Benda Tenggelam: Berat vs. Gaya Apung Maksimum
1 · Memprediksi
Sebuah pemberat logam dijatuhkan ke dalam air dan berhenti di dasar, terendam seluruhnya. Setelah terendam seluruhnya, apakah menjadikannya lebih berat akan mengubah seberapa terendamnya?
- Pemberat yang lebih berat akan tenggelam lebih dalam lagi (lebih dari 100%).
- Itu sudah terendam seluruhnya (100%), jadi massa yang lebih besar tidak bisa menenggelamkannya lebih jauh.
- Pemberat yang lebih berat akan tenggelam lebih sedikit karena jatuh lebih cepat.
2 · Pengaturan
- Buka preset bak cairan dan tekan Reset. Pemberatnya jatuh ke dalam air dan berhenti di dasar tangki.
- Aktifkan probe fraksi terendam pada pemberat.
- Tetapkan massa pemberat untuk setiap percobaan, biarkan mengendap, dan catat fraksi terendamnya.
3 · Kumpulkan Data
| Massa pemberat m (kg) | Berat mg (N) | Fraksi terendam |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Plot pecahan terendam (sumbu y) terhadap berat (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda.
4 · Analisis
- Simulasi ini memodelkan pemberat sebagai cakram berjari-jari 0.4 m yang diekstrusi melalui kedalaman irisan tetap tangki 0.005 m — hitung volume penuhnya V_full = π·r²·(kedalaman irisan) dan gaya apung maksimum yang mungkin ρ·g·V_full menggunakan massa jenis air 1000 kg/m³. Bandingkan dengan berat masing-masing percobaan.
- Jelaskan mengapa fraksi yang terendam tetap dibatasi pada 1,0 (100%) setelah berat melebihi gaya apung maksimum, tidak peduli seberapa berat pemberatnya.
5 · Perluas
- Gaya apung maksimum pemberat ini adalah sekitar 24,6 N — massa apa pun di bawah sekitar 2,5 kg akan mengapung. Bandingkan dengan eksperimen pelampung cairan: apa yang menentukan apakah suatu benda terapung atau tenggelam?
- Air laut lebih padat dibandingkan air tawar. Apakah pemberat yang terendam seluruhnya di air tawar pasti terendam seluruhnya juga di air laut? Jelaskan dengan menggunakan rumus gaya apung.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Prinsip Archimedes (maksimal)
Gaya apung terbesar yang dapat diterima suatu benda adalah ρ·g·V_full — berat fluida yang akan dipindahkan jika benda tersebut terendam seluruhnya. Begitu berat suatu benda melebihi batas ini, benda itu akan tenggelam dan tetap terendam seluruhnya; menambahkan lebih banyak massa tidak dapat menenggelamkannya lebih jauh karena seluruh volumenya telah dipindahkan.
Fluida
138 Lembar Kerja Laboratorium Fisika Gratis yang Bisa Dicetak