Hukum Archimedes adalah hukum fisika yang menjelaskan adanya gaya ke atas (gaya apung) pada benda yang berada di dalam zat cair. Gaya apung ini timbul karena perbedaan tekanan fluida, sehingga besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda. Akibat gaya apung tersebut, suatu benda dapat mengalami kondisi terapung, melayang, atau tenggelam di dalam zat cair.
Materi Hukum Archimedes merupakan bagian penting dalam pembelajaran Fisika di jenjang SMA. Melalui pemahaman konsep ini, Anda dapat menentukan gaya apung, massa jenis benda dan zat cair, serta menganalisis berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari-hari seperti kapal terapung dan alat ukur fluida. Oleh karena itu, artikel 100+ Soal Hukum Archimedes + Kunci Jawaban & Pembahasan disusun untuk melatih kemampuan Anda dalam memahami dan menerapkan konsep ini secara sistematis.
Kisi-Kisi Soal Hukum Archimedes
Untuk membantu memahami materi yang dibahas, kisi-kisi soal Hukum Archimedes disusun sebagai panduan pembelajaran. Kisi-kisi ini mencakup gaya apung, massa jenis benda dan zat cair, kondisi benda di dalam fluida, serta penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.
1. Menentukan Gaya Apung pada Benda
Menentukan besar gaya apung yang bekerja pada suatu benda di dalam zat cair.
2. Menentukan Berat Benda di Dalam Zat Cair
Menentukan berat benda saat berada di dalam zat cair berdasarkan kondisi tertentu.
3. Menentukan Massa Jenis Benda
Menentukan massa jenis benda berdasarkan informasi gaya apung atau kondisi benda di dalam zat cair.
4. Menentukan Massa Jenis Zat Cair
Menentukan massa jenis zat cair berdasarkan data benda yang tercelup di dalamnya.
5. Menentukan Kondisi Benda dalam Zat Cair
Menentukan apakah benda tenggelam, melayang, atau terapung berdasarkan data yang diberikan.
6. Menentukan Volume Benda yang Tercelup
Menentukan volume bagian benda yang tercelup dalam zat cair.
7. Membandingkan Gaya Apung pada Dua Kondisi
Membandingkan besar gaya apung benda pada dua zat cair atau dua kondisi yang berbeda.
8. Menentukan Pengaruh Kedalaman terhadap Gaya Apung
Menentukan pengaruh perubahan kedalaman terhadap gaya apung yang dialami benda.
9. Penerapan Hukum Archimedes pada Peristiwa Sehari-hari
Menentukan besaran fisis pada peristiwa nyata seperti kapal terapung, balon udara, atau hidrometer.
10. Analisis Benda dalam Sistem Fluida
Menentukan besaran fisis yang tidak diketahui pada sistem benda–fluida berdasarkan informasi yang tersedia.
Contoh Soal Hukum Archimedes
Contoh soal Hukum Archimedes berikut disajikan untuk membantu memahami penerapan konsep dalam perhitungan. Melalui contoh soal ini, Anda dapat mempelajari cara menentukan gaya apung, massa jenis, serta kondisi benda di dalam zat cair secara sistematis.
Soal 1
Sebuah balok logam homogen bermassa 2 kg dan bervolume 1,5 × 10⁻³ m³ dicelupkan seluruhnya ke dalam sebuah bejana berisi air. Balok tersebut ditahan agar tetap berada di dalam air dan tidak menyentuh dasar bejana. Jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya ke atas (gaya apung) yang dialami balok tersebut adalah …
A. 10 N
B. 12 N
C. 15 N
D. 18 N
E. 20 N
Jawaban: C
Pembahasan:
Gaya apung dirumuskan sebagai
Fₐ = ρ × g × V
Fₐ = 1.000 × 10 × 1,5 × 10⁻³
Fₐ = 15 N
Jadi, gaya apung yang bekerja pada balok adalah 15 N.
