MUNGKIN kamu pernah mendengar pertanyaan ini : “Mengapa sih jarum jahit
tenggelam jika dicelupkan ke dalam air, sementara kapal laut yang jauh
lebih berat dari jarum, tidak tenggelam?”, dan tahu kah kamu bagaimana
penjelasan atas pertanyaan tersebut ?
Setiap benda memiliki massa jenis (kadang disebut juga Berat
Jenis), yaitu perbandingan antara massa dengan volume benda tersebut.
Sebagai contoh Massa Jenis Air adalah 1 gr/cm
3 (= 1000 kg/m
3), artinya air yang memiliki ukuran kubus dengan sisi masing-masing 1 cm, akan memiliki berat 1 gram.

Kamu
sudah tahu bahwa sebuah benda akan terapung, melayang, tenggelam di
dalam sebuah cairan, adalah karena massa jenis benda itu dibandingkan
dengan massa jenis cairan tempat benda itu dicelupkan. Jadi benda akan
terapung jika massa jenis benda itu lebih kecil dari massa jenis cairan.
Benda akan melayang jika massa jenis benda dan cairannya sama. Benda
akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis
cairan.
Lantas apa yang mempengaruhi massa jenis? Seperti yang
sudah di jelaskan di atas, massa jenis adalah perbandingan antara massa
benda dengan volumenya. Artinya semakin kecil massa benda (semakin
ringan), dan semakin besar volume benda tersebut, maka semakin kecil-lah
massa jenisnya.
Kembali
ke masalah jarum dan kapal laut. Katakanlah keduanya dicelupkan kedalam
cairan yang sama (yang tentu memiliki massa jenis yang sama). Jarum
akan tenggelam karena massa jenis jarum lebih besar dari pada massa
jenis air, dan juga masih lebih besar dari massa jenis kapal. Kenapa
massa jenis kapal bisa lebih kecil dari massa jenis jarum? Penyebabnya
adalah kapal laut memiliki ”ruangan” yang demikian luas beserta rongga
berisi udara, yang menjadikan ”volume” kapal laut menjadi sedemikian
besar dan mengakibatkan massa jenisnya jadi lebih kecil. Bingung?,
begini : massa jenis adalah Massa
dibagi volumenya, nah kalo
volumenya semakin besar sementara massanya tetap, maka hasil
pembagiannya tentu jadi lebih kecil kan? (coba deh 8 dibagi 2 = 4,
sementara 8 dibagi 4 = 2, jadi lebih kecil kan?)
Massa jenis
juga bergantung pada jenis bahan, sebuah kubus pejal berukuran sama
yang terbuat dari kayu tentu akan memiliki massa jenis lebih kecil
daripada kubus yang terbuat dari logam.
Bagaimana kaitan penjelasan di atas dengan hukum Archimedes?
Prinsip dasar (fisika) agar benda dapat terapung di air:
1. Massa Jenis (MJ) benda harus lebih kecil daripada massa jenis air.
misalnya
MJ air = 1 gr /cm3 (= 1.000 kg /m3). Apabila kita mau mengapungkan
besi seberat 1 ton (1.000 kg) maka harus kita buat desain kapal yang
volumenya lebih dari 1 m3 (misalnya 10 m3), maka MJ kapal tsb mjd 1.000 /
10 = 100 kg /m3. Bagaimana cara menjadikan volumenya 10 m3? Berarti
harus kita isi dengan ruang kosong (udara) misalnya berbentuk
kompartemen kapal (fungsi lebih lanjut kompartemen diisi air untuk
kesetimbangan berat kapal diatas air pada saat dijalankan).
2.
Hukum Archimedes = Apabila suatu benda masuk ke dalam air maka benda
tersebut akan mendapat gaya tekan keatas sebanding (sama besar) dengan
volume zat cair yang dipindahkan.
Artinya, konstruksi kapal harus
memungkinkan terjadinya pemindahan volume air (tapi tidak masuk ke dalam
kapal). Seberapa besar zat cair volume tersebut bisa dipindahkan, maka
gaya apung makin besar. Makanya perlu optimasi bentuk/desain kapal untuk
memenuhi 2 kaidah ini.
Pertanyaan kenapa balok kayu tidak tenggelam di air walaupun tidak ada rongga udara?
Prinsip dasarnya adalah massa jenis kayu pasti lebih kecil daripada massa jenis air.
Bisa kita gunakan pembuktian terbalik:
Ukur volume kayu tersebut kmd timbang.
Skr ambil air sebanyak volume kayu tadi, kmd ditimbang. Pasti airnya lebih berat, makanya kayu bisa terapung dalam air.
Sebenarnya
tidak semua kayu terapung dalam air, contohnya kayu setigi. Kenapa
tenggelam dalam air? Karena Masa jenis nya lebih besar dari Massa jenis air, bukan karena
faktor mistik dll.
Semoga bermanfaat bagi kalian semua ^_^