Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Archimedes

AhmadDahlan.Net – Rumus hukum Archimedes digunakan untuk menghitung gaya apung yang diberikan oleh sebuah fluida terhadap benda yang tercelup di dalamnya. Menurut Archimedes, gaya angkat zat cair itu sama besar dengan Berat fluida yang dipindahkan. Dengan demikian hukum tersebut dapat dituliskan dalam formulasi matematika sebagai berikut:

F_a=W_f

F_a = m_fg

dimana m = ρV, maka

F_a= ρgV

keterangan:

F_a : gaya apung (N)
ρ : massa jenis fluida (kg/m³)
g : percepatan gravitasi (m/s²)
V : volume benda tercelup (m³)

Ketika kalian memasukkan gabus ke dalam wadah berisi air, gabus tersebut akan mengapung dan bergerak ke atas permukaan air. Hal ini karena gabus memiliki gaya apung atau gaya Archimedes yang membuatnya bergerak naik ke atas permukaan. Berikut penjelasan lebih lengkap mengenai gaya apung dalam hukum Archimedes

A. Pengertian Gaya Archimedes

Gaya Archimedes merupakan gaya angkat ke atas yang dimiliki benda apabila berada di dalam fluida. Gaya Archimedes biasanya juga disebut dengan gaya apung. Gaya ini pertamakali ditemukan oleh Ilmuwan bernama Archimedes dalam hukum Archimedes.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang di tumpahkan nya.

Dengan mengetahui gaya Archimedes, kita dapat mengetahui posisi benda dalam fluida, yaitu :

Mengapung apabila F_a = W
Melayang apabila F_a = W
Tenggelam apabila F_a > W

B. Persamaan Gaya Archimedes

Gaya Archimedes atau gaya apung dapat dihitung menggunakan persamaan :

F_a=W_u-W_f

keterangan,
F_a : gaya Archimedes (N)
W_u : gaya berat benda di udara (N)
W_f : gaya berat benda di fluida (N)

Selain persamaan di atas, gaya Archimedes atau gaya apung juga dapat dihitung menggunakan persamaan :

F_a=ρ_f.V_{bf}.g

keterangan,
F_a : gaya Archimedes (N)
ρ_f : massa jenis fluida (kg/m³)
V_bf : volume benda yang tercelup dalam fluida (m³)
g : percepatan gravitasi (m/s²)

C. Contoh Soal

Sebuah benda ketika berada di udara memiliki berat 500 N, sedangkan ketika
dicelupkan dalam air seluruhnya memiliki berat 400 N. Jika massa jenis air
1000 kg/m³, hitunglah besar volume benda yang tercelup dalam air !

Pembahasan

Dik :
W_u : 500 N
W_f : 400 N
ρ_f : 1000 kg/m³

Dit :
V_bf

Pembahasan :
1. Mencari besar gaya Archimedes

F_a=W_u-W_f

F_a=500\ N-400\ N

F_a=100\ N

2. Mencari besar volume benda yang tercelup

F_a=ρ_f.V_{bf}.g

100\ N=1000\ kg/m^3\ .\ V_{bf}\ .\ 10\ m/s^2

100\ N=10000\ N/m^3\ .\ V_{bf}

V_{bf}=\frac{100\ N.m^3}{10000\ N}

V_{bf}=0,01\ m^3=10\ cm^3

Jadi, besar volume benda yang tercelup kedalam air adalah sebesar 10 cm³.