All About Physics

Minggu, 29 Mei 2011

Tegangan Listrik

Tegangan atau beda potensial antara dua titik, adalah usaha yang dibutuhkan untuk membawa muatan satu coulomb dari satu titik ke titik lainnya. Seperti digambarkan dibawah ini.

Add caption

gambar 1.6 model visual tegangan.

1.Dua bola yang bermuatan positif dan bermuatan negatif, karena muatan keduanya sangat lemah dimana beda potensial antara keduanya mendekati nol, maka kedua bola tidak terjadi interaksi, kedua bola hanya diam saja (gambar 1.6a).

2.Dua buah bola yang masing-masing bermuatan positif, dan negatif. Dengan muatan berbeda kedua bola akan saling tarik menarik. Untuk memisahkan kedua bola, diperlukan usaha F1 (gambar 1.6b).

3.Kejadian dua buah bola bermuatan positif dan negatif, dipisahkan jaraknya dua kali jarak pada contoh no.2, untuk itu diperlukan usaha F2 sebesar 2.F1 (gambar 1.6c).

4. Ada empat bola, satu bola visual tegangan bermuatan positif dan satu bola bermuatan negatif, dua bola lainnya tidak bermuatan. Jika dipisahkan seperti contoh no.3, diperlukan usaha F2 sebesar 2.F1 (gambar 1.6d).

Persamaan tegangan :

U = W/Q [U] = Nm/C = VAs/As = V

dimana;
U =Tegangan (V)
W = Usaha (Nm, Joule)
Q = Muatan (C)

Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik pada saat melakukan usaha sebesar satu joule untuk memindahkan muatan listrik sebesar satu coulomb.

Minggu, 15 Mei 2011

Teori Konstruktivisme

Sebagian para ilmuan yang menganut faham kognitif percaya kepada model konstruktivis tentang pengetahuan. Mereka berusaha untuk menjawab pertanyaan epistemologi mengenai belajar yaitu “bagaimana kita menjadi tahu tentang apa yang kita ketahui” jawaban yang diberi oleh para penganut konstruktivisme adalah menurut Bodner (1986) bahwa “pengetahuan itu dibangun dalam pikiran siswa”.

Teori konstruktivisme dianggap sebagai pandangan baru dalam pendidikan meskipun sebenarnya konstruktivisme merupakan pandangan dalam filsafat. Pandangan ini dikemukakan oleh Giambattista Vico pada tahun 1710 (Poedjiadi, 2003), yang intinya bahwa pengetahuan seseorang itu merupakan hasil konstruksi individu melalui interaksinya dengan obyek, fenomena, pengalaman dan lingkungannya. Pandangan ini memberikan pengertian pada pendidik dalam mengajarkan ilmu pengetahuan yaitu perlu dikaitkan dengan pengetahuan sebelumnya dan kejadian lain yang telah diketahuinya sehingga setiap individu dapat membangun pengetahuannya dengan lebih bermakna sesuai dengan pendapat Ausubel (Poedjiadi, 2003) “apa yang dipelajari akan bermakna bagi individu apabila bahan ajar yang dikaji dimulai dan apa yang telah diketahui peserta didik sebelumnya”.

Piaget (1979) berhasil meneliti secara ilmiah pandangan konstuktivisme dengan mengemukakan teori tentang struktur genetik. Dalam tesisnya, Piaget mengatakan bahwa organisme menyusun pengalaman dengan jalan menciptakan struktur mental dan menerapkannya dalam pengalaman. Piaget mendeteksi eksistensi struktur tersebut berdasarkan studi terhadap individu-individu. Berdasarkan studi tersebut diketahui adanya suatu proses aktif yang memungkinkan organisme atau individu yang berinteraksi dengan lingkungan dan mentransformasikan lingkungan kedalam pikirannya dengan bantuan struktur yang telah ada dalam pikirannya (Kneller, 1984). Informasi baru yang diterima siswa pada waktu ia berinteraksi dengan lingkungan akan membentuk struktur kognitif tertentu. Struktur kognitif ini disebut skemata.

Menurut Piaget struktur pikiran merupakan sumber pemahaman manusia tentang dunia realita. Piaget mengemukakan struktur kognitif atau skemata interprestasi manusia berkembang, sebagai hasil dan interaksi yang lebih kompleks dengan dunia realita.

