Yuk, Cari Tahu Penerapan Hukum Archimedes Untuk Balon Udara!

Kamu yang duduk di bangku kelas 11 mungkin sudah tidak asing lagi dengan hukum Archimedes. Kamu juga pasti sudah mengetahui nama Achimedes, yaitu seorang ahli matematika dan penemu asal Yunani yang hidup antara tahun 287 SM sampai 212 SM. Ia terkenal karena menemukan hukum hidrostika atau lebih dikenal dengan Hukum Archimede.

Hukum ini bermula ketika Raja Hieron II memerintahkan Archimedes untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Nah, karena kelelahan memikirkan masalah ini, ia akhirnya berendam di bak mandi umum yang dipenuhi air. Di saat inilah ia melihat bahwa ada air yang tumpah ke lantai, dan inilah yang membuatnya menemukan jawabannya.

Ia langsung berdiri dan belari telanjang bulat sepanjang jalan ke rumah. Sesampainya di rumah, ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang berarti “sudah kutemukan! Sudah kutemukan!”. Hukum Archimedes pun lahir;

“jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut dengan gaya apung (gaya ke atas) seberat berat zat cair yang dipindahkannya”

Jadi, hukum ini menjelaskan hubungan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air. Hal ini mengakibatkan adanya gaya angkat ke atas (gaya apung) dari benda yang ada di dalam zat cair sehingga beratnya akan berkurang. Makanya, benda yang diangkat dalam air akan terasa lebih ringan dibandingkan ketika ada di darat.Dilansir dari mafiaol.com, berikut adalah cara untuk memahami prinsip kerja balon udara, perhatikan gambar di bawah ini, ya!

Perhatikanlah gambar balon udara di atas. Dalam keadaan yang seimbang, gaya-gaya yang bekerja pada balon akan memenuhi persamaan berikut ini:

ΣF = 0

FA – wbeban – wbalon – wgas = 0

FA = wbeban + wbalon + wgas

dan

FA = ρu.g.Vbalon

Sebuah balon udara dapat naik karena adanya gaya ke atas oleh udara. Balon udara diisi dengan gas yang lebih ringan dari udara, misalnya gas Hidrogen (H2) dan gas Helium (He) sehingga balon terapung di udara.

Balon akan naik jika gaya ke atas FA > wtot. Besarnya gaya naik balon adalah:

F = FA – wtot

dengan:

FA = ρu.g.Vbalon

dan

wtot = wbeban + wbalon + wgas

Massa beban yang dapat diangkat oleh balon udara dapat dirumuskan dengan persamaan:

m = Vbalonu – ρgas)

Supaya kamu lebih memahami Hukum Archimedes ini, simak baik-baik contoh soalnya ya!

Contoh Soal

Sebuah balon dengan diameter 10 m berisi udara panas. Kerapatan udara di dalam bola adalah 75 % kerapatan udara luar (kerapatan udara luar 1,3 kg/m3). Berapakah besar massa total maksimum penumpang dan beban yang masih dapat diangkut balon tersebut !(g = 10 m/s2)

Penyelesaian:

ρu = 1,3 kg/m³

d = 10 m ⇒ r = 5 m 

Cari volume balon yang berbentuk bola dengan menggunakan rumus:

V = 4/3 π r³

V =  (4/3).(3,14)(5)³

V = 523,33 m³

Massa beban yang dapat diangkat yakni:

mbeban = V(ρu – ρbalon)

mbeban = (523,33)(1,3 – 0,75(1,3))

mbeban = (523,33)(1,3 – 0,975)

mbeban = (523,33)(0,325)

mbeban = 170 kg

Jadi, massa total maksimum yang dapat diangkut balon tersebut adalah 170 Kg

Gimana? Apakah kamu sudah memahami materi kali ini? Jangan lupa terus belajar latihan soal-soalnya ya!

sumber:

https://mafia.mafiaol.com/2020/10/penerapan-hukum-archimedes-pada-balon.html

Share to your beloved people

Leave a Reply

eleven + 5 =