Gaya ke atas yang dialami benda dipengaruhi oleh

Nama Archimedes mungkin tidak lagi asing di telinga sebagian besar orang, apalagi kamu yang saat ini duduk di bangku kelas 11. Ya, ia adalah seorang ahli matematika dan penemu asal Yunani yang hidup antara tahun 287 SM – 212 SM. Ia terkenal karena menemukan hukum hidrostika atau lebih dikenal dengan Hukum Archimedes.

Table of Contents Show

Benda Dalam Hukum Archimedes
Benda Tenggelam
Benda Melayang
Benda Terapung
Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari
Kapal Selam
Balon Udara
Kran otomatis
Video yang berhubungan

Awal mula ditemukannya hukum ini sederhana. Bermula dari titah Raja Hieron II, yang meminta Archimedes untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes yang memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh pun akhirnya merasa sangat letih dan memilih untuk menceburkan dirinya ke dalam bak mandi umum yang dipenuhi air. Disini, ia melihat bahwa ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!” Lalu hukum Archimedes pun muncul.

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut dengan gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya.”

Hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air. Dimana akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada didalam zat cair beratnya akan berkurang. Sehingga benda yang diangkat dalam air akan terasa lebih ringan dibandingankan ketika diangkat di darat.

Berat benda dalam air siberi simbol Ws, berat benda sebenarnya diberi lambang W, sedangkan gaya ke atas atau gaya apung diberi simbol Fa.

Ws = W-Fa

Dan besarnya gaya apung (Fa) dirumuskan dengan:

Fa = ρcair Vb g

Keterangan:

Vb = volume benda yang tercelup (m3) ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Benda Dalam Hukum Archimedes

Apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yakni tenggelam, melayang, atau terapung. Berikut penjelasannya.

Benda Tenggelam

Benda dinyatakan tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu berada pada dasar tempat zat cair berada. Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih kecil dari massa jenis benda.

Contoh: Batu yang dimasukkan ke dalam air

Benda Melayang

Benda melayang didalam zat cair apabila posisi benda berada di bawah permukaan zat cair dan dari atas dasar tempat zat cair berada. Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda.

Contoh: telur ketika dimasukkan ke dalam air

Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair. Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih besar dari massa jenis benda.

Contoh: plastik yang dimasukkan ke dalam air

Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari

Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Archimedes. Dimana semakin besar besar massa jenis zar air, maka akan semakin sedikit pula bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer ini banyak dipakai untuk mengetahui besarnya kandungan air dalam susu, bir, atau minuman lain.

Kapal Selam

Penerapan hukum archimedes pada kapal selam bisa dibilang sama dengan galangan kapal. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga membuat berat kapal bertambah. Nah, pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan inilah yang menyebabkan kapal selam dapat menyelam pada kedalaman tertentu, sesuai keinginan. Untuk membuatnya mengapung, maka kapal akan mengeluarkan air laut dari ruang cadangan.

Balon Udara

Selain pada hidrometer dan kapal selam, penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada benda jenis gas. Dalam hal ini balon udara, yang agar dapat melayang di udara, diisi dengan gas yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada massa jenis udara di atmosfer.

Kran otomatis

Siapapun yang di rumahnya memiliki mesin pompa air pasti pernah memperhatikan bahwa ada tangki penampungan yang harus diletakkan pada ketinggian tertentu disana. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Begitupun sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, maka pelampung akan membuat kran secara otomatis tertutup.

Lihat Foto

Designua/Shutterstock

Hukum Archimedes berbunyi, Sebuah benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian dalam zat cair, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut

KOMPAS.com - Hukum Archimedes menjelaskan mengenai gaya suatu benda di dalam air. Hukum itulah yang menerangkan mengapa ada benda yang mengapung di air dan ada yang tenggelam.

Dilansir dari Live Science, bunyi Hukum Archimedes adalah:

"Sebuah benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian dalam zat cair, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut"

Archimedes menemukan hukum tersebut dari masalah yang dihadapi oleh Raja Syracuse, Hieron. Di mana, Hieron meminya Archimeser untuk memeriksa mahkota emasnya.

Hieron bertanya-tanya, apakah mahkota tersebut terbuat dari emas murni atau tidak? Archimedes kemudian menemukan cara untuk menguji mahkota tersebut. Saat ia nyemplung ke bak mandi, ia menyadari sebagain air naik dan tumpah.

Banyaknya air yang tumpah sama dengan banyaknya tubuh yang masuk ke dalam bak mandi. Archimedes kemudian berlari ke jalan dan berteriak "Aku menemukannya!".

Masalah raja Hieron pun dapat diselesaikan dengan cara ini. Untuk memastikan mahkota raja itu dari emas murni, harus dicek kepadatannya. Kepadatan bisa diketahui dengan berat sebuah benda dibagi dengan volume atau besarnya benda tersebut.

