visitaaponce.com

APAKAH pernah Anda mengamati fenomena benda yang dapat mengambang atau tenggelam di dalam air? Itu adalah hasil dari penerapan salah satu prinsip fundamental fisika yang dikenal sebagai Hukum Archimedes.

Nama hukum ini diambil dari penemu utamanya, yakni Archimedes. Yuk kita bahas penemuan tentang Hukum Archimedes dalam artikel ini.

Sejarah Hukum Archimedes

Archimedes, seorang ilmuwan terkemuka asal Syracuse, Yunani, hidup pada sekitar tahun 287-212 SM. Meskipun hidup pada masa tanpa perkakas tulis-menulis seperti kertas dan pensil, Archimedes memimpin dalam berbagai bidang ilmu, termasuk Matematika, Fisika, Filsafat, Astronomi, dan Teknik.

Baca juga : Perubahan Materi secara Fisika dan Kimia serta Ciri-Cirinya

Salah satu pencapaiannya yang terkenal adalah penemuan hukum gaya apung, yang ia dedikasikan dari pengamatannya ketika sedang mandi. Hukum Archimedes menyatakan bahwa ketika suatu benda tenggelam dalam cairan, benda tersebut akan mengalami gaya ke atas yang sebanding dengan berat cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut. Hal ini disebabkan oleh tekanan di permukaan benda yang tenggelam, yang meningkat seiring dengan kedalaman tenggelamnya benda.

Kejeniusan Archimedes terungkap dalam eksperimennya dengan mahkota Raja Hiero II. Ditugaskan untuk membuktikan kemurnian emas mahkota, Archimedes menghadapi tantangan besar. Namun, saat mandi, dia menyadari bahwa perubahan volume air akibat masuknya benda ke dalamnya dapat digunakan untuk mengukur massa jenis benda tersebut.

Dengan memasukkan mahkota ke dalam air dan mengukur perubahan volume air, Archimedes berhasil membuktikan bahwa mahkota itu tidak terbuat dari emas murni seperti yang diklaim sang raja. Perubahan volume air yang dihasilkan oleh mahkota tidak sebanding dengan emas murni, menunjukkan bahwa mahkota tersebut merupakan campuran.

Baca juga : Ayo Mengenal Hukum Archimedes

Keunggulan dan ketekunan Archimedes dalam menyelesaikan masalah ini memberikan kontribusi signifikan bagi ilmu pengetahuan dan teknologi pada zamannya, dan penemuannya tetap relevan hingga saat ini.

Bunyi Hukum Archimedes

Menurut Hukum Archimedes, ketika "suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, benda tersebut akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya."

Konsep ini diuraikan oleh Halliday dan Resnick dalam Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga (1987), yang menjelaskan bahwa ketika benda tercelup sepenuhnya atau sebagian dalam zat cair, zat cair memberikan gaya ke atas, disebut gaya apung, pada benda, dengan besar gaya apung setara dengan berat zat cair yang dipindahkan.

Baca juga : Tiga Siswa Tewas Terseret Arus Sungai di Indramayu

Konsep ini juga diuraikan oleh Serway dan Jewett dalam literatur Fisika untuk Sains dan Teknik (2009), yang mengonfirmasi bahwa hukum Archimedes mencerminkan bahwa suatu objek akan melayang di dalam fluida apabila massa jenis objek tersebut lebih kecil daripada massa jenis cairan yang bersangkutan.

Prinsip ini menjelaskan hubungan antara gaya berat dan gaya apung pada benda yang tenggelam dalam air. Akibat gaya apung yang bekerja ke atas, benda dalam zat cair akan terasa lebih ringan daripada saat diangkat di darat, karena gaya apung menyebabkan pengurangan berat benda. Hal ini menyoroti pentingnya pemahaman terhadap prinsip Archimedes dalam memahami perilaku benda di dalam zat cair.

Hukum Archimedes menggambarkan tiga kondisi yang mungkin terjadi pada suatu objek:

Baca juga : Tim SAR Berhasil Evakuasi Jasad RemajaTenggelam di Buleleng, Bali

1. Tenggelam: 

Terjadi ketika massa jenis zat cair lebih rendah daripada massa jenis benda. Sebagai contoh, besi atau baja akan tenggelam dalam air karena massa jenisnya lebih besar dibandingkan dengan massa jenis air. Pada kondisi tenggelam, berat benda di dalam cairan lebih besar daripada gaya angkat yang dihasilkan oleh cairan, dan dapat diungkapkan dengan rumus: Gaya tekan air < berat benda.

2. Melayang:

 Terjadi ketika massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda. Benda yang melayang berada di antara dasar wadah dan permukaan cairan. Sebagai contoh, telur yang dimasukkan ke dalam air yang diberi sedikit garam akan melayang karena massa jenisnya sama dengan air. Ikan juga dapat mencapai keadaan melayang dengan menyamakan beratnya dengan berat air yang dipindahkan melalui pengisian pundi-pundi renangnya dengan udara.

3. Terapung

Terapung terjadi ketika massa jenis zat cair melebihi massa jenis benda. Sebagai contoh, styrofoam atau plastik dapat mengapung di dalam air. Prinsip ini menggambarkan bahwa gaya tekan air > berat benda.

Baca juga : Tim SAR Evakuasi Jenazah Bocah Tenggelam di Buleleng

Faktor yang Mempengaruhi Gaya Tekan ke Atas

Melibatkan Massa Jenis Fluida

Semakin besar massa jenis fluida, semakin besar gaya angkat yang dihasilkan, dan sebaliknya, semakin kecil massa jenisnya, semakin kecil pula gaya angkat yang dihasilkan.

