Hukum Archimedes merupakan salah satu konsep penting dalam ilmu fisika yang menjelaskan hubungan antara gaya ke atas atau gaya apung dengan benda yang berada di dalam zat cair maupun gas. Konsep ini banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada kapal laut, kapal selam, balon udara, hingga hidrometer.
Melalui latihan contoh soal Hukum Archimedes lengkap dengan jawaban dan pembahasan, peserta didik dapat memahami bagaimana cara menghitung gaya apung, menentukan kondisi benda di dalam fluida, serta menerapkan prinsip Archimedes pada berbagai permasalahan kontekstual.
Kumpulan soal berikut disusun dengan tingkat kesulitan yang bervariasi, mulai dari pemahaman konsep dasar hingga soal analisis agar dapat digunakan sebagai bahan latihan siswa maupun persiapan ujian.
Contoh Soal Hukum Archimedes Lengkap dengan Jawaban dan Pembahasan Terbaru
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Sebuah benda dimasukkan ke dalam air dan mengalami gaya ke atas akibat tekanan air. Pernyataan tersebut merupakan bunyi dari hukum ....
Pilihan Jawaban
A. Newton I
B. Newton II
C. Pascal
D. Archimedes
E. Boyle
Jawaban Benar
D. Archimedes
Pembahasan Lengkap
Hukum Archimedes menyatakan bahwa:
"Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan."
Gaya ke atas inilah yang menyebabkan benda dapat terapung, melayang, atau tenggelam.
Pilihan lainnya tidak tepat karena:
- Hukum Newton membahas hubungan gaya dan gerak.
- Hukum Pascal membahas tekanan pada zat cair dalam ruang tertutup.
- Hukum Boyle membahas hubungan tekanan dan volume gas.
Kompetensi yang Diukur
Memahami konsep dasar Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan prinsip kerja gaya apung pada benda dalam fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C1 (Mengingat)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 50 N ketika berada di udara. Setelah dimasukkan seluruhnya ke dalam air, berat benda terbaca 35 N. Besarnya gaya ke atas yang dialami benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 10 N
B. 15 N
C. 20 N
D. 25 N
E. 30 N
Jawaban Benar
B. 15 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Berat benda di udara (Wu) = 50 N
Berat benda dalam air (Wa) = 35 N
Rumus gaya ke atas:
Fa = Wu − Wa
Fa = 50 − 35
Fa = 15 N
Jadi, gaya ke atas yang dialami benda adalah 15 N.
Pilihan lainnya salah karena tidak sesuai dengan hasil pengurangan berat benda di udara dan dalam fluida.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung besar gaya apung berdasarkan konsep berat benda.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya Archimedes menggunakan data berat benda.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah benda mengalami gaya ke atas sebesar 20 N ketika dicelupkan ke dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², volume benda yang tercelup adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 0,0005 m³
B. 0,001 m³
C. 0,002 m³
D. 0,005 m³
E. 0,01 m³
Jawaban Benar
B. 0,002 m³
Pembahasan Lengkap
Rumus gaya Archimedes:
Fa = ρ × g × V
Diketahui:
Fa = 20 N
ρ = 1.000 kg/m³
g = 10 m/s²
Maka:
20 = 1.000 × 10 × V
20 = 10.000V
V = 20 ÷ 10.000
V = 0,002 m³
Jadi, volume benda yang tercelup adalah 0,002 m³.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan rumus Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung volume benda berdasarkan gaya apung.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah benda dapat terapung di permukaan air apabila ....
Pilihan Jawaban
A. Massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis air
B. Massa jenis benda sama dengan massa jenis air
C. Massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis air
D. Berat benda lebih besar daripada gaya apung
E. Gaya gravitasi benda lebih besar dari tekanan air
Jawaban Benar
C. Massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis air
Pembahasan Lengkap
Benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil dibandingkan massa jenis zat cair.
Hubungannya:
- Jika massa jenis benda < massa jenis cairan → benda terapung.
