Pemandangan kapal laut yang berlayar di perairan luas memang menuai decak kagum. Fenomena satu ini tidak akan terjadi tanpa adanya gaya Archimedes yang bekerja. Pada peristiwa kapal laut tenggelam, barang-barang yang keluar ada yang terapung dan tenggelam.

Mengapa tidak semuanya tenggelam? Pada dasarnya, alasannya bisa diketahui jika Anda mempelajari hukum Archimedes dengan baik dan benar. Banyak yang merasa penasaran dengan gaya satu ini karena berperan dalam cara kerja kapal laut dan benda lainnya.

Misalnya pada film fenomenal seperti Titanic, peristiwa tenggelamnya kapal mewah tersebut sebenarnya bisa menjadi sumber pembelajaran. Terutama bagi yang sedang belajar ilmu fisika baik sebagai pelajar maupun mahasiswa. Bagi yang penasaran dengan hukum Archimedes, simak ulasan berikut ini.

Bunyi Hukum Archimedes

Sebelum mengetahui penerapan gaya Archimedes, ada baiknya memahami bagaimana bunyi hukumnya. Archimedes merupakan matematikawan besar asal Yunani yang mencetuskan hukum ini sehingga diterapkan dalam berbagai hal.

“Sebuah benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian ke dalam zat cair akan mendapatkan gaya ke atas yang nilainya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan akibat gaya tersebut”.

Artinya, hukum Archimedes sebenarnya menjelaskan tentang hubungan gaya ke atas dengan berat zat cair. Benda yang dimasukkan ke dalam air akan mengalami gaya apung, yaitu gaya angkat ke atas. Benda yang tercelup ke dalam air beratnya akan berkurang secara signifikan.

Tak hera jika benda yang terapung di atas air akan terasa lebih ringan dibanding ketika mengangkatnya di darat.

3 Isyarat Gaya Archimedes

Penemuan Archimedes mengenai hubungan gaya angkat dan berat zat cair begitu bermanfaat di berbagai bidang. Anda sebaiknya juga mengetahui tiga isyarat hukum Archimedes agar bisa memahaminya secara lebih mendalam.

Benda Tenggelam

Benda yang dimasukkan ke dalam air akan tenggelam apabila massa jenis zat cair lebih rendah dibanding massa jenis benda. Ketika benda tenggelam seluruhnya atau sebagian, artinya benda di dalam cairan lebih berat dibandingkan gaya ke atas yang dikeluarkan zat cair.

Gaya ke atas < berat benda

Benda Melayang

Isyarat hukum Archimedes yang kedua adalah benda melayang. Pada kondisi ini, artinya massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair. Hukum Archimedes berlaku saat benda melayang diantara permukaan cairan dan dasar bejana.

Misalnya ketika sebuah telur ayam dicelupkan ke dalam wadah berisi air lalu ditambahkan sedikit garam. Perlahan tapi pasti telur akan melayang karena massa jenis antara zat cair dan telur itu sama.

Gaya ke atas = berat benda

Benda Terapung

Bagaimana sebuah benda bisa terapung di dalam zat cair? Hal ini bisa terjadi apabila massa jenis benda tersebut lebih kecil dibanding zat cair. Misalnya ketika Anda mencelupkan kantong plastik ke dalam air, maka plastik akan terapung.

Gaya ke atas > berat benda

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Perhitungan Gaya Archimedes

Setelah mengetahui bunyi dan isyarat hukum Archimedes, maka sebaiknya juga pahami rumusnya. Hal ini penting dilakukan bagi yang sedang mempelajari ilmu fisika. Mengingat materi satu ini sendiri sudah diberikan siswa duduk di bangku sekolah dasar.

Adapun saat menghitung besarnya hukum Archimedes sebenarnya dipengaruhi tiga faktor, yaitu volume benda, massa jenis fluida, dan gravitasi benda.

Massa Jenis Fluida (ρ)

Massa jenis fluida atau zat cair sangat berpengaruh dalam perhitungan gaya Archimedes. Semakin besar nilai ρ maka hal ini berbanding lurus dengan gaya ke atas yang dihasilkan. Jika massa jenis fluida kecil maka gaya tekan air di dalamnya juga demikian.

