Hukum Archimedes

Pernahkan kamu berenang di kolam renang dengan kedalaman tertentu? Salah satu keadaan yang akan kamu alami ketika berenang adalah kalau tidak tenggelam, melayang ya mengapung. Keadaan ini terjadi bukanlah tanpa sebab melainkan dipengaruhi oleh hukum archimedes.

Hukum archimedes ini merupakan salah satu teori dalam ilmu fisika yang sangat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. 

Salah satu teori yang sangat familiar terkhusus yang membahas mengenai massa zat cair adalah hukum archimedes. Dapat dikatakan hukum archimedes ini hampir sama dengan hukum newton yang sama-sama membahas mengenai massa atau berat benda.

Hukum archimedes merupakan suatu teori yang muncul berkat penemuan dari seorang fisikawan kenamaan yakni Archimedes.

Hukum archimedes memiliki sejarah yang sangat panjang dimana tidak bisa dikesampingkan lantaran hingga kini teori ini tidak pernah absen menjadi teori yang wajib dipelajari bagi seorang pelajar. 

Hukum archimedes merupakan suatu hukum yang memegang prinsip mengenai pengapungan ketika berada dalam cairan.

Jadi dapat diartikan ketika suatu benda memiliki massa tertentu untuk kemudian dicelupkan ke dalam zat cair maka zat cair tersebut akan memberi gaya pada benda tersebut sehingga benda bisa dalam keadaan apung, tenggelam atau melayang.

Masih bingung? Tenang saja di bawah ini nanti akan kita ulas satu-persatu dengan pembahasan yang mudah untuk dimengerti dan dipraktekkan. 

Biografi Archimedes

Hukum Archimedes
Hukum Archimedes

Archimedes merupakan seorang fisikawan, matematikawan, filsuf yang berasal dari wilayah Syracusa, Yunani. Hidup sekitar tahun 287 SM hingga 212 SM. Archimedes merupakan seorang ilmuan yang sangat terkenal dan telah memberikan sumbangsih keilmuan dunia. Namanya juga tercatat sebagai seorang ilmuan paling berpengaruh di bidang ilmu pengetahuan dunia. 

Archimedes pernah belajar di kota Alexandria, Mesir yang mana pada masa itu berada di bawah kekuasaan raja Hieron II. Raja Hieron II tak lain tak bukan merupakan sahabat Archimedes.

Akhir hidup Archimedes cukup tragis, ia dibunuh oleh seorang prajurit Romawi yang pada saat itu terjadi penjarahan kota Syracusa.

Penemuan terbesar Archimedes yang membuat namanya diabadikan adalah hukum archimedes. Yuk disimak penjelasan selengkapnya.

Sejarah Hukum Archimedes

Sejarah Hukum Archimedes
Sejarah Hukum Archimedes

Hukum archimedes ini ditemukan oleh Archimedes secara tidak sengaja tatkala raja Hieron meminta untuk dibuatkan sebuah mahkota. Untuk memastikan mahkota terbuat dari emas atau bukan maka raja Hieron memerintahkan Archimedes untuk membuktikannya dengan syarat mahkota tersebut tidak boleh rusak.

Archimedes tidak secara langsung membuktikannya di depan raja Hieron melainkan membutuhkan beberapa hari. Di tengah hari-hari dimana dia harus membuktikan, Archimedes berada di dalam kamar mandi dan kemudian menceburkan diri ke dalam air.

Seketika air dalam bak mandinya naik hingga meluap keluar. Dari kejadian tersebut akhirnya Archimedes mendapatkan ide terkait pembuktian keaslian emas mahkota.

Tanpa berpikir panjang dan saking gembiranya Archimedes keluar dengan bertelanjang bulat dan sembari berteriak “Eureka Eureka” yang artinya “sudah kutemukan, sudah kutemukan”. 

Tibalah hari dimana ia pergi ke istana dan bertemu dengan raja Hieron untuk membuktikannya.

