Materi Hukum Archimedes - Fluida Statis dan Soal Penyelesaian Hukum Archimedes - Fluida Statis




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

Archimedes adalah seorang matematikawan, ilmuwan, insinyur, penemu, dan astronomer dari Yunani yang diperkirakan hidup sekitar 287 hingga 212 sebelum Masehi. Kisahnya yang paling terkenal adalah ketika ia menemukan satu metode untuk menentukan volume suatu objek yang memiliki bentuk yang tidak rata (irregular). Alkisah sebuah mahkota untuk Raja Hiero II dipesan oleh sang raja dengan bahan baku yang disuplai dari sang raja yakni emas murni. Setelah mahkota emas tersebut telah dibuat dan dipersembahkan kepada raja, namun sang raja menduga adanya kecurangan yang dilakukan oleh si pembuat mahkota. Oleh karena itu, Archimedes diperintahkan oleh raja untuk menentukan apakah mahkota tersebut terbuat seluruhnya dari emas murni atau dipalsukan dengan mengganti bahan bakunya menjadi perak seperti dugaan raja.

Archimedes harus memecahkan masalah tersebut tanpa harus merusak mahkota raja tersebut yang berarti ia tidak boleh mencairkan mahkota tersebut untuk kemudian dicetak menjadi bentuk yang rata agar dapat dihitung massa jenisnya. Ketika ia sedang berendam di bak mandinya, dia menyadari bahwa ketinggian air pada bak mandi bertambah seiring ia masuk ke dalam air. Iapun menyadari bahwa efek ini dapat digunakan untuk menentukan volume mahkota raja (yang kita sebut dengan hukum Archimedes).
 


Air dianggap fluida yang tidak mampu mampat, jadi mahkota yang dicelupkan ke air akan memindahkan volume air sebanyak volume mahkota tersebut. Dengan membagi massa mahkota dengan volume air yang dipindahkan maka didapatkan massa jenis mahkota (massa jenis emas lebih berat dari massa jenis perak, dan nilanya telah diketahui). Saking gembiranya mengetahui hal ini, Archimedes kemudian berlari dari bak mandinya dengan keadaan telanjang sambil meneriakkan “Eureka!” (dari bahasa Yunani yang berarti “Aku telah menemukannya”). Hasil tes sesungguhnya dari mahkota raja telah menunjukkan bahwa mahkota emas tersebut telah dicampur dengan perak.

Rumus Hukum Archimedes

Rumus dari hukum archimedes ini yaitu FA = ρc.Vb.g

Keterangan:

  • FA = gaya apung
  • (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
  • Vb = volume benda yang tercelup (m3)
  • g = gravitasi (m/s2).

Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair atau fluida, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

1. Benda Terapung

rumus hukum archimedes

Benda akan mengapung apabila massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair (ρb < ρc). Saat benda terapung maka hanya sebagian volume benda yang tercelup ke dalam zat cair, sedangkan sebagian lagi dalam keadaan mengapung. Volume total benda sejumlah dari volume benda yang tercelup ditambah dengan volume benda yang mengapung.

Vb = V’ + V”FA = ρc.V”.g

Dengan :

  • V’ = volume benda yang terapung (m3)
  • V” = volume benda yang tercelup (m3)
  • Vb = volume benda keseluruhan (m3)
  • FA = gaya apung
  • (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
  • g = gravitasi (m/s2)

Jika sistem dalam keadaan setimbang, maka berlaku :

> FA = W
> ρc.V”.g = ρb.Vb.g ρc.V” = ρb.Vb

Dengan :
ρb = massa jenis benda (kg/m3).

2. Benda Melayang

benda melayang

Benda akan melayang apabila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair (ρb = ρc). Benda melayang akan berada di antara permukaan zat car dan dasar bejana.

Karena massa jenis benda dan zat cair sama, maka berlaku :

FA = ρc.Vb.g = ρb.Vb.g

Dengan :

  • FA = gaya apung
  • (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
  • ρb = massa jenis benda (kg/m3)
  • Vb = volume benda (m3)
  • g = gravitasi (m/s2)

3. Benda Tenggelam

benda tenggelam hukum archimedes

Saat massa jenis benda lebih besar daripada masas jenis zat cair (ρb > ρc), maka benda akan tenggelam dan berada di dasar bejana. Berlaku:

FA = Wu − Wc

Dengan :

  • FA = gaya apung (N)
  • Wu = berat benda di udara/ berat sebenarnya (N)
  • WC = berat benda dalam zat cair
  • (N) g = gravitasi (m/s2) Wu > Wc

Karena berata benda merupakan hasil kali massa dengan gravitasi, maka diperoleh :

ρc.Vb = mu − mc

Dengan :

  • ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
  • mu = massa benda di udara (kg)
  • mc = massa seolah-olah benda dalam zat cair (kg)
  • Vb = volume benda (m3)

Contoh Soal Hukum Archimedes1. Hitunglah gaya apung yang dialami oleh benda bervolume 400 cm3 yang dimasukkan ke dalam air dan berada dalam posisi melayang.
Pembahasan :

Dik : Vb = 4 x 10-4 m3 ; ρc = 103 kg/m3.
FA = ρc.Vb.g
⇒ FA = 103.(4 x 10-4) (10)
⇒ FA = 4 N.

 

 Soal DAN PENYELESAIAN HUKUM ARCHIMEDES


Soal 1:Sebuah bongkahan batu  bermassa 2 kg dan massa jenis 3200 kg.m3 dan g = 10 m.s-2. Berapakah hasil bacaan neraca pegas ketika bongkahan batu tercelup seluruhnya dalam air...
Penyelesaian Fisika:

 


Soal 2: Balok kayu yang terapung di permukaan air dan volume bagian balok yang muncul di atas air sebesar 100 cm3. Jika massa jenis balok kayu = 0,8 gr.cm-3 dan massa jenis air = 1 gr.cm-3, maka hitunglah massa balok kayu itu.
Penyelesaian Fisika:

 


 

 Soal 3: Balok logam yang memiliki volume 0,2 m3 dan massa jenis  8x103 kg/m3 digantung dengan tali ringan dan selurunya tercelup dalam tangki berisi air. Tentukan tegangan tali penggantung balok tersebut? Penyelesaian Fisika:

 


 Soal 4: Drum yang terapung di air digunakan untuk membuat jembatan pnton. Setiap drum diisi udara sehingga secara keseluruhan memiliki massa 13 kg dan volume rata-rata 0,25 m3. Berapakah gaya topang tiap drum apabila bagian yang tenggelam hanya setengahnya?

 


 

 Soal 5: Sebuah bola dengan volume 32 cm3 mengapung di permukaan air dengan setangah bagian volumenya berada di bawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m3 berapakah massa bola?Penyelesaian Fisika:

 


 

 

Baca Juga: Materi Kinematika Dengan Analisis Vektor dan Soal Kinematika Dengan Analisis Vektor

 

 Penelusuran yang terkait dengan HUKUM ARCHIMEDES - FLUIDA STATIS

  • rumus hukum archimedes
  • contoh soal hukum archimedes
  • contoh hukum archimedes
  • bunyi hukum archimedes
  • 10 contoh hukum archimedes
  • penerapan hukum archimedes
  • hukum archimedes kelas 8
  • persamaan hukum archimedes