Sunday, March 31, 2013

6 Bagaimana Cara Mengukur Kedalaman Laut?


Bagaimana cara mengukur panjang sebatang pensil? Ya tinggal diukur saja pakai penggaris. Bagaimana cara mengukur tinggi orang? Ya tinggal diukur saja pakai meteran. Nah, bagaimana cara mengukur kedalaman laut? Apakah perlu ada orang yang menyelam ke dasar laut sambil bawa meteran?? Hehehe… Tentu tidak :D Pengukuran kedalaman laut dapat dilakukan secara lebih praktis dengan memanfaatkan gelombang bunyi.

Gelombang adalah getaran yang merambat. Sebagai gelombang, bunyi memerlukan medium untuk dapat merambat. Perambatan gelombang bunyi pada medium tertentu terjadi dengan kelajuan tertentu. Sedangkan, kita tahu bahwa kelajuan (v) didefinisikan sebagai jarak (s) yang ditempuh per satuan waktu (t). Persamaannya adalah v = s/t. Jadi, kita dapat menerapkan hubungan antara kelajuan, jarak, dan waktu pada perambatan gelombang bunyi.

Jadi, untuk mengukur suatu jarak dengan menggunakan gelombang bunyi, kita perlu menghasilkan suatu gelombang bunyi yang diketahui kelajuannya. Selanjutnya, kita pancarkan gelombang itu untuk menempuh rentang jarak tertentu dan kita ukur waktu yang diperlukannya. Jarak yang ditempuh tersebut dapat kita tentukan dengan mengalikan antara kelajuan gelombang dan waktu tempuhnya (s = v.t). Jarak (s) inilah yang kemudian akan dijadikan sebagai hasil pengukuran kedalaman laut.

Pengukuran kedalaman laut biasanya dilakukan dengan bantuan sebuah alat yang disebut Echo Sounder. Alat inilah yang digunakan untuk memancarkan gelombang bunyi ke dalam laut dengan kelajuan tertentu.

Echo Sounder

Gelombang bunyi dipancarkan oleh alat Echo Sounder dari sebuah kapal dan merambat di dalam air menuju dasar laut. Ketika gelombang tersebut sampai di dasar laut, gelombang tersebut dipantulkan kembali ke atas. Echo Sounder menangkap pantulan gelombang ini dan mengukur selang waktu yang terjadi. Dengan memanfaatkan persamaan s = v.t, maka kedalaman laut pun dapat diketahui.

Akan tetapi, jangan lupa, karena gelombang yang dipancarkan oleh Echo Sounder tadi mengalami pemantulan, maka jarak tempuhnya menjadi dua kali jarak tempuh yang sebenarnya. Oleh sebab itu, hasil perhitungan tadi mesti dibagi dua untuk memperoleh hasil yang sesuai.

Sekarang mari kita lihat contoh aplikasinya.

Seorang ilmuwan hendak mengukur kedalaman laut di suatu area perbatasan negara. Ia mengirimkan sinyal gelombang bunyi dari kapal menuju dasar laut di area tersebut dengan alat echo sounder. Gelombang bunyi tersebut berkecepatan 1500 m/s di dalam air laut. Ternyata pantulan sinyalnya terdeteksi oleh echo sounder 4 detik sejak pertama kali dikirim. Berapakah kedalaman laut di area tersebut?

Jawaban:

kecepatan gelombang bunyi = v =1500 m/s.
waktu tempuh dari kapal menuju dasar laut = t = 4/2 = 2 s.

kedalaman laut = v x t = 1500 m/s x 2 s = 3000 m = 3 km.

Jadi, kedalaman laut di area perbatasan itu adalah 3 km.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:

Wednesday, March 27, 2013

2 Mengapa Suara Orang Terdengar Berbeda-Beda?


Saya adalah penggemar Sheila On 7. Semua lagu-lagunya saya hapal. Dulu, pada suatu hari, saya mendengarkan sebuah lagu di radio. Lagu itu baru pertama kali saya dengar, namun saya langsung mengenali suara vokalisnya, Duta. Saya pun langsung menyimpulkan bahwa Sheila On 7 telah merilis album baru. Hanya dengan mendengarkan suaranya, saya langsung tahu bahwa itu Duta. Ya, karena memang suara setiap orang berbeda-beda. Perbedaan ini juga tak hanya terjadi pada suara manusia, melainkan pada semua bunyi. Kita bisa membedakan antara bunyi burung, bunyi petir, dan bunyi gitar. Dalam istilah fisika, perbedaan ini disebut warna bunyi

Mengapa warna bunyi dapat bervariasi?