Kemudian Archimedes langsung memasukkan mahkota ke dalam sebuah guci yang sebelumnya telah diisi air dengan tujuan untuk melihat seberapa jauh air akan naik dan selanjutnya membandingkan dengan melakukan hal yang sama pada sebatang emas murni dengan berat yang sama.

Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa emas yang ada dalam mahkota bukanlah emas murni melainkan bercampur dengan perak lantaran kenaikan air antara mahkota dengan batang emas murni memiliki perbedaan. 

Bunyi Hukum Archimedes

Bunyi Hukum Archimedes
Bunyi Hukum Archimedes

Hampir sama dengan hukum newton, hukum archimedes juga membahas mengenai berat benda untuk kemudian dikaitkan dengan gaya yang ditimbulkan. Masih bingung? Simak baik-baik ya penjelasannya biar paham.

Pada intinya hukum archimedes merupakan suatu hukum yang menjelaskan adanya gaya yang menyebabkan beragamnya posisi benda ketika dimasukkan ke dalam suatu zat cair.

Zat cair memiliki kemampuan untuk memberikan tekanan pada benda di sekitarnya.

Pembahasan ini cukup menarik karena berkaitan dengan peristiwa sehari-hari sehingga penerapannya pun terbilang cukup mudah dipahami dan dipraktekkan.

Berawal dari konsep sederhana yang ditemukan Archimedes, maka Archimedes melalui catatan singkatnya menuliskan bunyi hukum archimedes

Bunyi hukum archimedes:

“Suatu benda yang telah dicelupkan baik sebagian ataupun seluruhnya ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mengalami gaya apung yang mana besarannya sama seperti besaran tekanan zat cair yang telah dipindahkan”. 

Dari bunyi hukum archimedes tersebut dapat dipahami bahwa keadaan benda saat di dalam zat cair dipengaruhi oleh tekanan dari zat cair dengan besaran yang sama dengan benda yang dicelupkan.

Ada tiga keadaan benda ketika dicelupkan ke dalam zat cair yakni tenggelam, mengapung, dan melayang. Masing-masing keadaan tersebut jelas memiliki penjelasan yang berbeda hingga terjadi hal demikian. 

Rumus Hukum Archimedes

w’ = w – Fa

keterangan:

w’ = berat semu dalam air (N)

w = berat di udara (N)

Fa = gaya arcimedes (N)

Gaya archimedes merupakan gaya yang dialami oleh sebuah benda ketika berada di dalam air. Adapun cara mengetahui besaran gaya archimedes, berikut rumusnya:

Fa = ρ . g . V

Keterangan: 

ρ = massa jenis zat cair yang didesak benda (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (10 m/s2)

V = volume zat cair yang didesak benda (m3)

  • Keadaan benda dalam hukum archimedes

 

Seperti yang telah disinggung sebelumnya bahwa ketika benda dicelupkan ke dalam zat cair maka timbul tiga keadaan yakni tenggelam, mengapung, dan melayang.

Percobaan sederhana yang bisa kita lakukan untuk membuktikan tiga keadaan benda dalam zat cair tersebut adalah dengan menggunakan telur.

Kita tinggal menggunakan telur dengan massa jenis yang berbeda-beda untuk kemudian dimasukkan ke dalam zat cair. Berikut penjelasan lengkapnya tiga keadaan benda:

  • Benda tenggelam

 

Benda di dalam air disebut tenggelam ketika posisi benda berada di dasar tempat zat cair berada. Pada benda yang tenggelam terdapat tiga gaya yakni:

W = gaya berat benda

Fa = gaya archimedes

N = gaya normal bidang

Ketika dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa 

  • Benda mengapung

 

Benda dapat dikatakan mengapung jika permukaan benda sebagian berada dalam posisi muncul di permukaan air dan sebagiannya lagi berada di dalam air. Ketika mengapung terdapat dua gaya yang terjadi pada benda yakni: Fa dan W. Sedangkan dalam keadaan seimbang maka W = Fa

 

  • Benda melayang

 

Benda dapat dikatakan melayang apabila posisi benda berada di tengah-tengah. Yakni antara tenggelam dan terapung. Pada benda melayang sama seperti benda terapung yakni memiliki dua gaya yang terjadi pada benda yakni Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka W = Fa

Penerapan Hukum Rumus Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hari

Hukum archimedes ini memiliki manfaat yang sangat besar bagi kemajuan teknologi dan ilmu pengetahuan. Sudah banyak benda yang diciptakan dengan menggunakan ilmu dasar hukum archimedes ini.

