benda padat terapung di permukaan air

Jika anda masukkan gabus ke dalam air maka gabus terapung. Sebaliknya jika anda masukkan sebuah jarum jahit atau batu ke dalam air maka jarum jahit atau batu tenggelam, walaupun ukuran jarum atau batu lebih kecil dari gabus. Faktor apa yang menyebabkan sebuah benda padat dapat terapung di permukaan air ?

Gaya gravitasi bumi bekerja pada setiap benda yang berada di permukaan bumi, karenanya setiap benda bermassa mempunyai gaya berat. Apabila gaya berat (w) benda padat lebih kecil dari gaya apung (F_A) air maka ketika benda padat ditenggelamkan ke dalam air, benda bergerak ke atas dan terapung di atas permukaan air.

Benda bergerak ke atas dan terapung di atas permukaan air karena ada gaya total atau resultan gaya berarah ke atas yang bekerja pada benda tersebut, di mana besar gaya total = gaya apung – gaya berat.

Keterangan : ρ = massa jenis, g = percepatan gravitasi, V_benda = volume benda yang tercelup dalam air (semua bagian benda tercelup dalam air), P = tekanan, A = luas permukaan, m = massa benda.

Berdasarkan persamaan ini dapat disimpulkan bahwa arah gerakan benda yang ditenggelamkan dalam air hanya dipengaruhi oleh massa jenis benda dan massa jenis air. Jika massa jenis air lebih besar dibandingkan dengan massa jenis benda maka benda bergerak ke atas setelah ditenggelamkan ke dalam air (benda terapung).

Pada saat benda terapung di permukaan air, besar gaya apung harus sama dengan besar gaya berat benda agar resultan gaya bernilai nol dan benda berada dalam kesetimbangan statis (benda diam).

Keterangan : ρ = massa jenis, v₁ = volume benda yang tercelup dalam air, v₂ = volume benda secara keseluruhan
Ketika benda terapung di permukaan air, volume benda yang tercelup dalam air ditentukan oleh volume benda tersebut dan perbandingan massa jenis air terhadap massa jenis benda. Jika benda terapung di permukaan zat cair selain air maka massa jenis air digantikan dengan massa jenis zat cair tersebut.