Show Hukum Archimedes menjadi prinsip yang diterapkan untuk cara kerja kapal selam. Dalam buku Kumpulan Rumus Fisika SMP karangan Joni Zukarnain, S. S, hukum Archimedes membahas tentang gaya apung dan zat cair, di mana bunyi hukumnya adalah sebagai berikut: "Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut." Hukum Archimedes juga berkaitan dengan kapal selam. Ini adalah kapal yang bisa bergerak di bawah dan di atas permukaan laut. Kapal ini bisa menyelam dan muncul ke permukaan air dengan cara mengubah kerapatan nisbi. Lantas, seperti apa cara kerja kapal selam? Mengapa kapal tersebut mampu mengapung, melayang, dan tenggelam dalam air laut? Simak pembahasan berikut untuk mengetahui jawabannya. Ilustrasi Cara Kerja Kapal Selam Foto: UnsplashIka Maryani dan Jumadi (2019) dalam bukunya yang berjudul Pengantar Konsep dan Aplikasi Fisika memaparkan, kapal selam dapat bergerak bebas di dalam air karena mampu menahan tekanan air di kedalaman air laut yang arusnya sangat besar. Cara kerja kapal selam bergantung rongga udara dalam badan kapal selam yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Rongga yang terletak di lambung kapal itu dibekali dengan katup atau pintu pada bagian atas dan bawah. Ketika kapal selam mengapung, rongga diisi dengan udara, sehingga volume air yang dipindahkan setara dengan berat kapal. Lalu, sesuai dengan hukum Archimedes, kapal selam tersebut akan mengapung. Apabila rongga katup atas dan katup bawah pada rongga kapal selam dibuka, udara dalam rongga kapal tersebut keluar dan air masuk mengisi rongga itu. Alhasil, kerapatan nisbi meningkat dan menjadi berat, lalu kapal mulai tenggelam. Nantinya, katup akan ditutup saat kapal sudah mencapai kedalaman yang diinginkan. Kemudian, ketika kapal selam hendak muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga akan dipompa keluar sehingga terisi udara. Selanjutnya, kapal selam akan mengalami gaya apung yang bisa menyamakan berat kapal selam tersebut. Sehingga, kapal naik dan mengapung di permukaan. Ilustrasi Cara Kerja Kapal Selam Foto: PixabayBerdasarkan informasi dari buku Fisika Dasar 1 karya Astuti Salim dan Suryani Taib (2018), kapal selam memiliki batasan tertentu ketika menyelam. Jika kapal menyelam terlalu dalam, maka kapal bisa hancur lantaran tekanan hidrostatisnya terlalu besar. Apabila kapal mengalami kerusakan di bagian bawah, maka akan digunakan galangan kapal. Galangan tersebut akan ditenggelamkan dan kapal dimasukkan. Selanjutnya, galangan tersebut diapungkan. Galangan ini ditenggelamkan dan diapungkan dengan cara memasukkan dan mengeluarkan air laut pada ruang cadangan. Prinsip galangan kapal secara garis besar sama dengan kapal selam yang cara kerjanya bergantung dengan banyak sedikitnya air di ruang cadangan.
