Jenis-Jenis Pesawat Sederhana

Setiap hari Senin, di sekolahmu tentu dilangsungkan upacara pengibaran bendera. Setiap peserta upacara mengikuti jalannya upacara dengan khidmat. Tiga orang petugas pembawa bendera berjalan menuju tiang bendera dengan rapi dan teratur. Bendera dikibarkan pada tiang bendera. Di ujung tiang bendera biasanya terdapat katrol yang digunakan untuk memudahkan bendera yang diikat pada tali ditarik atau dinaikan ke atas. Tahukah kamu, katrol merupakan salah satu jenis pesawat sederhana? Selain katrol, pada bab ini kamu juga akan mempelajari dan mengetahui jenis pesawat sederhana lainnya. Perhatikan gambar-gambar di atas! Pekerjaan manakah yang lebih mudah dilakukan? Semua jenis alat yang digunakan untuk memudahkan pekerjaan manusia disebut pesawat. Kesederhanaan dalam penggunaannya menyebabkan alat-alat tersebut dikenal dengan sebutan pesawat sederhana. Gabungan beberapa pesawat sederhana dapat membentuk pesawat rumit, contohnya mesin cuci, sepeda, mesin mobil, dan lain-lain.Dapatkah kamu sebutkan alat apa saja yang termasuk ke dalam pesawat sederhana pada Gambar 7.2? Selain bertujuan untuk memudahkan pekerjaan, pesawat sederhana juga dapat membuat pekerjaan menjadi lebih cepat diselesaikan.

Image:pesawat sederhana.jpg

Pesawat sederhana dikelompokkan menjadi empat jenis, yaitu tuas, bidang miring, katrol, dan roda berporos. Agar kamu lebih memahami keempat jenis pesawat sederhana tersebut, berikut akan dijelaskan satu persatu.

1. Tuas

Pernahkah kamu kesulitan menggeser bongkahan batu yang besar? Bagaimana caranya agar batu dapat digeser? Alat yang dapat membantu untuk menggeser batu yang besar adalah linggis. Linggis merupakan salah satu jenis tuas. Tuas lebih dikenal dengan nama pengungkit. Pada umumnya, tuas atau pengungkit menggunakan batang besi atau kayu yang digunakan untuk mengungkit suatu benda. Terdapat tiga titik yang menggunakan gaya ketika kita mengungkit suatu benda, yaitu beban (B), titik tumpu (TT), dan kuasa (K). Beban merupakan berat benda, sedangkan titik tumpu merupakan tempat bertumpunya suatu gaya. Gaya yang bekerja pada tuas disebut kuasa.Tuas/linggis dapat digambarkan secara sederhana.Berdasarkan posisi atau kedudukan beban, titik tumpu, dan kuasa, tuas digolongkan menjadi tiga, yaitu tuas golongan pertama, tuas golongan kedua, dan tuas golongan ketiga.

a. Tuas golongan pertama

Pada tuas golongan pertama, kedudukan titik tumpu terletak di antara beban dan kuasa. Contoh tuas golongan pertama ini di antaranya adalah gunting, linggis, jungkat-jungkit, dan alat pencabut paku.

b. Tuas golongan kedua

Pada tuas golongan kedua, kedudukan beban terletak di antara titk tumpu dan kuasa. Contoh tuas golongan kedua ini di antaranya adalah gerobak beroda satu, alat pemotong kertas, dan alat pemecah kemiri, pembuka tutup botol.

Image:grobag.jpg

c. Tuas golongan ketiga

Pada tuas golongan ketiga, kedudukan kuasa terletak di antara titk tumpu dan beban. Contoh tuas golongan ketiga ini adalah sekop yang biasa digunakan untuk memindahkan pasir. Coba perhatikan letak titik tumpu, beban, dan kuasa pada gambar berikut!

2. Bidang Miring

Ketika liburan sekolah kamu mungkin pernah mengunjungi daerah pegunungan untuk mencari udara segar. Ingatkah kamu? Jalan-jalan di sana ternyata dibuat berkelok-kelok. Mengapa demikian? Perhatikan gambar di samping! Jalan yang berkelok-kelok menuju pegunungan memanfaatkan cara kerja bidang miring. Bidang miring adalah permukaan rata yang menghubungkan dua tempat yang berbeda ketinggiannya. Dengan dibuat berkelok-kelok pengendara kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Orang yang memindahkan drum ke dalam bak truk dengan menggunakan papan sebagai bidang miringnya. Dengan demikian, drum berat yang besar ukurannya lebih mudah dipindahkan ke atas truk. Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Namun demikian, baidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh untuk memindah-kan benda menjadi lebih jauh. Prinsip kerja bidang miring juga dapat kamu temukan pada beberapa perkakas, contohnya kampak, pisau, pahat, obeng, dan sekrup. Berbeda dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya.

3. Katrol

Di awal pembahasan, kamu telah mengenal salah satu jenis pesawat sederhana yang ada di sekolahmu, yaitu katrol. Katrol merupakan roda yang berputar pada porosnya. Biasanya pada katrol juga terdapat tali atau rantai sebagai penghubungnya. Berdasarkan cara kerjanya, katrol merupakan jenis pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi tiga, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.

a. Katrol tetap

Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu. Katrol yang digunakan pada tiang bendera dan sumur timba adalah contoh katrol tetap.

Image:katrol.jpg

b. Katrol bebas

Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah, seperti tampak pada gambar di samping. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.  

Image:tronton.jpg

c. Katrol majemuk

Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas.

Image:katrol majemuk.jpg

4. Roda Berporos

Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.