Piaget mempelajari perkembangan pola berpikir siswa, sebab ia percaya bahwa hanya itulah yang merupakan cara praktis untuk menjawab pertanyaan “bagaimana kita memperoleh pengetahuan?”. Piaget berargumentasi bahwa pengetahuan dikonstruksi sebagai usaha keras siswa untuk mengorganisasi pengalaman-pengalaman dalam hubungannya dengan struktur kognitif yang telah ada sebelumnya. Berdasarkan penelitiannya tentang bagaimana siswa memperoleh pengetahuan. Piaget sampai pada kesimpulan bahwa pengetahuan dibangun dalam pikiran siswa. Penelitian inilah yang menyebabkan Piaget dikenal sebagai konstruktivis yang pertama (Bodner, 1986).

Sabtu, 14 Mei 2011

Struktur Intan

Intan adalah unsur karbon, C. Sehari-hari karbon yang kita jumpai berwarna hitam, tidak seperti intan yang putih berkilauan.
Arang kayu, asap kompor atau jelaga, dan karbon aktif semuanya hitam. Pernah mendengar grafit? Unsur itu juga karbon dan warnanya hitam.

Karbon memiliki nomor atom 6, konfigurasi elektron atom C (2,4). Dalam sistem periodik unsur terletak pada perioda 2 dan golongan IVA. Karbon merupakan unsur non logam. Elektron valensinya 4. Ikatan antar atom karbon dalam unsur karbon adalah ikatan kovalen non polar. Untuk mencapai kestabilan, elektronnya harus menjadi 8 (oktet). Oleh karena itu, dalam unsur karbon terbentuklah struktur tetrahedral seperti terlihat pada gambar.

Mengapa karbon memiliki struktur tetrahedral? Di sekitar atom C terdapat 4 PEI. Menurut teori VSEPR (Valence Shell Electron Pairs Repulsion), ke 4 PEI itu saling tolak menolak sejauh-jauhnya sehingga akhirnya mencapai keadaan stabil dengan energi minimum. Oleh karena itu, terbentuklah struktur simetri tetrahedral dengan sudut HCH 109,5o.

Sekarang, kita perhatikan warna intan. Mengapa tidak hitam seperti unsur karbon yang lain? Intan sangat padat dan sangat keras. Bandingkan dengan arang kayu. Arang sangat ringan, jika dipecah tampak banyak rongga. Jadi sebenarnya arang berwarna hitam. Intan keras sekali karena atom-atomnya terjejal sangat rapat, tertumpuk dan tertindih bertahun-tahun di bumi. Karena merapat, kedudukan elektron di sekitar inti juga ikut mendekat ke inti. Tingkat energi orbital-orbital atom C menurun. Perubahan kedudukan orbital ini mengakibatkan panjang gelombang spektrum tampak berubah, maka warna spektrum yang kita lihat juga berbeda, tidak lagi hitam.

Model Berkas Cahaya

Banyak bukti yang menunjukkan bahwa cahaya berjalan menempuh garis lurus pada berbagai keadaan. Sebagai contoh, sebuah sumber cahaya titik seperti Matahari menghasilkan bayangan, dan sinar lampu senter tampak merupakan garis lurus. Kenyataannya, kita menentukan posisi benda di lingkungan kita dengan menganggap bahwa cahaya bergerak dari benda tersebut ke mata kita dengan lintasan garis lurus. Seluruh orientasi kita mengenai dunia fisik berdasarkan atas anggapan ini.

Gambar A. Berkas cahaya datang dari setiap titik pada benda. Sekumpulan berkas yang meninggalkan suatu titik diperlihatkan memasuki mata manusia.

Anggapan yang masuk akal ini mengarah ke model berkas dari cahaya. Model ini menganggap bahwa cahay berjalan dalam lintasan yang berbentuk garis lurus yang disebut berkas cahaya. Sebenarnya, berkas merupakan idealisasi; dimaksudkan untuk merepresentasikan sinar cahaya yang sangat sempit. Ketika kita melihat sebuah benda, menurut model berkas, cahaya mencapai mata kita dari setiap titik pada benda; walaupun berkas cahaya meninggalkan setiap titik dengan banyak arah, biasanya hanya satu kumpulan kecil dari berkas-berkas ini yang dapat memasuki mata si peneliti, sebagaimana terlihat pada gambar A. Jika kepala orang tersebut bergerak ke satu sisi, kumpulan berkas yang lain akan memasuki mata dari setiap titik.

Telah kita ketahui sebelumnya bahwa cahaya dapat dianggap sebagai gelombang elektromagnetik. Walaupun model berkas cahaya tidak menangani aspek cahaya ini, model berkas telah berhasil dalam mendeskripsikan banyak aspek cahaya seperti, pantulan, pembiasan, dan pembentukan bayangan oleh cermin dan lensa. Karena penjelasan-penjelasan ini melibatkan berkas lurus dengan berbagai sudut, topik ini disebut sebagai optik geometri.