Bunyi, sebagai gelombang, memiliki frekuensi. Ketika kita memproduksi sebuah bunyi dengan frekuensi tertentu secara berkesinambungan, maka kita mendapatkan sebuah nada. Misalnya, ketika kita memproduksi bunyi dengan frekuensi 261,63 Hz, maka kita mendapatkan nada C. Jika frekuensinya 329,63 Hz, nadanya E. Para ilmuwan menetapkan nada A, yaitu bunyi yang berfrekuensi 440 Hz, sebagai patokan bagi keduabelas nada, yaitu A, A#, B, C, C#, D, D#, E, F, F#, G, dan G#.

Warna bunyi yang sesungguhnya adalah warna bunyi yang dihasilkan oleh satu jenis frekuensi saja (mono-tone). Akan tetapi pada kehidupan sehari-hari, umumnya bunyi yang muncul merupakan perpaduan dari banyak frekuensi. Perpaduan inilah yang menentukan warna bunyi. Bunyi gitar dan bunyi piano, meskipun sama-sama membunyikan nada A misalnya, terdengar berbeda karena perpaduan frekuensi mereka berbeda. Jadi, ketika suatu alat musik membunyikan nada A, sebetulnya ia juga membunyikan banyak nada lain pada saat yang bersamaan. Nada-nada selain  A itulah yang membentuk warna bunyi bagi alat musik tersebut.

Jadi, bunyi yang kita dengar sehari-hari itu adalah bunyi hasil modifikasi. Jika Anda ingin mendengar warna bunyi yang asli, yang masih murni, maka Anda harus menghasilkan bunyi dengan satu jenis frekuensi saja (mono-tone). Hal ini tidak terlalu sulit, karena ada alat sederhana yang mampu melakukannya, namanya garpu tala.
Garpu Tala

Warna bunyi bagi bunyi-bunyi yang tidak bernada juga menganut prinsip yang sama, yaitu hasil perpaduan dari banyak frekuensi tertentu. Misalnya Anda menjatuhkan sebuah pensil dan bola ke lantai yang sama, maka suara keduanya ketika menyentuh lantai akan terdengar berbeda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan perpaduan frekuensi bunyi yang muncul ketika pensil dan bola menabrak lantai. Hanya saja, frekuensi tersebut tidak terjadi secara berkesinambungan sehingga kita tidak dapat menangkap nada apa yang dihasilkan oleh bunyi pensil dan bola yang jatuh ke lantai.

Telah semakin jelas bahwa warna bunyi ditentukan oleh perpaduan frekuensi nya. Jenis-jenis frekuensi yang muncul tersebut ditentukan oleh getaran-getaran yang terjadi ketika bunyi dihasilkan. Suara Anda terdengar berbeda dari suara teman Anda adalah karena getaran-getaran yang dihasilkan oleh pita suara Anda berbeda dari getaran-getaran yang dihasilkan oleh pita suara teman Anda. Perbedaan tersebut menghasilkan perbedaan perpaduan frekuensi, yang pada akhirnya menghasilkan perbedaan warna bunyi.

Nah, itulah penjelasan tentang warna bunyi. Mudah-mudahan sekarang Anda telah memahami mengapa suara ibu Anda terdengar berbeda dari suara ibu orang lain :)

*******
(Ditulis Oleh Doni is Yudono)

Sumber Gambar:

Tuesday, March 26, 2013

18 Mengapa Kapal Bisa Terapung Padahal Terbuat Dari Besi?


Jatuhkanlah sebatang besi ke dalam air, maka niscaya batang besi tersebut akan tenggelam. Palu, paku, tang, mereka semua juga terbuat dari besi, dan juga akan tenggelam jika diletakkan di air. Sekarang perhatikan kapal. Kapal terbuat dari besi, massanya ribuan kilogram, namun mengapa kapal dapat terapung di air?

Prinsip dasar terapung atau tenggelamnya sebuah benda adalah perbandingan antara massa jenis benda tersebut dan massa jenis air. Ketika massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis air, maka benda akan tenggelam. Ketika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis air, maka benda akan terapung.

Pada kenyataannya, batang besi tenggelam di air. Berarti, massa jenis besi lebih besar daripada massa jenis air. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa massa jenis besi adalah 7.900 kg/m3, sedangkan massa jenis air hanya 1.000 kg/m3. Dapatlah kita katakan bahwa massa jenis besi hampir 8x massa jenis air. Lantas, bagaimana ceritanya sampai kapal bisa mengapung di air?

