APLIKASI HUKUM ARCHIMEDES DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

NAMA: ADRIANNO SETYA PRATAMA

KELAS: X IIS 3

ABSEN: 3

Kata Pengantar

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga saya dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang “Aplikasi Hukum Archimedes Dalam Kehidupan Sehari-hari”.

Makalah ilmiah ini telah saya susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu saya menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.

Terlepas dari semua itu, saya menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka saya menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar saya dapat memperbaiki makalah ilmiah ini.

Akhir kata saya berharap semoga makalah ilmiah tentang “Aplikasi Hukum Archimedes Dalam Kehidupan Sehari-hari” dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.

Jakarta, April 2016

Penyusun

Daftar Isi

Kata Pengantar....................................................1

Daftar Isi.............................................................2

A.Biografi Archimedes.......................................3B.Hukum Archimedes........................................4

Benda Dalam Hukum Archimedes.................51. Benda Tenggelam.........................................................62. Benda Melayang...........................................................73. Benda Terapung............................................................7

C.Penerapan Hukum Archimedes......................8D.Penerapan Hukum Archimedes Dalam

Kehidupan sehari-hari.....................................91. Jembatan Ponton.......................................................92. Kapal Laut...............................................................103. Kapal Selam.............................................................104. Hidrometer...............................................................125. Balon Udara.............................................................12Daftar Pustaka...............................................16

4.

A. BIOGRAFI ARCHIMEDES Archimedes dari Syracusa (sekitar 287 SM - 212 SM). Ia adalah ahli matematika dan

penemu dari Yunani yang terkenal. Ia belajar di kota Alexandria, Mesir. Pada waktu itu yang menjadi raja di Sirakusa adalah Hieron II, sahabat Archimedes. Archimedes sendiri adalah seorang matematikawan, astronom, filsuf, fisikawan, dan insinyur berbangsa Yunani. Ia dikenal sebagai salah satu ilmuwan dalam bidang matematika terkenal yang pernah ada, ia banyak menyumbangkan penemuan-penemuan yang menjadi landasan pengetahuan bagi manusia. Archimedes yang hidup di Yunani pada tahun 287 sampai 212 sebelum masehi, adalah seorang matematikawan, fisikawan, astronom sekaligus filusuf. Archimedes dilahirkan di kota pelabuhan bernama Syracuse, kota ini sekarang dikenal sebagai Sisilia. Archimedes merupakan keponakan raja Hiero II yang memerintah di Syracuse pada masa itu. Ia dibunuh oleh seorang prajurit Romawi pada penjarahan kota Syracusa, meskipun ada perintah dari jendral Romawi, Marcellus bahwa ia tak boleh dilukai. Sebagian sejarahwan matematika memandang Archimedes sebagai salah satu matematikawan terbesar sejarah, mungkin bersama-sama Newton dan Gauss.

Nama Archimedes menjadi terkenal setelah ia melompat dari bak mandinya dan berlari-lari telanjang setelah membuktikan bahwa mahkota raja tidak terbuat dari emas murni. Ucapannya "Eureka (aku menemukannya)" menjadi terkenal sampai saat ini. Archimedes juga merupakan orang pertama yang mendefinisikan sistem angka yang mengandung "myriad (10000)", myramid menunjukkan seuatu bilangan yang nilainya tak berhingga. Ia juga mendefinisikan perbandingan antara keliling lingkaran dan jari-jari lingkaran yang dikenal sebagai pi sebesar 3.1429.

Raja Hiero II kala itu terikat perjanjian dengan bangsa Romawi. Syracuse harus mengirimkan gandum dalam jumlah yang besar pada bangsa Romawi, agar mereka tidak diserang. Hingga pada suatu ketika Hiero II tidak mampu lagi mengirim gandum dalam jumlah yang ditentukan. Karena itu Archimedes ditugaskan merancang dan membuat kapal jenis baru untuk memperkuat angkatan laut raja Hiero II.

Pada masa itu, kapal yang dibuat oleh Archimedes adalah kapal yang terbesar. Untuk dapat mengambang, kapal ini harus dikeringkan dahulu dari air yang menggenangi dek kapal. Karena besarnya kapal ini, jumlah air yang harus dipindahkanpun amat banyak. Karena ituArchimedes menciptakan sebuah alat yang disebut "Sekrup Archimedes".

Dengan ini air dapat dengan mudah disedot dari dek kapal. Ukuran kapal yang besar ini juga menimbulkan masalah lain. Massa kapal yang berat, menyebabkan ia sulit untuk dipindahkan. Untuk mengatasi hal ini, Archimedes kembali menciptkan sistem katrol yang disebut "Compound Pulley". Dengan sistem ini, kapal tersebut beserta awak kapal dan muatannya dapat dipindahkan hanya dengan menarik seutas tali. Kapal ini kemudian diberi nama Syracusia, dan menjadi kapal paling fenomenal pada zaman itu.

