Menjelaskan Penerapan Kesetimbangan Benda Terapung dengan singkat

Dari pembahasan sekilas mengenai prinsip kesetimbangan benda terapung, kitadapat melakukan penerapan pada benda. Penerapan kesetimbangan benda terapung palingmudah kita temukan yakni pada perahu atau kapal.Pembuatan lambung perahu atau kapaltentu saja dengan perhitungan yang telitimengenai kesetimbangan sehingga kapaltersebut akan aman untuk digunakan saatberlayar. Gaya apung dan gaya berat kapalharus berada pada garis yang sama sehinggadidapatkan momen nol.

Keterangan:

  • a. M.C : metacenter
  • b. c.g : pusat gravitasi
  • c. W: gaya berat benda
  • d. FB : gaya apung
  • e. C.B: pusat/titik apung
  • f. BM: jarak metacenter dan buoyancy

Pada gambar (A). Kapal dalam keadaan setimbang ,dengan syarat/ketentuan centreof gravity – nya berada diatas centre of buoyancy dan dalam satu garis lurus. Garis lurusyang melalui kedua titik tersebut dinamakan : Sumbu vertikal (vertical axis) dari bendatersebut/kapal.

Pada gambar (B). Jika kapal diputar sedikit maka centre of buoyancy-nya akanberubah letaknya karena fluida yang dipindahkan volume akan berubah/baik bentuk maupun besarnya. Akibatnya, gaya berat dan gaya buoyancy akan membentuk momenkopel untuk mengembalikan kapal pada posisi seimbang.Sebuah kapal dapat berada dalam posisi sudut kemiringan maksimal tanpa terbalik,namun apabila melebihi sudut tersebut ia dapat tenggelam. Selain itu, suatu bendaterapung (kapal) akan kembali pada posisi titik kesetimbangannya setelah menerimagangguan dalam suatu batas tertentu. Jika gelombang gangguan terlalu besar maka bendatersebut tidak akan kembali pada posisi kesetimbangannya. Situasi ini dideskripsikansebagai kesetimbangan dapat terjadi pada batas level gangguan tertentu, namun akanmenjadi tidak stabil apabila melebihinya.

Menurut Archimedes, besar gaya apung pada suatu benda, sangat dipengaruhi olehvolume benda yang tercelup ke dalam air. Semakin besar volume benda yang tercelupsemakin besar gaya apungnya. Suatu kapal besar dapat mengapung karena gaya apungnyasangat besar (ini disebabkan karena ukuran kapal yang besar sehingga volume kapal yangtercelup sangat besar). Disamping itu gaya apung juga dipengaruhi oleh kerapatan(densitas atau massa jenis) dari cairan. Semakin besar massa jenis cairan semakin besargaya apungnya.Kita mengetahui bahwa apabila massa jenis suatu benda lebih kecil dari massa jenis fluida cair, maka benda akan terapung. Sebaliknya jika masa jenis suatu benda lebihbesar dari masa jenis fluida cair maka benda tersebut akan tenggelam.

Jika kita meninjausebuah kapal laut yang sebagian besar terbuat dari logam, Massa jenis besi dan baja =7800 kg/m3 sedangkan masa jenis air = 1000 kg/m3. Tampak bahwa kerapatan besi danbaja lebih besar dari kerapatan air.Namun kapal tidak tenggelam dan dapatterapung. Karena di dalam konstruksi sebuah kapal,khususnya yang tercelup di dalam air dibuatberongga. Dengan demikian jika dibandingkandengan kerapatan air, sebenarnya kerapatan totalkonstruksi kapal jauh lebih kecil. Jadi sebagian besarruang di konstruksi kapal yang tercelup dalam airdiisi oleh udara. Dengan demikian kapal memiliki cadangan gaya apung yang lebih disamping ”ruangan” yang demikian luas beserta rongga berisi udara yang menjadikan ”volume” kapal laut menjadi sedemikian besar dan mengakibatkan massa jenisnya menjadi lebih kecil.