Apa yang dimaksud dengan hukum archimedes

Hukum Archimedes merupakan salah satu hukum dalam ilmu Fisika. Hukum temuan Archimedes ini menjelaskan tentang hubungan gaya berat dan gaya ke atas suatu benda ketika dimasukkan ke dalam air.

Hukum Archimedes berbunyi: “Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan memperoleh gaya ke atas yang disebut gaya apung sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”.

Berdasarkan pernyataan tersebut, rumus hukum Archimedes dapat disimpulkan sebagai berikut:

Dalam hukum ini, terdapat tiga kemungkinan yang dapat terjadi jika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair. Di antaranya:

Suatu benda tenggelam di dalam zat cair jika posisi benda menyentuh dasar dari wadah zat cair. Kondisi ini terjadi ketika massa jenis zat cair lebih kecil dibanding massa jenis benda.

Benda yang dicelupkan dikatakan melayang jika posisinya berada di bawah permukaan air, namun juga di atas dasar wadah zat cair. Kondisi ini terjadi jika massa jenis zat cair setara dengan massa jenis benda.

Suatu benda dikatakan terapung dalam zat cair jika posisinya muncul sebagian cair dan tenggelam sebagian dalam zat cair. Kondisi ini ada jika massa jenis zat cair lebih besar dibanding massa jenis benda.

Penerapan Hukum Archimedes

Penerapan hukum Archimedes kerap digunakan untuk kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah teknologi transportasi. Lebih lengkapnya, simak penerapan Hukum Archimedes berikut ini.

Teknologi kapal selam terbuat dari besi bermassa ratusan kilogram. Meski begitu, kapal selam tidak akan tenggelam di air laut. Ini karena bagian tengah kapal memiliki rongga udara yang menampung udara. Sehingga, volume kapal semakin besar.

Dengan begitu, massa jenis kapal lebih kecil dibanding massa jenis laut dan kapal akan mengapung.

Balon udara juga menjadi salah satu penerapan hukum Archimedes. Dalam pembuatannya, balon udara diisi dengan gas yang massa jenisnya lebih kecil dibanding massa jenis udara di atmosfer. Akibatnya, balon udara dapat mengapung di udara.

Pembuatan jembatan ponton menggunakan hukum Archimedes. Jembatan ini terbuat dari susunan drum kosong. Namun, drum tersebut harus dikosongkan dan ditutup sebelum ditata menjadi jembatan.

Dengan begitu, massa jenis drum lebih kecil dibanding massa jenis air. Sehingga, jembatan ponton dapat terapung.

Hukum Archimedes merupakan salah satu materi pembahasan pada materi fisika yang biasanya diajarkan pada kelas 7 atau 8 SMP. Hukum Archimedes merupakan hukum yang menyatakan bahwa setiap benda yang tercelup sebagian atau menyeluruh dalam fluida, maka benda tersebut akan menerima dorongan gaya ke atas atau apung. Untuk lebih lanjut, berikut ini kami jelaskan tentang Hukum Archimedes meliputi tentang Pengertian Hukum Archimedes, Bunyi Hukum Archimedes, Penerapan Hukum Archimedes, dan Contoh Soal Hukum Archimedes.

Baca Juga : Hukum Newton 1 2 3 

Namun sebelum membahas lebih lanjut tentan Hukum Archimedes, sebaiknya ketahui terlebih dahulu sejarah singkat tentang Hukum Archimedes dibawah ini.

Sejarah Singkat Hukum Archimedes

Siapa penemu Hukum Archimedes? Hukum Archimedes ditemukan oleh Archimedes, yaitu seorang kebangsaan Yunani.

Hukum Archimedes pertama kali ditemukan secara tidak sengaja oleh Archimedes. Yaitu waktu ketika Archimedes diminta oleh Raja Hieron II untuk menyelediki mahkota yang dipakainya, apakah emasnya dicampuri perak atau tidak.

Lalu Archimedes benar-benar memikirkan masalah ini, hingga membuatnya merasa sangat lelah dan menceburkan diri ke bak mandi umum yang penuh dengan air. Lalu ia memperhatikan ada air yang tumpah keluar bak mandi.

Seketika, Archimedes langsung bangkit dan berdiri dan langsung menghampiri istrinya dngan berteriak “Eureka Eureka!” yang berarti “Sudah kutemukan! sudah kutemukan!”. Nah dari situlah ia membuat hukum Archimedes.

Berkat kejadian itu, ia menemukan jawaban dari masalah yang sedang dicari. Archimedes berhasil menjawab pertanyaan dari Raja Hieron II bahwa Mahkota yang digunakanya merupakan campuran emas dan perak.

Baca Juga : Pengertian Zat Padat

Pengertian Hukum Archimedes

Hukum Archimedes adalah hukum yang menyatakan bahwa setiap benda yang yang tercelup sebagian atau menyeluruh dalam fluida/zat cair, maka benda tersebut akan menerima dorongan gaya ke atas atau apung. Besarnya gaya apung yang diterima memiliki nilai yang sama dengan berat air yang dipindahkan oleh benda tersebut yaitu berat = massa benda x percepatan gravitasi, serta memiliki arah gaya yang bertolak belakang yaitu arah gaya berat kebawah, arah gaya apung ke atas.

Bunyi Hukum Archimedes

Bunyi hukum archimedes “Suatu benda yang yang tercelup sebagian atau menyeluruh dalam fluida/zat cair, maka benda tersebut akan menerima dorongan gaya ke atas atau apung sebesar berat cat cair yang dipindahkannya”

Dalam bunyi hukum Archimedes, kata dipindahkan berarti bahwa volume zat cair yang meluap dan terdesak, sehingga seolah-olah terdapat penambahan volume ketika ada suatu benda dicelupkan pada zat cair.

