Gaya ke atas yang diberikan zat cair lebih besar dari pada gaya berat benda maka benda akan

Nama Archimedes mungkin tidak lagi asing di telinga sebagian besar orang, apalagi kamu yang saat ini duduk di bangku kelas 11. Ya, ia adalah seorang ahli matematika dan penemu asal Yunani yang hidup antara tahun 287 SM – 212 SM. Ia terkenal karena menemukan hukum hidrostika atau lebih dikenal dengan Hukum Archimedes.

Awal mula ditemukannya hukum ini sederhana. Bermula dari titah Raja Hieron II, yang meminta Archimedes untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes yang memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh pun akhirnya merasa sangat letih dan memilih untuk menceburkan dirinya ke dalam bak mandi umum yang dipenuhi air. Disini, ia melihat bahwa ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!” Lalu hukum Archimedes pun muncul.

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

Hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air. Dimana akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada didalam zat cair beratnya akan berkurang. Sehingga benda yang diangkat dalam air akan terasa lebih ringan dibandingankan ketika diangkat di darat.

Berat benda dalam air siberi simbol Ws, berat benda sebenarnya diberi lambang W, sedangkan gaya ke atas atau gaya apung diberi simbol Fa.

Ws = W-Fa

Dan besarnya gaya apung (Fa) dirumuskan dengan:

Fa = ρcair Vb g

Keterangan:

Vb = volume benda yang tercelup (m3) ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Benda Dalam Hukum Archimedes

Apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yakni tenggelam, melayang, atau terapung. Berikut penjelasannya.

Benda Tenggelam

Contoh: Batu yang dimasukkan ke dalam air

Benda Melayang

Contoh: telur ketika dimasukkan ke dalam air

Benda Terapung

Contoh: plastik yang dimasukkan ke dalam air

Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari

Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Archimedes. Dimana semakin besar besar massa jenis zar air, maka akan semakin sedikit pula bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer ini banyak dipakai untuk mengetahui besarnya kandungan air dalam susu, bir, atau minuman lain.

Kapal Selam

Penerapan hukum archimedes pada kapal selam bisa dibilang sama dengan galangan kapal. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga membuat berat kapal bertambah. Nah, pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan inilah yang menyebabkan kapal selam dapat menyelam pada kedalaman tertentu, sesuai keinginan. Untuk membuatnya mengapung, maka kapal akan mengeluarkan air laut dari ruang cadangan.

Balon Udara

Selain pada hidrometer dan kapal selam, penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada benda jenis gas. Dalam hal ini balon udara, yang agar dapat melayang di udara, diisi dengan gas yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada massa jenis udara di atmosfer.

Kran otomatis

Siapapun yang di rumahnya memiliki mesin pompa air pasti pernah memperhatikan bahwa ada tangki penampungan yang harus diletakkan pada ketinggian tertentu disana. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Begitupun sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, maka pelampung akan membuat kran secara otomatis tertutup.

Ketika kita meletakkan benda ke dalam zat cair, maka ada tiga kemungkinan yang dialami benda, yaitu terapung, melayang, atau tenggelam. Berdasarkan hukum Archimedes, benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair.

Dengan demikian, pernyataan 2 benar.

Jadi, jawaban yang tepat adalah B.

Apa itu Hukum Archimedes? Yuk, belajar tentang Hukum Archimedes, meliputi pengertian, rumus, contoh soal, hingga penerapannya dalam kehidupan sehari-hari!

--

Teman-teman, coba deh bandingkan! Saat berada di dalam air, kita bisa lebih mudah mengangkat beban yang berat lho, dibandingkan dengan saat kita berada di darat. Saat berada di dalam air, menggendong teman jadi terasa lebih mudah daripada saat kita menggendong teman kita di darat.

Hmm.. iya juga, ya? Kok bisa gitu, sih?

Saat berada di dalam air, kita jadi bisa mengangkat beban dengan lebih mudah akibat adanya gaya angkat pada benda di dalam fluida, atau yang biasa disebut dengan Gaya Archimedes. Nah, Gaya Archimedes inilah yang seolah membuat beban terasa lebih ringan dan kita seolah menjadi lebih kuat.

