Sunday, December 21, 2014

0 Bagaimana Cara Memisahkan Campuran Alkohol Dan Air?


Misalkan Anda memiliki segelas air yang tercampur dengan pasir. Bagaimana cara memisahkan air dan pasir tersebut? Caranya adalah dengan menggunakan saringan. Namun bagaimana jika air dan alkohol tercampur? Mereka saling terlarut satu sama lain dan sama-sama transparan. Apa cara yang dapat dipakai untuk memisahkan mereka? 

Pada kasus pemisahan campuran air dan pasir, dasar yang dipakai adalah bahwa air dan pasir memiliki ukuran partikel yang berbeda, sehingga saringan dapat dipakai. Ukuran partikel pasir lebih besar daripada ukuran saringan, sehingga pasir tertahan di saringan. Sementara itu, ukuran partikel air jauh lebih kecil daripada ukuran saringan sehingga air dapat lolos melewati saringan. Maka, terpisalahlah air dan pasir tersebut.

Pada kasus campuran air dan alkohol, semuanya berupa cairan sehingga tidak dapat dipisahkan berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Cara pemisahannya adalah dengan menggunakan perbedaan titik didih. Titik didih alkohol (70 oC)  lebih rendah daripada titik didih air(100 oC). Proses pemisahan cairan berdasarkan titik didih seperti ini dinamakan DISTILASI. Gambar berikut merupakan ilustrasi proses distilasi.

Proses Distilasi

Campuran alkohol dan air diletakkan di botol sebelah kiri dan dipanaskan. Pemanasan dilakukan pada suhu maksimum 70 oC. Pada suhu ini, alkohol mendidih dan menguap, sedangkan air tetap tinggal karena air butuh suhu lebih panas yaitu 100 oC untuk dapat mendidih. Uap alkohol kemudian bergerak memasuki tabung pendinginan. Pendinginan dilakukan dengan cara mengalirkan air keran secara terus-menerus sehingga energi panas uap alkohol diserap oleh air tersebut dan dibawa pergi. Uap alkohol pun mendingin sehingga kembali ke fase cairan (terkondensasi) dan ditampung di tabung sebelah kanan. Pada akhirnya, setelah semua alkohol selesai menguap dan pindah ke tabung sebelah kanan, hanya tersisa air di tabung sebelah kiri dan pemisahan pun selesai.


*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:

4 Apa Itu Tahun Cahaya?


Ketika membaca buku atau artikel tentang astronomi, seringkali kita temui istilah tahun cahaya, misalnya jarak galaksi Andromeda dari bumi kita adalah 2,5 juta tahun cahaya. Lantas apa maksud dari istilah TAHUN CAHAYA ini?

Meskipun mengandung unsur satuan waktu, yaitu “tahun,” sebenarnya Tahun Cahaya merupakan satuan JARAK. Jadi begini. Cahaya bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi, dan cahaya merupakan yang tercepat di alam semesta. Cahaya mencapai kecepatan maksimumnya di ruang hampa, yaitu 300.000 km/s. Artinya, dalam satu detik, cahaya mampu menempuh jarak 300.000 km. Jika Anda sulit membayangkan betapa besarnya kecepatan ini, saya beri Anda gambaran. Anda tahu bahwa bumi ini super besar. Nah, dengan kecepatan supernya, cahaya mampu mengelilingi bumi sebanyak 8 kali dalam waktu hanya 1 detik! Luar biasa cepat! 

Galaksi Andromeda: 2,5 Juta Tahun Cahaya Dari Bumi.

Sekarang mari kita hubungkan dengan astronomi. Ketika membahas mengenai jarak antar bintang atau galaksi, kita melibatkan jarak yang sangat-sangat jauh. Jarak sejauh itu akan merepotkan bila harus dinyatakan dalam satuan kilometer karena akan melibatkan angka yang banyak. Hal ini sama halnya bila anda hendak mengukur jarak antara Jakarta dan Surabaya dalam satuan centimeter! Atas dasar ini, para ilmuwan perlu membuat satuan khusus yang lebih besar untuk menyatakan jarak yang super jauh ini.

Tadi telah saya jelaskan bahwa cahaya memiliki kecepatan yang sangat besar. Dalam sedetik, cahaya menempuh jarak 300.000 km. Ini hanya dalam waktu sedetik. Dalam 2 detik, jarak yang ditempuhnya menjadi 600.000 km. Dalam 3 detik, jaraknya meningkat menjadi 900.000 km. Jika cahaya melakukan perjalanan selama satu jam, tentu jarak yang ia tempuh menjadi lebih jauh lagi. Nah, jarak satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh oleh cahaya ketika melakukan perjalanan selama SATU TAHUN! Bayangkan, SATU DETIK saja cahaya sudah menempuh jarak yang sangat jauh, 8 kali keliling planet bumi. Apalagi SATU TAHUN! 

Cahaya: Tercepat Di Alam Semesta

Jika Anda penasaran, kita bisa hitung berapa jauhnya jarak satu tahun cahaya itu.
1 detik = 300.000 km
1 menit = 300.000 km x 60 = 18.000.000 km
1 jam = 18.000.000 km x 60 = 1.080.000.000 km
1 hari = 1.080.000.000 km x 24 = 25.920.000.000 km
1 tahun = 25.920.000.000 km x 365 = 9.460.800.000.000 km

Anda lihat sendiri, dalam satu tahun, cahaya menempuh jarak sembilan setengah TRILIUN kilometer! Ingat bahwa ini baru satu tahun. Jarak antar bintang biasanya JUTAAN tahun cahaya! Bahkan, yang lebih fantastis lagi, diameter alam semesta ini diperkirakan oleh para ilmuwan adalah sepanjang 93 MILIAR tahun cahaya. Sungguh suatu jarak yang AMAT SANGAT SUPER JAUH SEKALI. Luar biasa. 

Maha Besar Tuhan yang telah menciptakan alam semesta sedemikian masif dan megahnya.

 
*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Data:

Sumber Gambar:

Wednesday, December 3, 2014

3 Mengapa Pluto Dikeluarkan Dari Keluarga Planet?


Sewaktu saya kecil dulu, banyaknya planet ada 9. Sekarang tinggal 8. Telah banyak orang yang tahu bahwa pluto sekarang tak lagi berstatus sebagai planet, namun mungkin baru sedikit orang yang tahu mengapa demikian. 

Pluto secara dominan tersusun atas bebatuan dan es. Planet yang ditemukan oleh Clyde W Tombaugh pada tahun 1930 ini dipertanyakan status keplanetannya mulai tahun 1977 ketika para ilmuwan menemukan benda-benda angkasa yang mirip dengan pluto di sekitar area edarnya. Benda-benda langit tersebut, seperti halnya pluto, memiliki orbit yang berbeda dengan planet merkurius, venus, bumi, pluto, saturnus, uranus, dan neptunus. Atas dasar inilah, pada tahun 2006 di Prague, Republik Ceko, IAU (International Astronomers Union, atau perkumpulan astronom sedunia) berkumpul dan membahas kriteria baru untuk mendefiniisikan planet.

Pertemuan tersebut menghasilkan kesimpulan bahwa sebuah benda angkasa disebut sebagai planet jika:

1) mengitari matahari pada orbit tertentu,

2) memiliki massa yang cukup besar untuk mempertahankan bentuk bulatnya,

3) memiliki orbit yang bersih (tidak berpotongan dengan orbit benda angkasa di sekitarnya).

Pluto memenuhi kriteria nomor 1 dan 2 di atas, namun tidak nomor 3. Orbit pluto tidak bersih karena memotong orbit neptunus. Selain itu, jalur orbit pluto tidak sebidang dengan orbit planet lainnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.


Atas dasar perbedaan perilaku pluto inilah, ia akhirnya tidak diakui lagi sebagai planet sejak tahun 2006.

*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:

Sumber Data:

Friday, October 3, 2014

1 Mengapa Pelangi Tidak Pernah Muncul Di Siang Hari?


Pelangi. Fenomena alam yang bernama lain bianglala ini muncul di langit biasanya sehabis hujan. Wujudnya yang indah telah lama dikagumi manusia. Akan tetapi, mungkin Anda tidak pernah menyadari bahwa pelangi tidak pernah muncul di siang hari. Ia hanya muncul di pagi atau sore hari. Mengapa bisa begitu?

