MAKALAH FISIKA
PENERAPAN HUKUM ARCHIMEDES DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
OLEH :
SULFARMAN SAM
KELAS : XI.IA.1
NIS : 3115
SMAN 1 LILIRILAU
TAHUN PELAJARAN 2013/2014
BAB I
PENDAHULUAN
Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir . Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir . Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida . Air merupakan salah satu contoh zat cair . Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas , susu , dan sebagainya . Semua zat cair itu dapat dikelompokkan kedalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain .
Fenomena fluida statis ( fluida tak bergerak ) berkaitan erat dengan tekanan hidrostatis . Didalam fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan konsep tekanan hidrostatis , salah satunya adalah HUKUM ARCHIMEDES .
Hukum Archimedes “suatu benda yang terendam sebagian atau seluruh dalam zat cair (fluida) mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan oleh benda itu.”
Hukum Archimedes diambil dari nama penemunya yaitu ARCHIMEDES (287 - 212 SM) yang berasal dari ITALIA . Hukum-hukum fisika dalam fluida statis sering dimanfaatkan untuk kesejahteraan manusia dalam kehidupannya , salah satunya adalah prinsip hukum archimedes . Namun , belud banyak masyarakat yang mengetahui hal tersebut . Oleh karena itu , diperlukan studi yang lebih mendalam mengenai hukum Archimedes serta penerapannya dalam kehidupan .
BAB II
PEMBAHASAN
Contoh Penerapan Hukum Archimedes Dalam Kehidupan Sehari-hari
A. Balon Udara
a. Bagian Balon Udara
Adapun Bagian – Bagian yang terdapat pada balon udara adalah sebagai berikut:
Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket.
1. Envelope bentuknya berupa kantong berupa balon tempat udara dipanaskan. Envelope ini biasanya terbuat dari bahan nilon dan diperkuat dengan panel-panel yang di anyam. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope di lapisi dengan bahan anti api (skirt) seperti PVC.
2. Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam Envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope.
3. Basket atau keranjang merupakan tempat penumpang. Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur.
b. Cara Kerja Balon Udara
Prinsip kerja pada balon yang diisi dengan udara panas dan balon yang diisi dengan gas ringan pada dasarnya sama, yaitu dengan membuat udara dalam balon lebih ringan atau memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara luar sekitar balon sehingga balon udara dapat naik (terbang). Sesuai dengan prinsip Archimedes “Gaya apung yang bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”. hal ini sejalan dengan udara sebagai fluida dimana benda dapat terapung pada fluida , jika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida tersebut.
Semua partikel udara di atmosfer ditarik oleh gaya gravitasi ke bawah. Namun tekanan di udara menciptakan gaya ke atas yang bekerja berlawanan dengan gravitasi. Menurut Munson (2003:86) ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas”. Kumpulan udara membangun keseimbangan gaya gravitasi, dimana pada titik ini gravitasi tidak cukup kuat untuk menarik ke bawah sejumlah besar partikel. Tingkat tekanan ini adalah tertinggi pada permukaan bumi dimana udara pada tingkat ini dapat menahan beban di udara diatasnya, jika lebih berat berarti lebih besar gaya gravitasi ke bawah. Tapi gaya apung ini adalah lemah dibandingkan dengan gaya gravitasi, hanya sekuat berat udara yang dipindahkan oleh suatu benda. Jelas, sebagian besar benda padat apa pun akan menjadi lebih berat daripada udara yang dipindahkan, sehingga gaya apung tidak bergerak sama sekali. Gaya apung hanya dapat memindahkan hal-hal yang lebih ringan daripada udara di sekitarnya.
Untuk membuat benda mengapung di udara, maka berat balon dan muatannya harus lebih ringan dari yang ada di udara sekitarnya, yaitu dengan mengisi balon dengan udara yang tidak terlalu padat daripada udara sekitarnya, semisal dengan mengisi balon udara dengan gas hidrogen atau gas helium yang memiliki massa jenis lebih kecil dari udara (Massa jenis helium = 0,1786 Kg/m3, udara=1,29 kg/m3). Karena udara dalam balon memiliki kurang massa per unit volume daripada udara di atmosfer yang membuatnya lebih ringan sehingga gaya apung akan mengangkat balon ke atas.
Untuk Balon yang diisi dengan udara panas, prinsip yang digunakan pun sama, jika ingin mengubah kondisi udara di dalam balon, dapat dikurangi kepadatannya, sekaligus menjaga tekanan udara agar tetap sama dengan pemanasan udara secara terus-menerus. Kekuatan tekanan udara pada objek tergantung pada seberapa sering berbenturan dengan partikel-partikel udara objek, serta gaya masing-masing tabrakan. Kita melihat bahwa secara keseluruhan kita dapat meningkatkan tekanan dalam dua cara:
1. Meningkatkan jumlah partikel udara sehingga ada sejumlah besar partikel berdampak atas luas permukaan tertentu.
2. Meningkatkan kecepatan partikel sehingga partikel menghantam daerah lebih sering dan setiap partikel bertabrakan dengan kekuatan yang lebih besar.
