Daftar isi
“Eureka, Eureka!” kalimat ini mungkin tidak asing dari kalian bukan? Tapi, kenapa kalimat ini bisa terlontar dari seorang ahli sekelas Archimedes? Yuk, Mari kita cari tahu penyebabnya.
Pengertian Hukum Archimedes
Hukum Archimedes merupakan hukum tentang prinsip pengapungan di atas zat cair.
Hukum Archimedes ini menjelaskan gaya yang diberikan zat cair terhadap benda yang berinteraksi dengannya.
Karena setiap benda memiliki massa tersendiri yang akan memberikan tekanan pada benda di dekatnya contohnya benda cair dan benda yang di dekatnya ini pun akan memberikan suatu gaya pada benda yang ada di dekatnya tersebut.
Kita contoh kan saja, saat berat massa batu di atas air dan didalam air terasa berbeda.
Lebih ringan didalam bukan? Hal ini menunjukkan adanya tekanan yang diberikan batu kepada air!
Sejarah Hukum Archimedes
Archimedes merupakan seorang matematikawan, astronom, filsuf, fisikawan, dan insinyur berbangsa Yunani. Ia berasal dari Syracusa Abad 287 SM-212 SM.
Di masa Syracusa yang di pimpin oleh seorang raja yang sekaligus sahabat dari Archimedes yaitu Raja Hieron II.
Pada suatu hari Archimedes dimintai oleh Raja Hieron II untuk mencari tahu apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak.
Archimedes memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh.
Hingga membuatnya merasa sangat letih dan menceburkan dirinya dalam bak mandi.
Lalu, ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya.
Ia langsung berdiri dan berlari dengan telanjang bulat, ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!”
Lalu ia membuat hukum Archimedes. Dengan konsep yang didapatkan oleh Archimedes itu, ia lalu memasukkan mahkota tersebut ke dalam wadah yang berisi penuh dengan air dan segera melakukan perhitungan matematika.
Sehingga, ditemukanlah bahwa mahkota dari Raja Hireon II itu dicampur dengan perak.
Dengan itu ia membuktikan bahwa mahkota raja dicampuri dengan perak. Tukang yang membuat mahkota tersebut dihukum mati.
Bunyi Hukum Archimedes
“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan memperoleh gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya” – Archimedes
Dari pernyataan Archimdes diatas, dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa berat benda dan air yang tumpah keluar adalah sama.
Hal ini yang menjadi acuan untuk penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hari
Berikut ini Penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari yang dapat kita temui :
1. Hidrometer
Hidrometer merupakan suatu alat untuk mengukur debit suatu zat cair di dalam suatu tabung atau tempat kecil yang tidak kasat mata seperti tempat air aki, oli, dan lain sebagainya.
Hidrometer sendiri menggunakan prinsip Archimedes dalam proses pengukurannya.
2. Jembatan Ponton
Jembatan Ponton adalah jembatan sederhana yang dibawahnya diberikan drum kosong yang membuat jembatan tidak tenggelam atau terapung.
Hal ini terjadi karena dum kosong membuat daya apung yang tinggi serta gaya tekan keatas yang kuat, sehingga mampu menahan beban orang yang melintas diatasnya.
3. Kapal Laut
Agar kapal laut dapat terus berada diatas permukaan air walaupun sebesar apapun kapalnya dengan membuat rongga udara yang cukup dengan massa jenis kapal sehingga membuat massa jenis kapal lebih ringan dibandingkan dengan massa jenis air.
Yang akan membuat kapal dapat terus berada diatas permukaan air.
Rumus Hukum Archimedes
FA = ρc.Vb.g
Keterangan:
FA : gaya apung (N)
ρc : massa jenis zat cair (kg/m3)
Vb : volume benda yang tercelup (m3)
g : gaya gravitasi (m/s2)
Benda yang dicelupakan pada wadah yang berisi zat cair akan membuat 3 (tiga) kemungkinan yang akan terjadi mengapung, melayang, dan tenggelam.
- Benda Mengapung
Benda Mengapung terjadi bila massa jenis benda < massa jenis zat cair.
(ρb < ρc)
Vb = V’ + V”FA = ρc.V”.g
Keterangan:
V’= volume benda yang terapung (m3)
V”= volume benda yang tercelup (m3)
Vb= volume benda keseluruhan (m3)
FA= gaya apung (N)
ρc= massa jenis zat cair (kg/m3)
g= gravitasi (m/s2)
Namun bila sistemnya dalam keadaan setimbang, maka berlaku :
> FA= W
> ρc.V”.g= ρb.Vb.g ρc.V” = ρb.Vb
Keterangan:
ρb adalah massa jenis benda (kg/m3).
- Benda Melayang
Benda Melayang terjadi bila massa jenis benda = massa jenis zat cair .
(ρb = ρc)
FA = ρc.Vb.g = ρb.Vb.g
Keterangan:
FA adalah gaya apung (N)
ρc adalah massa jenis zat cair (kg/m3)
ρb adalah massa jenis benda (kg/m3)
Vb adalah volume benda (m3)
g adalah gravitasi (m/s2)
- Benda Tenggelam
Benda Tenggelam terjadi bila massa jenis benda > massa jenis zat cair.
(ρb > ρc)
FA = Wu − Wc
Keterangan:
FA adalah gaya apung (N)
Wu adalah berat benda di udara/ berat sebenarnya (N)
WC adalah berat benda dalam zat cair
(N) g adalah gravitasi (m/s2)
Wu > Wc
Berat benda merupakan hasil kali massa dengan gravitasi, maka :
ρc.Vb = mu − mc
Keterangan:
ρc adalah massa jenis zat cair (kg/m3)
mu adalah massa benda di udara (kg)
mc adalah massa seolah-olah benda dalam zat cair (kg)
Vb adalah volume benda (m3).
Contoh soal dan Pembahasan
Soal 1
Sebuah batu dengan volume 1 m3 tercelup seluruhnya kedalam air dengan massa jenis 1000 kg/m3. Jika percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, maka batu akan mengalami gaya ke atas sebesar …. N
Jawaban:
Fa = ρ . V . g
Fa = 1000 kg/m3 . 1 m3 . 10 m/s2 = 10.000 N
Jadi batu akan mengalami gaya ke atas sebesar 10.000 N
Soal 2
Sebuah balok bermassa 2 kg di udara. Bila volume balok 2.000 cm3, tentukan berat balok dalam air yang memiliki massa jenis 1.000 kg/m3 ??
Jawaban:
w’ = w – Fa
w’ = m . g – ρ . g . V
w’ = 2 . 10 – 1.000 . 10 . 0,002
w’ = 10 N
Jadi, berat balok tersebut dalam air adalah 10 N.
Soal 3
Tentukan massa jenis gabus jika 75 % voume gabus tercelup ke dalam air dan massa jenis air 1 gram/cm3 !
Jawaban:
ρg.Vg = ρa.Va
ρg.Vg = 1 gr/cm3(0.75Vg)
ρg = 0.75 gr/cm3
Jadi, massa jenis gabus adalah 0.75 gr/cm3