- Jika massa jenis benda = massa jenis cairan → benda melayang.
- Jika massa jenis benda > massa jenis cairan → benda tenggelam.
Pilihan A salah karena benda akan tenggelam.
Pilihan B menunjukkan kondisi melayang.
Pilihan D dan E tidak menjadi penentu utama kondisi benda.
Kompetensi yang Diukur
Memahami hubungan massa jenis dengan kondisi benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kondisi benda berdasarkan perbandingan massa jenis.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 (Memahami)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah balok kayu memiliki volume 0,01 m³ dan massa jenis 600 kg/m³. Jika dimasukkan ke dalam air dengan massa jenis 1.000 kg/m³, kondisi balok tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Tenggelam seluruhnya
B. Melayang di tengah air
C. Terapung sebagian
D. Tidak mengalami gaya apung
E. Menghilang di dalam air
Jawaban Benar
C. Terapung sebagian
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Massa jenis kayu = 600 kg/m³
Massa jenis air = 1.000 kg/m³
Karena:
ρ benda < ρ air
maka benda akan terapung.
Benda tidak seluruhnya berada di dalam air karena sebagian volumenya muncul di permukaan.
Pilihan A salah karena terjadi jika massa jenis benda lebih besar daripada air.
Pilihan B salah karena melayang terjadi jika massa jenis benda sama dengan air.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis kondisi benda berdasarkan massa jenis.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda dalam fluida menggunakan konsep massa jenis.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,003 m³ dan seluruhnya dicelupkan ke dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya ke atas yang dialami benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Jawaban Benar
C. 30 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
V = 0,003 m³
ρ air = 1.000 kg/m³
g = 10 m/s²
Rumus gaya Archimedes:
Fa = ρ × g × V
Fa = 1.000 × 10 × 0,003
Fa = 30 N
Jadi, gaya ke atas yang dialami benda adalah 30 N.
Pilihan lainnya tidak tepat karena tidak sesuai dengan hasil perhitungan menggunakan rumus Hukum Archimedes.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung berdasarkan volume benda yang tercelup.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan rumus gaya Archimedes dalam penyelesaian soal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 80 N di udara. Ketika dimasukkan ke dalam air, berat benda menjadi 60 N. Besar gaya Archimedes yang bekerja pada benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 10 N
B. 15 N
C. 20 N
D. 25 N
E. 30 N
Jawaban Benar
C. 20 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Berat benda di udara = 80 N
Berat benda dalam air = 60 N
Rumus:
Fa = Wu − Wa
Fa = 80 − 60
Fa = 20 N
Jadi, gaya ke atas yang dialami benda adalah 20 N.
Pilihan lain salah karena tidak sesuai dengan selisih berat benda sebelum dan sesudah dimasukkan ke air.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung berdasarkan perubahan berat benda.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya Archimedes dari data berat benda.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa jenis 800 kg/m³ dimasukkan ke dalam zat cair yang memiliki massa jenis 800 kg/m³. Keadaan benda tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Terapung
B. Tenggelam
C. Melayang
D. Menguap
E. Tidak mendapatkan gaya apung
Jawaban Benar
C. Melayang
Pembahasan Lengkap
Syarat benda melayang adalah:
ρ benda = ρ cairan
Diketahui:
ρ benda = 800 kg/m³
ρ cairan = 800 kg/m³
Karena massa jenis keduanya sama, maka gaya berat benda sama dengan gaya ke atas sehingga benda berada dalam keadaan melayang.
Pilihan A salah karena terapung terjadi jika massa jenis benda lebih kecil.
Pilihan B salah karena tenggelam terjadi jika massa jenis benda lebih besar.
Kompetensi yang Diukur
Memahami hubungan massa jenis benda dan fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda berdasarkan massa jenis.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 (Memahami)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah kapal laut dapat mengapung di permukaan air karena ....
