Hukum Archimedes
28 April 2020
Sebuah benda jika diangkat di dalam air akan terasa lebih ringan dibandingkan dengan di darat. Itu menunjukkan bahwa terdapat gaya lain yang bekerja terhadap benda yang melawan gaya berat benda. Besar gaya dorong ke atas yang dialami oleh benda dalam air berbanding lurus dengan besar volume benda yang tercelup. Makin besar volume benda yang tercelup makin besar pula gaya tekan ke atas zat cair terhadap benda tersebut. Selain itu, gaya tekan ke atas ini dipengaruhi juga oleh massa jenis zat cair. Berdasarkan fakta ini Archimedes memberikan suatu kesimpulan berikut: "Jika suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mengalami gaya tekan ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan."
Hukum Archimedes ini dapat dirumuskan dalam sebuah persamaan sebagai berikut:
Besar gaya berat benda adalah
Berat zat cair yang ditumpahkan adalah
Besar gaya tekan ke atas adalah
Besar volume benda yang tercelup
Oleh karena terdapat dua gaya yang saling berlawanan yang bekerja terhadap benda ketika dicelupkan ke dalam zat cair yang sejajar dengan sumbu y maka ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair yaitu:
1. Terapung
suatu benda dapat terapung apabila mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada massa jenis zat cair:
2. Melayang
suatu benda dapat melayang apabila massa jenisnya sama dengan massa jenis zat cair:
3. Tenggelam
suatu benda akan tenggelam apabila mempunyai massa jenis yang lebih besar daripada massa jenis zat cair:
B. Fluida Dinamis
Fluida dinamis yaitu aliran fluida di dalam suatu pipa berpenampang A yang selalu konstan dalam setiap titik aliran dengan arah horizontal seperti yang terlihat pada gambar.
banyaknya fluida yang mengalir dalam setiap satuan waktu disebut sebagai debit aliran yang dilambangkan dengan Q atau:
Q = V/t =Av
Dengan;
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang aliran (m2)
v = laju fluida (m/s)
V = volume aliran (m3)
Untuk fluida yang ideal, debit aliran selalu konstan sehingga persamaannya dapat berlaku hubungan:
A1 v1 = A2 v2
Contoh Soal:
Berat zat cair yang ditumpahkan adalah
Besar gaya tekan ke atas adalah
Besar volume benda yang tercelup
Oleh karena terdapat dua gaya yang saling berlawanan yang bekerja terhadap benda ketika dicelupkan ke dalam zat cair yang sejajar dengan sumbu y maka ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair yaitu:
1. Terapung
suatu benda dapat terapung apabila mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada massa jenis zat cair:
2. Melayang
suatu benda dapat melayang apabila massa jenisnya sama dengan massa jenis zat cair:
3. Tenggelam
suatu benda akan tenggelam apabila mempunyai massa jenis yang lebih besar daripada massa jenis zat cair:
B. Fluida Dinamis
Fluida dinamis yaitu aliran fluida di dalam suatu pipa berpenampang A yang selalu konstan dalam setiap titik aliran dengan arah horizontal seperti yang terlihat pada gambar.
banyaknya fluida yang mengalir dalam setiap satuan waktu disebut sebagai debit aliran yang dilambangkan dengan Q atau:
Q = V/t =Av
Dengan;
Q = debit aliran (m3/s)
A = luas penampang aliran (m2)
v = laju fluida (m/s)
V = volume aliran (m3)
Untuk fluida yang ideal, debit aliran selalu konstan sehingga persamaannya dapat berlaku hubungan:
A1 v1 = A2 v2
Contoh Soal:
Sebuah kolam yang berkapasitas 40 m3 disi dengan air hingga penuh menggunakan pompa berkekuatan 0,25 m3/s. Berapakah lama waktu yang diperlukan?
Diketahui:
V = 40 m3
Q = 0,25 m3/s
Ditanyakan:
t = ....?
Penyelesaian:
Debit adalah volume yang mengalir per satuan waktu
Q = V/t
t = V/Q = 40/ 0,25 = 160 s
Diketahui:
V = 40 m3
Q = 0,25 m3/s
Ditanyakan:
t = ....?
Penyelesaian:
Debit adalah volume yang mengalir per satuan waktu
Q = V/t
t = V/Q = 40/ 0,25 = 160 s