Balon Udara

PENERAPAN HUKUM ARCHIMEDES PADA PRINSIP KERJA BALON UDARA Nadya Putri Mardhiah

Abstrak 

Balon udara merupakan teknologi terbang pertama yang menerapkan konsep fluida statis dengan dengan menggunak menggunakan an prinsip prinsip archimedes, archimedes, dimana dimana “Gaya apung yang  bekerja pada benda yang dimasukkan dalam fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkannya”. Balon udara akan melayang diudara apabila besarnya gaya apung sama dengan gaya berat balon udara tersebut. balon udara akan naik apabilla massa  jenis balon lebih kecil daripada massa jenis udara diluar balon. Balon udara akan turun apabila nmassa jenis balon lebih besar daripada massa jenis udara diluar balon.

Kata Kunci  !"uida# Massa J$nis# %aya

P$ndahu"uan

Balon adalah sebuah kantung fleksibel yang umumnya berisikan gas seperti helium, hidrogen, nitrogen monoksida dan udara. Beberapa jenis balon benar-benar  murni digunakan digunakan sebagai sebagai elemen dekorasi, sedangkan sedangkan jenis lainnya digunakan digunakan untuk  tujuan-tujuan tertentu. Balon-balon pertama dibuat dari bahan mirip membran yang  berasal dari hewan (animal (animal bladder . . Balon-balon modern dibuat dari bahan semacam karet, lateks, choloroprene choloroprene dan nilon. nilon. Balon modern ditemukan ditemukan oleh !ichel "araday  pada tahun #$%%-#n, akan tetapi produksi massal balom belum terjadi sampai akhir  tahun #&'%-an. Balon Balon udara udara adalah adalah sebuah sebuah balon yang yang memili memiliki ki massa massa jenis jenis udara udara yang yang  berbeda dengan udara disekitarnya. ilakukan dengan cara dipanaskan dengan api sehingga udara akan mengalir dan balon akan naik keatas. Balon udara adalah salah teknologi teknologi penerbangan penerbangan pertama yang memanfaatkan memanfaatkan )ukum *rchimed *rchimedes, es, dimana dimana hukum hukum tersebu tersebutt menyatak menyatakan an bahwa bahwa ”+uatu ”+uatu benda benda yang yang terendam terendam sebagi sebagian an atau

1

seluruhnya dalam at cair (fluida mendapat gaya ke atas yang besarnya sama dengan  berat at cair (fluida yang dipindahkan oleh benda itu”. +ebagaimana pada at cair, pada udara juga terdapat gaya ke atas. Gaya ke atas yang dialami benda sebanding dengan olume udara yang dipindahkan benda itu. !enurut !unson (%%' ”arah gaya apung yang merupakan gaya dari fluida terhadap  benda berlawanan arah terhadap yang ditunjukkan dalam diagram bebas. +uatu benda akan naik ke angkasa jika beratnya kurang dari gaya angkat udara. Balon udara akan  berhenti naik (melayang jika gaya ke atas oleh udara sama dengan berat total balon udara. ahulu balon udara hanya digunakan sebagai alat transportasi dan digunakan oleh mileter untuk melakukan pengintaian ke daerah lawan, seiring dengan  perkembangan waktu balon udara ini sering digunakan sebagai keperluasan rekreasi dan wisata. Berdasarkan

latar

belakang

diatas,

maka

penulis

mengambil

judul

“/emanfaatan )ukum *rchimedes /ada /rinsip 0erja Balon 1dara” sebagai judul untuk seminar fisika. !akalah ini bertujuan menambah wawasan dan pengetahuan mengenai pemanfaatan )ukum *rchimedes pada prinsip kerja balon udara.

