Hukum Archimedes adalah F = ρ.Vg. Makna undang-undang ini adalah bahawa objek yang direndam dalam cecair akan mengalami daya ke atas yang sama dengan berat cecair yang dipindahkan oleh objek.
Bagaimana kapal dengan muatan yang begitu berat dapat mengapung di lautan? Soalan ini akan dijawab apabila anda memahami prinsip-prinsip undang-undang Archimedes. Berikut ini adalah penjelasan mengenai makna undang-undang Archimedes dan contoh penyelesaian masalah yang berkaitan dengan undang-undang Archimedes.
Sejarah Undang-undang Archimedes
Adakah anda tahu siapa Archimedes? Apa yang ditemui Archimedes pada zamannya?
Suatu hari Archimedes diminta oleh Raja Hieron II untuk menyiasat apakah mahkota emasnya dicampur dengan perak atau tidak. Archimedes memikirkan perkara ini dengan bersungguh-sungguh. Sehingga dia merasa sangat letih dan membuang dirinya ke tempat mandi umum yang penuh dengan air.
Kemudian, dia menyedari terdapat air yang tumpah di lantai dan dia segera menemui jawapannya. Dia bangkit berdiri, dan berlari ke rumah dengan telanjang. Ketika sampai di rumah, dia menjerit kepada isterinya, "Eureka! Eureka! " yang bermaksud "Saya telah menjumpai! Saya telah jumpa! " Kemudian dia membuat undang-undang Archimedes.
Melalui kisah Archimedes, kita dapat melihat bahawa prinsip undang-undang Archimedes adalah mengenai daya angkat atau daya apung pada bendalir (cecair atau gas) terhadap objek. Jadi dengan daya apung dari objek cair, objek dari pelbagai jenis, kerana mempunyai ketumpatan yang berbeza, mempunyai daya apung yang berbeza. Inilah yang membuat Archimedes dapat menjawab pertanyaan dari raja dan membuktikan bahawa mahkota Raja Hieron II dibutakan oleh campuran emas dan perak.
Memahami Undang-undang Archimedes
Undang-undang Archimedes berbunyi:
" Objek yang terbenam sebahagian atau sepenuhnya dalam cairan akan mengalami daya ke atas yang sama dengan berat cecair yang dipindahkan oleh objek. "
Arti kata yang ditransfer dalam suara hukum Archimedes adalah isipadu cairan yang meluap, ditekan sehingga seolah-olah ada peningkatan volume ketika suatu objek terbenam dalam cairan.
Jumlah cecair yang digerakkan / ditekan mempunyai isipadu sama dengan isipadu objek yang direndam / direndam dalam cecair. Sehingga menurut Undang-undang Archimedes, daya apung (Fa) memiliki nilai yang sama dengan berat cecair (wf) yang dipindahkan.
Rumusan Undang-undang Archimedes
Penerapan undang-undang Archimedes sangat berguna dalam beberapa kehidupan seperti menentukan kapan kapal selam terapung, melayang atau tenggelam. Inilah prinsip asas formula undang-undang Archimedes.
Baca juga: 16 Kerajaan Islam di Dunia (PENUH) + PenjelasanApabila objek berada dalam cecair, isipadu cecair dipindahkan sama dengan isi objek dalam cecair. Sekiranya isipadu cecair yang dipindahkan adalah V dan ketumpatan bendalir (jisim per unit isipadu) adalah ρ, maka jisim bendalir yang dipindahkan adalah:
m = ρ.V
Jumlah berat cecair yang dipindahkan adalah
w = mg = ρ.Vg
Menurut prinsip Archimedes, besarnya tekanan ke atas sama dengan berat objek yang digerakkan:
Fa = w = ρ.Vg
Sekiranya sistem dalam keadaan seimbang, ia dapat dirumuskan
Fa = w
ρf.Vbf.g = ρb.Vb.g
ρf.Vbf = ρb.Vb
Maklumat:
m = jisim (kg)
ρ = ketumpatan (kg / m3)
V = isipadu (m3)
Fa = daya apung (N)
g = pecutan kerana graviti (m / s2)
wf = berat objek (N)
ρf = ketumpatan bendalir (kg / m3)
Vbf = isipadu objek yang direndam dalam cecair (m3)
ρb = ketumpatan objek (kg / m3)
Vb = isi padu objek (m3)
Terapung, Terapung, dan Tenggelam
Sekiranya objek terbenam dalam cairan atau bendalir, maka ada 3 kemungkinan yang akan terjadi, iaitu terapung, terapung, dan tenggelam .
Objek Terapung
Objek dalam cecair terapung jika ketumpatan objek kurang daripada ketumpatan cecair (ρb <ρf). Apabila objek terapung, hanya sebahagian isi padu objek yang direndam dalam cecair, sementara bahagian yang lain berada di atas permukaan air dalam keadaan terapung. Sehingga isipadu objek dibahagikan kepada isipadu objek yang terendam dan isipadu objek yang terapung.
