Prinsip Archimedes: Hukum Fisika Dasar yang Menentukan Keadaan Benda di Dalam Cairan
Prinsip Archimedes adalah salah satu hukum fisika dasar yang menjelaskan gaya apung yang bekerja pada benda yang berada di dalam zat cair. Hukum ini ditemukan oleh Archimedes dari Sirakusa, seorang matematikawan, fisikawan, insinyur, astronom, dan filsuf Yunani kuno.
Prinsip Archimedes menyatakan bahwa gaya apung ke atas yang diberikan pada benda yang direndam dalam cairan, baik yang terendam seluruhnya atau sebagian, sama dengan berat cairan yang dipindahkan benda tersebut dan bekerja dalam arah ke atas di pusat massa dari cairan yang dipindahkan.
Dengan kata lain, gaya apung yang bekerja pada benda yang terendam dalam cairan sama dengan gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat volume cairan yang sama dengan volume benda yang terendam.
Faktor yang Memengaruhi Gaya Apung
Gaya apung yang bekerja pada benda yang terendam dalam cairan dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu:
- Massa jenis cairan
Massa jenis cairan merupakan massa per satuan volume. Semakin besar massa jenis cairan, semakin besar pula gaya apung yang bekerja pada benda yang terendam di dalamnya.
- Volume benda yang terendam
Semakin besar volume benda yang terendam, semakin besar pula gaya apung yang bekerja pada benda tersebut.
Keadaan Benda di Dalam Cairan
Berdasarkan besar gaya apung dan berat benda, benda yang terendam dalam cairan dapat mengalami tiga keadaan, yaitu:
- Mengapung
Benda mengapung jika gaya apung yang bekerja padanya lebih besar dari beratnya. Dalam keadaan ini, benda akan berada di atas permukaan cairan dan tidak menyentuh dasar wadah.
- Tenggelam
Benda tenggelam jika gaya apung yang bekerja padanya lebih kecil dari beratnya. Dalam keadaan ini, benda akan berada di bawah permukaan cairan dan menyentuh dasar wadah.
- Setengah tenggelam
Benda setengah tenggelam jika gaya apung yang bekerja padanya sama dengan beratnya. Dalam keadaan ini, benda akan berada di permukaan cairan dengan sebagian tubuhnya berada di atas permukaan.
Penerapan Prinsip Archimedes
Prinsip Archimedes memiliki banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:
- Kapal
Kapal dapat mengapung di atas air karena massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis air. Hal ini dimungkinkan karena sebagian besar kapal terbuat dari bahan yang bermassa jenis lebih kecil dari air, seperti baja dan aluminium. Selain itu, kapal juga memiliki rongga-rongga di dalamnya yang berfungsi untuk mengurangi massanya.
- Benda terapung di air
Benda-benda yang terbuat dari bahan yang bermassa jenis lebih kecil dari air, seperti gabus, styrofoam, dan plastik, akan mengapung di atas air. Hal ini disebabkan karena gaya apung yang bekerja pada benda-benda tersebut lebih besar dari beratnya.
- Kapsul selam
Kapsul selam dapat menyelam ke dalam air karena massa jenisnya lebih besar dari massa jenis air. Hal ini dimungkinkan karena kapsul selam terbuat dari bahan yang bermassa jenis lebih besar dari air, seperti besi. Selain itu, kapsul selam juga memiliki tangki-tangki yang diisi dengan udara atau gas lain yang bermassa jenis lebih kecil dari massa jenis air. Tangki-tangki ini dapat digunakan untuk mengatur gaya apung kapsul selam.
- Timbangan hidrostatik
Timbangan hidrostatik adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat benda di dalam cairan. Timbangan ini bekerja berdasarkan prinsip Archimedes. Benda yang akan ditimbang ditempatkan dalam wadah yang berisi cairan. Gaya apung yang bekerja pada benda akan menyebabkan jarum timbangan bergerak. Besarnya gaya apung yang bekerja pada benda dapat dihitung menggunakan prinsip Archimedes.
Kesimpulan
Prinsip Archimedes adalah hukum fisika dasar yang menjelaskan gaya apung yang bekerja pada benda yang berada di dalam zat cair. Hukum ini memiliki banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain pada kapal, benda terapung di air, kapsul selam, dan timbangan hidrostatik.