FLUIDA STATIS

FLUIDA STATIS
HUKUM ARCHIMEDES
Kamu pasti pernah mengambil air dengan timba di bak penampungan. Kamu
akan merasakan perbedaan berat timba di dalam air dan di udara. Timba yang
berada di udara terasa lebih berat dibandingkan saat masih berada dalam air.
Mengapa demikian? Apa yang menyebabkan hal tersebut terjadi? Untuk menjawab
pertanyaan tersebut, perhatikan materi berikut!
Timba terasa ringan saat masih berada di dalam air daripada di udara. Hal ini
disebabkan karena adanya gaya apung. Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan
tekanan fluidapada kedalaman yang berbeda. Arah gaya apung ke atas atau searah
dengan gaya angkat yang kita berikan pada timba tersebut. Gaya apung pada benda
sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Ingat bahwa yang dimaksud dengan fluida yang dipindahkandi sini adalah
volume fluida yang sama dengan volume benda yang tercelup dalam fluida (untuk
benda melayang dan tenggelam)
Jika benda yang dimasukkan ke dalam fluida terapung maka volume fluida
yang dipindahkan = volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut. Tidak
peduli apapun benda dan bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan
mengalami hal yang sama.Prinsipinilah yang dikenal dengan prinsip Archimedes atau
hukum Archimedes yang menyatakan bahwa:
Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat
cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya
gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan
Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda
yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di
udara. Berat ini disebabkan beratsemu dan dirumuskan sebagai berikut:
𝑊𝑠𝑒𝑚𝑢 = 𝑊𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 − 𝐹𝑎
Dengan: W
W
semu
= berat benda dalam zat cair (kgm/s2)
benda
= berat benda sebenarnya (kgm/s2)
Fa = Gaya Apung (N)
Besarnya gaya apung dirumuskan sebagai berikut:
Fa= 𝜌cair. Vbenda. G
Dengan: Fa
𝜌cair
= gaya Apung (N)
= massa jenis zat cair (kg/m3)
Vbenda = Volume benda (m3)
g
= percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
Jadi ketika timba berada di dalam air, timba akan mendapatkan gaya angkat ke
atas. Akibatnya, timba akan terasa ringan di dalam air daripada di udara.
 Terapung, Melayang dan Tenggelam
Saat kita mengunjungi pelabuhan,
terkadang kita melihat kapal yang sedang
berlayar
atau
sandar.
Kapal
tersebut
terbuat dari besi dengan massa yang sangat
besar.
Megapa
kapal
tersebut
tidak
tenggelam?
Bagaimana prinsip Archimedes menjelaskan keadaan benda melayang,
terapung dan tenggelam?
Hukum Archimedes menjelaskan bahwa benda yang tercelup sebagian atau
seluruhnya akan mengalami dua gaya sekaligus. Gaya yang dialami yaitu gaya ke atas
(Fa) dan gaya berat (W). Pada benda yang terapung dan melayang terjadi
keseimbangan antara gayaberat (W) dan gaya ke atas (Fa). Perhatikan Gambar 11
berikut ini!
 Benda Terapung, Melayang, dan Tenggelam
Dalam keadaan setimbang (pada
benda melayang)
Σ𝐹 = 0
Fa – W = 0
Fa = W
Pada benda terapung, volume benda yang tercelup lebih kecil dibanding
volume benda total
(Vt<Vb) maka berlaku:
Fa = W
𝜌𝑓 𝑔 𝑉𝑡 = 𝜌𝑏 𝑔 𝑉𝑏
𝜌𝑏 𝑉𝑡
=
𝜌𝑓 𝑉𝑏
Pada benda tenggelam, berat benda lebih besar disbanding gaya ke atas. Jadi
w > Fa
W > Fa
atau
𝜌𝑏 > 𝜌𝑓