Besar zat cair yang dipindahkan atau terdesak memiliki volume sama dengan volume benda yang celupkan dalam zat cair tersebut. Hal ini tentunya sesuai dengan Hukum Archimedes, yaitu gaya apung (Fa) memiliki nilai yang sama dengan berat zat cair (wf) yang dipindahkan. Lebih jelasnya, dibawah ini penjelasan rumus Hukum Archimedes.

Baca Juga : Pengertian Zat Cair

Contoh Penerapan Hukum Archimedes

Penerapan hukum archimedes dapat ditemukan dalam kegiatan sehari-hari. Salah satu seperti mengapungkan bola dalam ember berisi air merupakan salah satu penerapa hukum archimedes yang tanda kita sadari terjadi dalam kehidupan kita.

Selain itu, hukum archimedes juga digunakan untuk membantu berbagai kegiatan manusia. Salah satunya ditemukan pada balon udara, kapal selam, kapal layar, hidrometer, dan jembatan apung atau jembatan ponton. Dalam pelaksanaanya, kegiatan tersebut memanfaatkan hukum archimede yaitu memanfaatkan adanya gaya keatas yang timbul akibat adanya perbedaan massa jenis zat.

Rumus Hukum Archimedes

Prinsip dasar rumus hukum archimedes yaitu pada saat benda dalam fluida, maka volume zat cair dipindahkan sebesar volume bagian benda yang berada dalam zat cair. Jika volume zat cair yang dipindahkan besarnya V dan kerapatan fluida adalah ρ maka besarnya massa fluida yang dipindahkan adalah sebagai berikut:

m = ρ.V

Persamaan besarnya berat fluida yang dipindahkan:

w = m.g = ρ.V.g

Menurut prinsip Archimedes, persamaan besarnya gaya tekan keatas sama dengan berat benda yang dipindahkan:

Fa = w= ρ.V.g

Jika suatu sistem dalam keadaan seimbang, maka dapat dirumuskan

Fa= w

ρf.Vbf.g= ρb.Vb.g

ρf.Vbf = ρb.Vb

Keterangan:
m = massa (kg)
ρ = massa jenis (kg/m3)
V = volume (m3)
Fa = gaya apung (N)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
wf = gaya berat benda (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3)
Vbf = volume benda yang tercelup ke dalam zat cair (m3)
ρb = massa jenis benda (kg/m3)
Vb = volume benda (m3)

Baca Juga : Pengertian Jangka Sorong

Keadaan Benda Dalam Hukum Archimedes

Ketika benda dicelupkan dalam zat cair atau fluida, maka akan ada tiga kemungkinan yang terjadi, yaitu tenggelam, terapung dan melayang. Berikut penjelasan dan persamaan rumus yang digunakan.

Benda Tenggelam

Ketika massa jenis benda lebih besar dibandingkan massa jenis zat cair (ρb > ρf), maka benda tersebut akan tenggelam dan berada di dasar bejana/tempat. Maka berlaku hukum seperti dibawah ini:

Fa = wu − wf

Pada benda yang tenggelam, maka seluruh volume benda tercelup dalam air sehingga volume yang dipindahkan sama dengan volume benda total. Dengan pernyataan tersebut, maka didapatkan hubungan persamaan gaya angkat pada benda tenggelam melalui hubungan massa.

ρf.Vb = mu − mf

Keterangan:
Fa = gaya apung (N)
wu = berat benda di udara/ berat sebenarnya (N)
wf = berat benda dalam zat cair (N)
g = gravitasi (m/s2)
Vb = volume benda total (m3)
ρf = massa jenis air (kg/m3)
mu = massa di udara (kg)
mf = massa di zat cair (kg)

Baca Juga : Perbedaan Statistik dan Statistika

Benda Terapung

Benda dalam zat cair yang terapung merupakan benda yang memiliki massa jenis lebih kecil dibandingkan dengan massa jenis zat cair (ρb < ρf). Saat benda terapung, maka hanya sebagian volume benda yang tercelup dalam zat cair dan sebagian lainnya berada diatas permukaan air dalam keadaan mengapung. Sehingga membuat volume benda terbagi menjadi volume benda yang tercelup dan volume benda yang terapung. Berikut hukum yang berlaku, antara lain:

Vb = Vb’ + Vbf
Fa = ρf.Vbf.g

Karena hanya sebagian benda yang tercelup pada zat cair, maka persamaan gaya angkat ke atas dengan gaya berat yang berlaku seperti dibawah ini:

ρf.Vbf = ρb.Vb

Keterangan:
Vb’= volume benda yang terapung (m3)
Vbf= volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)
Vb= volume benda keseluruhan (m3)
Fa= gaya apung (N)
ρf= massa jenis zat cair (kg/m3)
g= gravitasi (m/s2)

Benda Melayang

Suatu benda dalam zat cair akan melayang jika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair (ρb = ρf). Benda melayang akan berada diantara permukaan zat cair dan dasar bejana/tempat. Karena massa benda dan zat cair sama, maka persamaan yang berlaku adalah :

FA = ρf.Vb.g = ρb.Vb.g

Keterangan:
Fa = gaya apung (N)
ρf = massa jenis zat cair (kg/m3)
ρb = massa jenis benda (kg/m3)
Vb = volume benda (m3)
g = gravitasi (m/s2)

Baca Juga : Listrik Dinamis

Contoh Soal Hukum Archimedes

Contoh soal 1: Sebuah benda pada saat di udara adalah 800 N. Tentukan massa jenis benda jika berat benda dalam air adalah 500 N dan massa jenis air 2.000kg/m3?

Penyelesaian:wu = 900 Nwf = 500 N

ρa = 2000 Kg/m3