Hukum fisika selalu berlaku sama untuk semua warga semesta. Jika kapal memang dapat mengapung di air, maka pastilah massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis air. Hal ini dapat dijelaskan dengan menilik desain tubuh kapal.

Kapal bukanlah sebuah benda yang keseluruhannya berisi besi. Ada banyak ruang-ruang di dalam kapal. Ada ruang ABK, ruang nahkoda, ruang makan, ruang mesin, dll. Ruang-ruang ini banyak mengandung udara yang mengisi sela-sela kosongnya. Massa jenis udara hanyalah 1,2 kg/m3, sangat-sangat kecil dibandingkan dengan massa jenis besi dan air. Akibatnya, massa jenis kapal tak lagi murni massa jenis besi, melainkan berupa massa jenis rata-rata antara besi dan udara, dan karena persentase udara di dalamnya lebih banyak, maka massa jenis kapal menjadi cukup kecil untuk mengapung di air.

Akan tetapi, sekali kapal mengalami kebocoran, air akan segera masuk dan menggantikan posisi yang tadinya ditempati udara. Akibatnya, massa jenis kapal perlahan-lahan meningkat. Alhasil, pada akhirnya kapal akan tenggelam karena peran massa jenis udara telah hilang. Yang tinggal hanyalah dominansi massa jenis besi yang jauh lebih besar daripada massa jenis air, dan kapal itu pun karam.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Data Nilai:
http://id.wikipedia.org/wiki/Massa_jenis

Sumber Gambar:

Monday, March 25, 2013

7 Bagaimana Cara Membangun Rumah yang Sejuk?


Home sweet home. Rumah adalah tempat kita berteduh, bernaung, beristirahat. Oleh sebab itu, rumah seharusnya menjadi tempat yang nyaman. Salah satu kriteria nyaman tersebut adalah suhu yang sejuk. Jika dibangun dengan konstruksi yang keliru, rumah akan terasa panas dan pengap. Dan tahukah Anda? konstruksi rumah yang sejuk sepenuhnya didasarkan pada prinsip fisika :) Jadi, fisika itu sungguh sangat berguna bagi kehidupan manusia.

Panas tidaknya sebuah rumah tergantung dari panas tidaknya suhu udara di dalam rumah tersebut. Udara di rumah kita senantiasa mendapatkan pasokan panas. Pemasok panas utama adalah sinar matahari. Selain itu, alat-alat rumah tangga juga ikut menyumbangkan panas, seperti lampu dan kompor. Bahkan, tubuh kita sendiri pun merupakan sumber panas. Udara yang panas inilah yang menjadi sumber malapetaka kegerahan :D

Jadi, untuk mendapatkan rumah yang sejuk, prinsipnya jelas: keluarkan udara panasnya dan masukkan udara dingin. Nah, untuk bisa melakukan misi tersebut, kita mesti tahu seperti apa tabiat udara.

Pada udara yang panas, terkandung banyak energi. Energi ini memaksa molekul-molekul udara bergerak makin cepat. Akibatnya, udara memuai. Pemuaian ini lantas membuat massa jenis udara mengecil. Massa jenis udara panas yang mengecil itu menjadikannya lebih “ringan” sehingga ia akan bergerak naik, terapung di atas udara yang lebih dingin.

Jadi sekarang telah jelas tabiatnya. Udara panas akan bergerak naik, sedangkan udara dingin tetap berada di bawah. Lantas, apa hubungan fakta ini dengan konstruksi rumah yang sejuk?

Udara yang memanas di dalam rumah kita akan bergerak naik hingga ke langit-langit. Nah, agar udara panas ini bisa keluar dari rumah kita, maka tentu saja kita harus menyediakan jalan keluar baginya. Itulah fungsi lubang ventilasi. 

Akan tetapi, masih banyak rumah yang tidak menyediakan ventilasi dengan benar, bahkan ada rumah yang tidak punya ventilasi (seperti rumah kos saya sekarang... huhuhuuu). Nah... Berdasarkan penjelasan saya tentang tabiat udara tadi, kini Anda tentu sudah tahu bagaimana cara menyediakan ventilasi dengan benar.

Yup. Karena udara panas letaknya di atas, maka ventilasi rumah seharusnya ditempatkan seatas mungkin, sehingga seluruh udara panas dapat segera minggat :D Ventilasi yang letaknya di pertengahan tembok adalah ventilasi yang salah karena akan menyisakan sebagian udara panas terperangkap di bawah langit-langit. Perumpamaan udara panas adalah balon mainan anak-anak. Ketika sebuah balon kita lepaskan di dalam ruangan, maka balon itu akan terbang dan tersangkut di langit-langit. Jika tidak ada lubang di dekat langit-langit, maka balon itu akan tersangkut di sana seumur hidupnya :D (hahaha... bercanda). Ingat... selain diletakkan seatas mungkin, ventilasi juga jangan terlalu kecil ukurannya. Buatlah ventilasi yang cukup besar sehingga udara panas dapat keluar lebih cepat.

