Contoh Soal Percobaan Hukum Archimedes
Contoh Soal Percobaan Hukum Archimedes - Pernahkah kalian berpikir kenapa kapal laut bisa mengapung? Balon udara dapat terbang? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, marilah kita pelajari topik tentang hukum Archimedes. Misalkan sebuah ember berisi penuh air, kemudian kamu mencelupkan salah satu kakimu ke dalam air, apa yang terjadi? Ya, air di dalam ember akan tumpah. Kalau kalian cermati berat air yang tumpah akan sama dengan gaya apungnya. Apa itu gaya apung? Untuk lebih memahaminya, mari cermati ulasan berikut.
Misalkan sebuah benda memiliki berat di udara sebesar 1,2 N, kemudian benda tersebut dicelupkan ke dalam air. Berat yang dihasilkan benda saat berada di air adalah 1 N. Berdasarkan kondisi tersebut, terdapat sedikit perbedaan berat benda di udara dengan berat benda di air. Berat benda di air lebih kecil dibandingkan berat benda di udara. Berat benda di air disebut juga berat semu. Hal ini dikarenakan saat benda dicelupkan ke dalam air, benda mengalami gaya ke atas yang arahnya berlawanan dengan gaya berat. Gaya ke atas inilah yang disebut dengan gaya apung. Besarnya gaya apung ini dapat dinyatakan sebagai selisih antara berat benda di udara dengan berat benda di air. Secara matematis gaya apung dapat dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Fu = Gaya apung (N);
Wu = Berat benda di udara (N); dan
Wa = Berat benda di air (N).
Fu = Gaya apung (N);
Wu = Berat benda di udara (N); dan
Wa = Berat benda di air (N).
Besarnya gaya apung ini bergantung pada berat zat cair yang dipindahkannya. Semakin banyak zat yang dipindahkan, maka gaya apungnya semakin besar pula. Inilah penemuan yang dilakukan oleh Archimedes dan menghasilkan hukum Archimedes yang berbunyi “Apabila suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, benda akan mengalami gaya ke atas (gaya apung) yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan”. Secara matematis gaya apung juga dapat dirumuskan sebagai berikut.
Dengan:
Fu = Gaya apung (N);
ρ = massa jenis cairan (kg/m3);
g = percepatan gravitasi (m/s2); dan
V = Volume benda yang tercelup ke cairan/ fluida (m3).
Fu = Gaya apung (N);
ρ = massa jenis cairan (kg/m3);
g = percepatan gravitasi (m/s2); dan
V = Volume benda yang tercelup ke cairan/ fluida (m3).
Jika kita mencelupkan benda ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan kondisi yang akan dialami benda tersebut. Kondisi tersebut akan dijabarkan sebagai berikut.
1. Tenggelam
Peristiwa tenggelam akan terjadi ketika gaya apungnya (Fu) lebih kecil dari berat bendanya (W) atau massa jenis cairan(ρf) lebih kecil daripada massa jenis benda (ρb). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Fu < W atau ρf < ρb
2. Melayang
Peristiwa melayang akan terjadi ketika gaya apungnya (Fu) sama dengan berat bendanya (W) atau massa jenis zat cair (ρf) sama dengan massa jenis benda (ρb). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Fu = W atau ρf = ρb
3. Mengapung
Peristiwa mengapung akan terjadi ketika gaya apung (Fu) lebih besar dari berat bendanya (W) atau massa jenis zat cair (ρf) lebih besar daripada massa jenis benda (ρb). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Fu > W atau ρf > ρb
1. Tenggelam
Peristiwa tenggelam akan terjadi ketika gaya apungnya (Fu) lebih kecil dari berat bendanya (W) atau massa jenis cairan(ρf) lebih kecil daripada massa jenis benda (ρb). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Fu < W atau ρf < ρb
2. Melayang
Peristiwa melayang akan terjadi ketika gaya apungnya (Fu) sama dengan berat bendanya (W) atau massa jenis zat cair (ρf) sama dengan massa jenis benda (ρb). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Fu = W atau ρf = ρb
3. Mengapung
Peristiwa mengapung akan terjadi ketika gaya apung (Fu) lebih besar dari berat bendanya (W) atau massa jenis zat cair (ρf) lebih besar daripada massa jenis benda (ρb). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Fu > W atau ρf > ρb
Setelah mengetahui tentang gaya apung dan kasus benda tenggelam, melayang, dan mengapung, maka dapat dijelaskan bahwa kapal laut dapat mengapung karena pada bagian bawah kapal terdapat rongga udara. Jadi, zat cair yang dipindahkan menjadi lebih besar. Akibatnya gaya apung kapal lebih besar dibandingkan dengan beratnya. Hukum Archimedes tidak hanya berlaku pada zat cair, tetapi juga berlaku pada udara. Hal ini ditunjukkan dengan balon udara yang dapat terbang karena gaya ke atasnya lebih besar dibandingkan beratnya. Selain kapal laut dan balon udara, contoh lain penerapan hukum Archimedes terdapat pada hidrometer, jembatan ponton, dan kapal selam.
S1
Apabila suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, benda akan mengalami gaya ke atas (gaya apung) yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Pernyataan tersebut dinamakan ....
S2
Sebuah batu ditimbang di udara, beratnya 40 N. Setelah ditimbang di dalam air, beratnya menjadi 35 N. Gaya ke atas yang dialami batu tersebut adalah....
S3
Sebuah benda dapat tenggelam di dalam air. Hal ini menunjukkan bahwa....
S4
Balok yang bervolume 0,005 m3 tercelup seluruhnya ke dalam air yang memiliki massa jenis 1000 kg/m3. Besarnya gaya apung yang dialami balok tersebut adalah....
S5
Berikut ini merupakan peralatan yang bekerjanya menggunakan prinsip hukum Archimedes, kecuali....
S6
Sebuah benda memiliki gaya ke atas sebesar 10 N. Saat ditimbang di udara beratnya 75 N. Berat semu benda itu adalah....
S7
Kapal laut dapat terapung di permukaan air. Hal ini disebabkan oleh....
S8
Sebuah benda yang memiliki volume 2 m3 dicelupkan ke dalam air yang memiliki massa jenis 1000 kg/m3. Volume yang muncul di permukaan air setelah benda tercelup adalah 0,5 m3. Besarnya gaya apung benda tersebut adalah....
S9
Sebuah benda yang memiliki volume 1 m3, dicelupkan ke dalam air yang memiliki massa jenis 1000 kg/m3. Jika gaya ke atas benda tersebut 2000 N, maka volume benda yang muncul di atas permukaan air adalah....
S10
Sebuah benda memiliki berat 5000 N. Kemudian, benda tersebut ditimbang di dalam air dan beratnya menjadi 3000 N. Jika massa jenis air 1000 kg/m3, maka volume benda yang tercelup ke dalam air adalah....