oleh:
Hukum Archimedes.
Suatu hari, Archimedes yang sedang mandi menyadari bahwa air yang tertumpah dari bak mandinya memiliki berat yang sama dengan badannya. Ide ini menciptakan konsep gaya apung yang dijabarkan pada Hukum Archimedes.
Hukum Archimedes menjelaskan bahwa benda yang tercelup pada suatu fluida akan memberikan gaya apung yang setara dengan berat air yang dipindahkan oleh benda tersebut.
Berikut ilustrasinya. Misal ada benda bermassa m dicelupkan ke air. Volume yang tercelup tersebut memindahkan air dengan volume yang sama. Berat air yang terpindahkan: (Densitas air x volume tercelup x percepatan gravitasi) sama dengan gaya apungnya.
Yang menentukan benda mengapung atau tenggelam adalah resultan gaya antara gaya apung dan berat benda.
Bila berat benda lebih besar daripada gaya apung (W > Fb), benda akan tenggelam.
Jika berat benda lebih kecil daripada gaya apung (W < Fb), benda akan mengapung.
Dari pernyataan di atas kita bisa mendapatkan jawaban pertanyaan ini: Agar kapal bisa mengapung, massa total kapal beserta muatannya harus lebih kecil daripada massa air yang terpindahkan akibat bagian kapal yang tercelup.
Nah, saya akan coba lakukan perhitungan sederhana.
Ini adalah perahu tradisional nelayan, terbuat dari kayu. Gambar di bawah adalah ilustrasi beserta asumsi ukuran perahu. Misal saat berada di laut kapal tercelup 20 cm. Bagian yang tercelup kita asumsikan memiliki volume seperti prisma segitiga. (Sorry for bad scaling :( )
Volume bagian yang tercelup ini adalah:
Kemudian kita dapat menentukan massa maksimum perahu beserta muatannya bila perahu tercelup 30 cm: (Asumsi densitas air laut 1020 kg/m^3)
255 kg. Bila massa perahu kayu kita 100 kg, maka total muatan kapal pada kondisi ini adalah 155 kg. Cukup untuk 1-2 orang nelayan ditambah berkilo-kilo ikan.
Bila beban ini terlewati, bagian yang tercelup pada perahu akan lebih besar, karena gaya apung yang dibutuhkan untuk menahan berat beban menjadi lebih besar. Mungkin saja tercelupnya bertambah 5–10 cm. Hingga pada suatu beban dimana gaya apung sudah tidak mampu menahan berat beban perahu, maka perahu akan perlahan-lahan tenggelam.
Kembali ke pertanyaan utama: Bagaimana kapal dengan muatan berton-ton bisa mengapung?
Prinsip yang sama. Namun bedanya, kapal pengangkut didesain agar volume air yang terpindahkan lebih besar sehingga gaya apungnya lebih besar.
Perahu kecil kita saja bisa mengangkat lebih dari 100 kg, bagaimana dengan kapal pengangkut yang ukurannya wumbo jumbo? Wajar saja bila muatannya mencapai skala ton. Dan tiap menambahkan muatan, kapal ini hanya perlu tercelup sedikit ke dalam laut per penambahannya, karena volumenya yang masif.
Kapal-kapal pengangkut ini biasanya memiliki penanda beban di badan kapal. Bila permukaan air laut sudah mencapai tanda ini, berarti beban maksimum telah tercapai. Penambahan beban berlebih dapat beresiko menyebabkan kapal tenggelam.
Begiitulah, semoga membantu.
Posting Komentar