Bunyi Hukum Archimedes – Contoh Soal, Rumus, Penerapan

Sayanda.com – Bunyi Hukum Archimedes – Contoh Soal, Rumus, Penerapan

Archimedes merupakan salah satu penemu terhebat di dunia. Ia adalah seorang ahli fisika, matematika, dan astronomi. Hasil penemuan dan teorinya masih banyak digunakan hingga kini.

Salah satu prestasi terbaik yang pernah diukirnya adalah dengan ditemukannya prinsip daya apung atau yang lebih dikenal dengan hukum Archimedes.

Bunyi Hukum Archimedes

Dalam penelitian yang dilakukannya, Archimedes menemukan bahwa benda yang dimasukkan ke dalam zat cair akan mendapatkan tekanan dari zat cair itu sendiri. Tekanan inilah yang disebut dengan gaya apung benda. Berdasarkan hal tersebut, muncullah sebuah teori yang hingga kini dinyatakan dengan sebutan hukum Archimedes, yaitu:

“Besarnya gaya apung pada benda yang terendam di dalam zat cair akan sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda atau yang terbuang ke luar.”

Ada berbagai banyak kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang tanpa disadari menggunakan penerapan hukum Archimedes. Misalnya, ketika Anda mengisi penuh gelas dengan air dan memasukkan es batu ke dalamnya. Pastinya, air di dalam gelas akan tumpah seiring dengan dimasukkannya es tersebut.

Sederhananya, es batu yang Anda masukkan ke dalam gelas memiliki berat jenis yang sama dengan banyaknya air yang tumpah atau keluar dari gelas.

 

Rumus Hukum Archimedes

Secara matematis, hubungan antara berat benda sebenarnya, tekanan zat cair, dan berat benda atau massa ketika berada di dalam air bisa dirumuskan sebagai berikut:

Ws = W – Fa

Ws: berat benda ketika berada di dalam zat cair, dengan satuan (kgm/s2)

W: berat benda sebenarnya, dengan satuan (kgm/s2), dan

Fa: gaya tekan ke atas, gaya apung atau gaya Archimedes, dengan satuan (N)

Sementara itu, besaran gaya tekan ke atas atau gaya apung (Fa), bisa dihitung dengan rumus:

Fa = ρair. Vb. g

ρair: massa jenis zat cair, dengan satuan (kg/m3)

Vb: volume benda yang terselimuti atau tercelup air, dengan satuan m3), dan

g: gravitasi, dengan satuan (m/s2)

Sejatinya, berat benda sesungguhnya (W) memiliki tiga kemungkinan saat dimasukkan ke dalam air, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam. Jika massa jenis benda lebih berat dibandingkan dengan massa jenis air, maka benda akan tenggelam.

Benda yang tenggelam memiliki tiga jenis gaya, yaitu gaya massa benda sesungguhnya (W), gaya apung (Fa), dan gaya normal bidang (N). Jika pada keadaan seimbang berat benda (W) adalah penjumlahan gaya normal (N) dan gaya apung (Fa), maka:

W > Fa

ρb. Vb. g > ⍴air. Vair. g

b > ⍴air

Sementara itu, jika massa jenis benda memiliki berat yang sama dengan massa jenis zat cair, maka benda akan berada di tengah-tengah antara permukaan dan dasar wadah, atau bisa disebut dengan melayang.

Benda yang melayang hanya memiliki dua jenis gaya, yaitu gaya benda (W) dan gaya apung (Fa), sehingga:

W = Fa

b. Vb. g = ⍴air. Vair. g

b = ⍴air

Namun, jika Anda memasukkan benda ke dalam zat cair dan benda tersebut berada di permukaannya, artinya benda tersebut memiliki massa jenis yang lebih ringan dibandingkan dengan massa jenis air, sehingga benda akan mengapung. Dalam hal ini, rumus untuk benda yang mengapung adalah:

W < Fa

b. Vb. g < ⍴air. Vair. g

b < ⍴air

 

Penerapan Hukum Archimedes

Ada beberapa contoh nyata penerapan hukum Archimedes yang bisa Anda temukan, di antaranya:

  1. Pembuatan dan Prinsip Kerja Kapal Selam

Ternyata, kapal selam memanfaatkan massa atau berat jenis air untuk bisa terapung, melayang, dan tenggelam secara fleksibel.

Sederhananya, jika akan menyelam hingga ke dasar laut, kapal selam akan menambah beratnya dengan memasukkan air ke dalam badan kapal hingga kapal sepenuhnya berada di bawah air. Banyaknya air ini bisa dikurangi jika kapal ingin melayang atau mengapung ke permukaan.

  1. Prinsip Kerja Hidrometer

Hidrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui massa jenis zat cair. Cara kerja alat ini sederhana: semakin berat massa jenis suatu zat cair, maka alat ini akan semakin mengapung.

  1. Jembatan Ponton

Jembatan ponton dibuat dari drum yang disusun secara sejajar. Bagian atasnya diberi kayu untuk memudahkan orang berjalan. Agar bisa mengapung, drum-drum ini harus berada dalam keadaan tertutup agar tidak kemasukan air.

 

Contoh Soal Hukum Archimedes

Berikut beberapa contoh soal yang berkaitan dengan hukum Archimedes:

  1. Sebuah batu dicelupkan ke dalam air yang memiliki massa jenis sebesar 500 Kg/m3. Jika volume batu yang tercelup adalah 1,5 m3, berapa gaya apungnya?

Diketahui:

⍴air = 500 kg/m3

g = 9.8 m/s2

Vb = 1,5 m3

Ditanya:

Fa?

Jawab:

Fa          = ⍴air. Vb. g

= 500 kg/m3. 1,5 m3. 9,8 m/s2

= 7.350 N

Jadi, gaya apung (Fa) yang dihasilkan adalah 7.350 N

  1. Sebuah benda memiliki berat di udara sebesar 500 N. Berapakah massa jenis benda tersebut jika saat di dalam air benda tersebut memiliki berat sebesar 400 N? (massa jenis air adalah 1.000 kg/m3).

Diketahui:

Berat benda di udara (Wu) = 400 N

Berat benda di air (Wa) = 200 N

air = 1.000 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Ditanya:

b?

Jawab:

Fa          = Wu – Wa

= 400 N – 200 N

= 200 N

ρb / ρa = Wu / Fa

ρb / 1.000 kg/m3 = 400 N / 200N

200 N ρb = 400.000 Nkg/m3

ρb = 400.000 Nkg/m3 / 200 N

= 2.000 kg/m3

Jadi, massa jenis benda (ρb) adalah 2.000 kg/m3

***

Demikianlah artikel Bunyi Hukum Archimedes – Contoh Soal, Rumus, Penerapan dari Sayanda.com; jangan sungkan untuk bertanya ya.

Sumber:

loading...

Leave a Reply