ROKET

• Sejarah Roket

Roket pertama dibuat di Cina pada abad ke-13. Semenjak awal, roket digunakan sebagai senjata perang untuk membawa bahan-bahan peledak dan diarahkan ke arah musuh. Memasuki tahun 1806, roket sudah digunakan oleh armada perang Napoleon tetapi hasilnya belum akurat untuk menembak sasaran. Baru pada awal abad ke-20 muncul dua orang ilmuwan yang bermimpi menggunakan roket untuk ke ruang angkasa, yaitu Konstantin Tsiolkovsky dari Rusia dan Robert Goddard dari Amerika Serikat. Berakhirnya Perang Dunia II dan dimulainya era perang dingin antara Amerika Serikat dan sekutunya dengan Uni Sovyet dan sekutunya pengembangan roket mengalami perkembangan yang sangat pesat untuk memperlihatkan kekuatan masing-masing.

Tahapan-tahapan perkembangan roket:

1. Tahapan Awal
   
2. Tahapan Perang Dunia II
   
3. Tahapan Perang Dingin sampai sekarang
   

Tahapan Awal

Pada tahun 1926, Robert Goddard seorang insinyur dari Amerika Serikat meluncurkan roket pertama di Auburn Massachusetts. Roket ini menggunakan minyak dan oksigen dan bisa meluncur sampai ketinggian 12 meter. Ini adalah awal permulaan adanya roket. Selanjutnya Goddard merancang roket yang lebih besar dan lebih cepat, hingga bisa terbang sampai ketinggian 2 km.

Tahap Perang Dunia II

Jerman di bawah kepemimpinan Adolf Hitler menghabiskan dana yang sangat besar untuk pengembangan roket. Tahun 1942 jerman meluncurkan roket A-4 yang mencapai ketinggian 95 kilo meter di Peenemunde Laut Baltik. Roket tersebut menjadi roket pertama buatan manusia yang meninggalkan atmosfer bumi dan dikenal sebagai Vergeltungswaffe (V-2), senjata pembalas dendam. Wernher von Braun menjadi ketua tim pengembangan roket Jerman yang merancang misil. Selama Perang Dunia II, sebanyak 1403 buah roket V-2 ditembakkan ke kota London yang banyak menimbulkan banyak korban dan kerusakan infrastruktur.

Roket Titan II melancarkan kapal angkasa AS dari 1960-an sehingga 1980-an

Tahapan Perang Dingin sampai Sekarang

Amerika Serikat dan Uni Soviet mengembangkan roket untuk peluru kendali pada tahun 1950. roket itu dapat terbang diangkasa sampai ketinggian 100 km roket harus memiliki kecepatan minimal 400 km/jam untuk menghindari gravitasi bumi. Dengan menggunakan roket A-1 kosmonot pertama Rusia Yuri Gagarin menjadi orang pertama di dunia yang pergi keluar angkasa pada tahun 1961, sedangkan Amerika Serikat dengan roket Sarturnus V yang membawa pesawat Apollo yang diawaki Neil Amstrong dan Edwin Aldrin pada tahun 1969 membuat sejarah dengan menjadi manusia pertama yang menginjakan kakinya di bulan. Saat ini angkasa luar menjadi bisnis yang sangat menjanjikan dengan nilai transaksi yang sangat besar, sehingga roketpun disewakan oleh beberapa pemasok untuk meluncurkan satelit komersial ke dalam orbit. Pemasok utama adalah NASA dan European Space Agency (ESA).

Manusia pertama ke ruang angkasa Yuri Gagarin dari Rusia

Gambar : Roket Saturnus V membawa pesawat ruang angkasa Apollo 11,
yang mencatat sejarah besar dengan awaknya yang bernama Neil Amstrong
menginjakkan pertama kali di bulan

Manusia pertama ke bulan Neil Amstrong paling kiri
bersama Michael Collins di tengah dan Edwin Aldrin di kanan

Gambar: Roket Apollo 15 yang sedang diluncurkan menuju ruang angkasa

Cara Kerja Roket

Pada awal perkembangan roket, roket digerakan dari hasil pembakaran bahan bakar minyak gas dan oksigen cair, untuk menghasilkan gas panas yang meledak ke bawah dan mendorong roket ke atas. Untuk roket V-2 yang dikembangkan Hitler, menggunakan turbin uap untuk memompa alkohol dan oksigen cair ke dalam ruang bakar yang menghasilkan ledakan beruntun yang mendorong roket ke atas. Prinsip kerja roket merupakan penerapan dari Hukum Newton III tentang gerak, dimana energi panas diubah menjadi energi gerak.

Prinsip kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama, di mana hasil pembakaran menghasilkan gaya dorong ke atas. Kelebihan dari roket berbahan bakar padat mampu menyimpan bahan bakar dengan dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena telah dipadatkan, sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dimampatkan.

Roket dengan bahan bakar cair

Roket pembawa pesawat ulang alik Atlantis

Manfaat Roket

Biaya yang dikeluarkan untuk pengembangan roket sangat besar, tentunya manfaat dari roket harus lebih besar dari biaya pembuatannya. Beberapa manfaat dari pembuatan roket :

• Riset ruang angkasa
  
• Membawa satelit ke orbit
  
• Membawa pesawat ulang alik
  
• Persenjataan militer untuk mempertahankan diri ataupun menyerang musuh (missile atau peluru kendali)
  

Gambar: Awal perkembangan roket menuju ruang angkasa (roket explorer)

Gambar Roket untuk membawa pesawat ulang alik ke ruang angkasa

Gambar:  Roket untuk menghancurkan musuh atau yang dikenal dengan nama peluru kendali

Gambar : Roket untuk persenjataan militer yang diletakkan di bawah sayap
dan badan pesawat tempur (rudal udara ke udara dan udara ke darat)

Peralatan yang Menerapkan Konsep Fisika

Peralatan yang Menerapkan Konsep Fisika

"Mekanika Fluida"

 

Fluida adalah zat alir adalah zat dalam keadaan bisa mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan. Ada dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul yang disebut kohesi.

Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Ini mnyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya.

Akibat yang lainnya adalah sifat kemampuannya untuk dimampatkan.Gas bersifat mudah dimampatkan sedangkan zat cair sulit. Gas jika dimampatkan dengan tekanan yang cukup besar akan berubah manjadi zat cair. Mekanika gas dan zat cair yang bergerak mempunyai perbedaan dalam beberapa hal, tetapi dalam keadaan diam keduanya mempunyai perilaku yang sama dan ini dipelajari dalam statika fluida.

Fluida terbagi atas dua jenis, yakni fluida tak mengalir (hidrostatika) dan flida mengalir (hidrodinamika). Penerapannya dalam peralatan teknik di kehidupan sehari-hari saat ini banyaklah sekali contohnya dari mulai yang sangat sederhana seperti pompa angin hingga sistem pengeboran minyak lepas pantai.

Dongkrak Hidrolik
Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah penerapan dari hukum Paskal yang berbunyi ”tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”.

Gambar model sederhana dongkrak hirolik

Tekanan yang kita berikan pada pengisap yang penampangnya kecil diteruskan oleh minyak (zat cair) melalui pipa menuju ke pengisap yang penampangnya besar. Pada pengisap besar dihasilkan gaya angkat yang mampu menggangkat beban.

Pompa Hidrolik Ban Sepeda

Gambar pompa hidrolik ban sepeda

Prinsip dari pompa ini juga menerapkan hukum Paskal, pada pompa hidrolik ini kita memberi gaya yang kecil pada pengisap kecil sehingga pada pengisap besar akan dihasilkan gaya yang cukup besar, dengan demikian pekerjaan memompa akan menjadi lebih ringan, bahkan dapat dilakukan oleh seorang anak kecil sekalipun.

Mesin Hidrolik

Gambar Mesin Hidrolik

Hydraulic machinery adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umum. Dalam jenis mesin, cairan tekanan tinggi – disebut hidrolik fluida – ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup kontrol dan didistribusikan melalui slang dan tabung. Popularitas mesin hidrolik adalah karena jumlah yang sangat besar kekuasaan yang dapat ditransfer melalui tabung kecil dan selang fleksibel, dan kekuatan tinggi kepadatan dan berbagai macam aktuator yang dapat memanfaatkan kekuatan ini.

Mesin hidrolik dioperasikan dengan menggunakan hidrolik, di mana cairan adalah media powering. Pneumatics, di sisi lain, didasarkan pada penggunaan gas sebagai medium untuk transmisi listrik, generasi dan kontrol.

Filters Filter adalah bagian penting dari sistem hidrolik. Partikel logam terus-menerus dihasilkan oleh komponen mekanis dan perlu dihapus bersama dengan kontaminan lain.

Tubes, Pipes and Hoses Tabung hidrolik presisi seamless pipa baja, khusus dibuat untuk hidrolika. Tabung memiliki ukuran standar untuk rentang tekanan yang berbeda, dengan diameter standar hingga 100 mm. Tabung disediakan oleh produsen dalam panjang 6 m, dibersihkan, diminyaki dan dipasang. Tabung yang saling berhubungan oleh berbagai jenis flensa (terutama untuk ukuran yang lebih besar dan tekanan), pengelasan kerucut / puting (dengan o-cincin meterai), beberapa jenis koneksi dan flare cut-cincin. Ukuran yang lebih besar, hidrolik pipa yang digunakan. Langsung bergabung dengan mengelas tabung tidak dapat diterima karena interior tidak dapat diperiksa.

Seals, fittings and connections Secara umum, katup, silinder dan pompa memiliki bos threaded perempuan untuk sambungan fluida

Basic calculations Daya Mesin hidrolik didefinisikan sebagai Arus x Tekanan. Kekuatan hidrolik yang diberikan oleh sebuah pompa: P dalam [bar] dan Q dalam [menyalakan / min] => (P x Q) ÷ 600 [kW]. Ex. Pompa memberikan 180 [menyalakan / menit] dan P sama dengan 250 [bar] => Pompa daya output = (180 x 250) ÷ 600 = 75 [kW].

Rem Piringan Hidrolik
Ide tekanan zat cair diteruskan melalui zat cair juga digunakan pada mobil untuk sistem pengereman. Setiap rem mobil dihubungkan oleh pipa-pipa menuju ke master silinder. Pipa-pipa penghubung dan master silinder diisi penuh dengan minyak rem.

Gambar Rem Piringan Hidrolik
Ketika kita menekan pedal rem, master silinder tertekan. Tekanannya diteruskan oleh minyak rem ke setiap silinder rem. Gaya tekan pada silinder rem menekan sepasang sepatu rem sehingga menjepit piringan logam. Akibat jepitan ini, timbul gesekan pada piringan yang melawan arah gerak piringan hingga akhirnya dapat menghentikan putan roda.

Sepasang sepatu dapat menjepit piringan dengan gaya yang besar karena sepasang sepatu tersebut dihubungkan ke pedal rem melalui sistem hidrolik. Disini kita menekan silinder yang luas pengisapnya lebih kecil daripada luas pengisap rem, sehingga pada rem dihasilkan gaya yang lebih besar. Jika luas pengisap rem dua kali luas pengisap master, maka dihasilkan gaya rem yang dua kali lebih besar dari gaya tekan kaki pada pedal rem.