Vb = Vb '+ Vbf
Fa = ρf.Vbf.g
Oleh kerana hanya bahagian yang direndam dalam cecair, persamaan untuk daya ke atas dengan graviti berlaku:
ρf.Vbf = ρb.Vb
Maklumat:
Vb '= isipadu objek terapung (m3)
Vbf = isipadu objek yang direndam dalam bendalir (m3)
Vb = isipadu keseluruhan objek (m3)
Fa = daya apung (N)
ρf = ketumpatan cecair (kg / m3)
g = graviti (m / s2)
Objek Terapung
Objek dalam cecair terapung apabila ketumpatan objek sama dengan ketumpatan cecair (ρb = ρf). Objek terapung akan berada di antara permukaan cecair dan bahagian bawah kapal.
Oleh kerana ketumpatan objek dan cecair adalah sama, maka:
FA = ρf.Vb.g = ρb.Vb.g
Maklumat:
Fa = daya apung (N)
ρf = ketumpatan cecair (kg / m3)
ρb = ketumpatan objek (kg / m3)
Vb = isi padu objek (m3)
g = graviti (m / s2)
Objek Tenggelam
Apabila ketumpatan objek lebih besar daripada ketumpatan cecair (ρb> ρf ) , objek akan tenggelam dan berada di dasar kapal. Perundangan berkaitan:
Fa = wu - wf
Dalam objek terendam, seluruh volume objek direndam dalam air, sehingga volume air yang dipindahkan sama dengan jumlah isi objek. Dengan ini kita mendapat hubungan persamaan daya angkat pada objek tenggelam melalui hubungan massa.
Baca juga: Cara Menulis Ulasan dan Contoh Buku (Buku Fiksyen dan Bukan Fiksyen)ρf.Vb = mu - mf
Maklumat:
Fa = daya apung (N)
wu = berat objek di udara / berat sebenar (N)
wf = berat objek dalam cecair (N)
g = graviti (m / s2)
Vb = jumlah isi objek (m3)
ρf = ketumpatan air (kg / m3)
mu = jisim di udara (kg)
mf = jisim dalam cecair (kg)
Contoh Masalah Undang-undang Archimedes
Contoh Masalah 1
Ketumpatan air laut adalah 1025 kg / m3, hitung isipadu batu karang yang terbenam dalam air laut jika berat air laut yang dipindahkan oleh batu adalah 2 Newton!
Dikenali:
ρf = 1025 kg / m3
wf = 2 N
g = 9.8 m / s2
Dikehendaki: Batu V. . . ?
Jawapan:
Berat air laut: w = mg
Keapungan: Fa = ρf. g. Vbf
Berat bahan air yang tumpah sama dengan daya apung batu, sehingga dapat ditulis
w = Fa
w = ρf.g.Vb
2 = 1025. (9.8) .Vb
2 = 10.045.Vb
Vb = 10.045 / 2
Vb = 1.991 x 10-4 m3 = 199.1 cm3
Jadi isipadu batu yang terbenam ialah 199.1 cm3
Contoh Masalah 2
Berat objek berukuran 500 N di udara. Tentukan ketumpatan objek jika berat objek di dalam air ialah 400 N dan ketumpatan air adalah 1.000 kg / m3!
Dikenali:
wu = 500 N
wf = 400 N
ρa = 1000 Kg / m3
Dikehendaki: ρb?
Jawapan:
Fa = wu - wf
Fa = 500 N - 400 N
Fa = 100 N
ρb / ρf = wu / Fa
ρb / 1000 = 500/100
100 ρb = 500,000
ρb = 500,000 / 100
ρb = 5,000 kg / m3
Jadi ketumpatan objek adalah 5,000 kg / m3
Contoh Masalah 3
Tentukan ketumpatan gabus jika 75% isipadu gabus direndam dalam air dan ketumpatan airnya 1 gram / cm3!
Dikenali:
ρf = 1 gr / cm3
Vf = 0.75 Vg
Dikehendaki: ρg. . . ?
Jawapan:
ρg.Vg = ρf.Vf
ρg.Vg = 1. (0.75Vg)
ρg = 0.75 gr / cm3
Jadi ketumpatan gabus ialah 0.75 gr / cm3
Contoh Masalah 4
Blok mempunyai ketumpatan 2,500 kg / m3 dan ketika di udara beratnya 25 Newton. Tentukan berat blok di dalam air jika ketumpatan air adalah 1000 kg / m3 dan pecutan kerana graviti adalah 10 m / s2!
Dikenali:
ρb = 2,500 kg / m3
wu = 25 N
ρf = 1000 kg / m3
Dikehendaki: wf?
Jawapan:
ρb / ρf = wu / Fa
(2500) / (1000) = 25 / Fa
2.5 Fa = 25
Fa = 25 / 2.5
Fa = 10 N
Apabila objek tenggelam, ia berlaku:
Fa = wa-wf
10 = 25 - wf
wf = 25- 10
wf = 15 N
Jadi berat blok di dalam air ialah 15 Newton
Rujukan : Eureka! Prinsip Archimedes