Hukum ArchimedesNama Kelompok :

1. Adini Kusuma Dewi (01)2. Hana Chaniggia

(10)3. Irma Oktafianingsih (13)4. M. Lutfi Khusnawan (19)5. Paramita Nur Sabilla (24)6. Pilatus Editya (25)7. Rema Marninda Zahara (27)8. Rifka Annida Meizasari (28)

Pengertian Hukum Archimedes

Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke

dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan

oleh benda tersebut

 3 hukum turunan dari hukum Archimedes yang

berbunyi:1. Benda akan terapung jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih kecil dari massa jenis zat cairnya

2. Benda akan melayang jika massa jenis benda  yang dimasukan kedalam air sama dengan massa jenis zat cairnya

3. Benda akan tenggelam jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih besar dari pada massa jenis zat cairnya.

Persamaan Hukum Archimedes :

Fa = ρ V g

Keterangan :

Fa = gaya ke atas (N)V = volume benda yang tercelup (m3)ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)g = percepatan gravitasi (N/kg)

Atau 

Fa = Wu - Wc

keterangan:

Fa  = gaya ke atas (N)Wu  = berat benda di udara (N)Wc  = berat benda di zat cair (N)

3 keadaan benda di dalam zat cair:

a. TenggelamSebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).w > Faρb X Vb X g > ρa X Va X gρb > ρaVolume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair ( )ρ

b. MelayangSebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w)sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbangw = Faρb X Vb X g = ρa X Va X gρb = ρaPada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :(FA)tot = Wtotrc . g (V1+V2+V3+V4+…..)  =  W1 + W2 + W3 + W4 +…..

 c. TerapungSebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w)lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).w = Faρb X Vb X g = ρa X Va X gρb < ρa

Aplikasi Hukum Archimedes

a. HidrometerHidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Proses pengukuran massa jenis zat cair menggunakan hidrometer dilakukan dengan cara memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh hidrometer telah dikalibrasi sehingga akan menunjukkan nilai massa jenis zat cair yang diukur. Berikut ini prinsip kerja hidrometer.Gaya ke atas = berat hidrometerFA = whidrometer

ρ1V1 g = m g

Lanjutan Oleh karena volume fluida yang dipindahkan oleh hidrometer sama dengan luas tangkai hidrometer dikalikan dengan tinggi yang tercelup maka dapat dituliskanρ1 (Ah1) = m

dengan: m = massa hidrometer (kg),A = luas tangkai (m2),hf = tinggi hidrometer yang tercelup dalam zat cair (m), danρf = massa jenis zat cair (kg/m3).

Hidrometer digunakan untuk memeriksa muatan akumulator mobil dengan cara membenamkan hidrometer ke dalam larutan asam akumulator. Massa jenis asam untuk muatan akumulator penuh kira-kira = 1,25 kg/m3 dan mendekati 1 kg/m3 untuk muatan akumulator kosong.

b. Kapal LautBalok besi yang dicelupkan ke dalam air akan tenggelam, sedangkan balok besi yang sama jika dibentuk menyerupai perahu akan terapung. Hal ini disebabkan oleh jumlah fluida yang dipindahkan besi yang berbentuk perahu lebih besar daripada jumlah fluida yang dipindahkan balok besi. Besarnya gaya angkat yang dihasilkan perahu besi sebanding dengan volume perahu yang tercelup dan volume fluida yang dipindahkannya. Apabila gaya angkat yang dihasilkan sama besar dengan berat perahu maka perahu akan terapung. Oleh karena itu, kapal baja didesain cukup lebar agar dapat memindahkan volume fluida yang sama besar dengan berat kapal itu sendiri.

c. Kapal SelamKapal selam memiliki tangki pemberat di dalam lambungnya yang berfungsi mengatur kapal selam agar dapat terapung, melayang, atau tenggelam. Untuk menyelam, kapal selam mengisi tangki pemberatnya dengan air sehingga berat kapal selam akan lebih besar daripada volume air yang dipindahkannya. Akibatnya, kapal selam akan tenggelam. Sebaliknya, jika tangki pemberat terisi penuh dengan udara (air laut dipompakan keluar dari tangki pemberat), berat kapal selam akan lebih kecil daripada volume kecil yang dipindahkannya sehingga kapal selam akan terapung. Agar dapat bergerak di bawah permukaan air laut dan melayang, jumlah air laut yang dimasukkan ke dalam tangki pemberat disesuaikan dengan jumlah air laut yang dipindahkannya pada kedalaman yang diinginkan.

