All About Physics

Rabu, 12 Januari 2011

Kumpulan Fakta Fisika Yang Mungkin Belum Kita Ketahui!

http://scidiv.bellevuecollege.edu/physics/images/Physics4.GIF

"Banyak "Fakta-fakta di dunia ini yang belum kita ketahui, dan sebenarnya penting kita ketahui, karena itu adalah hal yang Real, bukan imaginasi", itu kutipan dr sumber.

dan inilah kumpulan fakta Fisika yang mungkin belum kita ketahui!

1. Jika matahari terbuat dari pisang.

Matahari panas karena beratnya yang luar biasa, sekitar bermiliar-miliar ton dan membuatnya menjadi inti tekanan kolosal. Tekanan besar menimbulkan temperatur besar. Jika matahari terbuat dari pisang, maka beratnya akan bermiliar-miliar ton dan memiliki efek yang sama dengan matahari.

2. Semua materi pembuat ras manusia dapat masuk dalam kotak gula.

Atom merupakan 99,9999999999999999% ruang kosong. Jika semua atom dipaksa bersatu dan menghilangkan ruang di antaranya seperti kotak gula, maka massanya sekitar 10 kali massa manusia hidup. Hal ini serupa yang terjadi pada bintang netron, massa super padat peninggalan supernova.

3. Peristiwa di masa depan dapat mempengaruhi peristiwa di masa lalu.

Keanehan dunia kuantum didokumentasikan. Tetapi keanehan itu semakin aneh. Menurut eksperimen fisikawan John Wheeler dan peneliti lain pada 2007, perubahan partikel masa kini dapat mengubah partikel pada masa lalu.

4. Hampir sebagian besar semesta menghilang

Kemungkinan terdapat lebih dari 100 miliar galaksi di kosmos. Setiap galaksi memiliki 10 juta bintang. Matahari kita memiliki berat bermiliar-miliar ton. Materi ini merupakan materi terlihat di semesta.

Materi lain disebut 'materi gelap'. Materi ini masih butuh penjelasan dan tampaknya materi ini merupakan perluasan semesta.

5. Benda dapat bergerak lebih cepat dari cahaya.

Kecepatan cahaya konstan pada ruang hampa adalah 300 ribu km/detik, dan cahaya tak selalu melewati ruang hampa. Dalam air, foton bergerak sepertiga kecepatan awal. Dalam reaktor nuklir, beberapa partikel dipaksa bergerak dalam kecepatan tinggi bahkan lebih cepat dari cahaya.

6. Ada jumlah tak terbatas saat menulis dan membaca

Menurut standar model kosmologi saat ini, jumlah semesta yang dapat dihitung pun tak ada batasnya seperti buih. Namun, jumlah kemungkinan sejarah terbatas karena jumlah peristiwa terjadi juga terbatas.

7. Lubang Hitam tidak hitam

Lubang hitam memang sangat gelap, tapi tak hitam. Mereka bersinar dan memberi sedikit spektrum cahaya, temasuk cahaya yang dapat dilihat.

8. Penjelasan mendasar dari semesta tak termasuk masa lalu, kini atau masa depan

Menurut teori relativitas, tak ada hal seperti masa kini atau masa depan atau masa lalu. Bingkai waktu sangat relatif. Waktu kita sama karena kita bergerak pada kecepatan yang sama. Jika kita bergerak pada kecepatan berbeda, kita akan menemukan bahwa kita menua lebih cepat.

9. Partikel dapat mempengaruhi sisi lain semesta dalam sekejab

Ketika elektron bertemu kembaran antimateri, keduanya akan hancur dalam kilatan energi dan dua foton akan terbang dari ledakan itu.

Kembaran itu akan mulai berputar pada arah sebaliknya, dan secara instan kembaran di sisi lain semesta juga ikut berputar.

10. Semakin cepat bergerak, semakin berat

Jika Anda berlari dengan cepat, berat Anda akan bertambah. Tak permanen, tapi secara sesaat akan menambah sedikit berat. Menurut teori relativitas, massa dan energi adalah sama. Semakin banyak energi yang dikeluarkan, semakin berat massanya

Terbentuknya Fatamorgana

Pembentukan fatamorgana menurut ahli science. Fatamorgana bisa di bilang bayangan yang menipu, yang biasanya terjadi pada orang yang berpergian jauh melewati gurun pasir yang gersang dan panas, sebaiknya apabila ada yang mengalami, terlihatnya danau, atau sungai di daerah gurun, tidak usah di hiraukan lagi, karena bisa di pastikan itu hanyalah fatamorgana, dan berikut ini adalah penjelasan mengenai pembentukan fatamorgana.

Fatamorgana terbentuk di padang pasir panas ketika udara sangat panas sehingga udara mebelokkan dan menyimpangkan sinar matahari. citra berkilauan yang di timbulkan fatamorgana sering mengecoh para musafir di padang pasir. Orang mengira bahwa merika melihat sebuah oase ataukota di cakrawala, padahal kenyataannya oase atau kota tersebut tidak ada. dalam kondisi kondisi tertentu, seperti bentangan jalan aspal atau padang pasir udara memanas karena sinar matahari yang sangat menyengat. Cahaya matahari yang memancar ke bawah dari puncak suatu objek, misalnya unta di atasnya, akan terpancar melalui udara dingin secara normal. ketika langit adalah objek fatamorgana, daratan secara keliru di anggap sebagai danau atau kebangan air.

Apa dan Bagaimanakah Tornado??

Isu tentang pemanasan global lagi naik daun saat-saat sekarang ini. Sejumlah fakta membuktikan bahwa bumi kita sekarang ini memang telah mengalami peningkatan suhu, perubahan iklim gobal, dibandingkan dengan periode sebelumnya. Hal inilah juga yang mungkin menyebabkan terjadinya kondisi cuaca yang makin buruk pada hampir seluruh negara yang salah satu dampaknya adalah makin meningkatnya intensitas kejadian angin tornado dibandingkan tahun-tahun sebelumnya. Harta benda dan jiwa banyak yang melayang akibat ulah tornado ini. Walaupun demikian kita jangan langsung menjustifikasi bahwa kita semua tidak turut bertanggung jawab terhadap kondisi sekarang ini. Justru kitalah yang paling besar mengemban tanggung jawab agar bumi kita ini dapat terpelihara dengan baik. Sebab perubahan iklim yang cukup kritis sekarang ini tidak lain juga merupakan ulah tangan-tangan jahil manusia yang seenaknya saja mengeksploitasi kekayaan bumi tanpa memperdulikan dampak kerusakan yang ditimbulkannya. Seperti halnya pepatah, yang saya yakin sudah akrab di telinga kita semua, menyatakan “Sedia payung sebelum hujan” maka seyogyanya kita, terlebih bagi orang awam, mengenal lebih jauh seluk beluk tornado agar nantinya dapat dilakukan tindakan antisipasi yang lebih matang sehingga setidaknya dapat mengurangi jumlah kerugian, baik dari segi materi dan terlebih lagi nyawa manusia. Lantas apa dan bagaimanakah tornado itu?