Pertama-tama kita mesti tahu bagaimana pelangi bisa terbentuk. Pelangi biasanya muncul di langit sehabis hujan karena memang terbentuknya pelangi membutuhkan kehadiran butiran air. Selepas hujan, udara begitu lembab sehingga butiran air tertahan di udara. Ketika matahari kembali muncul, sinarnya memasuki butiran-butiran air tersebut dan mengalami pembiasan seperti tampak pada gambar berikut ini.


Sinar putih matahari merupakan sinar polikromatik (terdiri dari berbagai warna, yaitu mejikuhibiniu: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu). Perbedaan warna itu terjadi karena adanya perbedaan frekuensi gelombang elektromagnetik dari sinar-sinar tersebut. Pembiasan terjadi ketika seberkas sinar memasuki medium yang berbeda kerapatannya sehingga menjadikan kecepatan rambatnya berubah. Karena memiliki frekuensi yang berbeda, sinar-sinar mejikuhibiniu pun mengalami perubahan kecepatan yang berbeda ketika memasuki medium tertentu. Akibatnya, sudut pembiasannya pun berbeda. Inilah penyebab terurainya sinar putih matahari menjadi warna-warna mejikuhibiniu ketika terjadi pembiasan, seperti yang terjadi di dalam butiran air.

Pada gambar di atas, tampak bahwa sinar matahari mengalami pemantulan di bagian belakang butiran air. Hal ini terjadi karena sudut pembiasannya melebihi sudut kritis (critical angle) sehingga terjadi pemantulan (total internal reflection). Jika sudut pembiasannya kurang dari sudut kritis, maka sinarnya hanya dibiaskan biasa saja tanpa terjadi pemantulan.

Seperti juga tampak pada gambar di atas, keluarnya cahaya pelangi mejikuhibiniu dari butiran air terjadi pada sudut 42o terhadap arah datangnya sinar matahari. Fakta ini merupakan kata kunci dalam menjelaskan mengapa pelangi tidak pernah muncul di siang hari. Perhatikan gambar berikut.


Ketika tengah hari, posisi matahari tegak lurus dengan permukaan bumi (matahari tepat berada di di atas kepala). Pada posisi seperti ini, jika saja ada butiran air di langit, sinar mejikuhibiniu yang keluar dari butiran air tersebut akan terpantul kembali ke angkasa sehingga tidak terlihat dari permukaan bumi. Hal ini disebabkan oleh pembiasan cahaya pelangi yang selalu terjadi pada sudut 42o.

Dengan sudut sebesar 42o, sinar mejikuhibiniu yang keluar dari butiran air baru akan terlihat dari permukaan bumi ketika matahari condong di arah barat atau timur (pada waktu sore atau pagi hari). Inilah momen di mana pelangi dapat dinikmati oleh penduduk bumi, seperti ditunjukkan oleh gambar berikut.


Jadi sebenarnya pelangi tetap saja dapat terjadi di siang hari, namun ia tidak terlihat dari permukaan bumi. Pelangi hanya dapat diamati oleh penduduk bumi ketika pelangi tersebut muncul di pagi atau sore hari.

*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:

Tuesday, September 30, 2014

3 Dunia Yang Kita Tinggali Ini: Antara Ada Dan Tiada


Cermati lagi dunia di sekeliling Anda. Tanah yang Anda pijaki, udara yang Anda hirup, meja yang Anda duduki, gadget yang Anda mainkan.... Apakah Anda yakin bahwa mereka benar-benar ada di situ? Orang awam pasti menjawab, “Ya tentu saja, benda-benda itu benar-benar ada di situ! Saya dapat melihat dan memegangnya! Apa maksud Anda bertanya seperti itu?!”

Hehehe... Tenang, tidak perlu esmosi :D Jika kita telaah secara fisika, faktanya mungkin akan mencengangkan Anda.

Di sekolah, kita diajari bahwa setiap benda tersusun dari bahan tertentu. Bahan-bahan tersebut tersusun dari molekul. Molekul tersusun dari unsur. Unsur terdiri dari atom. Jadi, semua benda dan materi di sekeliling kita tersusun dari atom-atom. Adapun atom itu sendiri terdiri dari proton, neutron, dan elektron, seperti yang diilustrasikan melalui gambar berikut.