Pilihan Jawaban
A. Massa kapal lebih kecil daripada massa air
B. Massa jenis rata-rata kapal lebih kecil daripada massa jenis air
C. Kapal tidak memiliki gaya gravitasi
D. Air tidak memberikan tekanan pada kapal
E. Kapal tidak dipengaruhi gaya apung
Jawaban Benar
B. Massa jenis rata-rata kapal lebih kecil daripada massa jenis air
Pembahasan Lengkap
Kapal laut terbuat dari logam yang massa jenisnya lebih besar dari air, tetapi bentuk kapal yang berongga membuat massa jenis rata-ratanya menjadi lebih kecil daripada air.
Akibatnya, kapal mendapatkan gaya apung yang mampu menahan berat kapal sehingga kapal dapat mengapung.
Pilihan lainnya salah karena semua benda memiliki gaya gravitasi dan benda di air selalu mendapat tekanan serta gaya apung.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan konsep Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan penerapan gaya apung pada kapal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Sebuah benda dengan volume 0,005 m³ tercelup seluruhnya dalam minyak yang memiliki massa jenis 800 kg/m³. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², gaya ke atas yang diterima benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 30 N
C. 40 N
D. 50 N
E. 60 N
Jawaban Benar
C. 40 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
ρ minyak = 800 kg/m³
V = 0,005 m³
g = 10 m/s²
Rumus:
Fa = ρ × g × V
Fa = 800 × 10 × 0,005
Fa = 40 N
Jadi, gaya ke atas yang diterima benda adalah 40 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung pada fluida dengan massa jenis tertentu.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menerapkan rumus Archimedes pada berbagai jenis zat cair.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 120 N di udara dan gaya ke atas sebesar 40 N ketika dimasukkan ke dalam air. Berat benda saat berada di dalam air adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 60 N
B. 70 N
C. 80 N
D. 90 N
E. 100 N
Jawaban Benar
C. 80 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Berat benda di udara = 120 N
Gaya ke atas = 40 N
Rumus:
Berat dalam air = Berat udara − Gaya apung
Wa = 120 − 40
Wa = 80 N
Jadi, berat benda di dalam air adalah 80 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya berat dan gaya apung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan berat benda dalam fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair berdasarkan prinsip Hukum Archimedes adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Termometer
B. Hidrometer
C. Barometer
D. Amperemeter
E. Neraca
Jawaban Benar
B. Hidrometer
Pembahasan Lengkap
Hidrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair dengan memanfaatkan prinsip gaya apung Archimedes.
Ketika hidrometer dimasukkan ke dalam cairan, kedalaman terapungnya menunjukkan nilai massa jenis cairan tersebut.
Pilihan lainnya:
-
Termometer mengukur suhu.
-
Barometer mengukur tekanan udara.
-
Amperemeter mengukur arus listrik.
-
Neraca mengukur massa.
Kompetensi yang Diukur
Memahami penerapan Hukum Archimedes dalam alat ukur.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengenali penggunaan prinsip Archimedes dalam teknologi.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C1 (Mengingat)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,002 m³ dan massa jenis 2.000 kg/m³. Jika benda dimasukkan ke dalam air, kondisi benda tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Terapung
B. Melayang
C. Tenggelam
D. Hilang
E. Mengapung seluruhnya
Jawaban Benar
C. Tenggelam
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
ρ benda = 2.000 kg/m³
ρ air = 1.000 kg/m³
Karena:
ρ benda > ρ air
maka benda akan tenggelam.
Benda dengan massa jenis lebih besar daripada zat cair tidak mampu ditahan oleh gaya apung.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis keadaan benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kondisi benda berdasarkan massa jenis.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Balon udara dapat naik ke atas karena menerapkan prinsip ....
Pilihan Jawaban
A. Tekanan hidrostatis
B. Hukum Pascal
C. Gaya gravitasi
D. Gaya Archimedes pada gas
E. Hukum Ohm
Jawaban Benar
D. Gaya Archimedes pada gas
Pembahasan Lengkap
Hukum Archimedes tidak hanya berlaku pada zat cair, tetapi juga pada gas. Balon udara mendapatkan gaya ke atas dari udara sekitar yang memiliki massa jenis lebih besar dibandingkan udara panas di dalam balon.