c. Balon UdaraBalon berisi udara panas kali pertama diterbangkan pada tanggal 21 November 1783. Udara panas dalam balon memberikan gaya angkat karena udara panas di dalam balon lebih ringan daripada udara di luar balon. Balon udara bekerja berdasarkan prinsip Hukum Archimedes. Menurut prinsip ini, dapat dinyatakan bahwa sebuah benda yang dikelilingi udara akan mengalami gaya angkat yang besarnya sama dengan volume udara yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Penerapan Soal1. Sebuah perahu massanya 4.000 kg terapung di laut. Jika massa jenis air

laut adalah 1.030 kg/m3 barapa m3 air laut yang dipindahkan? (g = 9,8 m/s2)Penyalesaiannya :Diketahui : mb = 4.000 kgf = 1.030 kg/m3Ditanyakan : Vf = ……? Jawab :Syarat benda terapung adalah :Berat benda = Gaya ke atasWb = Famb x g = f x g x Vfmb = f x Vf4.000 = 1.030 x VfVf = 4.0001.030= 3,88 m3Jadi, volume air laut yang dipindahkan oleh perahu adalah 3,88 m3

2. Sebuah benda melayang dalam air. Jika massa jenis air adalah 1 gr/cm3 dan volume benda 1.400 cm3, berapakah massa benda tersebut? ( g = 9,8 m/s2)Penyelesaiannya :Diketahui : air = 1 gr/cm3Vb = 1.400 cm3g = 9,8 m/s2Ditanyakan : mb = ……?Jawab :Syarat benda melayang adalah :Wb = Famb x g = f x g x Vfmb = f x VfKarena melayang, maka Vf = V0 sehingga :mb = f x Vf= 1 x 1.400= 1.400Jadi, massa benda tersebut adalah 1.400 gram

3.     Sebuah benda volumenya 1.600 cm3, massa jenisnya 1,2 gr/cm3. Jika benda tersebut dimasukkan dalam zat cair yang massa jenisnya 0,9 gr/cm3, berapakah berat benda tersebut dalam zat cair itu? ( g = 10 m/s2)Penyelesaiannya :Diketahui : Vb = 1.600 cm3b = 1,2 gr/cm3f = 0,9 gr/cm3g = 10 m/s2Ditanyakan : Wb dalam zat cair?Jawab :Berat benda = berat benda di udara – gaya ke atas dalam zat cairWb di zat cair = Wb di uadara - FaSedangkan, Wb di uadara = f x g x Vb= 1,2 x 1.000 x 1.600= 1.920.000 dyneDan Fa = f x g x Vb= 0,9 x 1.000 x 1.600= 1.440.000 dyneJadi : Wb di zat cair = Wb di uadara - Fa= 1.920.000 – 1.440.000= 480.000 dyne= 4,8 N (1 dyne = 10-5N)

4.   Sebuah benda terapung di atas zat cair dengan ¾ bagian benda tercelup ke dalam zat cair. Jika massa jenis benda 0,6 gr/cm3, massa jenis zat cair adalah……?Penyelesaiannya :Diketahui : b = 0,6 gr/cm3Vzc = ¾ VbDitanya : zc = ……?Jawab :Berat benda = gaya tekan ke atasWb = Fa b x Vb x g = zc x Vzc xgb x Vb = zc x ¾ Vzczc = 4/3 b = 4/3 (0,6)= 0,8 gr/cm3Catatan :Pada peristiwa mengapung, berat benda (Wb) sama dengan gaya tekan ke atas (Fa), dan volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda yang tercelup.

5. Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 0,75 gr/cm3 terapung di atas air yang massa jenisnya 1 gr/cm3. jika volume balok 12 cm3, volune balok kayu yang tercelup ke dalam air adalah……?Penyelesaiannya :Diketahui : b = 0,75 gr/cm3a = 1 gr/cm3Vb = 12 cm3Ditanya : Va = ……?Jawab :Volume balok tercelup = volume air yang dipindahkanWb = Fab x Vb x g = a x Va x gb x Vb = zc x Va0,75 x 12 = 1 x VaVa = 9 cm3