Mengapa Jarum Tenggelam di Air, tapi Kapal Laut Mengapung? Ini Penjelasannya

Naviri Magazine - Sepertinya memang “tidak adil”. Kita melemparkan sebuah jarum jahit ke air, yang ukurannya tentu relatif kecil, dan jarum itu tenggelam. Tapi kapal laut—yang sama terbuat dari besi, dan ukurannya tentu jauh lebih besar dibanding jarum jahit—bisa mengambang dengan nyaman di atas air. Mengapa “ketidakadilan” semacam itu bisa terjadi?

Dalam fisika, kita diberitahu bahwa setiap benda memiliki massa jenis—kadang disebut pula berat jenis—yaitu perbandingan antara massa dengan volume benda tersebut. Dalam hal ini, misalnya, massa jenis air adalah 1 gr/cm3 (= 1.000 kg/m3). Artinya, air yang memiliki ukuran kubus dengan sisi masing-masing 1 sentimeter, akan memiliki massa berat 1 gram.

Ketika sebuah benda dilemparkan ke air, benda itu bisa terapung, melayang, atau tenggelam. Kemungkinan atas ketiga hal itu terjadi karena massa benda tersebut dibandingkan dengan massa jenis tempat air berada. 

Jika benda yang kita lemparkan ke air memiliki massa yang lebih kecil dibanding massa jenis air, benda itu akan mengapung. Jika massa jenisnya sama, benda itu akan melayang. Jika massa jenis benda lebih besar dibanding massa jenis air, benda itu pun akan tenggelam.

Lalu apa yang mempengaruhi massa jenis? Seperti yang disebutkan di atas, massa jenis adalah perbandingan antara massa benda dengan volumenya. Artinya, semakin kecil (semakin ringan) massa benda, dan semakin besar volume benda tersebut, maka semakin kecil pula massa jenisnya.

Jika sebatang jarum dan sebuah kapal laut dicelupkan ke air yang sama—yang tentu memiliki massa jenis sama—jarum akan tenggelam, dan kapal akan mengapung. Hal itu terjadi karena massa jenis jarum lebih besar dibanding massa jenis air, juga lebih besar dibanding massa jenis kapal.

Bagaimana bisa jarum lebih besar dibanding kapal laut? Dalam hal ini, kita tidak membicarakan besar-kecilnya benda, melainkan massa jenis benda. Kapal laut memiliki ruangan yang demikian luas beserta rongga berisi udara, yang membuat volume kapal menjadi sedemikian besar, dan mengakibatkan massa jenisnya lebih kecil.

Uh... sepertinya tidak nyambung. Bagaimana, bagaimana?

Begini, massa jenis adalah massa dibagi volume. Jika volumenya semakin besar, sementara massanya tetap, maka hasil pembagiannya tentu jadi lebih kecil. Ilustrasi mudahnya, jika 8 dibagi 2 hasilnya 4 (8 adalah massa, 2 adalah volume, dan 4 adalah massa jenis, yang menunjukkan hasil lebih besar dibanding pembaginya). Sebaliknya, jika 8 dibagi 4 hasilnya 2 (ketika massa dibagi volume yang lebih besar, hasilnya atau massa jenisnya jadi lebih kecil).

Karena itu, meski secara fisik kapal laut jauh lebih besar dibanding sebatang jarum, tetapi kapal laut memiliki massa jenis yang lebih ringan. Kapal berbentuk cekungan, dan bagian dalam kapal berlubang sehingga berisi udara. Massa total kapal (seluruh besi, manusia yang menumpang kapal, dan udara di dalamnya) lebih ringan dibanding massa air yang volumenya sama dengan volume kapal tersebut, sehingga gaya gravitasi ke bawah masih bisa diimbangi oleh gaya ke atas dari air.

Massa jenis juga bergantung pada jenis bahan, misalnya bola yang terbuat dari plastik akan memiliki massa jenis yang lebih kecil dibanding bola—dalam ukuran sama—yang terbuat dari besi. Karenanya, bola plastik akan mengapung atau melayang, sementara bola besi akan tenggelam.

Intinya, ketika suatu benda dijatuhkan ke dalam air, ada gaya berat ke bawah dan juga ada gaya apung ke atas pada benda itu. Pada saat yang sama, ada air yang berpindah dari tempatnya semula, dengan volume sama seperti benda yang dijatuhkan ke air.

Besarnya gaya apung pada benda yang dimasukkan ke air sama dengan gaya berat air yang dipindahkan. Apabila gaya apungnya lebih besar, benda itu akan mengapung. Jika gaya apungnya lebih kecil, benda itu akan tenggelam.

Kapal laut adalah besi yang dibuat berongga, sehingga jumlah air yang dipindahkan berjumlah besar, dan gaya apungnya juga besar, sehingga bisa mengapung. Namun, ketika kapal tersebut bocor, jumlah air yang dipindahkan akan ada yang kembali ke tempatnya semula, sehingga besarnya berkurang, dan gaya apungnya ikut berkurang. Ketika gaya apungnya lebih kecil dari gaya beratnya, kapal itu pun akan tenggelam.

Fakta:

Jarum jahit telah digunakan selama ribuan tahun. Penggalian yang dilakukan di kepulauan Oland, di Alby, Swedia, mengungkapkan bahwa jarum yang terbuat dari tulang telah digunakan sejak 6.000 tahun sebelum Masehi. Bahkan jarum yang terbuat dari gading juga telah ditemukan di Kostenki, Rusia, dan berusia sekitar 30.000 tahun.

Nama lengkap kapal Titanic adalah R.M.S. (Royal Mail Steamship) Titanic. Diperlukan 7 juta dollar AS untuk membuat kapal Titanic, namun pembuatan filmnya membutuhkan biaya 200 juta dollar AS. Lagu terakhir yang dibawakan band musik di Titanic sebelum kapal itu tenggelam adalah Songe d’Automne.