Contoh soal Hukum Archimedes membantu siswa memahami konsep gaya apung yang bekerja pada benda ketika berada di dalam zat cair atau gas. Konsep ini sangat penting dalam fisika karena dapat menjelaskan mengapa suatu benda dapat terapung, melayang, atau tenggelam.
Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Gaya tersebut disebut gaya apung atau gaya Archimedes.
Rumus gaya Archimedes adalah:
Fₐ = ρf × g × Vt
Keterangan:
Fₐ = gaya Archimedes atau gaya apung (N)
ρf = massa jenis fluida (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
Vt = volume benda yang tercelup atau volume fluida yang dipindahkan (m³)
Konsep Hukum Archimedes juga dapat digunakan untuk menentukan kondisi benda di dalam fluida. Secara sederhana:
Benda terapung: massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis fluida.
Benda melayang: massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida.
Benda tenggelam: massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida.
Selain itu, berat benda yang terukur ketika berada di dalam fluida dapat menjadi lebih kecil karena adanya gaya apung. Hubungannya dapat dituliskan:
Wsemu = W − Fₐ
Keterangan:
Wsemu = berat benda di dalam fluida
W = berat benda di udara atau tanpa pengaruh gaya apung
Fₐ = gaya apung
Saat mengerjakan soal Hukum Archimedes, perhatikan massa jenis fluida, volume benda yang tercelup, percepatan gravitasi, serta hubungan antara gaya berat dan gaya apung. Pastikan satuan volume sudah diubah ke m³ jika massa jenis dinyatakan dalam kg/m³.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam air dengan volume 0,002 m³. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², besar gaya Archimedes yang bekerja pada benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 10 N
B. 15 N
C. 20 N
D. 25 N
E. 30 N
Jawaban Benar
C. 20 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Fₐ = ρf × g × Vt
Fₐ = 1.000 × 10 × 0,002
= 20 N
Jadi, gaya Archimedes yang bekerja adalah 20 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya apung berdasarkan massa jenis fluida dan volume benda yang tercelup.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 50 N di udara dan mengalami gaya Archimedes sebesar 15 N ketika dicelupkan ke dalam air. Berat semu benda di dalam air adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Jawaban Benar
D. 35 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Wsemu = W − Fₐ
Wsemu = 50 − 15
= 35 N
Jadi, berat semu benda di dalam air adalah 35 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung berat semu benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan berat benda setelah dipengaruhi gaya apung.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume tercelup 0,005 m³ di dalam air. Jika ρ air = 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², gaya apung yang dialami benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 25 N
B. 40 N
C. 50 N
D. 60 N
E. 75 N
Jawaban Benar
C. 50 N
Pembahasan Lengkap
Fₐ = ρf × g × Vt
= 1.000 × 10 × 0,005
= 50 N
Jadi, gaya apungnya adalah 50 N.
Kompetensi yang Diukur
Menggunakan persamaan Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya apung dari volume fluida yang dipindahkan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah benda dimasukkan ke dalam air dan ternyata mengapung. Kesimpulan yang paling tepat adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Massa jenis benda lebih besar dari air
B. Massa jenis benda sama dengan air
C. Massa jenis benda lebih kecil dari air
D. Massa benda harus nol
E. Volume benda harus nol
Jawaban Benar
C. Massa jenis benda lebih kecil dari air
Pembahasan Lengkap
Benda dapat terapung apabila massa jenis rata-ratanya lebih kecil daripada massa jenis fluida.
Karena benda mengapung di air, maka secara umum:
ρbenda < ρair
Kompetensi yang Diukur
Memahami kondisi terapung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan hubungan massa jenis benda dan fluida saat benda terapung.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah benda melayang di dalam air. Kondisi yang paling tepat adalah ….
Pilihan Jawaban
A. ρbenda > ρair
B. ρbenda < ρair
C. ρbenda = ρair
D. Massa benda = 0
E. Gaya berat = 0
Jawaban Benar
C. ρbenda = ρair
Pembahasan Lengkap
Benda melayang terjadi ketika gaya apung sama dengan berat benda. Dalam kondisi ideal, hal tersebut berarti massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida:
ρbenda = ρfluida
Kompetensi yang Diukur
Memahami kondisi benda melayang.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan hubungan massa jenis benda dan fluida saat benda melayang.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah benda tenggelam ketika dimasukkan ke dalam air. Hal ini terjadi karena ….
