Beranda > Fisika SMA, Fisika SMP > Kaitan Gaya apung, Gaya berat, dan Massa jenis

Kaitan Gaya apung, Gaya berat, dan Massa jenis

Selama ini saya suka bingung dengan argumentasi bahwa jika suatu benda terapung di atas fluida (misal, air) terjadi karena massa jenis benda tersebut lebih kecil dari air. Lalu bagaimana dengan kapal laut atau benda-benda lainnya yang bisa terapung di laut?

Memang, ada penjelasan terapungnya kapal laut dengan Hukum Archimedes melalui konsep gaya apungnya (atau bouyancy). Akan tetapi, bagaimana kaitan antara kedua konsep, yaitu konsep massa jenis dan gaya apung, juga dengan gaya berat? Haruslah ada kaitannya serta tidak saling mematahkan konsep sehingga menjadi penjelasan yang utuh.

Berikut pemaparannya.

Jika tidak ada tali yg mengikat, atau gaya lain yang mendorong atau menarik sebuah benda yang sebagian atau seluruhnya tenggelam di dalam fluida, hanya gaya berat dan gaya apung yang menentukan apa yang terjadi.

Gaya berat ini berbanding lurus dengan massa jenis dan volume benda, dan gaya apung tergantung pada massa jenis fluida dan banyaknya fluida yang dipindahkan oleh benda.

Gerak dari benda dipengaruhi oleh besarnya gaya apung yang mendorong benda ke atas dan gaya berat yang menarik ke bawah. Ada tiga kemungkinan yang terjadi pada benda:

1. Massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis fluida

Jika objek memiliki massa jenis rata-rata lebih besar daripada massa jenis fluida yang dicelupkan, maka gaya berat benda akan lebih besar daripada berat fluida yang dipindahkan oleh benda yang tenggelam seluruhnya, karena volume yang terlibat tetap. Oleh karena gaya berat bekerja ke bawah, lebih besar daripada gaya apung yang bekerja ke atas, resultan gaya pada benda yang bekerja akan ke bawah dan benda akan tenggelam (kecuali ditopang oleh gaya lain seperti ada tali yang mengait pada benda).

2. Massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis fluida

Jika massa jenis objek lebih kecil daripada massa jenis fluida, gaya apung akan lebih besar daripada berat benda ketika benda seluruhnya berada di dalam air. Gaya resultan yang bekerja pada benda akan berarah ke atas, dan objek akan mengapung ke atas permukaan. Ketika sampai di atas permukaan fluida, benda masih terendam di dalam air sehingga gaya berat fluida yang dipindahkan oleh sebagian objek yang berada di dalam fluida (gaya apung) akan sama dengan gaya berat objek. Gaya resultan adalah nol, dan objek setimbang. Tidak memiliki percepatan.

3. Massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida

Gaya berat objek akan sama dengan berat fluida yang dipindahkan ketika objek berada di dalam air seluruhnya. Objek akan mengapung ketika berada di dalam air seluruhnya, naik atau tenggelam di fluida dengan mengubah sedikit massa jenisnya, seperti yang dilakukan ikan atau kapal selam. Massa jenis rata-rata kapal selam dapat diubah besarnya sedikit bertambah atau berkurang dengan mengambil atau mengeluarkan air.

Mengapa kapal dari baja bisa mengapung?

Baja lebih rapat dari air, dan kapal dari baja adalah benda yang sangat berat. Mengapa kapal tersebut bisa mengapung? Jawabannya adalah bahwa kapal tersebut tidak seluruh bagiannya terbuat dari sekotak baja solid. Ada ruang terbuka yang diisi udara dan bahan lain di dalamnya. Baja solid akan cepat tenggelam, tetapi jika massa jenis rata-rata kapal lebih kecil daripada berat air yang dipindahkan, sebuah kapal baja tentu akan terapung. Karena ada ruang udara dan bahan lainnya, massa jenis rata-rata kapal akan menjadi lebih kecil daripada baja.

Menurut prinsip Archimedes, gaya apung yang bekerja di kapal harus sama dengan berat air yang dipindahkan oleh lambung perahu. Untuk perahu berada dalam ekuilibrium (dengan gaya total nol), gaya apung harus sama dengan berat kapal. Saat kita memuat perahu dengan kargo, berat total kapal meningkat. Begitu juga, gaya apung harus meningkat. Jumlah air yang dipindahkan oleh lambung meningkat, sehingga perahu itu tenggelam dalam air yang lebih rendah. Ada batas untuk berapa banyak berat dapat ditambahkan ke perahu (sering dinyatakan sebagai tonase). Kapal tanker minyak penuh muatan akan lebih rendah dalam air daripada kapal tangker kosong muatan.

