Isi
Semua cairan adalah cairan, tetapi yang menarik, tidak semua cairan adalah cairan. Apa pun yang dapat mengalir - seperti gas - adalah cairan, dan dapat menciptakan gaya apung. Daya apung disebabkan ketika area dengan tekanan lebih tinggi di bawah objek mengerahkan kekuatan ke atas menuju area dengan tekanan lebih rendah. Namun, jumlah gaya apung yang diberikan fluida ditentukan oleh volume benda dan sesuai dengan prinsip Archimedes.
Pascal dan Tekanan
Sebelum Anda dapat memahami bagaimana perbedaan tekanan fluida dapat mempengaruhi daya apung, Anda harus terlebih dahulu memahami bagaimana tekanan berperilaku dalam cairan. Prinsip Pascals menyatakan bahwa ketika tekanan diubah di setiap lokasi dalam sistem tertutup, perubahan tekanan itu akan terasa sama di setiap titik dalam sistem itu dan di semua arah. Prinsip ini adalah yang memungkinkan sistem hidrolik berfungsi. Ini juga menentukan bahwa di dalam tubuh cairan di mana tidak ada faktor tambahan yang mempengaruhi tekanan, tekanan akan tetap konstan dan merata. Di Bumi, bagaimanapun, biasanya ada setidaknya satu gaya lain yang menyebabkan perbedaan tekanan fluida, dan gaya itu adalah gravitasi.
Kedalaman dan Perbedaan
Gravitasi menarik ke bawah pada segala sesuatu yang memiliki massa. Karena itu, ketika gravitasi menarik ke bawah pada tubuh cairan, berat fluida di bagian atas tubuh menumpuk di atas cairan di bagian bawah, menciptakan tingkat tekanan yang meningkat ketika Anda bergerak ke bawah dalam cairan itu. Misalnya, jika Anda menyelam jauh ke dalam danau, Anda akan merasakan tekanan yang meningkat di telinga Anda - dan mungkin bahkan terhadap tubuh Anda - semakin dalam Anda menyelam. Jika Anda berhenti berenang ke bawah, semakin tinggi tekanan di bawah Anda akan mendorong Anda kembali ke area tekanan rendah. Dengan cara ini gravitasi telah menciptakan dinamika tekanan yang menentukan bahwa akan selalu ada tekanan lebih besar di bawah objek yang tenggelam daripada di atasnya.
Archimedes dan Jumlah
Filsuf dan matematikawan Yunani Archimedes mengambil pemahaman tentang tekanan ini selangkah lebih maju, dan masuk akal mengapa suatu fluida menerapkan sejumlah kekuatan ke atas pada suatu objek dan menyebabkannya naik dan melayang atau membiarkannya tenggelam. Dia menentukan bahwa gaya ke atas sama dengan berat air yang dipindahkan oleh objek yang tenggelam. Misalnya, air memiliki berat satu gram per sentimeter kubik. Jika Anda menenggelamkan bola dengan volume 25 sentimeter kubik, Anda harus memindahkan 25 gram air. Oleh karena itu, gaya apung yang dihasilkan pada bola itu adalah 25 Newton (Newton adalah unit yang mengukur gaya). Namun, gaya apung ini selalu didasarkan pada massa air yang dipindahkan, dan bukan massa benda.
Kepadatan sebagai Penentu
Kepadatan pada akhirnya adalah faktor yang menentukan apakah suatu benda akan mengambang, tenggelam atau tetap mengapung secara netral dalam suatu cairan. Misalnya, jika bola 25 sentimeter kubik itu berlubang dan diisi udara, itu akan lebih ringan dari 25 gram air yang telah dipindahkan, dan akan melayang. Jika bola terbuat dari bahan yang lebih padat, seperti besi, itu mungkin jauh lebih berat dan tenggelam dengan cepat ke bagian bawah badan air. Namun, jika Anda menenggelamkan bola yang beratnya tepat 25 gram, gaya apung tidak akan mendorongnya ke permukaan, tetapi cukup membuatnya tidak tenggelam. Bola ini akan tetap apung secara netral di dalam tubuh cairan sampai ditindaklanjuti oleh kekuatan luar.