Pilihan Jawaban
A. Massa jenis benda lebih kecil daripada air
B. Massa jenis benda lebih besar daripada air
C. Gaya apung lebih besar daripada berat benda
D. Tidak ada gaya gravitasi
E. Volume benda sama dengan nol
Jawaban Benar
B. Massa jenis benda lebih besar daripada air
Pembahasan Lengkap
Benda tenggelam jika gaya beratnya lebih besar daripada gaya apung. Dalam kondisi sederhana, hal ini berkaitan dengan:
ρbenda > ρfluida
Karena massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis air, benda akan cenderung bergerak ke bawah.
Kompetensi yang Diukur
Memahami kondisi benda tenggelam.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan penyebab benda tenggelam dalam fluida.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,01 m³ dan dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak dengan massa jenis 800 kg/m³. Jika g = 10 m/s², gaya Archimedes pada benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 40 N
B. 60 N
C. 80 N
D. 100 N
E. 120 N
Jawaban Benar
C. 80 N
Pembahasan Lengkap
Fₐ = ρf × g × Vt
= 800 × 10 × 0,01
= 80 N
Jadi, gaya Archimedes adalah 80 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung pada fluida berbeda.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya Archimedes dalam minyak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 100 N di udara. Ketika dicelupkan ke dalam air, berat semunya menjadi 70 N. Besar gaya Archimedes adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Jawaban Benar
C. 30 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Fₐ = W − Wsemu
Fₐ = 100 − 70
= 30 N
Jadi, gaya Archimedes yang bekerja adalah 30 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan gaya apung dari berat semu.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya Archimedes berdasarkan perubahan berat benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam air dan mengalami gaya apung 40 N. Jika ρ air = 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², volume benda yang tercelup adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,002 m³
B. 0,003 m³
C. 0,004 m³
D. 0,005 m³
E. 0,006 m³
Jawaban Benar
C. 0,004 m³
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Fₐ = ρf × g × Vt
Maka:
Vt = Fₐ/(ρf × g)
= 40/(1.000 × 10)
= 40/10.000
= 0,004 m³
Jadi, volume benda yang tercelup adalah 0,004 m³.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan volume benda dari gaya apung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan Hukum Archimedes untuk mencari volume tercelup.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Pernyataan yang paling tepat mengenai Hukum Archimedes adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Gaya apung selalu lebih kecil daripada berat benda
B. Gaya apung tidak dipengaruhi volume benda yang tercelup
C. Benda dalam fluida mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan
D. Benda selalu tenggelam di dalam fluida
E. Gaya apung hanya terjadi di air
Jawaban Benar
C. Benda dalam fluida mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan
Pembahasan Lengkap
Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda yang berada sebagian atau seluruhnya di dalam fluida mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Konsep ini berlaku tidak hanya pada air, tetapi juga pada berbagai fluida, termasuk cairan lain dan gas.
Kompetensi yang Diukur
Memahami Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan prinsip dasar gaya apung.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,003 m³ dan dicelupkan seluruhnya ke dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², gaya Archimedes yang dialami benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 10 N
B. 20 N
C. 30 N
D. 40 N
E. 50 N
Jawaban Benar
C. 30 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
Fₐ = ρf × g × V
Fₐ = 1.000 × 10 × 0,003
= 30 N
Jadi, gaya Archimedes yang dialami benda adalah 30 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya Archimedes berdasarkan massa jenis fluida dan volume benda yang tercelup.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 80 N di udara. Ketika dimasukkan ke dalam air, berat semunya menjadi 50 N. Besar gaya Archimedes yang bekerja pada benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Jawaban Benar
C. 30 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Fₐ = W − Wsemu
Fₐ = 80 − 50
= 30 N
Jadi, gaya Archimedes adalah 30 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan gaya apung dari berat semu.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya apung berdasarkan selisih berat benda di udara dan di dalam fluida.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,005 m³ dan dimasukkan seluruhnya ke dalam minyak yang memiliki massa jenis 800 kg/m³. Jika g = 10 m/s², gaya Archimedes yang dialami benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 30 N
C. 40 N
D. 50 N
E. 60 N
Jawaban Benar
C. 40 N
Pembahasan Lengkap
Fₐ = ρf × g × V
= 800 × 10 × 0,005
= 40 N
Jadi, gaya Archimedes pada benda adalah 40 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya Archimedes ketika benda berada dalam minyak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki massa jenis 600 kg/m³ dan dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1.000 kg/m³. Benda tersebut akan ….
