Relevansi Hukum Archimedes dalam Perkembangan Teknologi

Relevansi Hukum Archimedes dalam Perkembangan Teknologi – Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang tekanan zat padat beserta contohnya dalam kehidupan sehari-hari. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang relevansi hukum Archimedes dalam perkembangan teknologi. Hukum Archimedes termasuk pengembangan dari prinsip tekanan pada zat cair.

░ Hukum Archimedes ░

Badan seseorang akan terasa lebih ringan ketika berada di perairan. Bagaimana hal tersebut bisa terjadi? Peristiwa tersebut dapat terjadi karena adanya gaya angkat ke atas dari zat cair yang melawan gaya berat benda. Untuk mempelajari lebih lanjut marilah simak ulasan berikut.
Ilmuwan pertama yang mengamati gejala ini adalah seorang matematikawan berkebangsaan Yunani bernama Archimedes (187-212 SM). Archimedes mempelajari hal tersebut dengan cara memasukkan dirinya ke dalam bak mandi. Ketika sebagian tubuhnya masuk ke dalam bak mandi, ternyata beratnya menjadi lebih ringan. Penelitian sederhananya ini menjadi cikal bakal terbentuknya hukum Archimedes, yaitu “ Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair maka akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.”
Gaya ke atas yang dialami benda ketika berada di atas air disebut gaya apung atau gaya Archimedes. Gaya apung dirumuskan sebagai hasil pengurangan berat benda di udara terhadap berat benda di dalam air. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬

FA = WuWa

Keterangan:
FA = gaya apung atau gaya ke atas (N);
Wu = gaya berat benda di udara (N); dan
Wa = gaya berat benda di dalam air (N)

▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
Gaya apung juga dirumuskan sebagai hasil perkalian antara massa jenis, percepatan gravitasi, dan volume benda. Secara matematis juga dapat dirumuskan sebagai berikut.
▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬

FA = ρgV

Keterangan:
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3);
g = percepatan grafitasi (m/s2); dan
V = volume benda yang tercelup ( m3).

▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬

Keadaan Benda dalam Zat Cair

Benda di dalam zat cair dapat berada pada tiga keaadaan, yaitu mengapung, melayang dan tenggelam.

♣ Mengapung

Benda dapat dikatakan mengapung jika gaya ke atas atau gaya Archimedesnya lebih besar dibandingkan gaya ke bawahnya (gaya beratnya). Secara matematis dinyatakan sebagai berikut.
▬▬▬▬
FA >W
▬▬▬▬
Contohnya ketika kalian melemparkan gabus ke dalam bak air, Apa yang terjadi? gabus tersebut pasti akan mengapung. Hal tersebut dikarenakan gabus memiliki gaya berat yang lebih kecil dibandingkan gaya Archimedes.

♣ Melayang

Benda dikatakan melayang jika gaya ke atas atau gaya Archimedes sama dengan gaya ke bawah (gaya berat) benda tersebut. Secara matematis dituiskan sebagai berikut.
▬▬▬▬
FA = W
▬▬▬▬

♣ Tenggelam

Benda dikatakan tenggelam jika besar gaya ke atas atau gaya Archimedes lebih kecil daripada gaya ke bawah (gaya berat). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
▬▬▬▬
FA < W
▬▬▬▬
Contohnya ketika kalian melemparkan batu di dalam air, maka batu tersebut akan tenggelam.

░ Penerapan Hukum Archimedes dalam Bidang Teknologi ░

Beberapa contoh teknologi yang memanfaatkan prinsip hukum Archimedes yaitu sebaga berikut.
a. Hidrometer
Hidrometer merupakan alat untuk mengukur massa jenis zat cair. Cara menggunakan alat ini adalah dengan mencelupkannya pada zat cair yang akan diukur massa jenisnya.
b. Kapal selam
Kapal selam memiliki bagian ruang yang dapat diisi udara dan air. Ketika kapal selam masuk ke dalam air, maka akan terbentuk tiga keadaan yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam. Kapal dapat mengapung jika ruang tersebut diisi penuh udara, dapat melayang jika volume udara di dalamnya dikurangi, dan dapat tenggelam jika seluruh udara dikosongkan lalu diganti dengan air.
c. Kran otomatis penampung air
Pada umumnya, tangki penampungan air memiliki pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Pelampung dibuat mengapung di permukaan air sehingga dapat bergerak naik atau turun seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung tersebut bergerak ke bawah untuk membuka kran agar dapat mengalirkan air, sedangkan jika tangki terisi penuh, pelampung akan bergerak naik untuk menutup kran sehingga secara otomatis air akan berhenti.

Contoh Soal

Kapal selam memiliki massa 220000 kg melayang dalam air laut dengan massa jenis 1100 kg/m3. Berapakah volume kapal selam tersebut?
Pembahasan
Diketahui:
m = 220000 kg
ρ = 1100 kg/m3
Ditanyakan: V ?
Jawab:
W = FA
mg = ρgV
(220000)(10) = (1100)(10)V
V = 200 m3
Jadi, volume kapal selam tersebut adalah 200 m3.

Relevansi Hukum Archimedes dalam Perkembangan Teknologi | lookadmin | 4.5