Blog Rumah Pintar – Pernahkah sahabat rumah pintar memperhatikan mengapa kapal laut yang ukurannya sangat besar dapat tetap mengapung di laut, sedangkan batu kecil justru langsung tenggelam? Atau mengapa ikan dapat berada di tengah air tanpa naik ke permukaan maupun turun ke dasar?
Semua peristiwa tersebut berkaitan dengan konsep mengapung, melayang, dan tenggelam. Materi ini dipelajari dalam Fisika SMP Kelas 7 ketika membahas gaya apung dan massa jenis zat.
Apa Itu Mengapung, Melayang, dan Tenggelam?
Merujuk pada penjelasan FJ Castillo-Hernández2025) dalam jurnal Studies in Science Education, konsep mengapung, melayang, dan tenggelam merupakan keadaan suatu benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair akibat pengaruh gaya apung dan gaya berat. Posisi benda ditentukan oleh hubungan antara massa jenis benda, massa jenis zat cair, dan besar gaya yang bekerja pada benda tersebut.
Ketika benda dimasukkan ke dalam air atau cairan lainnya, benda akan mengalami dua gaya yang saling berlawanan. Gaya pertama adalah gaya berat yang menarik benda ke bawah, sedangkan gaya kedua adalah gaya apung yang mendorong benda ke atas. Perbandingan kedua gaya inilah yang menentukan apakah benda akan mengapung, melayang, atau tenggelam.
Apa Itu Gaya Apung?
Gaya apung adalah gaya ke atas yang diberikan oleh zat cair kepada benda yang berada di dalamnya. Gaya ini pertama kali dijelaskan oleh ilmuwan Yunani bernama Archimedes sehingga sering disebut sebagai Hukum Archimedes.
Semakin besar volume benda yang tercelup ke dalam zat cair, semakin besar pula gaya apung yang diterima. Apabila gaya apung lebih besar daripada gaya berat, benda akan naik ke permukaan. Sebaliknya, jika gaya apung lebih kecil, benda akan tenggelam.
Rumus Gaya Apung
Besarnya gaya apung dapat dihitung menggunakan rumus berikut.
Fa = ρ × g × V
Keterangan:
- Fa = gaya apung (Newton)
- ρ (rho) = massa jenis zat cair (kg/m³)
- g = percepatan gravitasi (m/s²)
- V = volume benda yang tercelup (m³)
Melalui rumus tersebut dapat diketahui bahwa gaya apung dipengaruhi oleh massa jenis zat cair dan volume benda yang berada di dalam cairan.
Apa Itu Benda Mengapung?
Benda dikatakan mengapung apabila sebagian bagiannya berada di atas permukaan zat cair dan hanya sebagian lainnya yang tercelup.
Keadaan ini terjadi karena gaya apung mampu menahan berat benda sehingga benda tidak turun ke dasar. Pada saat mengapung, gaya apung dan gaya berat berada dalam keadaan seimbang sehingga benda tetap berada di permukaan.
Ciri-Ciri Benda Mengapung
- berada di permukaan zat cair;
- sebagian benda berada di atas permukaan;
- sebagian benda tercelup ke dalam cairan;
- massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair.
Secara matematis dapat dituliskan:
ρ benda < ρ zat cair
Contoh Benda Mengapung
Contoh benda yang mengapung antara lain:
- kapal laut;
- kayu;
- gabus;
- bola plastik;
- pelampung;
- minyak di atas air.
Apa Itu Benda Melayang?
Benda dikatakan melayang apabila seluruh bagian benda berada di dalam zat cair, tetapi tidak naik ke permukaan maupun turun ke dasar.
Keadaan ini menunjukkan bahwa gaya apung dan gaya berat memiliki besar yang sama sehingga benda berada dalam posisi seimbang di tengah cairan.
Ciri-Ciri Benda Melayang
- seluruh benda berada di dalam zat cair;
- tidak menyentuh dasar;
- tidak muncul ke permukaan;
- berada pada posisi yang tetap di dalam cairan;
- massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.
Secara matematis dituliskan sebagai berikut.
ρ benda = ρ zat cair
Contoh Benda Melayang
Beberapa contoh keadaan melayang adalah:
- ikan yang mengatur kantung renangnya;
- kapal selam ketika berada di kedalaman tertentu;
- telur yang dimasukkan ke dalam air garam dengan konsentrasi tertentu;
- penyelam yang berhasil mengatur daya apung tubuhnya.
