website statistics Penerapan Hukum Archimedes Pada Balon Udara

Penerapan Hukum Archimedes Pada Balon Udara

Sebelumnya Mafia Online sudah membahas tentang 10 penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. Nah pada postingan kali ini Mafia Online akan khusus membahas tentang penerapan hukum Archimedes pada balon udara. Untuk memahami prinsip kerja balon udara maka perhatikan gambar di samping!

Penerapan Hukum Archimedes Pada Balon Udara
Balon Udara

Perhatikan gambar balon udara di atas. Dalam keadaan setimbang, gaya-gaya yang bekerja pada balon akan memenuhi persamaan:

 ΣF = 0

FA - wbeban – wbalon – wgas = 0

FA = wbeban + wbalon + wgas

dan

FA = ρu.g.Vbalon

 

Sebuah balon udara dapat naik karena adanya gaya ke atas yang dilakukan oleh udara. Balon udara diisi dengan gas yang lebih ringan dari udara misalnya gas Hidrogen (H2) dan gas Helium (He) sehingga balon terapung di udara. Balon akan naik jika gaya ke atas FA > wtot. Besarnya gaya naik balon adalah:

F = FA – wtot


dengan:

FA = ρu.g.Vbalon

dan

wtot = wbeban + wbalon + wgas

 

Massa beban yang dapat diangkat oleh balon udara dapat dirumuskan dengan persamaan:

m = Vbalonu – ρgas)

 

Contoh Soal 1

Sebuah balon dengan diameter 10 m berisi udara panas. Kerapatan udara di dalam bola adalah 75 % kerapatan udara luar (kerapatan udara luar 1,3 kg/m3). Berapakah besar massa total maksimum penumpang dan beban yang masih dapat diangkut balon tersebut !(g = 10 m/s2)

 

Penyelesaian:

ρu = 1,3 kg/m³

d = 10 m r = 5 m

mudara = 75% = 0,75

 

Cari volume balon yang berbentuk bola dengan menggunakan rumus:

V = 4/3 π r³

V =  (4/3).(3,14)(5)³

V = 523,33 m³

 

Massa beban yang dapat diangkat yakni:

mbeban = V(ρu – ρbalon)

mbeban = (523,33)(1,3 – 0,75(1,3))

mbeban = (523,33)(1,3 – 0,975)

mbeban = (523,33)(0,325)

mbeban = 170 kg

Jadi, massa total maksimum yang dapat diangkut balon tersebut adalah 170 Kg

 

Contoh Soal 2

Sebuah balon udara dengan menggunakan gas helium dirancang untuk mampu membawa beban 1100 kg, termasuk massa balon beserta alat-alatnya. Berapakah seharusnya volum minimum balon jika massa jenis udara 1,3 kg/m3 dan massa jenis helium 0,2 kg/m3?

 

Penyelesaian:

mbeban = 1100 kg

ρgas = 0,2 kg/m³

ρudara = 1,3 kg/m³

g = 10 m/s²

 

Penyelesaian :

mbeban = (ρudara – ρgas)Vbalon

1100 = (1,3 - 0,2)Vbalon

1100 = (1,1)Vbalon

Vbalon = 1100/1,1

Vbalon = 1000 m³

Jadi, volume minimum balon adalah 1000 m³

 

Contoh Soal 3

Jika diketahui volume balon udara 2.000 m3 dan berat kosongnya 10.000 N. Balon itu diisi gas helium dan diberi muatan 5.000 N. Jika masa jenis udara 1,3 kg/m3 massa jenis helium 0,18 kg/m3, tentukan gaya angkat balon mula-mula (g = 10 m/s2)?

 

Penyelesaian:

Vbalon = 2.000 m3

wbalon = 10.000 N

wbeban = 5.000 N

ρu = 1,3 kg/m3

ρgas = 0,18 kg/m3

g = 10 m/s2

 

Gaya angkat balon dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

F = FA – wgas – wbalon – wbeban

F = ρu.g.Vbalon – ρgas.g.Vbalon – wbalon – wbeban

F = (1,3)(10)(2000) – (0,18)(10)(2000) – 10000 – 5000

F = 26000 – 3600 – 10000 – 5000

F = 7400 N

 

Demikian artikel tentang penerapan hukum Archimedes pada balon udara lengkap dengan gambar ilustrasi dan contoh soal serta pembahasannya.

 

 

 

 

 

TOLONG DIBAGIKAN YA :

0 Response to "Penerapan Hukum Archimedes Pada Balon Udara"

Posting Komentar

Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.