"Ooohh.. kirain emang aku aja yang jadi punya kekuatan super kalau masuk ke dalam air, ternyata berkat bantuan Gaya Archimedes toh.. Hehehe.."

Ngomong-ngomong, apa sih Gaya Archimedes itu?

Gaya Archimedes adalah gaya angkat ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida (zat cair atau gas). Gaya Archimedes ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Yunani yang bernama sama yaitu Archimedes. Penemuannya ini kemudian menjadi hukum yang berlaku di bidang fisika hingga saat ini yang kita kenal dengan sebutan Hukum Archimedes.

Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menjelaskan hubungan antara gaya berat dan gaya ke atas (gaya apung) pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida. Akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada di dalam fluida, beratnya akan berkurang. Sehingga, benda yang diangkat di dalam fluida akan terasa lebih ringan dibandingkan ketika diangkat di darat.

Bunyi Hukum Archimedes yaitu:

"Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Baca Juga: Elastisitas Zat Padat dan Hukum Hooke

Nah, sekarang kita masuk ke pembahasan selanjutnya yuk, yaitu menghitung Gaya Archimedes.

Menghitung Gaya Archimedes

Untuk menghitung Gaya Archimedes, kamu bisa menggunakan rumus sebagai berikut:

Nah, selain rumus, kamu juga perlu tahu nih, bahwa ada tiga keadaan benda saat berada dalam fluida. Apa saja itu? Yuk, kita bahas satu per satu!

Keadaan Benda Saat Berada Dalam Fluida

1. Benda Tenggelam

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

Benda tenggelam saat ρfluida < ρbenda (Sumber: fisikazone.com)

2. Benda Melayang

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

 Benda melayang saat ρfluida = ρbenda (Sumber: fisikazone.com)

3. Benda Terapung

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

Benda terapung saat ρfluida > ρbenda (Sumber: fisikazone.com)

Penerapan Hukum Archimedes

Kapal Selam

Kapal selam merupakan salah satu contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan air. Caranya adalah dengan mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambah massa jenisnya.

Balon Udara

Penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada balon udara. Udara di dalam balon udara dipanaskan agar massa jenisnya menjadi lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya (atmosfer), sehingga balon udara dapat melayang di udara.

Kapal Laut

Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi, tapi 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 akan lebih besar dan gaya angkat ke atas pun juga menjadi lebih besar.

Untuk lebih memahami Hukum Archimedes, coba kerjakan contoh soal di bawah ini, yuk!

Contoh Soal Hukum Archimedes

Sebuah benda memiliki massa sebesar 50 kg ketika berada di udara. Kemudian benda tersebut diukur di dalam air dan hasil pengukurannya sebesar 25 kg. Jika benda tersebut berada seluruhnya di dalam air dengan massa jenis sebesar 1000 kg/m3, volume benda tersebut adalah....

Penyelesaian:

Diketahui:

m1 = 50 kg

m2 = 25 kg

ρ = 1000 kg/m3

Ditanya: Fa dan V?

Jawab:

F1 = m1 x g = 50 x 10 = 500 N

F2 = m2 x g = 25 x 10 = 250 N

Fa = F1 - F2 = 500 – 250 = 250 N

Oke, sekarang kamu sudah paham kan tentang Hukum Archimedes? Kalau kamu punya contoh penerapan lain dari Hukum Archimedes, silakan tulis di kolom komentar, ya! Jangan lupa, pelajari juga materi lainnya dalam bentuk video beranimasi, lengkap dengan latihan soal dan rangkuman di ruangbelajar. Download sekarang, kuy!

Sumber gambar:

Gambar "Keadaan Benda dalam Fluida" [Daring]. Tautan: http://fisikazone.com/hukum-archimedes/ (Diakses pada 31 Agustus 2021).

Artikel ini telah diperbarui pada 31 Agustus 2021.