalam balon lebih ringan dari udara di luar.

2.         Cara Balon Udara Terbang

Seperti yang telah disebutkan di atas balon udara terbang dengan memanfaatkan Perbedaan berat udara dengan jalan memanaskannya. Untuk terbang udara di dalam envelope di panaskan dengan burner dengan temperature sekitar 100 derajat Celcius. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope. Karena udara panas ini masa per unit volumenya lebih sedikit membuatnya lebih ringan sehingga balon udara pun akan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner . Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Untuk mempercepatnya, pilot akan membuka katup parasut (parachute valve) sehingga udara di dalam envelope lebih cepat dingin. Karena balon udara hanya bisa naik dan turun (bergerak secara vertikal) tentu kita berpikir bagaimana cara balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain (bergerak secara horizontal). Jawabanya hanya satu, pilot memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal.
 Karena angin bertiup berbeda arahnya pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pilot untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan. Sebagai ilustrasi pada ketinggian 300 meter balon udara akan bergerak dari timur kebarat. Angin yang bertiup kebarat di perkirakan pada ketinggian 400 meter. Untuk itu pilot menaikan balon udara sampai ketinggian tersebut dan balon udara pun memanfaatkan tiupan angin untuk menuju kebarat. Sederhana bukan? Tapi hal ini hanya bisa dipraktekan oleh pilot yang berpengalaman agar balon udara tidak nyasar.

C. KOMPONEN-KOMPONEN PADA BALON UDARA PANAS

Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu :

a)      Envelope berisi udara/gas ringan (seperti Gas Hidrogen) yang berfungsi mengangkat Balon Udara dari landasannya bentuknya berupa kantong berupa balon tempat udara dipanaskan. Envelope ini biasanya terbuat dari bahan nilon dan diperkuat dengan panel-panel yang di anyam. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope di lapisi dengan bahan anti api (skirt).

                                          

b)        Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam Envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. Burner ini mengatur tekanan dalam kantung udara agar balon dapat terbang dengan ketinggian yang diharapkan.

                                  

Balon udara panas sedang inflated dengan pembakar burners sebelum diluncurkan

c)         Basket atau kabin penumpang, terletak di bawah kantung udara merupakan tempat awak mengendalikan balon udara atau penumpang yang menikmati penerbangan balon udara.Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur.

                       

BAB II

METODE PENELITIAN

A. PERCOBAAN BALON UDARA

1.    Alat dan Bahan :

·             Plastik

·             Kawat

·             Spiritus

·             Kain

·             Korek api

·             Gunting

·             Cutter

·             Perekat plastik

·             Bambu

2.   Langkah Kerja

1.      Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan

2.      Mengecek alat dan bahan sebelum digunakan, usahakan semua alat dan bahan dalam keadaan baik.

3.      Mengukur Volume plastik yang akan digunakan.

4.      Membuat bagian bawah balon udara dengan merekatkan bambu yang telah dibentuk sesuai dengan bibir plastik

5.      Kemudian  memotong kawat secukupnya dan membentuk kawat menyerupai tanda plus(x).

6.      Mengaitkan kawat di bagian bawah balon.

7.      Di bagian tengah kawat diikatkan kain secukupnya yang telah dicelupkan spiritus.

8.      Sebelum diterbangkan, balon dipanasi terlebih dahulu sekitar 10 – 30 detik agar massa jenis udara didalam balon lebih kecil dari pada yang di luar balon.

9.      Setelah massa jenis udara didalam balon lebih kecil dari pada yang di luar balon, menyulut kain dengan api agar balon tetap terbang dan mendapatkan pemanas.

10.  Mengamati dan menganalisa balon udara yang telah berhasil terbang.

11.  Merapikan alat dan bahan setelah digunakan.

4.    Analisa Project

a)      Hukum Archimedes

Bunyi hukum Archimedes adalah “gaya apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida   sama dengan berat fluida yang dipindahkannya.” .

Untuk membuktikan berlakunya hukum Archimedes pada perancangan balon udara sederhana adalah sebagai berikut :

Diketahui : ρƒ = 1,43 kg/

r    = 0.39 m

t    = 1.2 m

g   = 9.8 m/

Ditanya     : Fa ?

Jawab        :

Fa = ρƒ . Vbƒ . g

= (ρƒ) (  .  . t ) ( g )

= (1,43 kg/ ) (  .  . 1.2 m) (9.8 m/ )

=  8,032 N

b)   Teori Kinetik Gas

Teori kinetik gas digunakan dalan pengaplikasian perancangan balon udara sederhana yang dapat membuktikan massa udara yang dipindahkan sebelum dan setelah dipanaskan berbeda.