Selama perang dengan bangsa Romawi, yang dikenal dengan perang punik kedua, Archimedes kembali berjasa besar. Archimedes mendesain sejumlah alat pertahanan untuk

mencegah pasukan Romawi di bawah pimpinan Marcus Claudius Marcellus, merebut Syracuse.

Saat armada Romawi yang terdiri dari 120 kapal mulai tampak di cakrawala Syracuse. Archimedes berfikir keras untuk mencegah musuh merapat dipantai. Archimedes kemudian mencoba membakar kapal-kapal Romawi ini dengan menggunakan sejumlah cermin yang disusun dari perisai-perisai prajurit Syracuse. Archimedes berencana untuk membakar kapal-kapal musuh dengan memusatkan sinar matahari. Namun rencana ini tampaknya kurang berhasil. Hal ini disebabkan untuk memperoleh jumlah panas yang cukup untuk membakar sebuah kapal, kapal tersebut haruslah diam.

Walaupun hasilnya kurang memuaskan, dengan alat ini Archimedes berhasil menyilaukan pasukan Romawi hingga mereka kesulitan untuk memanah. Panas yang ditimbulkn dengan alat ini juga berhasil membuat musuh kegerahan, hingga mereka lelah sebelum berhadapan dengan pasukan Syrcuse.

Saat musuh mulai mengepung pantai Syracuse, Archimedes kembali memutar otak. Tujuannya kali ini adalah mencari cara untuk menenggelamkan kapal-kapal Romawi ini. Archimedes kemudian menciptakan alat yang disebut cakar Archimedes. Alat ini bentuknya mirip derek pada masa kini. Setelah alat ini secara diam-diam dikaitkan ke badan kapal musuh, derek ini kemudian ditarik. Akibanya kapal musuh akan oleng, atau bahkan robek dan tenggelam.

Selain kedua alat ini Archimedes juga mengembangkan ketapel dan balista untuk melawan pasukan Romawi. Namun sayangnya walaupun didukung berbagai penemuan Archimedes, Syracuse masih kalah kuat dibandingkan pasukan Romawi. Archimedespun akhirnya terbunuh oleh pasukan Romawi. Saat tewas Archimedes sedang mengerjakan persoalan geometri dengan menggambarkan lingkaran-lingkaran di atas tanah. Sebelum dibunuh ia meneriaki pasukan Romawi yang lewat "Jangan ganggu lingkaranku!!!

B. HUKUM ARCHIMEDESHukum archimedes memberikan pemahaman kepada kita tentang tekanan yang terjadi

pada benda yang diletakan pada zat cair. Pada saat kita berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan merasakan bahwa langkah kita lebih berat dibandingkan jika kitamelangkah di tempat biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum , yaitu :

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda. Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air. Selanjutnya berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air diberi simbol WS.

Hubungan antara berat benda di udara (W), gaya ke atas (Fa) dan berat semu (Ws) adalah:

Ws = W-Fa

dengan:

Ws = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s2)

W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s2)

Fa = gaya apung (N)

dan besarnya gaya apung (Fa) dirumuskan sebagai berikut :

Fa = ρcair Vb g

dengan:

ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3)

Vb = volume benda yang tercelup (m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Benda Dalam Hukum Archimedes

Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

1. Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.

Benda Tenggelam

Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :

W = gaya berat benda

Fa = gaya archimedes

N = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa sehingga :

W > Fa

m . g > ρZC . Vb . g

ρb . Vb . g > ρZC . Vb . g

ρb > ρzc

ρb = massa jenis benda

ρZC = massa jenis zat cair

2. Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Benda Melayang

Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g

ρb = ρzc

3. Benda TerapungBenda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.

Benda Terapung

Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . V2 . g

ρb . Vb = ρZC . V2

karena Vb > V2 maka : ρb < ρZC

C. PENERAPAN HUKUM ARCHIMEDES

Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

Penerapan Hukum Archimedes Untuk Menentukan Massa Jenis Benda

(ingat hukum archimedes tentang, Vbenda = V air)

Karena

dengan:

Vair = volume air yang dipindahkan

M = massa benda di udara

ms = massa semu benda (di air)

ρbenda = massa jenis benda

ρair = massa jenis air

D. HUKUM ARCHIMEDES DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

1. Jembatan Ponton

Jembatan ponton adalah jembatan yang di buat dari drum-drum berrongga yang dijajarkan secara melintang pada aliran sungai. Volume air yang dipindahkan pada drum dan benda-benda yang melintas di atasnya. Setiap drum penyusun jembatan harus tertutup agar air tidak dapat masuk ke dalamnya sehingga jembatan dapat terapung.

