Contoh Soal Hukum Archimedes, Bunyi, Rumus, Jawaban & Pembahasan

tirto.id - Hukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan di atas zat cair.

Isi Hukum Archimedes menyatakan bahwa setiap benda yang sebagian atau seluruhnya terendam dalam zat cair, atau sebagian zat cair memiliki gaya dorong ke atas pada benda tersebut atau yang sering disebut juga gaya apung.

Gaya dorong tersebut besarnya sama dengan berat zat cair atau cat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Bunyi hukum Archimedes adalah "Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Terdapat 3 kemungkinan ketika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, yaitu:

1. Benda tenggelam

Suatu benda yang tenggelam atau terendam dalam zat cair apabila posisi benda selalu berada di bawah tempat zat cair berada.

W = gaya berat benda

Fa = gaya archimedes

N = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang, maka W = N + Fa, sehingga:

W > Fa

m . g > ρZC . Vb . g

ρb . Vb . g > ρZC . Vb . g

ρb > ρZC

ρb = massa jenis benda

ρZC = massa jenis zat cair.

2. Benda melayang

Benda melayang dalam zat cair jika posisi benda berada di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Pada keadaan benda melayang terdapat dua gaya yaitu: Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g

ρb = ρZC

3. Benda terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila letak benda sebagian berada di permukaan zat cair dan sebagian lagi terendam dalam zat cair.

Pada keadaan benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka:

W = Fa

Ph. Vb. g.= pZC. V2.g

Pb. Vb = Pzc – V₂

Karena Vb> V2 maka: pь

Contoh Soal Hukum Archimedes

Berikut adalah contoh soal hukum Archimedes:

1. Sebuah balok tercelup seluruhnya dalam minyak. Bila volume balok 6 m³, tentukan berat balok dalam minyak tanah yang memiliki massa jenis 800 kg/m³ , berapakah gaya angkat yang dialami balok

Penyelesaian

Diketahui: Volume balok : V = 8 m³

Gravitasi : 10 N/ Kg

Massa jenis minyak ρ = 800 kg /m³

Ditanya: gaya angkat Fa?

Jawab: Fa = ρ . g . V = 800 kg/ m³ . 10 N/kg . 6 m³ = 48.000 N.

2. Sebuah batu tercelup seluruhnya dalam minyak. Bila volume balok 10 cm³, tentukan berat balok dalam air yang memiliki massa jenis 8 1000 kg/m³ , berapakah gaya angkat yang dialami balok (gravitasi: 10 N/kg)

Penyelesaian

Diketahui: Volume balok : V = 10 cm³

= 10______ 1.000.000

= 1________ 100.000

= 10-6 m³

Gravitasi : g = 10 N/ kg

Massa jenis air : ρ = 1000 kg /m³

Ditanya: gaya angkat Fa?

Jawab: Fa = ρ . g . V = 1000 kg/ m³ . 10 N/kg . 10-6 m³

= 10-2 N = 0,01 N

3. Sebuah bola tercelup seluruhnya dalam air. Bila air massa jenis 1.000 kg/m³ , dan gaya angkat yang dialami bola 0, 2 N Berapakah volume bola ?

Penyelesaian

Diketahui: Gaya angkat : Fa = 0,2 N

Gravitasi : 10 N/ Kg

Massa jenis air : ρ = 1.000 kg /m³

Ditanyakan : volume : V = …?

Jawab: Fa = ρ . g . V 0,2 N

= 1000 kg/m³ . 10 N/ Kg . V 0,2 N

= 10.000. V N. m³ 0,2 N

= 10⁴ . V. N/ m³ V

= 0,2 N 10⁴ N/ m³

= 2.10³ m³ = 2.000 m³.

4. Sebuah benda bermassa jenis 1.200 kg/ m³ terapung pada zat cair 1/5nya, massa jenis benda tersebut adalah…

Penyelesaian

Diketahui: Massa jenis zat cair : ρ1= 1200 kg/ m³

Volume terapung = V1 Volume total = V1

V1= ⅕ Vt

Volume tercelup= V2

V2= Vtotal – V1 = 1- ⅕ = ⅘ Vt

Ditanya: massa jenis benda: ρbenda

Jawab: ρ1.Vt = ρbenda. V2

1200 kg/ m³. Vt = ρbenda. ⅘ Vt

ρbenda= 1200 kg/ m³. Vt ⅘ Vt

= 960 kg / m³.

5. Sepotong es memiliki massa jenis 900 kg/ m³ terapung di air laut yang massa jenisnya 1.030 kg/m³. Bila volume bagian es yang menonjol di air laut 0,65 m³.

Berapakah volume es seluruhnya?

Penyelesaian

Diketahui: Massa jenis es: ρes = 900 kg/ m³

Massa jenis air: ρair = 1.030 kg/ m³

Volume menonjol :V1 = 0,65 m³

Misalnya volume es seluruhnya kita simbolkan dengan Vtotal ρair.Vair= ρes .Vtotal

1.030 kg/ m³ ( Vtotal-V1) m³= 900. Vtotal

1.030 kg/ m³ ( Vtotal – 0,65 m³) = 900 kg/ m³ .Vtotal

1.030 kg/ m³ Vtotal – (1.030.0,65 kg/m³ .m³) = 900 kg/ m³. Vtotal

1.030 kg/ m³ Vtotal – (6.695 kg / m³.m³) = 900 kg / m³ .Vtotal

(1.030 Vtotal – 900 Vtotal) kg/ m³= 669,5 kg /m³.m³

130 kg / m³. Vtotal = 669,5 kg / m³.m³

Vtotal = 669,5 kg/m³.m³

130 kg/ m³ = 5,15 m³.