BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Hampir semua persoalan mengenai benda-benda terapung, baik terbenam seluruhnya dalam air maupun sebagian seperti halnya kapal laut adalah persoalan keseimbangan antara gaya-gaya berat dari benda terapung dan resultan tekanan dari cairan terhadap permukaan benda terapung tersebut.
Selain dari soal keseimbangan ada hal lain yang juga penting yaitu soal kestabilan, jadi sebuah kapal laut tidak cukup hanya berada dalam keseimbangan tetapi juga harus berada dalam keadaan stabil pada setiap posisi yang dikehendaki, sehingga kapal itu bergoyang kedepan maupun kebelakang maupun kesamping, maka momen untuk mengembalikan pada posisi seimbang akan timbul dan kapal akan berada dalam keadaan lurus kembali (Ir. a Soedrajat s, 1983).
1.2 Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dan tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui kestabilan benda apung dan tinggi metasentrum.
1.3 Peralatan dan Bahan
Berikut ini adalah alat dan bahan yang digunakan:
1. Baskom berisi air.
2. Unit Metacentric Height Apparatus F1-14.
3. Neraca digital.
4. Jangka Sorong.
1.4 Prosedur Percobaan
Berikut ini adalah prosedur pelaksanaan pada percobaan ini:
1.Menyiapkan semua peralatan yang diperlukan
2. Mencatat berat masing-masing komponen yang ada pada ponton.
3. Mengukur dimensi ponton.
4. Merakit semua alat
5. Meletakkan ponton di baskom berisi air
6. Menetapkan tinggi “sliding mass” (menurut petunjuk instruktur).
7. Terlebih dahulu mengatur unting-untingnya, dimana dalam keadaan stabil sudut bacaannya nol derajat
8. Menghitung kedalaman bagian ponton yang terendam (d), untuk kemudian menentukan titik pusat gaya apung dari dasar pontón dalam keadaan stabil (B).
9. Geser Ajustable Mass (berdasarkan petunjuk instruktur) ke kiri dan ke kanan secara bertahap, masing-masing tahap diamati secara berhati-hati dan dicatat pengamatan pada skala sudut dengan pembacaan sudut benang unting-unting.
10. Ulangi percobaan nomor 9, dengan tinggi “sliding mass” yang berbeda pada langkah nomor 6.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Prinsip Archimedes
Prinsip Archimedes telah digunakan oleh manusia selama kurang lebih 2200 tahun. Volume suatu benda padat tak teratur dapat ditemukan dengan menentukan kehilangan berat nyatanya bila benda tersebut ditenggelamkan seluruhnya dalam suatu cairan yang kerapatan relatifnya diketahui. Kerapatan relatif berbagai cairan dapat ditentukan dengan menggunakan kedalaman pengambangan hydrometer. Penerapan selanjutnya meliputi soal-soal pengambangan yang umum dan rancangan arsitektural laut.
Sembarang benda, mengambang atau tenggelam dalam suatu cairan, akan didesak keatas oleh suatu gaya apung sebesar berat cairan yang dipindahkannya. Titik, lewat mana gaya ini bekerja disebut pusat pengapungan. Titik ini terletak dipusat berat cairan yang dipindahkan. . (Ranald V. Giles, 1990)
Menurut prinsip Archimedes, sebuah benda terapung atau melayang dalam fluida mendapat gaya angkat sama dengan berat volume fluida yang dipindahkan.(Fathurrazie Shadiq, 2008)
2. Gaya Apung
Gaya resultan yang dilkaukan terhadap suatu benda oleh fluida statik tempat benda itu terendam atau terapung dinamakan gaya apung. Gaya apung selalu beraksi vertical keatas. Tidak mungkin terdapat komponen horizontal dari resultannya karena proyeksi benda yang terendam atau bagian yang terendam dari benda terapung itu pada bidang vertikal selalu nol.
(Gambar)
Gaya apung pada benda apung terendam adalah beda antara komponen vertical gaya tekanan terhadap sisi bawah benda itu dan komponen gaya vertical tekanan terhadap sisi atas benda tersebut. Dalam gambar tersebut gaa keatas pada sisi bawah sama dengan berat cairan, yang nyata atau yang khayali, yang terdapat vertical yang diatas permukaan ABC yang ditunjukkan
oleh berat cairan didalam ABCEFA. Gaya kebawah pada permukaan atas sama dengan berat cairan ADCEFA. Perbedaan antara kedua gaya tersebut adalah suattu gaya, yang vertical keatas disebabkan oleh berat fluida ABCD yang dipindahkan oleh benda padat itu. Dalam bentuk persamaan:
FB = v ᵧ
Dengan FB gaya apung, V volume fluida yang dipindahkan, dan ᵧ adalah berat jenis fluida. Rumus yang sama berlaku untuk benda yang terapung bila sebagai V dipergunakan volume cairan yang dipindahkan.
Dalam menyelesaikan soal statika yang menyangkut benda-benda yang terendam atau yang terapung, pada umumnya kita mengganggap benda tersebut sebagai benda bebas dan kita menggambar diagram benda bebas aksi fluida diganti dengan gaya apung. Berat benda harus ditunjukkan (yang beraksi melalui titik beratnya), demikian pula semua gaya kontak lainnya.
