More Related Content
What's hot (20)
Similar to Ringkasan Materi Hukum Pascal (20)
Recently uploaded (20)
Ringkasan Materi Hukum Pascal
- 1. Hukum Archimedes Mengapa kapal-kapal pesiar yang terbuat dari logam berat dapat terapung di perairan? Mengapa balon udara bisa terbang tinggi dengan membawa beban yang berat? Pertanyaan ini merupakan pertanyaan yang dapat Anda jawab setelah mempelajari hukum Archimedes. Pernahkah kalian memikirkan ????
- 2. Seorang ilmuwan Yunani yang bernama Archimedes (187 212 SM) menemukan bahwa benda-benda yang tercelup dalam air seolah-olah kehilangan beratnya. Hal ini karena air memberikan gaya ke atas yang menopang benda secara keseluruhan. Akan tetapi kejadian tersebut tidak hanya terjadi pada zat cair saja, melainkan pada seluruh fluida. Archimedes 187-212 SM Suatu benda yang dicelupkan dalam zat cair mendapat gaya ke atas sehingga benda kehilangan sebagian beratnya (beratnya menjadi berat semu). Gaya ke atas ini disebut sebagai gaya apung (buoyancy) , yaitu suatu gaya ke atas yang dikerjakan oleh zat cair pada benda. Munculnya gaya apung adalah konsekuensi dari tekanan zat cair yang meningkat dengan kedalaman. Dengan demikian berlaku : Archimedes adalah seorang ilmuwan yang hidup sebelum masehi (187-212 SM). Mari ikuti mula-mula Archiemedes menemukan hukumnya. Pertama, sebaiknya kita memahami arti dari volume air yang dipindahkan. Jika kita celupkan batu ke dalam sebuah bejana berisi air, permukaan air akan naik (gambar 1). Ini karena batu menggantikan volume air. Jika batu Anda celupkan pada bejana yang penuh berisi air, sebagian air akan tumpah dari bejana (gambar 2). Volume air tumpah A. Pengantar Hukum Archimedes Gaya apung = berat benda di udara berat benda dalam zat cair Gambar 1. batu dicelupkan ke dalam air Gambar 2. percobaan memahami gaya apung
- 3. yang ditampung tetap sama dengan volume batu yang menggantikan air. Jadi, Kedua, Archiemedes mengaitkan antara gaya apung yang dirasakannya dengan volum cat zair yang dipindahkan benda. Dari sinilah Archiemedes menemukan hukumnya, yaitu hukum Archiemeds yang berbunyi : Apakah penyebab munculnya gaya apung yang dikerjakan oleh suatu fluida kepada benda yang tercelup dalam fluida? Ternyata gaya apung ini muncul karena selisih antara gaya hidrostatis yang dikerjakan fluida terhadap permukaan bawah dengan permukaan atas benda. Gaya apung terjadi karena makin dalam zat cair, makin besar tekanan hidrostasisnya. Ini menyebabkan tekanan pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan bagian atasnya. Sebuah silinder dengan tinggi h dan luas A yang tercelup seluruhnya di dalam zat cair dengan massa jenis . Fluida melakukan tekanan hidrostatis P1 = . . 1 pada bagian atas silinder. Gaya yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F1 = P1A = . . 1A berarah ke bawah Fluida melakukan tekanan hidrostatis F1 = P2A = . . 2A dengan arah ke atas. Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Hukum Archiemedes Suatu benda yang dicelupkan seluruhnya dalam zat cair selalu menggantikan volum zat cair yang sama dengan volum benda itu sendriri. B. Penurunan Rumus Hukum Archimedes
- 4. Resultan kedua gaya ini adalah gaya apung Fa. Jadi, Fa = F2 F1 = . . 2A - . . 1A = . . (h2-h1) = . . . = . . Jadi, gaya apung Fa yang dikerjakan fluida pada benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh silinder. Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang dan terapung. A. Benda Tenggelam Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada. Pada benda tenggelam terdapat 3 gaya, yaitu : W = gaya berat benda Fa = gaya Archimedes N = gaya normal Perhatikan : f . Vf = mf adalah massa fluida yang dipindahkan oleh benda f . Vf . g = mf . g adalah berat fluida yang dipindahkan oleh benda Fa = f . Vf . g Hukum Archimedes berlaku untuk semua fluida (zat cair dan gas) Vf adalah volume benda yang tercelup dalam fluida. Jika benda tercelup seluruhnya Vf = volume benda Jika benda tercelup sebagian Vf = volume benda yang tercelup dalam fluida saja C. Mengapung, Melayang dan Tenggelam
- 5. Dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa, sehingga : W > Fa m . g > cair . Vb . g b . Vb . g > cair . Vb . g b > cair b = massa jenis benda cair = massa jenis zat cair B. Benda Melayang Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada. Pada benda melayang terdapat 2 gaya, yaitu : 1. Fa 2. W Dalam keadaan seimbang, maka : W = Fa b . Vb . g = cair . Vb . g b = cair C. Benda Terapung Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul di permukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair. Pada benda terapung terdapat 2 gaya, yaitu : 1. Fa 2. W Dalam keadaan seimbang, maka : W = Fa b . Vb . g = cair . V2 . g b. Vb = cair . V2 karena Vb > V2 maka b < cair < sehingga < = >
- 6. 1. Penerapan hukum archimedes untuk menentukan massa jenis benda = = (ingat hukum archimedes tentang = ) 2. Penerapan hukum archimedes dalam bidang teknik Penerapan hukum Archimedes dapat dijumpai dalam berbagai peralatan dari yang sederhana sampai yang canggih, misalnya hidrometer, kapal laut, kapal selam, galangan kapal, balon udara, dan jembatan ponton. a. Hidrometer Hidrometer merupakan alat untuk mengukur berat jenis atau massa jenis zat cair. Jika hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam. Makin besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer banyak digunakan untuk mengetahui besar kandungan air pada bir atau susu. (a) Hidrometer (b) Bagian-bagian hidrometer. Sumber Nurachmandani, Setya.2009.FISIKA 2:Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta:Pusat Perbukuan Hidrometer terbuat dari tabung kaca. Supaya tabung kaca terapung tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair. Tangkai tabung kaca hidrometer didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki yang tercelup di dalam zat cair. Artinya perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas. b. Jembatan Ponton Jembatan ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai jembatan. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip D. Penerapan Hukum Archimedes
- 7. benda terapung. Drumdrum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untukn keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air Jembatan ponton. Sumber Nurachmandani, Setya.2009.FISIKA 2:Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta:Pusat Perbukuan c. Kapal Laut Pada saat kalian meletakkan sepotong besi pada bejana berisi air, besi akan tenggelam. Namun, mengapa kapal laut yang massanya sangat besar tidak tenggelam? Bagaimana konsep fisika dapat menjelaskannya? Agar kapal laut tidak tenggelam badan kapal harus dibuat berongga. hal ini bertujuan agar volume air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi lebih besar. Berdasarkan persamaan besarnya gaya apung sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan, sehingg gaya apungnya menjadi sangat besar. Gaya apung inilah yang mampu melawan berat kapal, sehingga kapal tetap dapat mengapung di permukaan laut. d. Kapal Selam dan Galangan Kapal Pada dasarnya prinsip kerja kapal selam dan galangan kapal sama. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga berat kapal bertambah. Pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan, menyebabkan kapal selam
- 8. dapat menyelam pada kedalaman yang dikehendaki. Jika akan mengapung, maka air laut dikeluarkan dari ruang cadangan. Berdasarkan konsep tekanan hidrostastis, kapal selam mempunyai batasan tertentu dalam menyelam. Jika kapal menyelam terlalu dalam, maka kapal bisa hancur karena tekanan hidrostatisnya terlalu besar. Untuk memperbaiki kerusakan kapal bagian bawah, digunakan galangan kapal. Jika kapal akan diperbaiki, galangan kapal ditenggelamkan dan kapal dimasukkan. Setelah itu galangan diapungkan. Galangan ditenggelamkan dan diapungkan dengan cara memasukkan dan mengeluarkan air laut pada ruang cadangan. (a) Galangan kapal (b) Prinsip mengapung dan tenggelam pada sebuah kapal selam. Sumber Nurachmandani, Setya.2009.FISIKA 2:Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta:Pusat Perbukuan