Interferometer Michelson

Interferensi oleh film (lapisan) tipis merupakan dasar dari interferometer Michelson (gambar A). Diciptakan oleh seorang Amerika, Albert A. Michelson. Cahaya monokromatik dari satu titik pada sumber yang dipanjangkan terlihat menimpa cermin yang setengahnya dilapisi perak Ms. Cermin pembagi berkas Ms ini memiliki lapisan perak yang hanya memantulkan setengah dari cahaya yang jatuh padanya, sehingga setengah berkas akan lewat ke cermin tetap M2, dimana berkas tersebut dipantulkan kembali. Pada saat kembalinya, sebagian berkas 1 melewati Ms dan mencapai mata; dan sebagian berkas 2, pada saat kembalinya, dipantulkan oleh Ms ke mata. Jika panjang kedua lintasan sama, kedua berkas koheren yang memasuki mata akan berinterferensi konstruktif dan akan terlihat terang.

Jika cermin yang dapat digerakkan dipindahkan sejauh λ/4 , satu berkas akan menempuh jarak ekstra yang sama dengan λ/2 (karena bergerak mundur maju sepanjang jarak λ/4). Dalam hal ini kedua berkas akan berinterferensi destruktif dan akan terlihat gelap. Sementara M1 bergerak menjauhi, akan terlihat terang (ketika perbedaan lintasan sebesar λ), kemudian gelap, dan seterusnya.

Gambar A. Interferometer Michelson

Pengukuran panjang yang sangat tepat dapat dilakukan dengan inferometer. Gerakan cermin M1 menjauh λ/4 saja menghasilkan perbedaan yang jelas antara terang dan gelap. Untuk λ = 400 nm, ini berarti ketepatan 100 nm atau 10-4 mm. Jika cermin M1 dimiringkan sedikit, rangkaian titik terang dan gelap akan terlihat menggantikan serangkaian pinggiran. Dengan menghitung jumlah pinggiran, atau sebagiannya, pengukuran panjang yang sangat tepat dapat dilakukan.

Michelson melihat bahwa interferometer dapat digunakan untuk menentukan panjang meter standar untuk panjang gelombang cahaya tertentu. Pada tahun 1960, standar itu dipilih sebagai garis jingga tertentu pada spektrum kripton-86 (atom kripton dengan massa atom 86). Pengukuran berulang yang teliti dari meter standar yang lama (jarak antara dua tanda pada batang platinum-iridium yang disimpan di Paris) dilakukan untuk menetukan 1 meter sebesar 1.650.763,73 panjang gelombang cahaya ini, yang didefinisikan sebagai meter. Pada tahun 1963, meter didefenisikan kembali dalam laju cahaya.

Selasa, 10 Mei 2011

Atraksi Fisika di Udara

Perhatikan burung-burung yang terbang di udara. Atraksi burung terbang begitu indah dan menakjubkan. Bagaimana burung bisa terbang ?

Atraksi terbang burung-burung di udara ini ternyata melibatkan ilmu fisika. Ada empat jenis gaya yang terlibat dalam atraksi burung terbang.
1. Drag force (gaya hambat udara), gaya ini berasal dari tumbukan molekul-molekul udara dengan tubuh burung. Arah daya ini selalu berlawanan dengan arag gerak burung, sedangkan besar gaya ini sangat bergantung pada luas permukaan burung dan kecepatan burung. Semakin luas permukaan burung, semakin besar gaya hambatnya. Semakin cepat burung bergerak, semakin besar daya hambatnya.

2. Lift force (gaya angkat), merupakan gaya yang mengangkat burung ke atas. Ada dua hal yang dapat menimbulkan gaya angkat ini, yaitu kepakan sayap dan aliran udara yang lewat sayap. Ketika burung mengepakkan sayap ke bawah, burung menekan udara ke bawah, akibatnya udara akan menekan balik dan mendorong burung ke atas (hukum aksi-reaksi). Semakin cepat kepakan sayap, semakin besar gaya ke atasnya.
3. Thrust (gaya dorong), yaitu gaya yang mendorong burung bergerak maju. Gaya ini dihasilkan melalui kepakan sayap yang bergerak seperti agka 8 rebah (dilihat dari samping). Besar-kecilnya gaya dorong ini sangat bergantung pada kekuatan otot terbang.
4. Weight (gaya berat), yaitu gaya tarik gravitasi bumi. Besarnya bergantung pada massa burung.

Keempat gaya ini dimanfaatkan burung untuk melakukan berbagai atraksi, seperti gerak parasut, meluncur, terbang ke depan, dan membumbung.

