Rumus Gaya Apung dan Gaya Dorong dalam Fisika
bimbeljogja.com – Halo pembelajar, kali ini kita akan belajar tentang gaya. Bukan gaya yang maksudnya adalah bergaya ya, namun gaya yang merupakan tarikan atau dorongan yang menjadikan sebuah benda berpindah tempat atau diam di suatu tempat. Tentunya kamu sudah tahu dong apa itu gaya. Nah Mimin Bimbel Jogja kali ini akan menjelaskan tentang rumus gaya apung dan gaya dorong berserta penjelasan lengkapnya. Simak penjelasannya sampai habis ya:
Gaya Apung
Gaya apung adalah kemampuan benda dalam mengapung pada cairan atau fluida. Apakah benda mengapung karena beratnya yang ringan? Jawabannya tidak, bola bekel dapat mengapung di atas air sedangkan butir pasir yang lebih ringan dari bola bekel malah tenggelam ke air.
Lalu apa yang menyebabkan sebuah benda dapat mengapung? Yang menjadikan benda mengapung adalah masa jenisnya. Jika masa jenis suatu benda lebih ringan dari masa jenis air, maka benda tersebut dapat mengapung. Sebaliknya jika masa jenis benda lebih berat dari masa jenis air, maka benda tersebut akan tenggelam.
Ada juga faktor lain yang menjadikan benda dapat mengapung, yaitu udara. Udar adalah partikel yang bergerak ke atas jika berada di dalam air. Prinsip ini bisa kamu temukan dalam pelampung. Saat pelampung tidak terisi udara, maka pelampung akan tenggelam, sedangkan pelampung yang berisi udara akan menyebabkan pelampung dan benda yang berada di pelampung tersebut bergerak ke atas dan mengapung.
Hal tersebut terjadi karena udara memiliki masa jenis yang lebih ringan daripada masa jenis air.
Hukum Archimedes
Berbicara tentang gaya apung tentu tidak lepas dari hukum Arcimedes. Arcimedes adalah matematikawan yang hidup pada abad ke 3 yang mencetuskan teori gaya apung. Hukum Archimedes berbunyi “Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut”
Hukum tersebut ditemukan oleh Archimedes saat ia berendam di dalam sebuah bak mandi, lalu ia memperhatikan air yang meluap membanjiri lantai karena tubuhnya. Dari sini Archimedes menyimpulkan bahwa jika suatu benda dimasukan ke dalam air maka akan menyebabkan tekanan pada air dengan kedalaman yang berbeda.
Tekanan air akan bertambah seiring dengan kedalaman dari air tersebut. Kenapa? Karena air yang berada di bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar. Prinsip ini dapat kita lihat pada cara sebuah kapal bisa mengapung. Berat kapal tidak cukup untuk memindahkan air yang ada di samudera, itulah yang menyebabkan kapal dapat mengapung di lautan.
Acrchimedes membagi gaya apung menjadi tiga, yaitu gaya apung positif, gaya apung negatif, dan gaya apung netral.
Gaya Apung Positif
Gaya apung positif adalah gaya apung yang menyebabkan benda mengapung di air. Hal ini disebabkan oleh gaya apung lebih besar daripada berat benda. Misalnya penyelam yang merasakan gaya apung yang besar di laut, hal ini karena air asin memiliki masa yang lebih padat dari air tawar sehingga memiliki daya apung yang besar.
Gaya Apung Negatif
Gaya apung negatif adalah kebalikan dari gaya apung positif. Gaya apung negatif merupakan gaya yang menyebabkan benda dapat tenggelam. Misalnya batu dapat tenggelam karena batu memiliki masa yang lebih padat daripada air sehingga menjadikannya tenggelam.
Gaya Apung Netral
Gaya apung netral terjadi saat masa air dan masa benda memiliki ukuran yang sama. Gaya apung netral adalah kondisi di mana suatu benda melayang di dalam air, sehingga tidak menjadikannya mengapung atau tenggelam. Eksperimen yang cukup populer adalah dengan memasukan telur ke dalam gelas yang bersisi air, lalu menambahkan garam dengan takaran yang pas dan telur akan melayang.
Gaya Dorong
Gaya dorong berbeda dengan gaya apung. Jika gaya apung dipengaruhi oleh masa jenis, maka gaya dorong dipengaruhi oleh pergerakan yang mendorong suatu benda. Gaya dorong adalah gaya yang menjadikan suatu benda bergerak menjauhi pemberi gaya.
