Tag: Gaya Apung

  • Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Archimedes

    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:

    Fa : 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 Fa = W
    Melayang apabila Fa = W
    Tenggelam apabila Fa > W

    B. Persamaan Gaya Archimedes

    Gaya Archimedes atau gaya apung dapat dihitung menggunakan persamaan :

    F_a=W_u-W_f

    keterangan,
    Fa : gaya Archimedes (N)
    Wu : gaya berat benda di udara (N)
    Wf : 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,
    Fa : gaya Archimedes (N)
    ρf : massa jenis fluida (kg/m3)
    Vbf : 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 :
    Wu : 500 N
    Wf : 400 N
    ρf : 1000 kg/m3

    Dit :
    Vbf

    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.

  • Hukum Archimedes dan Gaya Hidrostatis

    Hukum Archimedes dan Gaya Hidrostatis

    AhmadDahlan.NET – Semua benda yang tercelupkan sebagian atau seluruh ke dalam suatu fluida akan mengalami sejumlah gaya apung oleh suatu fluida. Gaya ini disebut sebagai gaya hidrostatis atau gaya apung yang disebabkan oleh zat cair yang diam.

    Misalkan saja sebuah bola yang ditenggelamkan ke dalam sebuah kolam renang akan mengalami gaya apung yang mendorong balik bola tersebut ke atas. Dalam kasus ini akan berlaku hukum Newton tentang gerak. Jika gaya apung lebih besar dari gaya yang dikeluarkan oleh tangan untuk mendorong bola tersebut, maka benda tidak akan tenggelam, begitu pula sebaliknya.

    Gaya apung juga bekerja pada benda yang tenggelam sekalipun benda tersebut sudah berada di bawah air. Gaya apung akan selalu dialami oleh benda yang ada di dalam fluida hanya saja pada kasus benda tenggelam gaya apung lebih kecil di bandingkan dengan gaya berat benda.

    A. Tekanan dan Gaya Apung

    Gaya Apung disebabkan oleh tekanan yang diberikan oleh fluida terhadap benda yang ada di dalamnya. Perhatikan benda yang berada dalam keadaan melayang di dialam sebuah fluida.

    Bagan Gaya Apung pada Fluida

    Pada benda di atas berlaku dua gaya yakni

    FB = F2 – F1

    Masukkan persamaan Tekanan Fluida yakni P = F/A

    FB = P2A – P1A

    FB = ρgh2 A – ρgh1A

    FB = ρgA(h2-h1)

    A(h2-h1) tidak lain adalah volume dari benda sehingga

    FB = ρgV

    B. Hukum Archimedes

    Raja Hieron II yang hidup sekitar abad 2 SM curiga bahwa mahkota yang ia miliki ini tidak terbuat dari emas yang klaim terbuat dari emas murni oleh sang empunya. Heiron pun meminta bantuan dari Archiemedes untuk membuktikan bahwa dugannya tentang mahkota bukanlah emas.

    Data tentang emas dan alat ukur emas pada zaman tersebut tentu saja tidak secanggih sekarang sehingga akhirnya Archimedes memutar otak untuk memenuhi permintaan raja, sampai suatu ketika Archimedes masuk ke dalam bak mandi yang berisi penuh air. Setiap kali ia mencelupkan lebih banyak bagian tubuhnya di dalam bak mandi, air yang tertumpah semakin banyak. Ia kemudian menyadari bahwa jumlah zat cair yang tertumpah itu sebanding dengan volume tubuhnya yang masuk dan akhirnya ia berlari keluar dari kamar mandi sambil berteriak Eureka!!!, Eureka!!!, Eureka!!!.

    Eureka berarti saya temukan dan teriakan itu menandakan ia telah menemukan solusi dari permasalahan raja. Archimedes kemudian mengambil sebongkah emas murni yang massanya sama dengan massa dari mahkota. Archimedes mengklaim jika jumlah volume air yang dipindahkan saat mencelupkan emas murni ke dalam bejana sama dengan mahkota raja, maka mahkota tersebut adalah emas, jika tidak maka mahkota tersebut tidak terbuat dari emas murni.

    Hasilnya Volume air yang pindahkan jauh lebih sedikit dari emas murni yang dibawa Archimedes, jadilah sang empu pembuat mahkota di hukum Gantung. Peristiwa tersebut tercatat dalam sejarah dan nama Archimedes pun diabadikan sebagai hukum Archimedes untuk gaya Apung Fluida.

    Contoh Kasus

    Sebuah mahkota seberat 147 N di udara, jika ditimbang didalam air, beratnya berkurang menjadi 134 N. Jika gaya gravitasi ditemapt tersebut adalah 10 m/s2, apakah mahkora tersebut terbuat dari emas?

    Solusi :

    Konsep : Emas memiliki massa jenis sekitar 19.300 kg/m3, jika tidak sesaui dengan massa jenis maka Mahkota tersebut tidak terbuat dari emas murni.

    Gaya Pada Fluida

    Gaya yang dialami oleh Fluida adalah

    Σ F = 0

    WB – FT – Ff = 0

    WB – FT = Ff

    Jika

    w = mg = ρ0Vg

    WB – FT = Ff = ρoVg

    Bagikan ke dua ruas dari persamaan tersebut maka :

    Archimedes Fluida

    Hasil ini menunjukkan bahwa densiti dari mahkota tersebut hanya 11.300 kg/m3.

    Soal Latihan

    1. Sebuah gelas ukur diletakkan di atas neraca elektronik. Sebuah bola tembaga dengan jari-jari 2,6 cm digantung dengan seutas tali kemudian dicelupkan ke dalam gelas tapi dijaga tidak menyentuh lantai dasar. Berapakah besar tegangan tali dari penggantung tersebut, jika massa bola tersebut sebesar 975 g?