Hukum Archimedes

Bunyi Hukum Archimedes

Hukum Archimedes berbunyi:

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan memperoleh gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”

Akibat adanya gaya apung, berat beda di dalam zat cair akan berkurang, sehingga benda yang diangkat di dalam zat cair akan lebih ringan daripada benda yang diangkat di darat. Seakan benda berkurang bila benda dimasukan ke zat cair atau air. Karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima oleh benda.

Maka resultan gaya antara gaya ke atas dan gaya berat merupakan berat benda di dalam zat cair. Kemudian berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya karena keadaan benda di dalam zat cair.

Coba Anda perhatikan gambar di atas akan terlihat bahwa sebagian zat cair naik ke atas ketika ada benda yang dimasukan ke dalamnya. Jika ΔV menyatakan volume zat cair yang dipindah oleh benda, maka besar ΔV akan sama sesuai dengan volume benda yang dicelupkan.

tiga keadaan benda saat dicelupkan ke dalam zat cair:

1. Benda Tenggelam

Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih kecil dari massa jenis benda. Contohnya besi atau baja akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air.

contoh penerapan hukum archimedes benda tenggelam

Benda tenggelam saat Fa < W (Sumber: fisikazone.com)

2. Benda Melayang

Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda. Contohnya telur yang dimasukkan ke dalam air yang ditambahkan sedikit garam akan melayang karena massa jenis keduanya sama.

contoh penerapan hukum archimedes benda melayang

Benda melayang saat Fa = W (Sumber: fisikazone.com)

3. Benda Terapung

Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih besar dari massa jenis benda. Contohnya sterofoam atau plastik akan terapung jika dimasukkan ke dalam air.

contoh penerapan hukum archimedes benda terapung

Benda terapung saat Fa > W (Sumber: fisikazone.com)

Rumus Hukum Archimedes

Sesuai dengan bunyi hukum Archimedes di atas, maka besarnya gaya apung (B) dapat dihitung dengan rumus hukum archimed

$B = \rho_{air} \times g \times V_{air yang dipindahkan}$

Dimana $\rho_{air}$ adalah massa jenis air, adalah gravitasi bumi (10 m/s2), $V_{air yang dipindahkan}$ adalah volume air yang dipindahkan oleh benda yang tercelup.

Besarnya gaya apung (B), dapat pula langsung dicari dengan formula berikut:

$B = m_{air yang dipindahkan} \times g$

$B = w_{air yang dipindahkan}$

Dimana, $m_{air yang dipindahkan}$ adalah berat air yang dipindahkan benda yang tercelup. Berarti, semakin banyak volume yang tercelup atau semakin banyak air yang dipindahkan, maka benda akan mendapat gaya apung yang semakin besar.

Untuk benda yang tercelup seluruhnya, hukum Archimedes dapat diformulasikan sebagai berikut:

$w_{benda tercelup} = w_{benda} - w_{air yang dipindahkan}$

$B = w_{benda} - w_{benda tercelup}$

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

Dari rumus hukum Archimedes di atas, diketahui hubungan massa jenis benda dengan 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, dapat pula dirumuskan menjadi:

$\frac{\rho_{benda}}{\rho_{air}} = \frac{V_{air yang dipindahkan}}{V_{benda}}$

Contoh Soal Hukum Archimedes

Archimedes diperintahkan untuk menyelidiki apakah mahkota raja terbuat dari emas murni. Ia menimbang mahkota tersebut dan pembacaan menunjukkan berat mahkota sebesar 8 N. Lalu, mahkota tersebut ditimbang sambil dicelupkan ke air dan pembacaan menunjukkan berat mahkota yang tercelup sebesar 7 N. Apa yang harus dikatakan Archimedes kepada raja? ( $\rho_{air} = 1000 kg/m^3$ dan $\rho_{emas} = 19.300 kg/m^3$

Solusi:

Pertama-tama, perlu diketahui besar gaya apung yang 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 dari emas murni seharusnya memiliki massa jenis sebesar 19300 kg/m3..

Penerapan Hukum Archimedes

Kapal Selam

Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang dan mengapung di permukaan air dengan cara mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambahkan massanya.

Balon Udara

Penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada benda jenis gas yaitu pada balon udara. Agar dapat melayang di udara, balon udara diisi dengan gas yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada massa jenis udara di atmosfer.

Kapal Laut

Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi, tetapi dapat mengapung di atas laut. Mengapa demikian? Hal ini karena gaya angkat kapal sebanding dengan berat kapal. Kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan lenih besar dan gaya angkat ke atas lebih besar juga.

SUMBER:

https://blog.ruangguru.com/penerapan-hukum-archimedes

http://www.yuksinau.id/hukum-archimedes/#!

https://www.studiobelajar.com/hukum-archimedes/

Hi! Welcome to my blog and hopefully useful :)

Cari Blog Ini