Bagaimana kapal selam bisa menyelam? Pertanyaan ini wajar muncul ketika kita membayangkan sebuah kendaraan seberat ratusan hingga ribuan ton mampu menukik ke kedalaman laut, melayang stabil di tengah air, lalu muncul lagi ke permukaan. Perilaku menakjubkan ini bukanlah keajaiban teknologi semata, melainkan penerapan cerdas dari prinsip fisika, terutama Hukum Archimedes, yang didukung teknologi canggih. Artikel ini menjelaskan secara ilmiah bagaimana kapal selam bisa menyelam, melayang, dan kembali mengapung.
Kunci utamanya adalah Hukum Archimedes. Hukum ini menyatakan bahwa setiap benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mendapat gaya apung sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dalam konteks kapal selam, gaya apung inilah yang menjadi penentu apakah kapal akan tenggelam, melayang, atau mengapung. Jika berat kapal lebih besar daripada gaya apung, kapal akan tenggelam. Jika berat kapal tepat sama dengan gaya apung, kapal akan melayang. Jika berat kapal lebih kecil daripada gaya apung, kapal akan mengapung. Air laut memiliki densitas yang tinggi sehingga memberikan gaya apung yang besar, dan inilah yang dimanfaatkan kapal selam untuk beroperasi.
Kapal Selam Bisa Menyelam Berkat Tangki Pemberat
Untuk mengatur beratnya, kapal selam dilengkapi tangki pemberat atau ballast tank. Tangki ini adalah pengontrol daya apung kapal selam. Ketika kapal berada di permukaan, tangki pemberat berisi udara, sehingga kepadatan rata-rata kapal lebih kecil daripada air laut dan kapal mengapung seperti kapal biasa. Untuk menyelam, awak kapal membuka katup tangki pemberat agar air laut masuk dan udara di dalamnya keluar. Proses ini menambah massa total kapal selam, sehingga beratnya melebihi gaya apung dan kapal pun mengalami gaya resultan ke bawah lalu mulai menukik. Semakin banyak air yang dimasukkan ke dalam tangki, semakin dalam kapal menyelam. Mesin pendorong dan kemudi horizontal yang disebut hydroplane membantu mengarahkan sudut penurunan agar lebih terkendali. Selain tangki utama, terdapat tangki kecil yang disebut trim tank, yang bertugas menjaga posisi kapal tetap seimbang saat berada di bawah air.
Baca Juga: Bagaimana Pesawat Bisa Terbang? Penjelasan Ilmiah yang Mudah Dipahami dan Sejarah Kerajaan Singasari: Cikal Bakal Majapahit.
Cara Kapal Selam Melayang dan Kembali ke Permukaan
Kondisi melayang atau netral buoyancy dicapai ketika berat total kapal selam tepat sama dengan gaya apung yang diterimanya. Awak kapal mengatur jumlah air di tangki balas hingga mencapai titik keseimbangan ini. Pada kondisi melayang, kapal dapat bertahan di kedalaman tertentu hanya dengan sedikit bantuan mesin pendorong untuk mempertahankan posisinya. Untuk kembali ke permukaan, udara bertekanan tinggi dialirkan ke dalam tangki pemberat guna mendorong air laut keluar dari tangki. Begitu air keluar, berat kapal berkurang, gaya apung kembali menang, dan kapal pun naik ke permukaan. Di sini berlaku pula Hukum Boyle, yang menyatakan bahwa semakin besar tekanan yang diberikan, semakin kecil volume gas. Prinsip ini berkaitan dengan udara yang dimampatkan di dalam tangki saat kapal berada di kedalaman, di mana tekanan air jauh lebih besar daripada di permukaan.
Teknologi yang Membuat Kapal Selam Bertahan di Bawah Air
Kemampuan menyelam kapal selam tidak hanya soal tangki pemberat. Kapal selam dirancang dengan teknologi khusus yang memungkinkannya beroperasi di kedalaman air ekstrem. Pertama, lambung tekanan atau pressure hull, yakni lambung bagian dalam yang melindungi awak dari tekanan air yang sangat besar di kedalaman laut. Bentuk lambungnya dirancang melingkar atau silinder sempurna agar tekanan air dapat terdistribusi secara merata, sementara lambung luarnya dirancang aerodinamis agar kapal bisa membelah air di kedalaman. Kedua, sistem propulsi dan tenaga. Kapal selam konvensional umumnya menggunakan propulsi diesel-elektrik, sedangkan kapal selam modern ada yang menggunakan sistem propulsi nuklir, dan kebanyakan kapal selam modern memanfaatkan penggerak listrik dengan motor magnet permanen. Ketiga, sistem sonar atau Sound Navigation and Ranging, yang memungkinkan kapal melihat apa yang ada di sekitarnya tanpa harus mendekati permukaan, sekaligus agar tidak terdeteksi ketika beroperasi di kedalaman air. Keempat, sistem navigasi. Di dalam air, GPS tidak akan berfungsi, sehingga kapal selam menggunakan Inertial Navigation System (INS) dan kompas giroskop untuk mengukur setiap perubahan kecepatan, kemiringan, serta arah kapal. Kelima, periskop dan sensor optik. Kapal selam dilengkapi periskop tradisional yang menjulang dari lambung kapal, dan dalam kapal selam modern periskop kerap digantikan dengan sensor optik elektronik yang dilengkapi kamera.
Hidup di Dalam Kapal Selam
Ketika menjalankan misi di bawah permukaan laut, kapal selam juga dilengkapi sistem pendukung kehidupan atau life support system untuk menjaga kualitas udara bagi awak kapal. Sistem ini mencakup penyaring karbon dioksida (CO2 scrubber) yang membersihkan udara yang dihirup awak, serta sistem desalinasi untuk mengolah air laut menjadi air tawar. Awalnya, kapal selam hanya dikembangkan untuk peperangan laut saja. Namun seiring perkembangan teknologi, kapal selam kini juga difungsikan para ilmuwan untuk meneliti dan mengeksplorasi ekosistem laut dalam. Kapal selam riset milik Woods Hole Oceanographic Institution, misalnya, mampu menyelam mencapai kedalaman 4.500 meter. Dengan kemampuan ini, kapal selam dapat menjalankan berbagai misi penting, baik di atas maupun di bawah permukaan laut, dari patroli perbatasan hingga penelitian ilmiah.
Pada akhirnya, kapal selam bisa menyelam karena awaknya dapat mengatur berat kapal dengan presisi melalui tangki pemberat, mengikuti Hukum Archimedes. Ditambah lambung tekanan, sonar, dan sistem pendukung kehidupan, kapal selam menjadi contoh penerapan fisika yang elegan: sebuah kendaraan raksasa yang menaklukkan kedalaman laut bukan dengan kekuatan semata, melainkan dengan memahami dan memanfaatkan hukum alam.
Sumber:
Tirto.id — Cara Kerja Kapal Selam & Teknologi Bisa Beroperasi di Dalam Air — https://tirto.id/cara-kerja-kapal-selam-teknologi-bisa-beroperasi-di-dalam-air-idGc
Suara.com — Mengapa Kapal Selam Bisa Tenggelam, Melayang, dan Mengapung di Laut Menurut Hukum Archimedes? — https://www.suara.com/tekno/2026/09/16/094312/mengapa-kapal-selam-bisa-tenggelam-melayang-dan-mengapung-di-laut-menurut-hukum-archimedes