Tornado berasal dari Tronada (Spanyol), Tonare (Latin) dan kerap dikenal dengan istilah Twister dan Willy-willy. Di Indonesia Raja Angin ini disebut dengan Angin Putting Beliung atau Angin Leysus. Dari definisinya tornado dapat diartikan sebagai putaran yang kencang dari suatu kolom udara yang terbentuk dari awan cumuliform yang telah menyentuh tanah, biasanya tampak sebagai corong awan (funnel cloud) dan kerap disertai dengan badai angin dan hujan, petir atau batu es. Sebagian besar tornado disebabkan oleh badai guntur yang berputar dengan sirkulasi yang teratur yang disebut dengan mesosiklon. Pembentukan tornado umumnya dapat dilihat pada hal- hal yang terjadi pada skala badai, di dalam dan sekitar mesosiklon. Perbedaan temperatur pada bagian tepi massa udara turun yang berada di sekitar mesosiklon (downdraft oklusi) erat kaitannya dengan pertumbuhan tornado. Sebagian besar tornado dapat memiliki kecepatan lebih dari 480 km/jam, rata-rata 175 km/jam atau lebih (di sekitar pusat dapat mencapai 100-200 meter/jam), dengan ketinggian ± 75 m, diameter umumnya berkisar antara puluhan hingga ratusan meter. Umumnya terjadi pada siang hingga sore hari. Di Amerika Serikat tornado terjadi antara pukul 15 – 21 LT. Pada belahan bumi utara sebagian besar tornado berpusar berlawanan dengan jarum jam, sebaliknya di belahan bumi selatan berpusar searah jarum jam. Waktu berlangsungnya Tornado biasanya hanya beberapa menit (kurang dari 10 menit), paling lama juga tidak lebih dari beberapa jam.

Tornado dapat terjadi dimana saja diseluruh tempat di dunia, namun pada daerah-daerah lintang tinggi terjadinya biasanya pada musim semi atau musim panas. Amerika Serikat memiliki intensitas kejadian angin tornado yang lebih tinggi dibandingkan area lainnya, khususnya di Amerika Barat-Tengah. Di Indonesia, tornado lebih banyak terjadi di sekitar Sumatera dan Jawa. Tornado dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis dan skala kerusakannya. Berdasarkan jenisnya, tornado dibedakan atas :

• Weak Tornado
Dikategorikan demikian karena waktu berlangsungnya sangat singkat antara 1 hingga 10 menit atau lebih, sebagian besar memiliki ukuran kecil dengan daya perusak yang kecil - umumnya berskala F0 – F1 - serta kecepatan angin kurang dari 112 mph. Persentase jumlah kematian yang diakibatkan tornado lemah kurang dari 5% dari keseluruhan kematian yang disebabkan tornado. Jenis ini paling banyak di antara jenis lainnya, mencakup 88% dari total keseluruhan kejadian tornado.

• Strong Tornado
Berlangsung selama 20 menit atau bahkan lebih, umumnya berukuran kurang lebih 10 m dengan daya perusak kuat - berskala F2 – F3 - serta kecepatan angin antara 113 - 206 mph. Kematian yang diakibatkan tornado ini mencakup hingga 30%. Tornado kuat mencakup 11% dari jumlah keseluruhan kejadian tornado.

• Violent Tornado
Tornado ini dapat berlangsung cukup lama melebihi 1 jam dan dapat melintasi bermil-mil sebelum menghilang dengan daya perusak yang sangat kuat - F4 – F5 - serta kecepatan angin lebih dari 205 mph. Jenis ini paling banyak merenggut korban jiwa mencapai 70% kematian dari keseluruhan. Sangat jarang terjadi sehingga hanya mencakup 1% dari jumlah keseluruhan kejadian tornado.

Dr. T. Theodore Fujita mengembangkan suatu metode untuk mengklasifikasikan tingkat kerusakan yang dihasilkan oleh tornado. Metode ini dikenal dengan nama Skala Fujita dengan deskripsi sebagai berikut :

• Skala F0
Kecepatan (Mph) : <>

• Skala F1
Kecepatan (Mph) : 73 - 112 Tingkat kerusakan : Sedang, atap rumah berhamburan; rumah semi-permanen bergeser bahkan roboh; pohon besar tumbang; kaca yang tidak kuat pecah; seng dan asbes beterbangan.

• Skala F2 Kecepatan (Mph) : 113 – 157 Tingkat kerusakan : Signifikan, atap rumah dari kayu dan tanah liat terbang; rumah semi-permanen roboh; mobil terbalik; pohon besar tercabut; misil ringan terpicu; mobil terangkat dari permukaan tanah.

• Skala F3
Kecepatan (Mph) : 158 – 206 Tingkat kerusakan : Berat, atap beterbangan dan dinding rumah permanen rusak parah bahkan roboh; kereta api terbalik; sebagian besar pohon di hutan tercabut; mobil besar terlempar dari permukaan tanah.
• Skala F4

Kecepatan (Mph) : 207 – 260 Tingkat kerusakan : Hebat, rumah permanen porak poranda; bangunan dengan pondasi semi-permanen tersapu; misil besar terpicu; mobil dan benda berat lainnya terlempar beterbangan; semua pohon beterbangan.

• Skala F5
Kecepatan (Mph) : 261 – 318 Tingkat kerusakan : Sangat hebat, rumah dengan kerangka yang baik pondasinya tersapu; Misil berukuran besar beterbangan di udara hingga 100 meter; fenomena luar biasa lain akan muncul.

Menguak Rahasia Cincin Gas di Leo

Cincin di grup lokal Leo. kredit :CFHT/Astron - P.A. Duc

Menyingkap misteri di alam semesta memang tak kan pernah selesai. Namun setiap ada satu cerita yang terkuak, selalu saja ada cerita menarik di dalamnya. Kali ini tim peneliti internasional berhasil mengungkap asal muasal cincin gas raksasa yang ada di grup Leo.

Grup Leo merupakan salah satu grup lokal yang berisi galaksi-galaksi, di antaranya adalah Bima Sakti. Grup galaksi lokal biasanya juga terdiri memiliki lebih dari 30 galaksi termasuk di dalamnya galaksi katai.

Gas Purba
Dengan menggunakan Canada-France-Hawaii Telescope, para peneliti berhasil mendeteksi tanda tangan optik cincin yang ternyata memiliki kaitan dengan area pembentukan bintang. Nah, pengamatan ini sekaligus juga mengesampingkan asal usul gas yang berasal dari galaksi. Dari hasil simulasi numerik, skenario pembentukan cincin bisa diketahui yakni dari tabrakan antar dua galaksi yang terjadi lebih dari 1 milyar tahun lalu.

Dalam teori pembentukan galaksi yang ada saat ini, akresi gas primordial merupakan proses kunci pada tahap awal pertumbuhan galaksi. Gas primordial aka gas purba memiliki 2 ciri utama yakni, gas purba tak pernah berdiam di galaksi manapun, dan ia juga tidak memenuhi kondisi yang dibutuhkan untuk membentuk bintang. Pertanyaannya apakah proses akresi seperti ini masih terjadi pada galaksi dekat?

Untuk menjawabnya dilakukan survei pada area langit yang cukup besar agar bisa mendeteksi gas primordial.