Hidrometer menggunakan asas gaya apung untuk memnentukan gravitasi jenis cairan. Hydrometer terapung dalam keseimbangan bila Vo ᵧ = W . Dengan Vo sebagai volume yang terendam, ᵧ berat jenis air, dan W adalah berat hydrometer. Posisi permukaan cairan ditandai 1,00 pada tangkai guna menunjukkan gravitasi jenis S satuan. Bila hydrometer itu diapungkan dalma cairan lainnya, maka persamaan keseimbangannya menjadi
(Vo – ΔV) s ᵧ = W Dengan ΔV = a Δh.
(Victor L. Streeter, 1990)
3. Stabilitas benda yang terapung dan yang terendam
Suatu benda yang terapung dalam cairan yang static mempunyai stabilitas yang vertical. Suatu perpindahan keatas terkecil akan mengurangi volume cairan yang dipindahkan, dengan akibat adanya gaya kebawahyang tidak terimbangi dan mencenderung untuk mengembalikan benda itu keposisinya semula. Demikian pula, perpindahan kebawah dan kecil menghasilkan gaya apung yang lebih besar, yang menyebabkan gaya keatas yang tidak terimbangi.
Suatu benda mempunyai stabilitas linier bila perpindahan linier yang kecil dalam setiap arah manapun mengakibatkan terjadinya gaya pengembalian yang cenderung mengembalikan benda itu keposisinya semula. Suatu benda mempunyai stabilitas putaran bila suatu perpindahan sudut yang kecil menyebabkan terjadinya kopel pengembalian.
Dalam pembahasan dibawah ini akan dikembangkan metode-metode untuk menentukan stabilitas putar. Suatu benda dapat mengapung dalam keseimbangan stabil, takstabil, atau netral. Bila suatu benda berada dalam keseimbangan tak stabil, maka perpindahan sudut yang kecil akan menyebabkan terjadinya kopel yang cenderung memperbesar perpindahan sudut itu. Dalam hal benda dalam keseimbangan netral, suatu perpindahan sudut tidak menyebabkan terjadinya momen apapun.
Agar terjadi kestabilan suatu benda yang tenggelam, pusat berat benda tersebut haruslah terletak tepat dibawah pusat pengapungan (berat) cairan yang didesak. Andaikata dua titik tersebut berimpit, benda yang tenggelam itu akan berada pada keseimbangan netral dalam segala posisi.
Agar terjadi kestabilan silinder atau bola yang mengambang, pusat berat benda tersebut haruslah terletak dibawah pusat pengapungannya.
Kestabilan benda-benda lain yang mengambang akan tergantung pada apakah yang telah terjadi adalah momen yang tepat atau momen putar pada waktu pusat berat dan pusat pengapungannya bergerak keluar dari kesatuan tegaknya pergeseran pusat pengapungan tersebut. Pusat pengapungannya akan bergeser karena, jika objek disinggung, bentuk cairan yang didesak berubah dan akibatnya pusat beratnya bergeser. (Victor L. Streeter, 1990)
Sebagai contoh, Inclining Experiment atau yang dise-but juga pengujian kemiringan adalah prak-tek investigasi stabilitas dalam menyelesai-kan pembuatan kapal untuk semua kapal baru, Hind (1967). Objek dari pengujian ini dikenal sebagai posisi center of gravity dan menjadi alasan untuk sebuah praktek in-vestigasi karena posisi G tidak dapat dihi-tung dengan beberapa derajat dari kemam-puan gambar desain. Tujuan utama peng-ujian kemiringan adalah nilai tertinggi dari titik metacentris. Juga dijelaskan bahwa po-sisi center of gravity untuk nilai yang akurat dibutuhkan untuk membuat kapal
tetap dalam keadaan stabil pada saat pengope-rasian. Oleh karena itu inclining experiment ditampilkan untuk memperoleh jarak verti-kal dari titik G di atas titik K secara akurat ketika kapal dalam keadaan tenang/stabil.
Hind (1967) menyatakan, keselamat-an pelayaran suatu kapal lebih banyak di-tentukan oleh stabilitas. Stabilitas kapal adalah kemampuan kapal tersebut untuk kembali ke posisi semula setelah menga-lami gaya-gaya tarik dari luar maupun dari dalam kapal yang menyebabkan kapal itu miring.
Selanjutnya dijelaskan bahwa pada suatu benda yang mengapung diam di per- mukaan air terdapat dua gaya utama yang sama besar dan bekerja berlawanan arah pada sumbu vertikal, yaitu gaya berat G (Center of Gravity) dan gaya apung B (Center of Buoyancy).
Lester (1985) menyatakan bahwa terdapat 3 titik yang memegang peranan penting dalam peninjauan stabilitas suatu kapal yaitu titik G, B dan M.
