Dinamika Gempa Bumi

Dinamika Gempabumi

Pengantar

Gempa bumi didefinisikan sebagai getaran yang bersifat alamiah, yang terjadi pada lokasi tertentu, dan sifatnya tidak berkelanjutan. Getaran pada bumi terjadi akibat dari adanya proses pergeseran secara tiba-tiba (sudden slip) pada kerak bumi. Pergeseran secara tiba-tiba terjadi karena adanya sumber gaya (force) sebagai penyebabnya, baik bersumber dari alam maupun dari bantuan manusia (artificial earthquakes). Selain disebabkan oleh sudden slip, getaran pada bumi juga bisa disebabkan oleh gejala lain yang sifatnya lebih halus atau berupa getaran kecil-kecil yang sulit dirasakan manusia.

Getaran tersebut misalnya yang disebabkan oleh lalu-lintas, mobil, kereta api, tiupan angin pada pohon dan lain-lain. Getaran seperti ini dikelompokan sebagai mikroseismisitas (getaran sangat kecil). Dimana tempat biasa terjadinya gempa bumi alamiah yang cukup besar, berdasarkan hasil penelitian, para peneliti kebumian menyimpulkan bahwa hampir 95 persen lebih gempa bumi terjadi di daerah batas pertemuan antar lempeng yang menyusun kerak bumi dan di daerah sesar atau fault. Gempa bumi tidak lain merupakan manifestasi dari getaran lapisan batuan yang patah yang energinya menjalar melalui badan dan permukaan bumi berupa gelombang seismik. Energi yang dilepaskan pada saat terjadinya patahan tersebut dapat berupa energi deformasi, energi gelombang dan lain-lain. Energi deformasi ini dapat terlihat pada perubahan bentuk sesudah terjadinya patahan, misalnya pergeseran

Teori yang menjelaskan mekanisme terjadinya gempa bumi yang dikenal sebagai “Elastic Rebound Theory”. Dijelaskan dalam teori ini bahwa gempa bumi terjadi pada daerah deformasi dimana terdapat dua buah gaya yang bekerja dengan arah berlawanan pada batuan kulit bumi. Energi yang tersimpan selama proses deformasi berbentuk elastis strain dan akan terakumulasi sampai melampui daya dukung batas maksimum batuan, hingga akhirnya menimbulkan rekahan atau patahan.

Pada saat terjadi rekahan atau patahan tersebut energi yang tersimpan tersebut sebagian besar akan dilepaskan dalam bentuk gelombang ke segala arah baik dalam bentuk gelombang transversal maupun longitudinal. Peristiwa inilah yang disebut dengan gempa bumi. Para peneliti kebumian berkesimpulan bahwa penyebab utama terjadinya gempa bumi berawal dari adanya gaya pergerakan di dalam interior bumi (gaya konveksi mantel) yang menekan kerak bumi (outer layer) yang bersifat rapuh, sehingga ketika kerak bumi tidak lagi kuat dalam merespon gaya gerak dari dalam bumi tersebut maka akan membuat sesar dan menghasilkan gempa bumi. Akibat gaya gerak dari dalam bumi ini maka kerak bumi telah terbagi-bagi menjadi beberapa fragmen yang di sebut lempeng (Plate). Gaya gerak penyebab gempa bumi ini selanjutnya disebut gaya sumber tektonik (tectonic source). Selain sumber tektonik yang menjadi faktor penyebab terjadinya gempa bumi, terdapat beberapa sumber lainnya yang dikategorikan sebagai penyebab terjadinya gempa bumi, yaitu sumber non-tektonik (non-tectonic source) dan gempa buatan (artificial earthquake).

Selain gempa bumi, pergerakan antar lempang juga menimbulkan adaya patahan-patahan kecil yang disebut dengan sesar. Sesar adalah struktur rekahan yang telah mengalami pergeseran. Umumnya disertai oleh struktur yang lain seperti lipatan, rekahan dsb. Berdasarkan pergeserannya, struktur sesar dalam geologi dikenal ada 3 jenis, yaitu: 1). Sesar Mendatar (Strike slip faults) ; 2). Sesar Naik (Thrust faults) ; 3). Sesar Turun (Normal faults).

Stress Fields of Earthquakes

Gaya tektonik secara kontinu akan menekan, menarik, melengkungkan dan mematahkan batuan di litosfer. Tegangan (Stress) merupakan gaya yang diberikan atau dikenakan pada suatu medan atau area. Tegangan terbagi menjadi tegangan seragam (uniform stress) yaitu gaya yang bekerja pada suatu materi sama atau seragam di semua arah, dan tegangan diferensial atau tegangan dengan gaya yang bekerja tidak sama di setiap arah. Tegangan diferensial terbagi menjadi tensional stress, compressional stress, dan  shear stress.

Perhatikan gambar 15.5 pada keadaan I menunjukan suatu lapisan yang belum terjadi deformasi. Karena di dalam bumi terjadi gerakan yang terus-menerus, maka akan terdapat stress yang lama kelamaan akan terakumulasi dan mampu menyebabkan deformasi pada lapisan batuan. Keadaan II menunjukan suatu lapisan batuan telah mendapat dan mengandung stress dimana telah terjadi perubahan bentuk geologi. Untuk daerah A mendapat stress ke atas, sedang daerah B mendapat stress ke bawah. Proses ini berjalan terus sampai stress yang terjadi atau dikandung di daerah ini cukup besar untuk merubahnya menjadi gesekan antara daerah A dan daerah B. Lama kelamaan karena lapisan batuan sudah tidak mampu lagi untuk menahan stress maka akan terjadi suatu pergerakan atau perpindahan yang tiba-tiba sehingga terjadilah patahan. Peristiwa pergerakan secara tiba-tiba ini disebut gempa bumi. Keadaan III menunjukan lapisan batuan yang sudah patah karena adanya pergerakan yang tiba-tiba dari batuan tersebut. Gerakan perlahan-lahan sesar ini akan berjalan terus sehingga seluruh proses diatas akan diulangi lagi dan sebuah gempa akan terjadi lagi setelah beberapa waktu lamanya demikian seterusnya.

