Hukum Archimedes: Definisi, Rumus, dan Penerapannya

Tulisan ini akan membahas salah satu prinsip paling fundamental dalam dunia ilmu pengetahuan dan matematika, yaitu hukum Archimedes.

Hukum yang ditemukannya ini berbicara tentang gaya apung dan pengaruhnya terhadap benda yang tenggelam atau mengapung di dalam fluida, seperti air.

Hukum Archimedes mengajarkan bahwa setiap benda yang direndam dalam benda cair akan mengalami gaya apung.

Hal ini yang sebanding dengan volume cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Ingin tahu lebih lanjut tentang teori ini? Simak sampai akhir, ya!

Baca Juga: Rumus Keliling Trapesium dan Penjelasan Lengkapnya!

Definisi Hukum Archimedes

Melansir dari ensiklopedia Britannica, hukum Archimedes, juga dikenal sebagai prinsip Archimedes.

Artinya, salah satu hukum fundamental dalam fisika yang ditemukan oleh ilmuwan Yunani kuno bernama Archimedes.

Hukum ini menjelaskan tentang gaya apung yang dialami oleh benda yang direndam dalam fluida, seperti air.

Menurut hukum Archimedes, benda yang direndam di dalam fluida akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Pada dasarnya, hukum ini menyatakan bahwa ketika suatu benda direndam di dalam fluida, misalnya air, maka fluida tersebut akan menghasilkan gaya ke atas pada benda.

Gaya ini disebabkan oleh perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah benda.

Gaya apung ini akan sebanding dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda saat benda direndam.

Jika berat benda lebih kecil dari gaya apungnya, maka benda akan mengapung.

Namun, jika berat benda lebih besar daripada gaya apungnya, benda akan tenggelam.

Dikutip dari The Maritime Engineering Reference Book, hukum Archimedes memiliki aplikasi luas dalam berbagai bidang, termasuk dalam perancangan kapal, industri penerbangan, ilmu kedokteran, dan banyak lagi.

Baca Juga: Cara Menghitung Rumus Luas Persegi beserta Contohnya

Sejarah Hukum Archimedes

Hukum Archimedes memiliki akar yang dalam dari sejarah ilmiah dan ditemukan oleh seorang ilmuwan Yunani kuno yang brilian, Archimedes dari Syracuse.

Lahir sekitar tahun 287 SM di kota Syracuse, Sisilia, Archimedes adalah salah satu tokoh terkemuka dalam dunia ilmu pengetahuan pada masa Yunani kuno.

Pekerjaan utamanya meliputi matematika, fisika, dan teknik.

Menurut catatan sejarah, Raja Hiero II dari Syracuse memerintahkan pembuatan mahkota emas, tetapi ia meragukan kejujuran pembuatnya.

Archimedes, yang berada dalam perjalanan pemecahan masalah terkait dengan objek terapung, menginspirasi solusi dengan merendam benda yang setara beratnya dengan mahkota emas dalam air.

Dengan mengetahui perubahan berat dan volume air yang dipindahkan oleh benda, Archimedes dapat menghitung volume benda dan membuktikan keaslian mahkota.

Meskipun mungkin ada versi legenda di seputar penemuan hukum Archimedes, konsep ini tetap menjadi fondasi penting dalam ilmu pengetahuan.

Penemuan ini bukan hanya memecahkan masalah praktis, tetapi juga mengungkapkan hubungan penting antara gaya, berat, dan cairan.

Hukum Archimedes menjadi bagian penting dari warisan ilmu pengetahuan yang diwariskan oleh Yunani kuno kepada dunia modern.

Baca Juga: 3 Rumus Taksiran Berat Janin dan Cara Menghitungnya!

