Hukum Archimedes

Hukum Archimedes

oleh

Penjelasan lengkap mengenai hukum archimedes mulai dari bunyi, rumus, pengertian, contoh penerapan, percobaan, makalah, jurnal, dan lainnya. Hukum Archimedes merupakan salah satu hukum ilmu fisika, dimana benda yang dimasukkan ke dalam zat cair sebagian maupun secara keseluruhan akan mengalami dorongan ke atas atau gaya apung.

Pernah melihat benda mengapung di atas air? Atau kalian pernah naik kapal, akan tetapi tidakkah berpikir bagimana kapal yang bermuatan besar tersebut dapat mengapung di atas air? Nah, itu semua terjadi karena adanya hukum Archimedes.

Penasaran tentunya untuk mengerti lebih detail tentang hukum Archimedes, yuk sekarang pelajari pengertian, bunyi hukum, contoh soal dan contoh penerapan, sampai dengan jurnal dan makalah serta laporan tentang hukum Archimedes tersebut.

Penjelasan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes adalah :

Materi hukum yang berada dalam ilmu fisika, dan berkaitan dengan berat benda serta gaya apung atau massa jenis zat cair (fluida), volume benda, dan juga percepatan gaya gravitasi.

Fluida yang dipindahkan mempunyai nilai yang sama dengan volume benda yang dimasukkan ke dalam fluida tersebut. Penjelasan tersebu sesuai dengan hukum yang berlaku, yaitu :

Bunyi Hukum Archimedes

“Setiap benda yang dimasukkan ke dalam zat cair baik sebagian maupun secara keseluruhan, benda tersebut akan mengalami dorongan ke atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat dari zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut”.

Maksud dari pernyataan Archimedes di atas menyatakan bahwa :

  • Benda akan mengapung, jika berat benda lebih kecil dari pada gaya apung (berat benda < gaya apung).
  • Benda akan tenggelam, jika berat benda lebih besar dari pada berat air yang dipindahkan (berat benda > gaya apung).
  • Benda akan melayang, jika berat benda sama dengan berat air yang dipindahkan atau gaya apung (berat benda = gaya apung).

Baca juga : Hukum Ohm

Rumus Hukum Archimedes

Rumus hukum Archimedes sesuai dengan bunyi hukumnya (besar gaya apung sama dengan berat benda yang dipindahkan) yaitu :

F_a=w

Ketika benda ada di dalam fluida, maka volume fluida dipindahkan sama besar dengan volume benda tersebut, jika disubtitusikan menjadi,

m =  \rho\times V

Maka, untuk mencari berat fluida yang dipindahkan adalah 

w=m\times g\\
\ \\
w= \rho\times V\times g

Jika suatu gaya dan berat dalam keadaan yang seimbang, rumusnya adalah sebagai berikut :

F_a=w\\
\ \\
 \rho_f\times V_f\times g = \rho_b\times V_b\times g\\
\ \\
\rho_f\times V_f= \rho_b\times V_b

Keterangan masing – masing simbol dalam rumus di atas, yaitu :

  • Fa = Gaya apung (satuan : N)
  • w = Berat benda (satuan : N)
  • m = Massa (satuan : Kg)
  • g = Percepatan gaya gravitasi (satuan : m / m2)
  • V = Volume (satuan : m3)
  • ρ = Massa jenis (satuan : Kg / m3)
  • ρf = Massa Jenis Fluida atau zat cair (satuan : Kg / m3)
  • ρb = Massa Jenis Benda (satuan : Kg / m3)
  • Vf = Volume benda yang tercelup ke dalam fluida atau zat cair (satuan : m3)
  • Vb = Volume benda (satuan : m3)

Contoh Soal Hukum Archimedes

Jika sudah mengerti penjelasan tentang hukum archimedes, dan memahami beberapa rumus substitusi di atas, maka semestinya mulai mengerjakan latihan soal.

Contoh Soal 1 Hukum Archimedes

Perhatikan gambar di bawah ini!

Terdapat sebuah tabung dengan suatu benda di dalamnya yang memiliki volume sebesar 200 cm3. Maka, berapakah volume benda yang terapung di atas permukaan air jika massa jenis airnya 1 g / cm3, dan massa jenis benda sebesar 0,8 g / cm3 ?

Pembahasan Soal 1

Diketahui :

Vb = 200 cm3,

ρf = 1 g / cm3,

ρb = 0,8 g / cm3,

Pertanyaan = V …. cm3?

Jawab :

Nilai pertama yang kita cari adalah volume benda yang tercelup di dalam air dengan rumus archimedes di atas, maka :

F_a=w\\
\ \\
 \rho_f\times V_f\times g = \rho_b\times V_b\times g\\
\ \\
\rho_f\times V_f= \rho_b\times V_b\\
\ \\
1 \times V_f = 0,8\times 200\\
\ \\
V_f=160 cm^3

Kemudian, untuk mencari volume benda yang terapung di atas permukaan air, tinggal mengurangi besarnya volume benda dengan volume benda yang tercelup ke dalam fluida.

V=V_b+V_f\\
\ \\
V=200-160\\
\ \\
V=40 cm^3

Maka, volume benda yang muncul tersebut yaitu 40 cm3. Berdasarkan satuan dari volume seharusna m3, akan tetapi jika satuan yang lainnya sudah sama tidak perlu dikonversi ke dalam satuan yang sudah ditetapkan.