Pilihan Jawaban
A. Tenggelam
B. Melayang
C. Terapung
D. Tidak mengalami gaya apung
E. Bergerak ke bawah dengan kecepatan tetap
Jawaban Benar
C. Terapung
Pembahasan Lengkap
Massa jenis benda:
600 kg/m³
Massa jenis air:
1.000 kg/m³
Karena:
ρbenda < ρfluida
maka benda cenderung terapung.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kondisi benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda berdasarkan perbandingan massa jenisnya dengan massa jenis fluida.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki massa jenis 1.000 kg/m³ dan dimasukkan ke dalam air dengan massa jenis 1.000 kg/m³. Benda tersebut akan ….
Pilihan Jawaban
A. Terapung
B. Melayang
C. Tenggelam
D. Menghilang
E. Bergerak ke atas
Jawaban Benar
B. Melayang
Pembahasan Lengkap
Massa jenis benda sama dengan massa jenis air:
ρbenda = ρair
Dalam kondisi ideal, benda akan berada dalam keadaan melayang karena gaya berat dan gaya apung dapat seimbang.
Kompetensi yang Diukur
Memahami kondisi melayang.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kondisi benda berdasarkan kesamaan massa jenis.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki massa 4 kg dan volume 0,003 m³. Jika g = 10 m/s², massa jenis benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1.000 kg/m³
B. 1.200 kg/m³
C. 1.333 kg/m³
D. 1.500 kg/m³
E. 2.000 kg/m³
Jawaban Benar
C. 1.333 kg/m³
Pembahasan Lengkap
Massa jenis:
ρ = m/V
ρ = 4/0,003
≈ 1.333 kg/m³
Karena massa jenis benda lebih besar dari massa jenis air, benda tersebut akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung massa jenis benda.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan massa jenis berdasarkan massa dan volume.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah benda dicelupkan ke dalam air sehingga volume air yang dipindahkan sebesar 0,0025 m³. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², gaya apung benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 15 N
B. 20 N
C. 25 N
D. 30 N
E. 35 N
Jawaban Benar
C. 25 N
Pembahasan Lengkap
Menurut Hukum Archimedes:
Fₐ = berat fluida yang dipindahkan
Fₐ = ρf × g × V
= 1.000 × 10 × 0,0025
= 25 N
Jadi, gaya apungnya adalah 25 N.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan prinsip Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya apung berdasarkan volume fluida yang dipindahkan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Sebuah benda mengapung di permukaan air. Hal ini menunjukkan bahwa ….
Pilihan Jawaban
A. Gaya berat lebih besar daripada gaya apung
B. Gaya apung lebih besar daripada gaya berat
C. Gaya apung dan gaya berat seimbang
D. Tidak ada gaya gravitasi
E. Tidak ada gaya apung
Jawaban Benar
C. Gaya apung dan gaya berat seimbang
Pembahasan Lengkap
Pada benda yang terapung dalam keadaan setimbang, gaya apung ke atas sama dengan gaya berat ke bawah.
Jadi:
Fₐ = W
Sebagian benda biasanya berada di atas permukaan fluida dan sebagian lainnya tercelup.