Apa Itu Benda Tenggelam?
Benda dikatakan tenggelam apabila seluruh bagian benda turun hingga mencapai dasar zat cair.
Hal ini terjadi karena gaya berat lebih besar daripada gaya apung sehingga zat cair tidak mampu menahan berat benda tersebut.
Ciri-Ciri Benda Tenggelam
- seluruh benda berada di dalam zat cair;
- benda berada di dasar wadah;
- gaya berat lebih besar daripada gaya apung;
- massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair.
Secara matematis dituliskan sebagai berikut.
ρ benda > ρ zat cair
Contoh Benda Tenggelam
Contoh benda yang tenggelam antara lain:
- batu;
- besi;
- koin logam;
- paku;
- keramik;
- sendok logam.
Hubungan Massa Jenis dengan Mengapung, Melayang, dan Tenggelam
Massa jenis merupakan faktor utama yang menentukan posisi suatu benda di dalam zat cair. Semakin besar massa jenis suatu benda dibandingkan massa jenis cairan, semakin besar kecenderungan benda tersebut untuk tenggelam.
Sebaliknya, apabila massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair, benda akan mengapung. Jika kedua massa jenis tersebut sama, benda akan melayang karena gaya apung yang diterima sama besar dengan gaya beratnya.
Hubungan tersebut dapat diringkas sebagai berikut.
- Massa jenis benda lebih kecil → mengapung.
- Massa jenis benda sama → melayang.
- Massa jenis benda lebih besar → tenggelam.
Perbedaan Mengapung, Melayang, dan Tenggelam
| Aspek | Mengapung | Melayang | Tenggelam |
|---|---|---|---|
| Posisi benda | Di permukaan zat cair | Di tengah zat cair | Di dasar zat cair |
| Massa jenis benda | Lebih kecil dari zat cair | Sama dengan zat cair | Lebih besar dari zat cair |
| Gaya apung | Menyeimbangkan berat benda saat sebagian benda tercelup | Sama dengan gaya berat | Lebih kecil daripada gaya berat |
| Bagian benda yang terlihat | Sebagian berada di atas permukaan | Tidak terlihat di permukaan | Tidak terlihat karena berada di dasar |
| Contoh | Kayu, gabus, kapal | Ikan, kapal selam | Batu, besi, paku |
Contoh Peristiwa Mengapung, Melayang, dan Tenggelam dalam Kehidupan Sehari-hari
Konsep ini dapat diamati dengan mudah di sekitar kita. Kapal laut dapat mengapung karena bentuk lambungnya membuat massa jenis rata-ratanya lebih kecil daripada massa jenis air laut. Meskipun terbuat dari baja, volume kapal yang sangat besar menyebabkan gaya apung mampu menopang beratnya.
Sementara itu, ikan dapat melayang di dalam air dengan mengatur volume kantung renangnya sehingga massa jenis tubuhnya hampir sama dengan massa jenis air. Berbeda dengan batu atau besi padat yang memiliki massa jenis lebih besar daripada air sehingga langsung tenggelam ketika dimasukkan ke dalam kolam atau sungai.
Cara Mudah Menentukan Apakah Benda Akan Mengapung, Melayang, atau Tenggelam
Saat mengerjakan soal Fisika, sahabat rumah pintar dapat menentukan keadaan benda dengan membandingkan massa jenisnya terhadap massa jenis zat cair.
Apabila massa jenis benda lebih kecil daripada zat cair, jawabannya adalah mengapung. Jika massa jenis keduanya sama, benda akan melayang. Sebaliknya, apabila massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair, benda akan tenggelam.
Cara sederhana tersebut lebih mudah diingat daripada menghafalkan banyak contoh karena dapat diterapkan pada berbagai jenis benda dan cairan.
Kesimpulan
Mengapung, melayang, dan tenggelam merupakan keadaan benda ketika berada di dalam zat cair akibat pengaruh gaya apung dan gaya berat. Benda akan mengapung jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis zat cair, melayang jika massa jenisnya sama, dan tenggelam jika massa jenisnya lebih besar.
Dengan memahami konsep mengapung, melayang, dan tenggelam, sahabat rumah pintar akan lebih mudah menjelaskan berbagai peristiwa di sekitar sekaligus menyelesaikan soal Fisika SMP Kelas 7 tentang gaya apung dan massa jenis.
