Bunyi Hukum Archimedes beserta Rumus, Contoh Soal, dan Penerapannya

1. Bunyi dan Rumus Hukum Archimedes

Hukum Archimedes berbunyi:

“Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan benda tersebut”.

Karena hal tersebut, maka Hukum Archimedes dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

F_A = gaya ke atas (N)

ρ_t = massa jenis fluida (kg/m³)

V_t = volume fluida yang dipindahkan (m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

Hukum Archimedes digunakan untuk menentukan letak benda yang dicelumpkan ke dalam suatu fluida.

Keterangan:

a. Terapung (balok 1 dan balok 2)

Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis fluida (ρ_b < ρ_f). Massa jenis benda yang terapung dalam fluida memenuhi persamaan berikut.

atau

Keterangan:

V_bf = volume benda yang tercelup dalam fluida (m³)

V_b = volume benda (m³)

h_bf = tinggi benda yang tercelup dalam fluida (m)

h_b = tinggi benda (m)

ρ_b = massa jenis benda (kg/m³)

ρ_f = massa jenis fluida (kg/m³)

b. Melayang (balok 3)

Benda dikatakan melayang jika massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida (ρ_b = ρ_f).

c. Tenggelam (balok 4)

Benda dikatakan tenggelam jika masssa jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida (ρ_b > ρ_f). Jika benda yang tenggelam di dalam fluida itu ditimbang di dalam fluida tersebut, berat benda akan menjadi:

Keterangan:

w_bf = berat benda dalam fluida (N)

w = berat benda di udara (N)

2. Contoh Soal Hukum Archimedes

Sebongkah batu 50 kg mempunyai volume 0,03 m³ berada di dasar kolam yang berisi air dengan massa jenis 1000 kg/m³. Hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat batu tersebut? (g = 10 m/s²).

Pembahasan:

Diketahui:

m = 50 kg

_­­V = 0,03 m³

ρ_air = 1000 kg/m³

Ditanyakan: Gaya angkat = …?

Jawaban:

Gaya angkat = W – F_A

Gaya angkat = m . g – ρ . g. V

Gaya angkat = 50 . 10 – 1000 . 10 . 0,03 = 500 N – 300 N

Gaya angkat = 200 N

Jadi, gaya angkat yang diperlukan untuk mengangkat batu tersebut adalah 200 N.

3. Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari – Hari

1. Hidrometer, digunakan untuk mengukur massa jenis fluida.
2. Kapal laut, dapat mengapung karena besi dibuat berongga yang menyababkan volume air yang dipindahkan menjadi besar dan gaya apung menjadi besar pula.
3. Kapal selam, mengandung tangki pemberat yang dapat diisi udara untuk mengapung, dan diisi air agar tenggelam.
4. Balon udara, dapat naik ke atas karena balon diisi gas panas yang mengakibatkan volumenya bertambah, supaya balon udara melayang diatas maka volume udara dijaga agar gaya archimedes sama dengan beban. Untuk menurunkan balon, gas panas dikeluarkan sehingga volume balon berkurang.