RumusHitung.com – Hai sobat hitung! Bertemu kembali bersama kami di rumushitung. Sobat hitung semua, kali ini kami ingin mengajak kalian membahas materi tentang Hukum Archimedes dari definisi atau pengertian, rumus, dan contoh soal. Nah, mari kita mulai bahas satu per satu.
Apa itu Hukum Archimedes?
Hukum Archimedes menyatakan bahwa :
“Gaya apung ke atas yang diberikan pada benda yang dicelupkan ke dalam zat cair, baik yang terendam sebagian atau seluruhnya, sama dengan berat zat cair yang dipindahkan dan bekerja dalam arah ke atas di pusat massa zat cair yang dipindahkan”.
Nilai gaya dorong diberikan oleh hukum Archimedes yang ditemukan oleh Archimedes dari Syracuse, Yunani. Ketika suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, kehilangan berat yang nyata sama dengan berat zat cair yang dipindahkan olehnya.
Penjelasan Hukum Archimedes
Jika kalian melihat gambar, berat akibat gravitasi di lawan oleh gaya dorong yang diberikan oleh fluida. Benda di dalam zat cair hanya merasakan gaya total yang bekerja sebagai berat. Karena gaya gravitasi sebenarnya berkurang oleh gaya dorong cairan, benda terasa seolah-olah beratnya berkurang. Bobot yang terlihat dengan demikian diberikan oleh :
Berat semu = Berat benda (di udara) – Gaya dorong (daya apung)
Prinsip Hukum Archimedes ini memberi tahu kita bahwa kehilangan berat sama dengan berat cairan yang dipindahkan benda. Jika benda memiliki volume V, maka benda tersebut memindahkan volume V dari cairan ketika terendam penuh. Jika hanya sebagian dari volume yang terendam, maka benda hanya dapat menggantikan cairan sebanyak itu.
Rumus Hukum Archimedes
Secara sederhana, hukum Archimedes menyatakan bahwa gaya apung pada suatu benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Secara matematis, dapat ditulis sebagai :
Fb = ρ x g x V
Dimana,
Fb = gaya apung
ρ = densitas atau massa jenis fluida
V = volume terendam
g = percepatan gravitasi
Percobaan Hukum Archimedes
- Ambil cangkir berisi air sampai penuh dan letakkan di mangkuk kosong.
- Sekarang ambil benda padat apa pun yang Anda suka dan ukur beratnya menggunakan neraca pegas. Catat ini.
- Jaga agar benda tetap menempel pada neraca pegas dan celupkan ke dalam air. Pastikan keseimbangan pegas tidak terendam.
- Sekarang, catat berat yang ditunjukkan oleh neraca pegas. Anda akan melihat bahwa itu kurang. Sebagian air akan dipindahkan ke dalam mangkuk.
- Kumpulkan air ini dan timbang. Anda akan menemukan bahwa berat air akan sama persis dengan kehilangan berat benda!
Penurunan Hukum Archimedes
Massa zat cair yang dipindahkan adalah :
Massa = massa jenis × volume = ρ × V
Ini karena massa jenis (ρ) didefinisikan sebagai :
ρ = massa / volume = M / V
Jadi, berat zat cair yang dipindahkan adalah :
Berat = massa × percepatan gravitasi = M × g
Berat = ρ × V × g
Jadi, dari hukum Archimedes, kita dapat menulis :
Kehilangan berat = Berat air yang dipindahkan
Berat air yang dipindahkan = ρ × V × g
Gaya dorong = ρ × V × g
Dimana,
ρ = massa jenis cairan
V = volume zat cair yang dipindahkan
Gaya dorong juga disebut gaya apung karena bertanggung jawab atas benda untuk mengapung. Dengan demikian, persamaan ini juga disebut sebagai hukum daya apung.
Baca juga : Rumus Hukum Pascal, Definisi, dan Contoh Soal
Penerapan Prinsip Hukum Archimedes
Berikut adalah penerapan hukum Archimedes yang harus kalian ketahui.
Kapal selam :
Alasan mengapa kapal selam selalu berada di bawah air adalah karena mereka memiliki komponen yang disebut tangki pemberat yang memungkinkan air masuk membuat kapal selam berada pada posisinya di bawah air karena berat kapal selam lebih besar daripada gaya apung.
Balon udara :
Alasan mengapa balon udara panas naik dan mengapung di udara adalah karena gaya apung balon udara lebih kecil daripada udara di sekitarnya. Ketika gaya apung balon udara lebih besar, balon mulai turun. Ini dilakukan dengan memvariasikan jumlah udara panas di dalam balon.
Hidrometer :
Adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Hidrometer terdiri dari tembakan timah yang membuatnya mengapung secara vertikal di atas cairan. Semakin rendah hidrometer tenggelam, semakin rendah kepadatan cairan.
Contoh Soal
Berikut contoh soal hukum Archimedes beserta pembahasannya.
Soal 1 : Hitung gaya yang dihasilkan jika sebuah bola baja berjari-jari 6 cm dicelupkan ke dalam air!
Jawaban :
r = 6 cm = 0,06 m
Volume bola baja = 4/3 πr3
V = 4/3 × 3,14 × (0,06)3
= 9,05 × 10-4 m3
Massa jenis air = 1000 kg/m3
Percapatan gravitasi (g) = 9,8 m/s2
Dari rumus Hukum Archimedes,
Fb = ρ × g × V
= 1000 × 9,8 × (9,05 × 10-4)
= 8,87 N
Soal 2 : Hitung gaya apung, jika benda terapung 95% terendam air. Massa jenis air adalah 1000 kg.m-3
Jawaban :
ρ air = 1000 kg.m-3
Dari rumus Archimedes,
Fb = ρ × g × V
ρb × g × Vb = ρ × g × V
Dimana,
ρ, g, V adalah massa jenis, percepatan gravitasi, dan volume air.
ρb, g, Vb adalah massa jenis, percepatan gravitasi, dan volume benda yang dicelupkan.
ρb = (V × ρ) / Vb
Karena 95% benda terendam,
0,95 × Vb = V
ρb = 0,95 × 1000 = 950 kg.m-3
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa yang dinyatakan oleh Hukum Archimedes?
Hukum Archimedes menyatakan bahwa suatu benda yang terendam dalam fluida, baik sebagian atau seluruhnya, mengalami gaya apung ke atas yang besarnya sama dengan gaya gravitasi pada fluida yang dipindahkan.
Siapa yang menemukan Hukum Archimedes?
Ahli matematika Yunani Archimedes menemukan prinsip Archimedes.
Bagaimana hukum Archimedes berlaku untuk kapal?
Archimedes terus melakukan lebih banyak eksperimen dan menemukan prinsip daya apung bahwa sebuah kapal akan mengapung ketika berat air yang dipindahkan sama dengan berat kapal dan apa pun akan mengapung jika dibentuk untuk menggantikan berat airnya sendiri sebelum mencapai titik di mana ia akan tenggelam.
Di mana hukum Archimedes digunakan?
Prinsip Archimedes digunakan dalam prinsip desain kapal dan kapal selam. Hidrometer didasarkan pada prinsip Archimedes.
Bagaimana hukum Archimedes digunakan untuk menentukan massa jenis?
Berat zat cair yang dipindahkan sama dengan gaya apung pada benda yang terendam. Massa dibagi dengan volume yang ditentukan memberikan ukuran kepadatan rata-rata objek.
Demikian pembahasan mengenai Hukum Archimedes, semoga bermanfaat. Sekian terima kasih.