Memahami Rumus dan Contoh Soal Hukum Archimedes

Fisika merupakan salah satu mata pelajaran yang fokus mempelajari gejala-gejala alam dari segi materi dan energinya. Untuk fisika untuk SMA sendiri, siswa akan mempelajari tentang hukum Archimedes.

Ini merupakan hukum yang mengajarkan bahwa setiap benda yang direndam dalam benda cair akan mengalami gaya apung. Hal ini sebanding dengan volume cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Adapun bunyi hukumnya 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.”

Untuk informasi lebih lanjut tentang ini, berikut di bawah ini ulasannya mulai dari rumus hingga contoh soalnya. 

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.

Adapun rumus hukum Archimedes, yaitu:

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 Soal Hukum Archimedes

Berikut ini lima contoh soal yang bisa dipelajari agar paham penggunaan rumus hukum Archimedes yang benar. 

1. Sebuah batu tercelup seluruhnya dalam minyak. Bila volume balok 10 cm&³3;, tentukan berat balok dalam air yang memiliki massa jenis 8 1000 kg/m&³3; , berapakah gaya angkat yang dialami balok (gravitasi: 10 N/kg)

Penyelesaian:

Diketahui:

Volume balok : V = 10 cm&³3;

= 10______

1.000.000

= 1________

100.000

= 10-6 m&³3;

gravitasi : g = 10 N/ kg

Massa jenis air : ρ = 1000 kg /m&³3;

Ditanya: gaya angkat Fa?

Jawab:

Fa = ρ . g . V

= 1000 kg/ m&³3; . 10 N/kg . 10-6 m&³3;

= 103 . Kg/ m&³3; .10 N/kg. 10-6 m&³3;

= 10-2 N

= 0,01 N

 2. Sebuah balok yang memiliki volume 6 m&³3; jatuh ke dalam minyak. Tentukan berat balok di dalam minyak tanah yang mempunyai massa jenis 800 kg/m&³3; beserta gaya angkat yang dialami balok!

Penyelesaian:

Diketahui: Volume balok : V = 8 m&³3;
Gravitasi : 10 N/ Kg
Massa jenis minyak ρ = 800 kg /m&³3;

Ditanya: gaya angkat Fa?

Jawab:

Fa = ρ . G . V
= 800 kg/ m&³3; . 10 N/kg . 6 m&³3;
= 48.000 N.