Teman-teman, coba deh bandingkan! Saat berada di dalam air, kita bisa lebih mudah mengangkat beban yang berat lho, dibandingkan dengan saat kita berada di darat. Saat berada di dalam air, menggendong teman jadi terasa lebih mudah daripada saat kita menggendong teman kita di darat.
Hmm.. iya juga, ya? Kok bisa gitu, sih?
Saat berada di dalam air, kita jadi bisa mengangkat beban dengan lebih mudah akibat adanya gaya angkat pada benda di dalam fluida, atau yang biasa disebut dengan Gaya Archimedes. Nah, Gaya Archimedes inilah yang seolah membuat beban terasa lebih ringan dan kita seolah menjadi lebih kuat.
“Ooohh.. kirain emang aku aja yang jadi punya kekuatan super kalau masuk ke dalam air, ternyata berkat bantuan Gaya Archimedes toh.. Hehehe..”
Ngomong-ngomong, apa sih Gaya Archimedes itu? Nah untuk menjawab pertanyaan tersebut yuk kita bahas tentang Hukum Archimedes – Bunyi, Rumus, dan Penerapannya.
Pengertian Hukum Archimedes
Hukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan diatas benda cair yang ditemukan oleh seorang ilmuwan yang bernama Archimedes. Beliau adalah seorang matematikawan, astronom, filsuf, fisikawan, dan insinyur berkebangsaan Yunani.
Archimedes juga digolongkan sebagai salah satu ahli matematika kuno dan merupakan yang terbaik dan terbesar di jamannya. Perhitungan dari Archimedes yang akurat tentang lengkungan bola di jadikan konstanta matematika untuk Pi atau π.
Sejarah Hukum Archimedes
Pada suatu hari Archimedes dimintai Raja Hieron II untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh. Hingga ia merasa sangat letih dan menceburkan dirinya dalam bak mandi umum penuh dengan air.
Lalu, ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!” Lalu disinilah Archimedes membuat hukumnya. Singkat cerita, dengan itu ia membuktikan bahwa mahkota raja dicampuri dengan perak. Tukang yang membuatnya dihukum mati.
Penemuan yang lain adalah tentang prinsip matematis tuas, sistem katrol yang didemonstrasikannya dengan menarik sebuah kapal. Ulir penak, yaitu rancangan model planetarium yang dapat menunjukkan gerak matahari, bulan, planet-planet, dan kemungkinan rasi bintang di langit.
Archimedes adalah orang yang mendasarkan penemuannya dengan eksperimen sehingga Beliau dijuluki Bapak IPA Eksperimental.
Bunyi Hukum Archimedes
Archimedes menemukan hukum ini pada sebuah peristiwa yang disebut dengan Hukum Archimedes. Bunyi hukum archimedes ini adalah:“apabila sebuah benda, sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut”. Misalnya air mempunyai volume tertentu, jika sebuah benda dimasukkan ke dalam air tersebut, maka permukaan air akan terdesak atau naik. Hal ini karena adanya gaya ke atas yang sering disebut gaya Archimedes.
Rumus Hukum Archimedes
Keterangan:
FA = Gaya keatas yang dialami benda(N)
ρa= Massa Jenis zat cair (kg/m3)
Va= Volume air yang terdesak (m3)
g = Percepatan Gravitasi (m/det2)
Berdasarkan bunyi dan rumus hukum Archimede diatas, suatu benda yang akan terapung, tenggelam atau melayang didalam zat cair tergantung pada gaya berat dan gaya keatas. Maka dari itu, berdasarkan hukum diatas, terciptalah 3 hukum turunan dari Hukum Archimedes Yang Berbunyi:
Benda akan terapung jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih kecil dari massa jenis zat cairnya
Benda akan melayang jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air sama dengan massa jenis zat cairnya
Benda akan tenggelam jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih besar dari pada massa jenis zat cairnya.
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air dari pada di udara karena dalam air, benda mendapat gaya ke atas. Sementara ketika di udara, benda memiliki berat yang sesungguhnya.
Wu=Mg
Ketika dalam air, benda dikatakan memiliki berat semu, dinyatakan dengan:
berat semu
Keterangan :
ws = berat semu (N)
wu = berat sesungguhnya (N)
Fa = gaya angkat ke atas (N)
Rumus Gaya Apung
Fa = Mf.g
Secara sistematis, hukum archimedes dapat ditulis sebagai berikut :
Fa = ρa Va g
Fa = gaya angkat ke atas pada benda (N)
ρa = massa jenis zat cair (kg/m3)
Va = volume zat cair yang terdesak (m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Prinsip Archimedes
Prinsip hukum archimedes ketika kita menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika kita menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada timbangan lebih kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas.
Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam air. Batu atau benda apapun akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi lebih kecil, tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan.
Penerapan Hukum Archimedes
Berikut ini contoh penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari:
Kran Otomatis Pada Penampungan Air
Jika di rumah kita menggunakan mesin pompa air, maka dapat kita lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis.
Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.
Kapal Laut
Kapal laut dapat mengapung di atas air karena badan kapal laut mempunyai rongga udara. Karena rongga udara ini, volume air laut yang dipindahkan oleh kapal tersebut cukup besar sehingga sesuai prinsip Archimedes, kapal laut mendapatkan gaya apung yang cukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal dapat mengapung di permukaan air.
Galangan Kapal
Hampir sama dengan kapal laut. Pertama-tama galangan kapal diisi dengan air laut, kemudian ditempatkan tepat dibawah kapal laut, lalu air nya disedot dan galangan kapal naik ke atas dan muncul ke purmukaan air. Akhirnya air disekeliling kapal hilang dan kapal siap di perbaiki. Setelah kapal diperbaiki galangan kapal diisi kembali oleh air laut dan mulai tenggelam. Dan kapal siap kembali ke laut.
Kapal Selam
Badan kapal selam mempunyai rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Ketika mengapung, rongga terisi dengan udara sehingga volume air yang dipindahkan sama dengan berat kapal. Sesuai dengan prinsip Archimedes, kapal selam akan mengapung.
Ketika rongga katup atas dan katup bawah pada rongga kapal selam dibuka, maka udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya, kapal mulai tenggelam. Dalam keadaan ini, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali maka volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam.
Hidrometer
Hidrometer merupakan sebuah alat ukur besaran turunan yang menjadi salah satu aplikasi dari Hukum Archimedes yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Sebuah benda dalam fluida (zat cair atau gas) mengalami gaya dari semua arah yang dikerjakan oleh fluida di sekitarnya.
Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas seberat zat cair yang dipindahkan oleh benda itu. Prinsip kerja Hidrometer menggunakan Hukum Archimedes. Nilai massa jenis suatu zat cair dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair.
Jembatan Ponton
Jembatan ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai jembatan. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip benda terapung. Drum-drum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.
Balon Udara
Balon gas ini dapat melayang karena di dalam balon tersebut berisi gas hydrogen atau helium. Massa jenis hydrogen atau helium ini lebih ringan dibanding dengan udara. Balon udara ini dapat melayang karena berisi gas yang memiliki massa jenis labih kecil dari massa jenis udara.
Demikianlah pembahasan mengenai Hukum Archimedes – Bunyi, Rumus, dan Penerapannya semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya.