Bagaimana sih cara kerja “Sedotan” yang biasa kita gunakan sehari-hari ? | Simak !!

Jari menjaga agar air tetap di dalam sedotan. Anda memasukkan sedotan dengan panjang L ke dalam gelas tinggi yang berisi menuman favorit Anda. Anda meletakkan jari diatas sedotan sehingga tidak ada udara yang bisa masuk atau keluar, kemudian angkat sedotan dari minuman tersebut. Anda akan melihat bahwa sedotan menahan cairan sedemikian sehingga jarak dari dasar jari ke permukaan cairan adalah h. Lihat gambar 1. Apakah udara di ruang antara jari dan cairan mempunyai tekanan P yang (a) lebih besar (b) sama dengan, atau (c) lebih kecil, dari tekanan atmosfer PA di luar sedotan ?

Mau tau jawabannya ???

Perhatikan gaya-gaya pada kolom cairan. Tekanan atmosfer di bagian luar sedotan mendorong cairan di dasar sedotan ke atas, gravitasi menarik cairan ke bawah, dan tekanan udara di dalam bagian atas sedotan mendorong cairan ke bawah. Karena cairan tersebut berada dalam kesetimbangan, gaya ke atas yang disebabkan oleh tekanan atmosfer harus mengimbangi kedua gaya ke bawah tersebut. Satu-satunya cara untuk memungkinkan hal ini adalah tekanan udara di dalam sedotan harus agak lebih kecil dari tekanan atmosfer di luar sedotan.

Meteoroid, Meteor, dan Meteorit

Meteoroid adalah anggota tata surya yang diperkirakan berasal dari potongan komet dan pecahan-pecahan asteroid. Meteoroid ini beterbangan tak beraturan di ruang angkasa. Dalam perjalanannya di ruang angkasa, meteoroid pada suatu saat dapat mendekati Bumi. Akibat adanya gravitasi bumi, Meteoroid jatuh ke Bumi dengan kelajuan tinggi menembus atmosfer dan terbakar sehingga menimbulkan nyala. Nyala tersebut tampak dari Bumi sebagai bintang jatuh. Bintang jatuh inilah yang disebut Meteor. Pada umumnya, meteor habis terbakar sebelum menyentuh Bumi.
Akan tetapi, meteor yang berukuran besar bisa saja tidak terbakar habis oleh panas akibat gesekan udara dan mencapai permukaan bumi. Meteor yang jatuh sampai ke permukaan Bumi disebut Meteorit.

Meteorit Murchison jatuh dekat sungai Murchison di Australia Barat pada tahun 1969.

Meteorit ini terdiri atas karbon.

Biasanya, meteorit yang merupakan gumpalan yang kecil, tetapi ada pula yang massanya sampai 34.000 kg seperti Meteorit Ahnighito yang ditemukan di Greenland, pada 1897. Sebuah meteor yang sangat besar pernah jatuh di Arizona sehingga membentuh kawah yang dikenal sebagai kawah Barringer (Barringer Crater) dengan diameter sekitar 1.400 m dan kedalaman sekitar 190 meter. Diperkirakan, massa meteor tersebut 50.000 ton .
Secara umum, Meteorit dibedakan atas dua macam, yaitu meteorit logam dan meteorit batuan. Meteorit logan memiliki komposisi 91% Fe, 8% Ni, dan sejumlah kecil Co, P, dan unsur-unsur lainnya. Adapun Meteorit batuan memiliki komposisi O (36%), Fe(26%), Si(18%), Mg(14%), dan sejumlah kecil unsur lainnya.

Fotovoltaik: Energi Cahaya Menjadi Energi Listrik

Fotovoltaik (FV) adalah metode untuk menghasilkan energi listrik dengan mengkonversi radiasi cahaya (energi cahaya matahari) menjadi listrik arus searah menggunakan semikonduktor. Semikonduktor yang digunakan hanya semikonduktor yang menunjukkan efek fotovoltaik. Fotovoltaik efek adalah penciptaan tegangan (atau arus listrik) pada bahan yang terpapar cahaya matahari.

Pembangkit listrik fotovoltaik mengunakan panel surya yang terdiri atas sejumlah bahan fotovoltaik. Bahan yang kini digunakan sebagai fotovoltaik terdiri atas silikon monokristalin, silikon polikristalin, silikon amorf, kadmium telurida dan tembaga indium selenida/sulfida.