Diketahui        :  = 3.10^-3 kg

                          V   = 0.573

                            = 300 K

                           = 305 K

P V = n R T

n R  = n R   , karena n =

maka,  R  =   R

karena R suatu konstanta maka dapat dicoret,

sehingga,  . 300 K =  . 305 K

 =

 0.008 kg

Jadi telah terbukti jika massa udara yang dipindahkan lebih kecil setelah dipanaskan.

5.   Study kasus

          Pada 2 buah balon udara yang masing-masing memiliki massa, udara, luas lingkaran/alas,volume balon,tinggi maksimum dan waku yang berbeda untuk bisa naik ke atas pada ketinggian tertentu, dimana:

v  Perbandingan Gaya Angkat Keatas

Ø  Balon I  

Diketahui:             

Massa                   : 7,4 gram

Suhu                     : 305 K

Waktu                   : 24,22 sec

Massa Jenis udara  : 1,3 kg/m³

    

Fa₁       = ρƒ . Vbƒ . g

           = 1,3.0,25.10

= 3,25 N

Jadi, dapat kita simpulkan bahwa balon ke-1 untuk  mencapai ketinggian 5,5 meter dibutuhkan waktu 24,22 sec.

Ø  Balon II  

                   Diketahui:  

Massa                            : 4,2 gram

Suhu                     : 307 K

Waktu                  : 29,03 sec

Massa jenis udara : 1,3 kg/m³

                           Fa₂ = ρƒ . Vbƒ . g

                                 = 1,3.0,66.10

  = 8,58 N

Jadi, dapat kita simpulkan bahwa balon ke-1 untuk  mencapai ketinggian 5,5 meter dibutuhkan waktu 29,03 sec.

  Perbandingan Massa maksimal penumpang

      

 m³)

          m=massa bahan (kg)

          v=volume (m³)

Ø  Balon I

m =  _udara-  _balon )V _balon

      = (1,3 – 0,03)0.25

     = 0,32 kg

Ø  Balon II

m =  _udara-  _balon )V _balon

    = (1,3 – 0,02)0.66

   = 0,84 kg

Jadi, dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar volume balon maka semakin besar pula penumpang/muatan yang dapat diangkut.

Variabel Percobaan	Massa (gram)	Suhu (Ko)	Massa jenis udara (kg/m3)	Waktu (s)	Gaya angkat ke atas (N)
Ke – 1	7,4	305	1,3	24,22	3,25
Ke – 2	4,2	307	1,3	29,03	8,58

a.      Tabel perhitunganng Gaya angkat ke atas (Fa)

     Jadi dari table diatas kita dapat menyimpulkan bahwa balon akan terbang ke atas jika masa balon lebih kecil dari pada gaya angkat ke atas atau sering dituliskan Fa > w.

Variabel Percobaan	udara	balon	V balon	Massa max
Ke – 1	1,3	0,03	0,25	0,32
Ke - 2	1,3	0,02	0,66	0,84

b.       Table menghitung berat maksimal penumpang

 

Jadi dari table diatas kita dapat menyimpulkan bahwa semakin besar volume maka balon udara akan dapat mengangkut penumpang dengan jumlah yang banyak disbanding dengan balon yang bervolume kecil.

BAB III

A. KESIMPULAN

Dalam pembuatan balon udara panas dibutuhkan teori-teori fisika yaitu Hukum Archimedes, Hukum Newton III, dan Teori Kinetik Gas.

Pada balon udara secara garis besar mempunyai 3 bagian utama, yaitu envelope, burner, dan basket (kabin penumpang).

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh bahwa yang mempengaruhi balon udara dapat naik adalah massa, volume, dan suhu.

            Semakin tinggi suhu yang dipanaskan pada balon maka akan semakin rendah pula tekanan udara yang ada pada balon udara dibanding dengan udara sekitar. Semakin besar volume balon maka akan semakin lama pula waktu yang dibutuhkan untuk terbang.

            Balon dapat naik dikarenakan Fa > w. Jika Fa < w maka balon tidak akan tetap pada posisi diam, hal ini dikarenakan beban yang lebih besar sehingga gaya angkatnya sulit untuk mengangkat balon udara agar dapat terbang. Balon udara dapat terbang karena terdapat gaya aksi reaksi atau sering ditulis  F_aksi = F_reaksi

B. SARAN

Sebaiknya, ketika kita melakukan percobaan  seperti ini, alangkah baiknya jika menggunakan peralatan-peralatan yang lebih komplek agar percobaannya lebih maksimal.