Segelas air ditimbang dengan sebuah neraca. Apakah pembacaan neraca berubah jika sepotong besi digantungkan dari sebuah tali di celupkan dalam air. Jelaskan!

Jika air yang tumpah masih berada di atas neraca, maka pembacaan neraca akan berubah karena massanya bertambah.

Ans:
Sederhananya: ya, berat air ketika dicelupkan batang besi akan berubah, lebih tepatnya lagi, air akan bertambah berat. Sedangkan berat batang besi akan berkurang.

Ketika besi dicelupkan ke dalam air, air akan mendorong besi ke atas dengan gaya angkat atau gaya apungnya. Hukum III Newton berbunyi "setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah", sesuai dengan hukum ini, besi akan mendorong ke arah air (ke bawah) dengan gaya yang sama besar dengan gaya apungnya.

Hal ini menyebabkan berat air meningkat dan berat batang logam berkurang.

Penjelasan detail:

Asumsi:
==========
Diasumsikan segelas air dengan massa air [tex]M_{air}[/tex] dengan kepadatan [tex]\rho_{air}[/tex]. Sebuah benda padat berupa besi dengan massa solid [tex]M_{besi}[/tex] dengan kepadatan [tex]\rho_{besi}[/tex].

Sebelum dimasukkan sepotong besi, berat bersih segelas air adalah [tex]aW_{air}[/tex] dan berat batang besi sebelum dimasukkan ke dalam air adalah [tex]aW_{besi}[/tex].

Penjelasan:
==========
Mencelupkan benda ke dalam cairan tidak mengubah massa cairan maupun benda tersebut, yang terpengaruh dari pencelupan adalah berat benda dan cairan.

Gaya angkat (F) yang disebabkan air akan mengubah berat besi yang dicelupkan ke dalamnya;

[tex]F=\rho Vg[/tex]

Dari persamaan tersebut diketahui bahwa air melepaskan gaya yang mendorong besi ke atas, sesuai dengan Hukum III Newton, pasti ada gaya yang dilepaskan oleh besi yang mendorong air ke bawah.

Gaya angkat yang diberlakukan oleh air terhadap besi adalah:

[tex]F_A=\rho_{air}\times \frac{M_{besi}g}{2\rho_{besi}} [/tex]

==========
Sesuai dengan persamaan di atas, ketika berat potongan besi diukur, hasilnya akan sesuai dengan persamaan berikut:

[tex]W_{besi}=(aW_{besi}-F_A)[/tex]*

Sedangkan ketika neraca menghitung berat air, hasilnya akan sesuai dengan persamaan berikut:

[tex]W_{air}=(aW_{air}+F_A)[/tex]*

==========
Notes: * satuan berat adalah Newton atau N.

Edits: random edits and false formatting.

[tex]\bigotimes \hfill {\huge\spadesuit} \hfill \bigotimes[/tex]