Gesekan sepasang sepatu terhadap piringan menimbulkan panas. Oleh karena permukaan piringan sangat luas jika dibandingkan terhadap luas sepasang sepatu, maka panas yang timbul pada piringan segera dipindahkan ke udara sekitarnya. Ini mengakibatkan suhu sepasang sepatu rem hampir tetap (tidak panas).

Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis zat cair. Nilai massa jenis zat dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer yang ditempatkan mengapung pada zat cair. Hidrometer terbuat dari tabung kaca dan desainnya memiliki tiga bagian. Pada alat ini diterapkan hukum Archimedes.

Gambar Hidrometer
Agar tabung kaca terapung tegak didalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal. Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair

Tangkai tabung kaca didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangkai yang tercelup di dalam zat cair. Ini berarti perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.

Gambar Karburator

Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder mesin.

Sayap Pesawat Terbang
Penerapan lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat terbang. Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat. Jika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak akan terangkat.

Gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap. Sesuai hukum Bernoulli semakin cepat kecepatan aliran maka tekanannya makin rendah. Besarnya gaya angkat yang dibangkitkan berbanding lurus dengan Luas permukaan sayap, kerapatan udara, kuadrat kecepatan, dan koefisien gaya angkat.

Jadi, untuk pesawat udara, engine berfungsi memberikan gaya dorong agar pesawat dapat bergerak maju. Akibat gerak maju pesawat maka terjadi gerakan relatif udara di permukaan sayap. Dengan bentuk geometri airfoil tertentu dan sudut serang sayap (angel of attack) tertentu maka akan menghasilkan suatu karakteristik aliran udara dipermukaan sayap yang kemudian akan menciptakan beda tekanan dipermukaan atas dan permukaan bawah sayap yang kemudian membangkitkan gaya angkat yang dibutuhkan untuk terbang.

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan garis arus seperti gambar di bawah.

Agar Pesawat Terbang

Fungsi bagian "sirip hiu" tersebut untuk mengatur aliran udara di atas sayap.
Coba perhatikan, bila pesawat sedang take off atau mau mendarat, sirip tadi biasanya diangkat ke atas.

Diangkatnya sirip tadi akan memperkecil tekanan udara di sisi atas pesawat. Sehingga tekanan udara bagian bawah lebih besar dan pesawat akan terangkat ke atas.

Ketika pesawat mau mendarat, sirip juga di naikkan karena untuk mengangkat bagian depan (moncong) pesawat sehingga yang menyentuh tanah duluan adalah ban belakang (bukan ban depan).

Fenomena Angin
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara (tekanan tinggi ke tekanan rendah) di sekitarnya.

Apabila dipanaskan, maka udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi pAnas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamakan konveksi.

Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari lainnya. Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup. Di siang hari, angin bergerak lebih cepat bila diandingkan dengan malam hari.
Sedang angin darat dan angin laut terjadi karena perbedaan tekanan udara antara permukaan laut dan daerah daratan di sekitar pantai. Sebagai akibat adanya sinar matahari yang meninari kawasan tersebut.

Terjadinya Tsunami
Tsunami adalah istilah dalam bahasa Jepang yang pada dasarnya menyatakan suatu gelombang laut yang terjadi akibat gempa bumi tektonik di dasar laut. Magnitudo Tsunami yang terjadi di Indonesia berkisar antara 1,5-4,5 skala Imamura, dengan tinggi gelombang Tsunami maksimum yang mencapai pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan gelombang ke daratan berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.
Berdasarkan Katalog gempa (1629 - 2002) di Indonesia pernah terjadi Tsunami sebanyak 109 kali , yakni 1 kali akibat longsoran (landslide), 9 kali akibat gunung berapi dan 98 kali akibat gempa bumi tektonik. Dan yang terakhir terjadi adalah di Aceh dan kawasan pantai selatan

Yang paling mungkin dapat menimbulkan tsunami adalah : gempa yang terjadi di dasarkan laut, kedalaman pusat gempa kurang dari 60 km, magnitudo gempa lebih besar dari 6,0 skala Richter, serta jenis pensesaran gempa tergolong sesar naik atau sesar turun. Hal diatas yang memicu terjadinya tsunami di daerah Kepulauan Seram, Ambon, Kepulauan Banda dan Kepulauan Kai.

Gempa yang menimbulkan tsunami sebagian besar berupa gempa yang mempunyai mekanisme fokus dengan komponen dip-slip, yang terbanyak adalah tipe thrust (Flores 1992) dan sebagian kecil tipe normal (Sumba 1977).Gempa dengan mekanisme fokus strike slip kecil sekali kemungkinan untuk menimbulkan tsunami.

Tsunami dapat terjadi jika terjadi gangguan yang menyebabkan perpindahan sejumlah besar air, seperti letusan gunung api, gempa bumi, longsor maupun meteor yang jatuh ke bumi. Namun, 90% tsunami adalah akibat gempa bumi bawah laut. Dalam rekaman sejarah beberapa tsunami diakibatkan oleh gunung meletus, misalnya ketika meletusnya Gunung Krakatau.

Gerakan vertikal pada kerak bumi, dapat mengakibatkan dasar laut naik atau turun secara tiba-tiba, yang mengakibatkan gangguan kesetimbangan air yang berada di atasnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran energi air laut, yang ketika sampai di pantai menjadi gelombang besar yang mengakibatkan terjadinya tsunami.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng benua.

