makalah fisika balon udara

                                           

Oleh:

Asep Badrudin

Asep Sunandi

Santi Rismawati

Salma Silpiana

Wahyuni Safitri

SMK HARAPAN BANGSA BOJONGHAUR LENGKONG

KABUPATEN SUKABUMI

TAHUN 2016

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...................................................................................     i

DAFTAR ISI..................................................................................................     ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1   Latar belakang.....................................................................................      1

1.2   Tujuan pembuatan makalah.................................................................      2

1.3   Manfaat pembuatan makalah...............................................................      2

BAB II URAIAN UMUM

2.1   Sejarah Penemuan Balon Udara .........................................................     3

2.2  Tipe Balon Udara.................................................................................     3

2.3  Perinsip Kerja Balon Udara..................................................................     4

BAB III METODE PENELITIAN

3.1  Percobaan Membuat Balon Udara...................................................     7

3.1.1 Alat dan Bahan............................................................................     7

3.1.2 Langkah Kerja ............................................................................     7

3.1.3 Analisa Project.............................................................................     8

3.1.4 Hasil kegiatan..............................................................................     8

PENUTUP

4.1  Kesimpulan...........................................................................................     9

Daftar Pustaka................................................................................................    10

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga kami berhasil menyelesaikan makalah yang berjudul percobaan membuat balon udara, yang Alhamdulillah tepat pada waktunya .

Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini .

Namun, Penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi Penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.Mudah-mudahan makalah ini bermanfaat bagi kita semua.

Bojonghaur, 16 Maret 2016

 

PBAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Salah satu fenomena alam yang sering ditemukan adalah fenomena fluida. Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir. Menurut Giles (1984:1) “Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan bentuk wadah dan tempatnya”. Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam  fluida. Air merupakan salah satu contoh zat cair.

Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain.Fenomena fluida statis (fluida tak bergerak) berkaitan erat dengan tekanan hidraustatis. Dalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan konsep tekanan hidraustatis, salah satunya adalah hukum Pascal dan hukum Archimedes.

Hukum Pascal diambil dari nama penemunya yaitu Blaise Pascal (1623-1662) yang berasal dari Perancis. Sedangkan hukum Archimedes diambil dari nama penemunya yaitu Archimedes (287-212 SM) yang berasal dari Italia.  Hukum-hukum fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk kesejahteraan manusia dalam kehidupannya, salah satunya adalah prinsip hukum Pascal dan prinsip hokum Archimedes.

Namun, belum banyak masyarakat yang mengetahui hal tersebut. Oleh karena itu, diperlukan studi yang lebih mendalam mengenai hukum Pascal dan hukum Archimedes serta penerapannya dalam kehidupan.Balon udara adalah salah teknologi penerbangan pertama yang memanfaatkan Hukum Archimedes, dimana hukum tersebut menyatakan bahwa ”Suatu benda yang terendam sebagian atau seluruhnya dalam  zat cair (fluida) mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan oleh benda itu”.Sebagaimana pada zat cair, pada udara juga terdapat gaya ke atas.

Gaya ke atas yang dialami benda sebanding dengan volume udara yang dipindahkan benda itu. Menurut Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”.  Suatu benda akan naik ke angkasa jika beratnya kurang dari gaya angkat udara. Balon  udara akan berhenti naik (melayang) jika gaya ke atas oleh udara sama dengan berat total balon udara.latar belakang yang telah diuraikan diatas, penulis tertarik untuk membahas ” MEMBUAT BALON UDARA SEDERHANA ” dan menjadi judul pada makalah ini.

1.2 Tujuan Pembuatan Makalah

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah ingin mencoba membuat balon udara sederhana dan mengetahui bagaimana prinsip kerja balon udara.

1.3 Manfaat Pembuatan Makalah

1.      Menambah wawasan/ilmu

2.      Melatih siswa untuk bertanggung jawab atas tugas yang diberikan

3.      sebagai penambah pengetahuan tentang penerapan ilmu fisika pada prinsip kerja balon udara.

