HUKUM ARCHIMEDES

Hukum Archimedes 

adalah hukum yang menyatakan bahwa setiap benda yang tercelup baik keseluruhan maupun sebagian dalam fluida, maka benda tersebut akan menerima gaya ke atas (atau gaya apung) yang nilainya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh benda tersebut. 
(berat = massa benda x percepatan gravitasi) dan memiliki arah gaya yang bertolak belakang (arah gaya berat kebawah, arah gaya apung ke atas).

sumber gambar : https://i0.wp.com/www.studiobelajar.com/

Fa = Wu – Wa 

Dengan :

Fa = gaya angkat ke atas pada benda (N)
Wu = Berat benda diukur di udara
Wa = Berat benda diukur di air

karena Wu > Wa, maka
Fa = m_u.g - m_a.g
karena massa jenis (ρ) = massa/volume, maka :
massa = ρ.V dengan V = luas alas x tinggi, sehingga :
m = ρ. A . h

Fa = ρ_f  A h₂ g  - ρ_f  A h₁ g 

Fa = ρ_f g A h₂ - ρ_f g A h₁ 

     = ρ_f g A (h₂ - h₁)

karena h₂ - h₁ = h, maka :
Fa = ρ_f g A h, 

karena V = luas alas x tinggi = A h
Fa= ρ_f g V_bf

Ah = V_bf  adalah volum benda yang tercelup dalam fluida

catatan :
ρ_f V_bf  = (m_f ) = massa Fluida

ρ_f  g V_bf  = (m_f  g) = berat Fluida yang dipindahkan benda

Fa = gaya angkat ke atas pada benda (N)

ρ_f = massa jenis fluida (kg/m³)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

V_bf  = volum benda yang tercelup dalam fluida (m³)

Keadaan Benda

Tiga keadaan benda di dalam fluida atau zat cair :

Melayang	Tenggelam	Terapung
ρb = ρf w = Fa KETERANGAN ρb = massa jenis benda ρf = massa jenis fluida w = berat benda Fa = gaya Apung	pb > pf w > Fa KETERANGAN pb = massa jenis benda pf = massa jenis fluida w = berat benda Fa = gaya Apung	pb < pf w = Fa KETERANGAN pb = massa jenis benda pf = massa jenis fluida w = berat benda Fa = gaya Apung

Aplikasi Hukum Archimedes

1) Kapal Selam
Mempunyai tangki pemberat.
Konsep gaya Apung yang berhubungan dengan berat total untuk menentukan kapal mengapung atau tenggelam.

2) Hidrometer
Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar agar dihasilkan gaya Apung.
Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis cairan. Nilai massa jenis cairan dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair

Hidrometer terbuat dari tabung kaca dan desainnya memiliki 3 bagian :
Tangkai tabung kaca
Bawah tabung kaca
Diameter kaca

sumber gambar : http://tanyatugas.com/

3) Balon Udara
Volum bertambah maka bertambah volum udara yang dipindahkan.
Gaya apung bertambah besar

SAAT INGIN MENAIKKAN BALON UDARA
Saat gaya apung sudah lebih berat daripada berat total balon (berat balon dan muatan) sehingga balon mulai bergerak naik.

SAAT INGIN MENURUNKAN BALON UDARA
Saat gaya apung lebih kecil daripada berat balon, dan berat balon bergerak turun.

sumber gambar :

4) Kapal Laut
Sangat berat tetapi dapat terapung di permukaan laut
- Konsep Gaya Apung
- Konsep Massa Jenis

Badan kapal yang terbuat dari besi berongga, ini menyebabkan volum air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi sangat besar. Gaya apung sebanding dengan volum air yang dipindahkan, sehingga gaya apung menjadi sangat besar . Gaya apung ini mampu mengatasi berat total sehingga kapal laut mengaoung di permukaan laut. Jadi massa jenis rata – rata besi berongga dan udara yang menempati rongga masih lebih kecil daripada massa jenis air laut. Oleh karena itu kapal itu mengapung.

Sebuah kapal selam memiliki tangki pemberat yang terletak di antara lambung sebelah dalam sebelah luar. Tangki ini dapat diisi udara atau air. Mengatur isi tangki pemberat berarti mengatur berat total kapl. Sesuai dengan konsep gaya apung, berat total kapal selam akan menentukan apakah kapl selam mengapung atau menyelam

Kapal laut tidak akan tenggelam apabila Berat kapal bertambah maka gaya ke atas juga harus bertambah besar.

sumber gambar :