Ketika suatu batuan dikenakan tekanan dengan besar tertentu, maka batuan itu akan mengalami tiga tahap deformasi, yaitu :

a.      Elastic Deformation

Merupakan deformasi sementara tidak permanen atau dapat kembali kebentuk awal (reversible). Begitu stress hilang, batuan kembali kebentuk dan volume semula. Seperti karet yang ditarik akan melar tetapi jika dilepas akan kembali ke panjang semula. Elastisitas ini ada batasnya yang disebut elastic limit, yang apabila dilampaui batuan tidak akan kembali pada kondisi awal. Di alam tidak pernah dijumpai batuan yang pernah mengalami deformasi elastis ini, karena tidak meninggalkan jejak atau bekas, karena kembali ke keadaan semula, baik bentuk maupun volumenya. Sir Robert Hooke (1635-1703) adalah orang pertama yang memperlihatkan hubungan antara stress dan strain yang sesuai dengan batuan Hukum Hooke mengatakan sebelum melampaui batas elastisitasnya hubungan stress dan strain suatu material adalah linier.

b.      Ductile deformation 

Merupakan deformasi dimana elastic limit dilampaui dan perubahan bentuk dan volume batuan tidak kembali. Untuk mempermudah membayangkannya lihat diagram strain stress pada gambar 15.6 yang didapat dari percobaan menekan contoh batuan silindris. Mula-mula kurva stess-strain naik tajam sepanjang daerah elastis sesampai pada elastic limit (Z), kurvanya mendatar. Penambahan stress menyebabkan deformasi ducktile. Bila stress dihentikan pada titik X silinder kembali sedikit kearah semula. Strain menurun sepanjang kurva X!Y. Strain permanennya adalah XY yang merupakan deformasi ductile.

c.       Fracture

Tejadi apabila batas atau limit elastik dan ducktile deformasi dilampaui. Perhatikan Gambar 15.6 yang semula stress dihentikan pada X!, disini dilanjutkan menaikkan stress. Kurva stress-strain berlanjut sampai titik F dan batuan pecah melalui rekahan. Deformasi rekah (fracture deformation) dan lentur (ductile deformation) adalah sama, menghasilkan regangan (strain) yang tidak kembali ke kondisi semula.

Wednesday, 20 January 2016

Mikroseismik

Mikroseismik disebut juga sebagai mikrotremor didefinisikan sebagai getaran alami (ambient vibration) yang berasal dari dua sumber utama, yaitu dari alam dan aktivitas manusia. Mikroseismik merupakan getaran yang memiliki simpangan maksimum (amplitudo) sangat kecil sekitar 0,1 sampai 1,0 μm dan kecepatan getaran antara 0,001 sampai 0,01cm/s (Nakamura, 2008). Sedangkan periode gelombang mikroseismik ini antara 5 sampai 10 sekon. Getaran tanah yang dikatakan getaran mikroseismik bukan getaran tanah yang diakibatkan gempaBumi melainkan sumber getar lainnya yang mampu menggetarkan tanah yang bersumber dari alam seperti ombak laut, aktivitas atmosfer Bumi, interaksi angin dengan tanaman maupun pepohonan dan lain-lain. Sedangkan sumber mikroseismik oleh aktivitas manusia antara lain berasal dari kendaraan yang sedang melaju, lalu lintas, suara mesin pabrik dan aktivitas manusia lainnya. Gelombang mikroseismik yang disebabkan oleh ombak laut dapat dibedakan dengan melihat periode dominannya. Gelombang mikroseismik yang berasal dari badai dapat terekam dari jarak yang sangat jauh. Gelombang tersebut merupakan gelombang Rayleigh (gelombang permukaan yang terpolarisasi vertikal-lihat bagian 15.3).

Gelombang laut terbentuk akibat gesekan angin dengan permukaan laut. Amplitudo dan panjang gelombangnya akan meningkat seiring kecepatan angin dan durasinya. Untuk gelombang pada laut dalam (kh>> 1, tanh (kh) -> 1), maka persamaan 14.53 menjadi V = (g/k)^1/2, sehingga periodenya menjadi

T = 2πV/g....................................................................(14.57)

Untuk kecepatan angin 30 sampai dengan 40 knot (15,4 sampai 20,6 m/s), persamaan 14.58 memberikan periode 10 sampai dengan 13 detk dengan panjang gelombang 150 sampai dengan 270 m.

Gelombang air yang merambat melalui laut dalam, gerakan partikelnya berupa gerakan melingkar seperti roda yang berputar kebelakang. Gerakan vertikal air berupa gelombang sinusoidal dan tekanan osilasi nya berada di bawah permukaan. Ketika dua gelombang berjalan dalam arah yang berlawanan saling berinterferensi, gelombang tegak akan terbentuk dan dalam kondisi ini tekanan osilasi akan ditransmisikan pada kedalaman laut.