Pemanfaatan Fotovoltaik

Energi cahaya matahari yang berlimpah dan “tak terbatas” membuat fotovoltaik menjadi sumber energi baru yang menjanjikan. Berikut ini adalah beberapa aplikasi fotovoltaik yang sudah ada saat ini.

• Pusat Pembangkit Listrik
Pada Desember 2010, pembangkit listrik fotovoltaik terbesar di dunia adalah Sarnia Photovoltaic Power Plant (Canada, 97 Mega Watt), Montalto di Castro Photovoltaic Power Station (Italy, 84.2 MW), Finsterwalde Solar Park (Germany, 80.7 MW), Rovigo Photovoltaic Power Plant (Italy, 70 MW), Olmedilla Photovoltaic Park (Spain, 60 MW), the Strasskirchen Solar Park (Germany, 54 MW), dan the Lieberose Photovoltaic Park (Germany, 53 MW).

• Transportasi
FV sejak dulu telah digunakan sebagai sumber listrik di luar angkasa. FV jarang digunakan untuk menghasilkan daya penggerak pada alat transportasi, tapi telah banyak digunakan sebagai penyedia daya tambahan pada perahu dan mobil. Namun, mobil bertenaga surya sudah mulai dikembangkan saat ini.

• Alat Khusus
Sampai satu dekade, FV telah sering digunakan sebagai sumber listrik bagi kalkulator dan peralatan elektronik terbaru. Pengembangan sirkuit terpadu (IC) dan layar LCD berdaya rendah menyebabkan FP memungkinkan sebagai pengganti baterai sebagai sumber listrik.
FV juga kini telah digunakan sebagai bagian dari pompa air, telepon darurat, dan remot sinyal dan penjaga pos.

• Listrik Pedesaan
Bagi negara yang luas dan berpulau-pulau serta memiliki daerah pedalaman yang secara geografis akan sulit teraliri listrik, FV adalah sebuah teknologi yang menjanjikan. Hanya dibutuhkan cahaya matahari yang cukup dan beberapa panel surya, maka listrik bisa dimanfaatkan setelah menunggu beberapa lama. Tidak memerlukan kabel beratus-ratus meter dan tiang listrik.

Apa Itu Cahaya?
Cahaya adalah bagian dari radiasi elektromagnetik yang terlihat oleh mata manusia dan berperan dalam indra penglihatan (mata bisa melihat akibat pantulan cahaya dari benda ke dalam mata).

Cahaya tampak mempunyai panjang gelombang berkisar dari 380 atau 400 nm (nanometer, setara dengan sepersemiliar meter) sampai 760 atau 780 nm dengan frekuensi berkisar antara 405 THz (Tera Hertz, setara dengan setriliun Hertz) sampai 790 THz.

Dalam fisika, terminologi cahaya bukan hanya yang terlihat oleh mata, tapi semua radiasi yang terletak antara radiasi inframerah (frekuensinya lebih rendah) dan ultraviolet (frekuensinya lebih tinggi).

Sifat-sifat utama cahaya adalah intensitas, pembelokan arah, frekuensi dan panjang gelombang, polarisasi dan fase. Cahaya mempunyai kecepatan 300.000 kilometer per detik dalam kondisi vakum.

Cahaya eksis dalam “paket-paket” kecil yang dinamakan foton, yang menunjukkan sifat gelombang dan cahaya sekaligus. Sifat ini merujuk pada sifat dualisme cahaya sebagai gelombang-partikel.

Kamis, 05 Mei 2011

Prinsip Kerja Turbin Uap

Pada dasarnya prinsip kerja turbin uap sama dengan mesin uap tipe bolak balik. Bedanya mesin uap tipe bolak balik menggunakan piston, sedangkan turbin uap menggunakan turbin. Pada mesin uap tipe bolak balik, kalor diubah terlebih dahulu menjadi energi kinetik translasi piston. Setelah itu energi kinetik translasi piston diubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar. Nah, pada turbin uap, kalor langsung diubah menjadi energi kinetik rotasi turbin.

Turbin bisa berputar akibat adanya perbedaan tekanan. Suhu uap sebelah atas bilah jauh lebih besar daripada suhu uap sebelah bawah bilah (bilah tuh lempeng tipis yang ada di tengah turbin). Ingat ya, suhu berbading lurus dengan tekanan. Karena suhu uap pada sebelah atas bilah lebih besar dari suhu uap pada sebelah bawah bilah maka tekanan uap pada sebelah atas bilah lebih besar daripada tekanan uap pada sebelah bawah bilah. Adanya perbedaan tekanan menyebabkan si uap mendorong bilah ke bawah sehingga turbin berputar. Arah putaran turbin tampak seperti gambar di bawah:

