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
Hukum Archimedes
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.
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.
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.
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
Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar