KESEIMBANGAN BENDA TERAPUNG

  

KESEIMBANGAN BENDA TERAPUNG Pengantar Teknik dan Mekanika Fluida Di buat oleh: Jecky Ahino Pendahuluan 

  Hampir semua persoalan mengenai benda-benda terapung, baik yang terbenam seluruhnya dalam air maupun sebagian seperti halnya kapal laut adalah persoalan keseimbangan antara gaya-gaya berat dari benda terapung dan resultante tekanan dari cairan terhadap permukaan benda terapung

   Selain dari soal keseimbangan ada hal lain yang juga cukup penting yaitu soal kestabilan, jadi sebuah kapal laut tidak cukup hanya

berada dalam keadaan stabil pada setiap posisi yang dikehendaki, sehingga bila kapal itu bergoyang ke depan atau ke belakang atau ke samping, maka momen untuk mengembalikan pada posisi seimbang akan timbul dan kapal akan berada dalam keadaan lurus kembali. Hukum Archimedes 

  

Prinsip hukum Archimedes mengatakan bahwa

tekanan ke atas pada benda yang terapung atau terbenam dalam benda cair adalah sama dengan berat benda cair yang dipindahkan oleh benda itu. _{W (berat benda) B} G

  R=W, (tekanan ke atas)

  

  Tekanan ke atas akan bekerja melalui titik ber at benda cair yang dipindahkan yang disebut titik apung (centre of buoyancy).

  

  Pada gambar terlihat sebuah benda terapung dalam keadaan seimbang akibat berat benda W yang bekerja pada

  titik berat G dan gaya R bekerja ke atas melalui titik pusat apung B.

  

  Benda yang terendam di dalam air mengalami gaya berat sendiri benda(FG) yang bekerja vertikal ke bawah dan gaya apung (FB) yang bekerja vertikal ke atas.

  Besar gaya apung sama dengan berat zat cair yang dipindahkan benda.

  

  Gaya berat bekerja pada pusat berat benda (G), dan gaya apung bekerja pada pusat apung (B), yang sama dengan pusat berat

   F G

  > F B

  → benda tenggelam 

  F G = F

  B → benda melayang (terendam)

   F G

  < F B

  → benda mengapung

Ada 3 syarat dari keseimbangan benda padat:

  

1. Seimbang dan stabil: Sedikit perubahan dari

keadaan seimbang ini akan menyebabkan

“momen pengembalian posisi” bekerja dan

mengembalikan ke keadaan semula.

  2. Seimbang tapi tidak stabil: sedikit perubahan dari kedudukan seimbang ini akan menimbulkan momen guling dan tidak akan kembali ke kedudukan semula.

  3. Seimbang dan netral: Benda akan tetap berada dalam keadaan seperti semula,

  

  Suatu benda terapung dalam keseimbangan stabil apabila pusat beratnya (G) berada di bawah pusat apung(B).

  

  Benda terapung dengan kondisi tertentu dapat pula dalam keseimbangan stabil meskipun pusat beratnya (G) berada di atas pusat apung (B).

  

  Kondisi stabilitas benda terapung dapat diketahui berdasar tinggi metasentrum, yang dapat dihitung dengan rumus. Rumus tinggi metasentrum GM = BM – BG

  I _o BM  BG = OG – OB

  V Dengan: GM : tinggi metasentrum

Io : momen inersia tampang benda yang terpotongpermukaan zat cair V : volume zat cair yang dipindhkan benda BG : jarak antara pusat berat dan pusat apung OG : Jarak antara pusat berat dan dasar Apabila: 

  GM > 0 → benda stabil 

  GM = 0 → benda dalam stabilitas netral 

  GM < 0 → benda tidak stabil