SOAL FISIKA KELAS 11 MATERI HUKUM ARCHIMEDES DAN PEMBAHASANNYA

Berikut ini adalah beberapa soal beserta jawaban mengenai Hukum Archimedes:

Soal 1:

Sebuah balok kayu dengan volume 0,02 m³ mengapung di atas air. Jika massa jenis kayu adalah 600 kg/m³ dan massa jenis air adalah 1000 kg/m³, berapa volume balok yang tercelup di dalam air?

Jawaban: Gunakan Hukum Archimedes, yang menyatakan bahwa gaya ke atas yang bekerja pada benda yang tercelup sama dengan berat cairan yang dipindahkan.

Gaya apung $F_a = \text{massa jenis cairan} \times \text{volume yang tercelup} \times g$

Gaya apung juga sama dengan berat balok: $F_a = m_{balok} \times g$

Massa balok: $m_{balok} = \text{massa jenis kayu} \times \text{volume kayu}$

 

$m_{balok} = 600 \times 0,02 = 12 \, \text{kg}$

Setelah itu, kita hitung volume yang tercelup (V_tercelup):

$$\text{massa air yang dipindahkan} = \text{massa balok} = 12 \, \text{kg}$$
$$\text{Volume yang tercelup} = \frac{\text{massa air yang dipindahkan}}{\text{massa jenis air}} = \frac{12}{1000} = 0,012 \, \text{m}^3$$

Jadi, volume balok yang tercelup adalah 0,012 m³.

---

Soal 2:

Sebuah logam bermassa 0,5 kg dicelupkan ke dalam air. Jika berat logam di udara adalah 5 N dan di dalam air menjadi 4,5 N, berapakah gaya apung yang bekerja pada logam tersebut?

Jawaban: Gaya apung dihitung sebagai selisih antara berat benda di udara dan berat benda di dalam air:

$$F_a = W_{udara} - W_{air} = 5 \, \text{N} - 4,5 \, \text{N} = 0,5 \, \text{N}$$

Jadi, gaya apung yang bekerja pada logam adalah 0,5 N.

---

Soal 3:

Sebuah benda bermassa 2 kg dan memiliki volume 0,002 m³ dicelupkan ke dalam air. Tentukan apakah benda tersebut akan tenggelam, melayang, atau terapung (massa jenis air = 1000 kg/m³)!

Jawaban: Massa jenis benda:

$$\rho_{benda} = \frac{massa}{volume} = \frac{2}{0,002} = 1000 \, \text{kg/m}^3$$

Karena massa jenis benda sama dengan massa jenis air, maka benda tersebut akan melayang di dalam air.

---

Soal 4:

Sebuah kapal laut memiliki berat 20.000 N dan mengapung di laut dengan massa jenis air laut 1025 kg/m³. Berapakah volume bagian kapal yang tercelup di air?

Jawaban: Gunakan Hukum Archimedes:

$$F_a = \text{massa jenis air laut} \times \text{volume yang tercelup} \times g$$

Gaya apung sama dengan berat kapal, sehingga:

$$20.000 = 1025 \times V_{tercelup} \times 9,8$$
$$V_{tercelup} = \frac{20.000}{1025 \times 9,8} = 1,99 \, \text{m}^3$$

Jadi, volume bagian kapal yang tercelup di air adalah sekitar 1,99 m³.

---

Soal 5:

Sebuah benda berbentuk bola dengan volume 0,01 m³ dan massa 5 kg dicelupkan ke dalam minyak dengan massa jenis 800 kg/m³. Apakah bola tersebut terapung atau tenggelam?

Jawaban: Massa jenis bola:

$$\rho_{bola} = \frac{massa}{volume} = \frac{5}{0,01} = 500 \, \text{kg/m}^3$$

Karena massa jenis bola lebih kecil daripada massa jenis minyak, maka bola akan terapung di atas minyak.

---

Soal 6:

Sebuah benda bermassa 2 kg dan volume 0,0025 m³ dicelupkan sebagian ke dalam minyak (massa jenis 800 kg/m³) dan sisanya ke dalam air (massa jenis 1000 kg/m³). Jika 60% volume benda tercelup dalam minyak dan 40% tercelup dalam air, hitung gaya apung total yang bekerja pada benda tersebut.

Jawaban: Gunakan Hukum Archimedes, di mana gaya apung total adalah penjumlahan gaya apung dari kedua cairan.

Gaya apung yang diberikan oleh minyak:

$$F_{a1} = \rho_{minyak} \times V_{tercelup\_minyak} \times g$$
$$F_{a1} = 800 \times (0,6 \times 0,0025) \times 9,8 = 11,76 \, \text{N}$$

Gaya apung yang diberikan oleh air:

$$F_{a2} = \rho_{air} \times V_{tercelup\_air} \times g$$$$F_{a2} = 1000 \times (0,4 \times 0,0025) \times 9,8 = 9,8 \, \text{N}$$

Gaya apung total:

$$F_{a\_total} = F_{a1} + F_{a2} = 11,76 + 9,8 = 21,56 \, \text{N}$$

Jadi, gaya apung total yang bekerja pada benda tersebut adalah 21,56 N.