Sejarah Ilmuan Fisika Archimedes

 Archimedes ; Ahli Matematikawan

A. Biografi

Archimedes disebut sebagai salah satu matematikawan terbesar dalam sejarah. Semasa hidupnya, ia membuat banyak penemuan luar biasa seperti merancang mesin-mesin inovatif, termasuk pompa ulir, katrol majemuk, dan mesin pengepungan.

Kelahiran: Sirakusa, Italia

Meninggal: Sirakusa, Italia

Kebangsaan: Yunani

Orang tua: Phidias

Memengaruhi: René Descartes, Heron dari Iskandariyah, Apollonius dari Perga, Gottfried Leibniz, Tsabit bin Qurrah, lainnya

Bidang: Matematika, fisika, Teknik, Astronomi, Penemu

B. Sejarah 

Selama masa Archimedes, pusat kebudayaan dan ilmu pengetahuan Yunani adalah Alexandria. Sebagai putra seorang astronom bernama Phidias, Archimedes menerima pelatihan terbaik dalam beberapa disiplin ilmu di sana. Termasuk pendidikan di bawah matematikawan Yunani Euclid.

Setelah menyelesaikan pendidikan dan menghabiskan masa awal kariernya di Mesir, Archimedes kembali ke Syracuse untuk tinggal di kota asalnya.

Pengabdian Archimedes pada matematika telah dibandingkan dengan pengabdian Newton. Keduanya sering mengabaikan makan, minum, bahkan perawatan dasar tubuh mereka untuk mengembangkan ilmu matematika.

Ada beberapa kisah menarik yang membuat Archimedes mengenal Fisika.

1. Insiden penemuan Hukum Archimedes saat Ia hendak masuk ke bak mandi, meloncat berlarian ke luar rumah tanpa baju sambil teriak “Eureka! Eureka!”

Kisah itu berawal dari sikap seorang tukang emas yang tidak jujur dalam mengerjakan mahkota emas pesanan Raja Hieron. Raja yang curiga, meminta Archimedes untuk menyelidiki  dan mencari bukti apakah mahkota emasnya itu 100% emas murni atau dicampuri perak tanpa harus merusak mahkota yang telah jadi.

Rupanya Archimedes bersungguh-sungguh dan  berpikir keras untuk memecahkan masalah tersebut. Saat berendam di dalam bak mandi pun ia masih memikirkannya. Di situ ia melihat bahwa air dalam bak mandinya yang tumpah keluar sebanding dengan berat tubuhnya. Archimedes pun seketika menyadari, bahwa efek tersebut dapat digunakan untuk menghitung volume dan massa dari mahkota sang raja.

Tanpa sadar lagi, ia pun langsung meloncat dari bak mandi, berlarian di jalan dalam keadaan telanjang bulat sambil berteriak “Eureka! Eureka!” (Sudah kutemukan! Sudah kutemukan!). Orang-orang pun menyangka Archimedes telah gila.

2. Lahir dari kalangan Aristokrat, menjadi matematikawan andalan raja

Saat itu Syracuse menjadi bagian dari koloni Yunani. Kini Syracuse lebih dikenal dengan nama Sisilia. Keluarganya berasal dari kalangan aristokrat. Ayahnya, seorang astronom yang memiliki hubungan keluarga dengan Raja Hieron II yang memimpin Syracuse pada  masa tersebut.

Sejak kecil Archimedes telah menunjukkan bakat intelegensia yang tinggi. Ditambah tumbuh besar dalam suasana pembelajaran yang baik. Ia pun tumbuh menjadi sosok yang sangat menyukai ilmu pengetahuan dan mendedikasikan hidupnya untuk kepentingan ilmu pengetahuan itu sendiri.

Mengetahui keistimewaan Archimedes, raja seringkali memintanya untuk menyelesaikan masalah, seperti kasus mahkota emas dan membuat mesin perang untuk menghalau serangan terhadap Syracuse.