Akibatnya, balon memperoleh gaya apung dan dapat bergerak naik.
Pilihan lainnya tidak sesuai dengan prinsip kerja balon udara.
Kompetensi yang Diukur
Memahami penerapan Hukum Archimedes pada gas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan penggunaan gaya apung dalam teknologi.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 (Memahami)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah benda tercelup dalam air dengan volume bagian yang tercelup sebesar 0,004 m³. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan gravitasi 10 m/s², gaya apung benda tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 20 N
B. 30 N
C. 40 N
D. 50 N
E. 60 N
Jawaban Benar
C. 40 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
ρ air = 1.000 kg/m³
V = 0,004 m³
g = 10 m/s²
Gunakan rumus:
Fa = ρ × g × V
Fa = 1.000 × 10 × 0,004
Fa = 40 N
Jadi, gaya apung yang dialami benda adalah 40 N.
Kompetensi yang Diukur
Menggunakan persamaan Hukum Archimedes dalam perhitungan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung besar gaya apung berdasarkan volume fluida yang dipindahkan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,006 m³ dan tercelup seluruhnya dalam air. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya Archimedes yang dialami benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 40 N
B. 50 N
C. 60 N
D. 70 N
E. 80 N
Jawaban Benar
C. 60 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
V = 0,006 m³
ρ air = 1.000 kg/m³
g = 10 m/s²
Rumus gaya Archimedes:
Fa = ρ × g × V
Fa = 1.000 × 10 × 0,006
Fa = 60 N
Jadi, gaya ke atas yang dialami benda adalah 60 N.
Pilihan lainnya tidak tepat karena tidak sesuai dengan hasil perhitungan.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya apung menggunakan konsep Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya Archimedes berdasarkan massa jenis fluida dan volume benda.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 100 N di udara. Setelah dimasukkan ke dalam air, berat benda menjadi 75 N. Volume air yang dipindahkan oleh benda adalah ....
(Gunakan ρ air = 1.000 kg/m³ dan g = 10 m/s²)
Pilihan Jawaban
A. 0,001 m³
B. 0,0015 m³
C. 0,002 m³
D. 0,0025 m³
E. 0,003 m³
Jawaban Benar
D. 0,0025 m³
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Berat di udara = 100 N
Berat dalam air = 75 N
Gaya Archimedes:
Fa = 100 − 75
Fa = 25 N
Rumus:
Fa = ρ × g × V
25 = 1.000 × 10 × V
25 = 10.000V
V = 25 ÷ 10.000
V = 0,0025 m³
Jadi, volume air yang dipindahkan adalah 0,0025 m³.
Kompetensi yang Diukur
Menghubungkan gaya apung dengan volume fluida yang dipindahkan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan volume benda berdasarkan gaya Archimedes.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Sebuah kapal selam dapat naik ke permukaan air dengan cara ....
Pilihan Jawaban
A. Mengurangi gaya gravitasi bumi
B. Mengurangi massa jenis air
C. Mengatur jumlah air dalam tangki pemberat
D. Menghilangkan gaya apung
E. Memperbesar berat kapal selam
Jawaban Benar
C. Mengatur jumlah air dalam tangki pemberat
Pembahasan Lengkap
Kapal selam menggunakan tangki pemberat untuk mengatur posisi di dalam air.
-
Saat tangki diisi air, massa jenis rata-rata kapal meningkat sehingga kapal dapat tenggelam.
-
Saat air dikeluarkan dan diganti udara, massa jenis rata-rata kapal berkurang sehingga kapal dapat naik.
Pilihan lainnya salah karena tidak berkaitan dengan mekanisme kerja kapal selam.
