Hukum Archimedes
Disini saya akan memaparkan tentang hukum Archimedes, Kita tentunya sering melihat kapal yang berlayar di laut, benda-benda
yang terapung di permukaan air, atau batuan-batuan yang tenggelam di dasar
sungai. Konsep terapung, melayang, atau tenggelamnya suatu benda di dalam
fluida, kali pertama diteliti oleh Archimedes.
Menurut
Archimedes, benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam
fluida, akan mengalami gaya ke atas. Besar gaya ke atas tersebut besarnya sama
dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda. Secara matematis, Hukum
Archimedes dituliskan sebagai berikut.
Berdasarkan
Persamaan diatas dapat diketahui bahwa besarnya gaya ke atas yang dialami benda
di dalam fluida bergantung pada massa jenis fluida, volume fluida yang
dipindahkan, dan percepatan gravitasi Bumi.
Kita
telah mengetahui bahwa suatu benda yang berada di dalam fluida dapat terapung,
melayang, atau tenggelam. Agar Anda dapat mengingat kembali konsep Fisika dan
persamaan yang digunakan untuk menyatakan ketiga perisiwa tersebut, pelajarilah
uraian berikut.
A.
Terapung
Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan terapung jika massa jenis
benda lebih kecil daripada massa jenis fluida ( ρb < ρf ). Massa jenis benda yang
terapung dalam fluida memenuhi persamaan berikut.
Atau
Dengan :
Vbf = Volume benda
yang tercelup dalam fluida (m3),
Vb = Volume benda (m3),
hbf = Tinggi benda
yang tercelup dalam fluida (m),
hb = Tinggi benda (m),
ρb = Massa jenis benda (kg/m3), dan
ρf = Massa jenis fluida (kg/ m3).
Sebuah balok kayu (ρ = 0,6
kg/m3) bermassa 60
g dan volume 100 cm3 dimasukkan ke dalam air. Ternyata, 60 cm3
kayu tenggelam sehingga volume air yang dipindahkan sebesar 60 cm3 (
0,6 N ).
sumber : icroso t ncarta, 2004
Gambar : balok kayu bervolume 100 cm3 dimasukkan ke dalam air.
B. Melayang
Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan melayang jika massa
jenis benda sama dengan massa jenis fluida ( ρb = ρf
).Dapatkah Anda memberikan contoh benda-benda yang melayang di dalam zat cair ?
C. Tenggelam
Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam jika massa
jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida ( ρb > ρf
).Jika benda yang dapat tenggelam dalam fluida ditimbang di dalam fluida
tersebut, berat benda akan menjadi.
dengan:
Wbf
= berat benda dalam fluida (N), dan
W = berat benda di udara
(N).
sumber : icroso t ncarta, 2004
Gambar : ( a ) balok aluminium dengan volume 100 cm3 di udara.
( b ) balok aluminium dengan volume 100 cm3 di timbang didalam air.
Perhatikanlah gambar diatas. Aluminium (ρ = 2,7 g/cm) yang
bermassa 270 g dan memiliki volume 100 cm3, ditimbang di udara.
Berat aluminium tersebut sebesar 2,7 N. Ketika penimbangan dilakukan di dalam
air, volume air yang dipindahkan adalah 100 cm3 dan menyebabkan
berat air yang dipindahkan sebesar 1 N (m = ρ V dan w = mg).
Dengan demikian, gaya ke atas FA yang dialami aluminium sama
dengan berat air yang dipindahkan, yaitu sebesar 1 N. Berat aluminium di dalam
air menjadi :
Wbf = w – FA
= 2,7 N – 1 N
= 1,7 N