Prinsip Archimedes adalah salah satu hukum fisika yang paling terkenal dan bermanfaat dalam kehidupan manusia. Prinsip ini dinamai menurut penemunya, Archimedes, seorang matematikawan dan fisikawan Yunani kuno yang hidup pada abad ke-3 SM. Prinsip Archimedes menyatakan bahwa jika suatu benda terendam sebagian atau seluruhnya dalam suatu fluida (gas atau cairan), maka fluida tersebut memberikan gaya ke atas yang disebut gaya apung pada benda tersebut. Besarnya gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Gaya apung bekerja pada titik pusat gravitasi dari fluida yang dipindahkan, yang disebut sebagai pusat gaya apung.
Prinsip Archimedes sangat penting untuk memahami fenomena mengapung, yaitu ketika suatu benda memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada massa jenis fluida yang mengelilinginya. Massa jenis adalah perbandingan antara massa dan volume suatu benda. Semakin besar massa jenis suatu benda, semakin berat benda tersebut per satuan volume. Sebaliknya, semakin kecil massa jenis suatu benda, semakin ringan benda tersebut per satuan volume. Jika massa jenis suatu benda lebih kecil daripada massa jenis fluida, maka benda tersebut akan mengalami gaya apung yang lebih besar daripada beratnya sendiri, sehingga benda tersebut akan naik ke permukaan fluida. Jika massa jenis suatu benda sama dengan massa jenis fluida, maka benda tersebut akan melayang di dalam fluida. Jika massa jenis suatu benda lebih besar daripada massa jenis fluida, maka benda tersebut akan mengalami gaya apung yang lebih kecil daripada beratnya sendiri, sehingga benda tersebut akan tenggelam ke dasar fluida.
Prinsip Archimedes memiliki banyak penerapan dalam teknologi yang digunakan manusia, baik di darat, di laut, maupun di udara. Beberapa teknologi yang menggunakan prinsip Archimedes antara lain adalah:
Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kerapatan atau massa jenis fluida. Cara kerja hidrometer didasari oleh prinsip Archimedes. Hidrometer terdiri dari tabung kaca yang berisi air raksa atau timbal di bagian bawahnya, sehingga tabung tersebut dapat berdiri tegak di dalam fluida yang akan diukur. Di bagian atas tabung terdapat skala yang menunjukkan nilai kerapatan atau massa jenis fluida. Ketika hidrometer dimasukkan ke dalam fluida, tabung tersebut akan tenggelam sampai titik tertentu, tergantung pada massa jenis fluida tersebut. Semakin besar massa jenis fluida, semakin sedikit tabung yang tenggelam. Semakin kecil massa jenis fluida, semakin banyak tabung yang tenggelam. Dengan membaca skala pada tabung, kita dapat mengetahui massa jenis fluida tersebut.
Hidrometer dapat digunakan untuk mengukur massa jenis berbagai jenis fluida, seperti air, minyak, alkohol, susu, urine, darah, dan lain-lain. Hidrometer juga dapat digunakan untuk menentukan kadar gula, alkohol, atau asam dalam suatu larutan. Hidrometer sangat berguna dalam bidang industri, pertanian, kesehatan, dan penelitian.
Jembatan Ponton
Jembatan ponton adalah jembatan terapung yang menggunakan pelampung yang terbuat dari tong kosong, perahu, plastik, baja, atau bahan lain yang ringan dan kedap air. Pelampung tersebut dihubungkan dengan tali, rantai, atau kabel, dan ditutupi dengan papan, besi, atau beton untuk membentuk permukaan jembatan. Jembatan ponton dapat dibangun di atas sungai, danau, laut, atau saluran air lainnya.
Jembatan ponton dapat mengapung di atas air berkat prinsip Archimedes. Pelampung jembatan ponton mengandung udara di dalamnya, yang memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada massa jenis air. Oleh karena itu, pelampung jembatan ponton mengalami gaya apung yang lebih besar daripada beratnya sendiri, sehingga dapat menahan beban yang ada di atasnya. Selama pelampung jembatan ponton tidak bocor atau rusak, jembatan ponton dapat tetap mengapung walaupun dilalui oleh kendaraan atau orang yang berat.
Jembatan ponton memiliki beberapa kelebihan, antara lain:
- Mudah dan cepat dibangun, dibongkar, atau dipindahkan sesuai kebutuhan.
- Tidak memerlukan pondasi atau tiang penyangga yang permanen di dasar air.
- Dapat menyesuaikan diri dengan pasang surut atau perubahan ketinggian air.
- Dapat menjangkau tempat-tempat yang sulit diakses oleh jembatan biasa.
Jembatan ponton juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain:
- Kurang stabil dan rentan terhadap gelombang, arus, atau angin yang kencang.
- Memerlukan perawatan dan pengawasan yang rutin untuk mencegah kebocoran atau kerusakan pada pelampung.
- Memerlukan jarak yang cukup antara pelampung untuk memungkinkan aliran air yang lancar.
- Memerlukan tanda atau rambu yang jelas untuk mengatur lalu lintas yang melewatinya.
Jembatan ponton telah digunakan sejak zaman kuno, misalnya oleh bangsa Romawi, Mesir, dan Persia. Jembatan ponton juga sering digunakan dalam perang, misalnya oleh pasukan Napoleon, Jerman, Amerika Serikat, dan Sekutu. Jembatan ponton juga digunakan untuk keperluan sipil, misalnya untuk menghubungkan pulau-pulau, menyelenggarakan festival, atau sebagai objek wisata.
Balon Udara
Balon udara adalah alat terbang yang menggunakan udara panas sebagai penggeraknya. Balon udara terdiri dari kantong besar yang terbuat dari kain atau plastik yang disebut amplop, yang berisi udara panas yang dihasilkan oleh pembakar gas di bawahnya. Di bawah amplop terdapat keranjang yang dapat menampung penumpang, barang, atau instrumen. Di bawah keranjang terdapat tali yang dapat digunakan untuk mengendalikan ketinggian atau arah balon udara.
Balon udara dapat terbang di udara berkat prinsip Archimedes. Udara panas di dalam amplop memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada massa jenis udara dingin di luar amplop. Oleh karena itu, udara panas di dalam amplop mengalami gaya apung yang lebih besar daripada berat amplop, keranjang, dan isinya, sehingga balon udara dapat naik ke atas. Untuk menurunkan ketinggian balon udara, pembakar gas dapat dimatikan atau dibuka katup di atas amplop untuk membiarkan udara panas keluar. Untuk meningkatkan ketinggian balon udara, pembakar gas dapat dinyalakan kembali untuk memanaskan udara di dalam amplop. Arah balon udara ditentukan oleh arah angin, yang dapat berbeda-beda di ketinggian yang berbeda.
Balon udara merupakan salah satu alat terbang tertua yang diketahui manusia. Balon udara pertama kali diterbangkan oleh saudara Montgolfier, Joseph dan Etienne, di Prancis pada tahun 1783. Balon udara pertama kali membawa hewan sebagai penumpang, yaitu seekor ayam, seekor bebek, dan seekor domba. Balon udara pertama kali membawa manusia sebagai penumpang pada bulan November 1783, yaitu Jean-François Pilâtre de Rozier dan François Laurent d’Arlandes. Balon udara pertama kali menyeberangi Selat Inggris pada tahun 1785, yaitu Jean-Pierre Blanchard dan John