 
Nukleus (inti) atom tersusun oleh proton dan neutron, sedangkan elektron berputar mengitari nukleus. Sayangnya, ilustrasi di atas hanya menggambarkan secara tepat komposisi penyusun atom, namun tidak menggambaran secara tepat komposisi ukuran atom. Sebenarnya, ukuran nukleus dan elektron sangat-sangat kecil sekali dalam sebuah atom. Analoginya, jika sebuah stadion adalah atom, maka nukleusnya adalah sebutir kelereng yang berada di tengah-tengah stadion, sedangkan elektron serupa debu yang beterbangan mengitari kelereng tersebut di seantero stadion.  Bayakangkanlah, seberapa besar stadion serta seberapa kecil kelereng dan debu.

  
Berdasarkan penyelidikan ilmiah, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa sebuah atom tersusun dari 99,9999999999999% ruang kosong. Hanya 0,0000000000001% saja dari ruangan atom itu yang terisi oleh proton, neutron, dan elektron. Maka atom dapat dikatakan sebagai suatu wujud yang nyaris kosong-melompong. Dengan kata lain, atom adalah sesuatu yang “nyaris” tidak ada.

Jadi, karena semua materi tersusun dari atom, ketika Anda sedang melihat sebuah batu, sebenarnya Anda sedang melihat sesuatu yang hampir-hampir tidak ada di situ. Ketika Anda bernafas, Anda nyaris tidak menghirup apa-apa. Ketika Anda memegang selembar kertas, Anda seakan-akan memegang sebuah ketiadaan.

Begitu pula dengan tubuh Anda sendiri...... Kosong dan hampa...... 

Begitulah. Dunia ini antara ada dan tiada. Bahkan, dunia ini lebih mengarah ke tidak ada daripada ada. Jadi, jangan mengagung-agungkan dunia ini ini karena Anda sama saja mengagung-agungkan sesuatu yang tidak ada. Terkait dengan topik ini, Anda dapat pula membaca tulisan lain saya, Apakah Kita Benar-Benar Hidup Di Dunia Nyata?, yang mengulas sisi lain dari abstraknya kehidupan dunia ini.


 *******
Ditulis oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:

Monday, September 29, 2014

0 Mengapa Suara Anak Lelaki Menjadi Nge-Bass Ketika Remaja?


Ketika kita mengenal seorang bocah laki-laki, lantas beberapa tahun tidak bertemu dengannya lagi, maka biasanya kita akan menjadi sedikit terkejut dengan perubahan suaranya ketika kita menuinya lagi di saat ia beranjak remaja. Suara anak laki-laki memberat dengan drastis ketika mereka tumbuh dewasa. Dari mana suara bass tersebut berasal?

Untuk memahami fenomena ini, perlu dipahami mekanisme keluarnya suara pada tubuh manusia. Telah umum diketahui bahwa manusia memiliki pita suara di dalam kerongkongan. Organ inilah yang berperan penting dalam produksi suara manusia. Berikut ini adalah gambar pita suara manusia.

Perbedaan kondisi pita suara manusia antara ketika berbicara (atas) dan bernafas (bawah)
 
Ketika kita bersuara, paru-paru menghembuskan udara ke dalam kerongkongan sehingga terjadi aliran udara yang menggetarkan pita suara. Getaran pita suara inilah yang mebghasilkan bunyi dan merambat di udara hingga sampai ke telinga orang yang mendengarnya. Frekuensi (tinggi rendahnya nada) yang dihasilkan pita suara bergantung pada seberapa banyak getaran pita suara tersebut per detiknya. Semakin banyak getaran yang terjadi per detik, maka frekuensinya semakin tinggi (semakin melengking). Sebaliknya, semakin sedikit getaran yang terjadi per detik, maka frekuensinya semakin rendah (semakin berat/ngebass).