Rumus Hukum Archimedes

Dilansir dari Collegedunia, rumus Hukum Archimedes secara umum dapat dinyatakan sebagai berikut:

Fb = ρ x g x g

Artinya:

• Fb​ adalah gaya apung yang dialami oleh benda dalam fluida, dalam newton (N).
• ρ adalah densitas cairan di sekitar benda, dalam kilogram per meter kubik (kg³).
• g adalah percepatan gravitasi, sekitar 9.81 m/s² di permukaan bumi.
• V​ adalah volume benda yang terendam dalam cairan, dalam meter kubik (m³).

Rumus ini menggambarkan bahwa gaya apung yang dialami oleh benda di dalam fluida sebanding dengan densitas cairan dan volume benda yang terendam.

Dengan kata lain, semakin besar perbedaan antara densitas benda dan densitas cairan, serta semakin besar volume benda yang terendam, maka gaya apung yang dialami oleh benda akan semakin besar.

Gaya apung ini akan mendorong benda ke atas, menghasilkan kondisi mengapung jika gaya apung lebih besar daripada berat benda.

Penting untuk dicatat bahwa hukum Archimedes berlaku khususnya untuk objek yang benar-benar terendam dalam fluida, bukan hanya terapung di permukaannya.

Jika benda mengapung, gaya apung dan berat benda seimbang, sehingga netto gaya vertikalnya adalah nol.

Rumus ini memiliki aplikasi luas dalam banyak aspek ilmiah, teknik, dan industri, termasuk perancangan kapal, pembuatan dan pengujian benda terapung, serta dalam pemahaman umum tentang fenomena terkait fluida.

Baca Juga: Pengertian Satuan Gaya dalam Fisika, Mulai dari Jenis hingga Rumusnya

Penerapan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes memiliki berbagai penerapan yang penting dalam berbagai bidang, termasuk ilmu pengetahuan, teknik, dan industri.

Berikut adalah beberapa contoh penerapan hukum Archimedes:

1. Industri Kapal

Hukum Archimedes memiliki penerapan yang signifikan dalam perancangan dan pembuatan kapal.

Dalam industri maritim, pemahaman tentang gaya apung membantu insinyur merancang kapal agar memiliki stabilitas yang baik, sehingga kapal dapat mengapung dan berlayar dengan aman.

Prinsip ini juga digunakan dalam pembuatan pelampung, seperti pelampung penyelamat dan kapal selam, dimana kontrol gaya apung sangat penting.

2. Industri Penerbangan

Konsep hukum Archimedes juga berlaku dalam penerbangan.

Desain pesawat dan perhitungan terkait dengan pengapungan dan pergerakan di udara memperhitungkan prinsip ini.

Selama penerbangan, pesawat mampu mengangkat diri karena gaya apung yang diciptakan oleh bentuk sayap dan dinamika fluida.

3. Ilmu Kedokteran dan Farmasi

Dalam dunia medis, hukum Archimedes dapat diterapkan untuk mengukur densitas dan volume benda, seperti organ dalam tubuh manusia.

Misalnya, densitas tubuh dapat dihitung dengan merendam tubuh dalam tangki berisi cairan dan mengukur volume cairan yang terdisplasi.

Prinsip ini juga digunakan dalam perancangan obat-obatan cair, yaitu pengetahuan tentang interaksi antara bahan-bahan dengan cairan tubuh sangat penting.

Baca Juga: Rumus Sin Cos Tan: Pengertian hingga Contoh Soalnya

4. Industri Minyak dan Gas

Dalam industri minyak dan gas, hukum Archimedes digunakan untuk mengukur densitas fluida dalam sumur minyak atau gas.

Hal ini membantu dalam menentukan jenis cairan yang ada di sumur dan mengukur level produksi.

5. Bidang Lingkungan

Penerapan hukum Archimedes juga terlihat dalam analisis lingkungan.

Dalam bidang hidrologi, prinsip ini digunakan untuk mengukur aliran air, menilai keberlanjutan air tanah, dan memahami dinamika pergerakan air dalam ekosistem.

Baca Juga: 7 Sifat Benda Padat yang Dapat Dipelajari untuk Edukasi Anak

Demikian penjelasan tentang hukum Archimedes. Semoga dapat menambah wawasan, ya!