Apabila sebuah benda padat dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada tiga kemungkinan yang terjadi pada benda, yaitu tenggelam, melayang, atau terapung. Apakah yang menyebabkan suatu benda tenggelam, melayang, atau terapung? Pertanyaan ini dapat dijelaskan dengan Hukum Archimedes.
1. Benda tenggelam
Benda dikatakan tenggelam, jika benda berada di dasar zat cair. Sebuah benda akan tenggelam ke dalam suatu zat cair apabila gaya ke atas yang bekerja pada benda lebih kecil daripada berat benda.
Benda
tenggelam karena berat benda lebih besar daripada gaya ke atas.
wb
> FA
mb
.g > ρf
.g.V
ρ
b .V b .g > ρf
. g .Vf
karena
Vb > V , maka:
ρb
> ρf
Jadi,
benda tenggelam jika massa jenis benda lebih besar daripada massa
jenis zat cair.
2. Benda melayang
Benda
dikatakan melayang jika seluruh benda tercelup ke dalam zat cair,
tetapi tidak menyentuh dasar zat cair. Sebuah benda akan melayang
dalam zat cair apabila gaya ke atas yang bekerja pada benda sama
dengan berat benda.
Benda
melayang karena berat benda sama dengan gaya ke atas.
wb
= FA
mb
.g = ρ . g
.Vf
ρb
.Vb .g = ρf
. g .Vf
karena
Vb = Vf , maka ρb
= ρf
Jadi,
benda akan melayang jika massa jenis benda sama dengan massa jenis
zat cair.
3. Benda terapung
Benda
dikatakan terapung jika sebagian benda tercelup di dalam zat cair.
Jika volume yang tercelup sebesar V f , maka gaya ke atas oleh zat
cair yang disebabkan oleh volume benda yang tercelup sama dengan
berat benda.
Benda
terapung karena berat benda lebih kecil daripada gaya ke atas.
wb
< FA
mb
.g < ρ f .
g .Vf
ρb
.Vb .g < ρf
. g .Vf
karena
V b < V f , maka ρ
b < ρ f
Jadi,
benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil daripada
massa jenis fluida. Apabila volume benda tercelup dalam zat cair Vf
dan volume benda total Vb, berlaku:
$\frac {\rho _b}{\rho _f} =\frac {V _b}{V_f}$
$\frac {\rho _b}{\rho _f} =\frac {V _b}{V_f}$