Kejadian gempa bumi yang menimbulkan gelombang tsunami sehingga menyapu sejumlah negara dan menimbulkan korban jiwa puluhan ribu jiwa, bermula dari pergeseran lempeng bumi pada lapisan litosfir di bawah laut. Pergeseran lempeng tersebut terjadi akibat pertemuan lempeng Australia di bagian Selatan dengan Lempeng Euroasia di bagian Utara. Pertemuan antarkedua lempeng tersebut menimbulkan salah satu lempeng terdorong ke bawah.

Pergeseran lempeng menimbulkan getaran yang disebut gelombang seismik. Gelombang tersebut bergerak ke segala arah menjauhi sumber getaran di dalam bumi. Ketika gelombang tersebut mencapai permukaan bumi, maka getarannya menimbulkan kerusakan, dan sangat dipengaruhi kekuatan dan jarak dari sumber gempa.

Gerakan vertikal dari dasar laut akan menaikkan atau menurunkan air yang berada di atasnya. Kejadian itu akan mendorong gelombang bergerak keluar. Gerakan yang semula tidak terasa dari dalam laut, tiba-tiba muncul sebagai tsunami yang menghantam pinggir pantai.

Tanah longsor yang terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami. Demikian pula halnya dengan benda kosmis atau meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup besar, dapat terjadi mega tsunami yang tingginya mencapai ratusan meter.


Kesimpulan Bang Bro tentang terapan fluida dalam kehidupan sehari-hari

Jadi, pada dasarnya terdapat dua hukum yang berlaku dalam mekanika fluida, yaitu: statika dan dimanika. Contonya air, patuh pada hukum Hidrostatika (misalnya hukum Archimedes) dan juga patuh pada hukum Hidrodinamika. Dalam gas/udara berlaku hukum aerosatika dan hukum aerodinamika.
Contoh pemanfaatan hukum:
a. Hidro statika: transportasi dengan kapal laut.
b. Aerstatika: balon udara, Zepellin.
c. Aerodinamika: pesawat udara, peluru kendali.
d. Hydrodinamika: turbin air dan baling-baling kapal laut, permainan selancar diair.
Yang termasuk dalam Fluida adalah :
a.benda cair: air,minyak,bensin,olie, dsb
b. gas: udara, oksigin, hidrogin, nitrogin, dsb
e. gas yang dijadikan cair: LPG, LNG,dsb
f. gas yang mengembun atau zat cair berbentuk uap: uap air, uap spiritus, uap bensin.dsb

Dari contoh kita dapat memperkirakan apa manfaat fluida dan perannya bagi kehidupan sehari-hari. Tanpa ada fulida (misalnya air) maka tak mungkin terjadi kehidupan (living organisme). tanpa oksigen juga manusia akan segera punah.

Optical Tweezer (Penjebak optikal), sebuah penggerak nano berbasis optik

Penjebak Optis (atau istilah populernya dalam dunia sains adalah Optical Tweezer) yang sebenarnya dinamakan dengan “single-beam gradient force trap” atau “berkas gradien gaya penjebak tunggal” adalah instrumen ilmiah yang menggunakan berkas laser yang difokuskan secara kuat untuk mendapatkan gaya tarik atau gaya tolak (biasanya dalam orde piconewton, ) yang tergantung pada perbedaan indeks refraksi pada pegangan fisis dan gerakan mikoskopik obyek dielektrik. Penjepit optis telah sukses di dalam penyelidikan berbagai macam sistem biologi dalam beberapa tahun ini.

• Sejarah dan Perkembangan

Pendeteksian hamburan optis dan gradien gaya pada partikel berskala mikrometer pertama kali dilaporkan pada 1970 oleh Arthur Ashkin, seorang ilmuwan yang bekerja di Bell Labs. Setahun kemudian, Ashkin dan koleganya melaporkan observasi pertamanya pada apa yang sekarang ini biasanya dikenal dengan penjebak optis: berkas cahaya yang difokuskan dengan kuat yang mampu memegang partikel mikroskopis dengan stabil dalam tiga dimensi.

Salah satu pemilik makalah seminar 1986, Sekretariat energi Amerika Serikat, Steven Chu, akan menggunakan penjebak optis dalam penelitiannya dalam mendinginkan dan menjebak atom netral. Dari penelitian ini, Chu mendapatkan penghargaan Nobel dalam bidang Fisika bersama dengan Claude Cohen-Tannoudji dan William D. Philllips. Dalam interviewnya, Steven Chu menjelaskan bagaimana Ashkin pertama kali memimpikan penjebak optis sebagai metode untuk menangkap atom. Ashkin menyatakan mampu untuk menangkap partikel yang lebih besar (diameter 10 hingga 10.000 nanometer) tetapi hal tersebut menginspirasi Chu untuk memperluas teknik tersebut untuk menangkap atom netral (diameter 0,1 nanaometer) dengan memanfaatkan cahaya laser resonan dan perangkap gradien magnetik.

Pada akhir 1980-an, Arthur Ashkin dan Joseph M. Dziedzic mendemonstrasikan teknologi aplikasi pertamanya pada ilmu biologi, dengan mengunakannya  untuk menangkap virus mosaik tembakau tunggal dan bakteri Escherichia coli. Selama tahun 1990 dan sesudahnya, peneliti seperti Carlos Bustamante, James Spudich, dan Steven block mengawali penggunaan penjebak optis spektroskopi gaya untuk mengkarakterisasi molekuler skala penggerak biologi. Penggerak motor molekuler ini banyak dijumpai dalam biologi, dan yang bertanggungjawab dalam daya gerak dan aksi mekanis dalam sel. Penjebak optis memudahkan biofisikawan untuk mengobservasi gaya dan dinamika penggerak skala nano pada level molekul tunggal, spektroskopi gaya penjebak optis telah memimpin kepada pemahaman yang lebih besar dari asal-usul stokastik dari gaya pembentuk molekul.

