Apung di Air Asin vs Air Tawar untuk Menyelam Scuba

2024 Pengarang: Cyrus Reynolds | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-08 06:27

Sebuah benda lebih mengapung di air asin daripada di air tawar, tapi mengapa? Daya apung suatu benda ditentukan oleh dua gaya:

• Gaya ke bawah: sama dengan berat benda
• Gaya ke atas: sama dengan berat air yang dipindahkan benda (ini dikenal sebagai Prinsip Archimedes)

Gaya ke atas dan ke bawah bekerja berlawanan satu sama lain. Sebagai hasil dari gaya-gaya ini, objek akan mengapung, tenggelam, atau tetap tersuspensi di dalam air. Daya apung objek dapat dijelaskan dengan salah satu dari tiga cara:

• Apung Negatif: Berat benda lebih besar dari berat air yang dipindahkan. Objek akan tenggelam.
• Apung Positif: Berat benda lebih kecil dari berat air yang dipindahkan. Benda akan mengapung.
• Apung Netral: Berat benda sama persis dengan berat air yang dipindahkan. Benda tersebut akan tetap melayang di tengah air dan tidak akan mengapung atau tenggelam.

Air Asin Lebih Berat Dari Air Tawar

Satu kaki kubik air asin memiliki berat (rata-rata) 64,1 pon, sedangkan satu kaki kubik air tawar hanya memiliki berat 62,4 pon. Alasan untukperbedaan beratnya adalah air garam memiliki garam yang terlarut di dalamnya.

Melarutkan garam dalam air meningkatkan densitas air, atau massa per satuan volume. Ketika garam ditambahkan ke air, ia bereaksi dengan molekul air, membentuk ikatan polar dengan air yang mengatur ulang molekul garam dan air dengan efek yang tidak biasa:

Satu inci kubik garam yang ditambahkan ke volume air tidak akan menambah volume air satu inci kubik. Penjelasan sederhananya adalah bahwa molekul-molekul air berkemas dengan rapat di sekitar molekul-molekul garam-menempel lebih dekat daripada yang mereka lakukan ketika garam tidak ada. Ketika satu inci kubik garam ditambahkan ke volume air, volume air bertambah kurang dari satu inci kubik.

Satu kaki kubik air asin memiliki lebih banyak molekul di dalamnya daripada satu kaki kubik air tawar dan, oleh karena itu, lebih berat.

Ingatlah bahwa Prinsip Archimedes menyatakan bahwa gaya ke atas pada benda yang tenggelam sama dengan berat air yang dipindahkannya. Air asin lebih berat daripada air tawar, sehingga memberikan gaya ke atas yang lebih besar pada benda yang terendam. Sebuah benda yang memindahkan satu kaki kubik air tawar akan mengalami gaya ke atas sebesar 62,4 lbs, sedangkan benda yang sama di air asin akan mengalami gaya ke atas sebesar 64,1 pon.

Pergantian Antara Air Tawar dan Air Asin

Pada titik ini, dimungkinkan untuk membuat beberapa prediksi umum tentang daya apung suatu objek (atau penyelam) ketika dipindahkan dari air tawar ke air asin dan sebaliknya. Perhatikan kasus berikut:

• Sebuah objek yang mengapung secara netral diair tawar akan mengapung jika ditempatkan di air asin. Di air tawar, berat benda sama persis dengan berat air yang dipindahkan, dan gaya ke bawah dan ke atas pada benda adalah sama. Ketika benda dipindahkan ke air asin, berat air yang dipindahkannya akan bertambah dan gaya ke atas akan lebih besar daripada gaya ke bawah. Benda tersebut akan mengapung positif di air asin.
• Sebuah benda yang mengapung secara netral di air asin akan tenggelam jika ditempatkan di air tawar. Dalam air asin, berat benda sama persis dengan berat air yang dipindahkan, dan gaya ke atas dan ke bawah pada benda adalah sama. Ketika benda dipindahkan ke air tawar, berat air yang dipindahkannya akan berkurang, dan gaya ke bawah pada benda akan lebih besar daripada gaya ke atas. Benda akan mengapung negatif di air tawar.
• Sebuah benda yang memiliki daya apung negatif atau positif di air asin akan menjadi lebih apung negatif ketika ditempatkan di air tawar-tetapi kita tidak dapat memprediksi apakah benda itu akan tenggelam atau mengapung tanpa informasi lebih lanjut. Sebuah benda akan mengalami gaya ke atas yang lebih lemah di air tawar daripada di air asin dan akan kurang apung di air tawar. Namun, untuk menentukan apakah benda akan tenggelam atau mengapung, perlu diketahui secara pasti berat benda dan berat air yang dipindahkan secara tepat.
• Sebuah benda yang terapung negatif atau positif di air tawar akan menjadi lebih apung positif ketika ditempatkan di air asin-tapi kita tidak bisa memprediksi apakah ituakan tenggelam atau terapung tanpa informasi lebih lanjut. Sebuah benda akan mengalami gaya ke atas yang lebih kuat di air asin daripada di air tawar, dan akan lebih apung di air asin. Namun, untuk menentukan apakah benda akan tenggelam atau mengapung, perlu diketahui secara pasti berat benda dan berat air yang dipindahkan secara tepat.

