Hukum Archimedes Lengkap Beserta Contoh Soalnya

Hukum Archimedes
image by: https://ayurfb.weebly.com

Warta News – Hukum Archimedes merupakan salah satu materi penting yang akan ditemui oleh para pelajar khususnya yang duduk di bangku kelas 11 SMA.

Rumus Archimedes diusulkan oleh seorang filsuf dan ilmuan terkenal asal Yunani, yakni Archimedes yang diberi titah oleh sang kaisar untuk menyelidiki keaslian mahkota yang sedang dikenakan.

Rumus ini menggunakan bantuan zat cair sebagai medium dalam perhitungannya.

Rumus Hukum Archimedes

Rumus Hukum Archimedes
image by: amazine.co

Dalam hukum Archimedes, dikenal istilah besar gaya apung atau bisa dilambangkan dengan huruf F. Besar gaya apung ini didapatkan dengan menggunakan rumus Archimedes berikut:

Rumus Hukum Archimedes

Dari rumus Archimedes di atas, kita bisa mengetahui hubungan antara massa jenis zat cair dengan massa jenis benda yang dicelupkan ke dalamnya.

Berikut adalah rumus hubungan keduanya yang juga merupakan rumus paling umum digunakan pada persoalan Archimedes:

Rumus Hukum Archimedes

Contoh Hukum Archimedes

Untuk memudahkan Anda dalam memahami konsep dan juga rumus dari hukum Archimedes.

Kita akan menggunakan contoh soal yang diambil dari persoalan nyata Archimedes sendiri, yaitu menganalisa apakah mahkota emas kaisar terbuat dari emas murni atau tidak.

Pertama-tama, Archimedes melakukan penimbangan terhadap mahkota emas kaisar dan memperoleh hasil bahwa berat mahkota adalah 10 N.

Selanjutnya, Archimedes membawa mahkota tersebut ke dalam bak mandi berisi air untuk dicelupkan ke dalamnya.

Menggunakan alat pembacaan berat mahkota dalam air, diperoleh angka sebesar 8 N. Selanjutnya, dicari besar massa jenis benda yakni mahkota dibandingkan dengan massa jenis emas murni.

Solusi:

Hitung besar gaya apung dari mahkota (B)

B = berat benda (w-benda) – berat benda tercelup (w-celup)

= 10 N – 8 N

= 2 N

Selanjutnya, massa jenis mahkota dapat dicari dengan menggunakan persamaan:

Contoh Hukum Archimedes

Berdasarkan perhitungan ini, Archimedes menemukan bahwa ternyata massa jenis mahkota kaisar berbeda dari massa jenis emas murni yakni 19.300 kg/m3.

Sehingga, disimpulkan bahwa ternyata mahkota tersebut dibuat dari campuran berbagai bahan seperti perak dan sebagainya.

Persamaan Hukum Archimedes

Persamaan Hukum Archimedes
image by: enjiner.com

Untuk menyederhanakan rumus Archimedes, maka rumus hukum Archimedes dapat disesuaikan berdasarkan posisi benda di dalam zat cair.

Terdapat tiga kemungkinan posisi benda di dalam zat cair, yaitu benda tenggelam seutuhnya, benda melayang serta benda yang mengapung.

1. Benda Tenggelam

Benda tenggelam adalah benda yang posisinya berada di dasar wadah zat cair. Benda bisa berada di dasar wadah zat cair atau tenggelam apabila massa jenis zat cair jauh lebih kecil dibandingkan massa jenis dari benda. Sehingga dapat dirumuskan bahwa pada benda tenggelam berlaku:

F < W

Keterangan:

F = gaya angkat (N)

W = berat benda tercelup

2. Benda Melayang

Benda melayang merupakan posisi benda yang berada di atas dasar zat cair namun di bawah permukaan zat cair seluruhnya.

Posisi benda melayang terjadi ketika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair. Sehingga dirumuskan:

F = W

3. Benda Terapung

Benda mengapung ketika massa jenis benda jauh di bawah massa jenis zat cair. Posisi ini dirumuskan dengan

F > W

Bunyi Hukum Archimedes

Secara sederhana, hukum Archimedes dapat dijelaskan sebagai gaya ke atas yang diberikan oleh zat cair terhadap sebuah benda yang dicelupkan ke dalamnya.

Besar gaya ke atas atau gaya apung dari zat cair ini sama atau setara dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Sehingga, secara umum persamaan Archimedes berbicara terkait hubunan antara gaya ke atas (gaya apung) dengan gaya berat benda.

Dorongan gaya ke atas atau disebut gaya apung dari zat cair ini akan diberikan kepada setiap benda yang tercelup ke dalamnya baik itu keseluruhan ataupun hanya sebagian saja (benda mengapung). Berat zat cair yang dipindahkan dapat dihitung menggunakan rumus:

W = m x g

Keterangan:

W = berat zat cair (Newton)

m = massa zat cair

g = percepatan gravitasi m/s2

Akibat adanya gaya angkat dari zat cair terhadap benda di dalam air, maka berat benda terapung dalam air pun akan berkurang.

Oleh karena itu, Anda mungkin merasakan bahwa benda di dalam air beratnya terasa lebih ringan ketimbang di udara.

Penerapan Hukum Archimedes

Hidrometer

Hukum Archimedes diterapkan dalam peralatan hidrometer yang berfungsi untuk menghitung massa jenis dari zat cair.

Prinsip Archimedes yang diterapkan dalam hidrometer adalah alat ini akan menyesuaikan posisinya ketika dicelupkan ke dalam zat cair sesuai dengan massa jenis dari zat cair tersebut.

Massa jenis zat cair yang besar tentu akan membuat lebih sedikit bagian hidrometer tenggelam.

Di dalam hidrometer terdapat elemen berupa ruang udara dan pemberat yang massanya telah terstandarisasi.

Hidrometer umum diterapkan dalam pengukuran tingkat kandungan air pada minuman bir, susu dan lainnya.

Kapal Selam

Siapa sangka bahwa teknologi kapal selam yang merupakan teknologi modern memanfaatkan prinsip Archimedes juga.

Kapal selam memiliki ruang khusus menyimpan air yang disebut sebagai ruang cadangan. Air laut akan dimasukkan ke dalam ruangan ini sesuai dengan tingkat kedalaman yang ingin ditempuh.

Saat kapal selam akan naik ke atas, maka jumlah air laut dalam ruang cadangan akan dikurangi.

Kran Air Otomatis

Kran air otomatis yang banyak diterapkan oleh bangunan perkantoran, apartemen dan instansi ini ternyata terinspirasi dari konsep Archimedes.

Prinsipnya adalah pada tempat penampungan air yang diletakkan pada ketinggian tertentu dilengkapi oleh pelampung kecil di dalamnya.

Fungsi pelampung ini adalah memberi tanda level air sehingga kran air akan membuka secara otomatis jika tangki air kosong.

Saat air tangki penuh, maka pelampung akan berada di atas sehingga kran air ditutup. Sementara ketika tangki air telah sedikit isinya, maka posisi pelampung juga akan menurun sehingga kran air terbuka.

Mempelajari hukum Archimedes terbukti sangat bermanfaat dan dapat diaplikasikan di berbagai bidang kehidupan.

Menggunakan prinsip yang tergolong sederhana ini, Anda berkesempatan untuk menciptakan benda yang dapat membantu memudahkan aktivitas sehari-hari.