Rumus hukum archimedes, lengkap dengan pengertian, penerapan, contoh soal dan pembahasannya

Brilio.net - Tahu tidak saat kamu berada di dalam air, kamu bisa lebih mudah mengangkat beban yang berat. Dibandingkan saat kamu berada di darat cenderung lebih sulit mengangkat beban berat. Nah, hal itu terjadi karena adanya gaya angkat pada benda di dalam fluida. Gaya angkat ini dikenal dengan sebutan gaya Archimedes.

Hukum Archimedes adalah prinsip dasar dalam fisika yang pertama kali dirumuskan oleh ilmuwan Yunani kuno bernama Archimedes. Hukum ini menjelaskan fenomena perubahan gaya apung yang dialami oleh benda yang tenggelam atau terapung dalam fluida (cairan atau gas).

Dalam hukum archimedes terdapat rumusnya tersendiri, rumus hukum archimedes sangat mudah untuk dipahami. Kamu hanya perlu memahami prinsip atau bunyi hukum archimedes untuk memecahkan soal-soal yang berkaitan dengan rumus hukum archimedes.

Lantas apa itu gaya atau rumus hukum Archimedes itu? Berikut ulasan lengkap tentang tentang rumus hukum archimedes mulai dari pengertian, penerapan, contoh soal dan pembahasannya, seperti dilansir brilio.net dari berbagai sumber pada Jumat (27/10)

Definisi hukum archimedes.

rumus hukum archimedes
freepik.com

Hukum Archimedes adalah hukum yang menjelaskan tentang gaya apung yang dialami oleh benda yang dicelupkan ke dalam fluida (zat cair atau gas). Hukum Archimedes berbunyi:

"Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya angkat ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Rumus untuk menghitung gaya apung atau gaya Archimedes adalah:

Fa = ρfgVb

Di mana:

- Fa adalah gaya apung (satuan: newton)
- ρf adalah massa jenis fluida (satuan: kilogram per meter kubik)
- g adalah percepatan gravitasi (satuan: meter per detik kuadrat)
- Vb adalah volume benda yang tercelup dalam fluida (satuan: meter kubik)

Penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

rumus hukum archimedes
freepik.com

Berikut adalah beberapa contoh penerapan rumus Hukum Archimedes:

1. Kapal terapung di air

Mengetahui rumus hukum Archimedes menjelaskan mengapa kapal-kapal mengapung di atas permukaan air. Berat kapal sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh kapal tersebut. Kapal akan mengapung jika beratnya kurang dari berat fluida yang dipindahkan.

2. Balon udara panas

Ketika udara panas diisi ke dalam balon udara, udara yang panas lebih ringan daripada udara di sekitarnya. Hal ini membuat balon udara mengapung, karena berat udara yang dipindahkan oleh balon kurang dari berat balon itu sendiri.

3. Selam

Hukum Archimedes digunakan dalam perancangan selam. Ketika selam memompa air ke dalam tangki penyimpanan, berat air yang dipindahkan oleh selam menjadi lebih besar daripada berat selam itu sendiri. Ini menyebabkan selam mengapung ke atas.

4. Pengukuran densitas

Hukum Archimedes digunakan dalam laboratorium untuk mengukur densitas benda. Sebuah benda yang lebih padat akan tenggelam lebih dalam dalam fluida daripada benda yang kurang padat. Densitas benda dapat dihitung dengan menggunakan perubahan berat yang diukur ketika benda tenggelam dalam fluida.

5. Pompa air

Prinsip Archimedes digunakan dalam desain pompa air dan pompa hidraulik untuk mengangkat air atau fluida lainnya dari dalam tanah atau wadah ke tempat yang lebih tinggi.

6. Kapal selam

Selain untuk mengendalikan apungan, Hukum Archimedes digunakan dalam sistem ballast kapal selam. Ketika air dipompa masuk atau keluar dari tangki ballast, kapal selam bisa naik atau turun dalam air, sesuai dengan prinsip Hukum Archimedes.

7. Desain pesawat terbang

Hukum Archimedes juga memiliki aplikasi dalam desain pesawat terbang. Ketika pesawat lepas landas, ada gaya apung yang bekerja untuk mengangkat pesawat ke udara. Gaya apung ini dipahami dengan menggunakan prinsip Archimedes.

Contoh soal seputar rumus hukum archimedes dan pembahasannya.

rumus hukum archimedes
freepik.com

1. Sebuah balok kayu bermassa 10 kg dan volume 0,02 m3 dicelupkan ke dalam air. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, berapa gaya apung yang dialami balok kayu?

Jawaban:

Gaya apung yang dialami balok kayu adalah:

Fa = ρfgVb

Fa = (1000)(10)(0,02)

Fa = 200 N

Jadi, gaya apung yang dialami balok kayu adalah 200 N.

2. Sebuah bola besi bermassa 5 kg dan volume 0,001 m3 terendam seluruhnya di dalam minyak. Jika massa jenis minyak adalah 800 kg/m3 dan percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, berapa gaya apung yang dialami bola besi?

Jawaban:

Gaya apung yang dialami bola besi adalah:

Fa = ρfgVb

Fa = (800)(10)(0,001)

Fa = 8 N

Jadi, gaya apung yang dialami bola besi adalah 8 N.

3. Sebuah kapal bermassa 100 ton dan volume 200 m3 mengapung di laut. Jika massa jenis air laut adalah 1025 kg/m3 dan percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, berapa volume kapal yang tercelup di dalam air laut?

Jawaban:

Volume kapal yang tercelup di dalam air laut adalah:
Vt = ρfgmg

Vt = (100)(1000)(10) / (1025)(10)

Vt = 10251000000

Vt = 975,61 m3

Jadi, volume kapal yang tercelup di dalam air laut adalah 975,61 m3.

4. Sebuah es batu bermassa jenis 900 kg/m3 mengapung di dalam gelas berisi air. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, berapa persen volume es batu yang muncul di atas permukaan air?

Jawaban:

Persen volume es batu yang muncul di atas permukaan air adalah:

Vm/Vb  =ρfρf − ρb × 100%

Vm/Vb = 1000−900 / 1000 × 100%

Vm/Vb = 100 / 1000 × 100%

Vm/Vb = 10%

Jadi, persen volume es batu yang muncul di atas permukaan air adalah 10%.

5. Sebuah balon udara bermassa 50 kg dan volume 500 m3 mengudara di atmosfer. Jika massa jenis udara adalah 1,2 kg/m3 dan percecatan gravitasi adalah 10 m/s2, berapa gaya angkat yang dialami balon udara?

Jawaban:

Gaya angkat yang dialami balon udara adalah:

Fa = (ρf − ρb)gVb

Fa = (1,2− 50/500)(10)(500)

Fa = (1,2−0,1)(10)(500)

Fa = (1,1)(10)(500)

Fa = 5500 N

Jadi, gaya angkat yang dialami balon udara adalah 5500 N.