Kompetensi yang Diukur
Memahami keseimbangan gaya pada benda terapung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan hubungan gaya apung dan gaya berat pada benda terapung.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 120 N dan mengalami gaya Archimedes 80 N ketika dicelupkan ke dalam air. Berat semu benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 30 N
C. 40 N
D. 50 N
E. 60 N
Jawaban Benar
C. 40 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Wsemu = W − Fₐ
Wsemu = 120 − 80
= 40 N
Jadi, berat semu benda adalah 40 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung berat semu benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan berat semu setelah benda mendapat gaya apung.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Penerapan Hukum Archimedes yang tepat dalam kehidupan sehari-hari adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Prinsip kerja termometer
B. Kapal dapat terapung di atas air
C. Cahaya dapat dipantulkan cermin
D. Magnet menarik benda besi
E. Listrik mengalir melalui kabel
Jawaban Benar
B. Kapal dapat terapung di atas air
Pembahasan Lengkap
Kapal dapat terapung karena bentuk dan volume kapal membuatnya memindahkan sejumlah air sehingga menghasilkan gaya apung yang dapat menyeimbangkan berat kapal.
Selain kapal, prinsip Archimedes juga dimanfaatkan pada hidrometer dan berbagai perangkat yang berkaitan dengan gaya apung.
Kompetensi yang Diukur
Mengidentifikasi penerapan Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menemukan contoh penerapan gaya apung dalam kehidupan sehari-hari.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,004 m³ dan dicelupkan seluruhnya ke dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², besar gaya apung adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 30 N
C. 40 N
D. 50 N
E. 60 N
Jawaban Benar
C. 40 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
Fₐ = ρf × g × V
Fₐ = 1.000 × 10 × 0,004
= 40 N
Jadi, gaya apung yang dialami benda adalah 40 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya apung berdasarkan massa jenis fluida dan volume benda yang tercelup.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 90 N di udara. Ketika dicelupkan ke dalam air, berat semunya menjadi 60 N. Gaya Archimedes yang bekerja pada benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Jawaban Benar
C. 30 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Fₐ = W − Wsemu
Fₐ = 90 − 60
= 30 N
Jadi, gaya Archimedes yang bekerja adalah 30 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan gaya apung dari berat semu.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya Archimedes berdasarkan perubahan berat benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki massa jenis 700 kg/m³ dan dimasukkan ke dalam air dengan massa jenis 1.000 kg/m³. Benda tersebut akan ….
Pilihan Jawaban
A. Tenggelam
B. Melayang
C. Terapung
D. Tidak mengalami gaya apung
E. Tetap berada di dasar
Jawaban Benar
C. Terapung
Pembahasan Lengkap
Massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis air:
700 kg/m³ < 1.000 kg/m³
Maka benda akan terapung di permukaan air.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kondisi benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda berdasarkan perbandingan massa jenisnya dengan massa jenis fluida.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki massa jenis 1.200 kg/m³ dan dimasukkan ke dalam air dengan massa jenis 1.000 kg/m³. Benda tersebut akan ….
Pilihan Jawaban
A. Terapung
B. Melayang
C. Tenggelam
D. Berhenti di tengah air
E. Tidak mendapat gaya gravitasi
Jawaban Benar
C. Tenggelam
Pembahasan Lengkap
Karena:
ρbenda > ρair
yaitu:
1.200 kg/m³ > 1.000 kg/m³
maka benda akan tenggelam.