Soal 2
Sebuah benda padat digantung pada neraca pegas dan memiliki berat 50 N saat berada di udara. Ketika benda tersebut dicelupkan seluruhnya ke dalam suatu zat cair tanpa menyentuh dasar wadah, neraca menunjukkan berat benda menjadi 30 N. Perubahan nilai berat ini terjadi karena adanya gaya apung dari zat cair. Besar gaya apung yang dialami benda tersebut adalah …
A. 10 N
B. 15 N
C. 18 N
D. 20 N
E. 30 N
Jawaban: D
Pembahasan:
Gaya apung sama dengan selisih berat benda di udara dan di dalam zat cair.
Fₐ = W_udara − W_dalam cairan
Fₐ = 50 − 30
Fₐ = 20 N
Jadi, gaya apung yang dialami benda adalah 20 N.
Soal 3
Sebuah benda padat bermassa 4 kg dimasukkan ke dalam air hingga seluruh bagian benda tercelup. Volume benda tersebut diketahui sebesar 2 × 10⁻³ m³. Untuk menentukan sifat benda tersebut di dalam air, diperlukan informasi massa jenis benda. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², massa jenis benda tersebut adalah …
A. 1.000 kg/m³
B. 1.500 kg/m³
C. 2.000 kg/m³
D. 2.500 kg/m³
E. 3.000 kg/m³
Jawaban: C
Pembahasan:
Massa jenis dirumuskan:
ρ = m / V
ρ = 4 / (2 × 10⁻³)
ρ = 2.000 kg/m³
Jadi, massa jenis benda adalah 2.000 kg/m³.
Soal 4
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam suatu zat cair yang massa jenisnya belum diketahui. Saat berada di dalam zat cair tersebut, benda mengalami gaya apung sebesar 12 N. Jika volume benda yang tercelup adalah 1,5 × 10⁻³ m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², maka massa jenis zat cair tersebut adalah …
A. 600 kg/m³
B. 700 kg/m³
C. 800 kg/m³
D. 900 kg/m³
E. 1.000 kg/m³
Jawaban: C
Pembahasan:
Gunakan rumus gaya apung:
Fₐ = ρ × g × V
ρ = Fₐ / (g × V)
ρ = 12 / (10 × 1,5 × 10⁻³)
ρ = 800 kg/m³
Jadi, massa jenis zat cair tersebut adalah 800 kg/m³.
Soal 5
Sebuah benda homogen bermassa 1,2 kg dan volume 2 × 10⁻³ m³ dimasukkan ke dalam air. Setelah dilepaskan, benda tersebut tidak tenggelam ke dasar, melainkan naik ke permukaan air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², kondisi benda di dalam air adalah …
A. Tenggelam, karena gaya apung lebih kecil dari berat benda
B. Tenggelam, karena massa jenis benda lebih besar dari air
C. Melayang, karena gaya apung sama dengan berat benda
D. Terapung, karena gaya apung lebih kecil dari berat benda
E. Terapung, karena massa jenis benda lebih kecil dari air
Jawaban: E
Pembahasan:
Massa jenis benda:
ρ = m / V
ρ = 1,2 / (2 × 10⁻³)
ρ = 600 kg/m³
Karena massa jenis benda (600 kg/m³) lebih kecil daripada massa jenis air (1.000 kg/m³), maka benda akan terapung. Jadi, jawaban yang benar adalah E.
Soal 6
Sebuah benda berbentuk silinder dimasukkan ke dalam air dan dibiarkan mengapung dengan stabil. Volume total silinder adalah 4 × 10⁻³ m³, sedangkan volume bagian silinder yang tercelup ke dalam air adalah 2,5 × 10⁻³ m³. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², massa benda tersebut adalah …
A. 1,0 kg
B. 1,5 kg
C. 2,0 kg
D. 2,5 kg
E. 3,0 kg
Jawaban: D
Pembahasan:
Benda terapung ⇒ berat benda = gaya apung
Fₐ = ρ × g × V_tercelup
Fₐ = 1.000 × 10 × 2,5 × 10⁻³
Fₐ = 25 N
Berat benda = mg
m = 25 / 10
m = 2,5 kg
Jadi, massa benda tersebut adalah 2,5 kg.