Nah berikut ini contoh gambarnya.

2. Kapal Laut

Hukum Archimedes merupakan konsep yang di gunakan agar kapal laut dapat mengapung di air laut. Badan kapal laut mempunyai rongga udara. Oleh karena itu kapal laut disertai dengan rongga udara, maka volume air laut yang di pindahkan oleh kapal cukup besar sehingga sesuai dengan prinsip Archimedes. Kapal laut akan mendapatkan gaya apung yang cukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal dapat mengapung di permukaan air laut.

3. Kapal Selam

Kapal selam adalah kapal yang bergerak di bawah permukaan air, umumnya digunakan untuk tujuan dan kepentingan militer. Sebagian besar Angkatan Laut memiliki dan mengoperasikan kapal selam sekalipun jumlah dan populasinya masing-masing negara berbeda.

Kapal selam biasa digunakan dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk badan kapal selam dirancang agar dapat menggapung, melayang, dan tenggelam di dalam air. Selain itu, dirancang untuk dapat menahan tekanan air di kedalaman laut.

Kapal selam dilengkapi dengan ronga udara. Ronga udara diletakan pada lambung kapal yang dilengkapi dengan katup pada bagian atas dan bawahnya di dalam badan kapal selam. Rongga udara berfungsi sebagai tempat masuknya dan keluarnya air atau udara.

Ketika rongga terisi udara maka volume air yang di pindahkan sama dengan berat kapal sehingga kapal selam akan mengapung. Ketika rongga katup atas dan bawah rongga kapal selam dibuka, maka udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga hinga kapal mulai tenggelam. Katup akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan sehingga kapal selam dalam keadaan melayang.

Jika katup udara pada rongga dibuka kembali maka volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya

terisi udara. Dengan demikian, kapal selam akan mengalami gaya apung yang dapat menyamai berat kapal selam. Akibatnya, kapal selam akan naik ke permukaan dan mengapung.

Kapal selam memiliki beberapa bagian yang membuat kapal selam dapat melayang dan terapung di dalam air, bagian-bagian tersebut yaitu :

a. Tangki Ballast berfungsi untuk menyimpan udara dan air.b. Katup udara, berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam ballast (tangki).c. Katup air, berfungsi untuk memasukkan air ke dalam ballast (tangki).d. Tangki Kompresor udara, yang berfungsi memompa air keluar dari ballast dan diganti

dengan udara.

4. Hidrometer

Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Cara penggunaan alat ini adalah sebagai berikut. Hidrometer dimasukkan ke dalam zat cair yang akan ditentukan massa jenisnya. Karena alat ini mempunyai rongga udara maka alat ini akan mengapung. Telah disinggung sebelumnya, peristiwa tenggelam dipengaruhi oleh massa jenis zat cair. Jika massa jenis zat cair tempat hidrometer diletakkan besar, ketinggian tabung hidrometer yang muncul semakin besar dan sebaliknya. Hidrometer sering digunakan untuk keperluan penelitian di bidang kimia.

5.6.

5. Balon UdaraSesuatu benda dapat terangkat keatas (terbang) disebabkan oleh dua faktor. Pertama, Faktor Alami yaitu benda dapat terbang karena massa jenis total benda tersebut lebih ringan dari udara sekitarnya, Contoh : balon Udara. Kedua, Faktor Paksaan yaitu benda dapat terbang karena adanya gaya angkat keatas lebih besar daripada gaya berat benda tersebut.

Balon udara mempunyai dua tipe yaitu:

1. Balon udara yang diisi dengan udara panas, yaitu balon udara yang mempunyai pembakar yang berfungsi untuk memanaskan udara dalam balon sehingga udara dalam balon menjadi lebih ringan dari udara luar sekitarnya.

2. Balon udara yang diisi dengan gas yang memang ringan, yaitu balon udara yang diisi gas yang ringan seperti contohnya gas hydrogen. Namun kelemahan gas hidrogen ini adalah mudah terbakar. Jika ingin aman bisa menggunakan gas helium, namun sangat mahal.

