Contoh Prinsip Archimedes, bunyi, rumus, penerapan

Prinsip Archimedes juga dikenal sebagai hukum fisik daya apung, ditemukan oleh ahli matematika dan penemu kuno Yunani Archimedes, yang menegaskan bahwa benda apa pun yang seluruhnya atau sebagian terendam dalam suatu fluida, apakah itu gas atau cairan tetapi yang diam mengalami gaya ke atas atau mengambang yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda. Dengan cara ini volume fluida yang dipindahkan setara dengan volume suatu benda yang direndam dalam fluida.

Apa itu prinsip Archimedes?

Prinsip Archimedes adalah prinsip bahwa setiap tubuh yang terbenam dalam fluida mengalami dorongan vertikal dan ke atas yang setara dengan berat fluida yang telah dicabut.

Pengertian

Prinsip Archimedes adalah prinsip fisik yang menyatakan penegasan bahwa benda yang sepenuhnya atau sebagian terendam dalam fluida saat diam menerima dorongan dari bawah ke atas sama dengan berat volume cairan yang dikeluarkannya. Gaya ini dikenal dengan nama gaya hidrostatik atau Archimedean, dan diukur dalam Newton. Prinsipnya menyatakan bahwa setiap benda yang terbenam dalam fluida mengalami dorongan vertikal dan ke atas yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

Sejarah

Archimedes tumbuh di lingkungan tempat sains dikenal, menjelajahi semenanjung Iberia dan belajar di Aleksandria di mana, bersama dengan Eratosthenes dari Kirene, ia membuat pengukuran lingkar bumi. Ketika dia kembali ke Syracuse, dia mengabdikan dirinya untuk belajar matematika, fisika, geometri, mekanika, optik, dan astronomi.

Anekdot dari cerita awal menceritakan bagaimana Archimedes menciptakan metode untuk menentukan volume objek dengan bentuk yang tidak beraturan. Menurut Vitruvius, mahkota baru dengan telah dibuat untuk Hieron II, yang meminta Archimedes untuk menentukan apakah mahkota itu terbuat dari emas atau perak. Archimedes harus menyelesaikan masalah tanpa merusak mahkota, jadi dia tidak bisa melelehkannya untuk menghitung kepadatannya.

Ketika mandi, dia memperhatikan bahwa level air naik di bak ketika dia masuk, dan dia tahu bahwa ini bisa digunakan untuk menentukan volume mahkota. Karena kompresi air akan diabaikan, mahkota, ketika tenggelam, akan memindahkan sejumlah air sama dengan volumenya sendiri. Ketika dia membagi massa mahkota dengan volume air yang dipindahkan, dia memperoleh kerapatan mahkota yang akan lebih sedikit jika logam lain yang lebih murah dan lebih padat telah ditambahkan ke dalamnya.

Bunyi Prinsip Archimedes

Pernyataan prinsip Archimedean memberi tahu kita bahwa “setiap benda yang direndam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida (cairan atau gas) mengalami gaya vertikal dan ke atas (dorongan) yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan”.

Rumus

Secara matematis, gaya dorong atau prinsip Archimedes dapat diwakili oleh rumus berikut:

Fg = m⋅g = d⋅V⋅g

Dimana:

  • Fg adalah gaya dorong pada benda yang terendam.
  • m adalah massa fluida yang dipindahkan.
  • d adalah densitas fluida.
  • V adalah volume fluida yang dipindahkan.
  • g adalah gravitasi.

Pengapungan

Prinsip pengapungan terdiri dari penurunan berat benda yang nyata yang diderita benda-benda ketika mereka tenggelam dalam cairan. Ini terjadi karena ketika suatu objek terendam dalam cairan, cairan yang sama bertugas memberikan tekanan pada semua dinding wadah yang berisi mereka, dan pada tubuh yang tenggelam dalam cairan itu.

Karena adanya tekanan hidrostatik, gaya yang terletak lateral dan bekerja pada benda mengatur untuk menemukan keseimbangan dan karenanya memiliki nilai yang sama pada kedalaman yang sama. Kebalikannya terjadi pada gaya yang memberikan tekanan pada tubuh baik di bagian bawah dan atas karena gaya ini berlawanan, karena satu mendorong ke bawah dan yang lainnya mendorong ke atas.

Dengan bertambahnya kedalaman, tekanan juga mengalami peningkatan dan gaya yang diberikan pada bagian internal objek menjadi lebih besar daripada yang terletak di bagian atas sehingga gaya diarahkan ke atas dan sebagai hasilnya kita mendapatkan bahwa Benda bisa mengapung mencegah benda itu meresap ke dalam cairan.

Penerapan prinsip Archimedes

Beberapa aplikasi dari prinsip Archimedean adalah:

  • Dalam kapal selam yang tidak berubah volumenya tetapi berubah berat, ia memperoleh air untuk merendam dan mengeluarkannya dengan udara untuk mengurangi beratnya dan memanjat.
  • Konstruksi pelampung, mengambil keuntungan dari kepadatan rendah dari bahan pelampung.
  • Prinsip ini berlaku untuk balon yang diisi dengan gas yang kurang berat dari udara, seperti balon udara panas, montgolfier, aero airships, dan lainnya.
  • Saat kita menyelam ke kolam atau laut, nampaknya berat kita lebih sedikit.
  • Balon yang dijual untuk anak-anak dapat diangkat ke udara dengan menambahkan gas ringan.
  • Umumnya sepotong besi tidak mengapung di air, tetapi jika kita memberikan bentuk yang tepat, seperti kapal, kita melihat bahwa itu mengapung.

Demonstrasi

Untuk mendemonstrasikan prinsip Archimedean pertama-tama kita harus mempertimbangkan gaya pada satu bagian fluida dalam kesetimbangan dengan sisa fluida. Gaya yang diberikan oleh tekanan fluida pada permukaan pemisahan sama dengan p · dS, di mana p hanya tergantung pada kedalaman dan dS adalah elemen permukaan.

Karena bagian fluida dalam kesetimbangan, resultan dari gaya harus habis dengan berat bagian fluida tersebut. Kita menyebutnya gaya dorong yang dihasilkan dan titik aplikasinya adalah pusat massa bagian fluida, yang disebut pusat dorong.

gaya dorongan = berat = rf · gV

Maka berat bagian fluida akan sama dengan produk dari densitas fluida rf oleh percepatan gravitasi g dan oleh volume bagian tersebut V.

Contoh

Beberapa contoh prinsip Archimedes yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut:

  • Pelampung yang kita gunakan di kolam renang dan laut.
  • Kapal selam.
  • Balon udara panas.
  • Daya apung kapal, kapal atau alat transportasi air lainnya.
  • Artefak yang digunakan untuk mengukur kepadatan cairan.

Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh setelah mempelajari prinsip Archimedean adalah sebagai berikut:

  • Kepadatan tidak tergantung pada bentuk objek.
  • Sebuah benda memiliki berat lebih rendah saat berada di dalam air.
  • Jika kepadatan benda lebih besar dari cairan, benda akan turun dengan gerakan yang dipercepat.
  • Jika kepadatan benda kurang dari cairan, benda dapat naik dengan cepat.
  • Jika densitas benda sama dengan fluida, benda akan berada dalam keseimbangan di tengah kolom fluida.
Contoh Prinsip Archimedes, bunyi, rumus, penerapan

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Kembali ke Atas