Cara Menghitung Gaya Angkat pada Balok yang Terapung di Permukaan Zat Cair

KOMPAS.com - Dikutip dari Buku Bongkar Pola Soal UNBK SMA/MA IPA 2020 (2019) oleh Sobirin, fluida adalah zat yang dapat mengalir, terdiri dari gas dan zat cair.

Dalam fluida statis membahas tentang fluida yang diam.

Pada keadaan ini, fluida statis memiliki sifat-sifat seperti memiliki tekanan dan tegangan permukaan. Menurut ruangnya, fluida statis terbagi menjadi dua yakni, fluida statis dalam ruang terbuka, dan fluida statis dalam ruang tertutup.

Berikut contoh soal dan pembahasan terkait fluida statis dalam ruang terbuka:

Baca juga: Apa itu Fluida Statis?

Contoh soal 1

Sebuah balok berukuran (5 cm x 5 cm x 5 cm) mempunyai massa 0,5 kg terapung di permukaan zat cair yang mempunyai massa jenis 1.000 kg/m³. Jika bagian balok muncul di permukaan zat cair dan percepatan gravitasi 10 m/s², maka besaran gaya angkatnya adalah ....

A. 0,50 N
B. 0,75 N
C. 1,00 N
D. 1,25 N
E. 1,50 N

Baca juga: Massa Jenis dan Hukum Archimedes

Jawab:

Diketahui:

Massa (m) = 0,5 kg
Gravitasi (g) = 10 m/s²
ρ = 1.000 kg/m³

Ditanya:

Gaya angkat benda (F_A) = ....?

Pembahasan:

Pertama, kita hitung terlebih dulu volume balok dari ukuran yang sudah diketahui.

Volume balok (V) = 5 cm x 5 cm x 5 cm

atau

Bagian yang tercelup = bagian

Selanjutnya, kita dapat menghitung gaya angkat balok tersebut.

Jadi, gaya angkat balok tersebut adalah 0,75 N. Jawaban (B).

Baca juga: Contoh Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-hari

Contoh soal 2

Perhatikan gambar!

balok terapung pada zat X dan zat Y

Dua kubus identik dimasukkan ke dalam zat cair X dan zat cair Y. Pada zat cair X, bagian kubus yang muncul di atas permukaan adalah 0,4 bagian dan pada zat cair Y bagian kubus yang muncul di atas permukaan adalah 0,2 bagian. Perbandingan massa jenis zat cair X dan zat cair Y adalah .....

A. 2:3
B. 3:2
C. 3:4
D. 4:3
E. 9:4

Jawab:

Diketahui:

Zat cair X:
Vol. di udara = 0,4 V; V tercelup = (1-0,4)V = 0,5 V

Zat cair Y:
Vol. di udara = 0,2 V; V tercelup = (1-0,2)V = 0,8 V

Ditanya:

Gaya angkat yang dimiliki benda yang terapung sama, meskipun dalam cairan yang berbeda. Perbandingan massa jenis air dan cairan B:

= V tercelup y/V tercelup x =

Jadi, perbandingan massa jenis zat cair X dan zat cair Y adalah 4:3. Jawaban (D).

Baca juga: Hukum Archimedes dan Gaya di dalam Air