Mikroseismik juga dapat ditimbulkan oleh pecahnya gelombang di tepi pantai. Gelombang laut akan terbiaskan dan memberikan koherensi yang lebih besar karena sifatnya yang berkesinambungan. Gelombang mikroseismik yang berasal dari garis pantai memiliki periode 5 sampai dengan 6 sekon, sedangkan mikroseismik yang berasal dari laut dalam memiliki periode dominan sebesar 10 sampai dengan 12 sekon. Meskipun mekanisme yang terjadi di pantai dangkal tidak memerlukan kondisi khusus supaya gelombang dapat melintas, namun efek laut dalam akan menghasilkan gelombang mikroseismik yang lebih besar. Terjadinya mikroseismik memerlukan usikan siklon yang bergerak dan dapat menghasilkan gelombang yang melintas.

Referensi Tambahan

Aki, K., dan Kanai, K., 1957. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special reference to microtremors. Bulletin of the Earthquake Research Institute 1957;35:415–56.

(Kamei & Nakata, 2015). Introduction to microseismic source mechanisms (Rie Kamei, Nori Nakata, and David Lumley. The  Leading  Edge. August 2015

Tsunami

Gempa Bumi yang terjadi di lautan dapat menimbulkan gelombang air besar yang dapat menyapu daratan dan menimbulkan kerusakan yang besar seperti gempa Chile 1960 dan gempa Sumatra 2004 yang menimbulkan gelombang besar. Gelombang tersebut dinamakan dengan Tsunami (dalam bahasa Jepang: 津波; tsu = pelabuhan, nami = gelombang, secara harafiah berarti "ombak besar di pelabuhan") adalah perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba.

Gempa Bumi bukanlah satu-satunya penyebab terjadinya tsunami. Erupsi gunung krakatau 1883 menyebabkan tsunami yang sangat besar sehingga menghancurkan ratusan desa di jawa barat dan sumatra selatan. Penyebab lainnya longsoran tanah yang mengarah ke laut sehingga menimbulkan gelombang. Selain itu longsoran juga seringkali disebabkan oleh gempa Bumi. Sebagai contoh, tsunami di New Guinea pada bulan juli 1988, disebabkan oleh gempa Bumi dengan magnitudo 7 disebelah utara pulau. Gelombang tsunami yang terjadi diperkirakan disebabkan oleh longsoran sedimen ke laut. Contoh lainnya berdasarkan catatn sejaran terjadi di Norwegia dan Islandia sekitar 7000 tahun lalu. Longsoran pada daerah tersebut menyebabkan tsunami yang menyapu Norwegia dan pantai Skotlandia.

Gempa Bumi merupakan penyebab utama tsunami karena pergerakan dasar laut yang panjang gelombangnya bisa mencapai ratusan kilometer. Gelombang ini merupakan gelombang air dangkal, artinya kedalaman air lebih rendah dari pada panjang gelombang. Persamaan umum untuk kecepatan gelombang dengan panjang gelombang λ = 2π/k dalam air dengan kedalaman h, gravitasi g adalah:

Karena pada air dangkal maka (kh) << 1, sehingga persamaan tersebut menjadi

Pada kedalaman air 5 km maka kecepatannya adalah 220 m/s atau 800 km/jam. Meskipun ini sangat cepat untuk standar gelombang laut, namun masih 20 x lebih lambat bila dibandingkan dengan gelombang Rayleigh dan 40 x lebih lambat dibandingkan dengan gelombang P. Hal ini memungkinkan untuk dapat membuat deteksi dini gelombang tsunami. Gelombang di air ini juga lebih lambat dibandingkan dengan perambatan patahan. Bila sebuah gempa Bumi dengan rerata pergeserannya b sepanjang patahan L dan lebar W dalam sebuah medium rengan rigiditas µ maka momennya adalah M­_o = µbLW (persamaan 14.6). kita dapat menghubungkannya ke energi gempa Bumi, Es, dengan mengkombinasikan persamaan 14.36 dan 14.38, misalkan M_W = M_s

E_s = M_o x 10^-4.3..............................................................................................(14.55)

Energi seismik proporsional dengan dimensi produk, bLW, namun karena b  proporsional dengan dimensi patahan yang lebih kecil, W, maka:

E_s ~ LW².......................................................................................................(14.56)

Dengan subtitusi b ke W akan kita dapatkan energi tsunami:

E_s ~ ρg(fb)² LW ~ ρg(fb)² LW³....................................................................(14.57)

Untuk amplitudo gelombang a dan panjang gelombang λ, energi dalam satu panjang gelombang proporsional dengan a²λ dan karena λ ~ V ~ h^1/2, a  meningkat diiringi dengan penurunan kedalaman air h sebesar h^-1/4. Berdasarkan hal ini maka 1 meter gelombang dalam kedalaman 4 km lautan akan menjadi 4 meter gelombang dalam kedalaman 15 meter air. Semakin mendekati pantai yang dangkal, maka ketinggian gelombang akan semakin meningkat. Gelombang air yang datang ini dapat dipecah secara alami oleh tebing laut atau pun batuan yang berada di pantai. Dengan cara inilah pemecah tsunami dapat dirancang dan dibuat.

