Hukum Archimedes, Pengertian dan Contohnya

Pengertian Hukum Archimedes, dan Contohnya. Hukum Archimedes menyatakan “bahwa Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya ataupun sebagian dalam suatu fluida, benda itu akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan”.

Hukum Archimedes mempelajari tentang gaya dorong ke atas (biasa disebut gaya apung) yang dialami oleh benda apabila berada dalam fluida. Benda- benda yang dimasukkan ke dalam fluida seakan akan mempunyai berat yang lebih kecil dibandingkan saat berada di luar fluida.

Efek yang terasa ketika memindahkan benda di dalam air akan terasa lebih ringan jika dibandingkan dengan memindahkan benda yang sama namun tidak di dalam air (di udara atau darat). Hal ini disebabkan karena adanya tekanan air yang mendorong benda.

Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gaya ke atas yang bekerja pada benda tersebut adalah gaya apung atau gaya angkat atau gaya buonyant force atau gaya Archimedes.

Secara matematis Hukum Archimedes dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut.

FA = ρcVc g dengan:

FA = gaya ke atas (N),

ρc= massa jenis fluida (kg/m3),

Vc= volume fluida yang dipindahkan (m3), Volume Benda yang tercelup/ terendam,

g = percepatan gravitasi (m/s3).

Dengan adanya gaya ke atas yaitu gaya apung atau gaya Archimedes pada suatu benda yang masuk ke dalam zat cair, akan menyebabkan benda tersebut dapat mengapung, melayang atau tenggelam.

Terapung adalah keadaan seluruh benda tepat berada si atas permukaan zat cair atau hanya sebagian kecil berada di bawah permukaan zar cair. Benda akan terapung ketika massa jenis benda lebiih kecil dari pada massa jenis zat cair ( ρb < ρc), Dengan demikian berat benda juga lebih kecil daripada gaya Archimedes (wb < FA). Contoh peristiwa terapaung adalah ketika gabus datau kaya diletakan ditaruh dalam air.

Terapung terjadi jika wb < FA

Sedangkan Wb = ρb  g Vb

Dan FA = ρc g Vc  sehingga

wb < FA

 ρb  g Vb < ρc g Vc

Karena   Vb < Vc, maka

 ρb < ρc 

Melayang adalah keadaan benda yang berada di antara permukaan dan dasar dari zat cair. Benda dapat melayang ketika benda tersebut memiki massa jenis sama dengan massa jenis zat cair (ρb  = ρc). Hal ini menyebabkan berat benda sama dengan gaya Archimedes (wb =FA). Ini artinya berat benda dalam zat cair sama dengan Nol. Contoh peristiwa banda melayang adalah ikan di dalam air.

Melayang terjadi jika wb = FA

Sedangkan Wb = ρb  g Vb

Dan FA = ρc g Vc  sehingga

wb =FA

 ρb  g Vb = ρg V

Karena   Vb = Vc, maka

ρb  = ρ

Tenggelam adalah peristiwa dimana benda jika berada dalam zat cair akan turun sampai pada dasar zat cair. Benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari pada massa jenis zat cair (ρb > ρc), Dengan demikian berat benda lebih besar dari gaya Archimedes atau wb > FA. Contoh peristiwa benda tenggelam adalah batu yang dimasukan ke dalam air.

Tenggelam terjadi jika wb > FA

Sedangkan Wb =  ρb  g Vb

Dan FAc  g Vc  sehingga

wb > FA

ρb g Vb > ρc  g Vc

Karena   Vb = Vc, maka

ρb > ρc

Conton Soal Perhitungan Hukum Archimedes.

Sebuah benda memiliki berat 30 N Jika ditimbang di udara. Jika benda tersebut ditimbang di dalam air beratnya = 21 N. Jika massa jenis air adalah 1 g/cm3, tentukanlah:

  1. gaya ke atas yang diterima benda,
  2. volume benda, dan
  3. massa jenis benda tersebut.

