Hukum Archimedes : Contoh Soal dan Penerapannya

Hukum Archimedes adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa gaya apung yang dialami oleh suatu benda yang ditenggelamkan dalam fluida (cairan atau gas) adalah sama dengan berat fluida yang digeser oleh benda tersebut. Hukum ini ditemukan oleh matematikawan dan fisikawan Yunani, Archimedes pada tahun 3 SM.

Secara matematis, hukum Archimedes dapat dituliskan sebagai:

F_up = F_down = V * ρ * g

di mana :

F_up adalah gaya apung

F_down adalah berat benda yang ditenggelamkan

V adalah volume benda yang ditenggelamkan

ρ adalah massa jenis fluida

g adalah percepatan gravitasi

Hukum Archimedes sangat penting dalam berbagai bidang, termasuk ilmu bahari, teknik mesin, dan teknologi pengolahan mineral. Contohnya, hukum ini digunakan dalam desain kapal atau perahu, untuk menentukan berat yang harus digeser oleh kapal atau perahu agar tetap stabil di air. Dalam industri, hukum ini digunakan dalam proses pengolahan mineral untuk menentukan massa jenis mineral yang diolah.

Hukum Archimedes juga dapat digunakan untuk menjelaskan beberapa fenomena alam seperti mengapa batu yang dijatuhkan ke dalam air akan tenggelam, sementara kayu yang dijatuhkan akan mengapung. Hal ini karena massa jenis batu lebih besar dari pada massa jenis kayu, sehingga gaya apung yang dialami oleh batu lebih kecil dari gaya apung yang dialami oleh kayu.

Secara keseluruhan, hukum Archimedes merupakan salah satu hukum fisika dasar yang penting dalam berbagai bidang, yang digunakan untuk menjelaskan gaya apung yang dialami oleh benda yang ditenggelamkan dalam fluida.

Hukum Archimedes

Contoh Soal dan Penjelasannya

Contoh soal:

Sebuah benda dengan massa 2 kg ditenggelamkan dalam air. Volume benda tersebut adalah 0,4 m³. Berapakah gaya apung yang dialami oleh benda tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui :

m = 2 kg (massa benda)

V = 0,4 m³ (volume benda)

ρ = 1000 kg/m³ (massa jenis air)

g = 9,8 m/s² (percepatan gravitasi)

Menggunakan hukum Archimedes, gaya apung dapat ditentukan dengan persamaan:

F_up = V * ρ * g

F_up = 0,4 m³ * 1000 kg/m³ * 9,8 m/s²

F_up = 39,2 N

Jadi, gaya apung yang dialami oleh benda tersebut adalah 39,2 N.

Contoh lain:

Sebuah benda dengan massa 5 kg ditenggelamkan dalam minyak dengan massa jenis 0,8 kg/L. Volume benda tersebut adalah 2 L. Berapakah gaya apung yang dialami oleh benda tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui :

m = 5 kg (massa benda)

V = 2 L (volume benda)

ρ = 0,8 kg/L (massa jenis minyak)

g = 9,8 m/s² (percepatan gravitasi)

Menggunakan hukum Archimedes, gaya apung dapat ditentukan dengan persamaan:

F_up = V * ρ * g

F_up = 2 L * 0,8 kg/L * 9,8 m/s²

F_up = 15,68 N

Jadi, gaya apung yang dialami oleh benda tersebut adalah 15,68 N.

Perlu diingat bahwa pada kedua contoh soal diatas, volume yang digunakan adalah volume benda yang ditenggelamkan dalam fluida, bukan volume total benda. Juga, massa jenis fluida yang digunakan harus sesuai dengan jenis fluida yang digunakan dalam soal, misalnya massa jenis air untuk benda yang ditenggelamkan dalam air, atau massa jenis minyak untuk benda yang ditenggelamkan dalam minyak.

Selain itu, perlu diingat bahwa gaya apung yang dihitung dengan hukum Archimedes hanya mencakup gaya apung yang ditimbulkan oleh fluida saja, tidak termasuk gaya lain seperti gaya gesek atau gaya tekan yang mungkin terjadi.

Itulah contoh soal dan penyelesaiannya mengenai hukum Archimedes. Semoga dapat membantu dalam memahami konsep hukum ini.

Contoh Penerapan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes memiliki berbagai penerapan dalam berbagai bidang, diantaranya:

1. Teknik sipil: Dalam desain bangunan air seperti bendungan, hukum Archimedes digunakan untuk menentukan gaya apung yang diterima oleh bangunan tersebut, sehingga dapat ditentukan ukuran dan material yang dibutuhkan untuk membuat bangunan tersebut stabil dan aman.
2. Teknik mesin: Dalam desain kapal atau perahu, hukum Archimedes digunakan untuk menentukan berat yang harus digeser oleh kapal atau perahu agar tetap stabil di air. Hal ini sangat penting untuk menghindari kelongsoran atau kebanjiran pada kapal atau perahu.
3. Industri: Dalam proses pengolahan mineral, hukum Archimedes digunakan untuk menentukan massa jenis mineral yang diolah. Hal ini sangat penting untuk menentukan efisiensi proses pengolahan dan untuk menghindari kerugian yang disebabkan oleh mineral yang tidak diinginkan.
4. Ilmu bahari: Dalam ilmu bahari , hukum Archimedes digunakan untuk menentukan ketinggian gelombang laut dan untuk menentukan gaya yang diterima oleh struktur-struktur yang dibangun di laut seperti platform pengeboran minyak atau jembatan laut.
5. Medis: Dalam bidang kedokteran, hukum Archimedes digunakan untuk menentukan volume darah pada pasien dan untuk menentukan jumlah cairan yang dibutuhkan dalam proses pengobatan.
6. Ilmu planet: Dalam ilmu planet, hukum Archimedes digunakan untuk menentukan massa benda-benda di tata surya seperti bulan atau planet lain.

Itulah beberapa contoh penerapan hukum Archimedes dalam berbagai bidang. Hukum ini merupakan salah satu hukum fisika dasar yang sangat penting untuk dipahami dan diterapkan dalam berbagai bidang.