Soal 7
Sebuah balok kayu dimasukkan ke dalam dua jenis zat cair berbeda, yaitu zat cair A dan zat cair B. Ketika berada di zat cair A, balok mengalami gaya apung sebesar 30 N. Saat dimasukkan ke zat cair B dengan volume tercelup yang sama, gaya apung yang dialami balok menjadi 40 N. Pernyataan yang tepat terkait peristiwa tersebut adalah …
A. Massa jenis zat cair A lebih besar dari zat cair B
B. Massa jenis zat cair B lebih besar dari zat cair A
C. Massa jenis balok lebih besar dari kedua zat cair
D. Volume balok berubah saat berada di zat cair B
E. Gaya gravitasi di zat cair B lebih kecil
Jawaban: B
Pembahasan:
Gaya apung dirumuskan:
Fₐ = ρ × g × V
Karena volume tercelup dan percepatan gravitasi sama, maka zat cair dengan gaya apung lebih besar memiliki massa jenis lebih besar.
Karena Fₐ di zat cair B lebih besar, maka massa jenis zat cair B lebih besar daripada zat cair A.
Jadi, jawaban yang benar adalah B.
Soal 8
Sebuah benda dicelupkan ke dalam air hingga kedalaman tertentu dan mengalami gaya apung sebesar 18 N. Benda tersebut kemudian diturunkan lebih dalam ke dalam air, namun tetap dalam kondisi tercelup seluruhnya. Pernyataan yang benar mengenai gaya apung yang dialami benda adalah …
A. Gaya apung bertambah karena tekanan makin besar
B. Gaya apung berkurang karena tekanan bertambah
C. Gaya apung tetap karena volume tercelup tetap
D. Gaya apung menjadi nol karena benda tenggelam
E. Gaya apung bergantung pada kedalaman benda
Jawaban: C
Pembahasan:
Menurut Hukum Archimedes, gaya apung hanya bergantung pada massa jenis fluida, percepatan gravitasi, dan volume fluida yang dipindahkan.
Selama benda tetap tercelup seluruhnya, volume fluida yang dipindahkan tidak berubah meskipun kedalaman bertambah.
Jadi, gaya apung yang dialami benda tetap, sehingga jawaban yang benar adalah C.
Soal 9
Sebuah kapal laut bermassa sangat besar dapat terapung di permukaan air laut meskipun terbuat dari baja yang bermassa jenis lebih besar dari air. Peristiwa ini terjadi karena …
A. Massa jenis baja lebih kecil dari massa jenis air laut
B. Volume kapal kecil sehingga gaya apung besar
C. Bentuk kapal memungkinkan volume air yang dipindahkan besar
D. Tekanan air laut selalu lebih kecil dari tekanan udara
E. Gaya gravitasi di laut lebih kecil
Jawaban: C
Pembahasan:
Kapal laut dapat terapung karena bentuknya menyebabkan volume air yang dipindahkan sangat besar, sehingga gaya apung yang dihasilkan mampu menyeimbangkan berat kapal.
Meskipun terbuat dari baja, massa jenis rata-rata kapal menjadi lebih kecil daripada air laut.
Jadi, jawaban yang benar adalah C.
Soal 10
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam zat cair dan diketahui memiliki berat di udara sebesar 40 N. Ketika berada di dalam zat cair, benda tersebut memiliki berat tampak sebesar 28 N. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², volume benda adalah 1,2 × 10⁻³ m³. Massa jenis zat cair tersebut adalah …
A. 800 kg/m³
B. 900 kg/m³
C. 1.000 kg/m³
D. 1.100 kg/m³
E. 1.200 kg/m³
Jawaban: E
Pembahasan:
Gaya apung:
Fₐ = W_udara − W_dalam zat cair
Fₐ = 40 − 28
Fₐ = 12 N
Gunakan rumus Hukum Archimedes:
Fₐ = ρ × g × V
ρ = Fₐ / (g × V)
ρ = 12 / (10 × 1,2 × 10⁻³)
ρ = 1.200 kg/m³
Jadi, massa jenis zat cair tersebut adalah 1.200 kg/m³.