Pertimbangan penting lainnya dalam merancang perahu adalah bentuk lambung dan bagaimana beban perahu akan dimuat. Jika pusat gravitasi kapal terlalu tinggi atau jika muatan kapal tersebut tidak merata, ada bahaya bahwa perahu akan terjungkal. Gelombang laut dan angin menambah bahaya ini, sehingga faktor keselamatan harus disertakan dalam desain. Setelah air masuk ke perahu, berat keseluruhan dari perahu dan meningkatkan massa jenis rata-rata. Ketika massa rata-rata kapal menjadi lebih besar dari massa jenis rata-rata air, perahu akan tenggelam.

About these ads
  1. 27 November 2010 pukul 16:41

    tolong jelaskan sekali lagi mengenai gaya berat benda(gravitasi)

  2. 11 Februari 2011 pukul 13:49

    kalo percobaan fluida dilakukan di media malam yang dibentuk perahu, kenapa malam pada saat berbentuk bola dicelupkan ke air akan tenggelam, sedangkan apabila malam dibentuk perahu dapat terapung dan dapat tenggelam setelah air tersebut diberi cairan sabun, apa pengaruhnya terhadap gaya apung dan masa jenis?

  3. masdiisya
    14 Februari 2011 pukul 13:17

    setahu saya, penambahan cairan sabun mengurangi besar dari tegangan permukaan dari air. bahasan tegangan permukaan lebih kepada bentuk molekul air yang ujung-ujungnya membahas bentuk ikatan molekul. jadi, berbeda pembahasan. mudah-mudahan bisa dibahas di artikel masa datang…makasih atas pertanyaannya

  4. vivi_oncy
    4 April 2011 pukul 05:48

    saya mau tanya, kenapa massa jenis benda pada saat dicelupkan kedalam air lebih besar daripada massa jenis benda pada perhitungan teori???? tolong jalsakan..
    terimakasih……

  5. masdiisya
    4 April 2011 pukul 10:04

    massa jenis suatu benda ditetapkan nilainya selalu sama di mana-mana dan kapanpun sebagai perbandingan antara massa benda dan volume benda. dan terkadang kita harus memperhatikan suhu karena dapat mempengaruhi nilai massa jenis.
    sekarang ditanya ketika dicelupkan ke air kok massa jenisnya bertambah besar daripada perhitungan? kok bisa dapat kesimpulan seperti ini? mungkin kamu salah baca atau tafsir. kalo untuk benda yang sama hal ini tidak mungkin terjadi.
    begini….ketika benda dicelupkan ke air (baca artikelnya dulu) ada tiga kemungkinan terapung, melayang, tenggelam. secara singkat, ketika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis cairan maka benda akan terapung dan begitu seterusnya….sebetulnya hal inilah yang saya ingin perjelas bahwa kesimpulan ini diambil dari bahasan gaya apung dan gaya berat dulu sebelum begitu saja menerapkan pernyataan di atas. karena bagi saya ketika tiba-tiba menggunakan kesimpulan tersebut bagi membingungkan (setelah berpuluh-puluh tahun sadar hehehehe)…

  6. 14 Juli 2011 pukul 00:25

    Kapal dapat mengapung karena desainnya berongga sehingga memungkinkan udara masuk di ruang palka/kargo. Karena massa jenis udara < massa jenis air, maka kapal mengambang walaupun lambung terbuat dari baja. Gaya tenggelam baja dikalahkan oleh gaya apung udara terhadap air.
    Jika desain kapal itu pejal, atau bermuatan penuh, atau ada kebocoran di lambung (sehingga air mendesak masuk udara di lambung) atau apapun yang mengurangi VOLUME udara di lambung kapal, maka kapal akan tenggelam.
    Fenomena ini dimanfaatkan di kapal selam. Saat menyelam, udara di balast akan dibuang. Tapi saat mengambang, udara terkompresi (memungkinkan VOLUME KECIL) akan dipompakan/dimuaikan tanpa kompresi ke balast kapal selam. Kapal selam modern bisa mengisi udara dan membuang udara polusi meski di dalam air melalui alat yang dinamakan snorkel.

