Mengenal Gaya Apung dalam Hukum Archimedes

Ilustrasi gaya apung. Sumber : Pixabay/Analogicus

Ketika sebuah benda mengapung, gaya apung yang mengarah ke atas akan setara dengan gaya gravitasi yang bekerja padanya. Gaya apung inilah yang memungkinkan seekor itik mengapung di sungai atau kapal tetap mengapung di laut.

Dikutip dari buku Mekanika Fluida, Bruce Munson (2020:30), sebuah benda yang terapung, seperti perahu tongkang yang meluncur perlahan di air, dapat tetap stabil meskipun pusat gravitasinya berada di atas pusat apungnya. Hal ini terjadi karena ketika benda berputar dan melewati pusat massanya, benda tersebut akan kembali ke posisi seimbang.

Pengertian Gaya Apung dan Prinsip Archimedes

Ilustrasi gaya apung. Sumber : Pixabay/Michelle Raponi

Gaya apung adalah gaya yang dialami oleh suatu benda ketika terendam seluruhnya atau sebagian di dalam suatu fluida. Kemampuan suatu benda untuk mengapung dalam cairan bergantung pada gaya apung yang dapat bersifat positif atau negatif.

Hubungan antara berat benda dan berat air yang dipindahkan akan menentukan apakah benda tersebut akan mengapung atau tenggelam. Meskipun ukuran dan bentuk benda berpengaruh, keduanya bukan faktor utama yang menentukan apakah benda akan mengapung atau tidak.

Matematikawan Archimedes berhasil menemukan prinsip kerja gaya apung. Saat ia masuk ke dalam kamar mandi, ia menyadari bahwa semakin dalam ia membenamkan diri ke dalam air, semakin tinggi permukaan air yang naik.

Ia menyadari bahwa tubuhnya menggeser air di bak mandi. Dari pengamatan tersebut, ia menyimpulkan bahwa benda yang berada di dalam air tampak lebih ringan dibandingkan ketika berada di udara. Kesimpulan ini kemudian dikenal sebagai Hukum Archimedes.

Sebuah benda yang mengapung dalam cairan memiliki gaya apung positif. Artinya, berat air yang dipindahkan oleh benda tersebut lebih besar daripada berat bendanya sendiri. Misalnya, sebuah perahu yang beratnya 23 kg tetapi mampu memindahkan 45 kg air akan dengan mudah mengapung.

Kemampuan perahu untuk menggantikan berat air yang lebih besar sebagian dipengaruhi oleh ukuran dan bentuknya. Inilah yang menjelaskan mengapa kapal laut yang berukuran besar dapat mengapung. Selama berat air yang dipindahkan lebih besar daripada berat kapal itu sendiri, kapal tidak akan tenggelam.

Sebaliknya, gaya apung negatif menyebabkan benda tenggelam. Hal ini terjadi jika berat benda lebih besar daripada berat cairan yang dipindahkan. Misalnya, sebuah kerikil yang beratnya 25 gram tetapi hanya memindahkan 15 gram air tidak akan bisa mengapung.

Selain itu, ada juga kondisi apung netral, di mana sebuah benda melayang di dalam air. Ini terjadi ketika berat benda hampir sama dengan berat cairan yang dipindahkan.

Sebuah kapal selam dapat menyesuaikan beratnya dengan menambahkan atau mengeluarkan air dalam tangki khusus, agar dapat melayang di berbagai tingkatan.

Gaya apung diterapkan oleh para insinyur untuk merancang perahu, kapal dan pesawat amfibi yang bisa bertahan secara stabil di dalam air. (EA)

Baca juga : Rumus Hukum Archimedes beserta Contoh Soalnya