Fisika adalah ilmu dalam sains yang mempelajari gejala-gejala alam dari segi materi dan energinya. Ilmu ini sendiri telah diajarkan kepada para siswa sejak bangku SMP.
Untuk Fisika SMA, siswa akan mempelajari tentang hukum Archimedes. Ini merupakan hukum yang berbicara tentang gaya apung dan pengaruhnya terhadap benda yang tenggelam atau mengapung di dalam fluida, seperti air.
Hukum Archimedes mengajarkan bahwa setiap benda yang direndam dalam benda cair akan mengalami gaya apung. Hal ini sebanding dengan volume cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Dalam praktiknya, siswa juga nantinya akan mempelajari rumus hukum Archimedes. Lantas, seperti apa rumus hukum Archimedes? Berikut di bawah ini informasinya.
Pengertian Hukum Archimedes
Melansir dari ensiklopedia Britannica, hukum Archimedes, juga dikenal sebagai prinsip Archimedes. Artinya, salah satu hukum fundamental dalam fisika yang ditemukan oleh ilmuwan Yunani kuno bernama Archimedes.
Adapun bunyi hukum Archimedes, yaitu:
“Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.”
Pada dasarnya, hukum ini menyatakan bahwa ketika suatu benda direndam di dalam fluida, misalnya air, maka fluida tersebut akan menghasilkan gaya ke atas pada benda.
Gaya ini disebabkan oleh perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah benda. Gaya apung ini akan sebanding dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda saat benda direndam.Archimedes
Jika berat benda lebih kecil dari gaya apungnya, maka benda akan mengapung. Namun, jika berat benda lebih besar daripada gaya apungnya, benda akan tenggelam.
Rumus Hukum Archimedes
Dilansir dari laman Gramedia.com, hukum Archimedes menghitung gaya tekan ke atas (Fa) yang dipengaruhi oleh 3 hal yaitu:
1. massa jenis fluida ( ρ)
Semakin besar massa jenis fluidanya maka semakin besar gaya atas yang dihasilkan sebaliknya
semakin besar kecil jenis fluidanya maka semakin kecil gaya atas yang dihasilkan
2. volume benda (v)
Semakin besar volume benda maka semakin besar gaya atas yang dihasilkan, sebaliknya
Semakin kecil volume benda yang diangkat maka semakin kecil gaya atas yang dihasilkan
3. gravitasi benda (g)
Semakin besar gravitasi benda maka semakin besar gaya atas yang dihasilkan, sebaliknya
Semakin kecil gravitasi benda yang diangkat maka semakin kecil gaya atas yang dihasilkan.
Rumus dari hukum Archimedes
Fa = ρ . g . V
Di mana:
Fa = gaya tekan keatas satuan Newton (N)
ρ = massa jenis satuan Kg/L
g = gravitasi satuan N /Kg
V= volume satuan m&³3;
Untuk kondisi terapung , penerapan hukum archimedes adalah sebagai berikut:
misalkan ada kayu. Maka pada kayu tersebut ada 2 gaya yang bekerja yaitu gaya angkat air dan gaya berat kayu.
Besar gaya angkat sama dengan berat air yang di desak oleh bagian kayu yang berada di bawah permukaan air.
Fa = ρair . g . Vair
Dimana
Vair = volume air yang terdesak oleh kayu (m&³3;)
ρair = massa jenis air satuan Kg/L
Berat kayu adalah
w = ρkayu . g . Vtotal
w = berat kayu
V total = volum kayu seluruhnya
ρkayu = massa jenis kayu
Karena kayu diam di permukaan air, maka terjadi hubungan
Gaya angkat = berat kayu
Fa = w
ρair.g. Vair= ρkayu . g . Vtotal
Karena g atau nilai gravitasi di ruas kanan dan kiri sama, maka akan diperoleh persamaan
ρair.Vair= ρkayu . Vtotal
Contoh Penerapan Hukum Archimedes
Hukum Archimedes memiliki berbagai contoh penerapan yang penting dalam berbagai bidang. Berikut di bawah ini beberapa diantaranya:
1. Kapal Selam
Kapal selam merupakan salah satu contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan air.
Caranya adalah dengan mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambah massa jenisnya.
2. Balon Udara
Penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada balon udara. Udara di dalam balon udara dipanaskan agar massa jenisnya menjadi lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya (atmosfer), sehingga balon udara dapat melayang di udara.
3. Kapal Laut
Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi. Meskipun demikian, kapal ini tetap bisa mengapung di atas laut.
Hal ini dikarenakan gaya angkat kapal sebanding dengan berat kapal. Kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan akan lebih besar dan gaya angkat ke atas pun juga menjadi lebih besar.
4. Ilmu Kedokteran dan Farmasi
Dalam dunia medis, hukum Archimedes dapat diterapkan untuk mengukur densitas dan volume benda, seperti organ dalam tubuh manusia.
Misalnya, densitas tubuh dapat dihitung dengan merendam tubuh dalam tangki berisi cairan dan mengukur volume cairan yang terdisplasi.
Prinsip ini juga digunakan dalam perancangan obat-obatan cair, yaitu pengetahuan tentang interaksi antara bahan-bahan dengan cairan tubuh sangat penting.
5. Industri Minyak dan Gas
Dalam industri minyak dan gas, hukum Archimedes digunakan untuk mengukur densitas fluida dalam sumur minyak atau gas. Hal ini membantu dalam menentukan jenis cairan yang ada di sumur dan mengukur level produksi.
6. Bidang Lingkungan
Penerapan hukum Archimedes juga terlihat dalam analisis lingkungan. Dalam bidang hidrologi, prinsip ini digunakan untuk mengukur aliran air, menilai keberlanjutan air tanah, dan memahami dinamika pergerakan air dalam ekosistem.
Itulah rangkuman mengenai rumus hukum Archimedes termasuk pengertian dan contoh penerapannya dalam berbagai bidang.