Hukum Archimedes : Pengertian, Bunyi, Rumus, Penerapan dan Contoh Soal Hukum Archimedes – Dalam pelajaran ilmu pengetahuan alam, kalian pasti pernah mendengar mengenai hukum archimedes, apa itu hukum archimedes? Agar lebih memahaminya, kali ini kita akan membahas tentang pengertian hukum archimedes, konsep, bunyi, rumus, penerapan dan contoh soal hukum archimedes.
Pengertian Hukum Archimedes
Hukum archimedes ditemukan oleh ilmuwan yang berasal dari Yunani pada tahun 187-212 SM yang bernama Archimedes. Archimedes adalah seorang penemu dan ahli matematika dari Yunani yang terkenal sebagai penemu hukum hidrostatika atau yang sering disebut dengan Hukum Archimedes.
Baca Juga : Viskositas Fisika
Pengertian hukum archimedes adalah hukum yang menyatakan bahwa setiap benda yang tercelup baik keseluruhan maupun sebagian dalam fluida, maka benda tersebut akan menerima dorongan gaya ke atas (atau gaya apung). Besarnya gaya apung yang diterima, nilainya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh benda tersebut (berat = massa benda x percepatan gravitasi) dan memiliki arah gaya yang bertolak belakang (arah gaya berat ke bawah, arah gaya apung ke atas).
Jika benda memiliki berat kurang dari berat air yang dipindahkannya, maka benda tersebut akan mengapung (berat benda < gaya apung atau ρbenda < ρair . Jika benda memiliki berat lebih dari berat air yang dipindahkannya, maka benda tersebut akan tenggelam (berat benda > gaya apung atau ρbenda > ρair. Dan benda akan melayang, jika beratnya sama dengan berat air yang dipindahkan (berat benda = gaya apung), yang berarti massa jenis benda sama dengan massa jenis air (ρbenda = ρair).
Penjelasan Bunyi dan Rumus Hukum Archimedes
Pada saat kita sedang berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan merasakan bahwa langkah kita sangat berat dibandingkan jika kita melangkah di permukaan tanah. Gejala ini disebabkan karena adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan tersebut memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum Archimedes yang berbunyi:
“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”
Akibat adanya gaya apung, berat sebuah benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, sudah jelas bahwa berat benda seakan berkurang jika benda dimasukkan ke dalam air. Hal tersebut 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 yakni berat benda tidak sebenarnya karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air diberi simbol WS.
Baca Juga : Fluida Dinamis
Hubungan antara berat benda di udara (W), gaya ke atas (Fa) dan berat semu (Ws) ialah :
Ws = W-Fa
Keterangan:
Ws = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s2)
W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s2)
Fa = gaya apung (N)
dan besarnya gaya apung (Fa) dirumuskan seperti dibawah ini :
Fa = ρcair Vb g
Keterangan:
Vb = volume benda yang tercelup (m3)
ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Hukum Archimedes Pada Benda
Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung. Berikut penjelasannya:
Benda Tenggelam
Benda dinyatakan tenggelam dalam zat cair jika posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.
Baca Juga : Fluida Statis
“benda tenggelam’
Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya antara lain :
W = gaya berat sebuah benda
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
ρb > ρzc
ρb = massa jenis benda
ρZC = massa jenis zat cair
Benda Melayang
Baca Juga : Hukum Kepler I II III
Benda melayang dalam zat cair jika posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.
Pada benda melayang terdapat dua gaya antara lain: Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :
W = Fa
ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g
ρb = ρzc
Benda Terapung
Benda terapung dalam zat cair jika posisi benda sebagian muncul di permukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.
Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu antara lain :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :
W = Fa
ρb . Vb . g = ρZC . V2 . g
ρb . Vb = ρZC . V2
karena Vb > V2 maka : ρb < ρZC
Baca Juga : Hukum Newton (1 2 3)
Penerapan Hukum Archimedes
Berikut ini merupakan beberapa contoh penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari.