Nah, udara panas sudah mendapat jalan keluar. Sekarang, harus ada jalan masuk bagi udara dingin yang akan menggantikan udara panas tadi. Pada umumnya, jalan masuk tersebut adalah berupa jendela. Akan tetapi, kebanyakan letak jendela adalah di pertengahan tembok. Padahal, udara dingin letaknya di bawah, sehingga seharusnya jalan masuk udara dingin juga diletakkan sebawah mungkin. Dengan menyediakan lubang di dekat lantai, maka udara yang masuk adalah benar-benar merupakan udara yang terdingin. Sewaktu saya masih kuliah S1, saya ingat ruangan dosen saya memiliki lubang udara seperti ini, yang letaknya tepat di atas lantai. 

Meskipun dua lubang udara di paling atas dan paling bawah sangat penting bagi sirkulasi udara rumah, namun hal ini seringkali dianggap kurang indah dipandang mata. Itulah sebabnya banyak orang memasang ventilasi mereka agak di tengah. 

Gambar di bawah ini menunjukkan sirkulasi udara di dalam sebuah rumah. Panah merah menunjukkan udara panas sedangkan panah biru menunjukkan udara dingin. Perhatikanlah bahwa udara panas bergerak ke atas dan udara dingin masuk dari arah bawah.

Selain menyediakan ventilasi dengan tepat, konstruksi atap juga sangat penting untuk menunjang kesejukan udara di rumah. Pilihlah bahan atap yang meredam panas, misalnya genting. Hindari bahan atap yang merambatkan panas seperti seng. Dan yang tak kalah pentingnya, sediakan plafon. Plafon akan membantu menghalangi radiasi panas dari atap sehingga tidak diteruskan hingga ke dalam ruangan.

Demikian penjelasan ini semoga bermanfaat bagi kenyamanan rumah Anda ;-)

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:

8 Mengapa Es Selalu Terapung Di Air?


Perhatikanlah segelas es jeruk atau es teh. Pernahkah Anda lihat es batunya tenggelam di dasar gelas? Tentu tidak. Es batu selalu terapung di permukaan air. Contoh lainnya adalah bongkahan-bongkahan es di kutub, mereka selalu terapung di permukaan laut. Mengapa demikian? Mari kita eksplorasi.

Telah umum diketahui bahwa sebuah benda akan terapung di suatu cairan jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis cairan tersebut. Hal ini, tentu saja, berlaku pula pada es. Massa jenis es lebih kecil daripada massa jenis air, sehingga es dapat mengapung di air.

Sekarang pertanyaannya, mengapa massa jenis es lebih kecil daripada massa jenis air, padahal mereka berasal dari zat yang sama yaitu H2O?

Ingat-ingat pelajaran IPA SMP… Massa jenis merupakan perbandingan antara massa (m) dan volume (V). Persamaannya adalah massa jenis = m/V. Jadi, untuk massa yang sama, massa jenis akan lebih kecil jika volumenya lebih besar.

Pada umumnya, zat akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Ketentuan ini berlaku juga untuk air, kecuali pada rentang suhu 4 sampai 0 oC. Khusus di rentang suhu ini, air justru akan memuai jika didinginkan. Keanehan sifat air ini lazim dikenal dengan istilah anomali air. Di rentang suhu inilah air mengalami proses pembekuan. Akibat terjadinya anomali air, es yang merupakan hasil pendinginan dari air memiliki volume yang lebih besar sehingga massa jenisnya mengecil. Alhasil, es selalu mengapung di air.


Sifat es yang selalu terapung ini memiliki peran yang vital pada kehidupan kutub. Es yang mengapung di permukaan laut kutub menjadi semacam penghalang bagi masuknya suhu beku ke dasar laut, sehingga ikan-ikan dan biota laut lainnya masih dapat bertahan hidup. Jika saja es memiliki sifat tenggelam ke dasar air, maka laut di kutub akan membeku semuanya dan tidak akan ada makhluk yang mampu bertahan hidup di sana. Tidak ada ikan artinya anjing laut tidak bisa hidup. Tidak ada anjing laut artinya beruang kutub juga tidak bisa hidup.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:
 

DETEKTIF FISIKA Copyright © 2011 - |- Template created by O Pregador - |- Powered by Blogger Templates