Hukum Archimedes – Masih membicarakan wacana dunia Fisika, kali ini kita coba mengulas ihwal Hukum Archimedes dr mulai bunyi aturan archimedes, penerapan hukum dlm kehidupan sehari-hari, rumus beserta pola soal aturan archimedes.
Sebelum kita membahas lebih dlm wacana hukum ini, lebih baik kita pahami terlebih dahulu orang dibalik aturan ini.
Sejarah Hukum ArchimedesPenemu aturan ini sesuai dgn nama hukumnya yakni Archimedes, seorang dgn kebangsaan Yunani.
Pada satu waktu Archimedes dituntut Raja Hieron II untuk mengusut apakah mahkota yg digunakan sang raja emasnya diaduk perak atau tidak. Archimedes mempedulikan dilema ini dgn betul-betul .
Sehingga ia merasa sangat letih & menceburkan diri ke dlm kolam mandi yg umumnya sarat dgn air.
Lalu lalu ia mengamati ada air yg tumpah keluar dr bak mandi ke lantai kemudian saat itu pula ia menemukan jawabannya.
Archimedes berdiri & berdiri, berlari sepanjang jalan ke rumah dgn tanpa sehelai benangpun alias telanjang bundar.
Saat datang dirumah ia berteriak ke istrinya “Eureka Eureka!” yg berarti “Sudah kutemukan! telah kutemukan!”. Nah dr itulah ia membuat aturan Archimedes.
Dengan itu pula Archimedes menunjukan bahwa mahkota Raja Hieron II diaduk perak, tukang yg menciptakan mahkota dihukum mati. (Wikipedia: https://id.wikipedia.org/wiki/Archimedes)
Bunyi Hukum Archimedes
“Jika sebuah benda dicelupkan ke dlm zat cair, maka benda tersebut akan memperoleh gaya yg disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yg dipindahkannya”
Akibat adanya gaya apung, berat beda di dlm zat cair akan menyusut, sehingga benda yg diangkat di dlm zat cair akan lebih ringan daripada benda yg diangkat di darat.
Seakan benda berkurang bila benda dimasukan ke zat cair atau air. Karena adanya gaya ke atas yg ditimbulkan oleh air & diterima oleh benda.
Maka resultan gaya antara gaya ke atas & gaya berat ialah berat benda di dlm zat cair.
Kemudian berat disebut dgn berat semu yakni berat benda tak bantu-membantu karena kondisi benda di dlm zat cair.
Coba Anda perhatikan gambar di atas akan tampakbahwa sebagian zat cair naik ke atas tatkala ada benda yg dimasukan ke dalamnya.
Jika ΔV menyatakan volume zat cair yg dipindah oleh benda, maka besar ΔV akan sama sesuai dgn volume benda yg dicelupkan.
Rumus Hukum Archimedes
Rumus dr aturan archimedes ini yaitu FA = ρc.Vb.g
Keterangan:
- FA = gaya apung
- (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- Vb = volume benda yg tercelup (m3)
- g = gravitasi (m/s2).
Bila benda dicelupkan ke dlm zat cair atau fluida, maka ada 3 kemungkinan yg terjadi yaitu tenggelam, melayang, & terapung.
1. Benda Terapung
Benda akan mengapung apabila massa jenis benda lebih kecil ketimbang massa jenis zat cair (ρb < ρc).
Saat benda terapung maka hanya sebagian volume benda yg tercelup ke dlm zat cair, sedangkan sebagian lagi dlm kondisi mengapung.
Volume total benda sejumlah dr volume benda yg tercelup ditambah dgn volume benda yg mengapung.
Vb = V’ + V”FA = ρc.V”.g
Dengan :
- V’ = volume benda yg terapung (m3)
- V” = volume benda yg tercelup (m3)
- Vb = volume benda keseluruhan (m3)
- FA = gaya apung
- (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- g = gravitasi (m/s2)
Jika tata cara dlm keadaan setimbang, maka berlaku :
> FA = W
> ρc.V”.g = ρb.Vb.g ρc.V” = ρb.Vb
Dengan :
ρb = massa jenis benda (kg/m3).
2. Benda Melayang
Benda akan terbang apabila massa jenis benda sama dgn massa jenis zat cair (ρb = ρc). Benda terbang akan berada di antara permukaan zat car & dasar ember.
Karena massa jenis benda & zat cair sama, maka berlaku :
FA = ρc.Vb.g = ρb.Vb.g
Dengan :
- FA = gaya apung
- (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- ρb = massa jenis benda (kg/m3)
- Vb = volume benda (m3)
- g = gravitasi (m/s2)
3. Benda Tenggelam
Saat massa jenis benda lebih besar ketimbang masas jenis zat cair (ρb > ρc), maka benda akan karam & berada di dasar ember. Berlaku:
FA = Wu − Wc
Dengan :
- FA = gaya apung (N)
- Wu = berat benda di udara/ berat bahu-membahu (N)
- WC = berat benda dlm zat cair
- (N) g = gravitasi (m/s2) Wu > Wc
Karena berata benda merupakan hasil kali massa dgn gravitasi, maka diperoleh :
ρc.Vb = mu − mc
Dengan :
- ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
- mu = massa benda di udara (kg)
- mc = massa seakan-akan benda dlm zat cair (kg)
- Vb = volume benda (m3)
Contoh Soal Hukum Archimedes1. Hitunglah gaya apung yg dialami oleh benda bervolume 400 cm3 yg dimasukkan ke dlm air & berada dlm posisi melayang.
Pembahasan :
Dik : Vb = 4 x 10-4 m3 ; ρc = 103 kg/m3.
FA = ρc.Vb.g
⇒ FA = 103.(4 x 10-4) (10)
⇒ FA = 4 N.
Penerapan Hukum Archimedes
1. Kapal selam
Tahukah Anda kenapa kapal selam mampu menyelam serta bisa mengapung? itu karena terdapat tangki dimana bila kapal selam berada di darat tangki itu akan terisi udara sehingga bisa mengapung.
Dan jika kapal selam dimasukan ke dlm air maka tangki akan terisi air sehingga kapal mampu menyelam.
2. Hidrometer
Penerapan aturan archimedes pula diterapkan untuk mengukur massa jenis zat cair dgn hidrometer. Hidrometer berupa tabung yg ruang udara & pemberat sehingga akan terapung tegak & stabil seketika.
3. Jembatan poton
Jembatan poton merupakan jembatan yg berasal dr kumpulan drum kosong yg mengapung di atas air da dikontrol sehingga mampu mirip suatu jembatan. Atau biasa pula disebut dgn jembatan apung.
Agar dapat mengapung, drum yg dijadikan sebagai jembatan poton harus dlm kondisi kosong & tertutup rapat agar udara di dlm drum tak mampu keluar & air tak mampu masuk ke dlm drum
4. Balon Udara
Penerapan hukum archimedes dlm kehidupan sehari-hari bukan cuma berlaku untuk benda jenis cair tetapi pula benda jenis gas.
Agar bisa melayang di udara balon udara mesti diisi dgn gas yg memiliki masa jenis lebih kecil daripada udara atmosfer.
Balon udara mampu terbang alasannya menerima gaya ke atas, misalkan balon udara diisi dgn udara yg dipanaskan, karena udara yg dipanaskan memiliki tingkat kerenggangan lebih besar dibandingkan dengan udara biasa.
Referensi:
bahanbelajarsekolah.blogspot.com/2015/03/soal-dan-pembahasan-aturan-archimedes.html
wawasan-olandsky.blogspot.com/2013/04/hukum-archimedes-dan-penerapannya.html