Jarum Jahit dan Kapal Laut

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/cm³ (= 1000 kg/m³), 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 ^_^