Selembar seng bermassa 30 g.dikaitkan pada balok kayu yang terapung di air.akibatnya,system balok kayu dan seng tersebut bergerak ke bawah dan melayang dalam ai

Kelas: XI
Mata Pelajaran: Fisika 
Materi: Fluida Statis
Kata Kunci: Gaya Apung, Hukum Archimedes                                

Jawaban pendek:

Selembar seng bermassa 30 g dikaitkan pada balok kayu yang terapung di air. Akibatnya, system balok kayu dan seng tersebut bergerak ke bawah dan melayang dalam air.

Diketahui massa jenis seng 7100 kg/m³, massa jenis balok kayu 800 kg/m³,dan massa jenis air 1000 kg/m³, maka volume balok kayu tersebut adalah  0,15 m³.

Jawaban panjang:

Bila massa seng 30 g (setara dengan 0,03 kg) dan massa jenis seng 7100 kg/m³, maka volume seng adalah:

v seng = m seng / ρ seng

             = 0,03 / 7100

             = 4,22 × 10⁻⁶ m³

Berdasarkan Hukum Archimedes, benda yang dicelupkan kedalam air akan mendapatkan gaya angkat (F angkat) setara dengan berat air (w air) yang dipindahkan. Bila benda melayang di air, maka gaya angkat ini sama dengan berat benda.

F angkat = w air = w benda

Karena berat (w) setara dengan perkalian massa (m) dengan percepatan gravitasi.

w air = w benda

m air. g = m benda. g

m air = m benda

Karena benda tersusun atas balok dan seng maka:

m air = m seng + m balok

Karena massa (m) setara dengan perkalian volume dengan massa jenis (ρ), maka:

v air. ρ air = m seng + (v balok. ρ balok)

Karena benda melayang di dalam air, volume air yang dipindahkan adalah sama dengan volume total seng dan balok.

(v seng + v balok) ρ air =  m seng + (v balok. ρ balok)

Sehingga kita bisa mencari volume balok:

(v seng + v balok) ρ air =  m seng + (v balok. ρ balok)

(v seng. ρ air) + (v balok. ρ air) =  m seng + (v balok. ρ balok)

(v balok. ρ air) - (v balok. ρ balok) = m seng – (v seng. ρ air)

v balok (ρ air - ρ balok) = m seng – (v seng. ρ air)

v balok = (m seng – (v seng. ρ air)) / (ρ air - ρ balok)

Bila massa jenis seng 7100 kg/m³, massa jenis balok kayu 800 kg/m³,dan massa jenis air 1000 kg/m³, massa seng 30 g, dan volume seng 4,22 × 10⁻⁶ m³ maka:

v balok = (m seng – (v seng. ρ air)) / (ρ air - ρ balok)

             =  (30 – (4,22 × 10⁻⁶ × 1000)) / (1000 – 800)

             =  (30 - 4,22 × 10⁻³) / (200)

             =  (30 – 0,000422) / (200)

             =  0,15 m³