MELIHAT sebuah kapal kontena atau kapal persiaran yang beratnya mencecah puluhan ribu tan terapung di atas laut sememangnya menimbulkan persoalan. Logiknya, besi lebih tumpat daripada air, jadi mengapa kapal tidak terus tenggelam?
Jawapannya terletak pada satu prinsip fizik yang dikenali sebagai Prinsip Archimedes, iaitu daya apungan (buoyant force). Prinsip inilah yang membolehkan kapal gergasi, kapal tangki minyak dan kapal perang kekal terapung walaupun diperbuat hampir sepenuhnya daripada keluli.
Prinsip Archimedes: Rahsia Di Sebalik Daya Apungan
Prinsip Archimedes menyatakan bahawa sesuatu objek yang berada di dalam cecair akan menerima daya apungan ke atas yang bersamaan dengan berat cecair yang dipindahkan oleh objek tersebut.
Apabila sebuah kapal berada di atas air, badannya menolak sejumlah besar air ke tepi. Air yang dipindahkan itu menghasilkan daya ke atas yang menampung berat kapal. Jika daya apungan sama atau lebih besar daripada berat kapal, kapal akan terus terapung.
Kenapa Besi Tenggelam Tetapi Kapal Besi Tidak?
Jika anda menjatuhkan seketul besi ke dalam air, ia akan tenggelam kerana isipadunya kecil tetapi beratnya tinggi. Ini menyebabkan ketumpatan besi lebih besar daripada ketumpatan air.
Namun sebuah kapal bukan sekadar bongkah besi. Reka bentuk badannya berongga dan dipenuhi ruang udara. Walaupun diperbuat daripada keluli, isipadu keseluruhan kapal menjadi sangat besar berbanding beratnya. Akibatnya, ketumpatan purata keseluruhan kapal menjadi lebih rendah daripada ketumpatan air.
Bentuk Badan Kapal Sangat Penting
Reka bentuk badan kapal atau hull memainkan peranan utama dalam memastikan daya apungan mencukupi. Bahagian bawah kapal direka supaya mampu menolak sejumlah besar air tanpa menambah berat yang berlebihan.
Semakin besar isipadu air yang dipindahkan, semakin besar daya apungan yang terhasil. Sebab itu kapal kargo yang membawa ribuan kontena masih boleh terapung, selagi muatannya tidak melebihi had yang direka oleh jurutera.
Kenapa Kapal Tidak Boleh Membawa Muatan Tanpa Had?
Setiap kapal mempunyai had muatan maksimum yang dikenali sebagai garis Plimsoll atau load line. Tanda ini dicat pada sisi kapal bagi menunjukkan paras maksimum kapal boleh tenggelam ke dalam air dengan selamat.
Jika muatan terlalu berat, kapal akan tenggelam lebih dalam sehingga isipadu air yang dipindahkan tidak lagi mampu menghasilkan daya apungan mencukupi. Keadaan ini boleh meningkatkan risiko kapal dimasuki air, hilang kestabilan atau dalam situasi ekstrem, tenggelam.
Air Laut Lebih Mudah Mengapungkan Kapal
Anda mungkin perasan bahawa kapal lebih mudah terapung di laut berbanding tasik atau sungai. Ini kerana air laut mengandungi garam yang menjadikannya lebih tumpat daripada air tawar.
Semakin tinggi ketumpatan air, semakin besar daya apungan yang boleh dihasilkan. Atas sebab itu, kapal akan terapung sedikit lebih tinggi di laut berbanding ketika berada di sungai atau tasik.
Kapal Besi Terapung, Besi Tidak
Walaupun diperbuat daripada keluli dan mempunyai berat mencecah puluhan atau ratusan ribu tan, kapal mampu terapung kerana gabungan reka bentuk badan yang berongga, isipadu yang besar dan Prinsip Archimedes. Apa yang menentukan sama ada sesuatu objek terapung atau tenggelam bukan semata-mata jenis bahan yang digunakan, tetapi ketumpatan purata keseluruhannya berbanding ketumpatan air.
Sebab itulah kapal gergasi boleh belayar merentasi lautan selama berbulan-bulan, sedangkan seketul besi kecil akan terus tenggelam sebaik sahaja dijatuhkan ke dalam air.