Soal 11
Sebuah benda berbentuk kubus dimasukkan ke dalam air hingga seluruh bagian benda tercelup. Kubus tersebut memiliki panjang sisi 10 cm. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya apung yang dialami kubus tersebut adalah …
A. 5 N
B. 8 N
C. 10 N
D. 12 N
E. 15 N
Jawaban: C
Pembahasan:
Volume kubus:
V = s³ = (0,1)³ = 1 × 10⁻³ m³
Gaya apung:
Fₐ = ρ × g × V
Fₐ = 1.000 × 10 × 1 × 10⁻³
Fₐ = 10 N
Jadi, gaya apung yang dialami kubus adalah 10 N.
Soal 12
Sebuah benda bermassa 3 kg dimasukkan ke dalam suatu zat cair dan berada dalam keadaan melayang. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya apung yang dialami benda tersebut adalah …
A. 15 N
B. 20 N
C. 25 N
D. 30 N
E. 35 N
Jawaban: D
Pembahasan:
Benda melayang ⇒ gaya apung = berat benda
W = m × g
W = 3 × 10 = 30 N
Karena gaya apung sama dengan berat benda, maka gaya apung yang dialami benda adalah 30 N.
Soal 13
Sebuah benda bermassa 5 kg dicelupkan seluruhnya ke dalam air. Volume benda tersebut adalah 4 × 10⁻³ m³. Jika percepatan gravitasi 10 m/s² dan massa jenis air 1.000 kg/m³, kondisi benda tersebut di dalam air adalah …
A. Tenggelam, karena massa jenis benda lebih besar dari air
B. Melayang, karena massa jenis benda sama dengan air
C. Terapung, karena massa jenis benda lebih kecil dari air
D. Terapung, karena gaya apung lebih kecil dari berat benda
E. Melayang, karena gaya apung lebih kecil dari berat benda
Jawaban: A
Pembahasan:
Massa jenis benda:
ρ = m / V
ρ = 5 / (4 × 10⁻³)
ρ = 1.250 kg/m³
Karena massa jenis benda (1.250 kg/m³) lebih besar dari massa jenis air (1.000 kg/m³), maka benda akan tenggelam.
Jadi, jawaban yang benar adalah A.
Soal 14
Sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair tertentu dan mengalami gaya apung sebesar 24 N. Jika volume benda yang tercelup adalah 3 × 10⁻³ m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², massa jenis zat cair tersebut adalah …
A. 600 kg/m³
B. 700 kg/m³
C. 800 kg/m³
D. 900 kg/m³
E. 1.000 kg/m³
Jawaban: E
Pembahasan:
Gunakan rumus gaya apung:
Fₐ = ρ × g × V
ρ = Fₐ / (g × V)
ρ = 24 / (10 × 3 × 10⁻³)
ρ = 1.000 kg/m³
Jadi, massa jenis zat cair tersebut adalah 1.000 kg/m³.
Soal 15
Sebuah balok logam memiliki berat 60 N di udara. Ketika balok tersebut dicelupkan seluruhnya ke dalam air, beratnya terukur menjadi 45 N. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya apung yang bekerja pada balok tersebut adalah …
A. 10 N
B. 12 N
C. 15 N
D. 18 N
E. 20 N
Jawaban: C
Pembahasan:
Gaya apung sama dengan selisih berat benda di udara dan di dalam zat cair.
Fₐ = W_udara − W_dalam zat cair
Fₐ = 60 − 45
Fₐ = 15 N
Jadi, gaya apung yang bekerja pada balok tersebut adalah 15 N.
Soal 16
Sebuah benda homogen dimasukkan ke dalam air dan berada dalam kondisi terapung. Volume total benda adalah 5 × 10⁻³ m³, sedangkan volume benda yang tercelup ke dalam air sebesar 3 × 10⁻³ m³. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², massa jenis benda tersebut adalah …
A. 400 kg/m³
B. 500 kg/m³
C. 600 kg/m³
D. 700 kg/m³
E. 800 kg/m³
Jawaban: C
Pembahasan:
Benda terapung ⇒ perbandingan massa jenis sama dengan perbandingan volume tercelup.
