Contoh Soal Hukum Archimedes
Contoh Soal Hukum Archimedes - Pada pembelajaran sebelumnya, kalian telah memahami hukum Pascal dan penerapannya dalam alat-alat teknik yang ada di di kehidupan sehari-hari. Untuk saat ini, kalian akan mempelajari hukum lain yang terkait dengan fluida statis, yaitu hukum Archimedes. Sebelum kalian dapat menganalisis lebih lanjut tentang hukum Archimedes, ingat kembali konsep massa jenis dan tekanan hidrostatis.
Pernyataan Hukum Archimedes
Setiap benda yang terendam seluruhnya atau sebagian di dalam fluida akan mendapat gaya ke atas (gaya apung) yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Besarnya gaya ke atas atau gaya Archimedes dirumuskan sebagai berikut.
Formula Hukum Archimedes
FA = ρgV
Keterangan
FA = gaya ke atas (N)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
V = volume benda yang tercelup fluida (m3)
Adanya hukum Archimedes dapat menyebabkan peristiwa benda tenggelam, melayang, dan terapung.
FA = gaya ke atas (N)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
V = volume benda yang tercelup fluida (m3)
Adanya hukum Archimedes dapat menyebabkan peristiwa benda tenggelam, melayang, dan terapung.
a. Tenggelam
Benda akan tenggelam jika berat yang dimiliki benda tersebut lebih besar daripada gaya ke atas oleh zat cair. Secara matematis dapat ditulis w > FA → ρb > ρz. Berikut ini gambar sebuah benda tenggelam.
b. Melayang
Benda dikatakan melayang jika berat yang dimiliki benda tersebut sama dengan gaya ke atas oleh zat cair. Secara matematis dapat ditulis w = FA → ρb = ρz . Berikut ini merupakan contoh gambar benda melayang.
c. Terapung
Suatu benda dikatakan terapung jika berat yang dimiliki benda lebih kecil daripada gaya ke atas oleh zat cair. Secara matematis dapat ditulis w < FA → ρbV < ρzV' ; ρb < ρz .
Berikut ini contoh gambar benda terapung.
Berikut ini contoh gambar benda terapung.
Keterangan
w = berat benda (N)
FA = gaya ke atas = ρz .V'.g
ρb = massa jenis benda (kg/m3)
ρz = massa jenis fluida (kg/m3)
V = volume benda (m3)
V' = volume benda yang berada dalam fluida (m3)
Akibat adanya gaya ke atas (FA), berat benda di dalam zat cair (wz) akan berkurang menjadi
wz = w - FA
wz = berat benda di dalam zat cair
Penerapan hukum Archimedes
1. Hidrometer
2. Kapal laut dan kapal selam
3. Balon udara
4. Jembatan ponton
w = berat benda (N)
FA = gaya ke atas = ρz .V'.g
ρb = massa jenis benda (kg/m3)
ρz = massa jenis fluida (kg/m3)
V = volume benda (m3)
V' = volume benda yang berada dalam fluida (m3)
Akibat adanya gaya ke atas (FA), berat benda di dalam zat cair (wz) akan berkurang menjadi
wz = w - FA
wz = berat benda di dalam zat cair
Penerapan hukum Archimedes
1. Hidrometer
2. Kapal laut dan kapal selam
3. Balon udara
4. Jembatan ponton
Contoh
Sebuah benda dimasukkan ke dalam air. Ternyata, 25% dari volume benda terapung di atas permukaan air seperti gambar berikut ini.
Sebuah benda dimasukkan ke dalam air. Ternyata, 25% dari volume benda terapung di atas permukaan air seperti gambar berikut ini.
Tentukan massa jenis benda tersebut!
Penyelesaian
Diketahui: Vbenda terapung = 25%.
Ditanyakan: ρ = … ?
Jawab:
Penyelesaian
Diketahui: Vbenda terapung = 25%.
Ditanyakan: ρ = … ?
Jawab:
S1
Sebuah benda dicelupkan ke dalam air. Gaya Archimedes yang dialami oleh benda tersebut ditentukan oleh ….
S2
Benda memiliki volume 20 m3 dan massa jenis 800 kg/m3. Jika benda tersebut dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1000 kg/m3, maka volume benda yang berada di atas permukaan air adalah ….
S3
Sepotong besi memiliki massa 4 kg dan massa jenis 8 g/cm3. Besi tersebut dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1 g/cm3. Gaya ke atas zat cair yang diakibatkan oleh besi tersebut adalah ....
S4
Suatu kaca memiliki berat 25,0 N saat berada di udara, lalu menjadi 15,0 N saat dimasukkan ke dalam air. Jika massa jenis air adalah 1,00 × 103 kg/m3 dan percepatan gravitasinya 10 m/s2 maka massa jenis kaca adalah ....
S5
Sebuah benda memiliki massa 300 g saat berada di udara, kemudian menjadi 225 g saat berada di dalam air, dan massanya menjadi 112,5 g saat berada di dalam cairan lain. Jika kerapatan massa air 1 g/cm3, maka kerapatan massa cairan tersebut adalah ....
S6
Sebuah gabus dimasukkan dalam air. Ternyata 75% volumenya tercelup dalam air. Massa jenis gabus tersebut adalah ….
S7
Sebuah benda memiliki berat 4,9 N saat ditimbang di udara. Berat benda menjadi 4,74 N saat ditimbang dalam minyak tanah (ρm = 0,8 g/cm3) . Gaya ke atas yang dialami benda tersebut adalah ....
S8
Sebuah balon udara yang bermassa 250 kg berisi gas hidrogen sebanyak 600 m3. Gas hidrogen tersebut memiliki massa jenis 0,09 kg/m3. Jika massa jenis udara di sekitar balon = 1,2 kg/m3, maka balon udara tersebut mampu mengangkut beban bermassa ....
S9
Benda terapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan 50% volume benda berada di dalam air, 30% berada di dalam minyak, dan sisanya berada di permukaan minyak. Jika massa jenis minyak 0,8 g/cm3, maka massa jenis benda tersebut adalah ....
S10
Bagian benda yang muncul di permukaan larutan adalah …