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
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
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.