Sebuah balon udara terbang pada ketinggian 50 m di atas permukaan tanah. Diketahui massa jenis udara 1,29 kg/m³ dan massa jenis helium 0,18 kg/m³. Jika volume b

Kelas: VIII
Mata Pelajaran: Fisika 
Materi: Fluida Statis

Kata Kunci: Gaya Angkat Balon, Hukum Archimedes

                                      
Jawaban pendek:

Sebuah balon udara terbang pada ketinggian 50 m di atas permukaan tanah. Diketahui massa jenis udara 1,29 kg/m³ dan massa jenis helium 0,18 kg/m³. Jika volume balon udara 5000 m³, beban maksimal yang boleh menaiki balon udara adalah ..... a. 5550 kg.

Jawaban panjang:

Dalam persoalan ini, gaya angkat dari balon disebabkan oleh adanya volume udara yang dipindahkan oleh balon udara. Sehingga besar gaya angkat (FA) yang dialami oleh udara, sebagaimana hukum Archimedes adalah sesuai dengan berat udara (Wu) yang dipindahkan.

Berat udara yang dipindahkan ini sendiri sama dengan massa jenis udara (ρu) dikalikan dengan volume udara yang dipindahkan (setara dengan volume balon Vb) dan percepatan gravitasi (g).

Bila massa jenis udara 1,29 kg/m³, percepatan grafitasi kita anggap 10 kg.ms2 dan volume balon udara 5000 m³, maka gaya angkat adalah:

FA = Wu

      = mu. Vb

FA = ρu. g. Vb

     = 1,2 x 10 x 5000

FA = 64500 Newton

Beban maksimal balon adalah beban ketika berat balon dan beban (W) setara dengan gaya angkat (FA). Bila berat balon dan beban lebih besar dari gaya angkat maka balon akan jatuh. Bila ditulis dengan persamaan adalah:

FA = W

Sementara berat balon dan beban sendiri adalah sebesar massa balon dan beban dikalikan percepatan gravitasi.

W = m. g

W = (m balon + m beban) g

Dan massa balon adalah sebesar volme balon dikalikan masa jenis (ρ) balon.

m balon = v balon.  ρ balon

              = 5000 x 0,18 kg/m³

             = 900 kg

Sehingga kedua persamaan diatas digabungkan menjad:

FA = W = (m balon + m beban) g

64500 = (900 + m beban) 10

900 + m beban = 6450

m beban = 6450 – 900

               = 5550 kg