Ads

Sabtu, 11 Oktober 2014

Fisika dalam Kehidupan Sehari-hari



Kalau Mendengar kata fisika, yang ada dipikiran mungkin beragam. ada yang pusing, menarik dan lain sebagainya. 


Padahal Fisika erat kaitannya sama hal disekeliling kita. Mau tau apa aja itu?



1. Mengapa Kalau Memakai Jaket Mula-mula dingin Lalu Menghangat ?







2. Kenapa Kalau Mendung Langit Berwarna Hitam ?





3. Bagaimana cara mengukur kecepatan pesawat ?

Tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara dengan menggunakan persamaan Bernoulli. Tabung ini memiliki dua jenis lubang. Satu lubang dihubungkan dengan pipa yang tertutup ujungnya. Udara dalam pipa tersebut menjadi diam. Lubang lainnya berisi udara yang bersentuhan dengan udara yang bergerak. Perbedaan tekanan udara dalam dua lubang tersebut bergantung pada kecepatan aliran udara relatif terhadap tabung.

Kalau kita lihat di sejumlah body pesawat kita akan amati sejumlah tabung logam yang menonjol dan menghadap ke depan. Itulah tabung pitot. Tabung tersebut digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara terhadap pesawat, yang artinya mengukur kecepatan pesawat terhadap bumi.




4. Apa Fungsi Lelukan Pada Pesawat?




Wingtip adalah lekukan pada ujung sayap pesawat. Salah satu tujuan penggunaan wingtip adalah mengurangi gaya hambat oleh pusaran udara di ujung sayap. Di ujung sayap (bidang batas antara benda padat dengan fluida) terjadi pusaran udara (vortices) yang arah alirannya mendorong sayap ke arah bawah. Ini mengakibatkan gaya angkat pada pesawat sedikit terhambat. 

Pusaran udara di ujung sayap dapat diperkecil dengan membuat lekukan di ujung sayap (membuat wingtip). Pengurangan gaya hambat tersebut berakibat efisiensi penggunaan bahan bakar.

Wingtip juga memberi tambahan stabilitas vertikal pada sayap. Umunya stabilitas vertikal hanya berasal dari bagian tegak di ekor pesawat. Karena posisi wingtip pada dua sayap hampir vertikal maka wingtip memberi tambahan stabilitas vertikal pada pesawat.





5. Kenapa jendela pesawat berbentuk Oval


Awalnya jendela pesawat berbentuk segi empat, namun memilik konsentrasi stress sangat besar pada ujung-ujungya (karena runcing).

Pada akhirnya, desain jendela pesawat diubah. Tidak lagi mengandung bagian yang runcing. Dan sekarang jendela pesawat berbentuk lingkaran atau oval. Dengan dersain ini maka stress pada lubang jendela tersebar hampir merata dan tidak ada lokasi yang memiliki stress terlampau tinggi.



6. Berapa Kedalaman Air Yang Masih Dapat Disedot Pompa?

Apa pun jenis pompa sedot yang kita gunakan, maka ada kedalaman maksimum air tanah yang dapat disedot. Kedalaman tersebut ditentukan oleh persamaan tekanan hidrostatik.

Prinsip kerja pompa sedot, baik pompa dragon jaman dulu maupun pompa sedot listrik merek Sanyo, Shimidzu, Hitachi, da lain-lain adalah menurunkan tekanan udara di ujung atas pipa. Ujung bawah pipa tercelup dalam air sumur. Permukaan air sumur mendapat tekanan atmosfer. Karena ruang di ujung atas pipa diturunkan tekanannya maka air terdesak dari ujung bawah pipa dan naik sepanjang pipa. Ketinggian naiknya air ditentukan oleh perbedaan tekanan atmosfer dengan tekanan di ujung atas pipa.

Kalaupun ruang di ujung atas pipa dapat dibuat vakum 100% maka ketinggian maksimum naiknya air hanya 11,2 meter. Karena pompa tidak mebuat ruang yang benar-benar vakum maka tinggi naiknya air lebih kecil dari itu. Kebanyakan pompa listrik yang dijual di pasar hanya sanggup menarik air hingga kedalaman sekitar 9 meter. Artinya, tekanan udara di ujung atas pipa sekitar 0,2 atm.

Betapa pun hebatnya pompa sedot yang kalian miliki, berapa pun daya listrik yang digunakan, tetap tidak sanggup menarik air sumur yang lebih dalam dari 11,2 meter. Kalau ada sumur yang lebih dalam, biasanya posisi pompa diturunkan sehingga jarak antara permukaan air dengan pompa sekitar 9 meter.

Untuk sumur yang lebih dalam tidak digunakan pompa sedot, tetapi pompa jet (jet pump). Prinsip kerja pompa jet berbeda dengan pompa sedot.



