Hukum Archimedes Gaya Apung dan Konsep Terapung Tenggelam Melayang

Hukum Archimedes Gaya Apung dan Konsep Terapung Tenggelam Melayang

Amongguru.com. Apabila kita berdiri di dalam kolam renang yang sedang diisi oleh air, maka semakin penuh air kolam tersebut, kita akan merasa seolah-olah badan kita semakin ringan.

Bahkan apabila air kolam sudah sampai ke kepala, kita dapat terapung. Prinsip ini biasa digunakan agar kapal laut terapung di permukaan air.

Ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, ternyata beratnya seolah-olah berkurang. Hal ini terlihat dari penunjukan neraca pegas yang lebih kecil.

Peristiwa ini tentu bukan karena ada massa benda yang hilang, akan tetapi disebabkan oleh suatu gaya yang mendorong benda yang arahnya berlawanan dengan arah berat benda.

Seorang ahli Fisika bernama Archimedes mempelajari hal tersebut dengan cara memasukkan dirinya ke dalam bak mandi.

Ternyata, Archimedes merasakan berat tubuhnya menjadi lebih ringan ketika berada di dalam air. Gaya yang menyebabkan kondisi tersebut, dinamakan gaya apung atau gaya ke atas (Fa).

Archimedes, penemu konsep gaya apung

Besarnya gaya apung sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di dalam air. Secara matematis, gaya apung dapat dirumuskan sebagai berikut.

F_A = w_u – w_a

dengan :

• F_A  : gaya apung atau gaya ke atas (N)
• w_u : berat di udara (N)
• w_a : berat benda di air (N)

Besarnya gaya apung tergantung pada banyaknya air yang didesak oleh benda tersebut. Semakin besar air yang didesak, maka semakin besar pula gaya apungnya. Hasil penemuan ini dikenal dengan Hukum Archimedes, yang menyatakan sebagai berikut.

“Apabila sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, baik sebagian maupun seluruhnya, maka benda akan mendapatkan gaya ke atas (gaya apung) yang besarnya sama dengan berat zat cair yang didesak atau dipindahkan.”

Secara matematis dituliskan sebagai berikut.

F_A = w_f

karena :

w_f = m_f x g

dan

m_f = ρ_f x V

maka :

w_f = ρ_f x Vx g

dengan :

• F_A = gaya apung (N)
• ρ_f = massa jenis zat cair (kg/m³)
• V = volume zat cair yang didesak atau dipindahkan (m³)
• g = percepatan gravitasi (m/s²)

Contoh soal :

• Sebuah benda ditimbang di udara beratnya 50 N. Setelah ditimbang di dalam air, beratnya menjadi 30 N. Hitunglah gaya angkat yang dialami benda tersebut!

Penyelesaian :

Diketahui : w_u = 50 N, w_a = 30 N

Ditanyakan : F_a = … ?

Jawab :

F_A = w_u – w_a

F_A = 50 N – 30 N

F_A = 20 N

Jadi, gaya angkat yang dialami benda sebesar 20 Newton.

• Sebuah benda bervolume 2 m³ dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1.000 kg/m³. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², maka hitulnglah gaya ke atas yang dialami benda!

Penyelesaian :

Diketahui : V = 2 m³, ρ_f = 1.000 kg/m³, dan g = 10 m/s²

Ditanyakan : w_f = … ?

Jawab :

w_f = ρ_f x V x g

w_f = (2 m³) x (1.000 kg/m³) x (10 m/s²  )

w = 20.000 j

Jadi. gaya ke atas yang dialami benda sebesar 20.000 joule.

Konsep Terapung, Tenggelam, Melayang

Ketika benda berada di dalam zat cair, maka benda dapat mengalami tiga keadaan, yaitu terapung, tenggelam, dan melayang.

Telur yang tenggelam menunjukkan bahwa berat telur lebih besar daripada gaya ke atas yang bekerja padanya. Hal ini karena massa jenis telur lebih besar daripada massa jenis air.

Ketika garam dimasukkan ke dalam air, maka telur akan melayang, karena massa jenis telur sama dengan massa jenis air.

Apabila garam ditambahkan lagi, terur menjadi terapung, artinya massa jenis telur menjadi lebih kecil daripada massa jenis air.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa massa jenis air garam lebih besar nilainya daripada massa jenis air tawar.

Hal inilah yang menyebabkan mengapa tubuh kita lebih mudah mengapung di atas air laut daripada di air tawar.

1. Benda terapung, jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat air (ρ_b < ρ_a)
2. Benda tenggelam, jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat air (ρ_{b >} ρ_a)
3. Benda melayang, jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat air (ρ_{b =} ρ_a)

Baca juga :

• Materi Lengkap Tekanan Zat Padat Contoh Soal dan Pembahasannya
• Materi Lengkap Tekanan Zat Cair Dilengkapi Gambar dan Contohnya
• Materi Fisika Tekanan Gas Dilengkapi Contoh dan Gambar

Demikian ulasan mengenai Hukum Archimedes Gaya Apung dan Konsep Terapung Tenggelam Melayang. Semoga bermanfaat.

.

Share this post