Prinsip mengapungnya kapal induk (dan kapal pada umumnya) dijelaskan oleh Hukum Archimedes, yang berbunyi:
“Benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam fluida akan mengalami gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.”
Prinsip ini memungkinkan kapal induk, meskipun ukurannya besar dan beratnya mencapai puluhan hingga ratusan ribu ton, tetap mengapung di atas air. Berikut adalah penjelasan detailnya:
1. Hukum Archimedes dalam Aksi
Ketika sebuah kapal masuk ke dalam air:
- Berat kapal: Menekan ke bawah karena gaya gravitasi.
- Gaya apung: Menekan ke atas karena air yang dipindahkan oleh kapal.
Kapal mengapung jika:
- Gaya apung lebih besar atau sama dengan berat kapal.
Gaya Apung (FbF_bFb) dihitung sebagai:Fb=ρ⋅V⋅gF_b = \rho \cdot V \cdot gFb=ρ⋅V⋅g
Di mana:
- ρ\rhoρ: Massa jenis fluida (air)
- VVV: Volume fluida yang dipindahkan
- ggg: Percepatan gravitasi
2. Desain Kapal untuk Mengapung
Kapal dirancang untuk memaksimalkan gaya apung dan memastikan stabilitas di air. Prinsip-prinsip desain meliputi:
Bentuk Lambung Kapal (Hull)
- Kapal induk memiliki lambung besar dengan volume yang cukup untuk memindahkan air dalam jumlah besar, menciptakan gaya apung yang mampu menahan berat kapal.
- Bentuk lambung yang lebar dan melengkung membantu mendistribusikan berat kapal secara merata, sehingga kapal tetap stabil.
Massa Jenis Total yang Lebih Rendah dari Air
- Meskipun kapal terbuat dari logam berat seperti baja, massa jenis rata-rata kapal (termasuk ruang kosong di dalamnya) lebih rendah dari massa jenis air.
- Volume internal kapal yang besar (seperti ruang untuk bahan bakar, pesawat, dan hangar) berisi udara, membuat kapal tetap ringan relatif terhadap volumenya.
3. Stabilitas Kapal
Agar kapal tidak hanya mengapung tetapi juga stabil, beberapa prinsip diterapkan:
Pusat Gaya Apung (Buoyancy Center)
- Titik di mana gaya apung bekerja ke atas.
Pusat Gravitasi (Gravity Center)
- Titik di mana berat kapal terpusat.
- Stabilitas terjaga jika: Pusat gravitasi lebih rendah dari pusat gaya apung, sehingga kapal tidak mudah terbalik.
Desain Keel (Lunas)
- Lunas adalah bagian bawah kapal yang panjang dan berat, membantu menurunkan pusat gravitasi dan meningkatkan stabilitas.
4. Kapal Induk di Laut yang Berombak
Kapal induk dirancang untuk mengatasi kondisi laut yang ekstrem dengan:
- Bobot yang Besar: Membantu melawan gaya dorong ombak.
- Sistem Peredam Goyangan: Menggunakan ballast (tangki berisi air) yang diisi atau dikosongkan untuk menjaga keseimbangan kapal.
5. Tantangan dalam Mengapungkan Kapal Induk
- Distribusi Beban:
- Beban yang tidak merata dapat menyebabkan kapal miring. Oleh karena itu, kapal induk memiliki sistem untuk mendistribusikan beban, termasuk pesawat, bahan bakar, dan logistik lainnya.
- Kepadatan Air:
- Di air asin, kapal mengapung lebih baik karena air laut memiliki massa jenis lebih tinggi dibandingkan air tawar.
- Kerusakan Lambung:
- Kebocoran pada lambung dapat mengurangi volume udara di dalam kapal, mengurangi gaya apung, dan berpotensi menyebabkan kapal tenggelam.
6. Contoh Aplikasi Lain Hukum Archimedes
- Kapal Selam:
- Kapal selam mengontrol daya apungnya dengan mengisi atau mengosongkan tangki ballast menggunakan air.
- Untuk menyelam: Tangki ballast diisi air, meningkatkan massa jenis.
- Untuk naik ke permukaan: Tangki ballast diisi udara, mengurangi massa jenis.
- Pontoon dan Dok Apung:
- Struktur besar ini dirancang untuk mengapung menggunakan ruang kosong yang penuh udara.
Prinsip mengapungnya kapal induk adalah kombinasi antara hukum fisika (Archimedes) dan desain teknik yang memastikan gaya apung selalu cukup besar untuk menahan bobotnya.
