“Oasis of the Seas” adalah kapal pesiar terbesar di dunia dengan massa 100.000 ton, namun tetap mengapung. Perancang kapal menggunakan prinsip Archimedes, yang menyatakan bahwa agar sebuah kapal mengapung, ia harus memindahkan volume air yang sama lebih banyak daripada beratnya sendiri. Konsep kompleks ini dibuat lebih mudah diakses oleh siswa melalui penggunaan demonstrasi dan eksperimen yang menarik seperti yang dijelaskan di bawah ini.
Bagaimana Semuanya Dimulai
Di Yunani kuno, Raja Hiero II menugaskan sebuah mahkota untuk dibuat oleh tukang emas lokal. Dia meragukan bahwa itu adalah emas murni, jadi dia memberi tugas kepada filsuf-ilmuwan Archimedes untuk mencari tahu. Archimedes melangkah ke bak mandi air hangat dan melihat air tumpah ke samping saat dia tenggelam ke dalam bak mandi dan menyadari bahwa air yang dipindahkan sama dengan volume tubuhnya.
“Eureka!” serunya ketika dia memutuskan bahwa dia bisa menggunakan teknik perpindahan ini untuk menghitung volume dan kepadatan mahkota. Pengujiannya membuktikan kerapatan mahkota kurang dari emas, sehingga mahkota itu bukan emas murni.
Bola Versus Hull
Ketika ditanya mengapa sebuah silinder aluminium tenggelam, seorang siswa mungkin salah menjawab, “Karena lebih berat.”
Berikan siswa dua lembar aluminium foil berukuran 5 inci kali 5 inci. Cari massa keduanya. Minta siswa untuk memecahkan satu persegi kertas timah menjadi bola yang rapat, menjatuhkannya ke dalam air dan melihatnya tenggelam. Percobaan dengan kotak kedua sampai Anda menemukan cara untuk membuat aluminium mengapung.
Ketika aluminium berbentuk seperti perahu akan mengapung karena volumenya sangat meningkat sementara massanya tetap sama. Lambung kapal diisi dengan udara, meningkatkan volume tanpa menambah berat yang signifikan. Perahu akan mengapung jika massa perahu lebih kecil dari air yang dipindahkannya. Dengan lambung berongga, perahu akan memindahkan lebih banyak air daripada bola.
Balon Helium Melayang
•••Gambar Comstock/Stockbyte/Getty
Gaya gravitasi tergantung pada massa benda untuk menariknya ke bawah melalui cairan. Saat benda mulai tenggelam, gaya apung bekerja untuk mendorong benda ke atas. Jika gaya gravitasi lebih besar dari gaya apung, maka benda akan tenggelam. Balon helium mengapung di udara karena massa udara yang dipindahkan lebih besar dari massa helium dan balon.
Ikat pita pada balon helium dan balon akan mengapung karena gaya apung lebih besar dari gaya gravitasi. Tingkatkan gaya gravitasi dengan menambah berat. Ikat pretzel ke pita, tambah beratnya sampai balon tenggelam. Sekarang gigit potongan kecil pretzel sampai balon perlahan mulai naik. Jika Anda bisa membuat balon "melayang", gaya gravitasi sama dengan gaya apung.
Eksperimen Archimedes
Menggunakan prinsip Archimedes, siswa dapat menentukan apakah suatu benda akan tenggelam atau mengapung dalam cairan yang berbeda.
Siapkan gelas bening dengan air hangat. Tambahkan anggur dan itu akan tenggelam. Tambahkan garam ke gelas dan anggur mulai mengapung. Ingat prinsip Archimedes: Jika suatu benda memiliki berat lebih dari volumenya sendiri dalam cairan, itu akan tenggelam. Menambahkan garam ke air akan meningkatkan massa per satuan volume sampai sama atau lebih padat dari anggur. Pada saat ini anggur akan mengapung.
Anda juga dapat mengundang siswa untuk mengemukakan ide-ide cerdas tentang benda-benda berbentuk aneh yang mungkin mengapung atau tidak, dan menjelaskan bagaimana benda itu dapat digunakan.