Menimbang Seorang Penyelam Scuba

Jelas bahwa seorang penyelam akan lebih positif mengapung di air asin daripada di air tawar, dan perlu menyesuaikan bobotnya. Penyelam perlu membawa lebih banyak beban di air asin daripada di air tawar. Jumlah berat yang harus dibawa oleh penyelam akan bergantung pada berbagai faktor, termasuk massa tubuhnya, perlindungan eksposurnya, jenis tangki yang dibawanya, dan peralatan menyelamnya.

Sabuk pemberat seorang penyelam hanya sebagian kecil dari berat totalnya; berat badan, tangki, dan perlengkapan selamnya juga berkontribusi pada bobot dan gaya ke bawah pada tubuhnya. Penyelam sering mengganti pakaian selam (atau pakaian kering) dan perlengkapan lainnya saat mengubah lokasi penyelaman, dan gaya ke atas pada penyelam dapat bervariasi menurut faktor-faktor ini, dan juga menurut jenis air.

Tidak mungkin untuk memprediksi perubahan berat yang diperlukan untuk seorang penyelam tanpa mengetahui perpindahan airnya, berat total, dan salinitas air yang akan dia selami. Cara termudah bagi seorang penyelam untuk menentukan bobot yang tepat adalah dengan melakukan uji daya apung setiap kali beralih antara air tawar dan air asin, dan setiap kali ia mengganti peralatan selamnya. Namun, diberikanbahwa semua faktor tetap sama kecuali untuk jenis airnya, seorang penyelam mungkin harus melipatgandakan beratnya hampir dua kali lipat dari air tawar ke air asin atau mengurangi separuhnya saat berpindah dari air asin ke air tawar.

Pertimbangan Tambahan

Yang lebih rumit, salinitas air asin bervariasi di seluruh dunia. Beberapa badan air mungkin lebih asin daripada yang lain. Tentu saja, seorang penyelam akan lebih positif mengapung di air yang lebih asin. Berat rata-rata satu kaki kubik air asin adalah 64,1 pon, tetapi di Laut Mati, satu kaki kubik air memiliki berat sekitar 77,3 pon! Seorang penyelam akan jauh lebih mengapung di Laut Mati.

Suhu juga mempengaruhi densitas air. Air dingin lebih padat daripada air hangat. Air mencapai kerapatan maksimumnya pada sekitar 39,2° F, dan seorang penyelam yang menjelajah ke air yang sangat dingin mungkin menyadari bahwa ia sedikit lebih apung negatif daripada di air yang lebih hangat.

Banyak lokasi penyelaman memerlukan penyelam untuk bergerak melalui lapisan suhu air yang berbeda (termoklin) atau lapisan salinitas yang berbeda (haloklin). Seorang penyelam yang bergerak di antara lapisan-lapisan ini akan melihat perubahan dalam daya apungnya.

Objek (seperti penyelam) akan lebih mengapung di air asin daripada di air tawar. Memprediksi daya apung seorang penyelam membutuhkan mengetahui berat totalnya, termasuk peralatan, serta berat air yang dipindahkannya. Jauh lebih mudah untuk melakukan pemeriksaan daya apung sebelum menyelam daripada mencoba secara matematis menentukan jumlah berat yang harus dibawa oleh seorang penyelam. Selain itu, penyelam yang menggunakan tangki aluminium perlu menimbang diri sendiri untuk mengimbangiperubahan daya apung tangki selama penyelaman; tangki aluminium akan menjadi lebih apung positif saat dikosongkan.