Hukum Archimedes: Rahasia Gaya Apung dan Benda Mengapung

Hukum Archimedes: Rahasia Gaya Apung dan Benda Mengapung – Pernahkah kamu bertanya-tanya mengapa kapal besar bisa mengapung sementara sekeping logam kecil tenggelam? Rahasianya ada pada penemuan Archimedes, seorang ilmuwan Yunani kuno. Suatu hari, dia berlari telanjang di jalanan sambil berteriak “Eureka!” setelah menemukan gaya apung dalam bak mandi. Penemuan ini mengubah cara kita memahami mengapa benda bisa terapung atau tenggelam. Yuk, kita selami kisah menarik ini dan temukan rahasia di balik gaya Archimedes!

Apa Itu Gaya Archimedes?

Gaya Archimedes adalah salah satu konsep fundamental dalam fisika yang menjelaskan fenomena gaya angkat yang dialami oleh benda ketika dimasukkan ke dalam fluida, baik itu zat cair atau gas. Konsep ini ditemukan oleh ilmuwan Yunani kuno, Archimedes, dan menjadi dasar dari Hukum Archimedes.

Sejarah Hukum Archimedes

Hukum Archimedes adalah salah satu prinsip dasar dalam fisika yang telah mengubah cara kita memahami dunia di sekitar kita. Ditemukan oleh Archimedes, seorang ilmuwan dan ahli matematika Yunani kuno, hukum ini menjelaskan fenomena yang kita lihat setiap hari: mengapa benda-benda tertentu mengapung di air sementara yang lain tenggelam. Mari kita telusuri sejarah penemuan hukum ini dan dampaknya yang luar biasa.

Baca juga: Fakta Sains: Perbedaan kera dan Monyet

Latar Belakang Sejarah

Archimedes lahir di kota Syracuse, Sisilia, sekitar tahun 287 SM. Ia dikenal sebagai salah satu ilmuwan terbesar dalam sejarah, dengan kontribusi signifikan dalam bidang matematika, fisika, dan teknik. 

Sumber gambar

Salah satu kisah paling terkenal tentang Archimedes adalah penemuan hukum yang kini menyandang namanya.

Kisah Penemuan

Kisah ini dimulai dengan Raja Hiero II dari Syracuse, yang meminta Archimedes untuk memeriksa apakah mahkota emasnya terbuat dari emas murni atau tidak. Archimedes, yang kebingungan dengan tugas ini, akhirnya menemukan jawabannya saat mandi. Ketika ia masuk ke dalam bak mandi yang penuh air, ia memperhatikan bahwa air meluap keluar dari bak. Dari pengamatan ini, ia menyadari bahwa volume air yang tumpah sama dengan volume tubuhnya yang terendam.

Dengan semangat, Archimedes berlari keluar dari bak mandi dan berteriak “Eureka!” yang berarti “Saya telah menemukannya!” Ia kemudian melakukan eksperimen dengan memasukkan mahkota raja ke dalam air dan mengukur volume air yang dipindahkan. Dengan membandingkan massa jenis mahkota dengan massa jenis emas murni, ia dapat menentukan bahwa mahkota tersebut tidak terbuat dari emas murni.

Bunyi Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menyatakan bahwa: “Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.”

Rumus Menghitung Gaya Archimedes

Rumus untuk menghitung Gaya Archimedes adalah sebagai berikut:

Grafik Gaya Archimedes

Keadaan Benda Saat Berada Dalam Fluida

Fluida, baik itu cairan maupun gas, memiliki sifat-sifat unik yang mempengaruhi benda yang berada di dalamnya. Salah satu fenomena menarik yang terjadi adalah bagaimana benda dapat tenggelam, melayang, atau terapung dalam fluida.

Keadaan Benda dalam Fluida

• Benda Tenggelam: Benda akan tenggelam jika massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis fluida. Contoh klasik adalah besi atau baja yang tenggelam dalam air. Ini terjadi karena gaya gravitasi yang menarik benda ke bawah lebih besar daripada gaya apung yang mendorongnya ke atas.
• Benda Melayang: Benda melayang ketika massa jenisnya sama dengan massa jenis fluida. Misalnya, telur yang dimasukkan ke dalam air garam akan melayang karena massa jenis telur dan air garam hampir sama. Dalam keadaan ini, gaya gravitasi dan gaya apung seimbang.
• Benda Terapung: Benda akan terapung jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis fluida. Contoh yang umum adalah kayu yang terapung di atas air. Gaya apung yang bekerja pada kayu lebih besar daripada gaya gravitasi yang menariknya ke bawah, sehingga kayu tetap berada di permukaan air.

Baca juga: Bunyi adalah: Pengertian, Frekuensi, Jenis dan Manfaatnya

Penerapan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes memiliki banyak aplikasi praktis dalam kehidupan sehari-hari dan teknologi. Beberapa contohnya termasuk:

• Kapal Laut: Kapal dirancang dengan bentuk tertentu agar dapat terapung di atas air meskipun terbuat dari bahan yang lebih berat dari air.
• Balon Udara Panas: Balon udara panas dapat melayang di udara karena udara panas di dalam balon memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada udara di sekitarnya.
• Submarine: Submarin dapat mengatur kedalamannya dengan mengubah jumlah air dalam tangki ballast, sehingga mengubah massa jenis keseluruhan kapal selam.

Contoh Soal Hukum Archimedes

Contoh Soal 1

Sebuah benda dengan volume 0,5 m³ tercelup seluruhnya ke dalam zat cair yang memiliki massa jenis 1500 kg/m³. Jika percepatan gravitasi (g) adalah 10 m/s², berapakah gaya ke atas yang dialami benda tersebut?

Contoh Soal 2

Sebuah balok kayu terapung di atas air dengan 2/3 bagian balok tercelup. Jika massa jenis kayu adalah 0,6 g/cm³, berapakah massa jenis air tersebut dalam kg/m³?

Contoh Soal 3

Diketahui berat sebuah batu kecil di udara adalah 5 N. Jika batu kecil tersebut ditimbang di dalam minyak dan beratnya menjadi 3,4 N. Jika massa jenis minyak adalah 0,8 g/cm³ dan percepatan gravitasi (g) adalah 9,8 m/s², berapakah massa jenis batu tersebut dalam kg/m³?

Hukum Archimedes tidak hanya memberikan kita pemahaman tentang prinsip-prinsip dasar fisika, tetapi juga memungkinkan berbagai inovasi dan teknologi yang kita nikmati hari ini.

Kesimpulan

Hukum Archimedes memberikan wawasan yang mendalam tentang bagaimana benda berinteraksi dengan fluida di sekitarnya. Dari penemuan Archimedes di zaman kuno hingga aplikasi modern dalam teknologi kapal, balon udara panas, dan kapal selam, prinsip ini membuktikan relevansinya yang abadi dalam sains dan teknologi. Dengan memahami konsep dasar ini, kita dapat mengapresiasi bagaimana hukum fisika mengatur fenomena sehari-hari dan memfasilitasi berbagai inovasi. Hukum Archimedes tidak hanya membantu kita menjelaskan mengapa benda bisa mengapung atau tenggelam tetapi juga membuka pintu bagi penemuan baru yang terus memajukan peradaban manusia.