Pada balon udara yang diisi dengan udara panas, agar balon udara dapat terbang maka di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100oC. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope. Karena udara panas memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada udara biasa, maka membuatnya lebih ringan sehingga balon udara pun akan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat.
Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Untuk mempercepatnya, pilot akan membuka katup parasut (parachute valve) sehingga udara di dalam envelope lebih cepat dingin. Sedangkan pada balon yang berisi gas ringan, terdapat kantung-kantung pasir yang diikatkan ditepian keranjang. Ketika balon udara ingin terbang tinggi, maka kantung-kantung pasir tersebut dibuang di udara, namun ketika balon udara ingin diturunkan maka gas pada balon udara dibuang.
Karena balon udara hanya bisa naik dan turun (bergerak secara vertikal) tentu kita berpikir bagaimana cara balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain (bergerak secara horizontal). Pilot memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Karena angin bertiup berbeda arahnya pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pilot untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan .
c. Gaya Yang Bekerja Pada Balon Udara
Adapun gaya – gaya yang bekerja pada balon udara adalah sebagai berikut:
1. Gaya Apung
Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. Secara sistematis dapat ditulis :
Fb=Wgas + WBeban
Fb=(mgas+mbeban) . g
ρudara . V . g = (ρgas .V+mbeban).g
ρudara . V = ρgas .V+mbeban
2. Balon Naik jika
Dalam proses menaikkan balon udara, udara di dalam envelope dipanaskan dengan burner dengan temperatur sekitar 100oC sehingga menyebabkan masa jenis balon udara lebih kecil daripada massa jenis udara disekitar balon, sehingga menyebabkan balon tersebut terangkat. Secara sistematis dapat ditulis
ρudara . V > ρgas .V+mbeban
3. Balon Turun
Untuk mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun. Hal ini dikarenakan balon lebih besar dari pada masa udara disekitar balon tersebut (udara luar). Secara sistematis dapat ditulis:
ρudara . V < ρgas .V+mbeban
B. Kapal Selam
Cara Kerja Kapal Selam
Kapal selam bekerja berdasarkan prinsip yang cukup sederhana, yakni kenyataan bahwa udara lebih ringan daripada air. Jika anda mengambil cangkir teh anda dan membaliknya lalu anda mendorong cangkir tersebut di dalam ember yang penuh berisi air, anda harus menerapkan banyak tekanan untuk melakukannya. Tapi begitu anda melepaskan tekanan tersebut, cangkir dengan segera akan mengapung kembali ke atas. Cangkir dapat mengapung kembali karena udara yang terjebak di dalamnya membuat cangkir lebih ringan dari air.
Demikian pula pada kapal selam, kapal selam memiliki tangki besar yang disebut tangki ballast (pemberat). Kapal selam dapat menyelam dan mengapung berkat pengaturan udara yang berada di dalamnya. Ketika kapal selam harus menyelam, tangki ballast diisi dengan air laut. Hal ini membuat kapal selam menjadi berat dan tenggelam. Ketika kapal selam ingin naik ke permukaan laut, air dipompa keluar dari tangki ballast dan diisi dengan udara dari kompresor sehingga kapal selam menjadi ringan lagi dan mulai mengapung.
Cara kerja kapal selam merupakan penerapan dari hukum Archimedes. Sebuah kapal selam memiliki tangki pemberat, yang terletak diantara lambung sebelah dalam dan lambung sebelah luar. Tangki ini dapat diisi dengan udara atau air. Jika gaya ke atas (Fa) lebih besar daripada berat total kapal selam, maka kapal selam terapung.
Untuk dapat membuat kapal selam terbenam kedalam air laut, beratnya harus ditambah sehingga lebih besar daripada gaya keatas (w>Fa). Hal ini dilakukan dengan membuka katup- katup yang memungkinkan air laut masuk kedalam tangki pemberat. Sewaktu air laut masuk melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki pemberat, air laut tersebut mendorong udara dalam tangki keluar melalui katup-katup yang terletak di bagian atas. Air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total kapal selam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam terbenam. Jika kapal selam dikehendaki menyelam pada kedalaman tertentu, maka awak kapal harus mengatur volum air laut dalam tangki pemberat sedemikian sehingga berat total sama dengan gaya keatas. Pada saat tersebut kapal selam melayang pada kedalaman tertentu dibawah permukaan laut.
Untuk membuat kapal selam mengapung kembali, udara dipompakan ke dalam tangki pemberat. Udara ini menekan air laut sehingga air laut keluar melalui katup-katup bagian bawah. Udara jauh lebih ringan daripada air laut sehingga berat total kapal selam menjadi lebih ringan dan kapal selam mengapung kembali.
BAB III
PENUTUP
Hukum Archimedes “suatu benda yang terendam sebagian atau seluruh dalam zat cair (fluida) mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair (fluida) yang dipindahkan oleh benda itu.”
Contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari yaiu balon udara dan kapal selam . kedua Benda itu menggunakan prinsip kerja hukum archimedes
Tidak ada komentar:
Posting Komentar