Kompetensi yang Diukur
Memahami penerapan Hukum Archimedes pada teknologi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan prinsip kerja kapal selam berdasarkan gaya apung.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 (Memahami)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah benda dengan massa 4 kg memiliki volume 0,002 m³. Jika benda dimasukkan ke dalam air, keadaan benda tersebut adalah ....
(Gunakan g = 10 m/s²)
Pilihan Jawaban
A. Terapung
B. Melayang
C. Tenggelam
D. Tidak mendapat gaya apung
E. Berubah menjadi gas
Jawaban Benar
C. Tenggelam
Pembahasan Lengkap
Cari massa jenis benda:
ρ = m ÷ V
ρ = 4 ÷ 0,002
ρ = 2.000 kg/m³
Massa jenis air:
ρ air = 1.000 kg/m³
Karena:
ρ benda > ρ air
maka benda akan tenggelam.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis kondisi benda berdasarkan massa jenis.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda dalam zat cair.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Sebuah balok kayu memiliki massa 3 kg dan volume 0,005 m³. Jika dimasukkan ke dalam air, bagian volume balok yang tercelup adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 0,001 m³
B. 0,002 m³
C. 0,003 m³
D. 0,004 m³
E. 0,005 m³
Jawaban Benar
C. 0,003 m³
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
m = 3 kg
V total = 0,005 m³
Massa jenis kayu:
ρ = 3 ÷ 0,005
ρ = 600 kg/m³
Untuk benda terapung:
ρ benda × V benda = ρ air × V tercelup
600 × 0,005 = 1.000 × V tercelup
3 = 1.000 × V tercelup
V tercelup = 0,003 m³
Jadi, volume kayu yang tercelup adalah 0,003 m³.
Kompetensi yang Diukur
Menggunakan konsep benda terapung dalam Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan volume benda yang berada di dalam fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
5 menit
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 90 N di udara dan mengalami gaya ke atas sebesar 30 N ketika berada dalam air. Berat benda di dalam air adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 40 N
B. 50 N
C. 60 N
D. 70 N
E. 80 N
Jawaban Benar
C. 60 N
Pembahasan Lengkap
Rumus:
Berat dalam air = Berat di udara − Gaya Archimedes
Wa = 90 − 30
Wa = 60 N
Jadi, berat benda dalam air adalah 60 N.
Kompetensi yang Diukur
Memahami hubungan gaya berat dan gaya apung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung berat benda saat berada dalam fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Mengapa kapal yang terbuat dari besi dapat tetap mengapung di laut?
Pilihan Jawaban
A. Besi tidak memiliki berat
B. Kapal tidak terkena gaya gravitasi
C. Bentuk kapal membuat massa jenis rata-ratanya lebih kecil dari air
D. Air laut tidak memberikan tekanan
E. Kapal tidak memindahkan air
Jawaban Benar
C. Bentuk kapal membuat massa jenis rata-ratanya lebih kecil dari air
Pembahasan Lengkap
Besi memiliki massa jenis lebih besar daripada air. Namun, kapal dibuat berongga sehingga terdapat udara di dalamnya.
Hal tersebut membuat massa jenis rata-rata kapal menjadi lebih kecil daripada air sehingga gaya apung mampu menahan berat kapal.
Pilihan lainnya tidak benar karena semua benda memiliki berat dan dipengaruhi gravitasi.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan konsep Archimedes pada kehidupan sehari-hari.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan alasan benda tertentu dapat terapung.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki massa jenis 500 kg/m³ dan dimasukkan ke dalam cairan dengan massa jenis 700 kg/m³. Keadaan benda tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Tenggelam
B. Melayang
C. Terapung
D. Tidak mendapat gaya
E. Pecah
Jawaban Benar
C. Terapung
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
ρ benda = 500 kg/m³
ρ cairan = 700 kg/m³
Karena:
ρ benda < ρ cairan
maka benda akan terapung.
