Mobil bisa berbelok ke kanan-kiri karena roda depannya dapat diarahkan ke kanan-kiri. Pesawat bisa terangkat karena terjadi perbedaan tekanan udara pada sayapnya (Baca: Mengapa Pesawat Bisa Terbang?). Bagaimana dengan kapal selam? Mengapa kapal selam dapat mengapung dan tenggelam? Bagaimana cara mengontrol hal ini?

Kita tahu bahwa mengapung dan tenggelamnya suatu benda bergantung pada perbedaan massa jenis antara benda tersebut dan air. Jika massa jenis bendanya lebih besar, maka benda itu bakal tenggelam. Sebaliknya, jika massa jenis airnya lebih besar, maka benda itu bakal terapung.

Terapung dan tenggelam: Bergantung pada perbandingan massa jenis benda dan air

Kapal selam pun tak terlepas dari hukum fisika ini. Maka dari itu, tak ada cara lain: Kapal selam harus bisa mengubah-ubah massa jenisnya sendiri agar dapat mengapung dan tenggelam. Ketika ia ingin mengapung, massa jenisnya harus lebih kecil daripada massa jenis air laut. Sebaliknya, ketika ia ingin tenggelam, massa jenisnya harus lebih besar daripada massa jenis air laut. Lantas, bagaimana cara memanipulasi massa jenis kapal selam?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita harus paham konsep massa jenis. Dalam banyak artikel Detektif Fisika (antara lain MengapaMeniup Minuman Panas Percuma Saja? dan Mengapa Es Selalu Terapung di Air?), telah saya jelaskan bahwa massa jenis merupakan perbandingan antara massa sebuah benda dan volumenya. Secara matematis dapat dinyatakan bahwa massa jenis = massa dibagi volume.


Pengaruh massa pada massa jenis adalah berbanding lurus, sedangkan pengaruh volume terhadap massa jenis adalah berbanding terbalik. Artinya, dengan volume yang sama, massa jenis akan membesar jika massanya bertambah. Akan tetapi dengan massa yang sama, massa jenis akan mengecil jika volumenya bertambah. Agar paham bagaimana konsep ini diaplikasikan pada kapal selam, berikut ini adalah diagram sebuah kapal selam, tampak depan terpotong (cross section view).

 
Seperti tampak pada gambar di atas, kapal selam memiliki sebuah ruangan yang disebut ballast tank (tangki pemberat). Sebagai pelengkap, kapal selam juga memiliki sebuah ruangan untuk memuat udara yang dimampatkan (air compressed tank). Kedua alat inilah yag menjadi pengontrol timbul tenggelamnya kapal selam, seperti yang ditunjukkan melalui ilustrasi berikut.

 
Kapal selam telah didesain sedemikian rupa sehingga jika tangki pemberatnya tidak terisi oleh air (hanya terisi oleh udara), maka kapal selam tersebut akan mengapung. Pada kondisi ini, massa jenis total kapal selam lebih kecil daripada massa jenis air laut.

Ketika kapal selam ingin ditenggelamkan, maka air laut dibiarkan masuk ke dalam tangki pemberat. Caranya adalah dengan memompa udara masuk kembali ke dalam air compressed tank sehingga air laut secara otomatis masuk melalui katup (valve). Pada kondisi ini, massa jenis total kapal selam lebih berat daripada massa jenis air laut.

Untuk membuat kapal selam melayang di dalam air (tidak terapung dan tidak pula tenggelam), maka ballast tank diisi dengan sejumlah air dengan perimbangan tertentu. Pada kondisi ini, massa jenis total kapal selam sama dengan massa jenis air laut.


Sebenarnya terdapat 2 buah ballast tank di dalam kapal selam, satu di ujung depan dan satu lagi di ujung belakang. Komposisi ini memungkinkan kapal selam untuk melakukan manuver menanjak atau menukik. Ketika ingin menanjak, bagian depan kapal selam dijadikan bermassa jenis lebih kecil daripada bagian belakang. Sebaliknya, ketika ingin menukik, bagian depan kapal selam dijadikan bermassa jenis lebih besar daripada bagian belakang.

Untuk dapat lebih memahami cara kerja kapal selam, eksperimen sederhana berikut ini dapat Anda coba.

 
Begitulah fisika. Aplikasinya bermanfaat bagi teknologi. Berkat fisika, sebuah kapal selam dapat didesain agar bergerak sesuai dengan keinginan pengemudinya ^_*

*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono
http://www.detektif-fisika-doni.blogspot.com

Sumber Gambar:
http://dynamicco.com/wp-content/uploads/Submarine-Navy.jpg
http://medtropolis.com/kh_images/ial/images/2616/2616_image.jpg
https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEilPEIMdq08Qa9AyTglGeIy-1gCaDNBz2WF4BB0A1SWNfurSCPyixHPfl7bfjyxPRDONYVUQls09mzgdjj94it0LSQ4_JloIWI74OYrd-dyJ4pYNz2JpT53gnFtoeZ9rtbXJLi-VAYhpJs/s1600/masa+jenis.bmp
http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2009.web/Taylor_Duggar/Pictures/ballast%20tanks.gif
http://natureandbiomimetics.imanisiteler.com/4_clip_image010.jpg
https://anjungsainssmkss.files.wordpress.com/2011/09/i13-24-submarine.jpg
https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiz5LVua61Y7cPUA8DE9llPZjLq4BhelOVJtFfYEsj6NgyoOwym-ZBoWcqDGLIk657todfGLaa-HzHe9YdJJ5D_NFR6Qwa7QcMEWmLo0luuOwktSYQiJSOhEqiryoY-GZMpacu1ixbAj5Y/s1600/make_submarine_3.png