Fenomena benda yang bisa mengapung di atas permukaan air atau cairan lainnya seringkali membuat kita penasaran. Mengapa beberapa benda bisa mengapung, sementara yang lainnya tenggelam? Konsep yang mendasari fenomena ini adalah tekanan dan gaya angkat, dua hal yang sangat penting dalam ilmu fisika.
baca juga: les privat sma
Apa Itu Gaya Angkat?
Gaya angkat (atau gaya apung) adalah gaya yang bekerja pada benda yang terendam sebagian atau seluruhnya dalam cairan (seperti air). Gaya ini berfungsi untuk mengangkat benda agar tetap berada di permukaan cairan. Gaya angkat ini disebabkan oleh perbedaan tekanan yang terjadi di dalam cairan.
Konsep Tekanan dalam Cairan
Tekanan dalam cairan meningkat seiring dengan kedalaman cairan tersebut. Semakin dalam benda berada dalam cairan, semakin besar tekanan yang diterima benda tersebut. Hal ini terjadi karena cairan memberikan tekanan yang lebih besar pada benda yang lebih dalam, akibat berat cairan di atas benda tersebut.
Tekanan dalam cairan dihitung dengan rumus:
P=ρ⋅g⋅hP = \rho \cdot g \cdot hP=ρ⋅g⋅h
di mana:
-
PPP adalah tekanan,
-
ρ\rhoρ adalah massa jenis cairan,
-
ggg adalah percepatan gravitasi,
-
hhh adalah kedalaman benda dalam cairan.
Di bagian bawah benda yang terendam, tekanan lebih besar daripada di bagian atasnya. Perbedaan tekanan inilah yang menghasilkan gaya angkat.
Hukum Archimedes: Dasar Gaya Angkat
Hukum Archimedes menjelaskan bahwa setiap benda yang terendam dalam cairan akan mengalami gaya angkat yang besarnya sama dengan berat cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut. Hukum ini dikemukakan oleh ilmuwan Yunani, Archimedes, dan menjadi dasar dari konsep mengapa benda bisa mengapung.
Jika benda lebih ringan dari cairan yang dipindahkannya, benda tersebut akan mengapung. Sebaliknya, jika benda lebih berat dari cairan yang dipindahkannya, benda tersebut akan tenggelam.
baca juga: biaya les privat jakarta
Mengapa Benda Bisa Mengapung?
Benda bisa mengapung jika gaya angkat yang diterimanya lebih besar atau sama dengan berat benda tersebut. Ini terjadi karena perbedaan tekanan di dalam cairan menciptakan gaya angkat yang dapat menahan benda di atas permukaan. Sebagai contoh, kapal besar yang terbuat dari logam bisa mengapung di atas air, meskipun logam lebih padat daripada air. Kapal tersebut memiliki bentuk yang memungkinkan untuk memindahkan air lebih banyak, sehingga gaya angkat yang diterima kapal lebih besar daripada berat kapal itu sendiri.
Di sisi lain, benda yang lebih padat dan tidak memiliki bentuk yang memungkinkan untuk memindahkan cukup banyak cairan akan tenggelam. Misalnya, sebuah batu yang lebih padat dari air akan tenggelam karena gaya angkat yang dihasilkannya tidak cukup besar untuk mengimbanginya.
Contoh Kasus dalam Kehidupan Sehari-hari
-
Kapal Laut
Kapal yang besar dan terbuat dari logam bisa mengapung karena desainnya yang memungkinkan kapal memindahkan cukup banyak air, sehingga gaya angkat yang diterima kapal lebih besar daripada berat kapal. -
Balon Udara
Ketika balon udara diisi dengan udara panas, udara dalam balon menjadi lebih ringan dibandingkan udara dingin di luar balon, sehingga balon dapat mengapung. Konsep gaya angkat di sini juga berlaku, namun dalam konteks udara, bukan cairan. -
Es yang Mengapung di Air
Es mengapung di air karena massa jenis es lebih rendah daripada air cair, sehingga es memindahkan lebih banyak air daripada beratnya, dan akhirnya mengapung.
Fenomena benda yang bisa mengapung di atas permukaan air atau cairan lainnya dapat dijelaskan melalui konsep tekanan dan gaya angkat. Gaya angkat yang bekerja pada benda yang terendam dalam cairan berbanding langsung dengan berat cairan yang dipindahkan oleh benda tersebut, yang dijelaskan oleh hukum Archimedes. Dengan memahami konsep ini, kita dapat menjelaskan banyak peristiwa yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari kapal yang mengapung hingga balon udara yang melayang di langit.