Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Manusia

Beberapa alat yang bekerja berdasarkan Hukum Archimedes, antara lain kapal laut, galangan kapal, hidrometer, dan balon udara.

1. Kapal laut

Kapal laut terbuat dari baja atau besi, dimana massa jenis baja atau besi lebih besar daripada massa jenis air laut. Tetapi mengapa kapal laut bisa terapung? Berdasarkan Hukum Archimedes, kapal dapat terapung karena berat kapal sama dengan gaya ke atas yang dikerjakan oleh air laut, meskipun terbuat dari baja atau besi. Badan kapal dibuat berongga agar volume air yang dipindahkan oleh badan kapal lebih besar. Dengan demikian, gaya ke atas juga lebih besar.

  Gambar 1.0 Kestabilan kapal saat terapung ditentukan oleh posisi titik berat benda.

Ingat, bahwa gaya ke atas sebanding dengan volume air yang dipindahkan. Kapal laut didesain bukan hanya asal terapung, melainkan harus tegak dan dengan kesetimbangan stabil tanpa berbalik. Kestabilan kapal saat terapung ditentukan oleh posisi titik berat benda, dan titik di mana gaya ke atas bekerja. Gambar 1.0(a) menunjukkan bahwa kapal berada pada posisi stabil. Kapal akan terapung stabil apabila gaya berat benda dan gaya ke atas terletak pada garis vertikal yang sama. Gambar 1.0(b) melukiskan gaya-gaya yang bekerja pada saat kapal dalam posisi miring.

Garis kerja kapal gaya ke atas bergeser melalui titik C, tetapi garis kerja gaya berat tetap melalui titik z. Vektor gaya berat (w) dan gaya ke atas (F A ) membentuk kopel yang menghasilkan torsi yang berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Torsi akan mengurangi kemiringan sehingga dapat mengembalikan kapal ke posisi stabil.

2. Galangan kapal

Untuk memperbaiki kerusakan pada bagian bawah kapal, maka kapal perlu diangkat dari dalam air. Alat yang digunakan untuk mengangkat bagian bawah kapal tersebut dinamakan galangan kapal.  

Gambar 1.1 Galangan kapal untuk mengangkat kapal dari air.

Gambar 1.1 menunjukkan sebuah kapal yang terapung di atas galangan yang sebagian masih tenggelam. Setelah diberi topangan yang kuat sehingga kapal seimbang, air dikeluarkan secara perlahan-lahan. Kapal akan terangkat ke atas setelah seluruh air dikeluarkan dari galangan kapal.

3. Hidrometer

Hidrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Semakin rapat suatu cairan, maka semakin besar gaya dorong ke arah atas dan semakin tinggi hidrometer. Hidrometer terbuat dari tabung kaca yang dilengkapi dengan skala dan pada bagian bawah dibebani butiran timbal agar tabung kaca terapung tegak di dalam zat cair. Jika massa jenis zat cair besar, maka volume bagian hidrometer yang tercelup lebih kecil, sehingga bagian yang muncul di atas permukaan zat cair menjadi lebih panjang, Sebaliknya, jika massa jenis zat cair kecil, hidrometer akan terbenam lebih dalam, sehingga bagian yang muncul di atas permukaan zat cair lebih pendek, seperti yang terlihat pada gambar berikut.

Gambar 1.2 Hidrometer untuk mengukur massa jenis zat cair.

4. Balon udara

Udara (gas) termasuk fluida, sehingga dapat melakukan gaya ke atas terhadap benda. Gaya ke atas yang dilakukan benda sama dengan berat udara yang dipindahkan oleh benda. Agar balon dapat bergerak naik, maka balon diisi gas yang massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis udara.