Bunyi Hukum Archimedes dan 3 Syarat Keadaannya

Prinsip atau hukum Archimedes merupakan salah satu penemuan di bidang keilmuan fisika yang dikembangkan sejak tahun 287-212 SM.

Hukum ini ditemukan oleh ilmuwan kenamaan Yunani yang bernama Archimedes. Tak hanya itu, ia juga giat menggeluti bidang keilmuan lainnya. Di antaranya adalah filsafat, teknik, astronom, dan matematika.

Terkait dengan hal tersebut, kali ini Katadata.co.id ingin membahas tentang bunyi hukum Archimedes. Berikut penjelasan lengkapnya.

Bunyi Hukum Archimedes

Bunyi hukum Archimedes yaitu ketika suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya.

Halliday dan Resnick melalui buku Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga (1987) menjelaskan bahwa ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, maka zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, dimana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Hampir serupa, Halliday dan Resnick menerangkan bahwa bunyi hukum Archimedes adalah suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Serway dan Jewett di dalam bukunya yang berjudul Fisika untuk Sains dan Teknik (2009) juga menjelaskan bahwa prinsip Archimedes membuktikan bahwa sebuah benda akan mengapung di dalam fluida jika massa jenis suatu benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair.

Dalam hukum Archimedes, terdapat fluida yang diartikan sebagai zat berubah bentuk secara berkelanjutan apabila terkena tegangan geser.

Selain itu, Raswari di dalam bukunya yang berjudul Teknologi dan Perencanaan Perpipaan (1986) menjelaskan bahwa fluida merupakan zat atau bahan yang dalam keadaan setimbang tidak dapat menahan gaya atau tegangan geser (shear force). Sementara itu, dapat tetap mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan dan atau tinggi.

Diketahui bahwa fluida memiliki dua wujud, yakni cair dan gas. Di dalam hukum Archimedes, jenis yang biasa berperan yaitu fluida cair.

Singkatnya, fluida cair merupakan fluida berpartikel rapat. Di dalamnya terdapat gaya tarik antar molekul sejenis yang sangat kuat. Tak hanya itu, permukaannya bebas dan cenderung mempertahankan volume.

Sedangkan fluida gas memiliki partikel renggang. Hal tersebut juga selaras dengan tarikan antara molekul yang lemah dan ringan sehingga menyebabkannya mudah melayang dengan bebas. Diketahui juga bahwa volumenya tidak menentu.

3 Syarat Keadaan Hukum Archimedes

1. Tenggelam

Tenggelam terjadi ketika massa jenis zat cair lebih kecil dari massa jenis benda. Misalnya seperti besi atau baja akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air karena massa jenis besi lebih besar dari massa jenis air. Pada keadaan tenggelam, berat benda di dalam cairan lebih besar dibandingkan gaya ke atas oleh cairan.
“Gaya tekan air berat benda."

2. Melayang

Keadaan ini terjadi ketika massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda. Benda yang melayang berada di antara dasar bejana dan permukaan cairan. Contohnya telur yang dimasukkan ke dalam air yang ditambahkan sedikit garam akan melayang karena massa jenis keduanya sama.
“Gaya tekan air = berat benda."

3. Terapung

Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih besar dari massa jenis benda. Contohnya styrofoam atau plastik akan terapung jika dimasukkan ke dalam air.
"Gaya tekan air > berat benda."

Sejarah Singkat Hukum Archimedes

Sebelum ada bunyi hukum Archimedes, prinsip fisika tersebut ditemukan oleh ilmuwan dengan nama yang sama ketika sedang mandi. Tepatnya ketika Archimedes melihat banyaknya air yang tumpah ketika berendam di dalam bak.

Dari situ, ia mengembangkan hukum ini sehingga dapat dijadikan patokan sejumlah penerapan dalam membangun serta mengoperasikan benda. Di antaranya adalah kapal selam, balon udara, hidrometer, jembatan apung, dan lain-lain.

Hukum ini juga menghasilkan rumus fisika yang masih digunakan hingga sekarang. Biasa disebut gaya Archimedes, berikut keterangannya.

Rumus Gaya Archimedes

Fa = ρ.g.V

Keterangan
Fa = gaya tekan ke atas satuan Newton (N)
Ρ = massa jenis satuan Kg/L
g = gravitasi satuan N/Kg
V = volume satuan m&³3;

Fa = w - w1

Keterangan:
Fa = gaya ke atas (N)
w = berat di udara (N)
w1 = berat benda yang terukur saat berada di dalam zat cair

Contoh Soal Hukum Archimedes dan Jawabannya

Sumber: Gramedia.com

Diketahui balok dengan tinggi 30 cm mempunyai massa jenis 750 kg/m&³3; mengapung di atas zat cair yang massa jenisnya 1.200 kg/ m&³3; tinggi balok yang muncul ke permukaan.

Penyelesaian :

Tinggi balok = 30 cm&³3;
= 30 m&³3;
1.000.000
= 3
100.000
= 3. 10⁵m&³3;

Massa jenis balok : ρbalok= 750 kg /m
Massa jenis zat cair : ρcair= 1.200kg /m&³3;
Volume balok keseluruhan = Vt
Volume balok yang tenggelam : V1

Ditanya: tinggi balok yang muncul di permukaan

ρzatcairV1= ρbenda. Vtotal
1.200 V1 = 750 Vt
V1 = 750 Vt
1.200

V1 = 75 Vt
120 kita bagi 15
V 1 = 5 Vt
8

Jika keseluruhan balok dianggap 1 bagian
Maka tinggi balok yang muncul dipermukaan bisa kita cari
V2 = Vt – V1
= 1 – ⅝ V
= ⅜

Karena V total = 30 cm
Maka V2 = ⅜ .30 cm
= 11,25 cm
Jadi V2 atau tinggi yang muncul di permukaan 11,25 cm.