Penerapan Hukum Archimedes Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini
Bab 14 - Tekanan
187
Contoh:
Sebuah benda di udara memiliki berat sebesar 30 N. Benda tersebut dimasukkan ke dalam air dengan gaya
Archimedes yang terjadi sebesar 10 N. Tentukanlah: a. volume
benda b. berat benda di air
Penyelesaian: Diketahui :
W
benda
= 30 N ; F
a
= 10 N Ditanya :
a. volume benda
b. berat benda di air Jawab:
a. F
a
= ρ
air
V
b
g V
b
= ——— = ——————————— = 0,001 m
3
Jadi, volume benda tersebut adalah 0,001 m
3
. b. Berat benda di air merupakan berat semu benda,
jadi: W
semu
= W
benda
– F
a
= 30 N – 10 N = 20 N Jadi, berat benda di air adalah 20 N.
F
a
ρ
air
⋅ g 10 N
1.000 kgm
3
⋅ 10 ms
2
Gambar 14.4 Kapal selam bekerja
sesuai dengan Hukum Archimedes
S u
m be
r: go
ogl e.c
o.i d
Gambar 14.5 Hidrometer
S u
m be
r: go
ogl e.c
o.i d
kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air
kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung
akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.
b Kapal selam
Pada kapal selam terdapat tangki yang jika di darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan
air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.
c Hidrometer Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk meng-
ukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung
tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Archimedes.
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas VIII
188
Jika kamu perhatikan, permukaan minyak dan permukaan air tidak mendatar dan kedua pemukaan
tersebut tidak sejajar. Permukaan minyak akan lebih tinggi daripada permukaan air karena adanya perbedaan massa
jenis zat cair dalam kedua pipa, yaitu massa jenis minyak yang lebih kecil daripada massa jenis air.
Berdasarkan pengertian tekanan hidrostatis, maka tekanan yang dilakukan zat cair yang sejenis pada kedalaman
yang sama adalah sama besar. Dengan menerapkan pengertian tekanan hidrostatis dan membuat bidang batas
Gambar 14.7 Permukaan zat cair pada
bejana berhubungan yang diisi oleh zat cair
berbeda jenis
air minyak
air garis batas
Gambar 14.6 Permukaan zat cair pada
bejana berhubungan yang diisi oleh zat cair
sejenis
Tujuan: Menyelidiki permukaan zat cair tak sejenis dalam bejana
berhubungan.
Alat dan Bahan: Pipa berbentuk U, minyak, dan air.
Cara Kerja: 1.
Simpan pipa U dalam posisi berdiri tegak. Isi pipa U tersebut dengan air, lalu biarkan sampai permukaan
air dalam kedua pipa sama tinggi. 2.
Tuangkan minyak pada salah satu pipa. Amati apa yang terjadi
3. Buatlah kesimpulanmu tentang pengamatan ini.
Aktivitas Siswa Suatu benda yang memiliki massa jenis 6 gcm
3
dimasukkan ke dalam 5 liter air. Jika massa semu benda adalah 120 N, berapakah massa benda sebenarnya?
massa jenis air 1.000 kgm
3
M
enguji Diri
3. Bejana Berhubungan
Bejana berhubungan adalah suatu wadah atau bejana yang tidak memiliki sekat atau saling berhubungan. Jika
bejana ini diisi zat cair yang sejenis, maka permukaan zat cair ini akan sama tinggi. Namun, jika zat cair yang
diisikan berbeda jenis, maka permukaannya tidak akan sama tinggi.
Untuk mengamati konsep ini, ikutilah kegiatan berikut.
Bab 14 - Tekanan
189
Contoh:
Ke dalam sebuah pipa U yang berisi air, dimasukkan alkohol pada salah satu lubang pipanya sepanjang 10
cm. Hitunglah selisih ketinggian permukaan zat cair pada kedua pipa U tersebut
ρ alkohol = 800 kgm
3
: ρ air = 1.000 kgm
3
Penyelesaian : Diketahui :
h
1
= 10 cm ρ
1
= 800 kgm
3
ρ
2
= 1.000 kgm
3
Ditanya : h
2
Jawab: ρ
1
h
1
= ρ
2
h
2
h
2
= h
1
—– = 10 cm ———————
= 8 cm Jadi, selisih ketinggian zat cair pada kedua pipa U adalah
8 cm. ρ
1
ρ
2
800 kgm
3
1000 kgm
3
Sebuah pipa U berisi dua jenis zat cair yang berbeda, yaitu air pada satu sisi dan raksa pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian kedua zat cair tersebut pada pipa
U massa jenis air adalah 1.000 kgm
3
dan massa jenia raksa adalah 13.600 kgm
3
, berapakah ketinggian air dari garis batas?
