CARA KERJA KAPAL SELAM Oleh: Pandapotan Harahap, M.Pd., M.P.Fis. Guru Fisika MAN 2 MODEL MEDAN
A. Kapal Selam Kapal selam adalah kapal yang bergerak di bawah permukaan air, umumnya digunakan untuk tujuan dan kepentingan militer. Sebagian besar Angkatan Laut memiliki dan mengoperasikan kapal selam sekalipun jumlah dan populasinya masing-masing negara berbeda. Selain digunakan untuk kepentingan militer, kapal selam juga digunakan untuk ilmu pengetahuan laut dan air tawar dan untuk bertugas di kedalaman yang tidak sesuai untuk penyelam manusia.
Ternyata kapal selam menggunakan prinsip penerapan Hukum Archimedes yang tekait dengan terapung, melayang dan tenggelam. B. Hukum Archimedes Hukum Archimedes menyatakan: “Jika sebuah benda tercelup seluruh atau sebagian di dalam zat cair (fluida) akan mengalami gaya ke atas yang besarnya adalah sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.” Secara matematis, gaya archimedes dinyatakan dengan perkalian massa jenis dengan percepatan gravitasi dan voleme benda yang tercelup.
Ilustrasi di atas menunjukkan benda yang ditimbang di udara (7 lb) memiliki bobot yang lebih besar ketimbang saat ditimbang dalam air (4 lb). Ada gaya apung dari dalam air yang mendorong ke atas sehingga terdapat selisih 3 lb. Selisih 3 lb ini ternyata sama besarnya dengan air yang melimpah akibat desakan benda yang dicelupkan ke dalam air. Volume air yang melimpah sama dengan volume benda yang tercelup, baik sebagian maupun seluruhnya. 1. Benda Tenggelam Jika massa jenis zat cair lebih kecil dari pada massa jenis benda, maka benda tersebut akan tenggelam. Contohnya adalah jika batu, besi, baja dimasukkan ke dalam air maka ke tiga benda tersebut akan tenggelam. Ini berarti massa jenis benda lebih besar massa jenis fluida. 2. Benda Melayang Jika massa jenis benda dan massa jenis fluida sama, maka benda tersebut akan melayang. Contohnya jika telur dimasukkan pada air, maka telur akan tenggelam. Agar telur bisa melayang, ke dalam air dapat ditambahkan garam sedikit demi sedikit. Jika telur sudah melayang, maka massa jenis telur dan massa jenis air yang tercempur garam sudah sama. 3. Benda Terapung Jika terdapat benda yang memiliki massa jenis lebih kecil dari pada massa jenis zat cair, maka benda tersebut akan mengapung. Contohnya adalah saat gabus atau plastik dimasukkan ke dalam air, maka plastik dan gabus akan mengapung.
Berikut ini ilustrasi benda yang terapung, tenggelam dan melayang sesuai perbandingan massa jenis benda terhadap fluida.
C. Prinsip Kerja Kapal Selam Kapal selam memiliki beberapa bagian yang membuat kapal selam dapat melayang dan terapung di dalam air, bagian-bagian bagian tersebut yaitu:
Tangki Ballast berfungsi untuk menyimpan udara dan air.
Katup udara, berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam ballast (tangki).
Katup air, berfungsi untuk memasukkan air ke dalam ballast (tangki).
Tangki gki Kompresor udara, yang berfungsi memompa air keluar dari ballast dan diganti dengan udara.
Kapal selam didesain memiliki tanki balast (trim), Tanki balast berfungsi menyimpan udara dan air. Ketika kapal selam siap untuk menyelam, katup-katup besar yang dikenal sebagai “kingstons”, yang terletak di dasar tangkibalas, dibuka untuk membiarkannya masuk ke laut. Udara di dalam tangki keluar melalui katup-katup pada bagian atas, yang dikenal sebagai “lubang-lubang angin”. Kapal selam itu masuk ke dalam air. Ketika kapal selam siap untuk muncul ke permukaan, lubang-lubang angin ditutup dan tekanan udara didorong masuk ke dalam tangki-tangki. Hal ini meniup air kembali melalui kingstons, dan kapal selam itu pun naik.
