Prinsip Archimedes, hukum fisika daya apung, ditemukan oleh matematikawan dan penemu Yunani kuno Archimedes, yang menyatakan bahwa:
Setiap benda yang seluruhnya atau sebagian terendam dalam cairan (gas atau cairan) dalam keadaan diam mengalami gaya ke atas, atau gaya apung, yang besarnya sama dengan berat cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Volume cairan yang dipindahkan sama dengan volume benda yang tercelup seluruhnya ke dalam cairan atau sama dengan fraksi volume di bawah permukaan benda yang tercelup sebagian ke dalam zat cair.
Sekarang kita lihat aplikasi dari prinsip Archimedes dalam topik Cairan dari Fisika untuk Hiburan.
Bahkan orang yang belum pernah mempelajari fisika tahu bahwa cairan menekan ke bawah pada dasar bejana yang menahannya dan ke samping pada dinding bejana.
Namun, banyak orang yang tidak pernah menduga bahwa cairan juga menekan ke atas. Kaca lampu teplok akan dengan mudah mengungkapkan hal ini.
Gunting selembar kardus menjadi sebuah cakram yang cukup besar untuk menutupi bagian atas kaca lampu teplok. Tutup bagian atas kaca dengan cakram kardus dan kemudian benamkan kaca lampu ke dalam toples berisi air seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.
Cara sederhana untuk menunjukkan bahwa cairan menekan ke atas.
Agar cakram tidak terlepas saat kaca lampu dibenamkan, ikat dengan seutas benang dan tahan cakram seperti yang ditunjukkan pada gambar, atau tekan ke bawah dengan jari Anda.
Setelah Anda membenamkan gelas cukup dalam, Anda bisa melepaskan benang atau jari Anda. Cakram akan tetap berada di tempatnya, karena ditahan oleh air yang menekannya. Jika Anda mau, Anda bahkan bisa mengukur nilai tekanan ke atas ini.
Tuang sedikit air ke dalam kaca lampu dengan hati-hati. Segera setelah ketinggian air dalam kaca lampu mencapai ketinggian air di dalam toples, cakram terlepas, karena tekanan yang diberikan oleh air pada cakram dari bawah diimbangi oleh tekanan yang diberikan padanya dari atas oleh kolom air dalam kaca lampu, yang tingginya sama dengan kedalaman kaca lampu yang dibenamkan.
Itulah hukum tentang tekanan yang diberikan cairan pada benda yang terendam. Ini mengakibatkan "kehilangan" berat cairan yang merupakan prinsip yang terkenal dari Archimedes.
Dengan bantuan beberapa kaca lampu dengan bentuk yang berbeda tetapi dengan bagian atas yang berukuran sama, Anda bisa menguji hukum lain yang berhubungan dengan cairan: bahwa tekanan yang diberikan cairan pada bagian bawah bejana yang diisi cairen itu hanya bergantung pada ukuran dasar bejana dan tinggi "kolom" cairan, sama sekali tidak tergantung sama sekali pada bentuk bejana.
Tekanan yang diberikan cairan pada dasar bejana hanya bergantung pada luas dasar bejana dan ketinggian cairan.
Gambar di atas menunjukkan bagaimana Anda bisa memeriksa hal ini.
Ambil kaca lampu semprong yang berbeda dan benamkan ke kedalaman yang sama. Agar tidak terjadi kesalahan, pertama-tama rekatkan cakram kardus ke kaca lampu dengan ketinggian yang sama dari bawah.
Seperti pada percobaan sebelumnya, cakram kardus akan terlepas setiap saat Anda menuangkan air sampai ketinggian yang sama (lihat gambar di atas).
Akibatnya, tekanan yang diberikan oleh kolom air dengan bentuk yang berbeda adalah sama, asalkan luas dasar bejana dan tinggi cairannya sama.
Perhatikan bahwa yang penting adalah ketinggian kolom cairan, bukan lebarnya, karena kolom cairan yang lebar tetapi miring memberikan tekanan yang sama persis di bagian bawah seperti yang diberikan oleh kolom cairan yang lebih pendek tetapi tegak lurus setinggi kolom miring, asalkan, tentu saja, bagian bawah masing-masing kolom sama.
Tekanan dalam cairan pada kesetimbangan selalu sama ke segala arah. Ini adalah salah satu sifat yang menentukan dari cairan. Molekul cairan bebas bergerak sehingga ketidakseimbangan gaya yang bekerja pada cairan mengakibatkan gerak molekul yang memulihkan keseimbangan itu.
Bayangkan misalnya jika tekanan di bagian cairan bertindak hanya dalam arah ke bawah. Ketidakseimbangan akan menyebabkan bagian itu berakselerasi ke bawah sampai gaya yang berlawanan menghentikannya.
Viskositas bisa menahan ketidakseimbangan tekanan, tetapi hanya untuk sementara. Anda bisa menganggap viskositas sebagai langkah ke arah menjadi padat.
Kepustakaan:
1. Perelman, Y., Physics for Entertainment, Book 1, Shkarovsky, A. (Transl.), Foreign Language Publishing House, Moscow, 1936.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 7 Agustus 2021
Johan Japardi
