MAKALAH PENERAPAN HUKUM ARCHIMEDES

MAKALAH

PENERAPAN HUKUM ARCHIMEDES

Ø  Hukum Archimedes

Menurut Archimedes, benda menjadi lebih ringan bila diukur dalam air dari pada di udara karena dalam air, benda mendapat gaya ke atas. Sementara ketika di udara, benda memiliki berat yang sesungguhnya.

 Wu=Mg

Ketika dalam air, benda dikatakan memiliki berat semu, dinyatakan dengan: 

 Ws=Wu-Fa

Keterangan :
ws = berat semu (N)
wu = berat sesungguhnya (N)
Fa = gaya angkat ke atas (N) 
Gaya angkat ke atas ini disebut juga gaya apung.

Rumus Gaya Apung

Fa = Mfg
Fa = pfVbfg

Secara sistematis, hukum archimedes dapat
ditulis sebagai berikut :


Fa = gaya angkat ke atas pada benda (N)
ρa = massa jenis zat cair (kg/m3)
Va = volume zat cair yang terdesak (m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Fa = ρa Va g

Keadaan Benda
Ada Tiga keadaan benda di dalam zat cair, yaitu:

# Melayang

pb = pf
w = Fa

Keterangan
pb = massa jenis benda
pf = massa jenis fluida
w = berat benda
Fa = gaya Apung

# Tenggelam

pb, rata-rata > pf
w > Fa

Keterangan
pb = massa jenis benda
pf = massa jenis fluida
w = berat benda
Fa = gaya Apung

# Terapung

pb, rata-rata < pf
w = Fa

Keterangan
pb = massa jenis benda
pf = massa jenis fluida
w = berat benda
Fa = gaya Apung

Ø  Aplikasi Hukum Archimedes ( Penerapan Hukum Archimedes)

a.   Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Proses pengukuran massa jenis zat cair menggunakan hidrometer dilakukan dengan cara memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh hidrometer telah dikalibrasi sehingga akan menunjukkan nilai massa jenis zat cair yang diukur. Berikut ini prinsip kerja hidrometer.

Gambar 1.1 Hidrometer

Gaya ke atas = berat hidrometer

FA = w_hidrometer

ρ₁V₁ g = mg

Oleh karena volume fluida yang dipindahkan oleh hidrometer sama dengan luas tangkai hidrometer dikalikan dengan tinggi yang tercelup maka dapat dituliskan

ρ₁ (Ah₁) = m

dengan:

 m = massa hidrometer (kg),

A = luas tangkai (m²),

h_f = tinggi hidrometer yang tercelup dalam zat cair (m), dan

ρ_f = massa jenis zat cair (kg/m³).

Hidrometer digunakan untuk memeriksa muatan akumulator mobil dengan cara membenamkan hidrometer ke dalam larutan asam akumulator. Massa jenis asam untuk muatan akumulator penuh kira-kira = 1,25 kg/m³ dan mendekati 1 kg/m3 untuk muatan akumulator kosong.

b.  kapal laut

Perhatikan Gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1 Kapal yang sama pada saat kosong dan penuh muatan. Volume air yang di pindahkan oleh kapal ditandai dengan tenggelamnya kapal hingga batas garis yang ditunjukkan oleh tanda panah. Balok besi yang dicelupkan ke dalam air akan tenggelam, sedangkan balok besi yang sama jika dibentuk menyerupai perahu akan terapung. Hal ini disebabkan oleh jumlah fluida yang dipindahkan besi yang berbentuk perahu lebih besar daripada jumlah fluida yang dipindahkan balok besi. Besarnya gaya angkat yang dihasilkan perahu besi sebanding dengan volume perahu yang tercelup dan volume fluida yang dipindahkannya. Apabila gaya angkat yang dihasilkan sama besar dengan berat perahu maka perahu akan terapung. Oleh karena itu, kapal baja didesain cukup lebar agar dapat memindahkan volume fluida yang sama besar dengan berat kapal itu sendiri.

c.   kapal selam

Kapal selam merupakan sebuah wahana yang unik karena bisa mengapung dan menyelam di air sesuai kebutuhan, pembuatan kapal selam pertama kali di gunakan untuk keperluan perang dan masih berbentuk sangat sederhana ( turtle). Namun pada masa sekarang selain untuk perang, kapal selam juga di gunakan sebagai wahana rekreasi dan juga penelitian bawah air (ocean research).