7. Kenapa Kalau Mengendarai Kendaraan Bermotor Dengan Kencang Lebih Cepat Habis Bensin Dibandingkan Lambat?






8. Kenapa Tidur Di kasur terasa empuk?




9. Kenapa Ditikungan Ringan Rossi Menulurkan kaki ?




10. Mengapa Motor Miring di Jalan Melengkung?


Saat bergerak dan jalan melengkung motor menempuh gerak melingkar. Ketika bergerak melingkar benda merasakan gaya ke luar yang dikenal dengan gaya sentrifugal. Gaya ini akan menjungkalkan motor. Agar motor tidak terjungkal maka pengendara harus menghasilkan reaksi penyeimbang. Caranya adalah memiringkan motor.

Motor terjungkal artinya ada rotasi terhadap titik kontak ban dengan jalan ke arah luar. Gaya sentrifugal menghasilkan torka yang cenderung merotasi motor ke arah luar. Dengan memiringkan motor ke dalam maka gaya berat menghasilkan torka yang melawan torka gaya sentrifugal. Jika dua torka tersebut saling meniadakan (sama besar) maka motor stabil: tidak terjungkal (rotasi keluar) maupun tidak terjerembab ke tanah (rotasi ke dalam).

Makin besar kecepatan motor maka makin miring posisi motor tersebut. Itu sebabnya pada perlombaan MotoGP, saat berbelok motor hampir tidur di tanah (membentuk sudut yang sangat kecil).



11. Kenapa Kentang Goreng gosong di tepi?



Kebanyakan kentang goreng gosong di tepi, padahal seluruh bagian permukaan kentang mendapat suhu yang sama dari minyak saat digoreng. Penyebabnya adalah perbedaan laju penguapan air di tepi dan di bagian tengah.

Ujung yang runcing mengalami laju penguapan lebih tinggi daripada ujung yang datar. Di ujung kentang, laju penguapan air mendekati tak berhingga sehingga matang dengan segera. Makin runcing ujung kentang makin gosong ujung tersebut.



12. Mengapa Saat Kebakaran Selalu Muncul Angin?




Petugas pemadam kebakaran kewalahan memadamkan api di lokasi kebakaran karena muncul angin kencang. Sebenarnya, secara fisika, jika terjadi kebakaran pasti muncul angin. Makin besar kebakaran maka makin besar angin yang muncul.

Ketika terjadi kebakaran, suhu udara di lokasi menjadi sangat panas sehingga udara memuai. Pemuaian menyebabkan massa jenis udara berkurang sehingga udara terdesak ke atas. Akibatnya lokasi kebakaran mengalami kekurangan udara. Maka udara yang lebih dingin dari semua sisi lokasi datang mengisi. Inilah angin yang muncul saat kebakaran.

Peristiwa ini mirip dengan angin laut di siang hari. Siang hari suhu daratan lebih tinggi daripada suhu laut. Udara di darat terdesak ke atas karena massa jenis kecil sehingga terjadi kekurangan udara di permukaan tanah. Akibatnya udara dari laut yang lebih dingin datang mengisi. Inilah angin laut.



13. Kenapa kabel Listrik Berserabut




Kabel yang baik adalah yang memiliki tahanan listrik sekecil mungkin. Sebab makin besar tahanan listrik maka makin besar disipasi kalor akibat adanya aliran listrik sehingga makin banyak energi listrik yang hilang. Persamaan Ohm menyatakan bahwa tahanan listrik suatu bahan berbanding lurus dengan panjang dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Jadi, untuk memperkecil tahanan listrik kabel maka luas penampang kabel harus diperbesar.

Cara praktis untuk membuat kabel dengan penampang besar tetapi mudah dilekukkan adalah menggunakan kabel model serabut. Kabel terdiri dari kawat-kawat kecil (ada yang serabut) yang dibungkus menjadi satu. Luas penampang satu serabut memang kecil. Tetapi luas penampang total semua serabut besar sehingga tahanan listrik kumpulan serabut menjadi kecil. Karena terbuat dari sejumlah serabut kecil maka kabel tersebut mudah dibengkokkan.



14. Bagaimana cara mengukur jarak planet ke bumi?





Untuk mengukur jarak planet dari Bumi. Metode yang digunakan disebut juga metode paralax. Metode ini umumnya digunakan untuk mengukur jarak bintang dari Bumi. Mungkin ini bisa dilakukan sendiri dengan teleskop biasa dengan syarat planet yang akan diukur jaraknya dapat diamati saat Subuh dan Magrib. Selang waktu 2 pengukuran adalah 12 jam (saat bumi berotasi setengah putaran) sehingga posisi dua lokasi pengukuran adalah diametris.






15. Mengapa Saat Hujan dan Malam Hari Sopir Sulit Melihat Marka Jalan?





Kita dapat melihat marka jalan karena adanya cahaya yang megenai marka. Saat malam hari, cahaya yang mengenai marka jalan adalah cahaya lampu depan kendaraan. Jika tidak hujan, cahaya lampu langsung mengenai marka sehingga kita dapat melihat cukup jelas hingga marka yang jauh. 

Namun jika terjadi hujan maka marka tersebut ditutupi oleh lapisan air. Permukaan air merupakan pemantul cahaya. Cahaya yang jatuh ke permukaan air dengan sudut datang kecil (hampir tegak lurus permukaan) hampir semuanya diteruskan (sedikit yang dipantulkan). Namun, jika cahaya jatuh dengan sudut datang besar maka hampir semuanya dipantulkan. Pada kondisi ini sedikit cahaya yang dibiaskan dan mengenai marka sehingga marka menjadi kabur.

