Home » , » Prinsip Archimedes dan Berat semu benda dalam fluida

Prinsip Archimedes dan Berat semu benda dalam fluida

Written By onfisika on Sunday, February 10, 2013 | 8:25 AM


Benda- benda yang dimasukkan pada fluida tampaknya mempunyai berat yang lebih kecil dari pada saat berada diluar fluida tersebut. Sebagai contoh, sebuah batu yang besar yang mungkin akan sulit bagi anda untuk mengangkatnya dari tanah seringkali bisa diangkat dengan mudah dari dasar sungai. Ketika batu menimpa permukaan air, tampaknya tiba-tiba menjadi jauh lebih berat. Banyak benda, seperti kayu, mengapung dipermukaan air. Ini adalah dua contoh pengapungan. Pada masing-masing contoh, gaya gtavitasi bekerja kebawah. Tetapi sebagai tambahan, gaya apung keatas dilakukan oleh zat cair tersebut. Gaya apung keatas pada ikan dan penyelam hamper persis mengimbangi gaya gravitasi kebawah .

Gaya apung terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap kedalaman. Dengan demikian tekanan keatas pada permukaan bawah benda yang dibenamkan lebih besar dari tekanan kebawah pada permukaan atasnya. Untuk melihat efek ini, perhatikan sebuah silinder dengan ketinggian h yang ujung atas dan bawahnya memiliki luas A dan terbenam seluruhnya dalam fluida dengan massa jenis rhofluida seperti gambar.
clip_image002
Fluida memberikan tekanan
P1 = rhofluida . g . h1
dipermukaan atas silinder. Gaya yang disebabkan oleh tekanan dibagian atas silinder ini adalah
F1 = P1 . A = rhofluida . g . h1 . A
Dan menuju kebawah. Dengan cara yang sama , fluida memberikan gaya keatas pada bagian bawah silinder yang sama dengan
F2 = P2 . A = rhofluida . g . h2 . A
Gaya total yang disebabkan tekanan fluida , yang merupakan gaya apung, FB bekerja keatas dengan besar
FB = F2 – F1
= rhofluida . g .(h2- h1) . A
= rhofluida . g . (h . A)
= rhofluida . g .V
Di mana V = A. h merupakan volume silinder. Karena rhofluida adalah massa jenis fluida, hasil kali rhofluida . g .V = mfluida . g merupakan berat fluida yang mempunyai volume yang sama dengan volume silinder. Dengan demikian ,
gaya apung pada silinder sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh silinder”
Hasil ini valid , tidak peduli bagaimanapun bentuk benda . Hal ini merupakan penemuan Archimedes ( 287 – 212 SM ) dan disebut sebagai prinsip Archimedes :
“ Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya “
Dikatakan bahwa Archimedes menemukan prinsip ini di bak mandinya ketika memikirkannya bagaimana ia bisa menentukan apakah mahkota raja yang baru merupakan emas murni atau palsu. Emas mempunyai gravitasi khusus 19,3 sedikir lebih besar dari logam lainnya. , tetapi penentuan gravitasi atau massa jenis tidak langsung dilakukan karena walaupun massa bisa diketahui dengan mudah, volume benda yang bentuknya tidak beraturan tidak mudah dihitung.
Bagaimanapun jika benda ditimbang di udara ( wu ) dan juga ditimbang pada waktu didalam air ( wf) massa jenis dapat ditentukan dengan prinsip Archimedes. Besaran wf disebut berat semu di air, dan merupakan pembacaan skala timbangan ketika benda dimasukkan kedalam air , dengan :

wf = wu - Fa
Contoh :
Sebuah patung kuno 70 kg terbaring didasar laut . Volumenya adalah 3 x 10-2 m2 . Berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkatnya >
Jawab : gaya apung pada patung yang disebabkan air laut ( rholaut = 1,025 x 103 kg/m3 ) adalah
FA = rholaut . g . V
= 1,025 x 103 . 9,8 . 3 x 10-2
= 300 N
Berat patung adalah mg = 70 . 9,8 = 690 N . Berarti gaya yang diperlukan untuk mengangkatnya adalah 690 – 300 = 390 N. Seakan akan patung tersebut mempunyai massa hanya sebesar 390 / 9,8 = 40 kg
Comments
0 Comments

0 komentar :

Post a Comment