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.

Perbedaan Besaran Pokok dan Besaran Turunan serta Contohnya

Besaran pokok adalah besaran yang dapat ditentukan secara langsung dari pengamatan atau percobaan. Besaran pokok dapat ditentukan tanpa harus mengetahui besaran lain. Contohnya adalah massa, panjang, waktu, dan suhu.

Besaran turunan adalah besaran yang ditentukan dari besaran pokok dengan menggunakan rumus atau persamaan. Besaran turunan tidak dapat ditentukan secara langsung dari pengamatan atau percobaan. Contohnya adalah kecepatan, percepatan, daya, dan energi.

Contoh sederhana dari perbedaan besaran pokok dan turunan adalah dalam perhitungan kecepatan. Kecepatan adalah besaran turunan karena ditentukan dari besaran pokok lain, yaitu jarak (panjang) dan waktu. Kecepatan dapat dihitung dengan rumus v = s/t, dimana v adalah kecepatan, s adalah jarak yang ditempuh dan t adalah waktu yang diperlukan.

Besaran Pokok

Sementara itu, besaran pokok seperti panjang dapat diukur langsung dengan menggunakan alat ukur seperti meteran. Suhu juga merupakan besaran pokok yang dapat diukur dengan alat seperti termometer.

Secara umum, besaran pokok memiliki satuan yang tetap, sementara besaran turunan dapat memiliki satuan yang berbeda sesuai dengan besaran pokok yang digunakan dalam perhitungannya.

Selain itu, besaran pokok dapat diubah dengan cara mengubah alat ukur, sementara besaran turunan dapat diubah dengan cara mengubah besaran pokok yang digunakan dalam perhitungannya.

Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang dapat ditentukan secara langsung dari pengamatan atau percobaan. Besaran pokok dapat ditentukan tanpa harus mengetahui besaran lain. Besaran pokok digunakan sebagai dasar dalam menentukan besaran turunan. Besaran pokok juga dikenal sebagai besaran dasar atau besaran independen.

Contoh besaran pokok yang umum digunakan adalah massa, panjang, waktu, dan suhu. Massa ditentukan dengan menggunakan alat ukur seperti neraca, panjang ditentukan dengan menggunakan alat ukur seperti meteran, waktu ditentukan dengan menggunakan alat ukur seperti jam, dan suhu ditentukan dengan menggunakan alat ukur seperti termometer.

Besaran pokok memiliki satuan yang tetap. Contoh, massa memiliki satuan kilogram (kg), panjang memiliki satuan meter (m), waktu memiliki satuan detik (s), dan suhu memiliki satuan derajat Celsius (°C).

Secara umum, besaran pokok dapat diubah dengan cara mengubah alat ukur, sementara besaran turunan dapat diubah dengan cara mengubah besaran pokok yang digunakan dalam perhitungannya.

Besaran pokok sangat penting dalam ilmu fisika dan ilmu lainnya, karena besaran pokok digunakan sebagai dasar dalam menentukan besaran turunan dan digunakan dalam perhitungan fisika.

Berikut ini adalah tabel besaran pokok beserta satuannya:

Besaran Pokok	Satuan
Massa	kg
Panjang	m
Waktu	s
Suhu	°C
Arus listrik	A
Intensitas cahaya	cd
Mol	mol

Besaran pokok lainnya yang sering digunakan dalam ilmu fisika dan ilmu lainnya seperti tekanan, kuantitas zat, dan konsentrasi.

Note: Tabel di atas hanyalah sebagian besaran pokok, masih banyak besaran pokok lain yang digunakan dalam ilmu lainnya.

Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang ditentukan berdasarkan besaran pokok. Besaran turunan dapat dihitung dengan mengalikan atau membagikan besaran pokok. Besaran turunan juga dikenal sebagai besaran dependen, karena besaran ini bergantung pada besaran pokok yang digunakan dalam perhitungan.

Contoh besaran turunan yang umum digunakan adalah kecepatan, percepatan, dan gaya. Kecepatan ditentukan dengan membagi panjang dengan waktu, percepatan ditentukan dengan membagi perubahan kecepatan dengan perubahan waktu, dan gaya ditentukan dengan membagi perubahan momentum dengan perubahan waktu.

Besaran turunan memiliki satuan yang berbeda dari besaran pokok yang digunakan dalam perhitungan. Contoh, kecepatan memiliki satuan meter per detik (m/s), percepatan memiliki satuan meter per detik kuadrat (m/s²), dan gaya memiliki satuan newton (N).

Besaran turunan sangat penting dalam ilmu fisika dan ilmu lainnya, karena besaran turunan digunakan dalam perhitungan fisika dan digunakan untuk menjelaskan perubahan yang terjadi dalam suatu sistem.

Secara umum, besaran turunan dapat diubah dengan cara mengubah besaran pokok yang digunakan dalam perhitungannya, sementara besaran pokok dapat diubah dengan cara mengubah alat ukur.