BAB II

URAIAN UMUM

2.1  Sejarah Penemuan Balon Udara

Pada tahun 1709 di Lisbon, Bartolomeu de Gusmo berhasil membuat balon yang  dapat bergerak naik di dalam suatu  ruangan setelah udara di dalam balondipanaskan.Dia juga membuat  balon  Passarola  yang  berhasil  terbang  dari Benteng  Saint George sejauh  sekitar  satu  kilometer. 

Kemudian  tahun  1766,  Joseph  Black  berkeyakinan bahwa balon yang diisi dengan hidrogen akan mampu naik di udara.

Balon  udara  panas  adalah  teknologi  penerbangan  pertama  oleh  manusia, ditemukan  oleh Montgolfier  bersaudara  di  Annonay,  Perancis  pada  1783.

Peristiwakebakaran  pada  suatu  malam  di  benteng  Gibraltar  membuat  Joseph  berpikir  akan kemungkinan pembakaran dari bara api dapat mengangkat sebuah benda. Dia percaya bahwa  ada  asap  gas  khusus  yang menyebabkan  hal  itu  terjadi. Dia menyebutnya  gas tersebut adalah "Mongolfier gas".Lewat hipotesis  itu, dia membangun  ruang kotak berukuran 1 x 1 x 1,3 m dari kayu yang tipis.

Lalu, sisi atasnya ditutup dengan kain ringan. Di bagian bawah kotak, dia  menyulut  beberapa  kertas.  Ternyata,  hasil  pembakaran  itu  mengangkat  balon perlahan. Hasil percobaan  itu membuat mereka semakin bersemangat. Dua bersaudaraitu  mengumumkan  pembuatan  proyek  besar.  Yakni,  balon  udara  raksasa  yang menampung beberapa orang. Balon itu berbentuk kain kabung dengan tiga lapisan tipis di dalamnya. Balon tersebut mampu menampung 790 m¸ udara dengan berat 225 kg.

2.2 Tipe Balon Udara

a. Balon udara yang diisi dengan udara panas

Pada jenis balon udara ini terdapat suatu pembakar yang berfungsi untuk memanaskan udara dalam balon, sehingga udara dalam balon menjadi lebih ringan dari udara luar sekitarnya.

b. Balon udara yang diisi dengan gas yang ringan

Gas yang biasanya digunakan adalah gas hidrogen dan gas helium. Gas hidrogenringan  namun  mudah  terbakar.  Sedangkan  gas  helium  tidak  mudah  terbakar.

2.3  Perinsip Kerja Balon Udara

Prinsip kerja pada balon yang diisi dengan udara panas dan balon yang diisi dengan gas ringan  pada  dasarnya  sama,  yaitu dengan membuat udara dalam lebih  ringan  atau memiliki massa yang lebih kecil dari udara sekitar balon                                      massa  jenis  yang  lebih  kecil  dari  udara  luar  sekitar  balon  sehingga  balon 

udara dapat naik (terbang). Sesuai dengan prinsip Archimedes “Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam  fluida  sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”. hal ini sejalan dengan udara sebagai fluida dimana benda dapat terapung pada fluida , jika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida tersebut.

Semua partikel udara di atmosfer ditarik oleh gaya gravitasi ke bawah. Namun tekanan di udara menciptakan gaya ke atas yang bekerja berlawanan dengan gravitasi. Menurut Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”.

 Kumpulanudaramembangun  keseimbangan  gaya  gravitasi,  dimana  pada  titik  ini  gravitasi  tidak  cukup  kuat untuk menarik ke bawah  sejumlah besar partikel. Tingkat  tekanan  ini adalah  tertinggi pada permukaan bumi dimana udara pada tingkat ini dapat menahan beban di udara diatasnya, jika lebih  berat  berarti  lebih  besar  gaya  gravitasi  ke  bawah.  Tapi gaya apung ini adalah lemah dibandingkan dengan  gaya  gravitasi, hanya  sekuat berat udara  yang dipindahkan oleh  suatu benda. 

Jelassebagian  besar  benda  padat  apa  pun  akan  menjadi  lebih  berat  daripada  udara  yang dipindahkan,  sehingga  gaya  apung  tidak  bergerak  sama  sekali gaya apung hanya dapat memindahkan hal hal yang lebih ringan daripada udara.