(ingat hukum Archimedes tentang, Vbenda =Vair)
karena 
Keterangan:
Vair = volume air yang dipindahkan
ms = massa semu benda (di air)
m = massa benda di udara
ρbenda = massa jenis benda
ρair = massa jenis air
Hukum archimedes banyak diterapkan dalam bidang teknik, contohnya seperti
Kran otomatis pada penampungan air
Jika di rumah kalian menggunakan mesin pompa air, maka dapat kalian lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. Tujuannya yaitu agar diperoleh tekanan yang besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai keran otomatis. Keran ini dibuat mengapung di air sehingga akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka keran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat keran tertutup sehingga secara otomatis keran tertutup.
Baca Juga : Hukum Pascal
Hidrometer
Hidrometer merupakan 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.
Kapal selam
Pada kapal selam terdapat tangki yang apabila di darat ia terisi udara sehingga ia bisa mengapung di permukaan air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.
Contoh Soal Hukum Archimedes
1. Massa jenis air laut 1025 kg/m3 , hitunglah volume batu yang tercelup ke dalam air laut jika berat air laut yang dipindahkan oleh batu sebesar 2 Newton !
Cara Penyelesaian:
Diketahui :
ρ air laut = 1025 kg/m3
W air laut = 2 N
g = 9.8 m/s2
ditanya : V batu . . . ?
Jawab :
Berat air laut : W = m.g
Gaya apung : Fa = ρ . g. V
Dimana berat air yang tumpah sama dengan gaya apung batu sehingga dapat ditulis:
W = Fa
W = ρ.g.Volume
2 = 1025(9,8) V
2 = 10.045.v
V = 10.045 /2
V = 1.991 x 10-4 m3 = 199.1 cm3
Jadi volume batu yang tercelup 199.1 cm3
Baca Juga : Hukum Boyle
2. Sebuah balok massa jenisnya 2.500 kg/m3 dan ketika di udara beratnya 25 Newton. Tentukan berat balok di dalam air jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 !
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
ρb = 2.500 kg/m3
Wu = 25 N
ρa = 1000 kg/m3
Ditanya : Wa . . . ?
Jawab:
ρb/ρa = Wu/Fa
(2500 kg/m3)/(1000 kg/m3) = 25 N/Fa
2.5 Fa = 25 N
Fa = 25 / 2.5
Fa = 10 N
Fa = Wu-Wa
10 N = 25 N-Wa
Wa = 25 N- 10 N
Wa = 15 N
Jadi berat balok di dalam air 15 Newton.
3. Tentukan massa jenis gabus jika 75% volume gabus tercelup ke dalam air dan massa jenis air 1 gram/cm3!
Cara Penyelesaian:
Diketahui:
ρa = 1 gr/cm3
Va = 0.75 vg
Ditanya : ρg . . . ?
Jawab:
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
4. Sebuah benda ketika di udara beratnya 500 N. Tentukan massa jenis benda jika berat benda di dalam air 400 N dan massa jenis air 1.000 kg/m3!
Baca Juga : Teori Kinetik Gas
Cara Penyelesaian:
Diketahui :
Wu = 500 N
Wa = 400 N
ρa = 1000 Kg/m3
Ditanya: ρb . . . ?
Jawab:
Fa = Wu-Wa
Fa = 500 N-400 N
Fa = 100 N
ρb/ρa = Wu/Fa
ρb/1000 kg/m3= 500 N/100 N
100 ρb = 500.000 kg/m3
ρb = 500.000 kg/m3 / 100
ρb = 5.000 kg/m3
jadi massa jenis benda tersebut 5.000 kg/m3
Demikian artikel pembahasan tentang hukum archimedes mulai dari pengertian hukum archimedes, konsep, bunyi, rumus, penerapan dan contoh soal hukum archimedes. Semoga bermanfaat