Hukum dan Prinsip Kerja Archimedes
Secara matematis, gaya apung dapat dituliskan sebagai: F_upthrust = V * p * g
di mana:
- F_upthrust adalah gaya apung
- V adalah volume benda yang diploncatkan
- p adalah massa jenis cairan g adalah percepatan gravitasi
Prinsip ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti dalam desain kapal, perancangan alat flotasi, serta dalam proses pengolahan mineral dan pengambilan minyak bumi.
Jelaskan prinsip kerja archimedes pada kapal
Prinsip kerja Archimedes diterapkan pada kapal untuk menentukan berat kapal yang harus diatasi oleh gaya apung (upthrust) dari air. Prinsip ini menyatakan bahwa gaya apung pada suatu benda yang diploncatkan ke dalam cairan selalu sama dengan berat cairan yang digeser oleh benda tersebut.
Ketika kapal dioperasikan, ia akan menekan air di bawahnya dan menyebabkan air mengalir ke sekitarnya. Volume air yang digeser ini sama dengan volume kapal itu sendiri. Berat air yang digeser ini yang akan memberikan gaya apung pada kapal. Gaya apung ini harus cukup kuat untuk mengatasi berat kapal dan muatan yang ada di dalamnya, serta gaya gravitasi dari kapal itu sendiri.
Secara matematis, gaya apung dapat dituliskan sebagai: F_upthrust = V_ship * p_water * g
di mana:
- F_upthrust adalah gaya apung
- V_ship adalah volume kapal
- p_water adalah massa jenis air g adalah percepatan gravitasi
Jadi, prinsip kerja Archimedes pada kapal adalah untuk menentukan berat air yang digeser oleh kapal dan gaya apung yang dihasilkan dari air tersebut harus cukup kuat untuk mengangkat kapal dan muatan yang ada di dalamnya.
30 alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum archimedes
- Kapal
- Pesawat terbang
- Submarine
- Bot air
- Roket
- Ballast Tank
- Alat flotasi
- Buoyancy compensator
- Life jacket
- Life buoy
- Salvage airbag
- Pompa sirkulasi air
- Alat pemadam api
- Alat pemadam kebakaran
- Alat pemadam kebakaran kapal
- Pompa sirkulasi air pada kapal
- Alat pengendali ketinggian air
- Alat pengendali ketinggian air pada kapal
- Alat pengendali ketinggian air pada pesawat terbang
- Alat pengendali ketinggian air pada submarine
- Alat pengendali ketinggian air pada bot air
- Alat pengendali ketinggian air pada roket
- Alat pengendali ketinggian air pada ballast tank
- Alat pengendali ketinggian air pada alat flotasi
- Alat pengendali ketinggian air pada buoyancy compensator
- Alat pengendali ketinggian air pada life jacket
- Alat pengendali ketinggian air pada life buoy
- Alat pengendali ketinggian air pada salvage airbag
- Alat pengendali ketinggian air pada pompa sirkulasi air
- Alat pengendali ketinggian air pada alat pemadam api/kebakaran.
Perlu diingat bahwa beberapa alat diatas mungkin tidak sepenuhnya menggunakan prinsip Archimedes dalam kerjanya, beberapa diantaranya mungkin menggunakan prinsip lain sebagai pendukung. Namun prinsip Archimedes tetap menjadi dasar dalam perhitungan gaya apung yang diperlukan untuk mengangkat suatu benda yang diploncatkan dalam air.
Contoh soal dan kasus perhitungan archimedes pada kapal
Sebuah kapal berukuran 20 meter x 10 meter x 5 meter dan berat kosongnya adalah 10 ton. Berapa gaya apung yang dihasilkan oleh air ketika kapal tersebut dioperasikan?
Jawab:
Diketahui:
- V_ship = 20 meter x 10 meter x 5 meter = 1000 meter kubik
- p_water = 1000 kg/m^3 (massa jenis air)
- g = 9.8 m/s^2 (percepatan gravitasi)
F_upthrust = V_ship * p_water * g = 1000 m^3 * 1000 kg/m^3 * 9.8 m/s^2 = 9,800,000 N
Jadi, gaya apung yang dihasilkan oleh air adalah sebesar 9.8 juta Newton.
Kasus Perhitungan:
Sebuah kapal tanker yang memuat minyak sebanyak 100.000 ton. Kapal tersebut memiliki ukuran panjang 300 meter, lebar 50 meter, dan tinggi 30 meter. Berapa gaya apung yang dihasilkan oleh air ketika kapal tersebut dioperasikan?
Jawab:
Diketahui:
- V_ship = 300 meter x 50 meter x 30 meter = 4,500,000 meter kubik
- p_water = 1000 kg/m^3 (massa jenis air)
- g = 9.8 m/s^2 (percepatan gravitasi)
F_upthrust = V_ship * p_water * g = 4,500,000 m^3 * 1000 kg/m^3 * 9.8 m/s^2 = 44,100,000,000 N
Jadi, gaya apung yang dihasilkan oleh air adalah sebesar 44.1 milyar Newton.
Perhatikan dalam kedua contoh soal diatas, gaya apung yang dihasilkan oleh air adalah sama dengan berat air yang digeser oleh kapal. Semakin besar volume kapal dan muatan yang di bawa, gaya apung yang dihasilkan oleh air semakin besar pula.