Cincin Raksasa di Leo
Cincin Leo, sebuah cincin raksasa yang terbentuk dari gas dingin dan membentang selebar 650000 tahun cahaya mengelilingi galaksi-galaksi yang ada di grup Leo. Cincin ini merupakan awan dan gas antar galaktik yang misterius sekaligus dramatik. Bahkan semenjak penemuannya di era 80-an, asal usul dan sifat-sifat alaminya masih saja diperdebatkan.

Akan tetapi, studi yang dilakukan pada kelimpahan logam di dalam gas justru menunjukkan kalau cincin tersebut ternyata terbentuk dari gas primordial. Untuk mempelajari gas yang ada disana, para peneliti menggunakan kamera MegaCam yang sangat sensitif yang dipasang pada Canada-France-Hawaii Telescope.

Berkat sensitivitas alat tersebut, mereka bisa mengamati rekan dan jejak optik lainnya dari area paling rapat di cincin dalam cahaya tampak bukannya gelombang radio. Cahaya yang dipancarkan oleh bintang muda masif mengarahkan pada fakta kalau cincin gas tersebut memiliki kemampuan untuk membentuk bintang.

Cincin gas dan bintang disekeliling galaksi juga memberi petunjuk keberadaan cincin yang lain. Sebuah cincin yang dikenal sebagai cincin hasil tabrakan, terbentuk saat dua buah galaksi saling bertabrakan. Contoh cincin tersebut bisa dilihat di galaksi Cartwheel. Nah, dengan penemuan cncin hasil tabrakan tersebut, apakah lantas cincin di Leo juga merupakan cincin yang berasal dari hasil tabrakan juga ?

Untuk mengetahui jawabannya, maka dilakukan simulasi numerik yang bisa memberi demonstrasi dan gambaran tentang sang cincin di Leo tersebut. Hasilnya, cincin ini memang berasal dari tabrakan raksasa dua galaksi lebih dari 38 juta tahun cahaya yang lalu. Pada saat terjadinya tabrakan, piringan gas salah satu galaksi tertiup ke luar dan kemudian membentuk cincin di luar galaksi. Hasil simulasi lanjut juga berhasil mengidentifikasi kedua galaksi yang bertabrakan itu yakni NGC 3384, salah satu galaksi ang berada di pusat grup Leo dan M96, galaksi spiral masif yang berada di batas luar grup. Dan tak hanya itu. Waktu tabrakannya pun berhasil diprediksi yakni lebih dari 1 milyar tahun lalu.

Yang pasti gas di Leo ini bukanlah gas primordial dan masih terus dilakukan pencarian gas primordial tersebut.

Efek Toksik Merkuri Metalik (Hg0)

Merkuri dilambangkan dengan Hg, akronim dari Hydragyrum yang berarti perak cair. Merkuri merupakan salah satu unsur logam yang terletak pada golongan II B pada sistem periodik, dengan nomor atom 80 dan nomor massa 200.59. Logam merkuri dihasilkan secara alamiah diperoleh dari pengolahan bijihnya, Cinabar, dengan oksigen (Palar;1994).

Logam merkuri yang dihasilkan ini, digunakan dalam sintesa senyawa senyawa anorganik dan organik yang mengandung merkuri. Dalam kehidupan sehari-hari, merkuri berada dalam tiga bentuk dasar, yaitu : merkuri metalik, merkuri anorganik dan merkuri organik

Merkuri metalik dikenal juga dengan istilah merkuri unsur (mercury element), merupakan bentuk logam dari merkuri. logam ini berwarna perak. Jenis merkuri ini digunakan pada alat-alat laboratorium seperti termometer raksa, termostat, spignometer, barometer dan lainya. Secara umum logam merkuri memiliki karakteristik sebagai berikut, Berwujud cair pada suhu kamar (25⁰C) dengan titik beku (-39⁰C). Merupakan logam yang paling mudah menguap. Memiliki tahanan listrik yang sangat rendah, sehingga digunakan sebagai penghantar listrik yang baik. Dapat membentuk alloy dengan logam lain (disebut juga dengan amalgam)

Merkuri metalik digunakan secara luas dalam industri, diantaranya sebagai katoda dalam elektrolisis natrium klorida untuk menghasilkan soda kautik (NaOH) dan gas klorin. Logam ini juga digunakan proses ektraksi logam mulia, terutama ekstraksi emas dari bijihnya, digunakan juga sebagai katalis dalam industri kimia serta sebagai zat anti kusam dalam cat.

Merkuri metalik dapat masuk kedalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan. Termometer merkuri yang pecah merupakan salah satu contohnya. Ketika termometer pecah, sebagian dari merkuri menguap ke udara. Merkuri metalik tersebut dapat terhirup oleh manusia yang berada di dekatnya.

Delapan puluh persen (80%) dari merkuri uap yang terhirup, diabsorbsi oleh alveoli paru-paru. Merkuri metalik ini masuk dalam sistem peredaran darah manusia dan dengan bantuan hidrogen peroksidase merkuri metalik akan dikonversi menjadi merkuri anorganik.

Penggunaan merkuri metalik yang lain dan paling umum adalah pada amalgam gigi. Amalgam gigi mengandung 50 % unsur merkuri, 35 % perak, 9 % timah 6 % tembaga dan seng. Amalgam ini digunakan sebagai penambal gigi berlobang.

Tambalan amalgam melepaskan partikel mikroskopik dan uap merkuri. Kegiatan mengunyah dan meminum makanan dan minuman yang panas menaikan frekuensi lepasnya tambalan gigi. Uap merkuri tersebut akan di serap oleh akar gigi, selaput lendir dari mulut dan gusi, dan ditelan, lalu sampai ke kerongkongan dan saluran cerna.

Merkuri metalik dalam saluran gastrointestinal akan dikonversi menjadi merkuri sulfida dan diekskresikan melalui feces. Para peneliti dari Universitas Of Calgari melaporkan bahwa 10 % merkuri yang berasal dari amalgam pada akhirnya terakumulasi di dalam organ-organ tubuh (McCandless;2003)

Merkuri metalik larut dalam lemak dan didistribusikan keseluruh tubuh. Merkuri metalik dapat menembus Blood-Brain Barier (B3) atau Plasenta Barier. Keduanya merupakan selaput yang melindungi otak atau janin dari senyawa yang membahayakan. Setelah menembus Blood-Brain Barier, merkuri metalik akan terakumulasi dalam otak. Sedangkan merkuri yang menembus Placenta Barier akan merusak pertumbuhan dan perkembangan janin.

Hukum Aksi - Reaksi

Ada pepatah mengatakan "Tak kenal maka tak sayang". Pepatah ini tak hanya berlaku untuk para remaja yang sedang jatuh cinta akan tetapi juga berlaku buat para pelajar yang sedang belajar fisika. Sudahkah Anda mengenal hukum aksi-reaksi atau hukum ketiga Newton? Tentu saja sudah! Gaya aksi sama dengan (min) Gaya reaksi atau F aksi = -F reaksi. Itulah jawaban yang paling sering didengar kalau seseorang bertanya mengenai bunyi hukum tersebut. Jawaban ini tidak hanya salah tempat karena merupakan persamaan matematika (bukan pernyataan) akan tetapi juga dapat menimbulkan kesalahpahaman konsep. Ibarat mengenal seseorang, hanya namanya saja.

