Ilmu massa jenis dan daya apung menentukan apakah benda akan tenggelam atau mengapung di air. Jika massa jenis benda lebih besar dari air, benda itu akan tenggelam. Sebaliknya, jika massa jenis benda lebih kecil dari air, benda itu akan mengapung. Dalam kasus karet, ia mengapung karena massa jenisnya jauh lebih kecil daripada air.
Massa jenis
Massa jenis adalah ukuran berapa banyak massa yang dimiliki suatu benda untuk volume tertentu. Massa biasanya diukur dalam gram, dan volume dalam sentimeter kubik. Semakin padat suatu benda, semakin beratnya. Misalnya, jika benda A memiliki massa jenis 10 dan benda B memiliki massa jenis 100; benda B beratnya 10 kali berat benda A.
Kemampuan mengapung
Prinsip Archimedes menyatakan bahwa gaya apung pada benda yang terendam sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dengan kata lain, jika massa benda lebih kecil dari massa air, untuk volume tertentu, benda akan dipaksa ke atas ke permukaan oleh gaya apung. Jika massa benda lebih besar dari massa air, untuk volume tertentu, benda akan tenggelam karena gaya apung tidak cukup kuat untuk menopang benda.
Hubungan Kepadatan dengan Daya Apung
Daya apung tergantung pada dua faktor: massa dan volume. Ini adalah dua faktor yang sama yang menentukan kepadatan suatu benda. Untuk membandingkan massa relatif suatu benda dan air, masalah volume harus dihilangkan dari persamaan. Hal ini dicapai dengan membandingkan massa jenis benda dengan massa jenis air. Kepadatan air, meskipun sedikit bervariasi tergantung pada suhu, diasumsikan 1 gram per sentimeter kubik. Dengan membandingkan kerapatan ini dengan kerapatan benda lain, dapat ditentukan apakah kerapatan relatif benda itu lebih tinggi atau lebih rendah daripada air. Jika lebih tinggi, ia akan tenggelam, dan jika lebih rendah, ia akan mengapung.
Karet dalam Air
Massa jenis karet lunak adalah 0,11 gram per sentimeter kubik. Jika Anda memiliki kubus karet dengan sisi sama dengan 10 sentimeter, volumenya adalah 1.000 sentimeter kubik. Massa kubus karet ini akan sama dengan kerapatannya dikalikan 1.000, atau 110 gram. Jika kubus karet ini ditempatkan ke dalam air, itu akan menggantikan 1.000 sentimeter kubik air. Massa air yang dipindahkan akan sama dengan kerapatannya dikalikan dengan 1.000, atau 1.000 gram. Prinsip Archimedes menyatakan bahwa karet akan mengapung karena gaya apung air, setara dengan 1.000 gram, akan lebih besar dari berat kubus karet, 110 gram. Meskipun ini menunjukkan matematika di balik daya apung karet, semua yang benar-benar diperlukan hanyalah membandingkan kerapatannya dengan air, karena ini mengeluarkan volume sepenuhnya dari persamaan. Karena massa jenis karet lebih kecil daripada massa jenis air, Anda tahu bahwa ia akan mengapung -- tidak peduli seberapa banyak karet yang Anda tenggelamkan.