Volume Benda (v)

Selain massa jenis fluida, perhitungan hukum Archimedes juga dipengaruhi volume benda yang dicelupkan. Semakin besar volume benda, maka gaya tekan air yang dihasilkan pun besar. Jika volume benda kecil, maka gaya angkat ke atas air pun kecil.

Gaya Gravitasi

Siapa sangka, ternyata gravitasi benda juga berpengaruh signifikan dalam perhitungan hukum Archimedes. Semakin besar gaya gravitasi benda, maka gaya tekan airnya juga demikian. Jika ternyata nilai g-nya kecil, maka gaya ke atas permukaan airnya pun kecil.

Rumus Gaya Archimedes

Tiga hal yang perlu diingat ketika hendak menghitung hukum Archimedes yaitu volume benda, massa jenis fluida, dan gravitasi benda. Ketiganya saling berbanding lurus, berikut jika dituliskan dalam sebuah rumus.

Fa = ρ . g. V

Keterangan :

Fa = Gaya ke atas (Newton)

ρ = Massa jenis (Kg/L)

g = gravitasi (N/Kg)

V = Volume benda (m3)

Perhitungan Hukum Archimedes dalam Kondisi Benda Terapung

Rumus hukum Archimedes berlaku pada benda tenggelam maupun terapung. Hukum benda tenggelam sudah dibahas pada rumus sebelumnya dimana tiga hal yang mempengaruhinya adalah volume benda, massa jenis zat cair, dan gaya gravitasi benda.

Lalu, bagaimana jika benda dalam kondisi terapung? Anda juga bisa menghitung gaya angkat yang dihasilkan. Misalnya pada sebuah styrofoam yang dicelupkan ke dalam air hingga akhirnya mengapung. Pada dasarnya, terdapat dua jenis gaya yang bekerja, yaitu gaya berat styrofoam dan gaya angkat air.

Hal yang perlu diingat adalah gaya angkat nilainya sama dengan berat air yang ditekan oleh bagian styrofoam yang tercelup di permukaan air. Untuk lebih jelasnya, rumus hukum Archimedes untuk benda terapung adalah sebagai berikut.

Fa = ρair. g. vair

Keterangan :

Fa = Gaya Archimedes (N)

Ρair = Massa jenis zat cair (Kg/L)

Vair = Volume air yang ditekan oleh batang kayu

Untuk menghitung besarnya berat styrofoam, bisa menggunakan rumus berikut ini.

w = ρstyrofoam . g. vtotal

Keterangan :

w = berat styrofoam

Vtotal = volume styrofoam seluruhnya

Ρstyrofoam = massa jenis styrofoam

Dalam kondisi ini, styrofoam diam di permukaan air sehingga terjadi hubungan gaya angkat yang sama dengan berat kayu.

Fa = w

Ρair . g . Vair = ρstyrofoam . g . vtotal

Perlu diingat bahwa g atau gaya gravitasi di ruas kiri dan kanan nilainya sama sehingga diperoleh rumus sebagai berikut.

ρstyrofoam.Vair= ρstyrofoam . Vtotal

Melalui penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa hasil kali massa jenis styrofoam dan volume air berbanding lurus dengan hasil kali volume total dengan massa jenis benda.

Contoh Soal Konsep Hukum Archimedes

Agar bisa memahami materi tentang hukum Archimedes dengan baik, maka sebaiknya ketahui contoh soalnya.

Sebuah batang kayu dimasukkan ke dalam wadah berisi minyak tanah. Volume batang kayu adalah 8 m3, berapa berat kayu di dalam minyak tanah? (massa minyak tanah 800 kg/m3). Hitung pula gaya angkat yang dialami batang kayu yang dicelupkan.

Jawaban:

Diketahui:

Vkayu = 8 m3

Gaya gravitasi = 10 N/kg

ρminyak = 800 Kg/m3

Ditanya = Gaya angkat (Fa)?

Jawab :

Fa = ρminyak . g . Vkayu
= 800 kg/ m³ . 10 N/kg . 8 m³

= 64000 Newton

Penjelasan mengenai gaya Archimedes di atas pada dasarnya bisa menjelaskan mengapa suatu benda terapung atau tenggelam di permukaan air. Tidak hanya air, melainkan zat cair lainnya seperti minyak juga bisa diperhitungkan. Hukum Archimedes sendiri banyak diterapkan dalam kehidupan.