Pengertian Prinsip Arsimedes

Apa itu Prinsip Arsimedes?

Archimedes

Prinsip Arsimedes merupakan hukum mekanika fluida yang paling terkenal, mengingat sejumlah cerita yang mewarnai penemuannya di abad ketiga. Prinsip Arsimedes menyatakan bahwa ketika sebuah benda dibenamkan ke dalam sebuah cairan, benda tersebut mengalami gaya dorong ke atas (gaya apung) yang sebanding dengan berat cairan yang disingkirkan atau dipindahkan tersebut.

Perhatikan bahwa gaya apung bergantung hanya pada jumlah cairan yang benar-benar disingkirkan. Jika benda itu cukup ringan untuk tetap mengapung, maka benda itu hanya menyingkirkan cairan yang setara dengan bagian benda yang terbenam, dan gaya apung hanya bekerja pada bagian tersebut.

Persamaan Prinsip Arsimedes
Arsimedes menemukan prinsip ini ketika ia diberi tugas untuk menguji apakah mahkota emas untuk raja Syracuse telah dicampur dengan perak. Walau cerita ini tidak muncul di setiap catatan arsimedes sendiri, prinsip ini memungkinkan kita bisa mengukur kepadatan suatu benda dengan rumus sebagai berikut:

Kepadatan obyek => kepadatan cairan = berat : berat cairan yang tersingkirkan

Gaya apung adalah gaya ke atas yang dikeluarkan oleh fluida yang melawan berat dari benda yang direndam. Pada sebuah kolom fluida, tekanan meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman sebagai hasil dari akumulasi berat air di atasnya. Sehingga benda yang tenggelam ke dalam fluida akan mengalami tekanan besar di dasar kolom fluida dibandingkan dengan ketika berada di dekat permukaan.

Perbedaan tekanan ini merupakan gaya resultan yang cenderung mempercepat pergerakan benda ke atas atau menjadikan percepatan ke bawah dari suatu benda berkurang hingga nol dan mencapai kelajuan terminal. Besarnya gaya apung sebanding dengan besarnya beda tekanan antara permukaan dan dasar kolom, dan setara dengan berat fluida yang terpindahkan (displacement) yang seharusnya mengisi ruang yang ditempati oleh benda. Sehingga benda yang memiliki massa jenis lebih besar dari fluida akan tenggelam, dan benda yang memiliki massa jenis lebih rendah dari fluida akan mengapung. 

Sejarah Arcimedes
Arcimedes dari Syracuse, Sicily, menemukan prinsip ini pada tahun 212 sebelum masehi. Untuk benda yang mengapung maupun tenggelam, di dalam cairan maupun gas, prinsip Archimedes menyatakan bahwa:

"Setiap objek, keseluruhan atau sebagian tenggelam di dalam fluida, akan selalu terangkat oleh gaya yang setara dengan gaya berat fluida yang dipindahkan akibat keberadaan objek tersebut."

-Archimedes-

Benda yang tenggelam memindahkan fluida setara dengan volume objek, namun benda mengapung hanya sebagian. Prinsip Archimedes tidak memperhitungkan tegangan permukaan (kapilaritas) yang bekerja pada benda, namun gaya tambahan ini hanya mengubah jumlah fluida yang terpindahkan, sehingga prinsip "gaya apung = berat fluida yang terpindahkan" tetap sesuai.

Berat dari fluida yang dipindahkan setara dengan volume dari fluida yang terpindahkan dengan syarat fluida memiliki massa jenis yang seragam. Dan gaya apung yang bekerja setara dengan berat fluida yang terpindahkan, atau massa jenis dari fluida dikalikan dengan volume benda yang tenggelam dikalikan percepatan gravitasi.

Misal, batu memiliki berat 15 Newton ketika digantung oleh benang dalam ruang vakum dengan gaya gravitasi bekerja padanya. Ketika batu ditenggelamkan ke air, batu memindahkan air seberat 5 N, sehingga gaya yang bekerja pada benang akan berkurang 5N menjadi 10N. Gaya apung mengurangi berat objek yang tenggelam seluruhnya ke dalam fluida. Umumnya lebih mudah mengangkat objek yang tenggelam dibandingkan mengangkutnya di udara.