Berikut Ini Alat yang Dibuat Berdasarkan Hukum Archimedes dan Fungsinya

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa kapal pesiar yang terbuat dari baja ribuan ton dapat mengapung dengan tenang di permukaan samudra, sementara sebuah kerikil kecil langsung tenggelam ke dasar kolam? Fenomena ini bukanlah sihir, melainkan manifestasi nyata dari hukum fisika yang ditemukan ribuan tahun lalu oleh seorang ilmuwan Yunani kuno. Secara spesifik, berikut ini alat yang dibuat berdasarkan hukum archimedes adalah solusi cerdas manusia dalam memanipulasi gaya angkat ke atas untuk kebutuhan transportasi, penelitian, hingga industri.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian ke dalam zat cair akan mengalami gaya angkat ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Prinsip ini menjadi landasan fundamental dalam desain berbagai alat modern. Dengan memahami interaksi antara massa jenis, volume, dan gaya apung, para insinyur dapat menciptakan teknologi yang memungkinkan manusia menjelajahi kedalaman laut hingga terbang tinggi di angkasa.

Mengenal Konsep Dasar Gaya Apung dan Massa Jenis

Sebelum merinci daftar alat yang menggunakan prinsip ini, sangat penting bagi kita untuk memahami variabel utama yang bekerja. Ada tiga kondisi yang dialami benda di dalam fluida: terapung, melayang, dan tenggelam. Kondisi ini ditentukan oleh perbandingan antara massa jenis benda dengan massa jenis zat cair di sekitarnya. Jika massa jenis benda lebih kecil dari fluida, benda akan terapung. Jika sama, benda akan melayang di tengah-tengah, dan jika lebih besar, benda akan tenggelam.

Gaya angkat ke atas (buoyancy) inilah yang dimanfaatkan secara presisi. Berikut adalah bunyi hukum yang menjadi pedoman utama:

"Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut."

Berikut Ini Alat yang Dibuat Berdasarkan Hukum Archimedes Adalah Pilihan Utama

Penerapan hukum Archimedes sangat luas. Berikut adalah daftar alat yang paling umum kita temukan dan penjelasan teknis mengenai cara kerjanya:

1. Kapal Selam

Kapal selam adalah contoh paling kompleks dan sempurna dari penerapan hukum Archimedes. Berbeda dengan kapal biasa yang hanya bertujuan untuk terapung, kapal selam harus mampu berada dalam tiga kondisi: terapung di permukaan, melayang di dalam air, dan tenggelam hingga kedalaman tertentu. Untuk mencapai hal ini, kapal selam dilengkapi dengan tangki ballast (ballast tank).

• Tenggelam: Tangki ballast diisi dengan air laut sehingga berat kapal meningkat dan melebihi gaya angkat ke atas.
• Melayang: Jumlah air dan udara dalam tangki diatur sedemikian rupa agar berat kapal sama dengan gaya angkatnya.
• Terapung: Air dikeluarkan dari tangki ballast dan digantikan dengan udara bertekanan, sehingga massa jenis total kapal menjadi lebih ringan dari air laut.

2. Hidrometer

Alat ini mungkin kurang populer bagi masyarakat awam, namun sangat krusial dalam dunia industri kimia dan otomotif. Hidrometer berfungsi untuk mengukur massa jenis atau densitas suatu zat cair. Alat ini terdiri dari tabung kaca yang bagian bawahnya diberi beban timbal agar dapat berdiri tegak di dalam cairan.

Cara kerjanya sangat linier dengan hukum Archimedes: semakin kecil massa jenis zat cair, maka hidrometer akan tenggelam lebih dalam. Sebaliknya, pada cairan yang sangat pekat (densitas tinggi), hidrometer akan muncul lebih tinggi ke permukaan. Skala yang tertera pada tabung kaca menunjukkan nilai massa jenis cairan tersebut.

3. Balon Udara

Meskipun Archimedes sering dikaitkan dengan zat cair, hukumnya berlaku untuk semua jenis fluida, termasuk udara (gas). Balon udara dapat terbang karena massa jenis udara di dalam balon (udara panas) lebih kecil dibandingkan massa jenis udara dingin di luar balon. Udara panas yang lebih ringan ini menghasilkan gaya angkat ke atas yang cukup untuk mengangkat beban keranjang dan penumpang.

4. Jembatan Ponton

Jembatan ponton adalah jembatan terapung yang didukung oleh drum-drum kosong atau tong yang kedap air. Drum-drum ini dirancang untuk memindahkan volume air yang sangat besar sehingga menghasilkan gaya angkat yang mampu menahan beban kendaraan yang melintas di atasnya. Jembatan ini sering digunakan untuk keperluan darurat atau militer karena mobilitasnya yang tinggi.

Tabel Perbandingan Penerapan Hukum Archimedes

Untuk memudahkan pemahaman Anda, berikut adalah tabel ringkasan mengenai berbagai alat dan mekanisme fisika yang diterapkan:

Mengapa Lambung Kapal Dibuat Berongga?

Salah satu pertanyaan yang sering muncul dalam ujian fisika terkait topik ini adalah alasan mengapa kapal baja tidak tenggelam. Secara teoritis, baja memiliki massa jenis yang jauh lebih besar daripada air. Namun, dengan membuat desain lambung kapal yang berongga, volume total kapal menjadi sangat besar. Volume yang besar ini memindahkan air dalam jumlah yang masif pula.

Sesuai dengan hukum Archimedes, gaya angkat ke atas berbanding lurus dengan volume air yang dipindahkan. Dengan rongga udara di dalam lambung, massa jenis rata-rata kapal (total massa dibagi total volume) menjadi lebih kecil daripada massa jenis air, sehingga kapal dapat terapung dengan stabil meskipun membawa muatan peti kemas yang sangat berat.

Inovasi dan Masa Depan Teknologi Berbasis Archimedes

Seiring dengan perkembangan zaman, prinsip Archimedes tidak lagi hanya digunakan untuk alat-alat mekanis sederhana. Saat ini, para ilmuwan sedang mengembangkan struktur kota terapung (floating cities) sebagai solusi terhadap kenaikan permukaan air laut akibat perubahan iklim. Struktur ini menggunakan fondasi yang menerapkan gaya apung Archimedes secara masif untuk menahan beban bangunan bertingkat di atas air.

Selain itu, dalam bidang energi terbarukan, turbin angin terapung di lepas pantai kini menjadi tren. Dengan menggunakan platform yang dirancang berdasarkan hukum Archimedes, turbin-turbin raksasa dapat ditempatkan di perairan yang sangat dalam di mana fondasi permanen tidak mungkin dibangun. Hal ini membuktikan bahwa pemikiran Archimedes dari masa sebelum masehi tetap menjadi pilar inovasi teknologi masa kini dan masa depan.

Memahami bahwa berikut ini alat yang dibuat berdasarkan hukum archimedes adalah bagian penting dari kehidupan kita memberikan apresiasi lebih terhadap ilmu fisika. Dari sekadar mengukur kadar gula dalam larutan hingga menggerakkan kapal induk melintasi samudra, hukum ini tetap menjadi hukum alam yang tak terbantahkan keakuratannya.