Ketika anak lelaki masih berusia balita, pita suaranya masih tipis sehingga mudah bergetar dan menghasilkan banyak getaran per detiknya. Alhasil, suara anak itu masih bernada tinggi sehingga terdengar imut. Namun ketika beranjak remaja, pita suara anak itu menebal sehingga lebih sulit bagi aliran udara untuk menggetarkannya. Banyaknya getaran per detik dari pita suara tersebut pun berkurang sehingga frekuensinya menurun. Akibatnya, suara anak remaja itu menjadi ngebass.

Sebetulnya fenomena ini juga terjadi pada anak perempuan, namun proses penebalannya tidak sebanyak yang terjadi pada anak laki-laki sehingga efeknya ngebass yang timbul tidak sedrastis anak laki-laki.


*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:

Thursday, May 8, 2014

2 Apa Itu Fenomena Gunung Es?



Kata-kata “fenomena gunung es” sering kita dengar dan kita baca di media massa. Dalam arti kiasan, fenomena gunung es diartikan sebagai jauh lebih banyaknya data yang tidak diketahui dibandingkan dengan data yang diketahui. Misalnya, seorang pengamat berkata, “kasus korupsi adalah fenomena gunung es.” Artinya, kasus korupsi yang ketahuan dan diusut oleh KPK jumlahnya hanya sedikit, sedangkan kasus yang belum terungkap jauh lebih banyak dan masih tersembunyi. Makna seperti ini memang sesuai dengan gunung es yang sebenarnya. Perhatikan kembali gambar gunung es di atas. Volume total es tersebut sebenarnya sangat besar, namun hanya sedikit yang tampak di atas permukaan laut sebagai gunung, sisanya tak nampak, terendam di bawah permukaan laut.

Pada kesempatan ini kita akan membahas fenomena gunung es dari kacamata fisika. Nanti kita akan hitung berapa persen es yang mengapung sebagai gunung dan berapa persen es yang terendam di dalam air. Fenomena gunung es berhubungan dengan proses mengapung, yang dalam ilmu fisika dipelajari dalam topik Fluida Statis.

Telah familiar di otak kita bahwa proses mengapung terjadi ketika massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis air. Ketika benda telah mengapung, selalu ada bagian benda yang muncul di atas permukaan air dan bagian sisanya terendam di dalam air. Selalu seperti itu. Tidak pernah ada benda mengapung dengan kondisi 100% berada di permukaan air. Persentase benda yang terendam di dalam air tergantung dari perbandingan massa jenis benda tersebut dengan massa jenis air. Semakin besar massa jenis benda, maka semakin besar pula persentase bagian benda itu yang terendam di dalam air.

Kita ambil contoh kayu. Massa jenis kayu lebih kecil daripada massa jenis air, sehingga kayu terapung di air. Akan tetapi, massa jenis kayu tidak terlalu jauh berbeda dengan massa jenis air sehingga ketika kayu mengapung, banyak bagiannya yang terendam di dalam air. Lain halnya dengan gabus (styrofoam) yang bermassa jenis sangat kecil. Ketika styrofoam mengapung, hampir semua bagiannya muncul di atas permukaan air.    

Kayu mengapung: Banyak bagian yang terendam

Gabus mengapung: Hanya sedikit bagian yang terendam

Kita tahu bahwa ketika suatu benda dicelupkan ke dalam air di sebuah wadah, maka permukaan air itu akan naik. Hal ini terjadi karena sebagian dari volume air digantikan oleh volume benda. Jadi, volume air yang naik sama dengan volume benda yang tercelup.

Permukaan air naik jika ada benda yang dicelupkan ke dalamnya
 
Sekarang mari kita telaah proses pengapungan lebih dalam. Setiap benda memiliki gaya berat yang arahnya selalu ke bawah (pusat bumi). Ketika benda terapung dan diam di permukaan air, gaya berat tetap bekerja pada benda sehingga seharusnya benda bergerak turun ke dasar air akibat dari gaya berat ini. Karena pada kenyataannya benda tersebut tetap diam terapung di permukaan air, maka PASTI ada gaya lain yang bekerja pada benda tersebut. Gaya lain ini PASTI mengarah ke atas untuk mengimbangi gaya berat benda, dan gaya lain tersebut PASTI dikerjakan oleh air.

Benda stabil mengapung: Gaya apung = berat benda

Jadi, air selalu mengerjakan suatu gaya yang arahnya ke atas terhadap semua benda yang dicelupkan ke dalam air tersebut. Selain disebut sebagai Gaya Apung, gaya ini juga sering disebut sebagai Gaya Archimedes karena pertama kali diformulasikan oleh Archimedes, seorang ilmuwan Yunani kuno yang hidup tahun 287 – 212 SM.

Archimedes

Dari hasil analisisnya, Archimedes menyatakan bahwa besar gaya apung yang diterima oleh suatu benda sama dengan berat air yang naik akibat tercelupnya benda tersebut. Dengan mengacu pada teori fundamental ini, mari sekarang kita simak formulasi besar gaya apung tersebut.

 
Nah, setelah kita dapat persamaan Gaya Apung, sekarang kita hubungkan dengan benda yang telah mengapung dan diam di permukaan air. ketika hal ini terjadi, gaya apung = gaya berat benda, sehingga


Persamaan terakhir di atas itu menggambarkan bahwa perbandingan antara volume benda yang terendam dan volume benda seluruhnya dapat diketahui dari perbandingan antara massa jenis benda dan massa jenis air. Gunung es umumnya ditemukan di laut. Dari data yang ada, diketahui bahwa massa jenis es adalah 920 kg/m3 sedangkan massa jenis air laut adalah 1.026 kg/m3. Berdasarkan data ini, kita dapat mengetahui berapa persen es yang terendam di dalam air laut.

 
Perhitungan di atas memberikan hasil 0,9. Berarti, es yang terendam di dalam laut adalah sebesar 90% dan yang tampak di atas permukaan laut sebagai gunung es hanya sebesar 10%.


*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

REFERENSI DATA:
http://id.wikipedia.org/wiki/Massa_jenis
http://fridaisraininasution.blogspot.com/2012/07/massa-jenis-air-laut-lebih-besar-dari.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Archimedes

SUMBER GAMBAR:
http://1.bp.blogspot.com/-fNGoQgD394c/UVWP67X0AqI/AAAAAAAAAcM/nIh3BfkVBGM/s1600/fenomena-gunung-es.jpg
http://www.drsfostersmith.com/images/Categoryimages/larger/lg_22639_FS30418P.jpg
http://duniafisikaasyik.files.wordpress.com/2012/06/preview_html_6c971b30.jpg
http://www.instructables.com/files/deriv/F5L/6ZSJ/GN77VY0A/F5L6ZSJGN77VY0A.LARGE.jpg
http://www.proprofs.com/quiz-school/upload/yuiupload/813430331.jpg
http://img4.wikia.nocookie.net/__cb20130708083653/olympians/images/2/20/Archy.jpg

Monday, April 28, 2014

3 Mengapa Kapal Selam Dapat Timbul Tenggelam?


Mobil bisa berbelok ke kanan-kiri karena roda depannya dapat diarahkan ke kanan-kiri. Pesawat bisa terangkat karena terjadi perbedaan tekanan udara pada sayapnya (Baca: Mengapa Pesawat Bisa Terbang?). Bagaimana dengan kapal selam? Mengapa kapal selam dapat mengapung dan tenggelam? Bagaimana cara mengontrol hal ini?

Kita tahu bahwa mengapung dan tenggelamnya suatu benda bergantung pada perbedaan massa jenis antara benda tersebut dan air. Jika massa jenis bendanya lebih besar, maka benda itu bakal tenggelam. Sebaliknya, jika massa jenis airnya lebih besar, maka benda itu bakal terapung.

Terapung dan tenggelam: Bergantung pada perbandingan massa jenis benda dan air

Kapal selam pun tak terlepas dari hukum fisika ini. Maka dari itu, tak ada cara lain: Kapal selam harus bisa mengubah-ubah massa jenisnya sendiri agar dapat mengapung dan tenggelam. Ketika ia ingin mengapung, massa jenisnya harus lebih kecil daripada massa jenis air laut. Sebaliknya, ketika ia ingin tenggelam, massa jenisnya harus lebih besar daripada massa jenis air laut. Lantas, bagaimana cara memanipulasi massa jenis kapal selam?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita harus paham konsep massa jenis. Dalam banyak artikel Detektif Fisika (antara lain MengapaMeniup Minuman Panas Percuma Saja? dan Mengapa Es Selalu Terapung di Air?), telah saya jelaskan bahwa massa jenis merupakan perbandingan antara massa sebuah benda dan volumenya. Secara matematis dapat dinyatakan bahwa massa jenis = massa dibagi volume.