ρ_benda / ρ_air = V_tercelup / V_total
ρ_benda = 1.000 × (3 / 5)
ρ_benda = 600 kg/m³
Jadi, massa jenis benda tersebut adalah 600 kg/m³.
Soal 17
Sebuah benda dimasukkan ke dalam zat cair dan mengalami gaya apung sebesar 16 N. Jika massa jenis zat cair 800 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², volume benda yang tercelup ke dalam zat cair adalah …
A. 1,5 × 10⁻³ m³
B. 2,0 × 10⁻³ m³
C. 2,5 × 10⁻³ m³
D. 3,0 × 10⁻³ m³
E. 3,5 × 10⁻³ m³
Jawaban: B
Pembahasan:
Gunakan rumus gaya apung:
Fₐ = ρ × g × V
V = Fₐ / (ρ × g)
V = 16 / (800 × 10)
V = 2 × 10⁻³ m³
Jadi, volume benda yang tercelup adalah 2,0 × 10⁻³ m³.
Soal 18
Sebuah balok logam dimasukkan ke dalam air hingga seluruh bagiannya tercelup. Balok tersebut kemudian dipindahkan ke dalam minyak dengan massa jenis lebih kecil daripada air. Jika volume balok dan percepatan gravitasi tetap, pernyataan yang benar mengenai gaya apung yang dialami balok adalah …
A. Gaya apung di minyak lebih besar
B. Gaya apung di air dan minyak sama
C. Gaya apung di minyak lebih kecil
D. Gaya apung di minyak menjadi nol
E. Gaya apung bergantung pada kedalaman
Jawaban: C
Pembahasan:
Gaya apung dirumuskan:
Fₐ = ρ × g × V
Karena massa jenis minyak lebih kecil daripada massa jenis air, maka gaya apung yang dihasilkan minyak juga lebih kecil. Jadi, jawaban yang benar adalah C.
Soal 19
Sebuah hidrometer digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Ketika dimasukkan ke dalam zat cair A, hidrometer tenggelam lebih dalam dibandingkan saat dimasukkan ke dalam zat cair B. Pernyataan yang benar terkait peristiwa tersebut adalah …
A. Massa jenis zat cair A lebih besar dari zat cair B
B. Massa jenis zat cair A sama dengan zat cair B
C. Massa jenis zat cair A lebih kecil dari zat cair B
D. Massa jenis hidrometer berubah
E. Volume hidrometer berubah
Jawaban: C
Pembahasan:
Hidrometer akan tenggelam lebih dalam pada zat cair yang massa jenisnya lebih kecil.
Karena hidrometer tenggelam lebih dalam di zat cair A, maka massa jenis zat cair A lebih kecil daripada zat cair B.
Jadi, jawaban yang benar adalah C.
Soal 20
Sebuah benda dicelupkan seluruhnya ke dalam air dan mengalami gaya apung sebesar 10 N. Jika percepatan gravitasi 10 m/s² dan massa jenis air 1.000 kg/m³, volume benda tersebut adalah …
A. 0,5 × 10⁻³ m³
B. 1,0 × 10⁻³ m³
C. 1,5 × 10⁻³ m³
D. 2,0 × 10⁻³ m³
E. 2,5 × 10⁻³ m³
Jawaban: B
Pembahasan:
Gunakan rumus gaya apung:
Fₐ = ρ × g × V
V = Fₐ / (ρ × g)
V = 10 / (1.000 × 10)
V = 1 × 10⁻³ m³
Jadi, volume benda tersebut adalah 1,0 × 10⁻³ m³.
Dapatkan Lebih Banyak Latihan Soal Hukum Archimedes Disini!
Latihan yang tepat akan membantu Anda lebih siap menghadapi berbagai tipe soal yang berkaitan dengan Hukum Archimedes. Melalui paket latihan soal hukum archimedes yang tersedia di utbk.or.id, Anda dapat mengerjakan soal secara bertahap disertai pembahasan yang jelas dan sistematis. Dengan berlatih secara rutin, persiapan ujian menjadi lebih terarah dan kepercayaan diri dalam menjawab soal pun meningkat.
