Asyik Belajar Fisika

Materi fisika kali ini tentang Penjelasan Hukum Archimedes Fisika. Apabila Anda berdiri di dalam kolam renang yg sedang diisi air, semakin penuh air kolam tersebut Anda akan merasa seolah-olah badanmu semakin ringan. Bahkan apabila air kolam sudah sampai kepala, Anda dapat terapung. Prinsip ini biasa juga digunakan agar kapal laut terapung di permukaan air. Supaya Anda dapat merancang sebuah kapal laut, tentu Anda harus tahu hukum alam yg terjadi pada peristiwa tersebut.

Ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, ternyata beratnya seolah-olah berkurang. Hal ini terlihat dari penunjukkan neraca pegas yg lebih kecil. Peristiwa ini tentu bukan berarti ada massa benda yg hilang, namun disebabkan oleh suatu gaya yg mendorong benda yg arahnya berlawanan dengan arah berat benda. Gaya apakah itu? Seorang ahli Fisika yg bernama Archimedes mempelajari hal ini dengan cara memasukkan dirinya pada bak mandi. Ternyata, ia memperoleh hasil yg sama dengan hasil percobaan Anda, yakni beratnya menjadi lebih ringan ketika di dalam air. Gaya ini disebut gaya apung atau gaya ke atas (FA).

Apabila Anda lihat hasil percobaan yg telah dilakukan, ternyata gaya apung sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di dalam air.



dengan: FA = gaya apung atau gaya ke atas (N), wu = gaya berat benda di udara (N), wa = gaya berat benda di dalam air (N)

Besarnya gaya apung ini bergantung pada banyaknya air yg didesak oleh benda tersebut. Semakin besar air yg didesak maka semakin besar pula gaya apungnya. Hasil penemuannya dikenal dengan Hukum Archimedes yg menyatakan bahwa apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, baik sebagian atau seluruhnya, benda akan mendapat gaya apung (gaya ke atas) yg besarnya sama dengan berat zat cair yg didesaknya (dipindahkan) oleh benda tersebut. Secara matematis ditulis sebagai berikut.


dengan: FA = gaya apung (N), ρ = massa jenis zat cair (kg/m3), V = volume zat cair yg didesak atau volume benda yg tercelup (m3), g = konstanta gravitasi atau percepatan gravitasi (m/s2).

    Pernahkah anda bayangkan apa yang terjadi apabila kendaraan yang anda tumpangi bergerak dengan kecepatan sangat tinggi? Anda akan merasakan kendaraan tersebut terangkat ke atas. Jika hal ini tidak diantisipasi, maka roda kendaraan tidak akan mencengkeram tanah dan dapat berakibat fatal bagi pengemudi dan penumpang lainnya.
    Lalu, bagaimana dengan balapan formula 1? Apakah pertandingan ini berbahaya? Mobil-mobil balap F-1 dapat melaju dengan kecepatan lebih dari 100 mph. Dengan kecepatan sebesar itu, tentu saja pertandingan ini menjadi sangat berbahaya bagi pengendaranya. Walaupun demikian, dengan menggunakan ilmu fisika, kita dapat mengurangi resiko kecelakaan fatal yang mungkin di derita si pembalap. Dengan menggunakan prinsip Bernoulli, kita bisa membuat mobil balap yang bergerak semakin kencang justru semakin tertekan ke tanah. Prinsip yang digunakan sebenarnya mirip dengan apa yang telah diaplikasikan pada pesawat terbang. Pada pesawat terbang, sayap dirancang sedemikian rupa sehingga udara yang melewati bagian atas sayap melaju lebih cepat daripada bagian bawah sayap, sehingga menghasilkan gaya angkat keatas. Sebaliknya, pada mobil-mobil balap, sayap kendaraan dirancang sedemikian rupa agar udara justru mengalir lebih cepat di bagian bawah daripada di bagian atas. Akibatnya, tekanan justru berarah dari atas ke bawah. Dengan demikian, semakin cepat mobil itu melaju, semakin besar pula gaya tekan yang berarah ke bawah. Akibatnya, mobil balap tidak akan terangkat ke atas dan laju kendaraan dapat dengan mudah dikontrol.

Pada saat berada di dalam pesawat, kalian sering mengalami goncangan-goncangan. Goncangan tersebut biasanya terjadi karena adanya turbulensi (turbulence). Turbulensi adalah pergerakan udara yang tidak beraturan yang menghasilkan angin kencang dan pusaran angin. Hal ini dapat terjadi di udara dalam keadaan terang dan dapat pula terjadi secara tidak terduga. Turbulensi dapat terjadi karena berbagai kondisi, misalnya tekanan atmosfer dan badai.
Lebih dari 60% penerbangan harus berhadapan dengan turbulensi yang dihasilkan oleh badai. Para pilot pada umumnya dapat menghindari hal ini dengan mengamati radar. Para ilmuwan dari The National Centre of Atmospheric Research (NCAR) di Amerika bekerjasama dengan NASA telah mengembangkan sebuah software khusus yang dapat diintegrasikan dengan radar Doppler yang biasa digunakan pada pesawat. Dengan demikian, para pilot dapat mendeteksi secara dini keberadaan turbulensi yang diakibatkan oleh badai. Salah satu peristiwa turbulensi udara yang sering muncul adalah clear air turbulence. Peristiwa ini biasanya terjadi di posisi yang sangat tinggi, seringkali muncul pada kantong-kantong udara kecil di atmosfer. Jenis turbulensi ini sulit dideteksi bahkan dengan radar sekalipun.
Fenomena munculnya turbulensi sampai saat ini tetap merupakan misteri dalam ilmu atmosfer. Bahkan peraih hadiah nobel Richard Feynmann mengatakan, turbulensi merupakan permasalahan fisika klasik yang belum terpecahkan sampai saat ini.