Mengapung, Melayang, dan Tenggelam – Jika sobat melempar sehelai daun ke air maka ia akan terapung. Ketika yang sobat lempar adalah sebuah kayu bisa jadi ia akan melayang dan ketika benda itu batu hampir pasti batu tersebut akan tenggelam. Kemungkinan yang terjadi saat benda sobat lemparkan ke air ada 3: mengapung, melayang, atau tenggelam. Apa penyebabnya?
Gaya Tekan Ke Atas Air
Sebuah benda yang berada di dalam air jika dirasakan beratnya akan lebih ringan dari pada saat benda berada di udaara bebas. Hal ini disebabkan fluida (air) mendorong benda dengan gaya yang arahnya berlawanan dengan gaya berat benda. Gaya ini sering disebut gaya tekan atau gaya angkat ke atas yang menyebabkan benda menjadi lebih ringan. Gaya angkat ke atas merpakan selisih antara berat benda di udara dengan berat benda ketika di air
Ftekan ke atas = W udara – W air
Contoh, Andi meiliki massa 65 kg. Jika ketika di dalam kolam renang berat andi adalah 400 N, berapa gaya tekan ke atasnya?
F = 65.10 – 400 250 N
Apa yang menentukan besar gaya tekan ke atas?
Archimides mengatakan bahwa sebuah benda akan mendapat gaya tekan ke atas oleh fluida (air) sama dengan berat fluida (air) yang dipindahkan oleh benda tersebut.Lebih jelasnya simak ilustrasi berikut.
Dari ilustrasi di atas terlihat bahwa volume air yang dipindahkan karena masukknya benda ke air adalah senilai v (gelas ukur kecil). Jika massa jenis air atau fluida tersebuh adalah rho dan percepatan gravitasi g. Maka gaya tekan atau gaya angkat ke atas dirumuskan
Fangkat = v ρ g (vivi orangnya gendut)
Contoh soal
Sebuah balok kayu bervolume 4000 cm3 sobat masukkan ke dalam fluida dengan massa jenis 1300 kg/m3. Jika 3/4 benda tersebut masuk ke dalam air, tentukan gaya tekang ke atasnya?
Fangkat = v .ρ.g
Fangkat = 3/4 x 4000 x 10-6 x 1300 = 1,3 N
Mengapung, Melayang, dan Tenggelam
Telah kita tahu bahwa yang menjadi penyebab benda itu terapung, melayang, atau tenggelam adalah gaya akat ke atas.
Benda Mengapung
Sebuah benda dikatakan mengapung apabila gaya angkat ke atas lebih besar dari gaya berat benda. Hany a sebagian kecil bagian benda yang masuk ke dalam air.Massa jenis fluida lebih besar dari massa jenis benda.
ρbenda < ρair
Benda Melayang
Benda melayang jika seluruh benda tercelup ke air tetapi tidak menyentuh dasar. Gayang tekan ke atas sama dengan gaya berat benda. Massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida.
ρbenda = ρair
Benda Tenggelam
Benda tenggelam karena gaya berat benda lebih besar dari gaya tekan ke atas. Gaya angkat sudah tidak kuat lagi menahan gaya berat sehingga benda jatuh ke dasar fluida
ρbenda > ρair
Contoh Soal
Sobat punya benda yang ketika dimasukkan 4/5 bagian benda tersebut berada di dalam air. Jika rapatan air 1000 kg/m3. Berapa densitas dari (rapatan) benda tersebut?
dari soal di atas maka gaya tekan ke atas air = berat air yang dipindahkan
Vair ρair g = Vbenda ρbenda g
Vair ρair = Vbenda ρbenda
4/5 Vbenda ρair = Vbenda ρbenda
ρbenda = 4/5 ρair = 4/5 x 1000 = 800 kg/m3
Trivia
Tanah Bisa Terapung
Lazimnya jika kita melempar tanah ke dalam air sungai pasti akan tenggelam. Akan tetapi tanah itu juga bisa terapung dengan bantuan udara. Ambil dua genggam tanah kemudian masing masing bentuk menyerupai mangkuk. Lekatkan kedua mangkuk dengan tanah sehingga bagian tengahnya ada rongga udara. Kemudian olesi dengan air dan pastikan tidak ada bagian yang bocor atau retak. Perlahan-lahan letakkan tanah di permukaan air sungai. Jika volume udara di dalamnya cukup pasti tanah tersebu terapung. Okey sobat hitung itu tadi penjelasan sederhana kenapa benda mengapung, melayang, dan tenggelam. Semoga bermanfaat.