Pengaruh massa pada massa jenis adalah berbanding lurus, sedangkan pengaruh volume terhadap massa jenis adalah berbanding terbalik. Artinya, dengan volume yang sama, massa jenis akan membesar jika massanya bertambah. Akan tetapi dengan massa yang sama, massa jenis akan mengecil jika volumenya bertambah. Agar paham bagaimana konsep ini diaplikasikan pada kapal selam, berikut ini adalah diagram sebuah kapal selam, tampak depan terpotong (cross section view).

 
Seperti tampak pada gambar di atas, kapal selam memiliki sebuah ruangan yang disebut ballast tank (tangki pemberat). Sebagai pelengkap, kapal selam juga memiliki sebuah ruangan untuk memuat udara yang dimampatkan (air compressed tank). Kedua alat inilah yag menjadi pengontrol timbul tenggelamnya kapal selam, seperti yang ditunjukkan melalui ilustrasi berikut.

 
Kapal selam telah didesain sedemikian rupa sehingga jika tangki pemberatnya tidak terisi oleh air (hanya terisi oleh udara), maka kapal selam tersebut akan mengapung. Pada kondisi ini, massa jenis total kapal selam lebih kecil daripada massa jenis air laut.

Ketika kapal selam ingin ditenggelamkan, maka air laut dibiarkan masuk ke dalam tangki pemberat. Caranya adalah dengan memompa udara masuk kembali ke dalam air compressed tank sehingga air laut secara otomatis masuk melalui katup (valve). Pada kondisi ini, massa jenis total kapal selam lebih berat daripada massa jenis air laut.

Untuk membuat kapal selam melayang di dalam air (tidak terapung dan tidak pula tenggelam), maka ballast tank diisi dengan sejumlah air dengan perimbangan tertentu. Pada kondisi ini, massa jenis total kapal selam sama dengan massa jenis air laut.


Sebenarnya terdapat 2 buah ballast tank di dalam kapal selam, satu di ujung depan dan satu lagi di ujung belakang. Komposisi ini memungkinkan kapal selam untuk melakukan manuver menanjak atau menukik. Ketika ingin menanjak, bagian depan kapal selam dijadikan bermassa jenis lebih kecil daripada bagian belakang. Sebaliknya, ketika ingin menukik, bagian depan kapal selam dijadikan bermassa jenis lebih besar daripada bagian belakang.

Untuk dapat lebih memahami cara kerja kapal selam, eksperimen sederhana berikut ini dapat Anda coba.

 
Begitulah fisika. Aplikasinya bermanfaat bagi teknologi. Berkat fisika, sebuah kapal selam dapat didesain agar bergerak sesuai dengan keinginan pengemudinya ^_*

*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:
http://dynamicco.com/wp-content/uploads/Submarine-Navy.jpg
http://medtropolis.com/kh_images/ial/images/2616/2616_image.jpg
http://2.bp.blogspot.com/_kivj--urB1U/TEENhv6AsQI/AAAAAAAAABU/S8vd36pbAdY/s1600/masa+jenis.bmp
http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2009.web/Taylor_Duggar/Pictures/ballast%20tanks.gif
http://natureandbiomimetics.imanisiteler.com/4_clip_image010.jpg
https://anjungsainssmkss.files.wordpress.com/2011/09/i13-24-submarine.jpg
http://3.bp.blogspot.com/-dJA8l5ZyDaM/Ug0MArTe-2I/AAAAAAAAEJI/16Wj5ulnGk4/s1600/make_submarine_3.png

Saturday, April 26, 2014

3 Mengapa Sarang Lebah Berbentuk Segi Enam (Heksagon)?


Lebah banyak memberi manfaat. Madunya dikonsumsi manusia. Hinggapannya menyerbukkan bunga-bunga. Hal yang menarik tentang hewan penyengat ini adalah bahwa sarangnya tersusun dari ruangan-ruangan berbentuk segi enam (heksagon). Mengapa harus segi enam? Adakah rahasia di balik ini?