Berikut penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari:

  • Balon udara

 

Siapa yang tidak tahu balon udara. Balon udara ini seringkali digunakan di tempat pariwisata yang menawarkan layanan menikmati pemandangan sekitar dari atas.

Ternyata balon udara dalam pembuatan serta aplikasinya juga menggunakan hukum archimedes.

Balon dengan bahan bakar gas ini bisa melayang di udara karena di dalam balon diisi gas hidrigen atau helium.

Diketahui massa jenis gas hidrogen atau helium ini jauh lebih ringan jika dibandingkan dengan udara. Maka dari itu, wajar jika balon dapat mengudara lantaran massa jenis gas hidrogen lebih kecil dari massa jenis udara. 

  • Jembatan ponton

 

Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat dari drum-drum yang disusun sedemian rupa hingga menyerupai jembatan. Jembatan ini dibuat dengan menerapkan prinsip benda mengapung yang ada dalam hukum archimedes.

Ketika drum disusun di atas air maka diusahakan dalam keadaan tertutup dengan tujuan agar tidak ada air yang masuk. 

Jembatan ponton ini dapat digunakan ketika dalam keadaan darurat.

Posisi jembatan ponton pun juga menyesuaikan dengan debit air yang berada di bawahnya. Jika air dalam kondisi pasang maka jembatan akan naik, begitu juga ketika air surut maka secara otomatis jembatan akan turun.

Dapat dikatakan jembatan ponton ini menyesuaikan dengan kondisi pasang surutnya air. 

  • Kapal selam

 

Salah satu penerapan hukum archimedes yang terkenal adalah pada kapal selam. Seperti yang diketahui kapal selam memiliki peranan yang cukup besar dalam dunia pertahanan negara.

Kapal selam menjadi kendaraan penting di bidang militer guna menunjang tugas para tentara untuk menghalau dari serangan musuh. 

Kapal selam merupakan kapal yang mampu mengubah massa jenisnya agar mampu menyelam, melayang bahkan mengapung di permukaan air. Untuk mengubah massa jenisnya tersebut kapal selam dapat menambahkan atau mengurangi massa jenis dengan cara memasukkan atau mengeluarkan air.

Jika kapal selam memasukkan air maka massa jenis kapal akan bertambah sehingga kapal dalam posisi melayang.

Begitu juga sebaliknya ketika kapal ingin mengapung, maka caranya adalah dengan mengurangi massa jenisnya dengan mengurangi jumlah air yang ada dalam tubuh kapal. 

  • Kran otomatis

 

Ternyata di dalam kamar mandi kita pun juga secara tidak langsung menerapkan hukum archimedes. Bak penampungan air dengan ketinggian tertentu didesain sedemikian rupa tersebut lantaran ada kaitannya dengan hukum airchimedes terlebih pada krannya.

Jika anda teliti maka di setiap bak penampungan air yang menggunakan kran otomatis terdapat sebuah pelampung yang mana pelampung tersebut digunakan untuk membuat kran menyala dengan sendirinya ketika air mulai habis.

Ketika air sudah hampir terisi penuh maka dengan sendirinya kran otomatis akan off. Hal ini akan memudahkan bagi kita terlebih ketika ingin menghemat air. 

  • Hidrometer

 

Hidrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur debit air dalam tabung atau di tempat tertutup berukuran kecil seperti tempat oli.

Prinsip kerja dari hidrometer ini adalah ketika alat hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair maka akan timbul gaya ke atas yang mana zat cair tersebut ikut terangkat karena zat cair yang terangkat memiliki massa jenis yang sama dengan hidrometer. 

Leave a Reply