BAHAN AJAR HUKUM ARCHIMEDES-1

BAHAN AJAR

FISIKA MATERI FLUIDA STATIS
SUBMATERI HUKUM ARCHIMEDES

PENYUSUN
Rizaludin Marom, S.Pd

UNIVERSITAS PGRI KANJURUHAN MALANG
PENDIDIKAN PROFESI GURU DALJAB
TAHUN 2022

Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian

Kompetensi Dasar (KD) Indikator Pencapaian Kompetensi

3.3 Menerapkan hukum-hukum fluida 3.3.1 Menjelaskan konsep hukum Archimedes
statik dalam kehidupan sehari-hari (C2)

3.3.2 Menerapkan hukum Archimedes dalam
kehidupan sehari-hari (C3)

3.3.3 Menganalisis peristiwa terkait
mengapung, melayang dan tenggelam
(C4 )

4.3 Merancang dan melakukan percobaan 4.3. 1 Mempresentasikan laporan hasil

yang memanfaatkan sifat-sifat fluida percobaan memahami sifat-sifat fluida

statik, berikut presentasi hasil statis berdasarkan hukum Archimedes

percobaan dan pemanfatannya (P3)

Tujuan Pembelajaran

1. Setelah mengamati video tentang kapal yang tenggelam, siswa dapat menjelaskan
konsep hukum Archimedes. (C2)

2. Setelah melakukan percobaan tentang hukum Archimedes siswa dapat menentukan
besar gaya apung/ gaya Archimedes (C3)

3. Setelah berdiskusi kelompok, siswa mampu menganalisis peristiwa mengapung,
melayang dan tenggelam. (C4)

MENGAMATI
Amatilah peristiwa di bawah ini!

Gambar 1. Peristiwa kapal yang tenggelam
(https://www.youtube.com/watch?v=wXk1gN73HwA
Apa yang menyebabkan kapal dapat tenggelam atau mengapung?
Mengapa kapal yang besar dapat mengapung sedangkan paku yang kecil tenggelam?

Untuk dapat menjawab pertanyaan di atas pelajari materi berikut dengan
semangat!
Uraian Materi

Hukum Archimedes
Hukum Archimedes berbunyi, "Sebuah benda yang tercelup sebagian atau
seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang
besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkannya".

Secara matematis

FA = ρf . V. g

Keterangan :

FA = gaya ke atas = gaya apung (N)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
V = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)

Gaya apung ini merupakan selisih dari gaya berat benda di udara dengan gaya
berat benda di dalam fluida sehingga di dapat:

FA = Wu - Wf
FA = gaya ke atas = gaya apung (N)
Wu = gaya berat benda di udara (N)
Wf = gaya berat benda di fluida (N)

Mengapung

Jika benda dicelupkan ke dalam fluida, benda muncul
sebagian ke permukaan air, karena berat benda lebih kecil
dari gaya apung (Fa < W). Ini adalah konsep mengapung.
Dari konsep tersebut, dapat dirumuskan hubungan antara
massa jenis benda dengan massa jenis fluida:

ρb = ρf



ρb = massa jenis benda ( kgm-3)
Vbf = Volume benda yang tercelup (m3) Vb = Volume benda (m3)
ρf = massa jenis fluida ( kgm-3)

Melayang

Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air), maka
gaya apung (Fa) sama dengan berat benda W (Fa = W).

Tenggelam Jika benda dicelupkan seluruhnya kedalam fluida (air),
< maka gaya apung (Fa) lebih kecil dari berat benda W (Fa
W). Sehingga benda bergerak kebawah menuju dasar
wadah air. Ini adalah konsep tenggelam.

Contoh Soal

Sebuah benda ketika berada di udara memiliki berat 500 N, sedangkan
ketika dicelupkan dalam air seluruhnya memiliki berat 400 N. Jika massa

jenis air 1000 kg.m-3, hitunglah massa jenis benda !

Pembahasan

Diketahui: Jawab:
Wu = 500 N FA = Wu - Wf
Wf = 400 N ρf . g. Vb = 500 - 400
ρf = 1000 kgm-3 1000 . 1. Vb = 100
Vb = 0,01 m3 = 10 cm3
Ditanyakan
ρB = …?

Penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari banyak
dijumpai diberbagai sektor. Sektor industri, militer, perdagangan, kelautan dan
sektor lainnya. Pembuatan hidrometer, desain kapal selam, perbaikan kapal di
galangan, pembuatan jembatan ponton, desain balon udara, dan desain kapal
pesiar.

1. Hidrometer
Hidrometer merupakan alat untuk mengukur massa jenis suatu fluida. Prinsip
gaya apung digunakan dalam proses pembuatan hidrometer. Semakin besar
massa jenis fluida semakin tinggi batang hidrometer yang muncul di
permukaan fluida. Sebaliknya semakin kecil massa jenis fluida semakin
tenggelam batang hidrometer. Pembuatan skala pada hidrometer didasarkan
pada kalibrasi massa jenis fluida yang sudah diketahui nilainya.

Sumber: https://s0.bukalapak.com dan https://www.brewingamerica.com

2. Kapal Selam

Gambar 11. Kapal Selam
Sumber: https://www.brighthubengineering.com

Bagian Kapal selam terdiri dari katup-katup (valves) untuk mengisi dan
membuang air laut. Pada saat kapal hendak menyelam maka katup bagian atas
terbuka dan air laut masuk memenuhi rongga dinding kapal selam. Akbatnya

massa jenis kapal selam membesar, kapal selam tengelam. Sebaliknya saat
hendak mengapung, bagian tangki udara tekanan tinggi (Compressed air tank),
membuka katupnya untuk mengalirkan udara mendorong air laut di rongga
dinding (Ballast Tank) keluar dari kapal melalui katup yang ada di dinding
kapal selam. Akibatnya massa jenis kapal selam mengecil dan mampu
mengapung di permukaan air laut.

3. Perbaikan kapal di galangan

Gambar 12. Galangan Kapal
Sumber: https://1.bp.blogspot.com dan https://www.berpendidikan.com

4. Jembatan ponton

Gambar 13. Jembatan Ponton
Sumber: https://storage.googleapis.com

5. Desain Balon Udara

Sumber: http://thecoolhunter.net, https://image.made-in-china.com,
https://www.apexballoons.com, dan https://www.goodyearblimp.com

6. Desain kapal pesiar

Gambar 15. Kapal Pesiar
Sumber: https://eljohnnews.com, http://getlost.id

Badan kapal pesiar dibuat sedemikian rupa untuk bisa menampung beban
yang berat. Badan kapal yang terbenam dibuat seluas mungkin untuk
memindahkan fluida sehingga timbul gaya angkat yang besar. Tentunya
selain konsep gaya apung, konsep benda tegar tetap dipertimbangkan
untuk membuat kapal tidak oleng saat terhempas ombak yang besar.

B. Rangkuman

Hukum Archimedes berbunyi, "Sebuah benda yang tercelup
sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke
atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang
dipindahkannya".
Gaya apung
Gaya apung ini merupakan selisih dari gaya berat benda di udara
dengan gaya berat benda di dalam fluida.

FA = Wu - Wf

Mengapung jika gaya apung lebih besar dari berat benda
Melayang jika gaya apung sama dengan berat benda
Tenggelam jika gaya apung lebih kecil dari berat benda

C. Latihan Soal
Jawablah latihan soal berikut ini!
1. Sebuah balok ditimbang di udara beratnya 40 N. Namun ternyata
ketika ditimbang di dalam air beratnya menjadi 15 N. Benda tersebut
mendapat gaya angkat sebesar?

2. Sebuah kapal evakuasi sedang berusaha mengangkat kotak peti kemas
bermassa total 4.500 kg yang jatuh ke laut. Kotak tersebut berukuran
panjang 2 meter, lebar 1,5 meter dan tinggi 1 meter. Massa jenis air
laut saat itu 1.025 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka
besar gaya minimal yang dibutuhkan untuk mengangkat benda dari
dasar laut ke permukaan?

DAFTAR PUSTAKA

Sunardi, Lilis Juarni, 2014, Fisika kelas XI, SMA kelas XI, Bandung, YRAMA WIDYA
https://www.ayo-sekolahfisika.com/2016/02/Soal-tegangan-permukaan-dan-

penyelesaiannya.html

https://idschool.net/umum/pengertian-kapilaritas/
http://ejournal.unp.ac.id/students/index.php/fis/article/viewFile/758/515