Perlu diketahui bahwa prinsip kerja mesin uap didasarkan pada diagram perpindahan energi yang telah dijelaskan di atas. Dalam hal ini, energi mekanik bisa dihasilkan apabila kita membiarkan kalor mengalir dari benda atau tempat bersuhu tinggi menuju benda atau tempat bersuhu rendah. Dengan demikian, perbedaan suhu sangat diperlukan pada mesin uap.
Btw, apabila dirimu perhatikan cara kerja mesin uap tipe bolak balik, tampak bahwa piston tetap bisa bergerak ke kanan dan ke kiri walaupun tidak ada perbedaan suhu (tidak ada kondensor dan pompa). Piston bisa bergerak ke kanan akibat adanya pemuaian uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi. Dalam hal ini, sebagian kalor pada uap berubah menjadi energi kinetik translasi piston. Energi kinetik translasi piston kemudian berubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar. Setelah melakukan setengah putaran, roda akan menekan piston kembali ke kiri. Ketika roda menekan piston kembali ke kiri, energi kinetik rotasi roda berubah lagi menjadi energi kinetik translasi piston. Ketika piston bergerak ke kiri, piston mendorong uap yang ada dalam silinder.
Pada saat yang sama, katup pembuangan terbuka. Dengan demikian, uap yang didorong piston tadi akan mendorong temannya ada di sebelah bawah katup pembuangan. Nah, apabila suhu uap yang berada di sebelah bawah katup pembuangan = suhu uap yang didorong piston, maka semua energi kinetik translasi piston akan berubah lagi menjadi energi dalam uap. Energi dalam berbanding lurus dengan suhu. Kalau energi dalam uap bertambah maka suhu uap meningkat. Suhu berbanding lurus dengan tekanan. Kalau suhu uap meningkat maka tekanan uap juga meningkat. Dengan demikian, tekanan uap yang dibuang melalui katup pembuangan = tekanan uap yang masuk melalui katup masukan. Piston akan tetap bergerak ke kanan dan ke kiri seterusnya tetapi tidak akan ada energi kinetik total yang bisa dimanfaatkan (tidak ada kerja total yang dihasilkan). Jadi energi kinetik yang diterima oleh piston selama proses pemuaian (piston bergerak ke kanan) akan dikembalikan lagi kepada uap selama proses penekanan (piston bergerak ke kiri). Pahami perlahan-lahan ya…
Dari penjelasan panjang lebar dan bertele-tele sebelumnya, kita bisa menyimpulkan bahwa perbedaan suhu dalam mesin uap tetap diperlukan. Perbedaan suhu dalam mesin uap bisa diperoleh dengan memanfaatkan kondensor. Ketika suhu dan tekanan uap yang berada di sebelah bawah katup pembuangan jauh lebih kecil dari pada suhu dan tekanan uap yang berada di dalam silinder, maka ketika si piston bergerak kembali ke kiri, besarnya tekanan (P = F/A) yang dilakukan piston terhadap uap jauh lebih kecil daripada besarnya tekanan yang diberikan uap kepada piston ketika si piston bergerak ke kanan.
Dengan kata lain, besarnya usaha alias kerja yang dilakukan piston terhadap uap jauh lebih kecil daripada besarnya kerja yang dilakukan uap terhadap piston (W = Fs). Jadi hanya sebagian kecil energi kinetik piston yang dikembalikan lagi pada uap. Dengan demikian akan ada energi kinetik total atau kerja total yang dihasilkan. Energi kinetik total ini yang dipakai untuk menggerakan sesuatu (membangkitkan listrik dkk…) Pembangkitan energi listrik akan dibahas secara mendalam pada pokok bahasan listrik dan magnet.

Prinsip Kerja Mesin Uap

Mesin uap menggunakan uap air sebagai media penghantar kalor. Uap biasa disebut sebagai zat kerja mesin uap. Terdapat dua jenis mesin uap, yakni mesin uap tipe bolak balik dan mesin uap turbin (turbin uap). Rancangan alatnya sedikit berbeda tetapi kedua jenis mesin uap ini mempunyai kesamaan, yakni menggunakan uap yang dipanaskan oleh pembakaran minyak, gas, batu bara atau menggunakan energi nuklir.

