Pernah lihat film titanic? Film yang cukup menyedot perhatian dunia karena mengangkat kisah nyata tentang tenggelamnya kapal Titanic. Titanic dikenal sebagai kapal mewah. Pelayarannya pada saat itu sangat dinantikan. Peristiwa tenggelam kapal terjadi setelah kapal menabrak gunung es dan terjadi kebocoran.

      Kapal yang semula berlayar tenang di lautan kemudian mengalami tabrakan sehingga agak menggesek ini mengakibatkan pelat lambung Titanic melengkung ke dalam di sejumlah tempat di sisi kanan kapal dan mengoyak lima dari enam belas kompartemen kedap airnya. Selama dua setengah jam selanjutnya, kapal perlahan terisi air dan tenggelam.

       Kita akan menyaksikan penampakan penumpang serta benda- benda yang terapung dan juga penumpang serta benda-benda yang tenggelam pada film tersebut. Mengapa ada benda yang bisa tenggelam? Mengapa ada benda yang terapung? Dan mengapa ada benda yang melayang?

Nah, film ini sebetulnya penuh dengan teorinya Hukum Archimedes loh! teori ini digagas oleh seorang ilmuwan bernama Archimedes dari Yunani.

     Archimedes adalah seorang ilmuwan terkemuka yang berasal dari Syracuse, Yunani. Ilmuwan satu ini kemungkinan sih hidup di zaman 287 – 212 sebelum Masehi. Sebagai seorang ilmuwan besar di zaman itu, Archimedes dapat menguasai beberapa bidang sekaligus, mulai Matematika, Fisika, Filsafat, Astronomi, dan Teknik.

     Archimedes mulai dikenal orang setelah ia mendapat perintah dari Raja Hiero II untuk membuktikan kemurnian emas mahkota milik sang raja. Entah iseng atau memang raja itu ingin mengetahui kehebatan Archimedes.

     Ditantang tugas seperti itu, Archimedes pun sempat kebingungan. Namun ia berpikir keras untuk mendapatkan solusi masalah ini. Disaat kebingungannya memuncak karena belum juga mendapatkan cara untuk membuktikan kemurnian emas, Archimedes malah memilih lalu menceburkan dirinya ke dalam bak mandi.

     Ya Archimedes juga kan manusia mungkin dia merasa otaknya dah mulai panas dan harus didinginkan dengan mandi. Ketika ia masuk ke dalam bak mandi yang penuh dengan air, dia memperhatikan bahwa ternyata ada air yang tumpah ke lantai. Penasaran dia coba berulang-ulang. Sambil pikiran menerawang memikirkan mahkota raja, sebuah ide pun turun. Dan dia sempat berteriak “EUREKA!”

     Nah, bagaimana caranya Archimedes membuktikan⁰?. Berbekal hipotesisnya selepas mandi Archimedes lalu memasukkan mahkota ke dalam air. Perubahan volume air akibat masuknya mahkota tersebut lalu dijadikan dasar untuk menentukan massa jenis. Kemudian dia membagi massa mahkota dengan besarnya perubahan volume air.

Nah,Massa jenis yang ia dapat dari hasil percobaan itu lalu disamakan dengan massa jenis emas murni. Jadi dia masukkan mahkota dan emas murni ke dalam air dengan volume sama. Eh, air yang terpindahkan oleh emas dengan mahkota tidaklah yang seharusnya sama ternyata didapatkan kenyataan beda.nah, didapatkanlah kesimpulan emas yang ada di mahkota raja ternyata bukanlah emas murni, tetapi campuran.

Apabila benda dicelupkan ke dalam zat cair, sesungguhnya berat benda itu tidak berkurang. Gaya tarik bumi terhadap benda itu besarnya tetap. Akan tetapi zatcair mengadakan gaya yang arahnya keatas kepada setiap benda yang tercelup didalamnya. Ini menyebabkan berat benda seakan-akan berkurang. Menurut Archimedes 

Secara matematis, hukumArchimedes dituliskan sebagai berikut 

Keterangan:

Fa : gaya Archimedes (N) 

wu: berat balok di udara (N)

wa: berat balok di dalam zat cair (N)

wc : berat zat cair yang ditumpahkan (N)

𝜌c : massa jenis zat cair (kg/m3) 

Vc : volume benda tercelup (m3)

g : percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Ketika benda tercelup dalam zat cair akan bekerja gaya angkat ke atas ataugaya Archimedes (Fa) dan gaya berat (w) dengan arah ke bawah. Berdasarkan kedua gaya tersebut, benda Ketika di dalam zat cair berlaku tiga hal, yaitu mengapung, melayang dan tenggelam.