Selanjutnya menurut Kok (1983), titik berat G (Center of gravity) adalah titik resultan gaya berat seluruh bagian kapal termasuk semua isi yang berada didalamnya yang menekan ke bawah; titik apung B (Bouyancy) ada-lah titik berat geometris bagian kapal yang terbenam dalam air yang menekan ke atas dan titik M (Metacenter) adalah tinggi sudut inklinasi dari lunas kapal ser-ta titik pusat garis yang bekerja gaya apung dan gaya berat. Gaya-gaya yang menyebabkan terjadinya stabilitas adalah gaya berat G yang besarnya sama dengan pemindahan air D (displacement), dan gaya apung yang bekerja pada B yang sama juga besarnya dengan pemin-dahan air D (displacement) seperti dike-mukakan dalam hukum Archimedes: “Se-buah benda yang seluruhnya atau sebagi-an tercelup di dalam suatu fluida akan di-apungkan ke atas dengan sebuah gaya yang sama dengan berat fluida yang di-pindahkan oleh benda tersebut”. Bila G dan B letaknya tidak vertikal segaris, ma-ka akan terjadi momen kapal bergerak se-suai arah momen.
Berdasarkan posisi relatif titik M terhadap G, maka Muckle (1978) menya- takan sebagai berikut :
1. Apabila titik G berada di bawah titik M maka momen penegak (Righting mo-ment, RM=Δ.GZ, sedangkan GZ=GM Sin θ) bernilai positif karena lengan penegak (GZ) bernilai positif. Momen penegak ini sanggup
mengembalikan kapal ke posisi tegak semula. Stabili-tas yang demikian disebut stabilitas positif (stabil).
2. Apabila titik G dan M berimpit, maka momen penegak (RM) akan sama dengan nol karena tidak terbentuk lengan penegak (GZ=0) sehingga RM=0. Ini berarti apabila kapal sengat (olengan cepat) maka kapal tersebut akan tetap sengat sebab tidak ada lengan penegak. Stabilitas yang demi-kian disebut stabilitas netral.
3. Apabila titik G berada di atas titik M maka momen penegak (Righting mo- ment, RM) bernilai negatif karena le-ngan GZ bernilai negatif. Momen pe- negak ini tidak mampu mengembalik-an kapal ke posisi tegak semula, ma- lah membantu memiringkan kapal dan kemungkinan kapal terbalik.
Stabilitas yang demikian disebut stabilitas negatif (labil). Stabilitas adalah kemampuan kapal untuk kembali ke posisi semula sesudah miring akibat bekerjanya gaya-gaya terha-dap kapal (Hind, 1967). Sebaliknya Edward dan Robert (1980), menyatakan bahwa stabilitas adalah kombinasi antara ukuran yang cocok dan pembagian berat muatan yang memungkinkan kapal untuk mengikuti kekuatan angin dan gelombang, serta selalu dapat kembali tegak dan se-imbang lagi atau kecenderungan kapal yang bergoyang ke kiri dan kekanan untuk kembali ke posisi tegak. Selanjutnya Handryanto (1982) menambahkan bahwa stabilitas adalah kehendak dari kapal untuk kembali kekeadaan semula apabila kapal tersebut mendapat tenaga atau gaya dari luar. Stabilitas statis adalah kecende-rungan kembalinya kapal ke posisi semula setelah kapal cenderung dimiringkan pada saat kapal dalam keadaan diam. Ini ada-lah bukti bahwa dibawah kondisi biasa ka-pal tidak selalu dalam keadaan lurus. Ka-pal secara terus menerus dipaksa keluar dari posisi lurusnya oleh gaya-gaya dari luar seperti angin dan gelombang. Sa-ngatlah penting bahwa kapal harus memiliki kualitas tertentu sehingga sudut miring yang terjadi tidak mempangaruhi keamanannya.
Kapal dikatakan stabil jika pada saat kapal dimiringkan, kapal cenderung kembali ke posisi semula dengan periode olengan relatif pendek. Kapal dikatakan ti-dak stabil jika pada saat dimiringkan lam-bat kembali ke
posisi semula, periode olengan kapal relatif panjang untuk kem-bali pada keadaan semula. Kapal dikata-kan dalam keadaan netral jika, pada saat kapal dimiringan tidak menjauh dari posisi semula (Attwood dan Pengelly, 1967).
DAFTAR PUSTAKA
Giles, Ranald V.1990. Mekanika Fluida dan Hidraulika Edisi Kedua (SI- Metrik).Jakarta. Penerbit Erlangga
Shadiq, Fathurrazie.2008. Mekanika Fluida dasar-dasar dan praktis.
Banjarmasin. Universitas Lambung Mangkurat Press
S, a soedrajat Ir.1983.Mekanika Fluida&Hidrolika. Bandung. Penerbit Nova
Streeter, L. Victor.1990. Mekanika Fluida. Jakarta. Penerbit Erlangga
Pangalila. P.T Fransisco,2010. STABILITAS STATIS KAPAL IKAN TIPE LAMBUT TERSANJUNG YANG BERPANGKALAN DI PELABUHAN PERIKANAN SAMUDERA AERTEMBAGA KOTA BITUNG PROPINSI SULAWESI UTARA