Besaran Turunan	Satuan	Perhitungan
Kecepatan	m/s	v = s/t
Percepatan	m/s²	a = (v2 - v1) / (t2 - t1)
Gaya	N	F = m * a
Usaha	Joule (J)	W=F.s
Daya	Watt (W)	P = W/t

Di dalam tabel tersebut terdapat beberapa besaran turunan yang umum digunakan dalam fisika seperti Kecepatan (v), Percepatan (a), Gaya (F), Usaha (W), dan Daya (P) dengan satuan masing-masing dan perhitungan yang digunakan untuk menentukan besaran tersebut.

Demikian ulasan mengenai perbedaan besaran pokok dan besaran turunan serta contohnya. Semoga bermanfaat.

Tekanan Hidrostatis : Rumus dan Contoh Soal

Tekanan Hidrostatis : Rumus dan Contoh dalam Kehidupan Sehari-hari

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diterima oleh suatu cairan yang diam di dalam wadah. Tekanan ini ditentukan oleh tinggi cairan dan densitas cairan tersebut. Tekanan hidrostatis bertambah seiring dengan kenaikan kedalaman cairan. Tekanan hidrostatis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: P = ρgh, di mana P adalah tekanan hidrostatis, ρ adalah densitas cairan, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah kedalaman cairan.

Rumus tekanan hidrostatis adalah P = ρgh, di mana:

• P adalah tekanan hidrostatis (dalam satuan N/m² atau Pascal)
• ρ adalah densitas cairan (dalam satuan kg/m³)
• g adalah percepatan gravitasi (dalam satuan m/s²)
• h adalah kedalaman cairan (dalam satuan meter)

Rumus ini menyatakan bahwa tekanan hidrostatis sebanding dengan densitas cairan, percepatan gravitasi, dan kedalaman cairan. Jadi, semakin tinggi densitas cairan, percepatan gravitasi, dan kedalaman cairan, maka tekanan hidrostatis akan semakin besar.

Contoh dalam kehidupan sehari-hari tentang tekanan hidrostatis adalah sebagai berikut:

1. Pompa air: Pompa air menggunakan prinsip tekanan hidrostatis untuk mengangkat air dari sumur ke permukaan tanah. Tekanan yang diterima oleh air di dalam sumur lebih besar dibandingkan dengan tekanan di permukaan tanah, sehingga air dapat dipompakan ke permukaan.
2. Peralatan olahraga: Peralatan olahraga seperti sepatu renang atau sepatu diving menggunakan prinsip tekanan hidrostatis untuk memberikan dukungan pada tubuh saat berenang atau diving. Tekanan hidrostatis pada sepatu menyebabkan sepatu terasa lebih keras di dalam air dibandingkan di udara.
3. Botol minuman: Botol minuman dibuat dengan desain yang membuat tekanan hidrostatis di dalam botol lebih besar dibandingkan dengan tekanan di luar botol. Hal ini membuat minuman dalam botol tidak mudah keluar saat dibuka.
4. Pemadaman api: Salah satu teknik pemadaman api adalah dengan menggunakan tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis dari air yang diteruskan melalui selang pemadam api dapat menghalau api.
5. Sistem pendingin: Sistem pendingin menggunakan prinsip tekanan hidrostatis untuk memindahkan panas dari suatu area ke area lain. Tekanan hidrostatis yang diterima oleh fluida pendingin ditentukan oleh densitas fluida dan tinggi sistem pendingin.

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tekanan hidrostatis:

1. Sebuah wadah berisi air dengan tinggi 20 cm. Densitas air adalah 1 g/cm³. Berapa tekanan hidrostatis pada dasar wadah?
2. Jawaban: Tekanan hidrostatis = ρgh = (1 g/cm³)(9.8 m/s²)(0.2 m) = 1.96 N/m² atau 1.96 Pa.
3. Sebuah wadah berisi minyak dengan tinggi 50 cm. Densitas minyak adalah 0.9 g/cm³. Berapa tekanan hidrostatis pada dasar wadah?
4. Jawaban: Tekanan hidrostatis = ρgh = (0.9 g/cm³)(9.8 m/s²)(0.5 m) = 4.41 N/m² atau 4.41 Pa.
5. Sebuah wadah berisi gas helium dengan tinggi 60 cm. Densitas helium adalah 0.18 g/L. Berapa tekanan hidrostatis pada dasar wadah?
6. Jawaban: Tekanan hidrostatis = ρgh = (0.18 g/L)(9.8 m/s²)(0.6 m) = 0.9072 N/m² atau 0.9072 Pa.
7. Sebuah wadah berisi cairan dengan tinggi 15 cm. Densitas cairan adalah 1.2 g/cm³. Berapa tekanan hidrostatis pada dasar wadah?
8. Jawaban: Tekanan hidrostatis = ρgh = (1.2 g/cm³)(9.8 m/s²)(0.15 m) = 1.764 N/m² atau 1.764 Pa.
9. Sebuah wadah berisi cairan dengan tinggi 40 cm. Densitas cairan adalah 0.8 g/cm³. Berapa tekanan hidrostatis pada dasar wadah?
10. Jawaban: Tekanan hidrostatis = ρgh = (0.8 g/cm³)(9.8 m/s²)(0.4 m) = 3.072 N/m² atau 3.072 Pa.

Contoh Soal Tekanan Hidrostatatis