Hukum Archimedes: Bunyi, Rumus, Contoh Soal

Assalammualaikum

Halo teman-teman, kalian pernah naik kapal laut?

Atau pernah naik kapal selam ?

Ketika kita berada di kapal yang dikelilingi lautan yang luas, menikmati angin yang berhembus , wah pasti nikmat ya ditambah secangkir kopi hehe..

Tapi apakah kalian pernah berpikir dan bertanya kepada diri kalian mengapa kapal laut bisa mengapung di permukaan laut?

Padahal secara logika kapal laut lebih berat loh dari pesawat, kapal laut memiliki berat ± 600 ton sedangkan pesawat boeing 747 adalah ±412.8 ton.

Lalu bertanya kembali nih, mengapa kapal laut bawahnya berbentuk melengkung dan tidak datar ??

Yapzz.. banyak sekali pertanyaan-pertanyaan yang akan muncul disekitar kita, karena fisika itu adalah ilmu alam.. nah menjawab pertanyaan diatas kita akan membahas tentang HUKUM ARCHIMEDES.

Apakah hukum Archimedes itu??  Yuk mari kita bahas bersama.

Sejarah Hukum Archimedes

Sejarah singkat, Archimedes (287 hingga 211 SM) tinggal di Syracuse di pulau Sisilia dan dianggap sebagai salah satu ahli matematika terhebat sepanjang masa.

Archimedes secara luas didedikasikan sebagai alasan utama kegagalan Roma dalam upaya pertama mereka untuk menangkap Syracuse.

Menurut beberapa catatan, Archimedes menerapkan bakatnya yang besar pada pertahanan kota, dan dia menciptakan beberapa mesin baru untuk mengusir mesin pengepungan Romawi.

Salah satu hal yang paling dikenal Archimedes untuk hari ini adalah pengamatannya terhadap perilaku benda yang ditempatkan dalam cairan.

Pengertian Hukum Archimedes  

Hukum ini sangat berkaitan dengan materi fluida yaitu yang membahas zat cair atau gas yang diam atau mengalir.

Prinsip Archimedes merupakan hukum fisik daya apung, yang ditemukan oleh ahli matematika dan penemu kuno Yunani Archimedes, menyatakan bahwa benda apa pun yang seluruhnya atau sebagian terendam dalam cairan (gas atau cairan) saat diam dipengaruhi oleh gaya gerak ke atas, atau gaya apung, besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.  

Belum mengertikan maksudnya gimana ?

Yuk lanjut… Jadi sebelum kalian mengerti hukum Archimedes alangkah baiknya tau apa itu berat fluida.

Contohnya :

Dari gambar diatas terdapat suatu gelas pancur dan disampingnya adalah gelas ukur, ketika sebuah batu dimasukkan kedalam gelas tersebut maka membuat air naik keatas dan keluar dari gelas besar dan mengisi gelas ukur.

Berat fluida yang berada di gelas ukur merupakan berat fluida yang dipindahkan.

Apabila volume fluida tercelup adalah Vt dan massa jenis fluida ρ maka berat fluida yang dipindahkan adalah :

W_{zat cair dipindahkan}= Vt ρg

Jadi berdasarkan pada hukum Archimedes besarnya gaya keatas F_A yang diterima batu

F_A = Vt ρg

Baca juga Besaran Pokok dan Turunan.

Bunyi Hukum Archimedes

“Suatu benda yang dicelupkan dalam suatu fluida akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan”

1. Tenggelam

“Suatu benda dikatakan tenggelam apabila berat benda lebih besar dari gaya ke atasnya“

W_benda = V ρ_benda g

Volume zat cair yang dipindahkan Vp sama dengan volume benda sehingga gaya keatas yang diterima  adalah

FA = Vt ρ_{zat cair} g = V ρ_{zat cair}  g

Karena

Wbenda > FA

Maka

V ρ_benda  g > V ρ_{zat cair} g   atau    ρ_benda > ρ_{zat cair}  (syarat tenggelam)

2. Melayang

“suatu benda dikatakan melayang apabila berat benda sama dengan gaya ke atasnya”

Volume zat cair yang dipindahkan Vt sama dengan volume benda

FA = Vt ρ_{zat cair} g = V ρ_{zat cair} g

W_benda = FA

maka

V ρ_benda g = V ρ_{zat cair} g   atau      ρ_benda > ρ_{zat cair}   (syarat melayang)

3. Terapung

“suatu benda dikatakan terapung apabila berat benda lebih kecil daripada gaya keatasnya”  

FA = Vp ρ_{zat cair} g = V ρ_{zat cair} g

W_benda = FA      , maka

V ρ_benda g = Vp ρ_{zat cair} g   Atau    ρ_benda =  (Vp  ÷ V) ρ_{zat cair}

ρ_benda > ρ_{zat cair}    (syarat melayang)

Baca juga Gerak Jatuh Bebas.

Penerapan Hukum Archimedes

Penerapan hukum Archimedes diterapkan pada berbagai alat hydrometer, kapal laut, kapal selam, dan balon udara serta yang lainnya.

Jawaban dari pertanyaan mengapa kapal laut tidak tenggelam adalah

Gaya keatas di laut lebih besar, dan massa jenis air laut lebih besar dibandingkan kapal.

Sedangkan pada balon udara hanya bisa naik sampai pada ketinggian tertentu di atmosfer karena massa jenis udara makin ke atas makin berkurang, sehingga gaya ke atas yang diterima balon makin ke atas makin kecil.

Contoh Soal Hukum Archimedes

1. Sebuah balok dimasukkan ke dalam sebuah gelas pancur yang berisi air, ternyata air keluar 30 cm³. Jika g = 980 cm/s², maka hitunglah :

• Volume balok
• Berat air yang dipindahkan
• Gaya ke atas yang di alami balok

Baca juga Gaya Gesek.

2. Sebuah balok  ρ=0.8g/cm³ dengan volume 20 cm³ dimasukkan di air. Hitung volume balok yang berada di air! Hitung berapa banyak air yang dipindahkan oleh balok

Pembahasan

Anggap volume balok yang tercelup adalah Vt, besar gaya ke atas yang diterima balok

FA = Vt ρ_{zat cair} g

Jika volume balok seluruhnya V dan massa jenis ρb, maka berat gabus adalah

W_balok  = mg =V ρ_b  g

Pada proses terapung berat benda sama dengan gaya ke atas (tidak mungkin gaya atas akan lebih besar dari berat benda karena akan membuat benda terpental)

W_balok = FA

V ρ_b  g = Vt ρ_{zat cair} g

V_t = ( ρ_g / ρair)V=0.8 x 20=16 cm³

jadi volume balok yang tercelup 16 cm³ dan yang muncul dipermukaan 4 cm³

3. Sepotong tembaga yang massanya 40 gram dicelupkan dalam minyak tanah. Tembaga menerima gaya ke atas sebesar 4500 dyne. Jika massa jenis minyak tanah 0.8 gr/cm^3, maka tentukan massa jenis tembaga itu ?

Pembahasan

F_A = V_p ρ g             menghitung volume benda

m=V ρ_b                        menghitung massa jenis

  Sehingga

Diketahui

ρ=0.8 gr/cm^3,

g= 9.8 m/s² = 980 cm/s²

m =40 g

FA = 4500 dyne

Hasil

Nah gimana temen-temen sudah mulai paham kan manfaat hukum Archimedes ini apalagi kalau kalian main di pantai atau laut, cobalah peka terhadap lingkungan sekitar mu dan Tanya “mengapa” agar otak kita bisa berpikir kritis. Baca juga Momentum dan Impuls.

Semoga bermanfaat.