Hukum Archimedes Pada Benda Mengapung, Melayang dan Tenggelam

Jika benda dimasukkan dalam fluida atau zat cair maka akan ada tiga kemungkinan keadaannya, yaitu: tenggelam, terapung dan melayang. Apa yang menyebabkan benda bisa tenggelam, terapung dan melayang?

 

a. Benda Mengapung

Benda dikatakan mengapung jika sebagian benda tercelup di dalam zat cair. Contoh dalam kehidupan sehari-hari benda mengapung adalah perahu, kapal, buah kelapa, dan gabus. 

Kapal mengapung di lautan

Jika volume yang tercelup sebesar V_f , maka gaya ke atas oleh zat cair yang disebabkan oleh volume benda yang tercelup sama dengan berat benda. Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan:

=> w_b < F_A

=> m_b.g < ρ_f.g.V_f

=> ρ_b.g.V_b < ρ_f.g.V_f

karena V_b < V_f maka ρ_b < ρ_f

Jadi, benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis fluida. Apabila volume benda tercelup dalam zat cair V_f dan volume benda total V_b, berlaku:

=> ρ_f/ρ_b = V_b/V_f

 

b. Benda Melayang

Benda dikatakan melayang jika seluruh benda tercelup ke dalam zat cair, tetapi tidak menyentuh dasar zat cair dan juga tidak muncul ke permukaan zat cair. Contoh dalam kehidupan sehari-hari benda melayang di dalam zat cair yakni penyelam dan ikan-ikan di dalam air.

Penyelam melayang di dalam lautan

Sebuah benda akan melayang dalam zat cair apabila gaya ke atas yang bekerja pada benda sama dengan berat benda.

=> w_b = F_A

=> m_b.g = ρ_f.g.V_f

=> ρ_b.V_b.g = ρ_f.g.V_f

karena V_b = V_f , maka ρ_b = ρ_f

Jadi, benda akan melayang jika massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.

 

c. Benda Tenggelam

Benda dikatakan tenggelam dalam zat cair apabila benda jatuh ke bawah/dasar wadah saat dimasukkan ke dalam zat cair tersebut. Benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan tenggelam jika berat benda juga lebih besar daripada gaya Archimedes (w_b > F_A). Secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan:

=> w_b > F_A

=> m_b.g > ρ_f.g.V_f

=> ρ_b.g.V_b > ρ_f.g.V_f

karena V_b > V_f maka ρ_b > ρ_f

Jadi, benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida (ρ_b > ρ_f). Contoh peristiwa tenggelam dalam kehidupan sehari-hari yakni batu yang dimasukkan ke dalam air.

Batu tenggelam di dalam air

Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang hukum Archimedes pada benda mengapung, melayang dan tenggelam, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 1

Tabung kosong bermassa 2 kg memiliki volume 2.10^-2 m³. Kemudian tabung diisi timah dan dimasukkan ke dalam air. Berapakah massa timah maksimum agar tabung masih terapung?

 

Penyelesaian:

m_b = 2 kg

V_b = 2.10^-2 m³

ρ_f = 10³ kg/m³

 

Agar tabung masih terapung maka massa beban maksimum dapat dihitung dengan keadaan keseimbangan berikut.

w + w_b = F_A

m.g + m_b.g = ρ_f.g.V_b

m + m_b = ρ_f.V_b

m + 2 = (10³)(2.10^-2)

m + 2 = 20

m = 22 kg

 

Contoh Soal 2

Di dalam sebuah bak berisi air (ρ_air = 1 gr/cm³) terapung sebongkah es (ρ_es = 0,9 gr/cm³). Jika volume es yang muncul di permukaan air 50 cm³, maka hitunglah volume es seluruhnya!

 

Penyelesaian:

ρ_air = 1 gr/cm³

ρ_es = 0,9 gr/cm³

V_m = 50 cm³

 

Tentukan terlebih dahulu benda tercelup, di mana volume tercelup sama dengan volume air yang dipindahkan (V_t) yakni:

ρ_es/ρ_air = V_t/V_es

V_{t =} (ρ_es/ρ_air).V_es

V_{t =} (0,9/1).V_es

V_t = 0,9V_es

V_t = 0,9V_es

 

Volume yang muncul merupakan volume es total dikurangi volume tercelup, maka:

V_m = V_es – V_t

50 = V_es – 0,9V_es

50 = 0,1 V_es

V_es = 50/0,1

V_es = 500 cm³

Jadi, volume es seluruhnya adalah 500 cm³

 

Demikian artikel tentang Hukum Archimedes pada benda mengapung, melayang dan tenggelam lengkap dengan contoh soal dan pembahasannya.

TOLONG DIBAGIKAN YA :