Pengertian Hukum Archimedes, Sejarah, Bunyi, Rumus, Manfaat, dan Contohnya

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Thomas-T

Hukum Archimedes menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada benda yang tenggelam sepenuhnya pada fluida adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Hal ini yang nantinya menjelaskan mengapa sebuah benda akan mengapung atau tenggelam dalam fluida.

Dikutip dari website umsu.ac.id tentang Hukum Archimedes Pengertian, Sejarah, dan Contoh Penerapan, Fai, (2022), hukum archimedes disebut juga sebagai hukum yang membahas prinsip pengapungan pada zat cair.

Sejarah Hukum Archimedes

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Antoine-Dautry

Archimedes adalah seorang ilmuwan dan ahli matematika Yunani kuno. Ia merumuskan Hukum Archimedes ini pada sekitar abad ke-3 SM di kota Syracuse, Sisilia.

Hukum ini tertulis dalam karya Archimedes yang sangat terkenal berjudul "On Floating Bodies" yang artinya “Tentang Benda yang Mengapung” ditulis sekitar tahun 250 SM.

Hukum Archimedes pertama kali dijelaskan dalam konteks penemuan Archimedes tentang berat benda yang terapung atau tenggelam dalam fluida. Dikisahkan bahwa Archimedes menemukan hukum ini ketika ia sedang mandi di dalam bak mandi.

Ia menyadari bahwa volume air yang dipindahkan oleh tubuhnya sama dengan volume tubuhnya pada saat tenggelam. Hal ini membuat Archimedes menyimpulkan bahwa gaya apung pada benda yang tenggelam sama dengan beratnya fluida yang dipindahkan.

Sejarah lengkap Hukum Archimedes juga mencakup kontribusi besar Archimedes dalam bidang matematika dan ilmu fisika lainnya. Hal ini yang membuat Archimedes menjadi salah satu tokoh berpengaruh dalam sejarah ilmu pengetahuan.

Hingga saat ini Hukum Archimedes tetap menjadi dasar penting dalam memahami perilaku benda yang tenggelam atau mengapung dalam fluida.

Profil Bapak Hukum Archimedes

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Jeswin-Thomas

Nama lengkap bapak Hukum Archimedes adalah Archimedes dari Syracuse. Ia lahir sekitar tahun 287 SM di Syracuse, kota di Sisilia.

Pada saat itu, Sisilia merupakan bagian dari Magna Graecia atau bagian wilayah Yunani yang berada di luar daratan Yunani. Archimedes dikenal sebagai ilmuwan terbesar dalam sejarah Yunani kuno.

Profil Archimedes juga mencakup segala pencapaiannya dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan. Termasuk pencapaian karyanya dalam ilmu matematika, fisika, dan teknik.

Selain Hukum Archimedes, ia juga terkenal karena menemukan prinsip lever dan mengembangkan metode perhitungan menggunakan eksponen dan logaritma. Archimedes telah membuat kontribusi signifikan dalam perhitungan integral dan perhitungan geometri.

Kehidupan Archimedes dan karyanya lebih banyak ditemukan dalam karya-karyanya seperti "On the Sphere and Cylinder" atau Tentang Bola dan Silinder, "On the Measurement of the Circle" atau Tentang Pengukuran Lingkaran, dan "The Sand Reckoner" Penghitung Pasir. Ia meninggal sekitar tahun 212 SM selama penaklukan Romawi terhadap Syracuse.

Bunyi Hukum Archimedes

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Artturi-Jalli

Hukum Archimedes secara lengkap berbunyi bahwa "Setiap benda yang tenggelam sepenuhnya atau sebagian dalam fluida, mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Bunyi hukum Archimedes dapat dipahami bahwa gaya apung pada suatu benda yang tenggelam sepenuhnya atau sebagian dalam fluida sama dengan berat fluida yang telah dipindahkan oleh benda tersebut.

Rumus Hukum Archimedes

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Roman-Mager

Setelah mengetahui sejarah, pengertian, hingga bunyi Hukum Archimedes, berikut ini pembahasan rumus hukum Archimedes yang dapat dinyatakan sebagai berikut:

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺 . 𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 . 𝑔

Di mana:

Rumus ini menjelaskan bahwa gaya apung (𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀) sebanding dengan massa jenis fluida (𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺), volume fluida yang dipindahkan (𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀), dan percepatan gravitasi (𝑔).

Penggunaan Rumus Hukum Archimedes

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Dan-Cristian-Paduret

Rumus Hukum Archimedes dapat digunakan untuk menghitung sebuah gaya apung yang dialami oleh sebuah benda yang tenggelam atau sebagian tenggelam dalam fluida. Berikut adalah langkah-langkah lengkap penggunaan rumus hukum Archimedes:

1. Identifikasi Variabel

2. Dapatkan Data

3. Substitusi dan Hitung

4. Interpretasi

Hasil perhitungan 𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 memberi informasi tentang seberapa besar gaya apung yang dialami benda dalam fluida. Jika 𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 positif, benda akan mengapung namun jika 𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 negatif, maka benda akan tenggelam.

Rumus ini membantu dalam memahami perilaku benda dalam fluida dan dapat digunakan dalam berbagai konteks. Contohnya seperti konteks perancangan kapal, penyelidikan tentang fenomena mengapung, dan pemahaman perilaku objek yang tenggelam.

Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Archimedes Pertama

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Dan-Cristian-Paduret

Berikut ini praktek contoh soal dan pembahasannya menggunakan perhitungan Hukum Archimedes:

1. Contoh Soal

Sebuah benda dengan massa 500 gram dan volume 200 cm³ tenggelam sepenuhnya di dalam air. Tentukan gaya apung yang dialami oleh benda tersebut menggunakan rumus Hukum Archimedes.

2. Pembahasan

Identifikasi Variabel

𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺 (massa jenis air) ≈ 1000 kg/m³ (nilai standar untuk air).

𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 (volume air yang dipindahkan) = 200 cm³ = 0.0002 m³.

𝑔 (percepatan gravitasi) ≈ 9.8 m/s².

Substitusi dan Hitung

Gunakan rumus Hukum Archimedes:

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺 . 𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 . 𝑔.

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 1000 kg/m³ . 0.0002 m³ . 9.8 m/s².

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 ≈ 1.96 N (Newton).

Interpretasi

Gaya apung yang dialami oleh benda tersebut adalah berjumlah sekitar 1.96 Newton. Apabila berat benda kurang dari gaya apung ini, maka benda akan mengapung. Namun apabila lebih besar, maka benda akan tenggelam.

Contoh soal pertama ini memberi gambaran tentang cara menggunakan Hukum Archimedes untuk menghitung gaya apung suatu benda dalam fluida. Variabel-variabel lainnya dapat diubah sesuai dengan data soal yang akan diselesaikan.

Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Archimedes Kedua

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Bozhin-Karaivanov

Berikut adalah praktek contoh soal dan pembahasannya menggunakan perhitungan hukum Archimedes.

1. Contoh Soal

Sebuah benda berbentuk silinder dengan massa sebesar 800 gram dan volume 300 cm³ tenggelam sepenuhnya dalam minyak dengan massa jenis 850 kg/m³. Tentukan gaya apung yang dialami oleh sebuah benda tersebut.

2. Pembahasan

Identifikasi Variabel

𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺 (massa jenis minyak) = 850 kg/m³.

𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 (volume minyak yang dipindahkan) = 300 cm³ = 0.0003 m³.

𝑔 (percepatan gravitasi) ≈ 9.8 m/s².

Substitusi dan Hitung

Gunakan rumus hukum Archimedes:

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺 . 𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 . 𝑔.

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 850 kg/m³ . 0.0003 m³ . 9.8 m/s².

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 ≈ 2.499 N (Newton).

Interpretasi

Gaya apung yang dialami oleh sebuah benda tersebut adalah sekitar 2.499 Newton. Benda akan mengapung apabila beratnya masih kurang dari gaya apung ini. Kemudian akan tenggelam apabila beratnya lebih besar.

Contoh soal ini memberi contoh penggunaan hukum Archimedes dalam konteks minyak sebagai fluida dan benda yang berbentuk silinder. Perhatikan bahwa nilai massa jenis dan volume fluida yang dipindahkan disesuaikan dengan kondisi variabel dalam soal.

Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Archimedes Ketiga

Ilustrasi Hukum Archimedes. Unsplash.com/Bozhin-Karaivanov

Berikut adalah praktik contoh soal dan pembahasannya menggunakan perhitungan hukum Archimedes:

1. Contoh Soal

Sebuah bola besi memiliki massa 1.2 kg yang tenggelam sepenuhnya dalam air dengan massa jenis 1000 kg/m³. Tentukan gaya apung yang dialami oleh bola besi tersebut.

2. Pembahasan

Identifikasi Variabel

𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺 (massa jenis air) = 1000 kg/m³.

𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 (volume air yang dipindahkan) tidak diberikan, namun dapat dihitung menggunakan massa dan massa jenis: 𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 = 𝑚𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺, di mana 𝑚 adalah massa bola.

𝑔 (percepatan gravitasi) ≈ 9.8 m/s².

Hitung Volume Tergantung

𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 = 1.2 kg1.000 kg/m³

𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀 = 0.0012 m³

Substitusi dan Hitung Gaya Apung

Gunakan rumus Hukum Archimedes:

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 𝑃𝖿𝗅𝗎𝗂𝖽𝖺. 𝑉𝗍𝖾𝗋𝗀𝖺𝗇𝗍𝗎𝗇𝗀. 𝑔.

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 = 1000 kg/m³. 0.0012 m³. 9.8 m/s².

𝐹𝖺𝗉𝗎𝗇𝗀 ≈ 11.76 N (Newton).

Interpretasi

Gaya apung yang dialami oleh bola besi adalah berjumlah sekitar 11.76 Newton. Bola besi akan mengapung apabila beratnya kurang dari gaya apung ini dan akan tenggelam apabila beratnya lebih besar.

Contoh soal ini memberi gambaran bagaimana menghitung gaya apung dengan menggunakan hukum Archimedes. Hal ini termasuk juga menghitung volume fluida yang dipindahkan oleh sebuah benda yang tenggelam.

Demikian pembahasan lengkap seputar hukum Archimedes dan contoh soal sekaligus pembahasannya. Penerapan bunyi hukum ini membuktikan bahwa perkembangan ilmu pengetahuan tidak pernah habis untuk terus dikaji.

Baca juga: 20 Contoh Soal Fungsi Kuadrat dan Penjelasannya