| English | Archimedes' principle |
|---|---|
| Bahasa Melayu | Prinsip Archimedes |
| 中文 | 阿基米德原理 |
Maksud
Objek yang tenggelam sepenuhnya atau sebahagian dalam bendalir mengalami daya apung ke atas yang sama dengan berat bendalir yang disesarkannya.
Perkara yang perlu diketahui
Prinsip Archimedes menyatakan bahawa objek yang direndam sepenuhnya atau sebahagiannya dalam bendalir mengalami daya tujah ke atas yang bersamaan dengan berat bendalir yang disesarkannya. Daya ke atas ini, dipanggil daya julang, menerangkan mengapa sesetengah objek kelihatan lebih ringan di dalam air dan mengapa sesetengah objek terapung.
Daya julang dihitung menggunakan Fb = ρVg, dengan Fb ialah daya julang dalam newton (N), ρ ialah ketumpatan bendalir dalam kilogram per meter padu (kg m⁻³), V ialah isi padu bendalir yang disesarkan dalam meter padu (m³), dan g ialah kekuatan medan graviti dalam meter sesaat kuasa dua (m s⁻²).
Bagi objek yang terapung, hukum keterapungan digunakan: daya julang yang bertindak ke atas objek itu bersamaan tepat dengan berat objek itu sendiri, jadi daya paduan adalah sifar dan objek itu kekal dalam keseimbangan pada kedalaman yang tetap. Objek tenggelam apabila beratnya lebih besar daripada daya julang maksimum yang mungkin, iaitu apabila objek itu direndam sepenuhnya tetapi masih lebih berat daripada bendalir yang disesarkannya.
Contoh penyelesaian
Sebuah blok pejal berisi padu 0.002 m³ direndam sepenuhnya dalam air berketumpatan ρ = 1000 kg m⁻³. Hitung daya julang yang bertindak ke atas blok itu, dengan mengambil g = 9.81 m s⁻².
Oleh sebab blok itu direndam sepenuhnya, isi padu air yang disesarkan bersamaan dengan isi padu blok itu, jadi V = 0.002 m³.
Menggunakan Fb = ρVg, daya julang ialah Fb = 1000 kg m⁻³ × 0.002 m³ × 9.81 m s⁻² = 19.62 N.
Jika berat sebenar blok itu lebih besar daripada 19.62 N, blok itu akan tenggelam, kerana daya julang tidak mencukupi untuk menampungnya. Jika berat blok itu tepat 19.62 N, blok itu boleh kekal tergantung dalam keseimbangan di dalam air.
Sepanjang pengiraan, ketumpatan dinyatakan dalam kilogram per meter padu, isi padu dalam meter padu, dan daya julang akhir dengan betul dalam newton.
Cara ia diuji dalam peperiksaan
Dalam Kertas 1, soalan objektif sering meminta calon mengira daya julang menggunakan Fb = ρVg, atau mengenal pasti sama ada suatu objek akan terapung atau tenggelam daripada nilai ketumpatan atau berat yang diberi. Dalam Kertas 2, soalan berstruktur biasanya meminta calon menyatakan Prinsip Archimedes, menerangkan hukum keterapungan, dan mengira daya julang atau isi padu bendalir yang disesarkan bagi objek yang diterangkan.
Dalam Kertas 3, tugasan amali biasanya melibatkan penggunaan neraca spring untuk menimbang objek di udara dan kemudian di dalam air, meminta calon menentukan daya julang daripada perbezaan kedua-dua bacaan dan mengaitkannya dengan berat air yang disesarkan.
Kesilapan biasa ialah menggunakan jumlah isi padu bagi objek yang terapung dan bukannya hanya isi padu yang terendam, atau mengelirukan ketumpatan bendalir dengan ketumpatan objek itu sendiri.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)