Gempa Bumi dan Tsunami Aceh 2004 tercatat sebagai gempa Bumi dengan bidang rekahan/patahan (rupture) terpanjang dalam sejarah gempa Bumi yang tercatat oleh manusia. Rekahan/patahan sepanjang ±1600 Km dimulai dari epicenter gempa dekat pulau Simeulue dan menerus sampai ke kepulauan Andaman dengan kecepatan ±2 Km/detik. Rekahan/patahan yang panjang ini selesai dalam waktu ±10 menit dan menjadi sumber gangguan volume air laut yang selanjutnya menjadi sumber tsunami yang sangat besar. Pola perubahan dasar laut akibat rekahan/patahan sepanjang ±1600 km akibat gempa 26 Desember 2004. Dasar samudra/laut yang naik dan turun sampai dengan 20 m sejauh ±1600 Km memicu gelombang tsunami yang dasyat.

Referensi Tambahan

Aki, K., dan Kanai, K., 1957. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special reference to microtremors. Bulletin of the Earthquake Research Institute 1957;35:415–56.

(Kamei & Nakata, 2015). Introduction to microseismic source mechanisms (Rie Kamei, Nori Nakata, and David Lumley. The  Leading  Edge. August 2015

Read More

Energi Nuklir

Sumber Gambar: http://goo.gl/es1g9P

Masih ingatkah teman-teman tentang cerita peristiwa meledaknya bom atom pertama di Hiroshima dan Nagasaki Jepang. Bom atom tersebut meledak tepatnya pada tahun 1945. Peristiwa tersebut sangatlah dahsyat dan mengerikan sehingga memakan banyak korban. Dahsyatnya kehancuran tersebut diakibatkan adanya energi yang dihasilkan oleh nuklir. Sebenarnya, apabila nuklir digunakan dengan tepat dapat bermanfaat bagi kehidupan manusia seperti menghasilkan energi listrik.

Sumber Gambar: http://goo.gl/hx2OpQ

Terbatasnya cadangan energi fosil dan terus meningkatnya konsumsi energi di era modern saat ini, membuat manusia berfikir mencari energi terbarukan yang berguna bagi kehidupan mereka kelak. Salah satu energi terbarukan yang diperkirakan bermanfaat bagi kehidupan manusia adalah energi nuklir. Banyak ilmuwan ahli percaya bahwa energi nuklir dapat diandalkan bagi kehidupan manusia.

Sumber Gambar: http://goo.gl/iN5l7A

Berdasarkan jenis reaksi yang digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, energi nuklir dibedakan menjadi dua jenis yaitu energi nuklir hasil reaksi fisi dan energi nuklir hasil reaksi fusi. Pada reaksi fisi, satu atom dipecah menjadi dua atom sehingga menghasilkan energi. Seperti bahan bakar yang lainnya, bahan bakar fisi perlu diisi ulang dengan menggunakan Uranium. Persediaan Uranium di Bumi jumlahnya terbatas sehingga setiap penggunaannya harus diperkirakan terlebih dahulu.

Sumber Gambar: http://goo.gl/tkx6Xc

Sementara itu, reaksi fusi terjadi ketika dua atom digabung dan menghasilkan atom yang lebih berat serta disertai pelepasan energi. Bahan bakar fusi adalah hidrogen yang terdapat dalam air laut sehingga dapat diyakini mampu mengatasi kebutuhan energi di masa depan.
Semua pusat listrik tenaga nuklir kebanyakan menggunakan reaksi fisi. Seperti yang dijelaskan dalam kalimat sebelumnya bahwa reaksi fisi membutuhkan Uranium dan Uranium memiliki jumlah yang terbatas. Selain itu, fisi nuklir juga menghasilkan limbah yang sangat berbahaya. Oleh karena itu, pembuatan energi nuklir dengan efisiensi maksimum menggunakan reaksi fusi adalah dambaan banyak ilmuwan. Apakah teman-teman fisika berkeinginan ke depannya  untuk membangun energi tersebut sehingga bermanfaat bagi kehidupan manusia sekitar?
Kami yakin kalian bisa!!! Oleh karena itu tetap semangat ya untk belajar fisika

Read More

Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Sel surya pada mulanya ditemukan oleh Russel Ohl dari Bell Laboratory dengan mengamati silikon polikristalin yang membentuk built in junction karena adanya efek segregasi pengotor pada leburan silicon. Jika berkas foton mengenai salah satu junction maka akan terbentuk beda potensial di antara junction sehingga elektron dapat bergerak bebas. Akibat penelitian tersebut, penelitian tentang efisiensi konversi energi foton menjadi energi elektron semakin meningkat. Berbagai tipe sel surya dengan aneka bahan dan konfigurasi geometri berhasil dibuat.

Sumber Gambar: https://goo.gl/KUQGbJ

Sel surya adalah dioda semikonduktor yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Sel surya merupakan komponen utama pada pembangkit listrik tenaga surya. Komponen lain pada PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) adalah Balance of System (BOS) berupa inverter dan kontroller. PLTS juga dilengkapi dengan baterai sebagai penyimpan daya. Baterai pada PLTS berfungsi untuk pemasok daya listrik ketika tidak ada cahaya matahari.