Penjebak optis telah terbukti sangat berguna dalam daerah di luar biologi dengan baik. Untuk singkatnya, pada tahun 2003 teknik penjebak optis telah diaplikasikan dalam penyortiran sel: dengan pembentukan pola intensitas optis skala besar yang dikenakan pada area sampel, sel dapat disortir ke dalam masing-masing karakteristik optikal instrinsiknya. Penjebak optis juga telah digunakan untuk menyelidiki sitoskeleton, pengukuran sifat visko-elastik dari biopolimer, dan mempelajari kematian sel.

• Aspek Fisika Penjebak Optis

Obyek dielektrikum ditarik menuju pusat bekas, sedikit berada di atas pusat berkas, seperti yang dijelaskan dalam teks. Gaya yang bekerja pada obyek bergantung pada perpindahan liner dari pusat jebakan seperti pada sistem pegas sederhana

• Penjelasan Umum

Penjepit optis mampu untuk memanipulasi partikel dielektrik berukuran mikro bahkan dalam skala nanometer dengan mengerahkan gaya yang secara ekstrim sangat kecil melalui berkas laser yang difokuskan. Berkas ini biasanya difokuskan dengan cara melewatkannya ke dalam mikroskop objektif. Titik tertipis berkas laser dinamakan dengan beam waist (berkas pinggang, karena bentuknya mirip pinggang, khususnya pinggang perempuan), yang terdiri dari gradien medan listrik sangat besar. Hal ini menyebabkan partikel dielektrik ditarik sepanjang gradien menuju daerah dengan medan listrik terbesar yang terletak di pusat berkas. Cahaya laser juga cenderung untuk mengenakan gaya pada partikel dalam berkas sepanjang arah perambatan berkas. Pernyataan ini dapat dengan mudah dipahami apabila kita menganggap bahwa cahaya berperilaku sebagai sekumpulan partikel, dimana masing-masing partikel cahaya menyangkut partikel dielektrik kecil dalam jalurnya. Ini dikenal dengan gaya hamburan dan hasilnya adalah partikel dapat dipindahkan ke dalam pusat dari beam waist. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Perangkap optis adalah sebuah instrumen yang sangat sensitif dan mampu untuk memanipulasi dan mendeteksi perpindahan pada skala sub-nanometer untuk partikel dielektrik berskala sub-mikrometer. Untuk alasan ini, penjebak optis sering digunakan untuk memanipulasi dan mempelajari molekul tunggal dengan menginteraksikan butiran partikel yang didempetkan pada molekul yang ingin dipelajari. DNA, protein, dan enzim yang berinteraksi dengannya biasanya dipelajari dengan cara seperti ini.

Untuk pengukuran ilmiah kuantitatif, kebanyakan perangkap optis dioperasikan dalam suatu cara di mana partikel dielektrik yang jarang berpindah jauh dari pusat perangkap. Alasannya adalah bahwa gaya yang diaplikasikan kepada partikelnya adalah linier terhadap perpindahannya dari pusat perangkap sepanjang perpindahannya adalah cukup kecil. Dengan cara ini, perangkap optis dapat di misalkan sebagai sistem pegas sederhana yang mengikuti hukum Hooke.

• Penjelasan lebih mendetail dari Penjebak optis

Penjelasan yang lebih tepat mengenai perilaku perangkap optis bergantung pada ukuran partikel yang terperangkap relatif terhadap panjang gelombang cahaya laser yang digunakan untuk menjebak partikel tersebut. Pada kasus di mana dimensi partikel lebih besar dari pada panjan gelombang, perlakuan optika sinar sederhana cukup memenuhi. Apabila panjang gelombang cahaya cukup besar dibandingkan dengan dimensi partikel, maka partikel dapat dianggap sebagai dipol elektrik dalam sebuah medan listrik. Untuk perangkap optis, dimensi partikel dielektrik dengan besar orde panjang gelombang berkas perangkapnya, model yang akurat untuk kondisi ini adalah persamaan Maxwell bergantung waktu dan Persamaan Maxwell harmonik dengan menggunakan syarat batas yang sesuai.

• Pendekatan Optika Cahaya

Dalam kasus di mana diameter partikel yang terperangkap cukup besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya, fenomena perangkapan dapan dijelaskan menggunakan optika cahaya. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, berkas cahaya tunggal yang diemisikan dari laser akan terefraksi setelah melewati butiran partikel dielektrik. Sebagai hasilnya, sinar akan keluar dengan arah yang berbeda dari arah sebelum melalui butiran. Karena cahaya memiliki momentum, perubahan arah cahaya mengindikasikan adanya perubahan momentum. Berdaraskan Hukum Newton ketiga, seharusnya terdapat perubahan momentum yang sama besar dengan arah yang berlawanan pada partikel.

Kebanyakan perangkap optis bekerja dengan berkas gaussian (mode TEM₀₀). Pada kasus ini, jika partikel berpindah dari pusat berkas, seperti yang ditunjukkan dalam gambar, maka partikel memiliki gaya neto yang mengembalikan partikel kembali ke pusat perangkap karena kebanyakan berkas memberikan perubahan momentum yang lebih besar menuju pusat perangkap dari pada sebagian kecil berkas yang memberikan perubahan momentum yang mengarah keluar pusat perangkap.