Jawab

Prinsip Archimedes, Gaya Apung Gaya Archimedes, Buoyant Force
Prinsip Archimedes, Gaya Apung Gaya Archimedes, Buoyant Force

Diketahui:

Wb= 30 N, berat benda dalam air wbf = 21 N, dan ρc = 1 g/cm3 = 1000kg/m3

m = w g = (30 N)/(10m/s2) = 3kg massa benda ditimbang di udara.

wbf = wb – FA

21N = 30 N – FA

 FA = 9 N

FA = ρc Vb g

9N = (1000 kg/m3) (Vb ) (10 m/s2)

Vb = 9 x 10-4 m3

ρb = m/V = (3kg)/(9 x 10-4 m3)

 ρb  = 3,333 kg/m3

Contoh Penerapan Penggunaan atau Aplikasi Hukum Archimedes

Hidrometer.

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis cairan. Nilai massa jenis dapat dilihat pada skala yang terdapat pada hidrometer. Hidrometer akan mengapung bila dimasukkan pada suatu cairan. Banyaknya bagian yang mengapung tergantung pada massa jenis cairan.

Kapal Laut

Kapal laut terbuat dari besi dan baja yang memiliki massa jenis yang tinggi, lebih tinggi dari massa jenis air laut, namun demikian kapal laut tidak tenggelam. Kapal dibuat berbentuk sedemikan sehingga memiliki volume yang besar. Bagian dalam kapal memiliki rongga sehingga tidak menyumbang massa tetapi memperbesar volume. Jadi, kerapatan kapal lebih kecil daripada kerapatan air laut. Disini seakan – akan massa jenis kapal laut lebih rendah dari massa air laut.

Kapal Selam

Kapal selam dapat mengapung tetapi juga dapat tenggelam. Kapal selam memiliki tangki-tangki pemberat di antara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah luar. Kapal selam dapat mengubah kerapatannya dengan cara mengisi atau membuang air dalam tangki pemberat.

Saat kapal akan terapung ketika tangki dikosongkan. Agar kapal dapat tenggelam maka kapal diperberat dengan cara memasukkan air laut ke dalam tangki pemberat. Agar kapal dapat melayang dalam air maka berat kapal harus sama dengan gaya apung pada kapal. Apabila kapal diinginkan terapung kembali maka air laut yang berada ditangki pemberat dikeluarkan sehingga kapal menjadi lebih ringan dan dapat naik ke atas.

Daftar Pustaka:

  1. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  2. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  3. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  4. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  5. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  6. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  7. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  8. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  9. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  10. Ardra.Biz, 2019, “Hukum Archimedes dan Pengertian Hukum Archimedes serta Pengertian dan Contoh Soal Hukum Archimedes. Rumus Gaya Archimedes dan gaya apung angkat Archimedes dengan Contoh Soal Cara Perhitungan Berat Benda dalam zat Cair.
  11. Ardra.Biz, 2019, “Rumus Berat Benda dalam Zat Cair dan Gaya Dorong Ke atas Archimedes. Hukum Archimedes benda tenggelam dengan Gaya Archimedes Benda Melayang dalam Air dan Hukum Archimedes benda terapung.
  12. Ardra.Biz, 2019, “Persamaan Hukum Achimedes dan gaya buonyant Archimedes yang pengaruh massa jenis terhadap gaya apung Archimedes. Menghitung Volume Benda yang tercelup/ terendam hukum Archimedes. Menghitung Benda terapung dalam zat dan Menghitung berat Benda dalam Air.
  13. Ardra.Biz, 2019, “Menghitung Benda Melayang tenggelam dalam air Archimedes.Contoh Soal Perhitungan Hukum Archimedes dengan Contoh Penerapan Penggunaan atau Aplikasi Hukum Archimedes dan Alat Ukur massa jenis Hidrometer.
  14. Ardra.Biz, 2019, “Prinsip kerja Hidrometer dan Penerapan Hukum Archimedes Kapal Laut. Penerapan Hukum Archimedes Kapal Selam dan cara kerja kapal selam, prinsip kerja kapal selam.