Untuk  membuat  benda  mengapung  di udara,  maka berat balon dan muatannya harus lebih ringan dari yang ada di udara sekitarnya ,yaitu dengan mengisi balon dengan udara yang tidak terlalu padat daripada udara disekitarnya.

semisal dengan mengisi balon udara dengan gas hidrogen  atau  gas  helium  yang memiliki massa jenis lebih kecil dari udara (Massa jenis helium = 0,1786 Kg/m3, udara=1,29 kg/m3).

Karena udara dalam  balon  memiliki  kurang  massa  per  unit volume  daripada  udara  di  atmosfer  yangmembuatnya  lebih  ringan  sehingga  gaya  apung akan mengangkat balon keatas.Untuk balon yang diisi dengan udara panas,prinsip yang digunakan pun sama, jika ingin mengubah kondisi udara dalam balon dapat dikurangi kepadatannya.

Kekuatan  tekanan  udara  pada  objek  tergantung  pada  seberapa  sering  berbenturan dengan partikel-partikel udara objek, serta gaya masing-masing tabrakan. Kita melihat bahwa secara keseluruhan kita dapat meningkatkan tekanan dalam dua cara:

1. Meningkatkan  jumlah  partikel  udara  sehingga  ada  sejumlah  besar partikel berdampak atas luas permukaan tertentu.

2. Meningkatkan  kecepatan  partikel  sehingga  partikel  menghantam  daerah lebih sering dan setiap partikel bertabrakan dengan kekuatan yang lebih besar. 

Pada balon udara yang diisi dengan udara panas, agar balon udara dapat terbang maka di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100oC. Udara panas ini  akan  terperangkap  di  dalam  envelope. Karena  udara  panas memiliki massa  jenis  yang lebih kecil daripada udara biasa, maka 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. Sedangkan pada  balon  yang berisi  gas  ringan,  terdapat kantung-kantung pasir  yang diikatkan ditepian keranjang. Ketika balon udara ingin terbang tinggi, maka kantung-kantung pasir  tersebut dibuang di udara, namun ketika balon udara  ingin diturunkan maka gas pada balon udara dibuang.

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).

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 .

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1  Percobaan Membuat Balon Udara

3.1.1         Alat dan Bahan :

1.                   Plastik

2.                   Kawat

3.                   Spiritus

4.                   Kain

5.                   Korek api

6.                   Gunting

7.                   Cutter

8.                   Perekat plastik

9.                   Bambu

3.1.2         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.

1.1.3        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.” .

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.

1.1.4    Hasil kegiatan

Dari hasilpraktik yang kami ternyatabalonudarasederhanasebagaiberikut:

1.      Untuk terbang, udara di dalam envelope di panaskandengan burner dengan temperature sekitar 100 derajatcelcius.

2.       Sedangkantingkatpanasdarikaleng yang kami buattidakmencapai 100 derajatcelcius.

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

Sedangkan kami melakukan percobaan tanpa adanya pengukuran secara detail mengenai hal tersebut.

4.      Keterbatasan pengetahuan kami dalam melakukan praktik balon udara sederhana ini.

Demikianlah beberapa alasan yang dapat kami simpulkan mengapa percobaan praktik balon udara kami tidak berhasil.

BAB IV

PENUTUP

4. 1 Kesimpulan

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

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

DAFTAR PUSTAKA

google.co.id/?gws_rd=cr,ssl&ei=F83aVoKnG5HauQTOp4ToDw#q=makalah+fisika+balon+udara

http://kadekk.blogspot.co.id/2013/07/makalah-tentang-prinsip-kerja-balon.html

http://agussuyasa.blogspot.co.id/2014/02/sejarah-dan-prinsip-kerja-balon-udara.html

http://kadekk.blogspot.co.id/2013/07/makalah-tentang-prinsip-html

http://farhanfisika.blogspot.com/2012/11/catatan-kuliah_18.html

https://ml.scribd.com/doc/51690938/makalah-fisika

https://filynnaa.wordpress.com/2012/11/19/prinsip-archimedes-pada-balon-udara/

 

FOTO  KEGIATAN