Kompetensi yang Diukur
Memahami kondisi benda tenggelam.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda berdasarkan massa jenis.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 150 N dan ketika dicelupkan ke dalam zat cair mengalami gaya apung 50 N. Berat semu benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 75 N
C. 100 N
D. 125 N
E. 200 N
Jawaban Benar
C. 100 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Wsemu = W − Fₐ
Wsemu = 150 − 50
= 100 N
Jadi, berat semu benda adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung berat semu.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan berat benda setelah mendapat pengaruh gaya apung.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak dengan massa jenis 800 kg/m³. Jika volume benda 0,006 m³ dan g = 10 m/s², gaya Archimedes yang dialami benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 24 N
B. 36 N
C. 48 N
D. 54 N
E. 64 N
Jawaban Benar
C. 48 N
Pembahasan Lengkap
Fₐ = ρf × g × V
= 800 × 10 × 0,006
= 48 N
Jadi, gaya Archimedes yang dialami benda adalah 48 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung pada fluida tertentu.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya Archimedes menggunakan massa jenis minyak dan volume benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah benda mengalami gaya Archimedes sebesar 60 N ketika dicelupkan ke dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s², volume benda yang tercelup adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,004 m³
B. 0,005 m³
C. 0,006 m³
D. 0,007 m³
E. 0,008 m³
Jawaban Benar
C. 0,006 m³
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
V = Fₐ/(ρf × g)
V = 60/(1.000 × 10)
= 60/10.000
= 0,006 m³
Jadi, volume benda yang tercelup adalah 0,006 m³.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan volume tercelup.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan volume benda berdasarkan gaya Archimedes.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah benda mengapung di permukaan air. Bagian benda yang berada di bawah permukaan air memindahkan air seberat 80 N. Jika benda dalam keadaan setimbang, berat benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 40 N
B. 60 N
C. 80 N
D. 100 N
E. 120 N
Jawaban Benar
C. 80 N
Pembahasan Lengkap
Pada benda yang mengapung dalam keadaan setimbang:
Fₐ = W
Menurut Hukum Archimedes, gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Karena berat air yang dipindahkan adalah 80 N, maka:
W = 80 N
Jadi, berat benda adalah 80 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis keseimbangan benda terapung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghubungkan gaya apung dengan berat benda terapung.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Penerapan Hukum Archimedes dapat ditemukan pada ….
Pilihan Jawaban
A. Kapal laut yang dapat terapung
B. Kipas angin yang berputar
C. Lampu yang menyala
D. Cermin yang memantulkan cahaya
E. Kompas yang menunjukkan arah
Jawaban Benar
A. Kapal laut yang dapat terapung
Pembahasan Lengkap
Kapal laut memanfaatkan gaya apung. Bentuk kapal memungkinkan kapal memindahkan volume air yang cukup besar sehingga gaya apung dapat menyeimbangkan berat kapal.
Prinsip yang sama juga digunakan pada berbagai benda atau alat yang memanfaatkan perbedaan massa jenis dan gaya apung.
Kompetensi yang Diukur
Mengidentifikasi penerapan Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menemukan contoh penerapan gaya apung dalam kehidupan sehari-hari.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Pernyataan yang paling tepat mengenai Hukum Archimedes adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Gaya apung hanya terjadi pada benda yang tenggelam
B. Gaya apung tidak dipengaruhi oleh volume fluida yang dipindahkan
C. Benda yang berada dalam fluida mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan
D. Semua benda yang dimasukkan ke dalam air pasti tenggelam
E. Gaya apung selalu lebih besar daripada berat benda
Jawaban Benar
C. Benda yang berada dalam fluida mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan
Pembahasan Lengkap
Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam fluida mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan.
Besarnya gaya apung dapat dihitung dengan:
Fₐ = ρf × g × Vt
Konsep ini dapat menjelaskan mengapa benda dapat terapung, melayang, atau tenggelam.
Kompetensi yang Diukur
Memahami prinsip Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan hubungan gaya apung dengan fluida yang dipindahkan.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Kesimpulan
Contoh soal Hukum Archimedes membantu memahami konsep gaya apung dan hubungannya dengan massa jenis fluida, volume benda yang tercelup, serta berat benda. Rumus utama yang perlu dikuasai adalah:
Fₐ = ρf × g × Vt
Selain menghitung gaya apung, konsep Archimedes dapat digunakan untuk menentukan berat semu, volume benda yang tercelup, serta kondisi benda apakah terapung, melayang, atau tenggelam.
Hubungan massa jenis juga penting untuk diperhatikan. Jika massa jenis benda lebih kecil daripada fluida, benda cenderung terapung. Jika sama, benda dapat melayang, sedangkan jika lebih besar, benda cenderung tenggelam.
Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip ini dapat ditemukan pada kapal, hidrometer, dan berbagai benda yang memanfaatkan gaya apung. Dengan memahami rumus dan konsep dasar tersebut, berbagai soal Archimedes dapat diselesaikan dengan lebih mudah, tepat, dan sistematis.
