Hukum Archimedes – Blog Ilmu Pengetahuan

Daftar Isi

Bunyi Hukum Archimedes

Hukum Archimedes adalah hukum yg menyatakan bahwa setiap benda yg tercelup baik keseluruhan maupun sebagian dlm fluida, maka benda tersebut akan mendapatkan dorongan gaya ke atas (atau gaya apung). Besarnya gaya apung yg diterima, nilainya sama dgn berat air yg dipindahkan oleh benda tersebut (berat = massa benda x percepatan gravitasi) & mempunyai arah gaya yg bertolak belakang (arah gaya berat kebawah, arah gaya apung ke atas).

gaya apung

Lihat pula materi Wargamasyarakat.org lainnya:

Kesetimbangan Benda Tegar

Hukum Newton

Jika benda mempunyai berat kurang dr berat air yg dipindahkannya, maka benda tersebut akan mengapung (berat benda < gaya apung atau $\rho_ benda < \rho_ air$ ). Jika benda memiliki berat lebih dr berat air yg dipindahkannya, maka benda tersebut akan tenggelam (berat benda > gaya apung atau $\rho_ benda > \rho_ air ” class=”latex” />). Dan benda akan melayang, jika beratnya sama dgn berat <a href=$ air yg dipindahkan (berat benda = gaya apung), yg berarti massa jenis benda sama dgn massa jenis air ( $\rho_ benda = \rho_ air$ ).

Rumus Hukum Archimedes

Sesuai dgn bunyi hukum Archimedes di atas, maka besarnya gaya apung (B) mampu dijumlah dgn rumus aturan archimedes:

$B = \rho_ air \times g \times V_ air yg dipindahkan$

Dimana $\rho_ air$ yakni massa jenis air, yakni gravitasi bumi (10 m/s²), $V_ air yg dipindahkan$ yaitu volume air yg dipindahkan oleh benda yg tercelup.

Besarnya gaya apung (B), mampu pula pribadi dicari dgn formula berikut:

$B = m_ air yg dipindahkan \times g$

$B = w_ air yg dipindahkan$

Dimana, $m_ air yg dipindahkan$ yakni berat air yg dipindahkan benda yg tercelup. Berarti, semakin banyak volume yg tercelup atau bertambah banyak air yg dipindahkan, maka benda akan mendapat gaya apung yg makin besar.

Sumber cahaya S₁ dan S₂ terpisah sejauh d

Untuk benda yg tercelup seluruhnya, hukum Archimedes dapat diformulasikan selaku berikut:

$w_ benda tercelup = w_ benda - w_ air yg dipindahkan$

$B = w_ benda - w_ benda tercelup$

Dimana w merupakan berat (berat = massa x percepatan gravitasi). Perhatikan gambar dibawah, pada ketika ditimbang, benda memiliki massa sebesar 5 kg. Kemudian, benda tersebut dicelupkan ke air semuanya sehingga memindahkan air sebanyak 2 kg. Maka, berat benda yg tercelup akan berkembang menjadi: 50 Newton – 20 Newton = 30 Newton. Jadi, pada saat benda tercelup di air, massa benda akan menjadi lebih ringan akhir gaya apung yg diterima benda. Itulah kenapa pada saat kita berenang, badan kita terasa lebih ringan didalam air dibanding di luar air.

ilustrasi massa air yg dipindahkan

Dari rumus aturan Archimedes di atas, dikenali kekerabatan massa jenis benda dgn massa jenis air:

$\frac \rho_ benda \rho_ air = \frac w_ benda B$

$\frac \rho_ benda \rho_ air = \frac w_ benda w_ benda - w_ benda tercelup$

Atau, mampu pula dirumuskan menjadi:

$\frac \rho_ benda \rho_ air = \frac V_ air yg dipindahkan V_ benda$

Penerapan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes dapat menerangkan kenapa suatu benda yg tercelup di air mampu melayang, mengapung, & karam. Penerapan aturan Archimedes ini diantaranya adalah perancangan kapal laut, bangunan lepas pantai (offshore), sampai kapal selam. Selain gaya apung, aturan Archimedes pula digunakan untuk menentukan massa jenis suatu benda padat, serta dipraktekkan pada stabilitas hidrostatik kapal yg mengapung di permukaan air.

Hukum Archimedes diterapkan pada kapal selam. Kapal selam merupakan kapal yg dapat mengganti-ubah massa jenisnya biar mampu menyelam, melayang & mengapung di permukaan air. Untuk mengubah massa jenisnya, kapal selam menyertakan massa atau meminimalisir massanya dgn cara memasukkan air atau mengeluarkan air. Agar mampu menyelam, kapal selam memasukkan air sehingga massa kapal bertambah besar, begitu pula sebaliknya bila kapal selam ingin kembali timbul ke permukaan. Prinsip kapal selam mampu dilihat pada gambar dibawah ini.