Ka&ian '$(ri

#. "luida "luida diartikan sebagai suatu at yang dapat mengalir. 2stilah fluida mencakup at cair dan gas karena at cair seperti air atau at gas seperti udara dapat mengalir. 3at  padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. *ir, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh at cair. +emua at cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. +elain at cair, at gas juga termasuk fluida. 3at gas  juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. )embusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. "luida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. +etiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di

2

dalamnya. +etiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. emikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. *ir  yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari. !enurut +treeter (#&&4 “fluida adalah at yang  berubah bentuk secara kontinu (terus 5 menerus bila terkena tegangan geser,  betapapun kecilnya tegangan geser itu”. "luida dibagi menjadi dua bagian yakni fluida statis (fluida diam dan fluida dinamis (fluida bergerak. "luida statis ditinjau ketika fluida yang sedang diam atau  berada dalam keadaan setimbang. "luida dinamis ditinjau ketika fluida ketika sedang dalam keadaan bergerak. "luida statis erat kaitannya dengan hidraustatika dan tekanan. )idraustatika merupakan ilmu yang mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam at cair yang diam. +edangkan tekanan didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas permukaan. "luida juga memiliki Berat jenis yang dilambangkan dengan 6 (gamma dan graitasi jenis, menurut !unson (%%' “berat jenis dari sebuah fluida, dilambangkan dengan 6 (gamma, didefinisikan sebagai berat fluida persatuan olume”. Graitas  jenis sebuah fluida dilambangkan dengan +G. !enurut !unson (%%'” graitasi jenis sebuah fluida didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan fluida tersebut dengan kerapatan air pada sebuah temperatur tertentu”.

. )ukum *rchimedes !enurut *rchimedes “ketika sebuah benda dicelupkan atau dimasukkan ke dalam suatu at cair maka benda tersebut mendapat gaya ke atas atau gaya apung yang  besarnya sama dengan berat at yang dicelupkan”. /ernyataan *rchimedes tersebut kemudian dikenal sebagai )ukum *rchimedes. Gaya apung mengakibatkan berat benda ketika berada di dalam at cair menjadi  berkurang sehingga benda yang diangkat di dalam at cair terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. )al ini disebabkan adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda, sehingga resultan gaya antara gaya berat dan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air. Berat benda ketika berada di dalam at cair disebut berat semu karena bukan berat yang sebenarnya.

3

7umus )ukum *rchimedes 8 w s= w− F a imana 9 w s=b erat benda di dalam zat cair ( k g ∙

m

w =berat benda yang sebenarnya ( k g ∙

m

s

2

2

s

)

)

 F a = gayaapung ( N  ) Besarnya gaya apung (

F a

 dirumuskan 8

 F a = ρcair V b g imana 9 3

m kg /¿  ρ cair = massa jenis zat cair ¿ V b= volume benda yang tercelup ( m

3

)

2

s m /¿ g= percepatan gravitasi ¿

*kibat hukum *rchimedes benda yang dimasukkan ke dalam at cair dapat terapung, melayang, dan tenggelam. Benda akan terapung jika massa jenis at cair  lebih besar dari massa jenis benda sehingga benda berada di atas permukaan at cair. Benda akan melayang jika massa jenis at cair sama dengan massa jenis benda sehingga posisi benda berada diatas dasar at cair dan di nawah permukaan at cair. Benda akan tenggelam jika massa jenis at cair lebih kecil dari massa jenis benda sehingga posisi benda berada pada dasar tempat at cair.

.#. :enggelam

4

+ebuah benda yang dicelupkan ke dalam at cair akan tenggelam jika berat  benda (w lebih besar dari gaya ke atas

( F a) .

w > F a  ρ b .V  b . g > ρ a . V a . g  ρ b > ρa ;olume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa at cair

( ρ )

.. !elayang +ebuah benda yang dicelupkan ke dalam at cair akan melayang jika berat benda (w sama dengan gaya ke atas (

F a ¿

 atau benda tersebut dalam keadaan setimbang.

w = F a  ρb .V  b . g= ρ a . V a . g  ρb= ρa

/ada  benda atau lebih yang melayang dalam at cair akan berlaku 9  F a

total

= wtotal

rc.g ( V 1+ V 2 + V 3 + … )= w1 + w2 + w3 + …

.'. :erapung +ebuah benda yang dicelupkan ke dalam at cair akan terapung jika berat benda lebih kecil dari gaya ke atas

( F a) .

w = F a  ρb .V  b . g= ρ a . V a . g

5

 ρb  ρ gas . V + mbeban D. Balon :urun Balon 1dara turun apabila massa jenis balon lebih besar daripada masa jenis udara diluar balon secara sistematis dapat ditulis  ρ udara .V