Page 47 - E-MODUL PEMBELAJARAN FISIKA FLUIDA STATIS

E-Modul Pembelajaran Fisika Fluida Statis
Untuk Peserta Didik Kelas XI Jenjang SMA/MA

semakin besar tekanan hidrostatiknya. Hal tersebut menyebabkan tekanan
pada bagian bawah benda lebih besar daripada tekanan pada bagian
atasnya.
Perhatikan sebuah silinder dengan tinggi h dan luas A yang tercelup
seluruhnya ke dalam zat cair dengan massa jenis ρ1 (Gambar 2.11) Fluida
melakukan tekanan hidrostatik P1 = ρ1gh1 pada bagian atas silinder. Gaya
yang berhubungan dengan tekanan ini adalah F1 = P1A = ρfgh1A berarah
ke bawah. Dengan cara yang sama, fluida melakukan tekanan hidrostatis
F2 = P2A = ρfgh2A dengan arah ke atas. Resultan kedua gaya ini adalah
gaya apung Fa.
Fa = F2 – F1 karena F2 > F1
Fa = ρfgh2A - ρfgh1A
Fa = ρfgA (h2 – h1)

Fa = ρfgAh karena h2 - h1 = h
Fa = ρfgVbf karena Ah = Vbf adalah
volume silinder yang tercelup
dalam fluida.
Perhatikan, ρfVbf = Mf adalah massa fluida yang dipindahkan oleh
benda; ρfVbfg = Mfg adalah berat fluida yang dipindahkan oleh benda. Jadi,
gaya apung Fa yang dikerjakan fluida pada benda (silinder) sama dengan
berat fluida yang dipindahkan oleh benda (silinder). Pernyataan tersebut
berlaku untuk sembarang bentuk benda dan telah dinyatakan sebelumnya
sebagai hukum Archimedes. Jadi, gaya apung dapat dirumuskan sebagai
berikut.
Fa =Mfg

Fa = ρfVbfg ..............................................(2.5)
Dengan:
3
3
ρf = Massa jenis fluida (g/cm atau kg/m )
3
Vbf = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m )

Contoh Soal

Balok berukuran 0,2 m × 0,1 m × 0,3 m digantung vertikal dengan seutas kawat
ringan. Tentukan gaya apung pada balok jika balok tersebut:
a. Dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak (ρ = 800 kg/m )
3
2
3
b. Dicelupkan bagian ke dalam air (ρ = 1.000 kg/m )
3
Jawab.
3
-3
Diketahui : Vb = 0,2 m × 0,1 m × 0,3 m = 6 × 10 m
g = 10 m/s
2
3
ρminyak = 800 kg/m

31