  7. 2 Januari 2012 pukul 17:16

    Apa perbedaan berat dengan massa ??
    Dan apa dimensi berat ?

  8. 2 Januari 2012 pukul 17:18

    Jelaskan apa perbedaan berat dengan massa ?
    Dan tuliskan dimensi berat..

  9. febby
    28 Maret 2012 pukul 19:11

    di mana tempat gaya apungnya

  10. masdiisya
    30 Maret 2012 pukul 15:52

    febby :

    di mana tempat gaya apungnya

    tempat di mana ruang-ruang kapal berongga sehingga udara bebas bisa masuk…coba cari tahu skema sebuah kapal

  11. 21 April 2012 pukul 21:43

    berarti…. perahu kami saat mengarungi jeram juga ada ilmu fisikanya ya?

  12. 16 Agustus 2012 pukul 05:56

    Terrific work! That is the type of info that are supposed to
    be shared across the internet. Shame on Google for now not positioning this submit higher!
    Come on over and discuss with my site . Thank you =)

  13. chandra
    25 Desember 2012 pukul 10:51

    jika sebh kapal kayu dgn bobot seluruh papan 30 ton,tenggelam sebagian ato dgn kt lain sebagian kapal itu terendm air.dptkah ditarik dgn bantuan katrol berkapasitas 12 ton agar bergeser maju?

  14. masdiisya
    26 Desember 2012 pukul 10:36

    chandra :

    jika sebh kapal kayu dgn bobot seluruh papan 30 ton,tenggelam sebagian ato dgn kt lain sebagian kapal itu terendm air.dptkah ditarik dgn bantuan katrol berkapasitas 12 ton agar bergeser maju?

    Untuk praktik langsung dilapangan, teori hanya sebagai perkiraan yang terbaik. Artinya jika menurut perhitungan didapat nilai, maka untuk dilakukan secara langsung dilapangan, minimal kita perlu 2 kali dari nilai yang diperoleh dari perhitungan. Karena secara teori kita menghilangkan berbagai faktor yang bisa menambah berat pekerjaan kita.

    Ke soal: Ada perbedaan yang jelas jika kita mengangkat kapal, baik tenggelam atau terapung sebagaian atau seluruhnya, dan jika kita menggesernya / menariknya. JIka disebutkan bobot kapal kayu 30 ton berarti minimal gaya untuk mengangkat kapal kayu lebih besar dari 30 ton (katakanlah katrol 40 ton).

    Beda kasus jika ingin menggesernya, menurut pengalaman kita akan lebih mudah untuk menggeser sebuah benda daripada mengangkatnya. Tapi untuk lebih nyamannya kita gunakan gaya yang lebih besar dari bobot kapal, yaitu katrol (misalnya 40 ton).

    Kok tidak disinggung gaya apung? Mungkin gaya apung akan membantu “sedikit” ketika mengangkat kapal dari dasar air ke permukaan air. Apalagi ini kapal kayu yang notabene tebuat dari kayu yang massa jenisnya lebih besar dari air biasa atau air laut. Oleh karena itu untuk membantu mengangkat kapal tenggelam biasanya air dibantu kantung-kantung udara agar gaya apung bekerja optimal.

    Saat kapal dilanjut diangkat ke atas air atau ke udara dari permukaan air, maka gaya apung sudah selesai bekerja dan kita seperti mengangkat benda lainnya.

    Semoga membantu…:mrgreen:

  15. chandra
    26 Desember 2012 pukul 11:27

    trm ksh ats pencerahannya

  16. arlindha putri
    11 Januari 2013 pukul 23:40

    lalu,,, pengertian atau definisi dari gaya berat sendiri itu apa?

  17. 23 April 2013 pukul 17:34

    apakah bentu dan berat benda dalam hukum archimedes dapat mempengaruhi benda dapat tenggelam?

  18. aufha
    12 Mei 2013 pukul 23:07

    saya mau tanya,,,
    bagaiamana pengamplikasiannya massa jenis dalam ilmu kesehatan ?

  19. 28 Oktober 2013 pukul 19:11

    kenapa nggak ada konsep massa jenis pesawat terbang ya

  20. Rizki
    8 Maret 2014 pukul 11:53

    sama mau tanya .. apa saja sih faktor – faktor yang mempengaruhi gaya berat ??? :D

  1. No trackbacks yet.

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 33 pengikut lainnya.

%d blogger menyukai ini: