Pengertian Rumus Archimedes Gaya Apung dan Contohnya – Hukum Archimedes menyatakan bahwa gaya apung yang dialami oleh sebuah benda yang terendam sepenuhnya atau sebagian di dalam fluida (cairan atau gas) sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dengan kata lain, hukum Archimedes menyatakan bahwa gaya apung yang dialami oleh sebuah benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Hukum Archimedes sering digunakan untuk menghitung gaya apung pada sebuah benda yang terendam di dalam fluida, seperti kapal, balon udara, atau objek yang terapung di dalam air. Hukum ini juga dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa benda yang lebih ringan dari air dapat terapung di atas air.
Baca Juga: Pengertian Rumus Amplitudo Beserta Manfaatnya
Pengertian Rumus Archimedes Gaya Apung dan Contohnya
Rumus Archimedes
Rumus Archimedes adalah:
F_apung = ρVg
di mana:
F_apung = gaya apung yang dialami oleh benda (Newton)
ρ = densitas fluida (kg/m^3)
V = volume fluida yang dipindahkan oleh benda (m^3)
g = percepatan gravitasi (m/s^2)
Rumus ini menghitung gaya apung yang dialami oleh sebuah benda yang terendam di dalam fluida (cairan atau gas). Gaya apung ini sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Rumus ini sangat berguna dalam mempelajari konsep apung, terapung, atau tenggelam suatu benda dalam fluida, seperti kapal, balon udara, atau objek yang terapung di dalam air.
Contoh Hukum Archimedes
Berikut adalah contoh penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari:
1. Ketika kita mengisi bak mandi dengan air, maka air yang dipindahkan oleh tubuh kita memiliki berat yang sama dengan gaya apung yang dialami tubuh kita. Gaya apung ini mencegah tubuh kita tenggelam sepenuhnya di dalam air.
2. Kapal yang terbuat dari logam memiliki densitas yang lebih besar daripada air, sehingga kapal akan tenggelam jika tidak memiliki rongga udara di dalamnya. Namun, karena kapal memiliki rongga udara, maka kapal akan mengalami gaya apung yang besar dan tidak akan tenggelam.
3. Balon udara dapat terbang karena gas di dalam balon memiliki densitas yang lebih kecil daripada udara di sekitarnya. Dengan demikian, balon udara akan mengalami gaya apung ke atas yang besar dan dapat terbang.
4. Ketika kita mencelupkan sebuah bola ke dalam air, maka bola tersebut akan mengalami gaya apung ke atas yang sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bola tersebut. Gaya apung ini mencegah bola tersebut tenggelam sepenuhnya di dalam air.
Itulah beberapa contoh penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.
Contoh Soal dan Penyelesaian Rumus Archimedes
Berikut adalah contoh soal dan penyelesaian rumus Archimedes:
Contoh Soal 1:
Sebuah bola besi dengan volume 0,1 m^3 dan densitas 7.800 kg/m^3 dicelupkan ke dalam air dengan volume 0,05 m^3. Tentukan gaya apung yang dialami oleh bola besi.
Penyelesaian:
Diketahui:
V_besi = 0,1 m^3 (volume besi)
ρ_besi = 7.800 kg/m^3 (densitas besi)
V_air = 0,05 m^3 (volume air yang dipindahkan)
ρ_air = 1.000 kg/m^3 (densitas air)
g = 9,8 m/s^2 (percepatan gravitasi)
Ditanyakan: F_apung (gaya apung)
Rumus:
F_apung = ρVg
Langkah-langkah penyelesaian:
1. Hitung berat besi: W_besi = ρ_besiV_besi g
W_besi = 7.800 kg/m^3 × 0,1 m^3 × 9,8 m/s^2
W_besi = 7.644 N
2. Hitung berat air yang dipindahkan: W_air = ρ_airV_air g
W_air = 1.000 kg/m^3 × 0,05 m^3 × 9,8 m/s^2
W_air = 49 N
3. Hitung gaya apung: F_apung = W_air
F_apung = 49 N
Jadi, gaya apung yang dialami oleh bola besi adalah 49 N.
Contoh Soal 2:
Sebuah balok kayu dengan volume 0,1 m^3 dan densitas 800 kg/m^3 terapung di dalam air. Tentukan berapa besar gaya apung yang dialami oleh balok kayu.
Penyelesaian:
Diketahui:
V_kayu = 0,1 m^3 (volume kayu)
ρ_kayu = 800 kg/m^3 (densitas kayu)
ρ_air = 1.000 kg/m^3 (densitas air)
g = 9,8 m/s^2 (percepatan gravitasi)
Ditanyakan: F_apung (gaya apung)
Rumus:
F_apung = ρVg
Langkah-langkah penyelesaian:
1. Hitung berat kayu: W_kayu = ρ_kayuV_kayu g
W_kayu = 800 kg/m^3 × 0,1 m^3 × 9,8 m/s^2
W_kayu = 784 N
2. Hitung volume air yang dipindahkan oleh kayu: V_air = V_kayu
V_air = 0,1 m^3
3. Hitung berat air yang dipindahkan oleh kayu: W_air = ρ_airV_air g
W_air = 1.000 kg/m^3 × 0,1 m^3 × 9,8 m/s^2
W_air = 98 N
4. Hitung gaya apung: F_apung = W_air – W_kayu
F_apung = 98 N – 784 N
F_apung = -686 N
Hasil yang diperoleh adalah negatif, yang menunjukkan bahwa balok kayu akan tenggelam jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi. Jadi, untuk membuat balok kayu terapung, perlu ditambahkan rongga udara atau bahan yang lebih ringan untuk mengurangi densitas total balok kayu.
