Prinsip Kerja Kapal Selam

Kapal selam merupakan alat transportasi air yang bergerak di bawah permukaan air.

Pada umumnya kapal selam digunakan untuk kepentingan militer. Hampir semua Angkatan

Laut di dunia memiliki kapal selam militer yang siap digunakan untuk bertempur. Namun,

ada juga yang memanfaatkan kapal selam untuk penelitian tentang laut, untuk menangkap

ikan dan untuk kepentingan pariwisata bawah laut.

Gambar 1. Kapal selam U-480 milik Angkatan Laut Russia

(https://www.flickr.com/photos/lindadevolder/2646808022/)

Mengapa kapal selam dapat menyelam dan melayang di kedalaman air? Bagaimana

caranya? Apa prinsip yang membuatnya dapat dikendalikan di bawah air? Berikut akan kita

bahas prinsip kerja dari kapal selam.

Saat di air, kapal selam dapat dikendalikan menjadi mengapung di atas permukaan,

bergerak melayang ataupun menyelam ke kedalaman yang lebih dalam. Hal ini disebabkan

kapal selam menggunakan prinsip hukum Archimedes tentang benda yang mengapung,

melayang, dan tenggelam saat berada di air. Hukum Archimedes berbunyi:

“Suatu benda yang terendam sebagian atau seluruhya dalam sebuah fluida, akan

mengalami gaya apung ke atas dari fluida di sekitarnya. Gaya tersebut memiliki besar

yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut”

Berdasarkan hukum Archimedes, gaya apung tersebut dapat dirumuskan menjadi :

Fb = mf . g

Dimana Fb merupakan gaya apung dari fluida, mf menunjukkan massa fluida yang

dipindahkan oleh benda, dan g adalah percepatan gravitasi. Akibat dari hukum Archimedes,

terdapat tiga kondisi benda saat berada di air, yaitu mengapung, melayang, dan tenggelam.

1. Benda Mengapung

Gambar 2. Contoh benda mengapung

(http://rumushitung.com/wp-content/uploads/2013/08/terapung.png)

Sebuah benda dikatakan mengapung apabila gaya angkat ke atas lebih besar dari gaya

berat benda. Hany a sebagian kecil bagian benda yang masuk ke dalam air.Massa jenis fluida

lebih besar dari massa jenis benda.

ρbenda < ρair

2. Benda Melayang

Gambar 3. Contoh benda melayang

(http://rumushitung.com/wp-content/uploads/2013/08/melayang.png)

Benda melayang jika seluruh benda tercelup ke air tetapi tidak menyentuh dasar.

Gayang tekan ke atas sama dengan gaya berat benda. Massa jenis benda sama dengan massa

jenis fluida.

ρbenda = ρair

3. Benda Tenggelam

Gambar 7. Contoh benda tenggelam

(http://rumushitung.com/wp-content/uploads/2013/08/tenggelam.png)

Benda tenggelam karena gaya berat benda lebih besar dari gaya tekan ke atas. Gaya

angkat sudah tidak kuat lagi menahan gaya berat sehingga benda jatuh ke dasar fluida

ρbenda > ρair

Kembali lagi ke kapal selam. Kapal selam dirancang sedemikian rupa dengan

memiliki rongga agar mampu mengapung, melayang, dan menyelam. Di dalam kapal selam,

terdapat bagian-bagian kapal selam yang mampu membuat kapal selam melakukan hal

tersebut, yaitu :

1. Tangki Ballast : menyimpan udara dan air

2. Katup udara : memasukkan udara ke tangki ballast

3. Katup air : memasukkan air ke tangki ballast

4. Tangki kompresor udara : memompa air keluar dari tangki ballast dan menggantinya

dengan udara.

Gambar 5. Bagian-bagian kapal selam

(http://4.bp.blogspot.com/-3m6b_hd2YFs/UM_h3Hi8aiI/AAAAAAAAB_E/GRoH0vxZ6Ow/s1600/mesin+kapal+selam.png)

Sesuai hukum Archimedes, syarat benda terapung adalah jika gaya apung dari fluida

lebih besar dibandingkan berat benda. Kapal selam mempunyai berat yang besar dan

mencapai satuan ton dan sepertinya tidak mungkin dapat terapung. Tetapi kenyataannya,

kapal selam dapat terapung. Hal ini disebabkan kapal selam memiliki tangki ballast dan katup

udara yang tadi telah disebutkan, yang membuat gaya apung kapal selam lebih besar dan berat

kapal selam lebih ringan. Lihatlah gambar 2 untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas.

Pada awalnya, katup udara pada kapal selam dibuka dan udara masuk memenuhi

tangki ballast. Hal tersebut menyebabkan berat kapal selam akan menjadi ringan dan terapung

di air. Ketika kapal selam mulai menyelam, katup air akan dibuka, diikuti oleh ditutupnya

katup udara sehingga air laut masuk ke dalam tangki ballast. Akibatnya, berat kapal selam

bertambah, lalu kapal selam akan tenggelam hingga ke kedalaman yang diinginkan, seperti

pada gambar 3 di bawah ini. Pada gambar 3 terlihat tangki ballast penuh dengan air dan kapal

selam mulai menyelam.

Di dalam air, kapal selam masih dapat menyeimbangkan gaya apung dengan beratnya

karena masih memiliki udara dari tangki kompresor udara.

Gambar 6. Kondisi saat kapal selam menyelam

(http://4.bp.blogspot.com/-7fs_MeMRGk4/UApVB8Pk3DI/AAAAAAAAAMk/NRFF51bjuqQ/s1600/Prinsip+Kapal+selam-cm.jpg)

Ketika kapal selam akan naik ke atas permukaan air, kapal selam akan membuka

katup udara, sehingga air di dalam tangki ballast terpompa keluar. Berat kapal selam menjadi

ringan, yang mengakibatkan kapal selam akan terdorong naik ke atas permukaan dan kembali

terapung, seperti yang terlihat pada gambar 4 di bawah ini. Tangki ballast pada gambar 4

sudah terlihat kosong setelah airnya dipompa keluar olek katup udara dan menyebabkan kapal

selam naik ke permukaan air dan terapung.

Gambar 7. Kondisi saat kapal selam mengapung

(http://4.bp.blogspot.com/-7fs_MeMRGk4/UApVB8Pk3DI/AAAAAAAAAMk/NRFF51bjuqQ/s1600/Prinsip+Kapal+selam-cm.jpg)

Referensi :

Halliday, David; Resnick, Robert; dan Walker, Jearl. 2010. Fisika Dasar, Edisi Ketujuh Jilid

1. Jakarta: Penerbit Erlangga

http://rumushitung.com/2013/08/17/mengapung-melayang-dan-tenggelam/ (Diakses 22 Juni

2014)

http://www.idsurvival.com/2012/07/prinsip-kerja-kapal-selam.html (Diakses 21 Juni 2014)

http://www.pantonashare.com/4202-teknologi-kapal-selam (Diakses 21 Juni 2014)

http://sains.me/711/begini-cara-kapal-selam-bisa-menyelam-dan-mengapung.html/ (Diakses

21 Juni 2014)

http://www.rider-system.net/2012/12/cara-kerja-mesin-kapal-selam-nuklir.html (Diakses 21

Juni 2014)

Pembuat :

Rayhan Hafidz Ibrahim. 1306409362. Teknik Kimia. S1 Reguler.

Ade Rizki. 1306392456. Teknik Elektro. S1 Paralel.

Hanif Ibrahim. 1306392973. Teknik Kimia. S1 Paralel.

Kelas Fisika Dasar 1-11, FTUI