Kita tidak akan menghafalkan bunyi hukum aksi-reaksi karena pelajaran fisika bukanlah pelajaran menghafal bait-bait Shakespeare atau menghafal lagu-lagu wajib nasional. Kita akan berkenalan dengan hukum tersebut melalui pendekatan konsep dan aplikasi sehari-hari. Mari kita mengenal hukum aksi-reaksi secara benar! Hukum aksi-reaksi menjelaskan tentang interaksi antara dua benda. Newton menyadari bahwa gaya tidak bisa muncul dengan sendirinya. Gaya selalu muncul secara berpasangan. Jika sebuah benda A memberikan gaya kepada benda B (F[A pada B]) maka benda B akan memberikan gaya kepada benda A dengan arah yang berlawanan (F[B pada A]) dan bernilai sama besar (lihat gambar 1).

Perhatikan bahwa gaya yang disebabkan oleh A (F[A pada B]) berada/bekerja pada benda B (panah merah). Sebaliknya gaya yang disebabkan oleh B (F[B pada A]) berada pada benda A (biru). Kedua gaya ini berpasangan dan berlawanan arah tetapi tak saling meniadakan karena tidak bekerja pada benda yang sama. Mereka bekerja pada benda yang berbeda. Gaya mana yang merupakan gaya aksi dan reaksi tidak menjadi masalah. Sekarang gantilah benda A dengan Anda! Anda sedang mendorong sebuah benda B yang memiliki roda dibagian bawah (lihat gambar 2). Dorongan kaki Anda membuat Anda dan benda B bergerak ke kanan. Bagaimana menjelaskan fenomena tersebut menurut hukum aksi-reaksi?

Untuk menjelaskan mengapa balok B bergerak kita hanya melihat gaya-gaya yang bekerja pada balok B saja (lihat gambar 3). Ada dua gaya yang bekerja pada balok B yakni gaya dorongan tangan Anda (panah merah sedang) dan gaya dorongan balik tanah pada balok B (biru kecil). Perhatikan bahwa kedua gaya ini bukan merupakan pasangan aksi-reaksi karena bekerja pada benda yang sama! Gaya ini berlawanan arah. Oleh karena gaya dorong tangan lebih besar daripada gaya gesek tanah maka ada resultan gaya ke arah gaya dorong, yakni ke kanan.

Hal yang sama dapat kita lakukan untuk menjelaskan pergerakan Anda ke kanan. Pada diri Anda bekerja dua gaya yakni gaya dorong balik balok (biru sedang) dan gaya gesek tanah (merah panjang). Karena gaya gesek tanah lebih besar maka Anda terdorong ke kanan.

Jika gaya dorong balok (merah sedang) lebih kecil daripada gaya gesek tanah maka balok tidak bergerak. Itu sebabnya digunakan roda. Roda akan memperkecil gaya gesek sehingga balok lebih mudah digerakkan.

Sekarang kita tahu mengapa kuda yang menarik kereta tidak bisa menipu kusirnya dengan dalih hukum ketiga bahwa sekuat apapun kuda menarik kereta maka kereta akan menarik kuda dengan gaya yang sama dan berlawanan. Jelas sang kuda keliru! Gaya aksi-reaksi harus bekerja pada dua benda yang berbeda sehingga mereka tidak saling meniadakan pada benda yang sama. Gaya yang bekerja pada kuda adalah gaya gesek tanah dan gaya tarik kereta. Keduanya bukan gaya aksi reaksi karena sama-sama bekerja pada kuda (satu benda). Jika gaya gesek tanah lebih besar (artinya kuda harus mendorong tanah dengan gaya yang kuat) daripada gaya gesek tanah maka kuda akan memiliki gaya netto dan iapun bergerak bersama kereta (ingat kereta memiliki roda jadi gaya gesek kereta kecil dibandingkan gaya tarik kuda).

Mari kita berimajinasi lagi! Saat kita diam sambil berdiri diatas tanah ada dua gaya vertikal yang bekerja pada kita, yakni gaya berat (-mg) ke arah bawah/bumi dan gaya normal tanah (mg) ke atas. Keduanya saling menimbangi dan bernilai sama. Apakah keduanya merupakan gaya aksi reaksi? Tentu tidak! Mereka bekerja pada benda yang sama (pada Anda). Lalu siapakah pasangan gaya berat pada tubuh Anda? Ia harus bekerja pada benda lain. Benda itu adalah bumi. Benar! Bumi yang besar sedang ditarik oleh Anda tapi karena massa Anda yang menyebabkan gaya F (-m g), sangat sangat kecil dibandingkan massa Bumi maka percepatan yang diterima Bumi sangatlah kecil (a = F/M = (m g)/M, M bumi sangat besar). Keberadaan gaya normal yang merupakan reaksi dari gaya aksi benda yang menyentuh tanah menjelaskan mengapa Anda diam diatas tanah dan tidak menembus bumi! Karena resultan gaya Anda nol maka tentu saja Anda tidak menghilang dalam tanah atau terbang ke atas!

Gaya gesek memainkan peranan yang sangat penting meskipun kita seringkali tidak menyadarinya. Gaya gesek inilah yang sebenarnya membuat kita dapat berjalan dan mobil dapat bergerak. Kita berjalan dengan mendorong tanah kebelakang menggunakan kaki kita! Gaya kaki ini bekerja pada tanah. Sebagai reaksinya tanah akan mendorong kita kedepan dan kitapun berjalan tanpa berterimakasih?untung saja kita tidak berpijak pada es yang sangat licin karena gaya geseknya bisa amat kecil sehingga menyulitkan kita untuk terdorong ke depan dengan syarat kita tidak terjatuh terlebih dahulu!

Hanya kalau kita mau berimajinasi, berpikir bebas, dan mampu menjelaskan fenomena fisika dengan konsep yang benar, kita bisa sampai pada tahap menyayangi fisika?paling tidak sekarang kita telah mengenal hukum aksi reaksi dengan baik! Betul kan?

Gambar :

Gaya aksi reaksi terjadi secara berpasangan, arahnya berlawanan, besarnya sama, dan bekerja pada benda yang berbeda.

Terdapat tiga pasangan aksi-reaksi yang berarah horizontal pada gambar diatas. Pertama, pasangan aksi-reaksi gaya aksi dorongan Anda (panah merah sedang) dengan gaya reaksi dorongan balik balok pada Anda (biru sedang). Kedua, pasangan aksi-reaksi gaya aksi kaki Anda pada tanah (panah biru panjang) dan gaya reaksi tanah pada Anda (merah panjang). Ketiga gaya aksi balok pada tanah (merah pendek) dan gaya reaksi tanah pada balok (biru pendek). Gaya reaksi tanah pada benda juga dikenal sebagai gaya gesekan.

Terdapat dua gaya pada balok B yakni gaya dorong Anda (merah) dan gaya gesek (biru). Karena gaya merah (ke kanan) lebih besar daripada gaya biru (ke kiri) maka ada resultan gaya ke kanan.

