Dalam hidup sehari-hari, kita seringkali melihat banyak fenomena yang seringkali membuat kita bertanya-tanya. Salah satunya adalah bagaimanakah mungkin sebuah drum besi bisa mengapung dalam air? Lagipula, besi itu sendiri memiliki massa yang lebih besar daripada air. Bukankah hal itu bertentangan dengan hukum fisika yang kita kenal? Memang tampaknya fenomena ini tidak masuk akal. Namun, jangan terburu-buru. Sekilas tentang hal ini akan membawa kita ke dalam dunia yang menarik dari Fisika, terutama mengenai konsep dari Archimedes’ Principle.
Konsep Archimedes’ Principle
Hukum Archimedes adalah hukum fisika yang digunakan untuk menerangkan daya angkat. Menurut hukum ini, gaya dorong (gayi apung) yang dialami suatu benda sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan oleh volume benda tersebut. Hukum ini juga menjelaskan bagaimana kapal yang dirancang dengan sejumlah jenis besar dapat mengapung meskipun dibuat dari bahan logam.
Daya Apung
Drum metal yang mengapung di atas air berarti bahwa drum tersebut jelas mengalami gaya apung yang besar. Gaya apung ini berasal dari perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah drum. Tekanan air lebih besar di bagian bawah drum daripada di bagian atasnya akibat adanya perbedaan ketinggian atau kedalaman.
Tekanan ini mencoba untuk “mendorong” drum ke permukaan air dan ketika pas dengan tekanan gravitasi, drum tersebut akan mengapung.
Berat dan Volume Drum Besi
Sementara besi itu sendiri memiliki berat jenis yang lebih tinggi daripada air, kita harus mempertimbangkan ibarat drum besi adalah sebuah kapal. Sebagian besar ruang di dalam drum adalah penyumbang volume, tapi bukan untuk massa. Jadi, walaupun drum tersebut terbuat dari besi, ia memiliki berat jenis ‘rata-rata’ yang kurang dari air (disertai keseluruhan luas dan kvolume drum, termasuk bagian dram yang hampa atau kosong). Mengapa demikian?
Itu dikarenakan isi pada bagian dalam drum adalah udara—sangat ringan—sehingga rata-rata massa jenis drum dan isinya menjadi lebih kecil dari massa jenis air. Kondisi ini merupakan kondisi keberhasilan suatu benda bisa mengapung di air atau zat cair lainnya.
Sederhananya, drum besi bisa mengapung karena kombinasi kompleks antara berat drum, volume total, dan daya apung di air. Drum besi yang mengapung menunjukkan betapa luar biasanya hukum-hukum fisika dan cara mereka berinteraksi dengan dunia sekitar kita.
Jadi, jawabannya apa? Sebuah drum besi dapat mengapung di dalam air disebabkan oleh hukum Archimedes dan konsep daya apung yang melibatkan volume drum dan berat total (massa jenis rata-rata) yang lebih ringan daripada air. Apakah ini suatu fenomena yang mengejutkan? Tidak, jika kita memahami prinsip fisika yang berlaku, kita akan mengetahui bahwa hal ini adalah sesuai dengan hukum fisika.
