Jawaban:

Untuk menghitung gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut, kita perlu menggunakan prinsip dasar hidrostatika, yaitu:

F = ρghA

di mana:

- F adalah gaya yang diperlukan (dalam newton)

- ρ adalah massa jenis fluida (dalam kg/m3)

- g adalah percepatan gravitasi (dalam m/s2)

- h adalah ketinggian fluida di atas penampang yang dihitung (dalam meter)

- A adalah luas penampang (dalam meter persegi)

Dalam kasus ini, kita dapat menganggap fluida yang menopang benda adalah udara, karena benda tersebut tidak sepenuhnya terendam dalam fluida lain seperti air atau minyak. Oleh karena itu, massa jenis udara dapat dianggap konstan sebesar 1,2 kg/m3.

Kita juga perlu menghitung ketinggian udara di atas penampang a2, karena itulah yang menopang benda. Ketinggian udara ini dapat dihitung dengan menggunakan prinsip dasar hidrostatika juga:

P2 + ρgh2 = P1 + ρgh1

di mana:

- P2 dan P1 adalah tekanan udara di atas masing-masing penampang (dalam pascal)

- h2 dan h1 adalah ketinggian udara di atas masing-masing penampang (dalam meter)

Karena udara dianggap sebagai fluida yang tidak bergerak, maka tekanan udara di atas kedua penampang adalah sama, yaitu tekanan atmosfer sekitar 1,013 x 105 pascal. Oleh karena itu, persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi:

ρgh2 = P2 - P1 = 0 - 1,013 x 105 = -1,013 x 105 pascal

h2 = -1,013 x 105 / (ρg) = -1,013 x 105 / (1,2 x 9,81) = -8.333 meter

Ketinggian ini negatif karena udara di atas penampang a2 berada di bawah tekanan atmosfer, yaitu di bawah kondisi vakum. Namun, ini tidak mempengaruhi perhitungan gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda, karena prinsip dasar hidrostatika hanya memperhitungkan perbedaan ketinggian fluida di atas penampang yang dihitung.

Dengan demikian, kita dapat menghitung gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut:

F = ρghA = 1,2 x 9,81 x (-8.333) x 6.000 x 10^-4 = -59,6 newton

Gaya ini negatif karena arahnya ke bawah, yaitu berlawanan dengan arah gaya gravitasi yang menarik benda ke bawah. Oleh karena itu, untuk mengangkat benda tersebut, kita perlu memberikan gaya sebesar 59,6 newton ke atas.

Penjelasan: