Prinsip Archimedes dan Kegunaannya pada Kapal Selam

prinsip archimedes

Apakah itu prinsip Archimedes dan aplikasinya dalam kehidupan harian? Artikel ini akan membincangkan berkenaan definisi prinsip archimedes dan aplikasinya.

Sejarah Penemuan Prinsip Archimedes

Siapakah yang menemukan Prinsip Archimedes? Archimedes ialah seorang ahli matematik, ahli fizik, jurutera, ahli astronomi dan ahli falsafah Yunani yang dilahirkan di Itali. Pada usia mudanya beliau belajar di Kota Alexandria, Mesir. Pada suatu hari Raja Hiero II menitahkan Archimedes untuk menyiasat mahkota emasnya dicampuri perak ataupun tidak. Archimedes memikirkan bagaimana untuk mencari jalan penyelesaian tersebut sehinggalah dia berasa amat letih untuk meyelesaikan masalah tersebut.

Kemudian, dia merendamkan dirinya dalam bekas besar yang berisi air yang penuh. Semasa merendamkan dirinya, dia memerhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan merasakan badannya dalam air menjadi lebih ringan. Lantas, dia terus bangun dan berlari sambil menjerit ”Eureka! Eureka!” yang bermaksud “Saya sudah dapat jawapan!” “Saya sudah dapat jawapan!”. Dia berlari dengan gembiranya.

Lalu, Archimedes menimbang mahkota itu untuk memperoleh beratnya kemudian dia mencelupkan mahkota tersebut ke dalam air dan mengambil bacaan berat mahkota itu dalam air. Lalu dia menimbang berat emas murni seberat bacaan mahkota. Emas murni dimasukkan ke dalam air. Air yang tumpah diambil bacaan. Mengikut pemerhatiannya, air bacaan mahkota lebih banyak keluar. Dia dapat simpulkan bahawa mahkota raja bukan diperbuat daripada emas murni malah dicampurkan dengan perak.

Apakah Prinsip Archimedes?

Apabila suatu objek direndam di dalam air, kita merasakan objek itu lebih ringan daripada berat sebenarnya. Perbezaan antara daya yang bertindak pada permukaan atas dan bawah objek ialah daya tujah ke atas, dikenali sebagai daya apungan. Apakah yang dimaksudkan dengan daya apungan? Lihat gambar di bawah.

Berat sebenar bongkah kayu di udara ialah sebanyak 12N. Manakala berat bongkah kayu ketika dalam air ialah 6N yang disebut sebagai berat ketara. Bagaimana daya apungan dikira? Perbezaan antara berat sebenar dan berat ketara, maka itulah daya apungan bongkah kayu.

Bagaimana daya apungan dikaitkan dengan Prinsip Archimedes? Prinsip Archimedes menyatakan apabila suatu objek direndam ke dalam bendalir sepenuhnya atau separa penuh, berat bendalir yang disesarkan itu adalah sama nilainya dengan daya apungan. Apabila satu bongkah kayu direndam ke dalam tangki Eureka ada sejumlah air yang tersesar masuk ke dalam bikar. Isipadu cecair yang tersesar sebenarnya adalah sama dengan isipadu bahagian objek yang tenggelam.  

Hubungan Konsep Daya Apungan dan Konsep Keapungan

  1. Cuba ujikaji antara bongkah kayu dan duit syiling 50sen yang diletakkan ke dalam bikar berisi air. Objek mana yang akan terapung dan tenggelam? Semestinya bongkah kayu akan terapung pada permukaan air. Ketika diletakkan di dalam air, berat kayu yang bertindak kearah bawah cuba menarik kayu itu kebawah tetapi pada masa yang sama daya apungan yang terhasil pula menarik bongkah kayu ke atas.
  2. Mengapa duit syiling akan tenggelam? Ini disebabkan oleh berat duit adalah lebih besar daripada daya apungan yang bertindak keatas duit tersebut.
  3. Kesimpulannya, sesuatu objek tenggelam kerana berat objek lebih besar daripada daya apungan. Manakala suatu objek akan terapung kerana daya apungan sama dengan berat objek tersebut. Apa yang akan berlaku untuk kes dimana daya apungan lebih besar daripada berat objek? Mari kita lihat contoh mudah untuk situasi kapal selam.

Aplikasi Prinsip Archimedes pada Kapal Selam

Kapal selam adalah jentera yang amat unik. Ia boleh terapung di permukaan air kemudian tenggelam ke dasar laut dan ia juga mampu naik semula ke permukaan. Semua pergerakan ini berlaku kerana kapal selam mempunyai tangki ballast pada dasarnya.

Air laut akan dibiar masuk ke dalam tangki ballast dan menyebabkan berat kapal selam semakin bertambah. Ketika berat kapal selam bertambah melebihi daya apungan, daya paduan yang terhasil akan menarik kapal selam itu tenggelam ke bawah.

Untuk naik semula ke atas, kapal selam akan mengurangkan jumlah beratnya dan mengeluarkan semula air daripada tangki ballast. Apabila tangki ballast itu kosong, nilai daya apungan pula melebihi jumlah berat kapal selam. Ini menghasilkan daya paduan yang menarik semula kapal selam ke atas permukaan air. Begitulah proses jentera kapal selam berfungsi.

Prinsip Arcimedes pada Kapal Laut

Konsep daya apungan juga diguna pakai dalam pembinaan kapal laut. Sebuah kapal yang diperbuat daripada logam boleh terapung kerana tujah ke atas kapal (daya yang bertindak kearah atas) adalah sama dengan berat kapal. Kapal mempunyai ruang udara yang besar menyebabkan isipadu air yang disesarkan adalah lebih besar.

Setiap kapal mempunyai garis Plimsoll yang ditanda pada sisi kapal untuk menunjukkan kedalaman yang selamat untuk belayar dan juga sebagai tanda untuk had muatan kapal dalam keadaan tertentu kerana ketumpatan air laut juga berubah mengikut tempat dan musim.

Belon Udara Panas

Prinsip Archimedes juga bukan sahaja berlaku dalam medium cecair, malah boleh berlaku pada medium udara. Sebagai contoh belon udara panas. Ketika udara di dalam belon dipanaskan, ketumpatan udara di dalamnya semakin berkurang berbanding ketumpatan udara di luar belon. Pada yang sama, belon mengembang menjadi besar. Semakin besar belon mengembang semakin banyak isipadu udara yang disesarkan. Maka berat udara di persekitaran yang disesarkan itu juga bertambah.

Menurut prinsip Archimedes, berat udara yang tersesar itu sama nilainya dengan nilai daya apungan. Akhirnya, ini menghasilkan daya apungan yang semakin tinggi. Apabila daya apungan yang terhasil melebihi berat belon tersebut, ia akan terangkat ke atas udara dan boleh berada di udara.

Jika belon hendak turun ke bawah, api akan dipadamkan maka udara di dalam belon semakin lama semakin sejuk. Ini menyebabkan ia menjadi tumpat dan belon akan turun ke bawah dan mendarat.

Artikel Berkaitan: Prinsip Bernoulli

Rujukan

  1. Malek, Ir. Dr. Latifah, and Choong Li Li. Kuasai Melalui Diagram : FIZIK SPM. Shah Alam, Selangor, Sap Publications (M) Sdn Bhd, 2014.
  2. Seng Teek Foo. Success Physics SPM. edited by Cheng Teik Yee, Selangor, Malaysia Oxford Fajar Sdn. Bhd, 2008.
  3. Mata Pelajaran Tingkatan 4. “EduwebTV: FIZIK Tingkatan 4 – Prinsip Archimedes.” YouTube, 11 Nov. 2015,
  4. “PrinsipArchimedes.” OnlineTuition.com.my, l. Accessed 10 Oct. 2020.
  5. “Prinsip Fizik Tentang Air (Prinsip Archimedes Dan Prinsip Pascal).” Diari H20. Accessed 10 Oct. 2020.
  6. Blog, Mazanggit’s. “Sejarah Archimedes.” Mazanggit’s Blog, 5 Oct. 2012, Accessed 10 Oct. 2020.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

19 − 10 =

Open

Close