Mesin uap tipe bolak balik

Air dalam wadah biasanya dipanaskan pada tekanan yang tinggi. Karena dipanaskan pada tekanan yang tinggi maka proses pendidihan air terjadi pada suhu yang tinggi (ingat pembahasan mengenai pendidihan – Teori kinetik gas). Biasanya air mendidih (air mendidih = air berubah menjadi uap) sekitar suhu 500 oC. Suhu berbanding lurus dengan tekanan. Semakin tinggi suhu uap, semakin besar tekanan uap. Uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi tersebut bergerak melewati katup masukan dan memuai terhadap piston.
Ketika memuai, uap mendorong piston sehingga piston meluncur ke kanan. Dalam hal ini, sebagian kalor alias panas pada uap berubah menjadi energi kinetik (uap melakukan kerja terhadap piston — W = Fs). Pada saat piston bergerak ke kanan, roda yang dihubungkan dengan piston berputar (1). Setelah melakukan setengah putaran, roda menekan piston kembali ke posisinya semula (2).
Ketika piston bergerak ke kiri, katup masukan dengan sendirinya tertutup, sebaliknya katup pembuangan dengan sendirinya terbuka. Uap tersebut dikondensasi oleh kondensor sehingga berubah menjadi embun (embun = air yang berasal dari uap). Selanjutnya, air yang ada di dalam kondensor dipompa kembali ke wadah untuk dididihkan lagi. Demikian seterusnya. Karena prosesnya terjadi secara berulang-ulang maka piston bergerak ke kanan dan ke kiri secara terus menerus. Karena piston bergerak ke kanan dan ke kiri secara terus menerus maka roda pun berputar secara terus menerus. Putaran roda biasanya digunakan untuk menggerakan sesuatu.
Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin uap tipe bolak balik di atas bisa dijelaskan seperti ini : Bahan bakar fosil (batu bara/minyak/gas) memiliki energi potensial kimia. Ketika bahan bakar fosil dibakar, energi potensial kimia berubah bentuk menjadi kalor alias panas. Kalor alias panas yang diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar fosil digunakan untuk memanaskan air (kalor berpindah menuju air dan uap).
Selanjutnya sebagian kalor pada uap berubah bentuk menjadi energi kinetik translasi piston, sebagian lagi diubah menjadi energi dalam air. Sebagian besar energi kinetik translasi piston berubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar, sebagian kecil berubah menjadi kalor alias panas (kalor alias panas timbul akibat adanya gesekan antara piston dengan silinder). Jika digunakan untuk membangkitkan listrik maka energi kinetik rotasi roda pemutar bentuk menjadi energi listrik. Dan seterusnya.

Senin, 02 Mei 2011

Erosi Angin dan Gelombang

Pada iklim kering, angin menerbangkan pasir dan tanah, kemudian butiran pasir yang tajam itu akan mengikis batu-batu. Di pesisir, angin mendorong gelombang yang akan membentuk karang dan pantai.

Erosi Angin
Angin hanya dapat mengikis endapan yang halus, seperti pasir, lempung, dan tanah liat, tetapi angin juga dapat menimbulkan pengaruh ke daerah-daerah yang lebih luas. Angin kencang yang merupakan ciri-ciri padang pasir, membawa butiran pasir lalu mendorongnya dengan kekuatan yang besar menerjang batu yang permukaannya terbuka. Karena beratnya, pasir jarang sekali dapat melayang lebih dari 1 m ( 3 kaki) diatas permukaan yang datar sehingga terjangan pasir akibat tiupan angin biasanya terjadi di dekat permukaan tanah.

Kekuatan gelombang
Batu-batu di pesisir pecah berkeping-keping oleh kekuatan besar gelombang yang menghempaskan kerikil dan batu-batu ke tepi pantai. Batu-batu seperti batu kapur juga dapat dilarutkan oleh unsur-unsur kimia yang dikandung air laut. Erosi gelomban menghasilkan tampilan seperti teluk, tanjung, karang, gua laut, pilar, dan busur karang.

Meteorit dari Ruang Angkasa

Batu-batuan yang melayang di ruang angkasa terkadang terperangkap oleh gaya gravitasi bumi dan jatuh ke permukaan bumi. Batu-batu yang dinamakan meteorit itu memberikan informasi tentang sistem tata surya kita.

Sebuah Meteroit Menabrak Bumi

Berapa banyak meteorit?
Setiap tahun, sekitar 26000 meteorit jatuh ke permukaan bumi. Kebanyakan jatuh di laut dan hanya 5 atau 6 meteorit yang biasanya diketahui. Kebanyakan kawah meteorit telah tertutup oleh tumbuh-tumbuhan atau menghilang akibat pelapukan karena cuaca serta erosi. Beberapa kawah raksasa bekas meteorit raksasa masih tetap utuh. Dampak dari meteorit raksasa itu adalah punahnya dinosaurus 65 juta tahun lalu.

