Hukum Archimedes
Hukum Archimedes adalah F = ρ.V.g. Arti dari hukum tersebut adalah suatu benda yang dicelupkan kedalam zat cair akan mengalami gaya keatas yang besanya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Melalui kisah Archimedes dapat kita ketahui bahwa prinsip dari hukum Archimedes adalah mengenai gaya angkat atau gaya apung pada fluida (cair atau gas) terhadap suatu benda. Sehingga dengan gaya apung oleh benda cair, benda dengan jenis berbeda, akibat memiliki massa jenis yang berbeda, mempunyai gaya apung berbeda. Hal inilah yang membuat Archimedes mampu menjawab pertanyaan dari raja dan membuktikan bahwa mahkota Raja Hieron II terbuta dari campuran dari emas dan perak.
Pengertian Hukum Archimedes
Bunyi hukum Archimedes:
“ Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair akan mengalami gaya keatas yang besanya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut ”
Maksud dari kata dipindahkan dalam bunyi hukum Archimedes tersebut yaitu volume zat cair yang meluap, terdesak sehingga seolah-olah ada penambahan volume ketika suatu benda dicelupkan pada zat cair.
Besar zat cair yang dipindahkan/terdesak mempunyai volume sama dengan volume benda yang dicelupkan/tenggelam dalam zat cair tersebut. Sehinga sesuai dengan Hukum archimedes, gaya apung (Fa) mempunyai nilai yang sama dengan berat zat cair (wf) yang dipindahkan.
Rumus Hukum Archimedes
Penerapan hukum Archimedes sangat berguna dalam beberapa kehidupan seperti menentukan kapan kapal selam mengapung, melayang ataupun tenggelam. Nah, berikut prinsip dasar dari rumus hukum Archimedes.
Ketika suatu benda berada dalam fluida, maka volume zat cair dipindahkan sebesar volume bagian benda yang berada dalam zat cair. Jika volume zat cair yang dipindahkan besarnya V dan kerapatan fluida (massa per satuan volume) adalah ρ maka besarnya massa fluida yang dipindahkan adalah:
m = ρ.V
Besarnya berat fluida yang dipindahkan adalah
w = m.g = ρ.V.g
Menurut prinsip Archimedes, besarnya gaya tekan keatas sama dengan berat benda yang dipindahkan:
Fa = w= ρ.V.g
Jika suatu sistem dalam keadaan seimbang, maka dapat dirumuskan
Fa= w
ρf.Vbf.g= ρb.Vb.g
ρf.Vbf = ρb.Vb
Keterangan:
m = massa (kg)
ρ = massa jenis (kg/m3)
V = volume (m3)
Fa = gaya apung (N)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
wf = gaya berat benda (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m3)
Vbf = volume benda yang tercelup ke dalam zat cair (m3)
ρb = massa jenis benda (kg/m3)
Vb = volume benda (m3)
Terapung, Melayang, dan Tenggelam
Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair atau fluida, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu terapung, melayang, dan tenggelam.
Benda Terapung
Hukum archimedes benda terapung
Benda dalam zat cair mengapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair (ρb < ρf). Ketika benda terapung, hanya sebagian volume benda yang tercelup ke dalam zat cair, sedangkan sebagian lagi berada diatas permukaan air dalam keadaan mengapung. Sehingga volume benda terbagi menjadi volume benda yang tercelup dan volume benda yang terapung.
Vb = Vb’ + Vbf
Fa = ρf.Vbf.g
Karena hanya sebagian yang tercelup pada zat cair, maka persamaan gaya angkat ke atas dengan gaya berat berlaku:
ρf.Vbf = ρb.Vb
Keterangan:
Vb’= volume benda yang terapung (m3)
Vbf= volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)
Vb= volume benda keseluruhan (m3)
Fa= gaya apung (N)
ρf= massa jenis zat cair (kg/m3)
g= gravitasi (m/s2)
Benda Melayang
Hukum archimedes pada benda melayang
Benda dalam zat cair melayang apabila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair (ρb = ρf). Benda melayang tersebut akan berada di antara permukaan zat cair dan dasar bejana.
Referensi: Saintif Ilmu Pengetahuan
