Hukum Archimedes -

Daftar Isi

Bunyi Hukum Archimedes

Hukum Archimedes adalah hukum yg menyatakan bahwa setiap benda yg tercelup baik keseluruhan maupun sebagian dlm fluida, maka benda tersebut akan menerima dorongan gaya ke atas (atau gaya apung). Besarnya gaya apung yg diterima, nilainya sama dgn berat air yg dipindahkan oleh benda tersebut (berat = massa benda x percepatan gravitasi) & mempunyai arah gaya yg bertolak belakang (arah gaya berat kebawah, arah gaya apung ke atas).

gaya apung

Lihat pula materi Sosiologiku.com yang lain:

Kesetimbangan Benda Tegar

Hukum Newton

Jika benda mempunyai berat kurang dr berat air yg dipindahkannya, maka benda tersebut akan mengapung (berat benda < gaya apung atau $\rho_ benda < \rho_ air$ ). Jika benda memiliki berat lebih dr berat air yg dipindahkannya, maka benda tersebut akan tenggelam (berat benda > gaya apung atau $\rho_ benda > \rho_ air ” class=”latex” />). Dan benda akan terbang, bila beratnya sama dgn berat <a href=$ air yg dipindahkan (berat benda = gaya apung), yg bermakna massa jenis benda sama dgn massa jenis air ( $\rho_ benda = \rho_ air$ ).

Rumus Hukum Archimedes

Sesuai dgn suara aturan Archimedes di atas, maka besarnya gaya apung (B) mampu dijumlah dgn rumus aturan archimedes:

$B = \rho_ air \times g \times V_ air yg dipindahkan$

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

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

$B = m_ air yg dipindahkan \times g$

$B = w_ air yg dipindahkan$

Dimana, $m_ air yg dipindahkan$ yakni berat air yg dipindahkan benda yg tercelup. Berarti, bertambah banyak volume yg tercelup atau kian banyak air yg dipindahkan, maka benda akan mendapat gaya apung yg semakin besar.

Teori Relativitas

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

$w_ benda tercelup = w_ benda - w_ air yg dipindahkan$

$B = w_ benda - w_ benda tercelup$

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

ilustrasi massa air yg dipindahkan

Dari rumus hukum Archimedes di atas, diketahui hubungan massa jenis benda dgn 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:

$\frac \rho_ benda \rho_ air = \frac V_ air yg dipindahkan V_ benda$

Penerapan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes dapat menjelaskan kenapa suatu benda yg tercelup di air dapat terbang, mengapung, & tenggelam. Penerapan hukum Archimedes ini diantaranya yaitu perancangan kapal maritim, bangunan lepas pantai (offshore), hingga kapal selam. Selain gaya apung, hukum Archimedes pula dipakai untuk memilih massa jenis suatu benda padat, serta diterapkan pada stabilitas hidrostatik kapal yg mengapung di permukaan air.

Hukum Archimedes diterapkan pada kapal selam. Kapal selam merupakan kapal yg mampu mengganti-ubah massa jenisnya agar dapat menyelam, terbang & mengapung di permukaan air. Untuk mengubah massa jenisnya, kapal selam menambahkan massa atau mengurangi massanya dgn cara memasukkan air atau mengeluarkan air. Agar dapat menyelam, kapal selam memasukkan air sehingga massa kapal bertambah besar, begitu pula sebaliknya jikalau kapal selam ingin kembali muncul ke permukaan. Prinsip kapal selam dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Listrik Statis

penerapan hukum archimedes pada kapal selam

Tentang Archimedes

foto archimedes Archimedes yaitu seorang matematikawan, ilmuwan, insinyur, penemu, & astronomer dr Yunani yg diperkirakan hidup sekitar 287 sampai 212 sebelum Masehi. Kisahnya yg paling populer adalah tatkala ia memperoleh satu tata cara untuk memilih volume suatu objek yg mempunyai bentuk yg tak rata (irregular). Alkisah suatu mahkota untuk Raja Hiero II dipesan oleh sang raja dgn bahan baku yg disuplai dr sang raja yakni emas murni. Setelah mahkota emas tersebut telah dibuat & dipersembahkan pada raja, tetapi sang raja mengira adanya kecurangan yg dilakukan oleh si pembuat mahkota. Oleh alasannya itu, Archimedes diperintahkan oleh raja untuk memilih apakah mahkota tersebut terbuat semuanya dr emas murni atau dipalsukan dgn mengganti bahan bakunya menjadi perak mirip praduga raja.

Archimedes harus memecahkan problem tersebut tanpa harus menghancurkan mahkota raja tersebut yg bermakna ia tak boleh mencairkan mahkota tersebut untuk kemudian dicetak menjadi bentuk yg rata supaya dapat dihitung massa jenisnya. Tatkala ia sedang berendam di bak mandinya, ia menyadari bahwa ketinggian air pada bak mandi bertambah seiring ia masuk ke dlm air. Iapun menyadari bahwa imbas ini mampu digunakan untuk memilih volume mahkota raja (yang kita sebut dgn hukum Archimedes).

Air dianggap fluida yg tak mampu mampat, jadi mahkota yg dicelupkan ke air akan memindahkan volume air sebanyak volume mahkota tersebut. Dengan membagi massa mahkota dgn volume air yg dipindahkan maka ditemukan massa jenis mahkota (massa jenis emas lebih berat dr massa jenis perak, & nilanya telah diketahui). Saking gembiranya mengetahui hal ini, Archimedes lalu berlari dr bak mandinya dgn keadaan telanjang sambil meneriakkan “Eureka!” (dari bahasa Yunani yg mempunyai arti “Aku sudah menemukannya”). Hasil tes sebetulnya dr mahkota raja telah memberikan bahwa mahkota emas tersebut sudah dicampur dgn perak.

Hukum Hooke

Contoh Soal Hukum Archimedes

contoh soal hukum archimedes

Archimedes diperintahkan untuk menilik apakah mahkota raja terbuat dr emas murni. Ia menimbang mahkota tersebut & pembacaan memperlihatkan berat mahkota sebesar 8 N. Lalu, mahkota tersebut ditimbang sambil dicelupkan ke air & pembacaan menawarkan berat mahkota yg tercelup sebesar 7 N. Apa yg mesti dikatakan Archimedes pada raja? ( $\rho_ air = 1000 kg/m^3$ & $\rho_ emas = 19.300 kg/m^3$

Solusi:

Pertama-tama, perlu diketahui besar gaya apung yg diterima mahkota tersebut:

$B = w_ benda - w_ benda tercelup = 8N - 7N = 1N$

Kemudian, mampu dicari massa jenis mahkota tersebut:

$\frac \rho_ benda \rho_ air = \frac w_ benda B$

$\rho_ benda = \frac w_ benda \times \rho_ air B$

$\rho_ benda = \frac (8N) \times 1.000 kg/m^3 (1N) = 8.000 kg/m^3$

Kaprikornus, massa jenis mahkota raja didapat sebesar dimana jika mahkota tersebut terbuat dr emas murni semestinya mempunyai massa jenis sebesar 19300 kg/m^3.. Oleh alasannya itu, Archimedes harus mengumumkan pada raja bahwa mahkota tersebut tak yang dibuat dr emas murni.

Artikel: Hukum Archimedes

Kontributor: Ibadurrahman

Mahasiswa S2 Teknik Mesin FTUI

Materi Sosiologiku.com yang lain:

Besaran Pokok & Besaran Turunan

Hukum Hooke

Gaya Gesek