Hukum Archimedes yang juga dikenal sebagai hukum fisik daya apung yang ditemukan oleh ahli matematika dan ilmuwan Yunani kuno, Archimedes. Archimedes menelusuri jejak Euclid dalam membuat aksioma tertentu yang merupakan abstraksi sederhana dari pengalaman yang hadir dalam dunia nyata. Dia berbicara panjang lebar tentang situasi di mana balok yang digunakan untuk percobaan.
Percobaan ini didukung pada titik waktu yang juga dapat disebut sebagai titik tumpu di mana jarak ke semua bobot dapat diukur. Harus juga disebutkan bahwa pusat gravitasi dari beberapa bobot ini yang ditempatkan pada balok yang bersangkutan tepat berada di titik tumpu karena balok ditempatkan secara horizontal dan dengan demikian tetap berada dalam kesetimbangan.
Bunyi Hukum Archimedes
Nilai gaya dorong diberikan oleh hukum Archimedes yang ditemukan oleh Archimedes dari Syracuse Yunani. Ketika suatu objek seluruhnya atau sebagian dicelupkan ke dalam cairan, objek tersebut kehilangan berat yang tampak sama dengan berat cairan yang dipindahkan olehnya.
Prinsip Archimedes menyatakan bahwa:
Gaya apung ke atas yang diberikan pada benda yang direndam dalam fluida, baik sebagian atau seluruhnya terendam, sama dengan berat fluida yang dipindahkan tubuh dan bekerja dalam arah ke atas di pusat massa fluida yang dipindahkan.
Hukum Archimedes menjelaskan mengapa beberapa benda mengambang dalam cairan meskipun sangat berat. Itu semua tergantung pada berapa banyak cairan yang dipindahkan. Contoh nyata yang bisa Kamu lihat adalah kapal pesiar. Kapal pesiar itu sangatlah berat, namun mengapa kapal pesiar tetap mengapung?
Sedangkan mengapa jika bola baja dengan berat yang sama dengan kapal ditempatkan di air, itu akan tenggelam ke dasar? Jadi, alasan bola itu tenggelam adalah karena bentuknya yang sangat kompak, sehingga hanya memindahkan sedikit air.
Volume air yang dipindahkan oleh bola baja beratnya kurang dari bola itu sendiri, sehingga gaya apung tidak sebesar gaya gravitasi yang menarik bola. Dengan demikian, bola tenggelam.
Rumus Hukum Archimedes
Berikut rumus dari Hukum Archimedes
(Rumus ini digunakan misalnya dalam menggambarkan prinsip pengukuran dasymeter dan penimbangan hidrostatik.)
Contoh: Jika Kamu menjatuhkan kayu ke dalam air, daya apung akan membuatnya mengapung.
Contoh: Balon helium di mobil yang bergerak. Saat meningkatkan kecepatan atau mengemudi di tikungan, udara bergerak berlawanan arah dengan akselerasi mobil. Namun, karena daya apungnya, balon didorong “keluar dari jalan” oleh udara dan akan melayang ke arah yang sama dengan akselerasi mobil.
Penerapan Hukum Archimedes
Kamu dapat menjumpai penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari, misalnya:
1. Kapal selam
Kapal selam memiliki tangki pemberat yang besar yang digunakan untuk mengontrol posisi dan kedalamannya dari permukaan laut.
Sebuah kapal selam tenggelam dengan membiarkan air masuk ke tangki pemberat sehingga bobotnya menjadi lebih besar dari gaya apung. Sebaliknya, ia mengapung dengan mengurangi air di tangki pemberat. — dengan demikian bobotnya lebih kecil dari gaya apung.
2. FLIP
FLIP ini adalah kapal penelitian yang melakukan penelitian tentang gelombang di perairan dalam. Itu dapat berubah secara horizontal atau vertikal. Ketika air dipompa ke tangki buritan, kapal akan terbalik secara vertikal. Prinsip yang digunakan dalam FLIP hampir mirip dengan kapal selam. Kedua kapal memompa air masuk atau keluar dari tangki untuk naik atau tenggelam.
