Hukum archimedes memberikan pemahaman kepada kita tentang
tekanan yang terjadi pada benda yang diletakan pada zat cair. Hukum archimedes
ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Yunani pada tahun 187-212 SM yang bernama Archimedes. Archimedes adalah seorang penemudan ahli
matematika dari Yunani yang terkenal sebagai penemu hukum hidrostatika atau
yang sering disebut Hukum archimedes.
Archimedes 187-212 SM
Pada saat kita berjalan atau berlari di dalam
air, kita tentunya akan merasakan bahwa langkah kita lebih berat dibandingkan
jika kitamelangkah di tempat biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari
zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum , yaitu :
“Jika sebuah benda
dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang
disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”
Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang.
Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan
diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila
benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang
ditimbulkan oleh air dan diterima benda. Dengan demikian maka resultan gaya
antara gaya berat dengan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air.
Selanjutnya berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya
karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air diberi simbol WS.
Hubungan antara berat benda di udara (W), gaya ke atas (Fa) dan berat semu (Ws) adalah :
Ws =
W-Fa
dengan:
Ws = berat benda dalam
zat cair (Kg⋅m/s2)
W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s2)
Fa = gaya apung (N)
W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s2)
Fa = gaya apung (N)
dan besarnya gaya
apung (Fa) dirumuskan sebagai berikut :
Fa = ρcair Vb g
dengan:
ρcair = massa jenis zat cair
(kg/m3)
Vb = volume benda yang tercelup (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Vb = volume benda yang tercelup (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Benda Dalam Hukum
Archimedes
Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka
ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.
1. Benda Tenggelam
Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila
posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.
Benda Tenggelam
Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :
W = gaya berat benda
Fa = gaya archimedes
N = gaya normal bidang
Fa = gaya archimedes
N = gaya normal bidang
Dalam keadaan seimbang
maka W = N + Fa sehingga :
W > Fa
m . g > ρZC . Vb . g
ρb . Vb . g > ρZC . Vb . g
m . g > ρZC . Vb . g
ρb . Vb . g > ρZC . Vb . g
ρb > ρzc
ρb = massa jenis benda
ρZC = massa jenis zat cair
ρZC = massa jenis zat cair
2. Benda Melayang
Benda melayang dalam zat cair apabila posisi
benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.
Benda Melayang
Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: Fa dan W. Dalam keadaan
seimbang maka :
W = Fa
ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g
ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g
ρb = ρzc
3. Benda Terapung
Benda terapung dalam zat cair apabila posisi
benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat
cair.
Benda Terapung
Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu
:Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :
W = Fa
ρb . Vb . g = ρZC . V2 . g
ρb . Vb = ρZC . V2
ρb . Vb . g = ρZC . V2 . g
ρb . Vb = ρZC . V2
karena Vb > V2 maka : ρb <
ρZC
Penerapan Hukum
Archimedes
Penerapan Hukum
Archimedes Untuk Menentukan Massa Jenis Benda
(ingat hukum archimedes tentang, Vbenda = V air)
karena
dengan:
Vair = volume air yang
dipindahkan
m = massa benda di udara
ms = massa semu benda (di air)
ρbenda = massa jenis benda
ρair = massa jenis air
m = massa benda di udara
ms = massa semu benda (di air)
ρbenda = massa jenis benda
ρair = massa jenis air
Penerapan Hukum
Archimedes Dalam Bidang Teknik
Penerapan Hukum Archimedes dalam bidang teknik adalah sebagai
berikut.
a) Kran otomatis pada penampungan air
Jika di rumah kita menggunakan mesin pompa
air, maka dapat kita lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada
ketinggian tertentu. 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. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh,
pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.
b) Kapal selam
Pada kapal selam terdapat tangki yang jika di
darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan air. Ketika
kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat
menyelam.
c) Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang digunakan 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 Hukum Archimedes
Sumber : http://fisikazone.com/hukum-archimedes/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar