BAB II DASAR TEORI LKM 7 ARCHIMEDES DAN MASSA JENIS

BAB II

DASAR TEORI

Hukum Archimedes adalah sebuah hukum tentang prinsip pengapungan diatas benda cair yang ditemukan oleh Archimedes, seorang ilmuwan Yunani yang juga merupakan penemu pompa spiral untuk menaikan air yang dikenal dengan istilah Sekrup Archimede. Hukum Archimedes berhubungan dengan gaya berat dan gaya ke atas suatu benda jika dimasukan kedalam air. Berikut ini adalah bunyi hukum Archimedes yang sangat terkenal itu.

Bunyi Hukum Archimedes

“Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhya kedalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut”

Ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, ternyata beratnya seolah-olah berkurang. Hal ini terlihat dari penunjukkan neraca pegas yg lebih kecil. Peristiwa ini tentu bukan berarti ada massa benda yang hilang, namun disebabkan oleh suatu gaya yg mendorong benda yang arahnya berlawanan dengan arah berat benda. Gaya ini disebut gaya apung atau gaya ke atas (FA). Gaya apung sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di dalam air.

F_A = w₀–w₁

Keterangan :    F_A = gaya apung atau gaya ke atas (N)

w₀ = gaya berat benda di udara (N)

w₁= gaya berat benda di dalam air (N)

w = m.g

Besarnya gaya apung ini bergantung pada banyaknya air yg didesak oleh benda tersebut. Semakin besar air yg didesak maka semakin besar pula gaya apungnya. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

Rumus Hukum Archimedes 

F_A = ρ_a x V_a x g

Keterangan: 
F_A =  Gaya keatas yang dialami benda (N)

ρ_a   =  Massa Jenis zat cair (kg/m³)            

V_a  =  Volume air yang terdesak (m³)

g   = Percepatan gravitasi (m/s²)

Berdasarkan bunyi dan rumus hukum Archimede diatas, suatu benda yang akan terapung, tenggelam atau melayang didalam zat cair tergantung pada gaya berat dan gaya keatas. Maka dari itu, berdasarkan hukum diatas, terciptalah 3 hukum turunan dari hukum Archimedes yang berbunyi :

1.      Benda akan terapung jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih kecil dari massa jenis zat cairnya.

2.      Benda akan melayang jika massa jenis benda  yang dimasukan kedalam air sama dengan massa jenis zat cairnya.

3.      Benda akan tenggelam jika massa jenis benda yang dimasukan kedalam air lebih besar dari pada massa jenis zat cairnya.

Massa jenis adalah perbandingan antara besarnya massa suatu zat dengan volume zat tersebut. Setiap zat mempunyai massa jenis yang berbeda-beda. Sehingga massa jenis zat dapat menjadi salah satu ciri khas suatu benda yang dapat membedakan dengan yang lain. Secara matematis dapat dirumuskan dengan persamaan berikut ini : ρ = m / V , dengan  ρ adalah Massa (kg/m³), m adalah Massa benda (kg), dan V adalah Volume benda (m³).

Massa jenis zat cair dapat diukur langsung dengan menggunakan hidrometer. Hidrometer adalah alat untuk mengukur massa jenis zat cair. Biasanya alat ini digunakan oleh usaha setrum accu. Untuk mengetahui bahwa air accu itu sudah tidak bisa digunakan maka harus diukur dengan hidrometer. Cara menggunakan alat ini adalah dengan mencelupkannya pada zat cair yang akan diukur massa jenisnya. Kemudian, dilihat skala permukaan zat cair dan nilai itulah yang merupakan nilai massa jenis dari zat cair tersebut.

Hidrometer merupakan sebuah alat ukur besaran turunan yang menjadi salah astu aplikasi dari Hukum Archimedes yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Sebuah benda dalam fluida (zat cair atau gas) mengalami gaya dari semua arah yang dikerjakan oleh fluida di sekitarnya. Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya ke atas seberat zat cair yang dipindahkan oleh benda itu. Prinsip kerja Hidrometer menggunakan Hukum Archimedes. Nilai massa jenis suatu zat cair dapat diketahui dengan membaca skala pada Hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair.

Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Nilai massa jenis suatu zat cair dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari tabung kaca. Agar tabung kaca terapung tegak di dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbale. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hydrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair. Tangkai tabung kaca didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perbahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup di dalam zat cair. Ini berarti perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas. Semakin dalam tangkai pengukur hidrometer yang tenggelam dalam zat cair, maka massa jenis zat cair tersebut semakin kecil. Sebaliknya, semakin dangkal tangkai pengukur hidrometer yang tenggelam dalam zat cair, maka massa jenis zat cair tersebut semakin besar. Hal itu disebabkan karena adanya pengaruh gaya apung yang dilakukan zat cair pada hidrometer. Dengan massa jenis yang lebih kecil, gaya apung yang diberikan juga kecil. Inilah mengapa panjang tangkai pengukur yang tercelup lebih besar. Selanjutnya untuk zat cair yang memiliki massa jenis yang lebih besar, gaya apung yang diberikan juga besar. Gaya apung yang besar ini membuat panjang tangkai pengukur hidrometer yang tercelup ke dalam air menjadi lebih kecil atau dangkal.