Sebuah benda massa mₒ berada dalam sebuah pesawat ruang angkasa

penerapan hukum archimedes pada kapal selam

Tentang Archimedes

foto archimedes Archimedes yakni seorang matematikawan, ilmuwan, insinyur, penemu, & astronomer dr Yunani yg diperkirakan hidup sekitar 287 sampai 212 sebelum Masehi. Kisahnya yg paling terkenal yakni tatkala ia mendapatkan satu sistem untuk menentukan volume suatu objek yg mempunyai bentuk yg tak rata (irregular). Alkisah sebuah mahkota untuk Raja Hiero II dipesan oleh sang raja dgn materi baku yg disuplai dr sang raja yakni emas murni. Setelah mahkota emas tersebut telah dibuat & dipersembahkan pada raja, tetapi sang raja mengira adanya kecurangan yg dilakukan oleh si pembuat mahkota. Oleh karena itu, Archimedes diperintahkan oleh raja untuk menentukan apakah mahkota tersebut terbuat seluruhnya dr emas murni atau dipalsukan dgn mengganti bahan bakunya menjadi perak mirip praduga raja.

Archimedes harus memecahkan problem tersebut tanpa harus menghancurkan mahkota raja tersebut yg berarti ia tak boleh mencairkan mahkota tersebut untuk kemudian dicetak menjadi bentuk yg rata agar dapat dihitung massa jenisnya. Tatkala ia sedang berendam di kolam mandinya, ia menyadari bahwa ketinggian air pada bak mandi bertambah seiring ia masuk ke dlm air. Iapun menyadari bahwa imbas ini mampu dipakai untuk memilih volume mahkota raja (yang kita sebut dgn hukum Archimedes).

Air dianggap fluida yg tak mampu mampat, jadi mahkota yg dicelupkan ke air akan memindahkan volume air sebanyak volume mahkota tersebut. Dengan membagi massa mahkota dgn volume air yg dipindahkan maka didapatkan massa jenis mahkota (massa jenis emas lebih berat dr massa jenis perak, & nilanya telah dimengerti). Saking gembiranya mengenali hal ini, Archimedes kemudian berlari dr kolam mandinya dgn keadaan telanjang sambil meneriakkan “Eureka!” (dari bahasa Yunani yg berarti “Aku telah menemukannya”). Hasil tes bahwasanya dr mahkota raja sudah menunjukkan bahwa mahkota emas tersebut sudah dicampur dgn perak.

Dua buah gaya saling tegak lurus, besarnya masing-masing 12 N dan 5 N.

Contoh Soal Hukum Archimedes

contoh soal hukum archimedes

Archimedes ditugaskan untuk menyelidiki apakah mahkota raja yang dibuat dr emas murni. Ia menimbang mahkota tersebut & pembacaan menunjukkan berat mahkota sebesar 8 N. Lalu, mahkota tersebut ditimbang sambil dicelupkan ke air & pembacaan memperlihatkan berat mahkota yg tercelup sebesar 7 N. Apa yg harus dikatakan Archimedes pada raja? ( $\rho_ air = 1000 kg/m^3$ & $\rho_ emas = 19.300 kg/m^3$

Solusi:

Pertama-tama, perlu dikenali besar gaya apung yg diterima mahkota tersebut:

$B = w_ benda - w_ benda tercelup = 8N - 7N = 1N$

Kemudian, dapat dicari massa jenis mahkota tersebut:

$\frac \rho_ benda \rho_ air = \frac w_ benda B$

$\rho_ benda = \frac w_ benda \times \rho_ air B$

$\rho_ benda = \frac (8N) \times 1.000 kg/m^3 (1N) = 8.000 kg/m^3$

Jadi, massa jenis mahkota raja didapat sebesar dimana jika mahkota tersebut terbuat dr emas murni sebaiknya mempunyai massa jenis sebesar 19300 kg/m^3.. Oleh karena itu, Archimedes mesti memberitahukan pada raja bahwa mahkota tersebut tak yang dibuat dr emas murni.

Artikel: Hukum Archimedes

Kontributor: Ibadurrahman

Mahasiswa S2 Teknik Mesin FTUI

Materi Wargamasyarakat.org yang lain:

Besaran Pokok & Besaran Turunan

Hukum Hooke

Gaya Gesek