Terbuat dari apa meteorit?
Meteorit dibagi menjadi meteorit batu, besi, dan besi-berbatu. Meteorit batu atau aerolit terbentuk terutama dari mineral berbatu (silikat) dan sebagian besar tersusun atas piroksin dan olivin. Meteorit besi atau siderit terbuat dari nikel dan besi, sedangkan meteorit besi-berbatu terbentuk dari silikat dan metal.

Meteorit Besi

Dari mana datangnya meteorit ?
Beberapa meteorit datang dari sabuk asteroid, yang berada di antara orbit Mars dan Jupiter. Meteorit lainnya mungkin berupa serpihan-serpihan Bulan, Mars, dan mungkin juga komet-komet. Ilmuan berpendapat bahwa semua meteorit datang dari suatu tempat di dalam sistem tata surya.

Gelombang Seismik

Pada saat terjadi gempa, Anda merasakan Bumi dan benda-benda yang ada disekitar Anda berguncang. Bagaimana gempa Bumi terjadi? Jika suatu gempa mengguncang lapisan kerak Bumi, guncangan itu akan diteruskan oleh getaran yang disebut gelombang seismik. Gelombang ini merambat ke segala arah dan berasal dari sumber gempa di bawah permukaan tanah.

Dengan menggunakan alat pencatat gempa, yaitu seismograf, para ahli geologi telah mengelompokkan tiga jenis gelombang seismik. Gelombang pertama yang akan terdeteksi oleh seismograf adalah gelombang primer (P). Gelombang ini merupakan gelombang longitudinal yang bergerak melalui batuan, dengan cara merapatkan dan merenggangkan batuan-batuan yang dilaluinya. Gelombang berikutnya yang akan terdeteksi oleh seismograf adalah gelombang sekunder (S). Gelombang ini merambat menembus batuan dengan arah getaran tegak lurus terhadap arah perambatannya sehingga dapat menaikkan atau menurunkan batuan-batuan yang dilaluinya.

Gelombang P dapat merambat dengan mudah melalui medium padat maupun medium cair, sedangkan gelombang S hanya dapat merambat melalui medium padat. Gelombangnya akan teredam jika melalui medium cair dan energi gelombang S akan berubah menjadi kalor pada saat terjadi peredaman. Pada umumnya, semakin padat suatu batuan, semakin cepat perambatan gelombang P. Jika gelombang P dan gelombang S ini telah mencapai permukaan Bumi, kedua gelombang ini berubah menjadi gelombang seismik jenis ketiga, yaitu gelombang permukaan. Gelombang permukaan ini dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu gelombang Love yang menggetarkan permukaan tanah dalan arah bolak-balik mendatar dan gelombang Rayleigh yang bergerak bolak-balik naik turun, seperti pada gelombang air laut.
Meskipun gelombang P dan gelombang S merambat meninggalkan sumber gempa pada saat yang bersamaan, tetapi gelombang P akan mencapai seismograf terlebih dahulu karena kecepatan perambatan gelombangnya lebih cepat. Beda waktu antara kedatangan gelombang P pertama dan gelombang S pertama ini dikenal sebagai panjang waktu getaran pendahuluan atau waktu SP. Beda waktu ini merupakan petunjuk yang penting untuk mengetyang bergerak bolak-balik naik turun, seperti pada gelombang air laut.
Meskipun gelombang P dan gelombang S merambat meninggalkan sumber gempa pada saat yang bersamaan, tetapi gelombang P akan mencapai seismograf terlebih dahulu karena kecepatan perambatan gelombangnya lebih cepat. Beda waktu antara kedatangan gelombang P pertama dan gelombang S pertama ini dikenal sebagai panjang waktu getaran pendahuluan atau waktu SP. Beda waktu ini merupakan petunjuk yang penting untuk mengetahui lokasi sumber gempa. Waktu SP dapat mencapai orde sekon ataupun menit bergantung pada jarak sumber gempa ke stasiun pencatat. Akan tetapi, waktu SP selalu dapat mengungkap jarak stasiun pencatat ke episentruum, yaitu suatu titik yang terletak di permukaan Bumi tepat di atas sumber gempa (hiposentrum).
Untuk mengetahui posisi episentrum sebenarnya, dibutuhkan lebih dari satu stasiun pencatat. Untuk mengetahui posisi episentrum, ahli seismologi membutuhkan sedikitnya tiga stasiun pencatat. Kemudian, diatas peta disekitar stasiun dibuat lingkaran dengan radius sepanjang jarak stasiun ke episentrum sehingga akan didapatkan episentrum gempa yang terletak didaerah sekitar irisan ketiga lingkaran tersebut.