Penerapan Hukum Archimedes tentang Konsep Benda Terapung, Melayang, dan Tenggelam dalam Teknologi

Archimedes pernah mengeluarkan sebuah pernyataan yang sangat terkenal bahwa “Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.” Pernyataan ini selanjutnya lebih dikenal sebagai hukum Archimedes. Beliau merupakan salah satu ilmuwan besar pada zamannya.  Archimedes dari Syracusa (sekitar 287 SM – 212 SM) belajar di kota Alexandria, Mesir. Pada waktu itu yang menjadi raja di Sirakusa adalah Hieron II. Archimedes sendiri adalah seorang matematikawan, astronom, filsuf, fisikawan, dan insinyur berbangsa Yunani. Ia dibunuh oleh seorang prajurit Romawi pada penjarahan kota Syracusa, meskipun ada perintah dari jendral Romawi, Marcellus bahwa ia tak boleh dilukai.

Archimedes dipandang sebagai salah satu matematikawan terbesar sejarah. Hukum Archimedes ditemukan secara tak sengaja ketika ia dimintai Raja Hieron II untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh, hingga merasa sangat letih dan menceburkan dirinya dalam bak mandi umum penuh dengan air. Ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia dapat membuktikan bahwa mahkota raja dicampuri dengan perak.

Sudah banyak aplikasi teknologi yang memanfaatkan rumusan dari hukum ini diantaranya akan diuraikan sebagai berikut:

Kapal Laut

Di awal pembahasan Hukum Archimedes telah sedikit disinggung mengapa kapal laut dapat mengapung di air. Badan kapal laut mempunyai rongga udara. Karena rongga udara ini, volume air laut yang dipindahkan oleh kapal tersebut cukup besar sehingga sesuai prinsip Archimedes, kapal laut mendapatkan gaya apung yang cukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal dapat mengapung di permukaan air. Kapal sangat penting untuk transportasi. Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan yang besar. Oleh karena itu, kapal laut memegang peranan penting akan kelancaran transportasi di negara kita.

Kapal Selam 

Jika kapal laut hanya dapat mengapung di permukaan air, maka kapal selam, selain dapat mengapung, dapat juga melayang dan tenggelam di dalam air laut. Karena kemampuannya tersebut, kapal selam sangat cocok digunakan dalam bidang militer dan penelitian. Bentuk badan kapal selam dirancang agar dapat mengapung, melayang, dan tenggelam dalam air. Selain itu, dirancang untuk dapat menahan tekanan air di kedalaman laut. Bagaimana cara kerja kapal selam? Perhatikan Gambar 8.19 ketika kapal selam sedang mengapung, melayang, dan tenggelam! Badan kapal selam mempunyai rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Rongga ini terletak di lambung kapal. Rongga tersebut dilengkapi dengan katup pada bagian atas dan bawahnya. Ketika mengapung, rongga terisi dengan udara sehingga volume air yang dipindahkan sama dengan berat kapal. Sesuai dengan prinsip Archimedes, kapal selam akan mengapung. Ketika rongga katup atas dan katup bawah pada rongga kapal selam dibuka, maka udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut. Akibatnya, kapal mulai tenggelam. Katup akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang diinginkan. Dalam keadaan ini, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali maka volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam Jika kapal selam akan muncul ke permukaan dari keadaan tenggelam, air dalam rongga dipompa keluar sehingga rongga hanya terisi udara. Dengan demikian, kapal selam akan mengalami gaya apung yang dapat menyamai berat kapal selam. Akibatnya, kapal selam akan naik ke permukaan dan mengapung.

Jembatan Ponton

Peristiwa mengapung suatu benda karena memiliki rongga udara dimanfaatkan untuk membuat jembatan yang terbuat dari drum-drum berongga yang dijajarkan melintang aliran sungai. Volume air yang dipindahkan menghasilkan gaya apung yang mampu menahan berat drum itu sendiri dan benda-benda yang melintas di atasnya. Setiap drum penyusun jembatan ini harus tertutup agar air tidak dapat masuk ke dalamnya.

Hidrometer

Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Cara penggunaan alat ini adalah sebagai berikut. Hidrometer dimasukkan ke dalam zat cair yang akan ditentukan massa jenisnya. Karena alat ini mempunyai rongga udara maka alat ini akan mengapung. Telah disinggung sebelumnya, peristiwa tenggelam dipengaruhi oleh massa jenis zat cair. Jika massa jenis zat cair tempat hidrometer diletakkan besar, ketinggian tabung hidrometer yang muncul semakin besar dan sebaliknya. Hidrometer sering digunakan untuk keperluan penelitian di bidang kimia.