Jika partikel berada di dalam pusat berkas, maka berkas cahaya tunggal akan terefraksi melewati partikel secara simetris, dan ini menghasilkan gaya neto kesamping nol. Gaya neto dalam kasus ini adalah sepanjang arah aksial perangkap, yang saling menghilangkan gaya hamburan cahaya laser. Penghilangan gaya gradien aksial dengan gaya hamburan adalah apa yang menyebabkan butiran partikel tersebut dengan stabil terperangkap di dalam beam waist.

Sifat-sifat Optis Jaringan tubuh, Sebuah Gambaran Umum Mengenai Perambatan Cahaya dalam Jaringan Tubuh

Spektrum elektromagnetik memberikan banyak perangkat fotonika untuk penyelidikan, dan interaksi dengan sistem biologi. Fenomena elektromagnetik sangat banyak digunakan dalam biomedikal untuk mendeteksi dan mengobati penyakit dan juga untuk memajukan ilmu pengetahuan. Fokus kita kali ini adalah pada perambatan “cahaya” di dalam jaringan biologi. Tujuan utamanya adalah memberikan pendahuluan sifat-sifat linier optis jaringan tubuh manusia dari pandangan konseptual, yang menegaskan pada bagaimana sifat-sifat tersebut di gunakan dalam deskripsi perjalanan cahaya. Istilah cahaya bisa memiliki banyak arti, tetapi yang digunakan di sini adalah merujuk pada salah satu bagian spektrum elektromagnetik dengan panjang gelombang pada ruang hampa dalam jangkauan antara 1 m hingga 100 nm (atau dalam frekuens, , hingga Hz, di mana c adalah kecepatan cahaya). Jangkauan spektral ini termasuk di dalamnya dekat inframerah (near infrared atau NIR), cahaya tampak, dan ultraungu (UV) A, B, dan C, dan juga meliputi dengan sesuatu yang dinamakan dengan jendela terapetik (atau diagnosa) dengan fungsi yang sangat penting di dalam fotonika biomedik (Gambar 2.1).

Seperti yang dibahas dalam artikel sebelumnya, penjelasan kuantum mengenai cahaya dalam bentuk foton sangatlah penting untuk memahami pertukaran energi dan momentum antara cahaya dan materi dan menyajikan teori utama untuk spektroskopi molekuler. Bentuk fotonika, bagaimanapun juga merujuk pada semua fenomena gelombang elektgromagnetik, ada atau tidak, sifat-sifat kuantum pada cahaya (foton) adalah komponen penting dalam penjelasan ini. Terdapat pula kesetaraan dengan penggunaan elektronika yang berhubungan dengan fenomena sirkuit, dalam banyak aplikasi aliran arus listrik dalam alat listrik dapat digagaskan sebagai aliran listrik kontinu, dan sifat-sifat kuantum elektron tidak dibutuhkan untuk memahami perilaku sirkuit.

Dalam ranah fisika, fenomena lebih sering dijelaskan dalam pandangan klasik atau pandangan kuantum. Bentuk klasik merujuk pada teori-teori yang tidak menggunakan konsep mekanika kuantum. Dalam teori klasik, cahaya dipandang sebagai medan osilasi elektromagnetik (EM) yang mempunyai jangkauan energi kontinu. Dalam model kuantum, gelombang cahaya terdiri dari peket-paket energi (yaitu kuanta) yang dinamakan dengan foton. Masing-masing foton memiliki energi yang proporsional terhadap frekuensi gelombang EM. Teori kuantum memperkenalkan ide bahwa cahaya dan materi dapat bertukar energi sebagai foton, paket energi pokok, , di mana h adalah konstanta Planck. Penjelasan perambatan cahaya dalam jaringan memadukan pandangan keduanya: gambaran klasik yang digunakan untuk mendefinisikan dinamika tranpor cahaya secara matematis (misalnya, untuk menghitung cross section hamburan) dan konsep foton diperkenalkan dalam penjelasan khusus ketika dibutuhkan (misalnya, untuk menghitung proses transisi molekuler, seperti absorpsi, luminesensi, dan hamburan Raman).

Gambar 1. Spektrum elektromagnetik dengan daerah yang didiskusikan kali ini diperluas di sebelah kanan. Ini termasuk berkas sinar UV-C (100 hingga 280 nm), UV-B (280 hingga 315 nm), dan UV-A (315 hingga 400 nm), daerah cahaya tampak (400 hingga 760 nm), dan berkas IR-A (760 hingga 1400 nm). Bidang terapetik (lihat gambar 2.16) diperluas dari 600 nm (bagian orange pada sinar tampak) hingga 1300 nm (berkas IR-A).

Karena efek hamburan banyak adalah fitur penting perambatan cahaya dalam jaringan, aplikasi langsung teori EM pada permasalahan jaringan optis menjadi sangatlah kompleks. Terdapat solusi yang menggunakan pendekatan EM secara langsung, yaitu sebuah model yang dikenal dengan teori radiation transport (RT) digunakan untuk menyelesaikan permasalahan tesebut, teori RT mengabaikan beberapa fenomena gelombang seperti polarisasi dan interferensi, dan hanya menggunakan transpor energi cahaya dalam medium (dalam artikel berikutnya akan kita lihat bagaimana ini bisa terjadi). Seperti yang kita bahas sebelumnya, model RT secara implisit menggabungkan elemen klasik dan penjelasan kuantum dari cahaya. Model ini tidak hanya spesifik pada cahaya saja, tetapi juga memiliki aplikasi penting lainnya, seperti transpor netron dan termodinamika.

