Fluida
151
Sebuah benda dimasukkan ke dalam air. Ternyata, 25 dari volume benda terapung di atas permukaan air. Berapakah massa jenis benda tersebut?
Jawab:
Diketahui: V
benda terapung
= 25. w
benda
= F
A
mg =
ρ
air
V
benda tercelup
g
ρ
air
V
benda
g =
ρ
air
V
benda tercelup
g
ρ
benda
benda tercelup air
benda
ρ =
V V
= 1 gcm
3
75 100
= 0,75 gcm
3
. W
25
75 F
A
Contoh
7.9
Sebuah benda memiliki volume 20 m
3
dan massa jenisnya = 800 kgm
3
. Jika benda tersebut dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1.000 kgm
3
, tentukanlah volume benda yang berada di atas permukaan air.
Jawab Diketahui: V
benda
= 20 m
3
,
ρ
benda
= 800 kgm
3
, dan
ρ
air
= 1.000 kgm
3
. Volume air yang dipindahkan = volume benda yang tercelup
F
A
=
ρ
air
V
air-pindah
g = berat benda =
ρ
air
V
bagian tercelup
g = mg
ρ
air
V
bagian tercelup
=
ρ
benda
V
benda
1 kgm
3
V
bagian tercelup
= 800 kgm
3
20 m
3
V
bagian tercelup
= 16 m
3
V
muncul
= 20 m
3
– 16 m
3
= 4 m
3
.
Contoh
7.8
Penaik air ini adalah alat yang diciptakan oleh Archimedes
untuk menaikkan air dari sungai atau kanal. Prinsip dasar dari
alat ini adalah bidang miring yang disusun menjadi pilinan
heliks. Apabila pegangan di ujung tabung di putar, pilinan
tersebut akan mengangkat air ke atas.
Sumber: Jendela Iptek,
Penaik Air
J e l a j a h
F i s i k a
7. Aplikasi Hukum Archimedes
Hukum Archimedes banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya pada hidrometer, kapal laut, kapal selam, balon udara, dan
galangan kapal. Berikut ini prinsip kerja alat-alat tersebut.
a. Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Proses pengukuran massa jenis zat cair menggunakan hidrometer
dilakukan dengan cara memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh hidrometer telah dikalibrasi sehingga akan
menunjukkan nilai massa jenis zat cair yang diukur. Berikut ini prinsip kerja hidrometer.
Gaya ke atas = berat hidrometer F
A
= w
hidrometer
ρ
1
V
1
g = mg
Oleh karena volume fluida yang dipindahkan oleh hidrometer sama dengan luas tangkai hidrometer dikalikan dengan tinggi yang tercelup maka
dapat dituliskan ρ
1
Ah
1
= m h
1
=
f
m A
ρ 7–14
Sumber: Jendela Iptek, 1997
Gambar 7.15
Hidrometer
Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI
152
Sumber: onceptual hysics,1993
Gambar 7.16
Kapal yang sama pada saat kosong dan penuh muatan.
Volume air yang di pindahkan oleh kapal ditandai dengan
tenggelamnya kapal hingga batas garis yang ditunjukkan
oleh tanda panah.
Sumber: www.yesmag. c.ca
Katup Katup
Tangki pemberat
Interior Tangki
udara Periskop
a
b c
dengan: m = massa hidrometer kg, A
= luas tangkai m
2
, h
f
= tinggi hidrometer yang tercelup dalam zat cair m, dan ρ
f
= massa jenis zat cair kgm
3
. Hidrometer digunakan untuk memeriksa muatan akumulator mobil
dengan cara membenamkan hidrometer ke dalam larutan asam akumulator. Massa jenis asam untuk muatan akumulator penuh kira-kira = 1,25 kgm
3
dan mendekati 1 kgm
3
untuk muatan akumulator kosong.
b. Kapal Laut dan Kapal Selam
Mengapa kapal yang terbuat dari baja dapat terapung di laut? Peristiwa ini berhubungan dengan gaya apung yang dihasilkan oleh kapal baja tersebut.
Perhatikan Gambar 7.16 berikut.
Balok besi yang dicelupkan ke dalam air akan tenggelam, sedangkan balok besi yang sama jika dibentuk menyerupai perahu akan terapung. Hal
ini disebabkan oleh jumlah fluida yang dipindahkan besi yang berbentuk perahu lebih besar daripada jumlah fluida yang dipindahkan balok besi.
Besarnya gaya angkat yang dihasilkan perahu besi sebanding dengan volume perahu yang tercelup dan volume fluida yang dipindahkannya. Apabila gaya
angkat yang dihasilkan sama besar dengan berat perahu maka perahu akan terapung. Oleh karena itu, kapal baja didesain cukup lebar agar dapat memin-
dahkan volume fluida yang sama besar dengan berat kapal itu sendiri.
Gambar 7.17
Penampang kapal selam ketika a terapung, b melayang, dan
c tenggelam.
Tahukah Anda apa yang menyebabkan kapal selam dapat terapung, melayang, dan menyelam? Kapal selam memiliki tangki pemberat di dalam
lambungnya yang berfungsi mengatur kapal selam agar dapat terapung,
