Tekanan, massa jenis, dan benda terapung

Yang akan kamu pelajari

• Massa jenis
• Tekanan
• Gaya apung
• Prinsip Archimedes
• Prinsip Pascal
• Fluida statik

Pahami konsepnya

Massa jenis ρ=m/V. Tekanan P=F_perp/A menyatakan gaya normal per luas. Fluida diam memberi tekanan sama ke segala arah pada satu titik; pada kedalaman h, P=P_permukaan+ρgh untuk ρ konstan.

Prinsip Pascal: perubahan tekanan yang diberikan pada fluida tertutup diteruskan ke seluruh fluida dalam model statik. Prinsip Archimedes: gaya apung sebesar berat fluida yang dipindahkan, F_A=ρ_f g V_tercelup. Benda terapung setimbang ketika gaya apung menyamai berat.

Analisis lanjut

Persamaan kesetimbangan dP/dz=−ρg berasal dari neraca gaya elemen fluida. Tekanan ukur berbeda dari tekanan absolut. Dongkrak ideal memberi F₂/F₁=A₂/A₁, tetapi perpindahan piston berbanding terbalik sehingga tidak menciptakan energi.

Stabilitas orientasi benda terapung memerlukan letak pusat massa dan pusat apung, bukan hanya persamaan gaya vertikal.

Contoh terurai

Balok volume 0,002 m³ seluruhnya tercelup di air ρ≈1000 kg/m³ dan g≈10 m/s² mendapat gaya apung 20 N. Jika beratnya 12 N, keadaan terapung memerlukan volume tercelup 12/(1000×10)=0,0012 m³, yaitu 60% volume.

Coba, amati, jelaskan

Taruh plastisin berbentuk bola lalu bentuk mangkuk di wadah air dangkal dengan pendamping. Massa hampir sama, tetapi volume air yang dapat dipindahkan sebelum terendam berubah. Keringkan lantai setelah percobaan.

Cek pemahaman

Gaya apung sama dengan berat apa?

• Benda selalu, bahkan saat tenggelam
• Fluida yang dipindahkan
• Seluruh air dalam wadah

Jawab dan baca pembahasannya di aplikasi.