Fakta Kekuatan Uranium

Uranium ialah salah satu unsur radioaktif yang memiliki tenaga yang sangat besar. tenaga itu dapat diperoleh dengan cara pembelahan nuklir (reaksi fisi). Pada proses pembelahan itu menghasilkan banyak energi kalor yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. salah satunya ialah pembangkit listrik tenaga nuklir.

Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, pada teras reaktor atom uranium ditembaki dan dibelah dengan neutron, hingga terjadilah reaksi berantai yang dikendalikan oleh batang pengendali. Batang yang digerak-gerakan ini menyerap neutron. reaksi itu menghasilkan panas dan panas mengubah air menjadi uap untuk memutar turbin pembangkit listrik.

Fakta Kekuatan Uranium?
1 gram Uranium = minyak 2.000 liter
1 gram Uranium = Batu Bara 3 ton
1 gram Uranium dapat menyalakan 23.000 TV selama 1 jam
1 gram Uranium dapat menggerakan mobil kecil untuk mengelilingi separuh dunia

Sangat mengerikan apabila uranium ini di jadikan senjata untuk tujuan kejahatan, pasti dunia ini akan kacau dan hancur

Definisi dan Macam-macam Tegangan

Pengertian Tegangan

Hukum Newton pertama tentang aksi dan reaksi, bila sebuah balok terletak di atas lantai, balok akan memberikan aksi pada lantai, demikian pula sebaliknya lantai akan memberikan reaksi yang sama, sehingga benda dalam keadaan setimbang. Gaya aksi sepusat (F) dan gaya reaksi (F”) dari bawah akan bekerja pada setiap penampang balok tersebut. Jika kita ambil penampang A-A dari balok, gaya sepusat (F) yang arahnya ke bawah, dan di bawah penampang bekerja gaya reaksinya (F”) yang arahnya ke atas.

Pada bidang penampang tersebut, molekul-molekul di atas dan di bawah bidang penampang A-A saling tekan menekan, maka setiap satuan luas penampang menerima beban sebesar: F/A

Macam-macam Tegangan

Tegangan timbul akibat adanya tekanan, tarikan, bengkokan, dan reaksi. Pada pembebanan tarik terjadi tegangan tarik, pada pembebanan tekan terjadi tegangan tekan, begitu pula pada pembebanan yang lain.

a. Tegangan Normal

Tegangan normasl terjadi akibat adanya reaksi yang diberikan pada benda. Jika gaya dalam diukur dalam N, sedangkan luas penampang dalam m2, maka satuan tegangan adalah N/m2 atau dyne/cm2.

b. Tegangan Tarik

Tegangan tarik pada umumnya terjadi pada rantai, tali, paku keling, dan lain-lain. Rantai yang diberi beban W akan mengalami tegangan tarik yang besarnya tergantung pada beratnya.

c. Tegangan Tekan

Tegangan tekan terjadi bila suatu batang diberi gaya F yang saling berlawanan dan terletak dalam satu garis gaya. Misalnya, terjadi pada tiang bangunan yang belum mengalami tekukan, porok sepeda, dan batang torak. Tegangan tekan dapat ditulis:

d. Tegangan Geser

Tegangan geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang, tidak segaris gaya namun pada penampangnya tidak terjadi momen. Tegangan ini banyak terjadi pada konstruksi. Misalnya: sambungan keling, gunting, dan sambungan baut.

Tegangan geser terjadi karena adanya gaya radial F yang bekerja pada penampang normal dengan jarak yang relatif kecil, maka pelengkungan benda diabaikan. Untuk hal ini tegangan yang terjadi adalah Apabila pada konstruksi mempunyai n buah paku keling, maka sesuai dengan persamaan dibawah ini tegangan gesernya adalah

e. Tegangan Lengkung

Misalnya, pada poros-poros mesin dan poros roda yang dalam keadaan ditumpu. Jadi, merupakan tegangan tangensial. Gambar 20. Tegangan lengkung pada batang rocker arm.

f. Tegangan Puntir

Tegagan puntir sering terjadi pada poros roda gigi dan batang-batang torsi pada mobil, juga saat melakukan pengeboran. Jadi, merupakan tegangan trangensial.

Berbagai Macam Sifat Logam

Sumber : google

Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia dan sifat pengerjaan.

Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan.

Kekuatan (Strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Sementara itu, kekuatan gesermya kira-kira dua pertiga kekuatan tariknya. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser.

Kekerasan (Hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau penekanan. Kekerasan merupakan kemampuan suatu material untuk menahan takik atau kikisan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material digunakan uji Brinell.

Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk atau deformasi setelah diberi beban.

Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan.

Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk. Elastisitas merupakan kemampuan suatu material untuk kembali ke ukuran semula setelah gaya dari luar dilepas. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi.

Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk tetap tanpa ada kerusakan.

Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat fisika adalah sebagai berikut: Titik lebur, Kepadatan, Daya hantar panas, dan daya hantar listrik.

Sifat kimia adalah kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi. Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada dua macam korosi, yaitu korosi karena efek galvanis dan reaksi kimia langsung.

Sifat pengerjaan adalah suatu sifat yang timbul setelah diadakannya proses pengolahan tertentu. Sifat pengerjaan ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum pengolahan logam dilakukan.

Blok silinder

Motor bakar torak merupakan mesin dengan pembakaran dalam atau Internal Combustion Engine (ICE) dimana pada saat sekarang ini masih banyak digunakan untuk berbagai keperluan terutama di bidang transportasi. Peranannya di bidang transportasi sangatlah besar, karena hampir semua kendaraan terutama yang beroperasi di darat menggunakan motor bakar torak sebagai penggeraknya.Motor bakar torak sendiri terbagi menjadi dua jenis utama, yaitu Motor Bensin (Otto) dan Motor Diesel. Perbedaan kedua jenis motor tersebut sangat jelas sekali yaitu jika motor bensin menggunakan bahan bakar bensin (premium), sedangkan motor diesel menggunakan bahan bakar solar. Perbedaan yang utama juga terletak pada sistem penyalaannya, di mana pada motor bensin digunakan busi sebagai sistem penyalaannya sedangkan pada motor diesel memanfaatkan suhu kompresi yang tinggi untuk dapat membakar bahan bakar solar.Kemajuan teknologi di Industri Otomotif (kendaraan bermotor) sudah memasuki tahap penggunaan bahan bakar alternatif, dimana bahan bakar tersebut harus ekonomis, emisi yang dihasilkan aman bagi lingkungan dan memiliki nilai oktan yang tinggi. Dengan adanya dampak negatif yang ditimbulkan oleh pemakaian bensin yang mengandung timbal (TEL) terhadap lingkungan, maka penggunaan bensin dengan TEL sebagai bahan bakar motor bensin perlu dicari alternatif bahan bakar lain yang lebih aman.

Untuk maksud tersebut dapat digunakan bensin bebas timbal yaitu jenis premix, pertamax atau pertamax plus akan tetapi karena harganya yang terlampau mahal maka perlu dicari suatu campuran bahan bakar yang dapat membantu meningkatkan kinerja mesin, nilai oktan (octane booster), dan juga sebagai pengganti zat Tetra Ethyl Lead (TEL) yaitu dengan menggunakan Toluene (methyl benzene). Toluene sendiri merupakan bahan yang berasal dari fraksi minyak bumi sama halnya dengan bensin dan toluene biasa digunakan sebagai bahan pengencer cat. Bedanya Toluene (C7H8) termasuk dalam senyawa hidrokarbon aromatik (senyawa lingkar) yang molekulnya terikat satu sama lain sehingga terlihat seperti cincin dan tidak mengandung timbal serta memiliki nilai oktan yang tinggi sedangkan pada bensin (C8H18) merupakan campuran senyawa hidrokarbon alifatik (rantai terbuka) seperti iso-oktana, n-heptana dan TEL (Tetra Ethyl Lead) atau tetraetil timbal.