Pada gambar terlihat bahwa jika cahaya yang datang dengan sudut 70o, sekitar 20% dipantulkan oleh lapisan air atau 80% yang dibiaskan menuju marka. Apabila tinggi lampu depan kendaraan sekitar 60 cm, maka sudut cahaya lampu sebesar 70o hanya berjarak sekitar 60 cm/tan(20o) = 16 meter. Jadi hanya marka sejauh 16 meter dari bemper yang cukup jelas terlihat. Jika menggunakan acuan sudut datang 80o dengan dengan reflektansi 40% maka jarak marka yang cukup terlihat sekitar 34 meter





16. Kenapa Lubang Dijalan Cepat membesar?





Jika lubang kecil di jalan dibiarkan maka lubang tersebut akan membesar dengan cepat ketika terus-menerus diinjak ban kendaraan. Banyak pengguna jalan yang mengalami kecelakaan akibat lubang tersebut dan sebagian hingga mengalami kematian.

Mungkin sudah ada teori yang komprehensif di teknik sipil yang menjelaskan perubahan ukuran lubang sebagai fungsi waktu. Di sini saya coba gunakan rumus fisika sederhana untuk menjelaskan perubahan ukuran lubang tersebut.

Hasil yang diperoleh adalah: mula-mula ukuran lubang bertambah besar secara eksponensial lalu bertambah besar secara linier terhadap jumlah injakan oleh kendaraan. Jumlah injakan oleh kendaraan berbanding lurus dengan wakatu (hari). Jadi dapat simpulkan bahwa ukuran lubang mula-mula bertambah besar secara eksponensial lalu bertambah besar secara linier terhadap waktu.

Asumsi dari model ini adalah: lubang berbentuk lingkaran, kendaraan yang lewat dianggap sama. Namanya juga model fisika, selalu saja banyak idealisasi yang ditempuh. Namun, walapun hasil yang diperoleh tidak persis sama dengan pengamatan, tetapi secara kualitatif mendekati hasil pengamatan.

Kesimpulan dari model ini adalah: Jika ada lubang di jalan, maka segerah ditutup. Sebab ukurannya akan bertambah sangat cepat.



17. Mengapa Sayap Pesawat Dilekukkan ke Atas Saat Menyentuh Landasan ?




Bagian tersebut membelokkan aliran udara di atas sayap (udara yang menabrak sisi atas sayap). Pebelokkan tersebut menyebabkan momentum udara di atas sayap berubah. Dari yang semula memiliki arah lurus ke belakang menjadi membelok ke atas. 

Dengan demikian muncul perubahan momentum dan muncul gaya gaya yang arahnya sama dengan arah perubahan momentum. Arah gaya tersebut adalah agak miring bawah ke belakang. 

Gaya ini dapat diuraikan atas dua komponen: komponen vertikal ke bawah dan komponen horisontal ke belakang. Komponen vertikal ke bawah menghasilkan gaya tekan tambahan ke tanah selain gaya berat. Komponen horisontal ke belakang menghasilkan perlambatan pada pesawat.

Dengan adanya gaya ke bawah akibat pembelokan udara tersebut maka pesawat dapat tertancap kuat di landasan selama pengereman dan terhindar dari tergelincir.


18. Mengapa Sayap Pesawat Dilekukkan Saat Akan Mendarat?





Apa guna pembengkokkan tersebut? Pertama adalah membelokkan aliran udara di bawah sayap (udara yang menabrak sisi bawah sayap). Pebelokkan tersebut menyebabkan momentum udara di bawah sayap berubah. 

Dari yang semula memiliki arah lurus ke belakang menjadi membelok ke bawah. Dengan demikian muncul perubahan momentum. Menurut hukum Newton II, perubahan momentum menghasilkan gaya yang arahnya sama dengan arah perubahan momentum.

Jadi, pembelokan udara di bawah sayap menghasilkan gaya pada sayap yang arahnya agak miring atas ke belakang. Gaya ini dapat diuraikan atas dua komponen: komponen vertikal ke atas dan komponen horisontal ke belakang. Komponen vertikal ke atas menghasilkan gaya angkat tambahan pada pesawat. Komponen horisontal ke belakang menghasilkan perlambatan pada pesawat.

Dengan adanya gaya ke atas akibat pembelokan udara tersebut maka pesawat dapat tetap terangkat meskipun kecepatannya sudah cukup rendah. Saat pendaratan, kecepatan pesawat sekitar 150 knot yang setara dengan 278 km/jam. 

Kalau sayap tidak dibengkokkan maka dengan kecepatan yang rendah tersebut pesawat akan mengalami penurunan ketinggian secara drastis karena gaya berat lebih besar daripada gaya angkat. Saat cruising sendiri, kecepatan pesawat dapat mencapai 900 km/jam







Credit to Prof Mikrajuddin Abdullah
.

Ads

Daftar Isi