Fluida
113
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
Penyelesaian
F
2
= m
A
= 1000 . 10 = 10
4
N A
2
= 2000 cm
2
A
1
= 10 cm
2
F
1
= ? Sesuai hukum Pascal dapat ditentukan nilai F
1
sebagai berikut.
=
= F
1
= 50 N
Bejana berhubungan memiliki luas penampang 15 cm
2
dan 500 cm
2
. Jika pada penampang kecil ditekan dengan gaya 10 N maka berapakah massa beban yang
dapat diangkat pada penampang besar?
2. Gaya Archimedes
a. Gaya Archimedes
Kapal laut terbuat dari bahan logam. Jika kalian masukkan sebatang logam ke dalam air tentu akan teng-
gelam. Tetapi mengapa kapal laut bisa terapung, bahkan dapat memuat barang dan orang yang cukup banyak?
Fenomena inilah yang dapat dijelaskan dengan hukum Archimedes.
Archimedes adalah seorang ilmuwan yang hidup sebelum masehi 287-212 SM. Archimedes telah men-
emukan adanya gaya tekan ke atas atau gaya apung yang terjadi pada benda yang berada dalam fluida air. Pan-
dangan Archimedes dapat dirumuskan sebagai berikut.
“Jika benda dimasukkan dalam fluida maka benda akan merasakan gaya apung
yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.”
Gambar 7.4
Kapal dapat terapung di air
Gambar 7.5
Benda dalam air F
A
w V
T
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMA Kelas XI
114
Gambar 7.6
a b
Perhatikan Gambar 7.5, sebuah balok dimasukkan ke dalam air. Saat volume balok tercelup V
T
maka fluida itu akan berpindah dengan volume juga V
T
berarti gaya tekan ke atas yang dirasakan balok sebesar:
F
A
= w
zat cair yang pindah
F
A
= m
air
g F
A
= ρ
a
g V
T
..................................... 7.4 dengan : F
A
= gaya tekan ke atas N ρ
a
= massa jenis fluida air kgm
3
g = percepatan gravitasi 10 ms
2
V
T
= volume fluida yang dipindahkan atau volume benda tercelup
Persamaan 7.4 ini dapat juga dibuktikan melalui eksperimen. Lakukan kegiatan 7.2.
Kegiatan 7.2
Gaya Archimedes
Tujuan : Menentukan hubungan gaya
Archimedes F
A
dengan volume yang tercelup V
T
Alat dan bahan : Neraca pegas, balok, air, gelas. Kegiatan
: 1. Timbanglah berat balok di udara dengan neraca
pegas seperti Gambar 7.6 a. Hasilnya W. 2. Timbanglah berat balok saat dicelup di air. Berilah
keadaan bahwa volume yang tercelup V
T
. Ukurlah V
T
dan berat di air W
I
. Gaya archimedes dapat ditentukan dengan persa-
maan F
A
= W - W
I
. 3. Ulangi langkah 2 dengan mengubah-ubah nilai
V
T
.
Tugas 1. Catat semua data pada tabel
2. Ulangi kegiatan yang sesuai dengan kegiatan ini
untuk menentukan hubungan F
A
dengan s = ρ g.
3. Buat simpulan.
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fluida
115
Gambar 7.7
Pengukuran berat benda T = w
w a
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
Gaya Archimedes arahnya ke atas maka pengaruhnya akan mengurangi berat benda yang tercelup. Pengaruh ini dapat diru-
muskan sebagai berikut.
F
A
= w − w’
.......................................7.5
CONTOH 7.3
Benda bermassa 3 kg memiliki volume 1,5.10
-3
m
3
. Jika benda tersebut ditimbang di air
ρ
a
= 1 grcm
3
dan g = 10 ms
2
maka tentukan:
a. gaya Archimedes yang bekerja pada benda, b. berat benda di air
Penyelesaian
m = 3 kg
g = 10
ms
2
V = 1,5.10
-3
m
3
ρ
a
= 1 grcm
3
= 1000 kgm
3
Untuk menyelesaikan soal ini dapat kalian perhatikan gaya - gaya yang bekerja pada Gambar 7.7.
a. Gaya Archimedes tekan ke atas yang dirasakan benda sebe- sar:
F
A
= ρ
a
g V = 1000 . 10 . 1,5 . 10
-3
= 15 N b. Berat benda di air memenuhi:
w’ = w − F
A
= m g − F
A
= 3.10
− 15 = 15 N
Sebuah benda yang ditimbang di udara sebesar 12 N tetapi saat ditimbang di air ternyata beratnya tinggal 8 N,
ρ
a
= 1 grcm
3
dan g = 10 ms
2
. Tentukan volume benda tersebut
b T = w’
w F
A
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMA Kelas XI
116
Gambar 7.8
Tiga keadaan benda dalam air.
Gambar 7.9
Balok terapung mengangkat beban.
tenggelam melayang
terapung
F
A
F
A
F
A
w w
w
w
B
air F
A
m w
b. Keadaan benda