Prinsip Kerja Sel Surya (http://goo.gl/NQwjZI)

Energi listrik pada sel surya terjadi akibat adanya efek fotolistrik atau disebut juga efek fotovoltaik. Efek fotolistrik adalah efek yang terjadi akibat adanya foton dengan panjang gelombang tertentu yang menyebabkan energi yang dihasilkan lebih besar dibandingkan energi ambang semikonduktor. Hal tersebut menyebabkan elektron berpindah dari pita valensi (N) menuju pita konduksi (N) sehingga meninggalkan hole pada pita valensi dan membentuk pasangan elektron-hole.
Ditinjau dari konsep struktur kristal bahan, sel surya dibagi menjadi tiga tipe utama sel surya yaitu sel surya dengan bahan dasar monokristalin, bahan polikristalin, dan bahan amorf. Ketiga macam tipe ini telah dikembangkan dengan berbagai macam variasi bahan semisal berbahan silikon, CIGS, dan CdTe.
Berdasarkan perkembangannya, sel surya dibedakan menjadi sel surya generasi pertama, kedua, dan ketiga. Sel surya generasi pertama memiliki ciri berupa pemanfaatan wafer silikon sebagai struktur dasar sel surya. Sel surya generasi kedua memanfaatkan teknologi deposisi bahan untuk menghasilkan lapisan tipis. Adapun sel surya generasi ketiga memiliki ciri berupa pemanfaatan teknologi bandgap engineering untuk menghasilkan sel surya berefisiensi tinggi dengan multiple stackes.
Indonesia sering disinari cahaya matahari serta Indonesia memerlukan banyak pasokan energi listrik. Oleh karena itu, sudah sepantasnya pemerintah menambah pasokan energi listrik menggunakan pembangkit listrik sel surya.

Read More

Peranan Fisika bagi Kehidupan Manusia

Tentunya kamu telah membaca ulasan kami tentang cabang-cabang fisika. Zaman modern seperti saat ini, ilmu Fisika sangat mendukung bagi kehidupan manusia. Ilmu Fisika bermanfaat untuk mendukung perkembangan teknologi, industri, komunikasi, dan kedokteran. Penerapan fisika dalam kehidupan manusia akan dijelaskan sebagai berikut.
1. Penerapan Fisika dalam Bidang Kedokteran dan Kesehatan
Beberapa contoh penerapan fisika dalam bidang kedokteran dan kesehatan, antara lain:
a. Penemuan sinar rontgen untuk mendeteksi patah tulang

Hasil Sinar Rontgen (Sumber Gambar: https://goo.gl/pgBcDD)

Sinar X atau sinar rontgen adalah sinar yang merupakan salah satu bentuk radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi 10¹⁶ hingga 10²⁰ Hz. Sinar X ditemukan oleh fisikawan jerman, Wilhem Conrad Rontgen yang sedang melakukan eksperimen dengan berkas elektron dalam sebuah tabung pengosongan gas. Sinar X bermanfaat dalam pendeteksian patah tulang.
b. Penemuan sinar laser untuk memecah batu ginjal dalam tubuh

Sinar laser (Sumber Gambar: https://goo.gl/W7cO2W)

LASER merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Laser memperkuat cahaya. Laser dapat mengambil berkas cahaya yang lemah dan membuatnya menjadi berkas yang kuat.Beberapa laser menghasilkan berkas yang sangat kuat sehingga dapat membakar lubang kecil di dalam selembar besi dalam waktu kurang dari satu detik. Sinar laser juga dapat digunakan untuk memecah batu ginjal yang bermanfaat dalam bidang kedokteran.
2. Penerapan Fisika dalam Bidang Pertanian
Ilmu Fisika juga dapat dimanfaatkan dalam bidang pertanian, diantaranya:
a. Penemuan bibit unggul dari proses rekayasa genetika

Bibit Unggul (Sumber Gambar: https://goo.gl/bq7Inq)

b. Penemuan peralatan pertanian yang membantu kerja petani, seperti mesin bajak sawah.

Mesin Bajak Sawah (Sumber Gambar: https://youtu.be/hATwCWtbQ3Q)

3. Penerapan Fisika dalam Bidang Transportasi
Ilmu Fisika juga diterapkan dalam alat transportasi. Penerapannya antara lain:
a. Penemuan konsep gerakan benda yang berpengaruh terhadap pembuatan mobil atau motor.

Hubungan Antargear Mesin (Sumber Gambar: https://goo.gl/mt8ODI)

b. Pembuatan kereta maglev menggunakan superkonduktor.

Kereta Maglev (Sumber Gambar: https://goo.gl/Oyt1Uz)

Kereta maglev (magnetically levitated trains) adalah jenis kereta api yang mengambang secara magnetik. Sering juga disebut kereta api magnet. Prinsip dari kereta api ini adalah memanfaatkan gaya magnet untuk mengangkat kereta sehingga mengambang dan tidak menyentuh rel sehingga gaya gesek dapat dikurangi.
4. Penerapan Fisika dalam Bidang Industri
Penerapan ilmu Fisika dalam bidang industri, antara lain:
a. Penemuan berbagai jenis mesin, semisal mesin diesel atau mesin bensin untuk memudahkan proses produksi.

Mesin Diesel (Sumber Gambar: https://goo.gl/WN4t0Z)

b. Penggunaan sonar dalam industri kelautan.

Sonar (Sumber Gambar: https://goo.gl/gKu1m3)

Sonar (Sound Navigation and Ranging), merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman suatu benda. Bunyi ultrasonik adalah bunyi dengan frekuensi diatas 20.000 Hz. Pada prinsipnya, bunyi ultrasonik yang dikeluarkan oleh sumber akan dipantulkan kembali oleh benda-benda.
5. Penerapan Fisika dalam Bidang Komunikasi
Penerapan ilmu Fisika dalam bidang komunikasi, antara lain:
a. Gelombang elektromagnet yang dapat digunakan pada telepon genggam.