Contoh soal 1 merupakan contoh dari hukum archimedes yang termasuk dalam kategori benda terapung.

Terapung

Benda akan terapung apabila massa jenis benda tersebut lebih kecil dari pada massa jenis zat cairnya (ρb < ρf).

Saat benda terapung di atas permukaan fluida atau zat cair, maka volume benda hanya sebagian yang masuk atau tercelup dalam fluida. Hal tersebut yang menyebabkan volume benda terbagi menjadi : volume benda yang tercelup, dan volume benda terapung.

Selain rumus yang digunakan dalam pembahasan soal 1, rumus tersebut dapa disibstitusikan secara sederaha, seperti :

V=V_b+ V_f\\

Keterangan :

V = Volume benda keseluruhan (satuan : m3).

Vb = Vvolume benda yang terapung (satuan : m3).

Vf = Volume benda yang tercelup ke dalam fluida atau zat cair (satuan : m3).

Melayang

Contoh soal yang kedua adalah pembahasan tentang benda yang melayang. Hal tersebut terjadi karena massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida (ρb = ρf).

Maka, rumus yang digunakan adalah : 

 \rho_f\times V_f = \rho_b\times V_b

Contoh Soal 2 Hukum Archimedes

Sebuah gabus memiliki volume 75 % tercelup ke dalam air dengan massa jenis air sebesar 1 g / cm3. Carilah massa jenis gabus tersebut !

Pembahasan Soal 2

Diketahui :

ρf = 1 g / cm3,

Vf = 0,75 Vb, karena volume fluida atau airnya merupakan 75 % dari volume gabus (benda) yang tercelup.

Pertanyaan = ρb …. g / cm3 ?

Jawab :

 \rho_f\times V_f = \rho_b\times V_b\\
\ \\
1\times 0,75 V_b = \rho_b\times V_b\\
\ \\
0,75 V_b = \rho_b\times V_b\\
\ \\
\frac{0,75 V_b}{V_b} =  \rho_b\\
\ \\
0,75 = \rho_b

Nilai Vb ketika dalam pembagian sama dengan 0,75 x Vb dibagi Vb, maka nilai yang sama dapat dihapuskan atau nilainya 1.

Ketika nilai Vb tersebut = 1, maka ρb atau massa jenis benda (gabus) sebesar 0,75 g / cm3.

Contoh Soal 3 Hukum Archimedes

Berat sebuah benda sebear 6 N di udara, dan di dalam air yaitu 4 N. Berpakah massa jenis benda, jika massa jenis air 1 g / cm3.

Pembahasan Soal 3

Diketahui :

wu = 6 N,

wbf = 4 N,

ρf = 1 g / cm3, satuan yang ditetapkan berupa m3, maka harus dikonversi menjadi 1.000 Kg / m3.

Pertanyaan = ρb …. Kg / m3 ?

Jawab :

Gunakan rumus berat semu pada benda seperti berikut :

F_a=w\\
\ \\
F_a = w_u-w_{bf}\\
\ \\
F_a = 6 - 4
\ \\
F_a = 2 N

Selanjutnya cari nilai Vbf dengan menggunakan rumus archimedes:

F_a=w\\
\ \\
F_a=m\times V_{bf}\times g\\
\ \\
V_{bf}=\frac{F_a}{\rho_f\times g}\\
\ \\
V_{bf}=\frac{2}{1.000\times 10}\\
\ \\
V_{bf}=2\times 10^{-4} m^3\\

Maka, massa jenis benda yaitu : 

\frac{m}{V_{bf}} =  \rho_b\\
\ \\
\frac{0,6}{2\times 10^{4}} =  \rho_b\\
\ \\
3.000 kg / m^3= \rho_b

Hasil pembahasan dari contoh soal 3 merupakan contoh dari archimedes benda tenggelam, karena massa jenis benda lebih besar dari pada massa jenis fluida.

Tenggelam

Pada saat benda tenggelam, maka seluruh volume benda tercelup ke dalam fluida. Rumus persamaannya sebagai berikut :

F_a=w_u-w_f\\
\ \\
\rho_f\times V_b=m_u-m_f

Penerapan Hukum Archimedes

Hukum archimedes banyak kita jumpai di sekitar lingkungan, maupun dalam kehidupan sehari – hari. Contohnya yaitu :

  • Kapal atau Perahu

Kapal merupakan contoh yang paling umum, karena kapal bisa tenggelam apabila terjadi kebocoran atau body kapal berlubang, dan akhirnya membuat air mulai memasuki keseluruh kapal.

Kapal juga mengapung, hal tersebut yang sering kita jumpai, karena bentuk kapal cenderung melengkung atau cekung, sehingga kapal mendapatkan gaya angkat ke atas atau gaya apung.

  • Balon Udara
hukum archimedes : balon udara

Balon udara merupakan benda melayang karena massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida.

Balon diisi gas dengan massa jenisnya lebih kecil dari pada massa jenis udara di sekitarnya, makanya balon dapat terangkat ke atas sama halnya dengan pesawat terbang.

Hukum archimedes banyak digunakan sebagai laporan pratikum untuk membuktikan teorinya dan juga digunakan untuk jurnal penelitian. Maka, pelajari dengan baik agar mudah mengerti tentang kejadian alam yang terjadi di sekitar kita.

Tinggalkan komentar