Rabu, 03 April 2013

Mengapa Kapal Laut Tidak Tenggelam?




Semua orang mengetahui kalau logam baja itu berat sekali. 1 m3 logam baja bisa memiliki massa sebesar 7750 kg. Bandingkan dengan air yang hanya memiliki massa sekitar 1000 kg setiap meter kubiknya. Jadi secara logika, harusnya logam baja tenggelam di air. Tapi kenapa kapal laut dari logam baja dapat mengapung di air? Pada kasus ini berlaku hukum Archimedes, Setiap benda yang terendam sebagian ataupun seluruhnya di dalam cairan (dalam hal ini air) akan mengalami gaya apung setara dengan berat benda yang dipindahkan oleh benda tersebut. Apa yang terjadi dengan logam baja jika dimasukkan ke dalam air? 

Tenggelam
Dalam ilustrasi, kita lihat logam baja dengan volume 1 m3 tenggelam sepenuhnya di dalam air. Dapat dilihat pula jika logam baja mengalami 2 gaya. Satu gaya gravitasi yang menarik massa logam baja ke bawah. Gaya ini setara dengan massa logam baja yaitu 7750 kg. Gaya lainnya adalah gaya apung ke atas yang besarnya setara dengan massa air yang sekarang ditempati oleh logam baja, yaitu sebesar 1000 kg. Air yang ditempati oleh logam baja adalah sebesar 1 m3 (sama dengan volume logam baja yang terendam air) sedangkan di atas sudah disebut jika 1 m3 air memiliki massa 1000 kg. Karena gaya kebawah lebih besar dari gaya ke atas, maka logam baja tenggelam. 

Melayang  
Sekarang misalkan kita isi 87,1% bagian logam baja dengan udara, karena sekarang bagian dalam logam baja hanya berisi udara, maka artinya massanya menyusut menjadi tinggal 12,9% saja dari massa awal yang sebesar 7750 kg. Massa yang tersisa sekarang hanya 1000 kg. Akibatnya sekarang gaya ke bawah sebesar massa logam baja menjadi sama dengan gaya apung sehingga logam baja sekarang melayang di dalam air. 

Terapung
Jika kali ini kita isi bagian logam baja dengan 95% udara, maka yang terjadi adalah seperti ini Selama logam baja berada di dalam air, ia akan tetap mengalami gaya apung sebesar 1000 kg. Karena gaya apung sekarang lebih besar dari massa logam baja, maka logam baja mulai mengapung. Saat misalnya 50% bagian logam baja mulai keluar dari air, maka gaya apung pun berkurang menjadi sebesar 500 kg. Namun gaya apung ini tetap lebih besar dari massa logam baja sehingga logam baja tetap dalam proses mengapung. Saat massa air yang dipindahkan menjadi sama dengan massa logam baja sebesar 387,5 kg, maka sekarang logam baja dalam keseimbangan antara daya apung dengan massa logam baja itu sendiri. 

Pada kasus pertama, logam baja tenggelam karena massa jenisnya (7750g/m3) jauh lebih berat dari massa jenis air yang 1000 kg/m3. Pada kasus kedua, logam baja melayang karena massa jenisnya sekarang sama dengan air. Pada kasus ketiga, logam baja mengapung karena massa jenisnya (387,5 kg/m3) lebih kecil dari massa jenis air.