Telepon Genggam (Sumber Gambar: https://goo.gl/pcnsZ9)

b. Fiber optik untuk jaringan internet.

Fiber Optik (Sumber Gambar: https://goo.gl/JVob1Z)

Fiber optik atau serat optik adalah  saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut. Fiber optik digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang ditransmisikan berasal dari adalah laser atau LED.
6. Penerapan Fisika dalam Bidang Energi
Penerapan ilmu Fisika dalam bidang komunikasi, antara lain:
a. Penggunaan radioaktif sebagai reaktor nuklir.

Reaktor Nuklir (Sumber Gambar: https://goo.gl/jqsASg)

b. Penggunaan sel surya sebagai energi alternatif.

Pemanfaatan Sel Surya Sebagai Energi Alternatif

Demikian beberapa penerapan fisika dalam kehidupan manusia sehingga dapat dikatakan bahwa ilmu Fisika sangatlah berguna bagi manusia.

Salam Fisika.

Read More

Ilmu Fisika Dalam Dunia Penerbangan

Ilmu Fisika Dalam Dunia Penerbangan

 

1. Mengukur kecepatan pesawat dengan menggunakan tabung pitot

Tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara dengan menggunakan persamaan Bernoulli. Tabung ini memiliki dua jenis lubang. Satu lubang dihubungkan dengan pipa yang tertutup ujungnya. Udara dalam pipa tersebut menjadi diam. Lubang lainnya berisi udara yang bersentuhan dengan udara yang bergerak. Perbedaan tekanan udara dalam dua lubang tersebut bergantung pada kecepatan aliran udara relatif terhadap tabung.

Kalau kita lihat di sejumlah body pesawat kita akan amati sejumlah tabung logam yang menonjol dan menghadap ke depan. Itulah tabung pitot. Tabung tersebut digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara terhadap pesawat, yang artinya mengukur kecepatan pesawat terhadap bumi.

2. Apa fungsi lekukan-lekukan pada pesawat?

Wingtip adalah lekukan pada ujung sayap pesawat. Salah satu tujuan penggunaan wingtip adalah mengurangi gaya hambat oleh pusaran udara di ujung sayap. Di ujung sayap (bidang batas antara benda padat dengan fluida) terjadi pusaran udara (vortices) yang arah alirannya mendorong sayap ke arah bawah. Ini mengakibatkan gaya angkat pada pesawat sedikit terhambat. Pusaran udara di ujung sayap dapat diperkecil dengan membuat lekukan di ujung sayap (membuat wingtip). Pengurangan gaya hambat tersebut berakibat efisiensi penggunaan bahan bakar.

Wingtip juga memberi tambahan stabilitas vertikal pada sayap. Umunya stabilitas vertikal hanya berasal dari bagian tegak di ekor pesawat. Karena posisi wingtip pada dua sayap hampir vertikal maka wingtip memberi tambahan stabilitas vertikal pada pesawat.

3. Jendela pesawat mengapa harus OVAL? tidak boleh bentuk lain?

Awalnya jendela pesawat berbentuk segi empat, namun memilik konsentrasi stress sangat besar pada ujung-ujungya (karena runcing).

Pada akhirnya, desain jendela pesawat diubah. Tidak lagi mengandung bagian yang runcing. Dan sekarang jendela pesawat berbentuk lingkaran atau oval. Dengan dersain ini maka stress pada lubang jendela tersebar hampir merata dan tidak ada lokasi yang memiliki stress terlampau tinggi.

4.  Perhitungan saat pesawat telah sampai di landasan

Bagian tersebut membelokkan aliran udara di atas sayap (udara yang menabrak sisi atas sayap). Pebelokkan tersebut menyebabkan momentum udara di atas sayap berubah. Dari yang semula memiliki arah lurus ke belakang menjadi membelok ke atas. Dengan demikian muncul perubahan momentum dan muncul gaya gaya yang arahnya sama dengan arah perubahan momentum. Arah gaya tersebut adalah agak miring bawah ke belakang. Gaya ini dapat diuraikan atas dua komponen: komponen vertikal ke bawah dan komponen horisontal ke belakang. Komponen vertikal ke bawah menghasilkan gaya tekan tambahan ke tanah selain gaya berat. Komponen horisontal ke belakang menghasilkan perlambatan pada pesawat.

Dengan adanya gaya ke bawah akibat pembelokan udara tersebut maka pesawat dapat tertancap kuat di landasan selama pengereman dan terhindar dari tergelincir.

5. Arti dari tekukan sayap pesawat saat ingin mendarat

Apa guna pembengkokkan tersebut? Pertama adalah membelokkan aliran udara di bawah sayap (udara yang menabrak sisi bawah sayap). Pebelokkan tersebut menyebabkan momentum udara di bawah sayap berubah. Dari yang semula memiliki arah lurus ke belakang menjadi membelok ke bawah. Dengan demikian muncul perubahan momentum. Menurut hukum Newton II, perubahan momentum menghasilkan gaya yang arahnya sama dengan arah perubahan momentum.

Jadi, pembelokan udara di bawah sayap menghasilkan gaya pada sayap yang arahnya agak miring atas ke belakang. Gaya ini dapat diuraikan atas dua komponen: komponen vertikal ke atas dan komponen horisontal ke belakang. Komponen vertikal ke atas menghasilkan gaya angkat tambahan pada pesawat. Komponen horisontal ke belakang menghasilkan perlambatan pada pesawat.

