Hukum Archimedes – terapung, tenggelam, dan tekanan hidrostatis

IPA TerpaduGaya dan gerakUsia 13–14

Gunakan di kelas saya

Seret sebuah balok dan jatuhkan ke dalam tangki berisi zat cair: balok tenggelam, melayang, atau naik ke permukaan dan terapung bergantung pada massa jenisnya dibandingkan dengan zat cair. Panah berat w dan panah gaya apung F_A = ρ·g·V_tercelup berubah panjang sesuai volume yang tercelup; seret sensor tekanan naik turun di dalam zat cair untuk melihat p = ρ·g·h bertambah seiring kedalaman. Nilai terukur dan kesimpulan terapung/tenggelam diperbarui terus.

Pelajaran: Hukum Archimedes; tekanan zat cair; massa jenis

Yang ditunjukkan

Benda di dalam zat cair mendapat gaya ke atas, yaitu gaya apung, yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan: F_A = ρ_cair·g·V_tercelup, dengan g = 9,81 N/kg. Berat benda adalah w = ρ_benda·g·V. Benda terapung, melayang, atau tenggelam ditentukan oleh perbandingan kedua massa jenis, bukan hanya oleh ukurannya. Benda yang terapung akan diam ketika bagian yang tercelup cukup untuk membuat F_A sama dengan w. Zat cair yang sama juga memberikan tekanan yang bertambah secara linear terhadap kedalaman, p = ρ·g·h, apa pun bentuk wadahnya.

Cara menggunakan

Atur Massa jenis benda dan Massa jenis zat cair, tekan Jatuhkan benda, lalu amati panah w dan F_A saat balok masuk ke zat cair. Catat volume yang tercelup ketika balok sudah diam dan bandingkan dengan perbandingan kedua massa jenis. Cobalah logam yang padat di dalam air, lalu naikkan massa jenis zat cair mendekati massa jenis raksa. Terakhir, seret alat ukur tekanan ke bawah dan catat p pada beberapa kedalaman untuk membuat grafik tekanan terhadap kedalaman.

Parameter yang dapat diubah

  • Massa jenis benda 100–12000 kg/m³
  • Massa jenis zat cair 500–13600 kg/m³
  • Volume benda 50–1000 cm³
  • Tinggi kolom zat cair 20–100 cm
  • Tampilkan vektor gaya

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Balok bermassa jenis 600 kg/m³ terapung di air. Berapa bagian volumenya yang tercelup, dan mengapa?
  2. Ketika balok terapung dalam keadaan diam, apakah gaya apung lebih besar, sama dengan, atau lebih kecil daripada beratnya?
  3. Bagaimana perubahan tekanan yang terbaca jika kedalaman alat ukur dilipatduakan dalam zat cair yang sama?