Jika berat benda lebih besar daripada gaya angkat zat cair, maka posisi benda adalah

Ketika belajar Fisika, kita akan mempelajari hukum Archimedes. Hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air. Seperti namanya, hukum Archimedes ditemukan oleh seorang ilmuwan asal Yunani bernama sama.

Bunyi hukum Archimedes yaitu: “Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besanya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut”.

Maksudnya, apabila suatu benda dimasukkan ke dalam zat cair, benda tersebut akan mengalami gaya apung. Kata “dipindahkan” dalam bunyi hukum Archimedes tersebut merujuk pada volume zat cair yang meluap dan terdesak, sehingga seolah-olah ada penambahan volume ketika suatu benda dicelupkan dalam zat cair.

Archimedes mengatakan bahwa besar zat cair yang terdesak mempunyai volume yang sama dengan volume benda yang dicelupkan. Maka, gaya apung (Fa) mempunyai nilai yang sama dengan berat zat cair (wf) yang dipindahkan.

Ada tiga keadaan ketika benda dicelupkan dalam zat cair, yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

Benda disebut tenggelam ketika posisi benda selalu berada pada dasar tempat zat cair berada. Kondisi ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih kecil dari massa jenis benda. Contohnya adalah besi dan batu akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air.

Benda dikatakan melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada. Kondisi ini terjadi jika massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda. Contohnya adalah telur yang dimasukkan ke dalam air yang ditambahkan sedikit garam akan melayang karena massa jenis keduanya sama.

Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih besar dari massa jenis benda. Contohnya plastik dan sterofoam yang dimasukkan dalam air.

Penerapan Hukum Archimedes Dalam Kehidupan Sehari-hari

Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Semakin besar besar massa jenis zar cair, maka semakin sedikit pula bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer banyak digunakan untuk mengetahui besarnya kandungan air dalam susu, bir, atau minuman lain.

Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan air. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam suatu ruang di kapal sehingga membuat berat kapal bertambah.

Kapal laut yang terbuat dari besi atau baja dapat mengapung karena memiliki bentuk yang berongga. Akibatnya, volume air yang dipindahkan lebih besar dan gaya angkat ke atas lebih besar juga.

Hukum archimedes berbunyi "Jika benda dicelupkan (sebagian atau seluruhnya) ke dalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya ke atas (gaya apung) sebesar berat yang dipindahkan"

Posisi benda dalam zat cair tergantung pada massa jenis benda dan massa jenis zat cair.

Jika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair, maka benda tenggelam.

Jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair, maka benda mengapung.

Jika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair, maka benda melayang.

Jadi, jawaban yang benar adalah B 

Apa itu Hukum Archimedes? Yuk, belajar tentang Hukum Archimedes, meliputi pengertian, rumus, contoh soal, hingga penerapannya dalam kehidupan sehari-hari!

--

Teman-teman, coba deh bandingkan! Saat berada di dalam air, kita bisa lebih mudah mengangkat beban yang berat lho, dibandingkan dengan saat kita berada di darat. Saat berada di dalam air, menggendong teman jadi terasa lebih mudah daripada saat kita menggendong teman kita di darat.

Hmm.. iya juga, ya? Kok bisa gitu, sih?

Saat berada di dalam air, kita jadi bisa mengangkat beban dengan lebih mudah akibat adanya gaya angkat pada benda di dalam fluida, atau yang biasa disebut dengan Gaya Archimedes. Nah, Gaya Archimedes inilah yang seolah membuat beban terasa lebih ringan dan kita seolah menjadi lebih kuat.

"Ooohh.. kirain emang aku aja yang jadi punya kekuatan super kalau masuk ke dalam air, ternyata berkat bantuan Gaya Archimedes toh.. Hehehe.."

Ngomong-ngomong, apa sih Gaya Archimedes itu?

Gaya Archimedes adalah gaya angkat ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida (zat cair atau gas). Gaya Archimedes ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Yunani yang bernama sama yaitu Archimedes. Penemuannya ini kemudian menjadi hukum yang berlaku di bidang fisika hingga saat ini yang kita kenal dengan sebutan Hukum Archimedes.

Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menjelaskan hubungan antara gaya berat dan gaya ke atas (gaya apung) pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida. Akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada di dalam fluida, beratnya akan berkurang. Sehingga, benda yang diangkat di dalam fluida akan terasa lebih ringan dibandingkan ketika diangkat di darat.

Bunyi Hukum Archimedes yaitu:

"Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Baca Juga: Elastisitas Zat Padat dan Hukum Hooke

Nah, sekarang kita masuk ke pembahasan selanjutnya yuk, yaitu menghitung Gaya Archimedes.

Menghitung Gaya Archimedes

Untuk menghitung Gaya Archimedes, kamu bisa menggunakan rumus sebagai berikut:

Nah, selain rumus, kamu juga perlu tahu nih, bahwa ada tiga keadaan benda saat berada dalam fluida. Apa saja itu? Yuk, kita bahas satu per satu!

Keadaan Benda Saat Berada Dalam Fluida

1. Benda Tenggelam

Keadaan ini terjadi saat massa jenis fluida lebih kecil dari massa jenis benda. Contohnya besi atau baja akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air.

Benda tenggelam saat ρfluida < ρbenda (Sumber: fisikazone.com)

2. Benda Melayang

Keadaan ini terjadi saat massa jenis fluida sama dengan massa jenis benda. Contohnya telur yang dimasukkan ke dalam air yang ditambahkan sedikit garam akan melayang karena massa jenis keduanya sama.

 Benda melayang saat ρfluida = ρbenda (Sumber: fisikazone.com)

3. Benda Terapung

Keadaan ini terjadi saat massa jenis fluida lebih besar dari massa jenis benda. Contohnya styrofoam atau plastik akan terapung jika dimasukkan ke dalam air.

Benda terapung saat ρfluida > ρbenda (Sumber: fisikazone.com)

Penerapan Hukum Archimedes

Kapal Selam

Kapal selam merupakan salah satu contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan air. Caranya adalah dengan mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambah massa jenisnya.

Balon Udara

Penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada balon udara. Udara di dalam balon udara dipanaskan agar massa jenisnya menjadi lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya (atmosfer), sehingga balon udara dapat melayang di udara.

Kapal Laut

Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi, tapi dapat mengapung di atas laut. Mengapa demikian? Hal ini karena gaya angkat kapal sebanding dengan berat kapal. Kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan akan lebih besar dan gaya angkat ke atas pun juga menjadi lebih besar.

Untuk lebih memahami Hukum Archimedes, coba kerjakan contoh soal di bawah ini, yuk!

Contoh Soal Hukum Archimedes

Sebuah benda memiliki massa sebesar 50 kg ketika berada di udara. Kemudian benda tersebut diukur di dalam air dan hasil pengukurannya sebesar 25 kg. Jika benda tersebut berada seluruhnya di dalam air dengan massa jenis sebesar 1000 kg/m3, volume benda tersebut adalah....

Penyelesaian:

Diketahui:

m1 = 50 kg

m2 = 25 kg

ρ = 1000 kg/m3

Ditanya: Fa dan V?

Jawab:

F1 = m1 x g = 50 x 10 = 500 N

F2 = m2 x g = 25 x 10 = 250 N

Fa = F1 - F2 = 500 – 250 = 250 N

Oke, sekarang kamu sudah paham kan tentang Hukum Archimedes? Kalau kamu punya contoh penerapan lain dari Hukum Archimedes, silakan tulis di kolom komentar, ya! Jangan lupa, pelajari juga materi lainnya dalam bentuk video beranimasi, lengkap dengan latihan soal dan rangkuman di ruangbelajar. Download sekarang, kuy!

Sumber gambar:

Gambar "Keadaan Benda dalam Fluida" [Daring]. Tautan: http://fisikazone.com/hukum-archimedes/ (Diakses pada 31 Agustus 2021).

Artikel ini telah diperbarui pada 31 Agustus 2021.