Contoh Soal Hukum Archimedes Disertai Pembahasan

Contoh Soal Hukum Archimedes – Berikut ini adalah kumpulan contoh soal-soal hukum archimedes lengkap dengan jawaban dan pembahasannya. Sebelum masuk ke contoh soal, alangkah baiknya kita mengetahui terlebih dahulu bunyi hukum archimedes dan rumus hukum archimedes. Hal ini dilakukan untuk memudahkan kita dalam menyelesaikan soal-soal hukum archimedes.

Daftar isi

• A. Bunyi Hukum Archimedes
• B. Rumus Hukum Archimedes
• C. Benda Dalam Hukum Archimedes
• D. Contoh Soal Hukum Archimedes dan Pembahasannya

A. Bunyi Hukum Archimedes

Hukum Archimedes Berbunyi:

Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan memperoleh gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya

B. Rumus Hukum Archimedes

Simbol benda dalam air atau berat semu adalah (Ws), hubungan antara berat benda di udara (W), dan gaya ke atas (Fa). Maka formula ini dapat ditulis:

Keterangan:

• Ws = Berat benda dalam zat cair (Kg.m/s²)
• W  = Berat benda sebenarnya (Kg.m/s²)
• Fa = Gaya apung Archimedes (N)

Maka formula untuk besar gaya apung (Fa) dapat dituliskan:

Keterangan:

• Fa = Gaya apung archimedes
• ⍴cair = massa jenis zat cair (Kg/m³)
• Vb = Volume benda yang tercelup (m³)
• g = Percepatan gravitasi (m/s²)

C. Benda Dalam Hukum Archimedes

Ada 3 kemungkinan yang akan terjadi jika benda dicelupkan ke dalam zat cair yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

1. Benda Tenggelam

Benda akan disebut tenggelam dalam zat cair jika posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada. Ketika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair maka benda akan tenggelam dan berada di dasar bejana. Maka berlaku rumus:

Keterangan:

• Fa = gaya apung (N)
• Wu = berat benda di udara / berat sebenarnya (N)
• Wc = berat benda dalam zat cair
• g = gravitasi (m/s²) Wu > Wc

Karena berat benda adalah hasil kali massa dengan gravitasi, maka berlaku formula:

Keterangan:

• ⍴c = massa jenis zat cair (Kg/m³)
• mu = massa benda di udara (Kg)
• mc = massa semu benda dalam zat cair (kg)
• Vb = volume benda (m³)

2. Benda Melayang

Benda akan disebut melayang apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada (pertengahan). Dalam bahasa fisika nya benda melayang apabila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.

Apabila massa jenis benda dan zat cair sama, maka berlaku formula berikut:

Keterangan:

• Fa = gaya apung
• ⍴c = massa jenis zat cair (Kg/m³)
• ⍴b = massa jenis benda (Kg/m³)
• Vb = volume benda (m³)
• g = gravitasi (m/s²)

3. Benda Terapung

Benda akan dikatakan merapung apabila massa jenis benda lebih kecil dibanding massa jenis zat cair (⍴b < ⍴c). Ketika benda terapung maka hanya setengah volume benda yang tercelup kedalam zat cair, sedangkan setengah lagi dalam keadaan mengapung.

Karena volume total benda sejumlah dari volume benda tercelup ditambah dengan volume benda yang mengapung, maka berlaku:

Keterangan:

• V’ = volume benda yang terapung (m³)
• V’’ = volume benda yang tercelup (m³)
• Vb = volume benda keseluruhan (m³)
• Fa = gaya apung
• ⍴c = massa jenis zat cair (Kg/m³)
• g = gravitasi (m/s²)

Jika benda dalam keadaan setimbang, maka berlaku formula:

Keterangan:

• ⍴b = massa jenis benda (Kg/m³).

D. Contoh Soal Hukum Archimedes dan Pembahasannya

Contoh Soal 1

Archimedes menyelidiki apakah mahkota raja terbuat dari emas murni. Kemudian ia menimbang mahkota tersebut dan mendapatkan berat mahkota sebesar 8 N. Selanjutnya mahkota ditimbang sembari dicelupkan kedalam air dan didapatkan berat 7 N. Apakah Mahkota terbuat dari emas murni?

Solusi:
Pertama kita harus cari tahu besar gaya apung yang diterima mahkota tersebut:

Kemudian, cari massa jenis mahkota tersebut:





Jadi, massa jenis mahkota raja adalah yang dibuat 8.000kg/m³, jika mahkota terbuat dari emas murni seharusnya memiliki massa jenis sebesar 19300kg/m³. Maka dapat di simpulkan bahwa mahkota raja sudah dicampur perak dan tidak terbuat dari emas murni.

Contoh Soal ke 2

Sebuah benda bervolume 400 cm³ dimasukkan ke dalam air dengan posisi melayang, hitunglah gaya apung yang dialami benda tersebut!

Pembahasan:
Diketahui :
Vb = 4 x 10-4 m3 ; ρc = 103 kg/m³.
FA = ρc.Vb.g
⇒ FA = 103.(4 x 10-4) (10)
⇒ FA = 4 N.

Contoh Soal 3

Berat benda ketika berada di udara 500 N, berat benda ketika berada di dalam air 400 N dan memiliki massa jenis air 1.000 kg/m³. Hitunglah massa jenis bendanya!

Diketahui:
Wu = 500 N
Wc = 400 N
Ρa = 1000 Kg/m³

Ditanya: 
ρb = ...?

Jawaban:
Fa = Wu – Wc
Fa = 500 N – 400 N
Fa = 100 N
Ρb / ρa = Wu / Fa
Ρb / 1000 = 500  / 100
100 ρb = 500.000
Ρb = 500.000 / 100
Ρb = 5.000 kg/m³

Jadi, mass jenis benda adalah 5.000 kg/m³

Contoh Soal ke 4

Massa jenis air laut 1025 kg/m³ , hitunglah volume batu yang tercelup ke dalam air laut jika berat air laut yang dipindahkan oleh batu sebesar 2 Newton !

Diketahui :
ρ air laut = 1025 kg/m³
W air laut = 2 N
g = 9.8 m/s²

ditanya :
V batu . . . ?

Jawab :
Berat air laut :
W = m.g

Gaya apung :
Fa = ρ . g. V

Karena berat massa jenis air yang tumpah sama dengan gaya apung batu sehingga dapat ditulis
W = Fa
W = ρ.g.Volume
2 = 1025(9,8) V
2 = 10.045.v
V = 10.045 / 2
V = 1.991 x 10-4 m³ = 199.1 cm³

Jadi volume batu yang tercelup 199.1 cm³

Contoh Soal ke 5

Tentukan massa jenis gabus jika 75 % voume gabus tercelup ke dalam air dan massa jenis air 1 gram/cm³ !

Diketahui :
ρa = 1 gr/cm³
Va = 0.75 vg

Ditanya :
ρg . . . ?

jawab :
ρg.Vg = ρa.Va
ρg.Vg = 1 gr/cm³(0.75Vg)
ρg = 0.75 gr/cm³

jadi massa jenis gabus adalah 0.75 gr/cm³

Contoh Soal ke 6

Sebuah balok massa jenisnya 2.500 kg/m3 dan ketika di udara beratnya 25 Newton. Tentukanlah berat balok di dalam air jika massa jenis air 1000 kg/m³ dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s² !

Diketahui :
ρb = 2.500 kg/m³
Wu = 25 N
ρa = 1000 kg/m³

ditanya :
Wa . . . ?

Jawab :
ρb / ρa = Wu / Fa
(2500 kg/m³) / (1000 kg/m³) = 25 N/ Fa
2.5 Fa = 25 N
Fa = 25 / 2.5
Fa = 10 N
Fa = Wu – Wa
10 N = 25 N – Wa
Wa = 25 N- 10 N
Wa = 15 N

Jadi berat balok di dalam air 15 Newton.

Contoh Soal ke 7

Apabila sebuah benda memiliki massa jenis 0,6 g/cm³ dimasukkan ke dalam air dan memiliki volume benda yang terapung 40 cm³. Berapakah volume benda tersebut?

Pembahasan:
Diketahui:
V’ = 40 cm³
⍴c = 1 g/cm³
⍴b = 0,6 g/cm³

Ditanya: 
Vb =...?

Jawaban:
Pada keadaan setimbang maka berlaku formula:
⍴c.V’’ = ⍴b.Vb
1 (V’’) = 0,6(40+V’’)
V’’ = 24 + 0,6 V’’
0,4 V’’ = 24
V’’ = 60 cm3 
Vb = 40+60 = 100 cm³

Jadi, volume benda tersebut adalah 100 cm³.

Contoh Soal Hukum Archimedes ke 8

Hitunglah gaya apung yang dialami oleh benda bervolume 400 cm³ yang dimasukkan ke dalam air dan berada di posisi melayang.

Pembahasan:
Diketahui:
Vb = 4 x 10-4 m³
⍴c = 103 kg/m³

Ditanya:
Fa = ...?

Jawaban: 
Fa = ⍴c.Vb.g
Fa = 103.(4x10-4)(10)
Fa = 4 N

Jadi, gaya apung yang dialami oleh benda adalah 4 N.

Contoh Soal ke 9

Sebuah balok memiliki massa jenis 0,6 g/cm³ terapung di atas minyak dengan massa jenis 0,8 g/cm³. Jika tinggi balok yang mengapung adalaj 4 cm, berapakah tinggi keseluruhan balok tersebut?

Pembahasan:
h = h’ + h’’ = 4 + h”

⍴c.V’’ = ⍴b.Vb
⍴c.A.h’’ = ⍴b.A.h
⍴c.h’’ = ⍴b.h
⍴c.h’’ = ⍴b.(h’+h’’)
0,8 h” = 0,6 (4+h”)
0,8 h” = 2,4 + 0,6 h”
0,2 h” = 2,4
h” = 1,2 cm

jadi, h = h” = 4+1,2 = 5,2 cm

Contoh Soal ke 10

Sebuah gabus terapung di atas air dengan bagian gabus yang berada di dalam air sebesar 40% dari volumenya. Kemudian di atas air dituangkan minyak dengan massa jenis 0,8 g/cm³ sehingga 30% dari volume benda terendam minyak. Hitunglah berapa massa jenis benda tersebut?

Pembahasan:
Vm = 30% Vb = 0,3
Va = 40% Vb = 0,4

Fa + Fm = W
⍴a.Va.g+⍴m.Vm.g = ⍴b.Vb.g
1 (0,4) + 0,8 (0,3) = ⍴b.Vb
0,4 + 0,24 = ⍴b.Vb
(0,4+0,24) = ⍴b.Vb
⍴b = 0,64 g/cm³

Demikianlah contoh soal-soal hukum archimedes lengkap dengan pembahasannya. Semoga artikel ini dapat membantu kamu dalam mengerjakan soal-soal yang berkaitan dengan hukum archimedes.

Referensi:
http://www.edutafsi.com/2015/03/soal-dan-pembahasan-hukum-archimedes.html
http://www.informasi-pendidikan.com/2015/03/contoh-soal-hukum-archimedes-dan.html
https://www.studiobelajar.com/hukum-archimedes/

Share :