Teman-teman, coba deh bandingkan! Saat berada di dalam air, kita bisa lebih mudah mengangkat beban yang berat lho, dibandingkan dengan saat kita berada di darat. Saat berada di dalam air, menggendong teman jadi terasa lebih mudah daripada saat kita menggendong teman kita di darat. Hmm.. iya juga, ya? Kok bisa gitu, sih? Saat berada di dalam air, kita jadi bisa mengangkat beban dengan lebih mudah akibat adanya gaya angkat pada benda di dalam fluida, atau yang biasa disebut dengan Gaya Archimedes. Nah, Gaya Archimedes inilah yang seolah membuat beban terasa lebih ringan dan kita seolah menjadi lebih kuat. "Ooohh.. kirain emang aku aja yang jadi punya kekuatan super kalau masuk ke dalam air, ternyata berkat bantuan Gaya Archimedes toh.. Hehehe.." Ngomong-ngomong, apa sih Gaya Archimedes itu? Yuk, belajar! Apa itu Gaya Archimedes?Gaya Archimedes adalah gaya angkat ke atas pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida (zat cair atau gas). Gaya Archimedes ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Yunani yang bernama sama yaitu Archimedes. Penemuannya ini kemudian menjadi hukum yang berlaku di bidang fisika hingga saat ini yang kita kenal dengan sebutan Hukum Archimedes. Hukum ArchimedesHukum Archimedes menjelaskan hubungan antara gaya berat dan gaya ke atas (gaya apung) pada suatu benda jika dimasukkan ke dalam fluida. Akibat adanya gaya angkat ke atas (gaya apung), benda yang ada di dalam fluida, beratnya akan berkurang. Sehingga, benda yang diangkat di dalam fluida akan terasa lebih ringan dibandingkan ketika diangkat di darat. Bunyi Hukum Archimedes yaitu: "Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut." Baca Juga: Elastisitas Zat Padat dan Hukum Hooke Nah, sekarang kita masuk ke pembahasan selanjutnya yuk, yaitu menghitung Gaya Archimedes. Rumus Menghitung Gaya ArchimedesUntuk menghitung Gaya Archimedes, kamu bisa menggunakan rumus sebagai berikut: Nah, selain rumus, kamu juga perlu tahu nih, bahwa ada tiga keadaan benda saat berada dalam fluida. Apa saja itu? Yuk, kita bahas satu per satu! Keadaan Benda Saat Berada Dalam Fluida1. Benda TenggelamKeadaan ini terjadi saat massa jenis fluida lebih kecil dari massa jenis benda. Contohnya besi atau baja akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air. Benda tenggelam saat ρfluida < ρbenda (Sumber: fisikazone.com) 2. Benda MelayangKeadaan ini terjadi saat massa jenis fluida sama dengan massa jenis benda. Contohnya telur yang dimasukkan ke dalam air yang ditambahkan sedikit garam akan melayang karena massa jenis keduanya sama. Benda melayang saat ρfluida = ρbenda (Sumber: fisikazone.com) 3. Benda TerapungKeadaan ini terjadi saat massa jenis fluida lebih besar dari massa jenis benda. Contohnya styrofoam atau plastik akan terapung jika dimasukkan ke dalam air. Benda terapung saat ρfluida > ρbenda (Sumber: fisikazone.com) Penerapan Hukum Archimedes1. Kapal SelamKapal selam merupakan salah satu contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari. Kapal selam mampu mengatur massa jenisnya di dalam air agar bisa menyelam, melayang, dan mengapung di permukaan air. Caranya adalah dengan mengeluarkan atau memasukkan air untuk mengurangi atau menambah massa jenisnya. 2. Balon UdaraPenerapan Hukum Archimedes juga berlaku pada balon udara. Udara di dalam balon udara dipanaskan agar massa jenisnya menjadi lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya (atmosfer), sehingga balon udara dapat melayang di udara. 3. Kapal LautKapal laut biasanya terbuat dari baja atau besi, tapi dapat mengapung di atas laut. Mengapa demikian? Hal ini karena gaya angkat kapal sebanding dengan berat kapal. Kapal laut memiliki bentuk berongga sehingga volume air yang dipindahkan akan lebih besar dan gaya angkat ke atas pun juga menjadi lebih besar. Untuk lebih memahami Hukum Archimedes, coba kerjakan contoh soal di bawah ini, yuk! Contoh Soal Hukum ArchimedesSebuah benda memiliki massa sebesar 50 kg ketika berada di udara. Kemudian benda tersebut diukur di dalam air dan hasil pengukurannya sebesar 25 kg. Jika benda tersebut berada seluruhnya di dalam air dengan massa jenis sebesar 1000 kg/m3, volume benda tersebut adalah.... Penyelesaian: Diketahui: m1 = 50 kg m2 = 25 kg ρ = 1000 kg/m3 Ditanya: Fa dan V? Jawab: F1 = m1 x g = 50 x 10 = 500 N F2 = m2 x g = 25 x 10 = 250 N Fa = F1 - F2 = 500 – 250 = 250 N -- Oke, sekarang kamu sudah paham kan tentang Hukum Archimedes? Kalau kamu punya contoh penerapan lain dari Hukum Archimedes, silakan tulis di kolom komentar, ya! Jangan lupa, pelajari juga materi lainnya dalam bentuk video beranimasi, lengkap dengan latihan soal dan rangkuman di ruangbelajar. Download sekarang, kuy!
Sumber gambar: Gambar "Keadaan Benda dalam Fluida" [Daring]. Tautan: http://fisikazone.com/hukum-archimedes/ (Diakses pada 31 Agustus 2021). Artikel ini telah diperbarui pada 21 September 2022. |