3. Disebut sebagai matematikawan sekaligus fisikawan pertama yang menemukan “mesin perang”, diaplikasikan untuk menghalau pasukan Romawi yang menyerang tanah kelahirannya

Pada 214 SM Pasukan Romawi di bawah komando Claudius Marcellus menyerang Syracuse dari segala penjuru, daratan dan lautan. Archimedes pun terlibat dalam pertempuran ini sebagai pembuat alat-alat perang seperti berbagai macam pelontar tali berisi peluru dan busur kecil penembak anak panah besi, ketapel, tuas, serta derek crane yang bisa menjatuhkan besi-besi ke kapal Pasukan Romawi.

Meski tidak secanggih alat perang sekarang, namun rekayasa sains ‘bikinan’ Archimedes ini sungguh cerdik dan berhasil menghalau pasukan Romawi berkali-kali.

4. Mati tragis di tangan tentara Romawi saat dalam keadaan melakukan percobaan

Kegigihan Romawi berhasil menemukan celah. Syracuse pun jatuh ke tangan Romawi pada 212 SM. Marcellus kemudian mendatangi Archimedes yang telah menghasilkan petaka bagi pasukannya itu. Archimedes saat itu sedang menggambar diagram-diagram di lantai pasir. Pikiran dan matanya hanya fokus pada diagram yang digambarnya. Ia sama sekali tidak peduli dengan situasi dan kondisi di sekitarnya.

Seorang prajurit pun datang meminta Archimedes untuk menghadap komandan mereka. Namun, Archimedes berkata bahwa dia akan menghadap setelah menyelesaikan problem dan memberikan pembuktiannya.

Sang prajurit telanjur hilang kesabaran dan maju dua langkah. Sepatu militernya seolah mengancam untuk menginjaknya sehingga Archimedes berkata, “tolong jangan merusak lingkaran-lingkaranku”. Serdadu itu justru mengangkat pedang dan membunuh Archimedes yang telah tua. Ia menemui ajalnya dalam usia 75 tahun.

5. Terkenal karena kehebatannya mengaplikasikan matematika, penemuannya pun dapat digunakan untuk memudahkan keperluan sehari-hari

Begitulah Archimedes, ia mencintai ilmu pengetahuan dan belajar untuk kepentingan ilmu tersebut. Kontribusinya dalam mempertahankan Syracuse, tanah kelahirannya menggambarkan penguasaannya yang luar biasa mendalam terhadap aplikasi ilmu pengetahuan praktis.

Ia memaksakan dirinya mempelajari berbagai disiplin ilmu matematika, fisika, mekanik, astronomi dan menjadi ahli dalam semua bidang ilmu itu. Dalam matematika murni, ia mendahului kalkulus integral melalui kajiannya terhadap luas dan volume bidang lengkung dan luas ruang.

Dalam mekanika, Archimedes menetapkan prinsip pengungkit dan disusul dengan penemuan katrol gabungan. Prestasi lain Archimedes ialah menciptakan sekrup hidrolik sederhana, sebuah alat untuk menaikkan air ke permukaan yang lebih tinggi. Alat itu hingga kini masih digunakan untuk mengairi ladang oleh petani di penjuru dunia.

Archimedes menghabiskan sebagian masa hidupnya di Sisilia, sekitar Syracuse. Seluruh hidupnya dicurahkan untuk meneliti dan melakukan eksperimen.

C. Hukum Archimedes

1. Bunyi hukum Archimedes

Hukum archimedes berbunyi suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya

Jadi Hukum ini menjelaskan adanya keterkaitan gaya berat dan gaya ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam air.  Akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), tentunya benda yang ada di dalam zat cair beratnya akan mengalami pengurangan. Akibatnya benda yang diangkat dalam air akan terasa lebih ringan jika dibandingkan saat diangkat di darat.

• 1. Tenggelam

Keadaan ini terjadi ketika massa jenis zat cair lebih kecil dari massa jenis benda. Contohnya besi atau baja akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air karena massa jenis besi lebih besar dari massa jenis air.

Pada keadaan tenggelam, berat benda di dalam cairan lebih besar dibandingkan gaya ke atas oleh cairan.