Ada berbagai macam bangun, yaitu segi 3, segi 4, segi 5, dan segi 6, segi 7, dan seterusnya. Bangun-bangun ini sebenarnya merupakan pilihan bagi lebah untuk membuat sarangnya. Perhatikan gambar berikut ini.

 
Di antara bangun-bangun di atas, yang masuk akal untuk dipakai lebah membuat sarang adalah segi 3, segi 4, dan segi 6, karena bangun-bangun tersebut dapat dirangkai secara kontinyu tanpa menyisakan bagian kosong. Visualisasinya adalah seperti berikut ini.

 
Kekontinyuan ini hanya dapat dicapai oleh segi 3, segi 4, dan segi 6. Segi-segi lainnya tidak bisa disusun kontinyu seperti ini. Kita ambil contoh segi 8 seperti pada gambar berikut, yang menyisakan ruangan-ruangan kecil segi 4 ketika disusun.


Jadi, di antara bangun-bangun yang ada, lebah hanya memiliki 3 pilihan, yaitu segi 3, segi 4, dan segi 6. 

Salah satu fungsi sarang lebah adalah untuk menyimpan madu. Oleh sebab itu, diperlukan ruangan yang cukup besar sehingga banyak madu yang dapat ditampung. Namun masalahnya, untuk membuat ruangan sarang yang lebih besar, dibutuhkan bahan yang lebih banyak, sehingga para lebah harus bekerja lebih keras. Maka dari itu dibutuhkan desain ruangan sarang yang efisien, yaitu dengan bahan yang sesedikit mungkin, dapat diperoleh ruangan yang sebesar mungkin

Sekarang mari kita bandingkan efisiensi antara segi 3, segi 4, dan segi 6 sebagai pilihan lebah untuk membuat sarangnya. Panjang keliling bangun-bangun tersebut merepresentasikan jumlah bahan yang diperlukan untuk membuat sarang lebah. Sedangkan luas bangun-bangun tersebut merepresentasikan besarnya ruangan sarang lebah. 

Bahan penyusun sarang lebah adalah zat sejenis lilin. Katakanlah si lebah memiliki "modal" lilin untuk membuat satu ruangan sarang dengan keliling sepanjang 12 satuan. Sekarang kita hitung berapa luas ruangan yang dapat dibuat dengan masing-masing desain bangun segi 3, 4, dan 6. Untuk mempermudah perhitungan, kita asumsikan bahwa semua bangun tersebut memiliki sisi-sisi yang sama panjang (beraturan, sama sisi).


Dari perhitungan di atas, tampak bahwa dengan keliling yang sama (12 satuan), bangun segi 6 menghasilkan luas ruangan terbesar dibandingkan segi 3 dan segi 4. Jadi, segi enam merupakan desain yang paling efisien untuk memaksimalkan penggunaan lilin yang ada. Selain efisien dalam hal luas ruangan sarang, para ilmuwan menyatakan bahwa bangun segi 6 merupakan struktur yang kokoh jika dibandingkan dengan bangun lainnya.

Kenyataannya, lebah memang memilih segi 6 sebagai desain sarangnya, padahal dibutuhkan analisis matematika untuk menentukan pilihan tersebut. Lebah tidak mengerti matematika. Lalu dari mana lebah memperoleh pengetahuan ini? Semoga para ateis merenungkannya dalam-dalam.

*******
Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

Sumber Gambar:
http://www.thebeeandme.com/wp-content/uploads/2013/08/Honey_Bee_and_Honeycomb_Hive_1.jpg
http://image.tutorvista.com/content/feed/tvcs/2d20geometric20shapes_0.PNG
http://www.100squaresfootballpool.com/images/pool-grid.jpg
http://gwydir.demon.co.uk/jo/tess/triangle.gif
http://gctm.free.fr/images/bushido/jpduels.htm_txt_hexagones2_cmp.gif
http://megan.cc/RosesBlanket/roselayout.gif
 

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