Volume Benda

Baca juga : Polisi akan Periksa Psikologi Artis Tamara Tyasmara Terkait Kematian Dante

Semakin besar volume benda, semakin besar gaya angkat yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin berkurang volumenya, semakin rendah pula gaya angkat yang dihasilkan.

Gravitasi Benda

Semakin besar gravitasi benda, semakin besar gaya angkat yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin rendah gravitasi benda yang diangkat, semakin kecil pula gaya angkat yang dihasilkan.

Baca juga : YA Akui Tenggelamkan Dante untuk Latih Pernapasan, Ahli Psikologi Forensik: Itu Hanya Penyangkalan Tersangka

Rumus Hukum Archimedes

Hukum Archimedes terkait dengan pengurangan berat benda saat benda tersebut dicelupkan ke dalam zat cair. Pengurangan berat benda sejajar dengan jumlah berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut, sesuai penjelasan yang terdapat dalam Buku Pintar Fisika karya Dr. Efrizon Umar. 

Apabila berat benda di atmosfer (dinyatakan sebagai weight atau w) dikurangkan dengan berat benda yang terukur ketika berada dalam zat cair (dinyatakan sebagai w1), maka dapat dihitung berat yang hilang. Nilai berat yang hilang ini dikenal sebagai gaya ke atas (Fa). Dengan demikian, gaya ke atas dapat dihitung menggunakan rumus:

Baca juga : Hasil Autopsi Keluar, Ini Kata Dokter Forensik Soal Penyebab Kematian Dante Anak Tamara Tyasmara

Fa=w−w1

Dalam rumus ini:

• Fa adalah gaya ke atas (dinyatakan dalam Newton)

• w adalah berat di udara (dinyatakan dalam Newton)

  Baca juga : Polisi: Dante Ditenggelamkan di Dua Kolam Berbeda oleh Kekasih Tamara Tyasmara

• w1 adalah berat benda yang terukur saat berada di dalam zat cair (dinyatakan dalam Newton)

Besarnya gaya ke atas juga dapat diungkapkan dengan rumus alternatif:

Fa=ρ.g.V

Baca juga : Polisi Sebut Anak Tamara Tyasmara Sempat Coba Selamatkan Diri Tapi Digagalkan

Dalam rumus ini:

• Fa adalah gaya ke atas (dinyatakan dalam Newton)

• ρ adalah massa jenis zat cair (dinyatakan dalam kilogram per meter kubik)

  Baca juga : Kekasih Tamara Tyasmara Dicecar 62 Pertanyaan Terkait Kematian Dante

• g adalah percepatan gravitasi (dinyatakan dalam meter per detik kuadrat)

• V adalah volume zat cair yang dipindahkan atau volume benda yang tercelup (dinyatakan dalam meter kubik)

Contoh Penerapan Hukum Archimedes

1. Kapal Selam

Prinsip pembuatan kapal selam melibatkan konsep hukum Archimedes. Kapal selam dapat muncul di permukaan laut dan tenggelam dengan mengatur beratnya.Tangki pemberat di dalam kapal selam memiliki opsi untuk diisi dengan air laut atau dibiarkan kosong. Saat diisi penuh, berat kapal selam melebihi gaya angkat laut, sehingga kapal selam turun.Ketika diisi sebagian, berat kapal selam setara dengan gaya angkat laut, sehingga kapal selam dapat melayang. Saat dikosongkan, beratnya lebih kecil dari gaya angkat laut, sehingga kapal selam naik ke permukaan laut.

Baca juga : Anak Tamara Tyasmara Ditenggelamkan Sebanyak 12 Kali Hingga Tewas

2. Kapal Laut

Kapal laut dapat mengapung dan berlayar karena prinsip hukum Archimedes digunakan dalam pembuatannya. Rongga di dalam kapal membuatnya lebih ringan saat perut kapal mendorong air laut di sekelilingnya.
Dengan prinsip Archimedes, kapal laut dapat mengapung dan berlayar, meskipun terbuat dari kayu atau besi dan mampu membawa banyak orang sesuai kapasitasnya. Namun, jika kapal terbalik, rongga kapal dapat diisi air, sehingga kapal dapat tenggelam.

3. Berenang

Selain itu, prinsip Archimedes juga terlihat saat sebuah batu dicelupkan ke dalam air, di mana kita merasa bahwa batu tersebut terasa lebih ringan saat dipegang.

Dalam air, kita merasa bahwa batu tersebut terasa lebih ringan saat dipegang. Hal ini disebabkan oleh gaya apung yang dialami oleh semua benda yang dicelupkan ke dalam zat cair, sesuai dengan penjelasan dalam IPA Fisika Gasing SMP Kelas 2 oleh Prof. Yohanes Surya. Oleh karena itu, ketika kita berenang, kita juga merasakan bahwa tubuh kita menjadi lebih ringan.

Baca juga : Ini CCTV Detik-detik Kematian Anak Tamara Tyasmara, Tersangka YA Diduga Kuat Tenggelamkan Dante

4. Menginjak Batu

Ketika menginjak batuan di pantai, kaki kita bisa merasa sakit karena berat badan kita memberikan tekanan pada batu yang kasar, seperti yang terjadi di daratan. 

Tetapi, ketika kita menginjak batu yang sama di dalam air, intensitas rasa sakitnya berkurang.Ini disebabkan oleh berkurangnya tekanan yang kita berikan pada batu karena adanya gaya apung dari air. Sebagai akibatnya, gaya reaksi dari batuan juga berkurang, sehingga rasa sakit yang kita rasakan pun berkurang. (Z-10)