Gambar 2. diagram skematik gelombang elektromagnetik, yang terdiri dari osilasi medan listrik dan medan magnet. Polarisasi ditunujukkan oleh arah dari vektor medan listrik pada gelombang. Pada  kasus yang ditunjukkan, polariasasinya adalah linier dan dalam arah vertikal.

Dalam penjelasan elektromagnetik, cahaya terdiri atas gelombang magnet dan listrik yang berosilasi (Gambar 2). Dua parameter penting gelombang cahaya adalah fasa dan polarisasi. Fasa adalah sifat umum gelombang dan memberikan efek penting seperti interferensi dan diffraksi. Polarisasi merujuk pada orientasi vektor medan listrik pada gelombang EM. Kedua gelombang (listrik dan magnet) pastilah terjadi overlap dalam peristiwa polarisasi agar terjadi interferensi. Dalam ruang hampa, polarisasi tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Selama teori RT hanya berhubungan dengan transpor energi, maka secara eksplisit teori RT mengabaikan fasa dan polarisasi gelombang EM, walaupun menggunakan sifat-sifat gelombang secara implisit melewati parameter material yang dimasukkan ke dalam persamaan pokok. Validitas dari teori RT untuk media hamburan optis secara kuat telah baku secara empiris, dan hubungan teoritis antara teori RT dan hukum-hukum fundamental EM juga telah dibuktikan; namun demikian, terdapat beberapa percobaan yang memberikan hasil yang berbeda antara fenomena gelombang EM secara alami dengan model empiris RT.

Teknologi Bantalan Karet Tahan Gempa

Penggunaaan Bantalan karet alam untuk melindungi bangunan terhadap gempa bumi, yang dikenal sebagi base isolation tampaknya akan semakin luas dan berkembang dimasa mendatang. Indonesia sebagai salah satu negara yang rawan gempa diperlu teknologi pembuatan bantalan tahan gempa.

Musibah gempa besar hampir selalu meninggalkan kerusakan infrastruktur bangunan yang tidak kecil. Untuk mengantisipasi kerusakan parah terhadap fisik bangunan di daerah rawan gempa bumi, Badan Litbang Pertanian melalui Balai Penelitian Teknologi Karet Bogor yang dikoordinasikan Lembaga Riset Perkebunan Indonesia (LRPI ), telah melakukan uji coba teknologi bantalan karet tahan gempa (seismic bearing) terhadap bangunan berlantai IV di Pelabuhan Ratu. Penggunaan bantalan dari lempengan karet alam dan lempengan baja tersebut dapat mengurangi reaksi getaran horizontal sampai 70%.

Balai Penelitian Teknologi karet Bogor sebagai Balai Penelitian mempunyai teknologi pembuatan bantalan tahan gempa yang digunakan untuk rumah tinggal maupun maupun gedung bertingkat. Bantalan yang digunakan untuk melindungi gempa bumi dibuat dari kombinasi lempengan karet alam dan lempeng baja. Bantalan tersebut dipasang disetiap kolom yaitu diantara pondasi dan bangunan. Karet alam berfungsi untuk mengurangi getaran akibat gempa bumi sedangkan lempeng baja digunakan untuk menambah kekakuan bantalan karet sehingga penurunan bangunan saat bertumpu diatas bantalan karet tidak besar.

Bantalan karet alam tersebut dapat mengurangi daya reaksi, karena secara alami karet alam memiliki sifat fleksibilitas dan menyerap energi. Penggunaan bantalan karet alam untuk melindungi bangunan terhadap gempa bumi.

• Prinsip Kerja

Pengaruh gempa bumi yang sangat merusak struktur bangunan adalah komponen getaran karet horizontal. Getaran tersebut dapat menimbulkan gaya reaksi yang besar, bahkan pada puncak bangunan dapat berlipat hingga mendekati dua kalinya. Oleh sebab itu apabila gaya yang sampai pada bangunan tersebut lebih besar dari kekuatan struktur maka bangunan tersebut akan rusak. Gaya reaksi yang sampai bangunan dapat dikurangi melalui penggunaan bantalan karet tahan gempa. Pada dasarnya cara perlindungan bangunan oleh bantalan karet tahan gempa dicapai melalui pengurangan getaran gempa bumi kearah horizontal dan memungkinkan bangunan untuk begerak bebas saat berlangusung gempa bumi tanpa tertahan oleh pondasi. Bantalan karet alam tersebut dapat mengurangi daya reaksi hingga 70%, karena secara alami karet alam memiliki sifat fleksibilitas dan menyerap energi .

• Hasil Uji sifat fisik dari Bantalan Karet Tahan Gempa BPTK Bogor

Sifat bahan	Hasil uji bahan tipe a	Hasil uji bahan tipe b
Hardness, Shore A	63	66
Tensile strenght, kg/cm2	242	262
Modulus 100%, kg/cm2	32	36
Modulus 300%, kg/cm2	132	129
Elongation at Break, %	500	510
Tear strenght, kN/m	71,8	71,8
Compression set 25%, at 70 ° C, 22 hrs, %	20,81	20,81
Ozone resistance 25 pphm, 20% strain, at 40 ° C, 72 hrs	No cracks	No Cracks

Keterangan :
a = Uji Langsung
b = Uji setelah pengusangan pada 70 ° C, 168 jam

• Beberapa Dokumentasi Hasil Penelitian

1. Bangunan tanpa bantalan karet 
2. Bangunan dengan bantalan karet
3.  Uji tekan geser
4. Uji tekan Vertikal
5. Bagunan tahan gempa berlantai 4
6. Posisi bantalan karet