Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
161
Tenggelam
Hukum Archimedes menyatakan bahwa semua benda yang
dimasukkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas dari zat cair tersebut sebesar berat zat cair
yang dipindahkan.
Untuk memahami hukum Archimedes tersebut, perhatikan gambar 7.12 di bawah
Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda yang tercelup =
V
c
. Berat zat cair yang terdesak:
w
c
= m
c
. g =
ρ
c
. V
c
. g Gaya ke atas
F
A
sama dengan berat zat cair yang terdesak:
Jadi F
A
= w
c
F
A
= ρ
c
. V
c
. g Melanjutkan pembahasan kita
mengenai hukum Archimedes, kita akan mempelajari keadaan benda
yang dimasukkan ke dalam zat cair.
Tiga keadaan benda yang berada dalam zat cair yaitu sebagai berikut.
a. Tenggelam
Perhatikan gambar berikut Dalam keadaan setimbang
ΣF = 0, se- hingga
F
A
+ N – w = 0, N = gaya normal
F
A
= w – N sehingga F
A
w Benda tercelup seluruhnya maka
V
b
= V
c
dari F
A
w, w = m
b
. g =
ρ
b
. g . V
b
ρ
c
. g . V
c
ρ
b
. g . V
b
ρ
c
V
b
Gambar 7.13 Benda tenggelam
F
A
N
w
Hukum Archimedes
Jadi, benda tenggelam dalam zat cair jika massa jenis benda ρ
b
lebih besar daripada massa jenis zat cair ρ
c
.
Keterangan:
ρ
b
: massa jenis benda kgm
3
ρ
c
: massa jenis zat cair kgm
3
w : berat benda di udara N w
c
: berat benda di dalam zat cair N F
A
: gaya ke atas N V
b
: volume benda m
3
V
c
: volume zat cair m
3
F
1
F
A
w
b
Gambar 7.12 Volume zat cair yang terdesak sama dengan volume benda
F
A
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
162
b. Benda Terapung
Gambar 7.14 Benda terapung
F
A
w
Benda tercelup sebagian, volume zat cair yang terdapat
V
c
volume benda V
b
. Pada keadaan setimbang maka
ΣF = 0. F
A
– w = 0
F
A
= w
ρ
c
. g . V
c
= ρ
b
. g . V
b
Karena V
c
V
b
maka ρ
c
ρ
b
Jadi, benda terapung dalam zat cair jika massa jenis zat cair = massa jenis benda.
c. Benda Melayang
Benda tercelup seluruhnya dalam zat cair volume zat cair terdesak
V
c
= volume benda
V
b
. Pada keadaan setimbang
ΣF = 0. F
A
– w = 0
F
A
= w
ρ
c
. g . V
c
= ρ
b
. g . V
b
Karena V
c
= V
b
maka ρ
c
= ρ
b
Gambar 7.15 Benda melayang
F
A
w
Melayang Terapung
Balon Udara
w
beban
w
balon
w
gas
F
A
Gambar 7.16 Balon udara memanfaatkan gaya ke atas oleh udara
Jadi, benda melayang dalam zat cair jika ρ
b
= ρ
c
.
Balon Udara
Kita baru saja membahas konsep hukum Archimedes. Contoh penerapan hukum Archimedes antara lain: jembatan
ponton, kapal laut, kapal selam, dan hidrometer. Selain penerapan hukum Archimedes di atas,
hukum Archimedes juga diterapkan pada sistem balon udara. Untuk memahami prinsip kerja balon
udara maka perhatikan gambar di samping
Pada keadaan setimbang ΣF = 0.
F
A
– w
gas
– w
balon
= 0 F
A
= w
gas
+ w
balon
+ w
beban
F
A
= ρ
u
. g . V
balon
di mana w
gas
= ρ
gas
. g . V
gas
F
A
Sumber: Dok. CAP