Dapat dikatakan bahwa tangki ballast ketika berisi udara berfungsi sebagai pelampung kapal selam sehingga kapal selam dapat terapung. Syarat benda dapat melayang di dalam air adalah ketika gaya apung benda sama besar dengan berat benda tersebut. Kapal selam ketika akan menyelam, membuka katup air dan menutup katup udara sehingga air laut masuk ke dalam tangki ballast dan membuat berat kapal selam bertambah serta tenggelam hingga ke kedalaman yang diinginkan. Karena masih memiliki udara dari tangki kompresor udara, kapal selam dapat menyeimbangkan gaya apung dengan beratnya. Namun, kapal selam akan pecah dan hancur jika terlalu dalam menyelam karena sesuai prinsip tekanan hidrostatis yaitu, semakin dalam masuk ke dalam air maka tekanan hidrostatisnya akan semakin besar. Ketika kapal selam akan naik ke atas permukaan air, kapal selam membuka katup udara sehingga air di dalam tangki ballast terpompa keluar dan kapal selam akan terdorong naik.
D. Kapal Selam Modern Kapal selam yang paling canggih membuat air tawar sendiri dari air laut. Ada pula cadangan udara dengan proses yang membebaskan oksigen dari air tawar. Meskipun kapal selam mengapung dengan mudah, kapal itu mampu menyelam ke dasar samudra dan tetap berada di situ sampai berbulan-bulan lamanya. Rahasianya terletak pada konstruksi khas dinding rangkap kapal tersebut. Ruang-ruang khusus kedap air (atau tangki pemberat) antara dinding luar dan dinding dalam dapat diisi air laut sehingga meningkatkan bobot keseluruhan dan menguranig kemampuan mengapungnya. Dengan dorongan baling-baling ke depan dan pengarahan bilah kemudi datar ke bawah, kapal itu menyelam. Dinding dalam dari baja mampu menahan tekanan luar biasa di kedalaman. Setelah berada di dalam air, kapal mempertahankan posisinya dengan bantuan tangki-tangki pemberat sepanjang lunasnya. Untuk naik ke permukaan, kapal selam mengeluarkan air dari tangki pemberat. Periskop, radar, sonar dan jaringan satelit merupakan alat navigasi utama kapal selam. E. Menyelam dan Menduga Kedalaman Selagi mengapung di permukaan, sebuah kapal selam dikatakan berdaya apung positif. Tangki-tangki pemberatnya hampir tak berisi air. Selagi menyelam, kapal memeroleh daya apung negatif karena udara di tangki pemberat dikeluarkan melalui katup udara untuk digantikan air yang masuk melalui lubang penggenang. Untuk melaju pada suatu kedalaman yang ajek, kapal selam menggunakan suatu teknik penyeimbang dengan apa yang disebut daya apung netral. Dalam teknik ini, udara bertekanan dipompakan masuk tangki pemberat secukupnya, dan lubang penggenangnya dibiarkan terbuka. Untuk naik ke permukaan, udara bertekanan yang dibawa di kapal dipompakan masuk atangki pemberat, sehingga airnya keluar. F. Udara Segar di Bawah Air Kapal selam yang paling canggih membuat air tawar sendiri dari air laut. Ada pula cadangan udara yang dihasilkan dengan elektrolisis, suatu proses yang membebaskan oksigen dari air tawar. Ketika berada dekat permukaan, kapal selam dapat mengambil udara dan melepaskan gas buang melalui snorkel tertutup yang membuka di atas muka air. Selain
periskop, antena radio, dan tiang-tiang lainnya, beberapa snorkel menyembul di bangunan atas, atau menara komando. Udara dipantau setiap hari untuk menjamin agar kadar oksigennya mencukupi. Udara juga disalurkan lewat saringan yang menyingkirkan segala kotoran. Gas buang keluar melalui pipa terpisah. SUMBER BACAAN:
https://putrarawit.wordpress.com/2014/08/06/prinsip-kerja-kapal-selam-hukumarchimedes/comment-page-1/
http://nationalgeographic.co.id/berita/2015/07/kapal-selam-menyelam
http://www.pakmono.com/2015/06/bunyi-hukum-archimedes-dan-contohnya-dalamkehidupan-sehari-hari.html
https://fhannum.wordpress.com/2011/12/20/hukum-archimedes/
http://sabircampiz.blogspot.co.id/2012/10/hukum-archimedes_18.html
http://www.globalsecurity.org/military/systems/ship/sub-mission.htm
http://dara-aulydia.blogspot.co.id/
http://tempoyaker.blogspot.co.id/2009/10/fakta-menarik-tentang-ilmuan.html
