Objek yang terendam di dalam bendalir mengalami daya apungan ke atas yang sama dengan berat bendalir yang disesarkannya. Objek terapung apabila daya apungan dapat mengimbangi beratnya.
Pelajaran ini sebahagian daripada topik daya dan tekanan. Ia menggunakan idea daripada membandingkan tekanan dalam bendalir: tekanan lebih besar pada kedalaman lebih tinggi.
Dari mana daya apungan datang?
Bayangkan sebuah kiub terendam di dalam air. Bahagian bawahnya lebih dalam daripada bahagian atasnya, jadi air menekan lebih kuat dari bawah.
Perbezaan tekanan itu menghasilkan daya bersih ke atas, dan itulah daya apungan. Nilainya sama dengan berat air yang disesarkan oleh objek.
Contoh berlatih 1: berat ketara sebiji batu
Sebiji batu rekaan digantung pada neraca spring. Neraca mencatat 2.0 N di udara dan 1.2 N apabila batu terendam sepenuhnya di dalam air.
Langkah 1: cari daya apungan. Daya apungan = 2.0 − 1.2 = 0.8 N.
Langkah 2: tafsir. Air yang disesarkan oleh batu itu mempunyai berat 0.8 N. Bacaan berkurang kerana air menolak batu ke atas dengan daya 0.8 N.
Langkah 3: semak. Batu tenggelam kerana beratnya 2.0 N lebih besar daripada daya apungan maksimum 0.8 N.
Contoh berlatih 2: blok kayu yang terapung
Sebuah blok kayu rekaan mempunyai berat 0.6 N. Jika blok itu ditolak ke bawah sehingga terendam sepenuhnya, ia menyesarkan air yang beratnya 0.9 N.
Daya apungan maksimum (0.9 N) lebih besar daripada berat (0.6 N), jadi blok itu naik. Ia berhenti naik dan terapung apabila bahagian yang terendam menyesarkan air seberat tepat 0.6 N.
Pada keadaan itu, daya apungan = berat = 0.6 N, dan daya bersih ialah sifar. Kayu itu terapung dengan sebahagian daripadanya di atas permukaan.
Kesilapan yang menghilangkan markah
Jawapan yang kerap dilihat ialah “kapal keluli terapung kerana ia ringan”. Kapal itu sebenarnya sangat berat, dan keluli itu sendiri lebih tumpat daripada air.
Penerangan yang betul: badan kapal berongga dan berisi udara, jadi ketumpatan purata seluruh kapal lebih kecil daripada air. Kapal menyesarkan air yang cukup banyak sehingga beratnya sama dengan berat kapal, dan daya apungan mengimbangi berat itu.
Satu lagi slip ialah menyatakan bahawa objek kecil tenggelam dan objek besar terapung. Saiz tidak menentukan; ketumpatan purata yang menentukan.
Bagaimana mengubah keputusan terapung atau tenggelam?
Bentukkan sebiji bebola plastisin yang padat, dan ia tenggelam. Bentukkan plastisin yang sama menjadi mangkuk yang berongga, dan ia boleh terapung.
Jisim plastisin tidak berubah, tetapi mangkuk menyesarkan lebih banyak air kerana isi padunya lebih besar. Daya apungan meningkat sehingga mampu mengimbangi berat yang sama.
Semak sendiri
Sebuah logam rekaan berat 5.0 N di udara dan 3.5 N di dalam air. Cari daya apungan dan terangkan sama ada logam itu akan terapung jika dilepaskan.
Jawapan
Daya apungan = 5.0 − 3.5 = 1.5 N.
Berat logam (5.0 N) lebih besar daripada daya apungan maksimum (1.5 N), jadi logam itu tenggelam. Ketumpatan purata logam lebih besar daripada ketumpatan air.
Apa yang dipelajari seterusnya
Teruskan dengan mentafsir data sistem hidraulik, kemudian uji semua pelajaran dalam latihan daya dan tekanan.
Jika anda mahu seorang guru menyoal penerangan keapungan anda dengan objek baharu, lihat tuisyen Sains dalam talian secara satu lawan satu.