Sebutkan 4 alat yang bekerja berdasarkan Hukum Archimedes

 

4 alat yang bekerja berdasarkan Hukum Archimedes adalah:

  • Galangan kapal
  • Hydrometer. Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Archimedes. Dimana semakin besar besar massa jenis zar air, maka akan semakin sedikit pula bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer ini banyak dipakai untuk mengetahui besarnya kandungan air dalam susu, bir, atau minuman lain.
  • Kapal selam
  • Jembatan poton. Jembatan poton adalah jembatan yang terbuat dari susunan drum-drum kosong. Drum-drum disusun sedemikian sehingga menyerupai jembatan. Sebelum ditata, drum harus dikosongkan dan ditutup agar air tidak bisa masuk. Dengan demikian, massa jenis drum bisa lebih kecil daripada massa jenis air. Akibatnya, jembatan poton bisa terapung.

Bunyi hukum Archimedes

Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut dengan gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya.

Biografi Archimedes

Archimedes merupakan seorang ilmuwan terkemuka yang berasal dari Syracusa, Yunani. Ilmuwan satu ini diprediksi hidup di zaman 287 – 212 sebelum Masehi. Sebagai seorang ilmuwan besar di zaman itu, Archimedes mampu menguasai beberapa bidang sekaligus, mulai Matematika, Fisika, Filsafat, Astronomi, dan Teknik. Kisah Archimedes mulai dikenal setelah ia diminta oleh Raja Hiero II untuk membuktikan kemurnian emas mahkota milik sang raja.

Mendapatkan tugas seperti itu, Archimedes tidak tinggal diam. Ia berpikir keras untuk memecahkan masalah ini. Oleh karena tak kunjung mendapatkan solusi, Archimedes kesal lalu menceburkan dirinya ke dalam bak mandi. Saat ia masuk ke dalam bak mandi yang penuh dengan air, ternyata ada air yang tumpah ke lantai. Berbekal dari hal sepele itulah kemudian Archimedes berhasil membuktikan kemurnian emas milik sang raja.

Archimedes memasukkan mahkota ke dalam air. Perubahan volume air akibat adanya mahkota tersebut dijadikan dasar untuk mencari massa jenis, yaitu membagi massa mahkota dengan besarnya perubahan volume air. Massa jenis yang ia peroleh dari hasil percobaan itu disamakan dengan massa jenis emas murni. Terbukti, jika emas yang ada di mahkota raja ternyata bukan emas murni, melainkan campuran.

Bagaimana Rumus Hukum Archimedes?

Sesuai dengan bunyi hukum Archimedes di atas, maka besarnya gaya apung (B) dapat dihitung dengan rumus hukum archimedes:

B = \rho_{air} \times g \times V_{air yang dipindahkan}

Dimana \rho_{air} adalah massa jenis air,  adalah gravitasi bumi (10 m/s2), V_{air yang dipindahkan} adalah volume air yang dipindahkan oleh benda yang tercelup.

Besarnya gaya apung (B), dapat pula langsung dicari dengan formula berikut:

B = m_{air yang dipindahkan} \times g

B = w_{air yang dipindahkan}

Dimana,  m_{air yang dipindahkan} adalah berat air yang dipindahkan benda yang tercelup. Berarti, semakin banyak volume yang tercelup atau semakin banyak air yang dipindahkan, maka benda akan mendapat gaya apung yang semakin besar.

Untuk benda yang tercelup seluruhnya, hukum Archimedes dapat diformulasikan sebagai berikut:

w_{benda tercelup} = w_{benda} - w_{air yang dipindahkan}

B = w_{benda} - w_{benda tercelup}

Dimana w merupakan berat (berat = massa x percepatan gravitasi). Perhatikan gambar dibawah, pada saat ditimbang, benda memiliki massa sebesar 5 kg. Kemudian, benda tersebut dicelupkan ke air seluruhnya sehingga memindahkan air sebanyak 2 kg. Maka, berat benda yang tercelup akan berubah menjadi: 50 Newton – 20 Newton = 30 Newton. Jadi, pada saat benda tercelup di air, massa benda akan menjadi lebih ringan akibat gaya apung yang diterima benda. Itulah mengapa pada saat kita berenang, badan kita terasa lebih ringan didalam air dibanding di luar air.

ilustrasi massa air yang dipindahkan

Dari rumus hukum Archimedes di atas, diketahui hubungan massa jenis benda dengan massa jenis air:

Dari rumus hukum Archimedes di atas, diketahui hubungan massa jenis benda dengan massa jenis air:

\frac{\rho_{benda}}{\rho_{air}} = \frac{w_{benda}}{B}

\frac{\rho_{benda}}{\rho_{air}} = \frac{w_{benda}}{w_{benda} - w_{benda tercelup}}

Atau, dapat pula dirumuskan menjadi:

\frac{\rho_{benda}}{\rho_{air}} = \frac{V_{air yang dipindahkan}}{V_{benda}}

Pada suatu hari Archimedes diminta oleh Raja Hieron II menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh. Hingga ia merasa sangat letih dan menceburkan dirinya ke bak mandi umum penuh dengan air.
Lalu, ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!” Lalu ia membuat hukum Archimedes.
Melalui kisah Archimedes dapat kita ketahui bahwa prinsip dari hukum Archimedes adalah mengenai gaya angkat atau gaya apung pada fluida (cair atau gas) terhadap suatu benda. Sehingga dengan gaya apung oleh benda cair, benda dengan jenis berbeda, akibat memiliki massa jenis yang berbeda, mempunyai gaya apung berbeda.
Hal inilah yang membuat Archimedes mampu menjawab pertanyaan dari raja dan membuktikan bahwa mahkota Raja Hieron II terbuta dari campuran dari emas dan perak.