3. Kapal
Sebuah kapal mengapung di permukaan laut karena volume air yang dipindahkan oleh kapal cukup untuk memiliki berat yang sama dengan berat kapal.
4. Hidrometer
Hidrometer adalah alat untuk mengukur kepadatan relatif cairan. Terdiri dari sebuah tabung dengan bohlam di satu ujung. Tembakan timah ditempatkan dalam bola lampu untuk menimbangnya dan memungkinkan hidrometer melayang secara vertikal dalam cairan.
Dalam cairan dengan kepadatan lebih rendah, volume cairan yang lebih besar harus dipindahkan untuk gaya apung sama dengan berat hidrometer sehingga tenggelam lebih rendah. Hydrometer mengapung lebih tinggi dalam cairan dengan kepadatan lebih tinggi. Kepadatan diukur dalam satuan g cm-3.
5. Balon udara yang panas
Atmosfer dipenuhi dengan udara yang memberikan gaya apung pada objek apa pun. Balon udara yang panas naik dan mengapung/mengambang karena gaya apung (ketika udara di sekitarnya lebih besar dari beratnya). Itu turun ketika berat balon lebih tinggi dari gaya apung. Itu menjadi diam ketika berat sama dengan gaya apung. Berat balon udara dapat dikontrol dengan memvariasikan jumlah udara panas dalam balon.
6. Ikan
Kelompok ikan tertentu menggunakan prinsip hukum Archimedes untuk naik turun air. Untuk naik ke permukaan, ikan mengisi kantung renangnya dengan kantung udara.
7. Serangga berjalan air
Prinsip Archimedes menjelaskan mengapa beberapa serangga bisa berjalan di atas air. Meski serangga bisa berjalan di air, namun jangan sekali-kali Kamu mencoba berjalan di air layaknya serangga yaa.
Contoh Soal
Contoh 1
Kepadatan baja adalah 9000. kg / m3 dan kepadatan air adalah 1000. kg / m3. Jika kubus baja 0,100 m di setiap sisi ditempatkan dalam tangki air dan ditimbang saat berada di bawah air, berapakah berat nyata kubus?
Jawab:
Volume kubus adalah 0,00100 m3.
Massa kubus adalah 9,00 kg.
Berat kubus saat tidak terendam air = (9,00 kg) (9,80 m / s2) = 88,2 N
Massa air yang dipindahkan oleh kubus = 1,00 kg
Berat air yang dipindahkan oleh kubus = 9,80 N
Gaya apung pada kubus baja = 9,80 N
Jadi, berat nyata kubus di bawah air = 88,2 N – 9,80 N = 78,4 N
Contoh 2
Sebuah kubus logam berlubang 1,00 m di setiap sisi memiliki massa 600. kg. Seberapa dalam kubus ini akan tenggelam ketika ditempatkan di tong air?
Jawab:
Karena berat kubus adalah 5880 N, ia perlu memindahkan 5880 N air untuk mengapung.
Volume bagian kubus yang terendam = (1,00 m) (1,00 m) (x m) = x m3
Massa air yang dipindahkan = 1000x kg
Berat air yang dipindahkan = 9800x N
9800x = 5880
x = 0,600 m
Jadi, kubus akan tenggelam sehingga 0,60 m berada di bawah air dan 0,40 m di atas air.
Sementara menunjukkan prinsip hukum Archimedes, harus disebutkan bahwa gravitasi memiliki peran penting dalam seluruh fenomena. Artinya, gaya daya apung yang selalu menentang unsur gravitasi sebenarnya disebabkan oleh gravitasi itu sendiri.
Tekanan dalam cairan meningkat ketika kedalaman meningkat karena ada aksi di dalam dan gravitasi pada fluida yang ada di tangan. Tekanan yang semakin meningkat ini menerapkan gaya pada benda yang tenggelam dan yang meningkat seiring dengan kedalaman fluida. Hasil dari fenomena semacam itu adalah daya apung.