Dengan adanya gaya ke atas akibat pembelokan udara tersebut maka pesawat dapat tetap terangkat meskipun kecepatannya sudah cukup rendah. Saat pendaratan, kecepatan pesawat sekitar 150 knot yang setara dengan 278 km/jam. Kalau sayap tidak dibengkokkan maka dengan kecepatan yang rendah tersebut pesawat akan mengalami penurunan ketinggian secara drastis karena gaya berat lebih besar daripada gaya angkat. Saat cruising sendiri, kecepatan pesawat dapat mencapai 900 km/jam

Read More

FISIKA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

FISIKA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Fisikawan berhasil menemukan detail menakjubkan semesta, dari radius lubang hitam hingga partikel subatom yang semuanya kasat mata. Bagaimana dengan yang di depan mata?
Anda mungkin akan terkejut menemukan kurangnya penjelasan untuk banyak fenomena yang terjadi di keseharian Anda. Beberapa hal paling misterius ini bahkan mungkin tampak biasa di mata Anda.
 
Kacang
Dalam mangkuk berisi kacang campur, kacang Brazil selalu tampak berada di paling atas. Ini dikenal sebagai ‘efek kacang Brazil’. Fenomena ini memang tampak biasa namun menjadi salah satu misteri terbesar fisika yang belum terpecahkan. Di antara bermacam barang dan mengabaikan gravitasi, benda yang lebih besar selalu berada di atas.
Arus konveksi diduga berperan pada kondensasi partikel yang lebih kecil. Semua kemungkinan ini berkontribusi dalam efek kacang Brazil. Namun hingga kini, tak seorang pun dan tak satu pun simulasi komputer berhasil menjelaskannya. Bahkan, fisikawan, astronom dan geolog hingga kini tak bisa memahami fenomena ini.
 
Busa
Sedang mencuci, cukuran, atau minum soda atau bir? Saat melakukan kegiatan itu, kadang Anda bisa menemukan busa dan kita sering mendapatkannya. Menurut profesor fisika Douglas Durian di UCLA, 95% bagian busa adalah udara dan 5% cairan. Gas pada busa memisahkan cairan untuk membentuk matriks gelembung kecil.
Sayangnya, hingga kini tak ada rumus yang bisa menjelaskan mengenai sifat busa. “Fisika busa belum bisa dipahami dengan baik,” ujarnya pada NASA Science.
 
Es
Penyelidikan satu setengah abad belum bisa menentukan mengapa es bisa membuat Anda terjatuh. Ilmuwan sepakat, lapisan tipis air cair di atas es solid menyebabkan kelicinannya. Namun, hingga kini tak ada konsensus mengapa es memiliki lapisan itu.
Teoris berpendapat, hal ini timbul akibat adanya kontak dengan permukaan es yang membuatnya meleleh. Mungkin Anda mengharapkan ada pihak yang disalahkan, namun hingga kini, para ilmuwan angkat tangan untuk hal ini.
 
Sereal
Sereal cenderung berkumpul menjadi satu atau menyingkir di pinggir mangkuk. Ilmuwan menjulukinya ‘efek cheerios’. Fenomena semacam ini juga berlaku untuk benda apa pun yang mengambang. Dominic Vella dari Cambridge University dan Laksminarayanan Mahadewan dari Harvard University menjadi orang pertama yang menjelaskan ini.
Menurut mereka, efek ini merupakan hasil geometri permukaan cairan. Tensi permukaan membuat permukaan susu mengumpul di tengah mangkuk karena molekul air dalam susu tertarik kaca, permukaan susu mencekung di ujung mangkuk. Hasilnya, jika tidak mengumpul di tengah, sereal akan berada di pinggir mangkuk.

Magnet
Profesor fisika Jearl Walker dari Cleveland State University menjelaskan, medan magnet secara alami memancar keluar dari partikel listrik yang menyusun atom, terutama elektron. Untuk memahami magnetisme sederhana masih bisa dilakukan namun tidak untuk yang lebih dalam.
Meski fisikawan memiliki ‘mekanik kuantum’ yang bisa menjelaskan perilaku partikel secara akurat termasuk magnetisme namun secara intuitif, tak mungkin memahami arti sebenarnya teori itu. “Itu hanyalah fitur semesta dan penjelasan matematika sebagai upaya menyelesaikan ‘tugas rumah’ alam dan mencari jawabannya,” ujar Walker.
 
Listrik Statis
Guncangan statis sangat misterius. Hal yang diketahui, hal ini terjadi saat ada arus negatif atau positif berlebihan muncul di tubuh dan menyetrum saat Anda menyentuh sesuatu. Atau, listrik statis bisa terjadi saat listrik statis terkumpul di sesuatu yang kemudian Anda sentuh. Penyebabnya hingga kini masih tak jelas.
Penjelasan umum menyatakan, dua obyek yang bergesekkan memukul electron di atom dari salah satu obyek dan membuat obyek itu menjadi terlalu positif atau negatif. Kedua obyek kemudian saling menyetrum. Namun mengapa electron mengalir dari satu obyek ke lainnya? Hal ini tak pernah bisa dijelaskan.
 