Benda dengan massa jenis lebih kecil akan mendapatkan gaya apung yang mampu menahan beratnya.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis perbandingan massa jenis.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keadaan benda dalam fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah benda tercelup dalam air dan memindahkan air sebanyak 0,008 m³. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³ dan gravitasi 10 m/s², gaya apung yang diterima benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 60 N
B. 70 N
C. 80 N
D. 90 N
E. 100 N
Jawaban Benar
C. 80 N
Pembahasan Lengkap
Rumus:
Fa = ρ × g × V
Fa = 1.000 × 10 × 0,008
Fa = 80 N
Jadi, gaya apung benda adalah 80 N.
Kompetensi yang Diukur
Menggunakan rumus Hukum Archimedes.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya apung dari volume fluida yang dipindahkan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah benda mengapung di permukaan air dengan sebagian volumenya berada di atas permukaan. Hal ini terjadi karena ....
Pilihan Jawaban
A. Massa jenis benda lebih kecil daripada air
B. Massa jenis benda lebih besar daripada air
C. Tidak ada gaya gravitasi
D. Tidak ada tekanan air
E. Benda tidak memiliki massa
Jawaban Benar
A. Massa jenis benda lebih kecil daripada air
Pembahasan Lengkap
Benda dapat mengapung jika massa jenisnya lebih kecil dibandingkan massa jenis zat cair.
Ketika benda mengapung, gaya Archimedes yang diterima benda sama dengan berat benda.
Pilihan B menyebabkan benda tenggelam, sedangkan pilihan C, D, dan E tidak sesuai dengan konsep fisika.
Kompetensi yang Diukur
Memahami syarat benda terapung berdasarkan massa jenis.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan fenomena terapung menggunakan konsep Archimedes.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 (Memahami)
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 150 N di udara. Ketika dimasukkan seluruhnya ke dalam suatu cairan, berat benda menjadi 120 N. Jika volume benda yang tercelup adalah 0,003 m³, massa jenis cairan tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 500 kg/m³
B. 750 kg/m³
C. 1.000 kg/m³
D. 1.500 kg/m³
E. 2.000 kg/m³
Jawaban Benar
D. 1.000 kg/m³
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Berat benda di udara = 150 N
Berat benda dalam cairan = 120 N
Gaya Archimedes:
Fa = 150 − 120
Fa = 30 N
Rumus:
Fa = ρ × g × V
30 = ρ × 10 × 0,003
30 = 0,03ρ
ρ = 30 ÷ 0,03
ρ = 1.000 kg/m³
Jadi, massa jenis cairan tersebut adalah 1.000 kg/m³.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya apung dengan massa jenis zat cair.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan massa jenis fluida berdasarkan prinsip Archimedes.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
5 menit
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Perhatikan beberapa peristiwa berikut:
- Kapal laut dapat mengapung di permukaan air.
- Batu tenggelam ketika dimasukkan ke air.
- Balon udara dapat naik ke atmosfer.
- Besi jatuh ke dasar kolam.
Peristiwa yang menunjukkan penerapan Hukum Archimedes adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 1 dan 2 saja
B. 1 dan 3 saja
C. 2 dan 4 saja
D. 1, 2, dan 3 saja
E. Semua benar
Jawaban Benar
E. Semua benar
Pembahasan Lengkap
Hukum Archimedes berlaku pada benda yang berada dalam fluida, baik zat cair maupun gas.
- Kapal mengapung karena mendapatkan gaya apung dari air.
- Batu tenggelam karena gaya beratnya lebih besar daripada gaya apung.
- Balon udara naik karena mendapat gaya apung dari udara.
- Besi tenggelam karena massa jenisnya lebih besar daripada air.
Semua peristiwa tersebut berkaitan dengan prinsip Archimedes.