Campuran bensin dan toluene atau yang disebut dengan bentol mempunyai nilai oktan yang lebih tinggi (RON 94 – 98) (Richard Lassiter, How to Mix Your Own Brew, 2004) dibanding dengan bensin yang ada di pasaran (RON 88 – 92) dimana campuran tersebut dapat mencegah gejala knocking (detonasi) di ruang bakar yang biasanya diakibatkan oleh kualitas bahan bakar yang rendah. Pencampuran bensin dan toluene ini dilakukan secara langsung dan secara tak langsung. Untuk pencampuran secara langgsung dimana toluene dicampur kedalam tangki bensin dengan kadar toluene sebesar 5 % dan 10 %. Pada pencampuran secara tak langsung, toluene diinjeksikan masuk ke dalam saluran yang berada di daerah setelah karburator dan daerah sebelum intake manifold dengan memanfaatkan kondisi kevakuman pada ruang bakar. Dalam pengujian tersebut dapat diketahui perbandingan campuran bensin dan toluene yang optimal, dan tidak perlu adanya perubahan atau penyetelan pada mesin bensin.

Dari hasil pengujian pada kedua kondisi bukaan throttle dan kedua metoda pencampuran, didapat kinerja mesin yang paling baik yaitu pada saat throttle dibuka 50 %, pada campuran bentol secara tak langsung dengan bukaan buret ¾ (kadar toluene sebesar 6,6 %, 7 %, dan 13,2 %) dibandingkan campuran yang lain. Karena pada kondisi tersebut dihasilkan kinerja mesin yang paling baik jika dilihat dari daya poros (Ne), pemakaian bahan bakar spesifik (Be), dan efisiensi thermal (nt) yang berturut-turut nilainya adalah 10,88 kW, 0,23 kg/kWh, dan 35,25 %. Selain itu tekanan efektif dan torsi pada campuran tersebut juga mengalami kenaikan di saat putaran 2241 rpm sampai 2934 rpm yaitu berturut-turut 458,08 kPa dan 40,02 Nm. Hal ini menunjukkan adanya proses pembakaran yang cukup baik (sempurna) sehingga kinerja yang dihasilkan pun dapat lebih optimal. Akan tetapi pada throttle 75 %, baik dengan metoda pencampuran secara langsung dan tak langsung dihasilkan kinerja yang hampir sama.

Dari hasil pengujian emisi gas buang CO dan HC terendah yang paling baik juga ditunjukkan pada kondisi throttle 50 % saat pencampuran tak langsung dengan bukaan buret ¾, yaitu emisi HC dan CO yang berturut-turut nilainya ialah 125 ppm dan 0,28 % pada putaran 2934 rpm. Hal ini mengindikasikan bahwa proses pembakaran pada campuran dengan metoda secara tak langsung lebih baik dibandingkan dengan bensin tanpa toluene. Selain itu kadar emisi gas buang pada semua kondisi pengujian jika dibandingkan dengan standar KEP MENLH NO. 35/1993 untuk motor bakar 4 langkah (4,5 % batas emisi gas buang CO dan 3000 ppm batas emisi gas buang HC), masih dibawah ambang batas .

Cara Kerja Air Conditioner (AC)

Sebenarnya, AC maupun kulkas menggunakan prinsip yang sama yaitu saat cairan menguap diperlukan adanya kalor. Dalam proses ‘menghilangkan’ panas, sistem AC juga menghilangkan uap air, guna meningkatkan tingkat kenyamanan orang selama berada di dalam ruangan tersebut.

Filter (penyaring) tambahan digunakan untuk menghilangkan polutan dari udara. AC yang digunakan dalam sebuah gedung biasanya menggunakan AC sentral. Selain itu, jenis AC lainnya yang umum adalah AC ruangan yang terpasang di sebuah jendela.

Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon[1], yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area.

Sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.

Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat[2] mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

Gedung-gedung besar menggunakan unit pendingin di mana udara segar diambil kemudian bercampur dengan udara ruangan. Campuran ini disaring dan didinginkan saat melalui sebuah unit pendingin (cooling coils). Bila udara kering, uap air ditambah. Pada akhirnya, udara dingin masuk ke dalam gedung. Willis Carrier, penemu berkebangsaan Amerika, merancang sistem/mekanisme AC pada tahun 1911. Tak lama setelah itu, AC mulai digunakan bukan hanya di pabrik, tapi digunakan juga di dalam gedung, ruangan, bus, kereta api, dan mobil.

Untuk lebih jelasnya, berikut adalah penjelasan lebih mendetail sehubungan dengan mekanisme AC.

Sebelumnya, kita perlu mengenal bagian-bagian dari AC agar kita dapat memahami sistem kerja AC. Sistem kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tekanan supaya penguapan dan penyerapan panas dapat berlangsung.

Berikut ini adalah penjelasan mengenai bagian-bagian AC:
Kompresor
Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.

Kondensor
Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi.Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.

Orifice Tube
Dimana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.

Katup ekspansi
Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin

Evaporator/pendingin
refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.

Jadi, sistem kerja AC dapat diuraikan sebagai berkut :
Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan.

Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator.

Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun.

Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser. Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan.

Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka enthalpi[3] substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.

Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.

1. Fluorocarbon adalah senyawa organik yang mengandung 1 atau lebih atom Fluorine. Lebih dari 100 fluorocarbon yang telah ditemukan. Kelompok Freon dari fluorocarbon terdiri dari Freon-11 (CCl3F) yang digunakan sebagai bahan aerosol, dan Freon-12 (CCl2F2), umumnya digunakan sebagai bahan refrigerant. Saat ini, freon dianggap sebagai salah satu penyebab lapisan Ozon Bumi menajdi lubang dan menyebabkan sinar UV masuk. Walaupun, hal tersebut belum terbukti sepenuhnya, produksi fluorocarbon mulai dikurangi.

2. Thermostat pada AC beroperasi dengan menggunakanlempeng bimetal yang peka terhadap perubahan suhu ruangan. Lempeng ini terbuat dari 2 metal yang memiliki koefisien pemuaian yang berbeda. Ketika temperatur naik, metal terluar memuai lebih dahulu, sehingga lempeng membengkok dan akhirnya menyentuh sirkuit listrik yang menyebabkan motor AC aktif/jalan.

Menggerakkan Benda Dengan Cahaya Dalam Skala Meter

Dulu, menggerakkan obyek-obyek dengan cahaya hanya mampu dilakukan dalam skala yang sangat kecil. Sekarang para ilmuwan menggerakkannya dalam skala meter.