M
enguji Diri
dengan: ρ
1
= massa jenis zat cair pertama ρ
2
= massa jenis zat cair kedua h
1
= tinggi permukaan zat cair pertama di atas batas
h
2
= tinggi permukaan zat cair kedua di atas batas P
1
= P
2
atau ρ
1
h
1
= ρ
2
h
2
antara zat cair yang berbeda jenis lihat Gambar 14.7, diperoleh:
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas VIII
190
Gambar 14.8 Barometer
S u
m be
r: go
ogl e.c
o.i d
Gambar 14.9 Tekanan udara di
pegunungan lebih rendah dibanding di
daerah pantai
S u
m be
r: go
ogl e.c
o.i d
C. Tekanan pada Gas
Tekanan pada gas berbeda untuk ruangan terbuka dan ruangan tertutup. Untuk lebih jelasnya, pelajari uraian
berikut ini. 1. Tekanan pada Gas dalam Ruang Terbuka
Tekanan pada gas dalam ruang terbuka lebih akrab disebut dengan tekanan udara yang didefinisikan sebagai gaya
per satuan luas yang bekerja pada suatu bidang oleh gaya berat kolom udara yang berada di atasnya. Tekanan udara diukur
menggunakan alat yang disebut barometer. Alat ini pertama kali dibuat secara sederhana oleh Evangista Torricelli 1608-
1647. Saat ini, terdapat 4 macam barometer, yaitu barometer raksa sederhana sesuai yang dibuat oleh Torricelli, barometer
Foertin barometer raksa yang dapat mengukur tekanan udara sampai dengan ketelitian 0,01 cmHg, barometer aneroid
barometer kering tanpa zat cair, dan barometer air barometer yang menggunakan air sebagai pengganti raksa. Adanya
perbedaan tekanan udara di suatu tempat dapat menimbulkan angin. Angin bertiup dari daerah yang tekanan udaranya tinggi
ke daerah yang tekanannya lebih rendah. Pengaruh tekanan udara dapat dirasakan pada beberapa peristiwa, di antaranya:
1 Ketika
memasak air, di pegunungan akan lebih cepat mendidih dibandingkan memasak air di pantai. Hal ini
disebabkan tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai sehingga gas oksigennya pun lebih
rendah.
2 Ketika kita pergi ke daerah yang lebih tinggi misalnya dari pantai ke pegunungan, pada ketinggian tertentu kita akan
merasakan dengungan di telinga kita. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga yang lebih menekuk keluar
pada tekanan udara yang lebih rendah.
3 Pada tekanan udara tinggi, suhu terasa dingin, tetapi langit cerah. Sebaliknya, saat tekanan udara rendah,
dapat dimungkinkan terjadinya hujan, bahkan badai. Ketiga peristiwa di atas memberikan gambaran bahwa
tekanan udara memiliki hubungan yang cukup erat dengan ketinggian suatu tempat. Hal ini ternyata telah dibenarkan
melalui suatu penelitian yang dilakukan para ahli. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa setiap kenaikkan
10 m, tekanan udara berkurang 1mmHg sehingga makin tinggi suatu tempat dari permukaan air, makin rendah
tekanan udaranya. Pernyataan ini dapat digunakan untuk memperkirakan ketinggian suatu tempat di atas permukaan
laut, asalkan tekanan udara di sekitarnya diketahui.
I
nfo
Tekanan udara adalah gaya per satuan luas
yang bekerja pada suatu bidang oleh gaya
berat kolom udara yang berbeda di atasnya.
Bab 14 - Tekanan
191
2. Tekanan pada Gas dalam Ruang Tertutup Ilustrasi yang akan mudah membantumu memahami
materi ini adalah tekanan pada balon gas yang telah diisi udara, kemudian perlahan-lahan kamu buat beberapa
lubang pada balon tersebut. Setelah itu, kamu tekan balon dan rasakan tekanan gas yang keluar dari masing-masing
lubang.
Jika dalam tekanan udara digunakan barometer untuk mengukurnya, maka tekanan pada gas dalam ruang tertutup
dapat diukur menggunakan manometer. Ada tiga macam manometer, yaitu manometer terbuka, manometer tertutup,
dan manometer bourdon. 1. Tinggi sebuah gunung adalah 3.500 m. Berapakah
tekanan udara di puncak gunung tersebut? 2.
Tekanan udara di puncak Gunung Leuser adalah 40 cmHg. Berapakah ketinggian Gunung Leuser?
M
enguji Diri
Contoh:
Tekanan udara suatu kota yang ditunjukkan oleh sebuah alat ukur adalah 56 cmHg. Hitunglah ketinggian kota
tersebut di atas permukaan laut Penyelesaian:
Diketahui: P = 56 cmHg
P
o
= 76 cmHg tekanan udara pada ketinggian 0 m
Ditanya: h Jawab:
ΔP = P
o
– P = 76 cmHg – 56 cmHg = 20 cmHg = 200 mmHg. Maka,
H = ————— ⋅ 10 m = ———————–– ⋅ 10 m = 2000 m
Jadi, ketinggian kota tersebut adalah 2.000 m di atas permukaan laut.
ΔP 1 mmHg
200 mmHg 1 mmHg
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMPMTs Kelas VIII
192