Pagi sobat bangkusekolah.com bagaimana kabarnya? Pastinya sehat, pada pertemuan kali ini kita akan membahas prinsip archimedes tentang gaya apung yang materi ini mengupas apa itu prinsip archimedes dan begitu juga gaya apung. Sebelum masuk ke materi yang dibahas sobat tahu tidak apa itu tekanan hidrostatis? Tekanan hidrostatis merupakan suatu tekanan yang dilakukan oleh zat cair karena kedalamannya. Jika kita memasukan suatu benda ke dalam air, maka benda tersebut akan mendapat sebuah tekanan oleh zat cair tersebut. Nah bagaimana benda tersebut bisa tenggelam, melayang dan terapung di dalam air? Permasalahan tersebut menggunakan prinsip archimedes. Apa itu prinsip Archimedes? Bagaimana prinsip Archimedes?
Belajar Prinsip Archimedes Tentang Gaya Apung
Apa sobat pernah melihat orang bersantai dengan mengapungkan punggungnya di dalam kolam renang. Dan orang tersebut merasa seperti tidak memiliki berat pada saat air menopangnya. Jika orang tersebut perlahan-lahan naik dan keluar dari kolam, dia merasakan tubuhnya semakin seperti bertambah berat. Semakin tinggi kamu naik semakin banyak juga mengerahkan otot-otot untuk menopang tubuhnya.
Gejala diatas disebabkan dengan adanya tekanan dari zat cair. Ilmuwan pertama yang mengamati gejala tersebut adalah matematikawan (orang yang ahli matematika) yang berkebangsaan Yunani bernama Archimedes (187-212 SM). Pengamatan ini memunculkan hukum yang kita kenal Prinsip Archimedes, yaitu: “Jika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”.
Dan akibat adanya gaya apung tersebut, berat benda didalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dari dalam zat cair akan terasa lebih ringan jika dibandingkan benda yang diangkat di darat. Berat ini disebabkan berat semu dan dirumuskan sebagai berikut:
Wsemu = Wbenda – Fa
dengan:
Wsemu = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s2)
Wbenda = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s2)
Fa = gaya apung (N)
Disaat orang tersebut berada di dalam kolam renang, dia mengalami gaya apung. Nah, gaya apung itu sendiri adalah kemampuan suatu fluida, zat cair atau gas, untuk diarahkannya suatu gaya ke atas pada suatu benda yang dibenamkan ke dalam fluida tersebut. Besar gaya apung menentukan apakah sebuah benda bisa terapung atau tenggelam di dalam fluida. Jika gaya apung lebih kecil daripada berat bendanya, benda itu akan tenggelam. Jika gaya apung tersebut sama dengan berat benda, benda tersebut terapung. Besarnya gaya apung dirumuskan sebagai berikut:
Fa = ρcair Vb g
dengan:
ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3)
Vb = volume benda yang tercelup (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Pernahkah sobat memperhatikan kapal laut? Kapal laut massanya berton-ton, tetapi kenapa kapal dapat mengapung di air laut. Jika sobat memasukkan koin ke dalam bak mandi berisi air, koin tersebut pasti akan tenggelam. Massa kapal laut jauh lebih besar daripada massa koin. Tetapi, kenapa kapal laut dapat terapung di permukaan air laut, sedangkan koin malah tenggelam?
Jawab dari pertanyaan di atas, kamu harus bisa memahami prinsip gaya apung di dalam zat cair tersebut. Ada lagi sobat ketika tong kosong dimasukkan ke dalam air sungai, tong tersebut akan mengapung di air. Meskipun massa jenis tong bekas oli ini lebih besar daripada air, tong tersebut dapat mengapung di air. Hal ini dikarenakan pada kaleng tersebut bekerja gaya apung yang dapat menahan tong tetap mengapung. Besar gaya apung ini sebanding dengan volume zat cair yang kita pindahkan. Pada percobaan ini volume air yang kita pindahkan adalah volume air yang tertampung pada sungai tersebut.
Kalau sekarang, coba bagaimana jika tong yang terisi air dimasukkan ke dalam air di sungai? Tong tersebut akan tenggelam karena gaya apung tersebut tidak cukup kuat untuk menahan kaleng tetap terapung. Kalau air yang ada pada sungai dimasukkan ke dalam tong yang kosong, air dari sungai tersebut akan mengisi penuh tong tersebut. Berapakah besarnya gaya apung pada tong yang tenggelam pada saat ini? Hukum Archimedes menyatakan “bahwa suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut”.
Contoh soal 1
Sebuah boling ditimbang di udara, beratnya 30 N. Ketika boling tersebut ditimbang di dalam air, beratnya menjadi 25 N. Berapa gaya ke atas yang diterima benda tersebut dan volume benda boling tersebut?
Jawab:
wdi udara = 30 N
wair = 25 N
Berarti, air memberikan gaya apung sebesar:
F = wdi udara – wair
F = 30 N – 25 N
F = 5 N
Jadi, besar gaya apung yang diterima benda itu adalah 5 N. F = v · ρc · g
5 = v · 103 · 10
v = 5 · 10–4 m3 Jadi, volume benda pejal tersebut adalah 5 · 10–4 m3 atau 500 cm3 Contoh soal 2
Di dasar sebuah sungai terdapat kayu yang beratnya 500N (diukur di udara). Jika kayu tersebut dapat diangkat oleh seorang pria dengan gaya 300 N, hitunglah berat kayu tersebut di dalam air!
Jawab:
wdi udara = 500 N
Fa = 300 N
wdi air = wdi udara – Fa
wdi air = 500 N – 700 N = 200 N
jadi, berat kayu didalam air adalah 200 N
Bagaimana sobat mudah bukan jika langsung ke contoh soalnya?
Ok sobat kita usai dulu sampai di sini, kita akan bahas yang lain lagi. Terima kasih banyak atas partisipasinya sudah berkunjung. Semoga apa yang kita pelajari hari ini mendapatkan berkah.
Be the first to comment