Lebih dari 40 tahun para ilmuwan menggunakan tekanan radiasi cahaya untuk memanipulasi obyek-obyek kecil di luar angkasa, akan tetapi hingga saat ini pergerakan obyek-obyek tersebut hanya terbatas pada skala yang sangat kecil, biasanya hanya beberapa ratus mikrometer dan kebanyakan dilakukan pada cairan-cairan. Pada penelitian baru, para ilmuwan mendemonstrasikan suatu teknik yang menghasilkan manipulasi optik sangat besar di udara dengan menggunakan penangkap optik yang bisa menggerakkan obyek berukuran 100 mikrometer melintasi jarak dalam skala meter dengan akurasi sekitar 10 mikrometer.

Para peneliti yakni Vladlen Shvedov dari Universitas Nasional Australia di Canberra dan Universitas Nasional Tavrida di Simferopol, Ukraina dan rekan-rekan penelitinya mempublikasikan penelitian mereka di edisi terakhir Physical Review Letters baru-baru ini.

Sebagaimana yang dijelaskan oleh para ilmuwan, menggerakkan obyek dengan cahaya bisa dilakukan dengan menggunakan efek fotoresis di udara serta gas-gas lainnya. Ketika suatu partikel dipanaskan secara tidak merata oleh cahaya, molekul-molekul gas sekitar melambung dari permukaan partikel dengan kecepatan berbeda yang menghasilkan tenaga pada partikel itu yang menekannya ke arah dari iluminasi atau cahaya yang lebih tinggi ke iluminasi yang lebih rendah.

Dalam studi baru tersebut, para ilmuwan memodifikasi sistem penangkap cahaya yang biasa digunakan dengan menggabungkan pusaran sinar optik dengan sebuah bagian yang serupa kue donat untuk membuat saluran pipa optik tempat lingkaran terang intensitas cahaya berfungsi sebagai penahan "dinding pipa" yang menangkap partikel-partikel penyerap cahaya di pusat gelap sinar tersebut. Komponen aksial tenaga termal pusaran sinar menekan partikel-partikel di sepanjang saluran pipa, dan sebuah cermin yang bisa digerakkan dapat mengontrol arah sinar untuk membidik partikel-partikel pada target-target yang berada pada jarak sampai satu meter.

Para peneliti mendemonstrasikan manipulasi optik jarak jauh dengan menggunakan dua jenis partikel yaitu kelompok partikel-partikel nano karbon berdiameter 100 nanometer hingga 100 mikrometer dan mikrosfer gelas berlubang berlapis karbon yang berdiameter 50 hingga 100 mikrometer. Dalam kedua kasus, permukaan karbon menjadikan obyek-obyek tersebut penyerap cahaya yang baik yang memiliki reflektivitas yang sangat rendah. Eksperimen-eksperimen tersebut menunjukkan bahwa kecepatan fotoresis partikel-partikel (yang ada dalam urutan beberapa milimeter per detik) tersebut bervariasi tergantung pada struktur internal partikel-partikel itu dan variasi-variasi yang berhubungan dengan massa.

"Tiga hal ilmiah baru yang cukup berbeda digabungkan dalam satu eksperimen," kata rekan peneliti Andrei Rode dari Universitas Nasional Australia, seperti yang dilansir oleh PhysOrg. "Hal-hal tersebut ialah penggunaan tenaga termal fotoresis untuk menggerakan partikel-partikel di udara yang berlawanan dengan tenaga tekanan cahaya atau tenaga radiasi dalam pinset optik dalam cairan, penggunaan pusaran sinar optik dengan bentuk serupa kue donat pada bagian persilangan untuk membentuk saluran pipa pusaran optik, dan penggunaan partikel-partikel penyerap cahaya dengan konduktivitas termal rendah seperti kelompok partikel nano karbon dan kas-kas gelas mikro berlapis karbon."

Seperti yang didemonstrasikan oleh para peneliti, teknik tersebut bisa memungkinkan partikel-partikel penyerap cahaya untuk dimanipulasi dengan tingakt akurasi tinggi bahkan pada jarak jauh. Para peneliti bisa menggerakkan partikel-partikel ke suatu target yang berada pada jarak 0,5 meter dengan akurasi 10 mikrometer yang mereka demonstrasikan dengan menggunakan partikel-partikel berdiameter antara 60 hingga 100 mikrometer.

"Semakin jauh jaraknya, semakin besar tenaga laser yang dibutuhkan sehingga semakin tinggi bahaya kelebihan panas atau bahkan partikel-partikel terbakar," kata Rode. "Jadi jaraknya sangat tergantung pada sifat-sifat partikel. Dengan partikel-partikel yang kami gunakan, seharusnya tak ada tantangan besar untuk memindahkannya hingga jarak 10 meter."

Memanipulasi partikel-partikel dengan optik melintasi jarak seperti itu bisa untuk beberapa aplikasi seperti transportasi bebas sentuh wadah-wadah yang berisi zat-zat yang sangat murni atau berbahaya termasuk virus-virus, sel-sel hidup dan gas-gas. Sebagaimana didemonstrasikan oleh para ilmuwan, teknik tersebut memungkinkan para peneliti untuk menggerakkan wadah-wadah pada arah yang berlawanan, mempercepatnya hingga beberapa sentimeter per detik, atau menahannya pada tempat yang tak bergerak di lokasi mana saja dalam saluran pipa. Oleh karena teknik tersebut bisa diaplikasikan ke berbagai bahan, teknik itu bisa juga digunakan untuk mempelajari partikel-partikel di udara seperti aerosol-aerosol dan juga untuk memetakan plasma-plasma debu dan debu antar-bintang di antara aplikasi-aplikasi lainnya.

Nuklir sebagai Sumber Energi Listrik

Nuklir merupakan istilah yang berhubungan dengan inti atom yang tersusun atas dua buah partikel fundamental, yaitu proton dan neutron. Di dalam inti atom terdapat tiga buah interaksi fundamental yang berperan penting, yaitu gaya nuklir kuat dan gaya elektromagnetik serta pada jangka waktu yang panjang terdapat gaya nuklir lemah. Gaya nuklir kuat merupakan interaksi antara partikel quark dan gluon yang dibahas dalam teori quantum chromodynamics (QCD) sedangkan gaya nuklir lemah adalah interaksi yang terjadi dalam skala inti atom seperti peluruhan beta yang dibahas dalam elecroweak theory.

Energi nuklir dihasilkan di dalam inti atom melalui dua buah jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi dan reaksi fisi. Reaksi fusi adalah suatu reaksi yang menggabungkan beberapa partikel atomik menjadi sebuah partikel atomik yang lebih berat. Reaksi fusi dapat menghasilkan energi yang sangat besar seperti yang terjadi pada bintang. Salah satu reaksi contoh reaksi fusi adalah penggabungan partikel deuterium (D atau ²H) dan tritium (T atau ³H) (Gambar 1.a). Langkah pertama, deuterium dan tritium dipercepat dengan arah yang saling mendekati pada suhu termonuklir. Penggabungan antara dua buah partikel tersebut membentuk helium-5 (⁵He) yang tidak stabil sehingga mengakibatkan peluruhan. Dalam proses peluruhan ini, sebuah neutron dan partikel helium-4 (⁴He) terhambur disertai dengan energi yang sangat besar, yaitu 14,1 MeV untuk penghamburan neutron dan 3,5 MeV untuk penghamburan helium-4. Sampai saat ini, reaksi fusi belum dapat dirancang oleh manusia karena membutuhkan suhu yang sangat tinggi. Hal ini menyebabkan pemanfaatan reaksi fusi sebagai sumber energi listrik belum dapat direalisasikan.

