HOTS 6. Berat kapal pengangkut barang dalam keadaan kosong 20.000 N. Kapal akan mengangkut barang seberat 15.000 N serta beberapa orang termasuk penumpang dan anak buah kapal (ABK). Kapal dapat berlayar dengan aman jika volume lambung kapal yang berada di bawah permukaan air sebesar 5 m². Jika berat rata- rata satu penumpang 600 N, jumlah orang yang dapat diangkut kapal paling banyak adalah .... Ce = 1.000 kg/m”, g = 10 m/s²) a. b. 20 orang 25 orang 30 orang d: 35 orang C. 

Pernahkah kamu berpikir mengapa suatu kapal yang mengangkut banyak muatan masih dapat terapung di air? Hal ini karena kapal mendapat gaya ke atas dari air yang disebut gaya apung. Besarnya gaya apung ini dapat dijelaskan menggunakan Hukum Archimedes. Yuk kita bahas dulu konsep Hukum Archimedes.

Identifikasi Konsep

Hukum Archimedes menyatakan "Jika benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda itu mendapat gaya ke atas yang sama besar dengan berat zat cair yang didesak oleh benda tersebut".

Menurut Archimedes, benda akan menjadi lebih ringan jika diukur di dalam air daripada di udara karena benda mendapatkan gaya ke atas oleh air. Besarnya gaya ke atas dapat dirumuskan sebagai:

\(F_a=ρgV_c\)

dimana:
\(F_a\) = gaya apung (N)
\(ρ\) = massa jenis zat cair (kg/\(\text m^3\))
\(g\) = percepatan gravitasi (m/\(\text s^2\))
\(V_c\) = volume zat cair yang dipindahkan/ volume benda tercelup (\(\text m^3\))

Pada soal ini diketahui:
berat kapal kosong \(w_{kapal}\) = 20.000 N
berat total barang \(w_{barang}\) = 15.000 N
volume kapal tercelup \(V_c\) = 5 \(\text m^3\)
berat tiap penumpang \(w_{orang}\) = 600 N
massa jenis air \(ρ\) = 1000 kg/\(\text m^3\)
percepatan gravitasi \(g\) = 10 \(\text m^2\)

Yang ditanyakan adalah jumlah penumpang \(x\)? 

Pada soal ini kapal mengangkut barang dan sejumlah penumpang. Disebutkan bahwa agar kapal berlayar dengan aman (artinya ia tidak tenggelam) maka sebagian volume kapal tercelup dalam air.

Sehingga agar kapal dapat terapung dan berlayar dengan seimbang, maka gaya apung yang diberikan air harus sama dengan berat total kapal beserta muatannya. 

\(F_a = w_{total}\)
\(ρgV_c=w_{kapal}+w_{barang}+(w_{orang}\times x)\)
\(1000\times 10\times 5=20.000+15.000+600x\)
\(50.000=35.000+600x\)
\(600x=50.000-35.000\)
\(600x=15.000\)
\(x=\frac{15.000}{600}\)
\(x=25\) orang

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi jumlah orang yang dapat diangkut kapal paling banyak adalah 25 orang. Jawabannya adalah B.