Gaya tekan air < berat benda

• 2. Melayang

Keadaan ini terjadi ketika massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda. Benda yang melayang berada di antara dasar bejana dan permukaan cairan. Contohnya telur yang dimasukkan ke dalam air yang lalu ditambahkan sedikit garam akan melayang karena massa jenis keduanya sama.

Gaya tekan air = berat benda

• 3. Terapung

Keadaan ini terjadi saat massa jenis zat cair lebih besar dari massa jenis benda. Contohnya sterofoam atau plastik akan terapung jika dimasukkan ke dalam air. Contoh penerapan hukum archimedes benda terapung \

Gaya tekan air > berat benda.

D. Rumus Hukum Archimedes

Rumus Hukum Archimedes

Jadi Hukum Archimedes akan menghitung gaya tekan ke atas (Fa) dipengaruhi oleh 3 hal yaitu

1. massa jenis fluida ( ρ)

Semakin besar massa jenis fluidanya maka semakin besar gaya atas yang dihasilkan sebaliknya

semakin besar kecil jenis fluidanya maka semakin kecil gaya atas yang dihasilkan

2. volume benda (v)

Semakin besar volume benda maka semakin besar gaya atas yang dihasilkan, sebaliknya

Semakin kecil volume benda yang diangkat maka semakin kecil gaya atas yang dihasilkan

3. gravitasi benda (g)

Semakin besar gravitasi benda maka semakin besar gaya atas yang dihasilkan, sebaliknya

Semakin kecil gravitasi benda yang diangkat maka semakin kecil gaya atas yang dihasilkan.

Rumus dari hukum Archimedes

F = ρ . g . V

Dimana Fa = gaya tekan keatas satuan Newton (N)

ρ = massa jenis satuan Kg/L

g = gravitasi satuan N /Kg

V= volume satuan m³

Untuk kondisi terapung , penerapan hukum archimedes adalah sebagai berikut:

misalkan ada kayu. Maka pada kayu tersebut ada 2 gaya yang bekerja yaitu gaya angkat air dan gaya berat kayu.

Besar gaya angkat sama dengan berat air yang di desak oleh bagian kayu yang berada di bawah permukaan air.

Fa = ρair . g . Vair

Dimana

Vair = volume air yang terdesak oleh kayu (m³)

ρair = massa jenis air satuan Kg/L

Berat kayu adalah

w = ρkayu . g . Vtotal

w = berat kayu

V total = volum kayu seluruhnya

ρkayu = massa jenis kayu

Karena kayu diam di permukaan air, maka terjadi hubungan

Gaya angkat = berat kayu

Fa = w

ρair.g. Vair= ρkayu . g . Vtotal

Karena g atau nilai gravitasi di ruas kanan dan kiri sama, maka akan diperoleh persamaan

ρair.Vair= ρkayu . Vtotal

E. Penerapan Hukum Archimedes 

1. Kapal Selam

Kapal selam merupakan salah satu contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan air. Caranya adalah dengan mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambah massa jenisnya.

2. Balon Udara

Penerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada balon udara. Udara di dalam balon udara dipanaskan agar massa jenisnya menjadi lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya (atmosfer), sehingga balon udara dapat melayang di udara.

3. Kapal Laut

Kapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi, tapi dapat mengapung di atas laut. Mengapa demikian? Hal ini karena gaya angkat kapal sebanding dengan berat kapal. Kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan akan lebih besar dan gaya angkat ke atas pun juga menjadi lebih besar.

F. Referensi

https://www.ruangguru.com/blog/penerapan-hukum-archimedes#:~:text=Kapal%20selam%20merupakan%20salah%20satu,mengurangi%20atau%20menambah%20massa%20jenisnya.

https://www.google.com/amp/s/www.gramedia.com/literasi/hukum-archimedes/amp/

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.gramedia.com/literasi/hukum-archimedes/amp/&ved=2ahUKEwid1o7ZqbD7AhUPZWwGHSJbB78QFnoECEcQAQ&usg=AOvVaw3UhTGRs4SGyWRdn5srPyys