Anda tentu pernah berenang. Tapi tahukah Anda bahwa penjelasan mengenai hal ini dapat Anda temukan dalam fisika?
Ada beberapa konsep fisika dalam berenang yakni gaya apung (buoyancy), tegangan permukaan, propulsi, dan hambatan air (drag).
Gaya apung.
Gaya apung terkait dengan kemampuan kita untuk bertahan diatas air, gaya apung bergantung pada berat fluida yang dipindahkan oleh badan kita. Berat fluida yang dipindahkan sebanding dengan massa jenis fluida. Semakin padat kerapatan fluida semakin besar gaya apung yang bekerja pada badan kita itulah sebabnya kita lebih mudah terapung di laut yang kadar garamnya tinggi dan badan kita terasa lebih ringan didalam air. Ada yang mengatakan di laut mati yang kadar garamnya sangat tinggi orang dapat terapung dengan mudah. Namun itu saja tidak cukup untuk membuat kita terapung karena secara umum massa jenis rata rata badan kita > massa jenis air. Hal ini membawa kita pada konsep fisika mengenai tegangan permukaan.
Tegangan Permukaan
Kalau Anda perhatikan beberapa jenis serangga dapat berdiri diatas permukaan air yang tenang. Ini disebabkan karena energi molekul di permukaan (surface) pada arah horizontal lebih besar daripada energi molekul didalam fluida (bulk). Molekul molekul diatas air hanya berikatan secara horizontal dan vertikal ke bawah dan tidak ke atas. Perhitungan energi molekuler misalkan dengan teori densitas fungsional (DFT) menunjukkan bahwa sebuah molekul air yang berikatan dengan lebih sedikit molekul tetangga (di permukaan) memiliki energi yang lebih besar ketimbang molekul air dibawah permukaan. Karenanya molekul di permukaan berikatan lebih kuat dengan molekul tetangga pada arah horizontal sehingga terbentuk tegangan permukaan. Seorang perenang dengan demikian berusaha untuk memaksimalkan area badannya agar sejajar dengan permukaan air. Karena luasan badan manusia di bagian atas lebih besar ketimbang bagian bawah seorang perenang akan berusaha untuk membusungkan dadanya agar area permukaan badan yang bersentuhan dengan permukaan air lebih besar sehingga mendapat gaya tolak tegangan permukaan yang lebih besar. Ini sebabnya orang lebih mudah terapung jika badannya sejajar dengan permukaan air.
Propulsi
Agar seorang perenang dapat bergerak ia membutuhkan sumber dorongan. Sumber dorongan itu datang dari gaya dorong air. Menurut hukum Newton, sebuah tolakan (aksi) menghasilkan dorongan (reaksi). Saat badan kita menolak atau mendorong air kebelakang melalui tangan dan kaki kita air akan memberikan gaya reaksi ke arah yang berlawanan. Juga telah diteliti bahwa kurang lebih 80% dari gaya tolakan seorang perenang dihasilkan oleh tangan ketimbang kaki.
Hambatan air
Besarnya efektifitas dan kecepatan renang kita bergantung pada efektifitas populsi dan minimisasi resistensi air. Resistensi sebuah benda yang bergerak dalam fluida bergantung pada beberapa faktor seperti area permukaan pada arah gerak, massa jenis fluida, kuadrat dari kecepatan badan kita. Semakin kecil permukaan air dan semakin cepat kita bergerak semakin kecil gaya hambat air. Dengan demikian seorang perenang harus memperkecil luas permukaan pada arah gerak dengan membentuk badannya seperti peluru.
Semoga pengetahuan ini membuat Anda lebih menyukai fisika.
