GAYA ARCHIMEDES
Kamu telah mengetahui bahwa kedalaman zat cair dan massa jenis zat cair memengaruhi tekanan yang dihasilkan oleh zat cair atau disebut dengan tekanan hidrostatis. Semakin dalam zat cair, semakin besar tekanan yang dihasilkan. Semakin besar massa jenis zat cair, semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Pada bagian sebelumnya kamu sudah memahami bahwa tekanan merupakan besarnya gaya per satuan luas permukaan tempat gaya itu bekerja, secara matematis dirumuskan sebagai:
p=F/A
Pada zat cair, gaya (F) disebabkan oleh berat zat cair (w) yang
berada di atas benda, sehingga:
p=F/A = w/A,dengan w merupakan berat benda dan karena berat benda tergantung besarnya grafitasi (w) = m × g dan massa benda m,sedangkan massa benda adalah m = ρ × V,sedangkan V atau volume benda secara umum sebesar :
V = h × A maka dapat ditulis bahwa tekanan hidrostatis sebesar :
Ph=ρ × g × h × A
dengan:
p = Tekanan (N/m2)
m = Massa benda (kg)
ρ = Massa jenis zat cair (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
h = Tinggi zat cair (m)
V = Volume (m3)=hxA,maka rumus d atas ditulis juga sebagai :
Ph= ρ × g × h
mampu menyelam ke dasar laut dengan kedalaman ratusan meter tanpa mengalami kebocoran atau kerusakan akibat tekanan hidrostatis. Apakah kamu mengetahui bahwa manusia hanya mampu menyelam hingga kedalaman kurang lebih 20 m? Hal ini dikarenakan paru-paru manusia tidak dapat menahan tekanan yang besar (>240.000 Pa).
F= wu
–wA
sehingga,wA=
wU-F
dengan:
F= Gaya apung (N)
wA=
Berat benda di air (N)
wU=
Berat benda di udara (N)ap
Fenomena ini dipelajari oleh Archimedes yang hasilnya kemudian dinyatakan sebagai hukum Archimedes sebagai berikut:
“Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda itu akan mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat zat cair yang didesak oleh benda tersebut”.
Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena di dalam air benda mendapat gaya ke atas. Ketika di udara, benda memiliki berat mendekati yang sesungguhnya. Karena berat zat cair yang didesak atau dipindahkan benda adalah:
w = mc× g dan m massa zat cair sehingga berat air yang didesak oleh benda adalah:
w= ρ× g × V dan massa benda,m = ρ × V,massa jenis dikalikan volume air yang didesak benda.
Berarti,
menurut hukum Archimedes, besar gaya ke atas adalah:
F= ρxgxV ,dengan:
F= Gaya apung (N)
ρ= Massa jenis zat cair (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
V = Volume zat cair yang dipindahkan (m3)
Hukum
Archimedes tersebut digunakan sebagai dasar pembuatan kapal laut atau kapal
selam. Suatu benda dapat terapung atau tenggelam tergantung pada besarnya gaya
berat (w) dan gaya apung (F).
·
Jika gaya apung maksimum lebih besar daripada gaya berat maka
benda akan terapung.
· Sebaliknya,
jika gaya apung maksimum lebih
kecil daripada gaya berat maka benda akan tenggelam.
·
Jika
gaya apung maksimum sama dengan berat benda,
maka benda akan melayang.
Gaya
apung maksimum adalah gaya apung jika seluruh benda berada di bawah permukaan
zat cair.
Hampir
semua logam memiliki massa jenis (kerapatan) yang lebih besar dari air. Kayu
memiliki massa jenis lebih kecil dari air.Air laut mempunyai massa jenis lebih
besar daripada air tawar di danau atau sungai.
SOAL:
1.Jelaskan
Mengapa kapal laut yang terbuat dari logam tidak tenggelam ?
2.Jelaskan bagaimana kapal selam dapat mengatur posisinya bisa di permukaan dan bisa juga dalam air ?
TUGAS PROYEK
Buatlah
kelompok kerja dengan anggota 5 orang,lalu buatlah sebuah model kapal yang
terbuat dari kaleng bekas minuman .Sebelumnya buat desain kapal dengan menggambar
di atas selembar kertas gambar ukuran A3.Diskusikan apa saja alat dan bahan
yang diperlukan,kemudian realisasikan desain model kapal tersebut dengan alat
dan bahan hasil diskusi.Setelah jadi ujilah dengan cara diapungkan di atas air
dalam ember besar,buatlah video pada saat percobaan dan berilah narasi sebagai
penjelasan atas video tersebut.
(Catatan:
jika menemui kesulitan harap menemui Guru untuk konsultasi ! )