Kompetensi yang Diukur
Mengidentifikasi penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menganalisis berbagai fenomena berdasarkan konsep gaya apung.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki volume 0,01 m³ dan massa 5 kg. Jika benda dimasukkan ke dalam air dengan massa jenis 1.000 kg/m³, maka kondisi benda adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Tenggelam karena massa benda besar
B. Terapung karena massa jenis benda lebih kecil dari air
C. Melayang karena massa jenis benda sama dengan air
D. Tidak mendapat gaya apung
E. Menghilang karena volume terlalu besar
Jawaban Benar
B. Terapung karena massa jenis benda lebih kecil dari air
Pembahasan Lengkap
Hitung massa jenis benda:
ρ = m ÷ V
ρ = 5 ÷ 0,01
ρ = 500 kg/m³
Bandingkan dengan massa jenis air:
ρ benda = 500 kg/m³
ρ air = 1.000 kg/m³
Karena:
ρ benda < ρ air
maka benda akan terapung.
Pilihan A salah karena massa bukan penentu utama, melainkan massa jenis.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung massa jenis dan menentukan keadaan benda dalam fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan konsep massa jenis untuk menganalisis keadaan benda.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 (Menganalisis)
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Sebuah benda terapung di air dengan 40% bagian volumenya berada di atas permukaan air. Jika volume total benda 0,005 m³, volume benda yang tercelup dalam air adalah ....
Pilihan Jawaban
A. 0,001 m³
B. 0,002 m³
C. 0,003 m³
D. 0,004 m³
E. 0,005 m³
Jawaban Benar
D. 0,003 m³
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
Volume total benda = 0,005 m³
Bagian yang berada di atas air = 40%
Maka bagian yang tercelup:
= 100% − 40%
= 60%
Volume tercelup:
= 60% × 0,005
= 0,6 × 0,005
= 0,003 m³
Jadi, volume benda yang tercelup adalah 0,003 m³.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan konsep benda terapung dalam perhitungan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan volume benda yang tercelup berdasarkan kondisi terapung.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 (Menerapkan)
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
5 menit
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Seorang siswa melakukan percobaan dengan memasukkan tiga benda berbeda ke dalam air.
- Benda A memiliki massa jenis 600 kg/m³.
- Benda B memiliki massa jenis 1.000 kg/m³.
- Benda C memiliki massa jenis 1.200 kg/m³.
Kesimpulan yang tepat berdasarkan percobaan tersebut adalah ....
Pilihan Jawaban
A. Benda A tenggelam, B melayang, C terapung
B. Benda A terapung, B melayang, C tenggelam
C. Semua benda terapung
D. Semua benda tenggelam
E. Benda A melayang, B tenggelam, C terapung
Jawaban Benar
B. Benda A terapung, B melayang, C tenggelam
Pembahasan Lengkap
Massa jenis air = 1.000 kg/m³.
Aturan Hukum Archimedes:
- Jika massa jenis benda < massa jenis air → terapung.
- Jika massa jenis benda = massa jenis air → melayang.
- Jika massa jenis benda > massa jenis air → tenggelam.
Analisis:
- Benda A = 600 kg/m³ → terapung.
- Benda B = 1.000 kg/m³ → melayang.
- Benda C = 1.200 kg/m³ → tenggelam.
Maka jawaban yang benar adalah B.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan massa jenis benda dengan gaya apung.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengevaluasi hasil percobaan berdasarkan konsep Hukum Archimedes.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C5 (Mengevaluasi)
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
5 menit
Kesimpulan
Hukum Archimedes merupakan konsep fisika yang menjelaskan adanya gaya ke atas atau gaya apung yang diberikan fluida terhadap benda yang tercelup di dalamnya. Besarnya gaya apung dipengaruhi oleh massa jenis fluida, percepatan gravitasi, dan volume fluida yang dipindahkan.
Melalui 30 contoh soal Hukum Archimedes lengkap dengan jawaban dan pembahasan, peserta didik dapat memahami berbagai konsep penting seperti menghitung gaya apung, menentukan massa jenis benda, menganalisis kondisi benda terapung, melayang, atau tenggelam, serta mengenali penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.
Latihan soal yang bervariasi ini diharapkan dapat membantu siswa meningkatkan pemahaman konsep fisika, kemampuan berhitung, dan keterampilan menganalisis permasalahan yang berkaitan dengan fluida.
