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 N
wf = 500 N
ρa = 2000 Kg/m3
Ditanya : ρb ?
Jawab :
Fa = wu – wf
Fa = 900 N – 500 N
Fa = 400 N
ρb / ρf = wu / Fa
ρb/ 2000 = 800 / 400
400ρb = 1.600.000
ρb = 1.600.000 / 400
ρb = 4.000 kg/m3
Maka, massa jenis benda tersebut 4.000 kg/m3
Contoh Soal 2 : Tentukan massa jenis bola plastik jika diketahui 65% volume bola plastik tercelup dalam air dengan massa jenis air 2 gram/cm3?
Penyelesaian:
Diketahui:
ρf = 2 gr/cm3
Vf = 65% = 0.65 Vg
Ditanya : ρg . . . ?
Jawab :
ρg.Vg = ρf.Vf
ρg.Vg = 2 .(0.65Vg)
ρg = 1.3 gr/cm3
Maka, massa jenis gabus tersebut adalah 1.3 gr/cm3.
Contoh Soal 3: Pada saat dikolam renang, Amir memiliki massa tubuh sebesar 70kg, dan ia merasa tubuhnya menjadi lebih ringan. Apabila, Amir menimbang di neraca pada saat di dalam air, maka massa tubuh menjadi berkurang 30kg. Maka berapa gaya apung dalam hukum Archimedes pada tubuh Amir dan berapa volume Amir saat dicelupkan dalam air pada saat ditimbang? Gunakan massa jenis air sebesar 1000 kg/m3.
Penyelesaian:
Diketahui:
M1 = 70 kg
M2 = 30 kg
Ƿ = 1000 kg/m3
Ditanya : Fa dan V..?
Jawab :
F1 = m1 x g = 70 x 10 = 700 N
F2 = m2 x g = 30 x 10 = 300 N
Fa = F1 – F2 = 700 – 300 = 400 N
V = 0,04 m3
Demikian artikel mengenai Hukum Archimedes. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.