1. Balon udara yang diisi dengan udara panas

Balon udara panas adalah teknologi penerbangan pertama oleh manusia, ditemukan oleh Montgolfier bersaudara di Annonay, Perancis pada 1783. Peristiwa kebakaran pada suatu malam di benteng Gibraltar membuat Joseph berpikir akan kemungkinan pembakaran dari bara api dapat mengangkat

sebuah benda. Dia percaya bahwa ada asap gas khusus yang menyebabkan hal itu terjadi. Dia menyebutnya gas tersebut adalah “Mongolfier gas”.Lewat hipotesis itu, dia membangun ruang kotak berukuran 1 x 1 x 1,3 m dari kayu yang tipis. Lalu, sisi atasnya ditutup dengan kain ringan. Di bagian bawah kotak, dia menyulut beberapa kertas. Ternyata, hasil pembakaran itu mengangkat balon perlahan. Hasil percobaan itu membuat mereka semakin bersemangat. Dua bersaudara itu mengumumkan pembuatan proyek besar. Yakni, balon udara raksasa yang menampung beberapa orang. Balon itu berbentuk kain kabung dengan tiga lapisan tipis di dalamnya. Balon tersebut mampu menampung 790 m¸ udara dengan berat 225 kg.Akhirnya, mereka demonstrasi pada 4 Juni 1783 di Paris. Uji coba itu dilakukan dengan disaksikan para pejabat khusus. Percobaan sukses. Balon udara mereka mampu terbang di ketinggian 1.600-2.000 m dari permukaan tanah serta mampu menempuh jarak 2 km dalam 10 menit. Penerbangan pertama dengan manusia diadakan pada 21 November 1783, di Paris oleh Pilatre de Rozier dan Marquis d’Arlandes.

Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket.

Envelope merupakan kantong yang terbuat dari bahan nilon berbentuk balon tempat udara dipanaskan. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope dilapisi dengan bahan anti api (skirt). Envelope ini berisi udara/gas ringan (seperti gas hidrogen) yang berfungsi mengangkat balon udara dari landasannya.

Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. Burner ini mengatur tekanan dalam kantung udara agar balon dapat terbang dengan ketinggian yang diharapkan.

Basket atau keranjang merupakan tempat penumpang mengendalikan balon udara atau penumpang yang menikmati penerbangan balon udara. Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur dan terletak di bawah kantung udara.

Cara kerja balon udara sangat sederhana yaitu dengan cara memanaskan udara di dalam balon agar lebih panas dari udara di luarnya sehingga balon udara mengembang dan dapat naik (terbang). Udara yang lebih panas akan lebih ringan karena masa per unit volumenya lebih sedikit.

Untuk dapat terbang, udara di dalam envelope dipanaskan menggunakan burner dengan temperatur sekitar 100 derajat Celcius. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope sehingga balon udara pun akan mengembang dan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Jika ingin mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun.

Balon udara dapat berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain dengan cara memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Arah tiupan angin berbeda pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pengemudi balon udara untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan.

2. Balon udara yang diisi dengan gas yang memang ringan

Gas Hidrogen, gas ini merupakan gas yang paling ringan masanya di udara. Nah, gas yang lebih ringan dari udara tentunya bisa naik lebih tinggi.

Karena itu, Hidrogen dapat membuat balon terbang tinggi. Tetapi gas ini sangat berbahaya karena mudah terbakar, sehingga penggunaannya digantikan oleh gas lain.

Gas Helium merupakan gas kedua teringan yang hanya lebih berat dari Hidrogen. Helium termasuk dalam golongan gas mulia, yaitu gas yang paling stabil dan tidak mudah bereaksi. Ini berarti gas Helium tidak mudah terbakar seperti gas Hidrogen. Inilah yang menjadikan balon Helium pilihan terbaik sebagai pengganti balon Hidrogen.

Gas hidrogen atau gas helium yang memiliki massa jenis lebih kecil dari udara (Massa jenis helium = 0,1786 Kg/m3, udara=1,29 kg/m3). Karena udara dalam balon memiliki kurang massa per unit volume daripada udara di atmosfer yang membuatnya lebih ringan sehingga gaya apung akan mengangkat balon ke atas.

Prinsip kerja pada keduanya pada dasarnya sama, yaitu dengan membuat udara dalam balon lebih ringan atau memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara luar sekitar balon sehingga balon udara dapat naik (terbang). Sesuai dengan prinsip Archimedes:

“Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”

Udara merupakan fluida. Dimana benda dapat terapung pada fluida, jika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida tersebut.

Daftar Pustaka

http://www.biografiku.com/2009/01/biografi-archimedes.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Archimedes

http://fisikazone.com/hukum-archimedes/

http://www.evo-rare.com/2015/09/hukum-archimedes-dalam-kehidupan-sehari.html

http://www.google.co.id

https://filynnaa.wordpress.com/2012/11/19/prinsip-archimedes-pada-balon-udara/

https://putrarawit.wordpress.com/2014/08/06/prinsip-kerja-kapal-selam-hukum- archimedes/comment-page-1/