Menurut archimedes, benda yang dimasukkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas yang besarnya

Hai Sobat, pernahkah kalian melihat kapal di laut? Kenapa kapal yang terbuat dari besi tidak tenggelam ya? Hal ini karena adanya gaya angkat pada benda di dalam zat cair, atau yang biasa disebut dengan gaya Archimedes. Apakah itu? Bagaimana bunyi Hukum Archimedes dan apa saja penerapannya dalam kehidupan sehari-hari?Yuk, kita simak pembahasannya!

Pengertian Hukum Archimedes

Hukum Archimedesditemukan oleh ilmuan Yunani yang bernama Archimedes.Hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air.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.

Dilansir dari Live Science, Hukum Archimedes berbunyi: "Sebuah benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian dalam zat cair, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut" Penemuan Archimedes ini bermula dari masalah Hieron, Raja Syracuse. Hieron meminta Archimedes untuk memeriksa mahkota emasnya. Ia ingin tahu apakah mahkota itu terbuat dari emas murni atau dicurangi dengan cara dicampur oleh pembuatnya. Archimedes menemukan cara mengeceknya ketika sedang mandi. Saat ia nyemplung ke bak mandi, ia menyadari sebagian air naik dan tumpah. Ia menemukan bahwa banyak air yang tumpah sama dengan banyak tubuhnya yang masuk ke dalam bak mandi. Archimedes pun langsung berlari ke jalan sambil berteriak "Eureka!" yang dalam bahasa Yunani berarti, "Aku menemukannya!" Masalah raja Hieron pun dapat diselesaikan dengan cara ini. Untuk memastikan mahkota raja itu dari emas murni, harus dicek kepadatannya. Kepadatan bisa diketahui dengan berat sebuah benda dibagi dengan volume atau besarnya benda tersebut. Kertas yang digulung-gulung, meskipun besarnya sama dengan sebiji kelereng, tetap lebih ringan dari biji kelereng. Begitu pula halnya dengan emas. Emas memiliki kepadatan yang lebih tinggi dari perak. Sehingga, mahkota raja bisa berbeda beratnya jika dibuat dari emas murni atau campuran, kendati bentuk dan besarnya sama. Untuk mengukurnya, Archimedes tak perlu mengukur besar mahkota. Ia cukup memasukannya ke dalam air dan melihat berapa volume air yang naik dan membandingkannya dengan emas murni. Dari penemuan itu, Archimedes pun berhasil membantu raja mengetahui bahwa mahkotanya ternyata terbuat dari emas campuran dan bukan emas murni.

Jenis Benda di dalam Air

Dengan hukum Archimedes, kita bisa mengelompokkan benda menjadi 3 jenis. Benda-benda tersebut di antaranya adalah benda tenggelam, terapung, dan melayang. Benda bisa tenggelam jika gaya angkat air lebih kecil dari gaya berat benda tersebut. Sedangkan benda melayang terjadi jika gaya angkat air dan gaya berat benda sama. Untuk benda yang bisa mengapung terjadi saat gaya angkat air lebih besar dibandingkan dengan gaya berat benda.

Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.

Dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa sehingga:

Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul di permukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.

Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

Penerapan Hukum Archimedes Dalam Kehidupan

1. Kran otomatis pada penampungan air

Jika di rumah kita menggunakan mesin pompa air, maka dapat kita lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. 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. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.

2. Kapal Selam

Pada kapal selam terdapat tangki yang jika di darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.

3.Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang digunakan 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 hukum archimedes.

Contoh Soal:

1. Diketahui sebuah benda bervolume 0,5 m3 tercelup seluruhnya dalam zat cair yang massa jenisnya 1500 kg/m3. Jika g = 10 m/s2 maka benda akan mengalami gaya ke atas sebesar. . .

2. Sebuah wadah penuh terisi air. Sepotong besi 2 cm³ ditenggelamkan ke dalam wadah sehingga sebagian air tumpah. Berapa massa air yang tumpah ?

Hukum Archimedes menyatakan, “jika sebuah benda dimasukkan kedalam fluida, maka benda tersebut akan mendapat gaya angkat ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan”.

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: //fisikazone.com/hukum-archimedes/ (Diakses pada 31 Agustus 2021).

Artikel ini telah diperbarui pada 31 Agustus 2021.