Prinsip Archimedes | Berkayuh Itik di Taman Tasik Taiping

Beberapa hari lepas, cikgu berkesempatan untuk berkayuh itik di Taman Tasik Taiping. Siapa yang pernah berkayuh itik tu mesti dapat bayangkan yang kita perlu mengayuh pedal untuk menggerakkan itik, betul kan?

Tetapi kali ini, cikgu nak ceritakan bagaimana itik tu boleh terapung di permukaan air? Dan menampung berat kami berdua ni?

Yes, kali ini nak menyentuh sedikit tentang suatu prinsip fizik yang dipanggil prinsip Archimedes. Bunyi macam familiar tak? Ya, ia ada dalam Bab 3 Tingkatan 4 bertajuk Daya dan Tekanan.

Prinsip Archimedes

“Apabila suatu objek tenggelam dengan lengkap atau separuh di dalam suatu cecair, ia sebenarnya ditindakkan oleh suatu daya apungan yang sama dengan berat cecair yang tersesar

Prinsip Archimedes ni sebenarnya ia mengenalkan kepada kita tentang satu daya ke atas yang bertindak terhadap apa-apa objek pun yang terapung di permukaan cecair.

Sama macam kes itik yang sikgu naiki tu boleh terapung di permukaan air tasik ialah kerana adanya daya ke atas ini. Daya ini dipanggil daya apungan. Well, dari mana dapatnya daya apungan ni? 

Sedangkan kalau kita letak satu jarum peniti pun dalam air ia akan tenggelam. Itik yang besar dan berat tu dapat pula terapung di permukaan air? Jom find out!

Asal-usul Daya Apungan

Daya apungan asalnya adalah dari perbezaan antara daya yang bertindak pada bahagian atas dan bawah sesuatu objek yang terapung tu. Andaikata daya arah ke atas objek (biasanya tekanan air, disebabkan factor kedalaman) adalah lebih besar daripada daya yang bertindak ke bawah, maka akan ada daya apungan sekaligus objek akan terapung.

Mengikut prinsip Archimedes, ia membuat kesimpulan mudah dengan mengatakan:

Daya Apungan  = Berat Cecair yang Disesarkan oleh Objek

Itik Terapung? Keapungan

Satu soalan. Apa yang menyebabkan suatu objek boleh terapung?

Jisim yang ringan?

Saiz yang kecil?

Ringan tidak semesti boleh terapung

Besar dan berat tidak semestinya tenggelam

Mungkin ada yang keliru kan. Tapi kalau adik-adik mengangguk pada 2 jawapan di atas, sebenarnya tidak benar. Fikirkan sekali lagi yang kapal besar di lautan juga terapung kan sedangkan jisimnya berat dan saiznya juga besar! Jadi apa jawapannya?

Ketumpatan.

Ketumpatan yang memainkan peranan bila sesuatu objek itu boleh terapung di atas air / cecair atau tidak!

Prinsip mudah,

Objek akan tenggelam dalam air bila ketumpatannya lebih tinggi dari ketumpatan air.

Objek akan timbul dan terapung di dalam air bila ketumpatannya lebih rendah berbanding 

ketumpatan air.

Berbalik kepada kes itik terapung, apa yang boleh dimanipulasi ialah ketumpatan itik. Ketumpatan air tasik tak boleh nak adjust kan,hihi.

Bentuk itik sebenarnya sudah direka supaya mempunyai ketumpatan yang rendah berbanding air, dengan mengambil kira jisim penumpang. Ingat semula yang rumus ketumpatan ialah jisim per isipadu.

2 cara untuk mengurangkan jisim itik ialah:

• Kurangkan jisim
• Tingkatkan isipadu

Dalam kes ini, isipadu yang dimanipulasi dengan cara mereka itik dengan ruang yang terbuka dengan udara dan menjadikan ia lebar, selain material plastik yang ringan tetapi tahan lasak dan kalis air. 

Makanya dapatlah ketumpatan itik diminimakan supaya ia boleh terapung di permukaan tasik. ;)

Boleh faham ya?