Baca juga: Bunyi Hukum Newton II dan Contoh Penerapannya dalam Kehidupan

Kertas yang digulung-gulung, meskipun besarnya sama dengan sebiji kelereng, tetap lebih ringan dari biji kelereng.

Begitu pula halnya dengan emas. Emas memiliki kepadatan yang lebih tinggi dari perak. Sehingga, mahkota raja bisa berbeda beratnya jika dibuat dari emas murni atau campuran, kendati bentuk dan besarnya sama.

Untuk mengukurnya, Archimedes tak perlu mengukur besar mahkota. Ia cukup memasukannya ke dalam air dan melihat berapa volume air yang naik dan membandingkannya dengan emas murni.

Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau berpindah akibat pengaruh tekanan yang sangat kecil atau sedikit saja. Fluida memiliki dua wujud yaitu cair dan gas. Komponen yang bekerja pada fluida statis adalah gaya angkat ke atas dan tekanan hidrostatis. Gaya angkat ke atas atau gaya apung adalah resultan gaya yang dilakukan terhadap suatu benda oleh fluida statis tempat benda itu tercelup. Jadi, gaya angkat ke atas dipengaruhi oleh volume benda yang tercelup ke dalam zat cair. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Pada penelitian ini yang akan dibahas yaitu pengaruh bentuk benda dan kedalaman terhadap gaya angkat ke atas (F ) pada fluida statis. Bentuk benda yang digunakan pada penelitian ini yaitu balok, kubus, dan prisma. Ketiga benda memiliki volume yang sama 64 cm A vii 3 dan terbuat dari kayu dengan jenis yang sama yaitu kayu Albazia Falcataria atau lebih dikenal dengan nama kayu sengon. Perbedaan ketiga benda terletak pada luas bidang sentuh benda dengan air. Pada balok bidang sentuh dengan air berbentuk persegi panjang dengan luas 32 cm 2 . Pada kubus bidang sentuh dengan air berbentuk bujur sangkar atau persegi dengan luas 16 cm 2 . Pada prisma bidang sentuh dengan air berbentuk segitiga dengan luas 20 cm 2 . Untuk mengukur volume benda yang tercelup menggunakan gelas ukur yang diisi air lalu benda dicelupkan. Volume benda dihasilkan dari selisih antara volume air sebelum benda dicelupkan dengan volume air setelah benda dicelupkan. Hasil dari data volume air yang tercelup kedalam air digunakan untuk menghitung besar gaya angkat keatas yang dialami benda dengan persamaan F = ρ 𝒈 V. Pada penelitian ini juga mengukur gaya angkat ke atas pada kedalaman 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm, dan 100 cm. Benda yang digunakan untuk mengukur gaya angkat ke atas A A pada masing-masing kedalaman memiliki massa yang sama yaitu 100 gram. Gaya angkat ke atas pada penelitian ini diukur menggunakan persamaan F dengan W u adalah berat benda diukur pada saat di udara dan viii W adalah berat benda dikur pada saat di dalam air. Jadi, gaya angkat ke atas didapat dengan menghitung selisih antara berat benda di udara dengan berat benda di air. Alat untuk mengukur berat benda di udara dan di dalam air menggunakan neraca pegas. Analisis data menggunakan persamaan F A c = ρ g V menghasilkan gaya angkat ke atas 0.49 Newton untuk balok, 0.392 Newton untuk kubus, dan 0.441 Newton untuk prisma. Perbedaan gaya angkat ke atas (F ) yang dialami setiap benda dipengaruhi oleh perbedaan luas bidang sentuh benda dengan permukaan air. Pada balok bidang sentuh dengan air berbentuk persegi panjang dengan luas 32 cm A . Pada kubus bidang sentuh dengan air berbentuk bujur sangkar atau persegi dengan luas 16 cm 2 . Pada prisma bidang sentuh dengan air berbentuk segitiga dengan luas 20 cm . Analisis data menggunakan persamaan F A = W u - W menghasilkan 0.05 Newton pada kedalaman 20 cm, 0.1 Newton pada kedalaman 40 cm, 0.15 Newton pada kedalaman 60 cm, 0.2 Newton pada kedalaman 80 cm, dan 0.25 Newton pada kedalaman 100 cm. Perbedaan nilai gaya angkat ke atas (F A c ) pada masing-masing kedalaman tidak dipengaruhi volume benda yang tercelup melainkan dipengaruhi oleh perbedaan kedalaman. Perbedaan kedalaman benda tercelup akan mempengaruhi perbedaan tekanan hidrostatis yang dialami benda. Kesimpulan dari penelitian ini yaitu bentuk benda mempengaruhi luas bidang sentuh antara benda dengan air yang juga mempengaruhi besar gaya angkat ke atas yang dialami benda. Besar gaya angkat ke atas juga dipengaruhi oleh kedalaman benda tercelup. Semakin dalam benda tercelup tekanan hidrostatis benda semakin besar dan gaya angkat ke atas yang dialami benda semakin besar.