Penerapan Hukum Archimedes

Hukum Archimedes berbunyi, “Apabila massa jenis suatu benda lebih kecil daripada sistem, maka benda tersebut akan mengapung. Jika massa jenis benda sama dengan sistem, maka benda akan melayang. Jika massa benda lebih besar daripada sistem, maka benda akan tenggelam.”. Penerapan hukum Archimedes dapat kita jumpai dalam berbagai peralatan dari yang sederhana hingga yang canggih, misalnya hidrometer, kapal laut, kapal selam, galangan kapal, balon udara, dan jembatan ponton.

a. Hidrometer

Hidrometer merupakan alat untuk mengukur berat jenis atau massa jenis zat cair. Jika hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam. Makin besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer digunakan untuk mengetahui besar kandungan air pada bir atau susu.

Hidrometer terbuat dari tabung kaca. Supaya tabung kaca terapung tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar agar volume zat cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair.

Tangkai tabung kaca hidrometer didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki yang tercelup di dalam zat cair. Artinya perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.

b. Jembatan Ponton

Jembatan ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai jembatan. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip benda terapung. Drumdrum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.

c. Kapal Laut

Pada saat kita meletakkan sepotong besi pada bejana berisi air, besi akan tenggelam. Namun, mengapa kapal laut yang massanya sangat besar tidak tenggelam? Bagaimana konsep fisika dapat menjelaskannya? Agar kapal laut tidak tenggelam badan kapal harus dibuat berongga. hal ini bertujuan agar volume air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi lebih besar. Berdasarkan persamaan besarnya gaya apung sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan, sehingga gaya apungnya menjadi sangat besar. Gaya apung inilah yang mampu melawan berat kapal, sehingga kapal tetap dapat mengapung di permukaan laut. Selain itu dengan adanya rongga kapal, masa jenis kapal lebih kecil dari air laut. Kapal yang beratnya 100 ton dapat mengapung di air karena ada rongga udara tersebut.

d.  Galangan Kapal

Untuk memperbaiki kerusakan kapal bagian bawah, digunakan galangan kapal. Jika kapal akan diperbaiki, galangan kapal ditenggelamkan dan kapal dimasukkan. Setelah itu galangan diapungkan. Galangan ditenggelamkan dan diapungkan dengan cara memasukkan dan mengeluarkan air laut pada ruang cadangan.

e. Balon Udara

Balon udara adalah penerapan prinsip Archimedes di udara. Balon udara harus diisi dengan gas yang bermassa jenis lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer, sehingga, balon udara dapat terbang karena mendapat gaya keatas, misalnya diisi udara yang dipanaskan. Dengan udara yang dipanaskan tersebut, massa udara di dalam balon lebih ringan, sedangkan volume udara di dalam balon tetap. Sehingga massa jenis udara didalam balon lebih rendah dari massa jenis udara atmosfer, dan balon udara dapat melayang.

f. Kapal Selam

Kapal selam dapat diposisikan mengapung, melayang, dan tenggelam di dalam air laut. Oleh karena itu, kapal selam sangat cocok digunakan dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk badan kapal selam dirancang agar dapat melayang, mengapung, dan tenggelam dalam air. Selain itu, dirancang untuk menahan tekanan air dikedalaman laut.

Badan kapal selam diberi rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Rongga udara terletak di lambing kapal. Rongga tersebut dilengkapi dengan katup bagian atas dan bawahnya.

Ketika rongga terisi udara, volume air yang dipindahkan sama dengan berat kapal, kapal selam mengapung. Ketika rongga katup atas dan bawah pada rongga kapal dibuka, udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya, kapal selam mulai tenggelam. Katup akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan. Dalam keadaan tersebut, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali, volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam.

Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya terisi udara. Dengan demikian, kapal selam mengalami gaya apung sama dengan berat kapal selam. Akibatnya, kapal selam akan naik ke permukaan dan mengapung.