Pelangi
Pelangi terbentuk dari cahaya matahari di tetes air di atmosfer. Tetes air ini berperan sebagai prisma yang memisahkan cahaya menjadi komponen cahaya dan mengirimnya pada sudut 40-42 derajat berlawanan matahari.
Secara ilmiah, pelangi tak lagi misterius karena penjelasan munculnya pelangi telah muncul sejak abad 17 oleh fisikawan Isaac Newton. Namun, bayangkan seberapa mistis pelangi sebelumnya. Di zaman Yunani kuno misalnya, pelangi dianggap sebagai jalan yang dibuat utusan Tuhan untuk menjembatani Bumi dan langit.

www.inilah.teknologi.com
Sumber: http://www.yaiyalah.com/2012/02/fisika-dalam-kehidupan-sehari-hari.html#ixzz1o9Iy6akw

Read More

Kenal Lebih Dekat dengan FISIKA

Kenal Lebih Dekat dengan FISIKA

Posted on July 17, 2013 by sudarwongbatu

1. Pengertian Fisika

Makna secara luas, fisika adalah ilmu tentang alam. Hal ini merujuk pada kata fisika yang berasal dari bahasa Yunani yaitu φυσικός (fysikós) yang mempunyai arti “alamiah”, dan φύσις (fýsis) yang mempunyai arti “alam”. Dalam kajian tentang alam, fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hokum fisika, misalnya Hukum Kekekalan Energi, Hukum Pemantulan Gelombang, Hukum Newton, dan lain-lain. Fisika sering disebut sebagai “ilmu paling mendasar”, karena setiap ilmu alam lainnya (kimia, biologi, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul  dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti elektronika, termodinamika dan mekanika kuantum.

Fisika berkaitan erat dengan ilmu matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis. Ilmu matematika yang digunakan dalam fisika biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah fisika berkaitan dengan dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

2. Manfaat Mempelajari Fisika

Tidak dapat dipungkiri, sebagian orang atau mungkin sebagian besar orang beranggapan bahwa fisika itu sulit. Fisika itu  penuh dengan rumus dan hitungan matematis tingkat tinggi. Sehingga tidak semua orang dapat belajar fisika dengan baik. Alhasil, fisika sering pula dianggap sebagai momoknya pelajaran. Keadaan ini hampir sama dengan anggapan pada matematika.

Terlepas dari salah atau benarnya anggapan di atas, ada sesuatu yang lebih penting untuk kita pikirkan. Yaitu tentang apa untungnya kita belajar fisika, dan apa ruginya kalau kita tidak mau belajar fisika. Padahal hakikatnya setiap manusia membutuhkan ilmu pengetahuan dan mengikuti perkembangan teknologi agar dapat menjalani kehidupan ini secara harmonis.

Mempelajari fisika mempunyai banyak manfaat. Mulai awal dipelajarinya ilmu fisika, fisika telah  terbukti mampu membantu memudahkan manusia dalam menjalani aktivitas kehidupan sehari-hari.

Beberapa manfaat mempelajari fisika antara lain:

1. Melalui fisika dapat menyingkap rahasia alam.
2. Fisika berperan besar dalam penemuan-penemuan teknologi.
3. Fisika berada di depan dalam perkembangan teknologi.
4. Fisika sebagai ilmu dasar  mempunyai andil dalam pengembangan ilmu-ilmu lain.
5. Fisika melatih kita untuk berpikir logis dan sistematis.

Read More

Ini 5 Alasan Kenapa Kamu Perlu Belajar Fisika

Fisika merupakan ilmu dasar dari fisik alam semesta yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari kita. Fisika menjelaskan dan menggambarkan peristiwa ilmiah yang terjadi ketika suatu materi berinteraksi dengan materi lain dari partikel sub atomik hingga galaksi di langit. Namun sayangnya, stereotip fisika sebagai salah satu mata pelajaran paling menyeramkan dan menakutkan sehingga sering kali dihindari. Padahal, bila kita memiliki kemauan untuk mempelajari fisika, ternyata fisika menyenangkan dan memberi manfaat sebagai berikut :

1. Melatih berpikir logis

Mempelajari fisika melatih cara berpikir logis dan sistematis karena berdasarkan fakta kehidupan sehati-hari seperti percepatan mobil,gravitasi apel jatuh hingga energi listrik pada laptop. Memahami konsep dan fakta unik fisika membuat kita terbiasa untuk berpikir berdasarkan logika.

2. Mengerti fenomena alam

Fisika juga membantu kita untuk memprediksi kejadian alam yang menjadi penting untuk peradaban umat manusia. Kita akan memahami bagaimana dunia bekerja dari mulai mekanika kuantum, struktur atom hingga astrofisika yang akan membawa manfaat untuk mengerti fenomena alam.

3. Relevan dengan bidang sains lain

Fisika merupakan landasan ilmu untuk perkembangan ilmu lainnya seperti dalam bidang teknik dan kedokteran. Misal mahasiswa kedokteran perlu memahami bagaimana darah dan arus udara dalam tubuh melalui konsep tekanan, kecepatan aliran dan perubahan resistensi terhadap aliran. Bila kamu memahami ilmu fisika, maka akan mudah bagi kamu mengaplikasikan dalam bidang ilmu lainnya.

4. Mengikuti perkembangan teknologi

Kemajuan teknologi seringkali berdasarkan penemuan dalam fisika atau improvisasi dari ilmu dasar fisika. Perkembangan rocket science, nuklir dan sebagainya yang merupakan terapan dari perkembangan ilmu fisika. Memahami ilmu fisika akan memudahkan kita memahami teknologi terbaru.

5. Terlihat pintar dong

Orang yang jago fisika identik dengan orang pintar. Kamu akan mendapat julukan Einstein ketika kamu memahami ilmu fisika. Selain manfaat ilmu pengetahuan, kamu juga akan memiliki rasa bangga lebih, kan.

Read More