Hukum Archimedes

January 08, 2017

Konsep Hukum Archimedes adalah menjelaskan adanya gaya yang mempengaruhi benda pada zat cair. Zat cair mempunyai kemampuan memberikan tekanan kepada benda-benda disekitarnya. Selain itu, zat cair juga mempunyai gaya yang diberikan ke benda-benda di sekitarnya. Pembahasan mengenai hal ini cukup menarik karena akan melibatkan beberapa peristiwa di sekitar kita. Suatu konsep dasar yang melandasi pembahasan ini yaitu Hukum Archimedes

Hukum Archimedes ini menjelaskan hubungan besarnya gaya yang diberikan zat cair terhadap benda yang berinteraksi dengannya.

Untuk lebih jelasnya berikut tentang bunyi Hukum Archimedes :

“ Zat cair akan memberikan gaya angkat terhadap suatu benda sebesar berat zat cair yang dipindahkan benda itu”

Maksud dipindahkan yaitu volume zat cair “terdesak” karena kehadiran bneda tersebut. Besar zat cair yang dipindahkan/terdesak sama dengan volume benda yang dicelupkan/tenggelam kedalam zat cair tersebut.
Berdasarkan Hukum archimedes, gaya angkat (Fa) yang diberikan zat sama dengan berat zat cair (Wcair) yang dipindahkan.

Hal ini dirumuskan sebagai berikut:

Gaya angkat = Berat zat cair yang dipindahkan
$\small F_A = W_{cair},_ F_A = m_{cair} g ; W_{cair} = m_{cair} g, F_A = \rho _{cair} V_{cair} g ; dengan m_{cair} = \rho_{cair} V_{cair}$
$\small V_{cair}$ dalam rumusan inilah disebut volum air yang dipindahkan sehingga rumusan gaya angkat $\small F_A = \rho _{cair} . V_{cair}. g$ atau $\small F_A = W _{udara} - W_{cair}$

Keterangan :
$\small F_A$ = Gaya angkat, satuannya N
$\small \rho _{cair}$ = Massa jenis zat cair, satuannya $\small kg/m^3$
$\small V_{cair}$ )= Volume air yang dipindahkan, satuannya $\small m^3$
g = Percepatan gravitasi bumi, satuannya $\small m/s^3$
$\small W_{udara}$ = Berat benda di udara (N)

Rincian mengenai ketiga peristiwa tersebut dijelaskan sebagai berikut:

1. Mengapung

Istilah ini digunakan untuk keadaan benda yang mempunyai bagian yang tercelup dan sebagian lain masih dipermukaan zat cair. Mengapung dipengaruhi oleh nilai massa jenis benda yang lebih kecil dibanding massa jenis zat cair ( $\small \rho_{benda} < \rho_{cair}$ ). Selain itu, pada saat terjadi keseimbangan gaya angkat ( $\small F_A$ ) yang mempunyai nilai sama dengan berat benda ( $\small W_B$ ).

2. Melayang

Keadaan ini menggambarkan keadaan benda yang seluruhnya tercelup didalam zat cair. Seperti pada gambar berikut:

Keadaan melayang terjadi karena nilai massa jenis benda yang sama dengan massa jenis zat ( $\small \rho_{benda} < \rho_{cair}$ ). Dikarenakan massa jenis yang sama tersebut, gaya angkat zat cair ( $\small F_A$ ) sama atau hampir sama jika dibanding dengan berat bendanya $\small W_B$ . Volume zat cair yang dipindahkan ( $\small V_{cair}$ ) sama dengan volume total benda ( $\small V_{cair} = V_{benda}$ ).

3. Tenggelam

Peristiwa tenggelam mensyaratkan letak benda yang berada di dasar wadah zat cair. Kondisi ini dimungkinkan karena massa jenis benda yang lebih besar dibanding massa jenis zat cair $\small \rho _{benda}< \rho _{benda}$ . Dengan keadaan ini gaya apung ( $\small F_A$ ) yang diberikan zat cair lebih kecil dibanding berat benda ( $\small F_{B} < W_{B}$ ). Adapun volume air yang dipindahkan sama dengan volume total benda ( $\small V_{cair} = V_{benda}$ ).
Penerapan Hukum Archimedes dapat dilihat antara lain pada kapal laut, kapal selam, dan jembatan ponton.

Contoh Soal :

Volume es sebesar 40 $\small cm^3$ tercelup ke dalam air. Air memiliki massa jenis 1 $\small g/cm^3$ . Berapakah gaya angkat zat cair ? (g = 10 $\small m/s^2$ )

Penyelesaian :
Diketahui :
     $\small V = 40 cm^3 = 4 x 10^{-5} m^3$
     $\small \rho = 1 g/cm^3 = 1. 000 kg/m^3$
     $\small g = 10 m/s^2$
Ditanyakan; $\small F_A$
Jawab :
$\small F_{A}= \rho _{cair} V_{benda} .g$
$\small =(1. 000 kg/m^3)( 4 x 10^{-5} m^3)( 10 m/s^2) = (4 x 10^{-2})( 10 m/s^2) = (4 x 10^{-1}) N = 0,4 N$ Jadi gaya angkat zat cair sebesar 0,4 N.

sumber : http://www.wirahadie.com/2015/05/penjelasan-tentang-hukum-archimedes.html

Keterangan : $\small 4 x 10^{-5}$ = 0,00004 (pangkat -5 sama halnya jumlah nol jika ditulis dalam pecahan desimal).

Search This Blog

Pencari Inspirasi