Misalnya kamu melemparkan bola, maka gaya yang kamu berikan pada bola tersebut adalah gaya dorong karena bola bergerak menjauh.
Rumus Gaya Apung dan Gaya Dorong
Setelah kamu mengetahui pengertian gaya apung dan gaya gaya dorong, selanjutnya Mimin akan menjelaskan bagaimana cara menghitungnya. Berikut adalah rumus gaya apung dan gaya dorong.
Rumus Gaya Apung
Gaya apung dinyatakan dengan:
Fa = p . g . V
Keterangan:
Fa: gaya ke atas
p: masa jenis zat cair
g: Percepatan gravitasi
V: Volume zat cair yang dipindahkan
Contoh soal:
Sebuah objek dengan volume 0,02 m3 dan masa jenis 800 kg/m3 tenggelam sepenuhnya dalam air. Tentukan gaya apung yang bekerja pada objek tersebut.
Diketahui bahwa masa jenis air sebesar 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi sebesar 9,8 m/s2
Diketahui:
P = 1.000 kg/m3
g = 9,8 m/s2
V = 0,02 m3
Jawab:
Fa = p . g . V
Fa = 1.000 . 9,8 . 0,02
Fa = 196 N
Jadi gaya apung yang berkerja pada objek tersebut sebesar 196 N
Gaya apung juga dapat dihitung sebagai selisih antara berat benda di udara dengan berat benda di dalam air atau fluida. Dengan demikian gaya apung juga dapat dihitung dengan rumus:
Fa: w – w1
Keterangan:
Fa: gaya ke atas
w: berat beda di udara
w1: berat benda di dalam air
Contoh soal:
Sebuah benda memiliki massa 300 kg. Hitung gaya apung yang bekerja pada benda tersebut ketika tenggelam di dalam air dengan massa jenis air 1.000 kg/m3. Percepatan gravitasi adalah 9,8
Jawaban:
Ada beberapa langkah untuk menjawab soal tersebut.
Langkah pertama hitung berat benda di udara:
w = m . g
w = 300 . 9,8
w = 2940 N
Langkah kedua hitung massa air yang dipindahkan:
m = p air . V benda
m = 1.000 . 0,01
m = 10 kg
langkah ketiga, hitung berat benda dalam air:
w1 = m . g
w1 = 10 . 9,8
w1 = 98 N
Langkah keempat, hitung gaya apung:
Fa = w-w1
Fa = 2.940 – 98
Fa = 2.842 N
Jadi gaya apung yang bekerja pada benda tersebut sebesar 2.842 N
Rumus Gaya Dorong
Untuk menghitung gaya dorong, maka digunakan rumus di bawah ini:
F = w . h / s
Keterangan:
F: gaya yang diperlukan
W: berat beban
h: ketinggian
s: panjang papan miring
Contoh soal:
Sebuah benda memiliki berat sebesar 500 N. Benda tersebut akan dimasukkan ke dalam air dengan gaya dorong sebesar 800 N. Hitunglah kedalaman (s) benda tersebut di dalam air jika tinggi (h) air yang dipindahkan adalah 0.2 m.
Diketahui:
Berat benda (w) = 500 N
Gaya dorong (F) = 800 N
Tinggi air yang dipindahkan (h) = 0.2 m
Rumus gaya dorong: F = w . h / s
Kita ingin mencari kedalaman (s), maka kita bisa mengubah rumus menjadi: s = w . h / F
Substitusi nilai yang diketahui:
s = (500 . 0,2) / 800
s = 100 / 800
s = 0,125
Jadi, kedalaman benda di dalam air adalah 0.125 m.
Nah itulah pembahasan mengenai rumus gaya apung dan gaya dorong. Kamu sudah mengerti kan sekarang. Jika kamu memiliki kesulitan dalam mata pekajaran fisika, matematika, atau pelajaran lain di sekolah, kamu bisa kursus di Bimbel Jogja.
Bimbel Jogja menyediakan program bimbingan belajar baik offline maupun online. Kamu akan belajar bersama tentor yang sudah berpengalaman dalam mengajar dan tentu memiliki prestasi. Bimbel Jogja juga memiliki program bimbingan belajar privat jika kamu ingin ebih fokus dalam belajar. Ayo, tingkatkan prestasimu bersama Bimbel Jogja.
SEO & Content Writter