Kita pasti tahu bahwa Hukum Archimedes (+250 sebelum Masehi) adalah “Jika suatu benda dicelupkan ke dalam sesuatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut”. Dan itu berlaku pada setiap kapal konvensional. Sedangkan untuk menyelam kapal selam memakai Hukum Boyle dan Hukum Boayancy (pengapungan).

Kapal selam di desain memiliki tanki balast (trim), Tanki balast berfungsi menyimpan udara dan air, letaknya berbeda beda tergantung biro desain yang merancangnya.Untuk awalnya saya akan memberi visualisasi gambar potongan kapal selam seperti yang terlihat di bawah ini:

Sedikit tambahan, kapal selam sekarang mulai di lengkapi dengan berbagai macam persenjataan, yang awalnya hanya sebuah skrup untuk melubangi kapal musuh, sekarang bisa di muati rudal jelajah maupun rudal antar benua yang berhulu ledak nuklir. Yang pada mulanya hanya cukup untuk satu orang hingga sekarang dapat memuat ratusan personel. Kapal selam lama menggunakan diesel sebagai penggerak utama sehingga kemampuan bersembuyi di air sangat terbatas karena harus sering muncul ke permukaan untuk pengisian kembali bahan bakar, kini kapal selam nuklir lebih efisien karena sangat hemat dan menekan biaya operasional, karena dalam sekali charge kapal selam mampu berlayar bertahun tahun tanpa perlu mengisi bahan bakar.

Namun itu bukan berarti tidak beresiko. Kejadian bocornya radiasi pada kapal K-19 Rusia beberapa dekade lalu, menunjukkan kalau perlu keamanan extra untuk mengoperasikan sebuah kapal selam nuklir, selain merupakan sebuah kebanggaan tersendiri bagi pihak Angkatan Laut bisa mengoperasikan nya.

d.  galangan kapal

prinsip kerja

Hampir sama dengan kapal laut. Pertama-tama galangan kapal diisi dengan air laut, kemudian ditempatkan tepat dibawah kapal laut, lalu air nya disedot dan galangan kapal naik ke atas dan muncul ke purmukaan air. Akhirnya air disekeliling kapal hilang dan kapal siap di perbaiki. Setelah kapal diperbaiki galangan kapal diisi kembali oleh air laut dan mulai tenggelam. Dan kapal siap kembali ke laut.

e.  balon udara

Gaya apung yang diterima oleh suatu benda yang melayang di suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya. Fa = ρ_ƒ. V_bƒ. g Dengan ρ_ƒ adalah massa jenis udara. Balon menggunakan prinsip yang sama dengan kapal laut.

Hanya saja, karena kita menginginkan balon naik ke udara dan melayang pada ketinggian tertentu, maka yang dilakukan adalah mengisi balon sehingga berat udara yang dipindahkan lebih berat dari berat balon.

Hingga kemudian mencapai titik ketinggian yang diinginkan. Untuk mencapai hal tersebut, prinsip kimia mengajarkan kita tentang mengisi balon dengan gas yang massa molekulnya lebih kecil dari massa rata-rata di udara atau dengan gas panas. Tidak semua gas memenuhi persyaratan itu, apalagi jika ada pertimbangan harga dan keselamatan. Beberapa di antaranya adalah gas Hidrogen(H₂) dan Helium (He).

f.    jembatan ponton.

 

Jembatan ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai jembatan. Drum-drum itu biasanya terbuatdari besi dan di dalamnya diisi dengan udara sehingga massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis zat cair. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip benda terapung. Drumdrum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun.  Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air

DAFTAR PUSTAKA

Source :

http://lylie-ronas.blogspot.com/2012/04/penerapan-hukum-archimedes-dalam.html

http://karyadiberbagi.blogspot.com/2012/02/penerapan-hukum-hukum-archimedes.html

http://potretcerita.blogspot.com/2012/03/hukum-archimedes.html

http://jodivanz.blogdetik.com/2012/03/29/penerapan-hukum-archimedes-dalam-kehidupan-sehari-hari/

http://3hsoftcom.blogspot.com/2010/12/cara-kerja-kapal-selam.html

http://creativesmilekids.com/penerapan-hukum-archimedes-dalam-kehidupan-sehari-hari/

http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/penerapan-hukum-archimedes/

dan berbagai sumber lain