Benda Mengapung memiliki gaya berat w kurang dari gaya ke atas Fa. Benda yang mengapung pada dasarnya benda hanya tercelup Sebagian. Oleh karena itu, volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda yang tercelup dalam zat cair. Benda dapat mengapung Ketika Ketika 𝜌c < 𝜌f dan Vb < V. Hal itu dapat dituliskan dalam sebuah persamaan sebagai berikut :

Keterangan :

𝜌c : massa jenis zat cair (kg/m3)

𝜌f : massa jenis zat cair (kg/m3) 

Vc : volume benda tercelup (m3) 

Vc: volume benda (m3)

g : percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Benda melayang memiliki gaya berat w sama denga gaya ke atas Fa. Hal yang membedakan antara benda mengapung dan benda melayang adalah Ketika benda melayang benda keseluruhan tercelup di dalam zat cair sehingga volume yang dipindahkan sama dengan volume benda keseluruhan. Oleh karena itu, pada benda melayang berlaku :

Keterangan :

𝜌c : massa jenis zat cair (kg/m3)

𝜌f : massa jenis zat cair (kg/m3) 

Vc : volume benda tercelup (m3) 

Vc: volume benda (m3)

g : percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Benda tenggelam memiliki gaya berat w lebih besar dibandingkan dengan gaya ke atas Fa. Ketika benda tenggelam, seluruh benda tercelup dalam zat cair sehingga volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda. Oleh karena itu, benda tenggelam berlaku : 

Keterangan :

𝜌c : massa jenis zat cair (kg/m3)

𝜌f : massa jenis zat cair (kg/m3) 

Vc : volume benda tercelup (m3) 

Vc: volume benda (m3)

g : percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Ø  Kapal Selam

Kapal selam merupakan salah satu contoh penerapan hukum Archimedes. Kapal selam bisa mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan.

Adapun cara yang diterapkan adalah dengan mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambah massa jenisnya. Selain itu, juga dipengaruhi oleh bentuk kapal yang memiliki cekungan dan disinyalir membantu agar mendapat gaya angkat ke atas. Terdapat perbedaan massa jenis antara kapal dan air.

Ø  Balon Udara

Penerapan contoh hukum Archimedes di kehidupan sehari-hari adalah balon udara. Udara di dalam balon udara dipanaskan agar massa jenisnya menjadi lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitar atmosfer. Dengan begitu, balon udara bisa melayang di udara.

Dapat disimpulkan bahwa balon udara dapat terbang akibat adanya perbedaan massa jenis udara udara di dalam balon dan di atmosfer yang mengelilinginya.

Ø  Kapal Laut

Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi. Meski massanya berat, kapal masih bisa mengapung di atas laut. Hal tersebut diakibatkan gaya angkat kapal yang sebanding dengan great kapal.

Diketahui bahwa kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan akan lebih besar dan gaya angkat ke atas pun juga menjadi lebih besar.

Ø  Jembatan Apung

Contoh penerapan hukum Archimedes kali ini pada pembuatan jembatan apung. Diketahui bahwa benda ini biasanya dibuat atau dipasang untuk memudahkan moda transportasi melintasi sungai atau perairan lainnya. Selain itu, Anda juga bisa melihatnya di pelabuhan karena sering terdapat dan berguna untuk menyeberangkan kendaraan yang akan dimuat ke dalam kapal

Biasanya jembatan apung dibuat menggunakan lempengan besi (logam) tebal atau kayu sebagai alas dan sejumlah drum kosong di bawahnya. Untuk memastikan drum tetap mengapung, maka terdapat penerapan hukum Archimedes di dalamnya 

Ø  Hidrometer

Contoh penerapan hukum Archimedes berikutnya yaitu pada hidrometer yang berguna untuk menghitung massa jenis dari zat cair. Alat ini terbuat dari tabung material kaca. Untuk menggunakannya, pengukur akan dimasukkan ke dalam wadah yang berisi cairan yang ingin diukur.

Hukum Archimedes berperan ketika ingin mempertahankan posisi hidrometer agar tetap terapung dalam posisi tegak. Mengutip dari ID School, hal tersebut terjadi lantaran tabung kaca sengaja dibuat lebih besar agar volume zat cair yang dipindahkan lebih besar.

1. Sebuah balok tercelup seluruhnya dalam minyak. Bila volume balok 8 m³, tentukan berat balok dalam minyak tanah yang memiliki massa jenis 800 kg/m³ , berapakah gaya angkat yang dialami balok ?

Penyelesaian 

Diketahui : 

V = 8 m³ 

gravitasi : 10 N/ Kg 

Massa jenis minyak ρ = 800 kg /m³ 

Ditanya: gaya angkat Fa? 

Jawab: Fa = ρ . g . V

                 = 800 kg/ m³ . 10 N/kg . 8 m³ 

                 = 64.000 N.