Reaksi nuklir lain yang sudah dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik adalah reaksi fisi. Reaksi fisi merupakan kebalikan dari reaksi fusi, yaitu reaksi yang membelah suatu partikel atomik menjadi menjadi beberapa partikel atomik lainnya dan sejumlah energi. Salah satu contoh dari reaksi fisi adalah reaksi fisi pada partikel uranium-235 (²³⁵U) yang ditumbuk oleh sebuah neutron yang bergerak pelan (Gambar 1.b). Proses penyerapan neutron oleh uranium-235 mengakibatkan terbentuknya partikel uranium-236 (²³⁶U) yang tidak stabil sehingga terbelah menjadi partikel krypton-92 (⁹²Kr), barium-141 (¹⁴¹Br), dan beberapa neutron bebas serta sejumlah energi. Reaksi fisi dapat berlangsung secara terus menerus yang biasa disebut dengan reaksi rantai. Dalam reaksi rantai, neutron yang telah terhambur dari reaksi fisi dapat mengakibatkan terjadinya reaksi fisi lain sama baiknya dengan reaksi fisi sebelumnya. Energi yang dihasilkan dari reaksi ini dapat dikonversi menjadi energi listrik pada sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN).

Tiga hal menarik yang terjadi pada proses reaksi fisi adalah sebagai berikut:

Peluang sebuah atom U-235 menangkap sebuah neutron bernilai sangat tinggi. Dalam sebuah reaktor yang bekerja (dikenal dengan keadaan kritis), sebuah neutron yang terhambur dari setiap reaksi fisi dapat menyebabkan terjadinya reaksi fisi yang lainnya.
Proses penyerapan dan penghamburan neutron terjadi dengan sangat cepat pada orde pikosekon (1×10^-12 sekon)
Jumlah energi yang dihasilkan berupa panas dan radiasi gamma luar biasa besar pada sebuah reaksi fisi yang terjadi. Dalam reaksi ini terbentuk beberapa produk fisi dan neutron dengan massa total yang lebih ringan dari partikel U-235 pada awal reaksi. Perbedaan massa ini diubah menjadi energi dengan nilai yang dirumuskan dalam E = mc². Dalam satu kali peluruhan atom U-235 bisa dihasilkan energi sebesar 200 MeV (1 eV = 1,6.10^-19 joule). U-235 dapat bekerja dalam sebuah sampel uranium yang diperkaya menjadi 2 sampai 3 persen. Pada senjata nuklir, komposisi U-235 mencapai 90 persen atau lebih dari sebuah sampel uranium.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) menyediakan sekitar 17 persen dari total tenaga listrik dunia. Beberapa negara membutuhkan tenaga nuklir yang lebih besat dari negara lain. Di Prancis, menurut International Atomic Energy Agency (IAEA), 75 persen tenaga listriknya dihasilkan oleh reaktor nuklir. Jumlah pembangkit tenaga listrik di dunia diperkirakan lebih dari 400 buah dengan 100 buah diantaranya berada di Amerika Serikat.

Pada PLTN, bahan bakar sebuah reaktor nuklir berupa uranium. Uranium merupakan salah satu hasil tambang yang terdapat di bumi. Uranium-238 (U-238) mempunyai waktu paruh yang sangat lama (4,5 milyar tahun) dengan komposisi 99 persen dari total uranium yang ada di bumi. Komposisi lainnya, U-235 mempunyai sekitar 0,7 persen dan U-234 jauh lebih rendah yang dibentuk melalui proses peluruhan U-238 (U-238 melalui beberapa tahap peluruhan alpha dan beta untuk membentuk isotop yang lebih stabil dan U-234 adalah salah satu hasil dari mata rantai dari peluruhan ini).

(2)

Dalam sebuah reaktor nuklir (Gambar 2), butiran uranium yang sudah diperkaya disusun dalam sebuah balok dan dikumpulkan ke dalam bundelan (reactor). Bundelan tersebut direndam dalam air pada sebuah bejana tekan. Air tersebut digunakan sebagai sebuah pendingin. Bundelan uranium yang digunakan pada reaktor nuklir berada dalam keadaan superkritis. Hal ini dapat menyebabkan uranium menjadi panas dan meleleh dengan mudah. Untuk mencegahnya, sebuah balok kontrol (control rods) dibuat dengan bahan yang menyerap neutron. Balok kontrol dimasukkan kedalam bundelan uranium dengan menggunakan sebuah mekaninisme yang dapat mengangkat atau menurunkan balok kontrol tersebut. Pengangkatan dan penurunan balok kontrol menerima perintah seorang operator untuk mengatur jumlah reaksi nuklir. Ketika seorang operator menginginkan inti uranium untuk menghasilkan panas yang lebih, balok kontrol dinaikkan dari bundelan uranium. Sebaliknya, jika ingin panas berkurang maka balok kontrol harus diturunkan. Balok kontrol dapat diturunkan hingga komplit untuk menghentikan reaktor nuklir jika terjadi kasus kecelakaan atau penggantian bahan bakar.

Bundelan uranium digunakan sebagai sumber energi panas yang sangat tinggi. Panas ini dapat mengubah air menjadi uap air. Uap air ini digunakan untuk menggerakkan sebuah turbin uap yang memutar rotor pada generator. Berdasarkan hukum Faraday putaran rotor dikonversi menjadi tenaga listrik. Dalam beberapa reaktor, uap air akan melalui tahap kedua sebagai pengubah panas medium untuk mengubah air menjadi uap air yang menggerakkan turbin. Keuntungan dari desain ini adalah air atau uap air yang tercemar bahan radioaktif tidak akan mengenai turbin. Dalam reaktor nuklir yang sama, fluida pendingin dalam kontak dengan inti reaktor dapat berupa gas (karbon dioksida) atau logam cair (sodium, potasium). Tipe reaktor ini menerima inti uranium untuk beroperasi pada suhu yang lebih tinggi.

Ketidakberuntungan dalam PLTN dapat membuat masalah yang besar diantaranya:

Penambangan dan pemurnian uranium, berdasarkan sejarah, tidak mempunyai proses yang cukup bersih.
Penggunaan PLTN yang tidak tepat dapat menimbulkan masalah yang besar. Tragedi Chernobyl dapat digunakan sebagai contoh yang tepat. Chernoyl didesain dengan seadanya dan dioperasikan dengan tidak tepat sehingga mengakibtakan skenario kasus yang paling buruk. Beberapa ton debu radioaktif terhambur ke atmosfer dalam tragedy ini.
Limbah PLTN merupakan racun yang dapat bertahan dalam ratusan tahun dan hal ini tidak aman jika tidak digunakan fasilitas penyimpanan yang permanent untuk ini.
Transportasi bahan bakar nuklir dari dan ke PLTN mempunyai beberapa resiko tetapi selama ini track record di Amerika Serikat menunjukkan hasil yang sangat baik.