Asyik Belajar Fisika

Materi fisika kali ini tentang Penjelasan Hukum Archimedes Fisika. Apabila Anda berdiri di dalam kolam renang yg sedang diisi air, semakin penuh air kolam tersebut Anda akan merasa seolah-olah badanmu semakin ringan. Bahkan apabila air kolam sudah sampai kepala, Anda dapat terapung. Prinsip ini biasa juga digunakan agar kapal laut terapung di permukaan air. Supaya Anda dapat merancang sebuah kapal laut, tentu Anda harus tahu hukum alam yg terjadi pada peristiwa tersebut.

Ketika suatu benda dimasukkan ke dalam air, ternyata beratnya seolah-olah berkurang. Hal ini terlihat dari penunjukkan neraca pegas yg lebih kecil. Peristiwa ini tentu bukan berarti ada massa benda yg hilang, namun disebabkan oleh suatu gaya yg mendorong benda yg arahnya berlawanan dengan arah berat benda. Gaya apakah itu? Seorang ahli Fisika yg bernama Archimedes mempelajari hal ini dengan cara memasukkan dirinya pada bak mandi. Ternyata, ia memperoleh hasil yg sama dengan hasil percobaan Anda, yakni beratnya menjadi lebih ringan ketika di dalam air. Gaya ini disebut gaya apung atau gaya ke atas (FA).

Apabila Anda lihat hasil percobaan yg telah dilakukan, ternyata gaya apung sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di dalam air.



dengan: FA = gaya apung atau gaya ke atas (N), wu = gaya berat benda di udara (N), wa = gaya berat benda di dalam air (N)

Besarnya gaya apung ini bergantung pada banyaknya air yg didesak oleh benda tersebut. Semakin besar air yg didesak maka semakin besar pula gaya apungnya. Hasil penemuannya dikenal dengan Hukum Archimedes yg menyatakan bahwa apabila suatu benda dicelupkan ke dalam zat cair, baik sebagian atau seluruhnya, benda akan mendapat gaya apung (gaya ke atas) yg besarnya sama dengan berat zat cair yg didesaknya (dipindahkan) oleh benda tersebut. Secara matematis ditulis sebagai berikut.


dengan: FA = gaya apung (N), ρ = massa jenis zat cair (kg/m3), V = volume zat cair yg didesak atau volume benda yg tercelup (m3), g = konstanta gravitasi atau percepatan gravitasi (m/s2).

    Pernahkah anda bayangkan apa yang terjadi apabila kendaraan yang anda tumpangi bergerak dengan kecepatan sangat tinggi? Anda akan merasakan kendaraan tersebut terangkat ke atas. Jika hal ini tidak diantisipasi, maka roda kendaraan tidak akan mencengkeram tanah dan dapat berakibat fatal bagi pengemudi dan penumpang lainnya.
    Lalu, bagaimana dengan balapan formula 1? Apakah pertandingan ini berbahaya? Mobil-mobil balap F-1 dapat melaju dengan kecepatan lebih dari 100 mph. Dengan kecepatan sebesar itu, tentu saja pertandingan ini menjadi sangat berbahaya bagi pengendaranya. Walaupun demikian, dengan menggunakan ilmu fisika, kita dapat mengurangi resiko kecelakaan fatal yang mungkin di derita si pembalap. Dengan menggunakan prinsip Bernoulli, kita bisa membuat mobil balap yang bergerak semakin kencang justru semakin tertekan ke tanah. Prinsip yang digunakan sebenarnya mirip dengan apa yang telah diaplikasikan pada pesawat terbang. Pada pesawat terbang, sayap dirancang sedemikian rupa sehingga udara yang melewati bagian atas sayap melaju lebih cepat daripada bagian bawah sayap, sehingga menghasilkan gaya angkat keatas. Sebaliknya, pada mobil-mobil balap, sayap kendaraan dirancang sedemikian rupa agar udara justru mengalir lebih cepat di bagian bawah daripada di bagian atas. Akibatnya, tekanan justru berarah dari atas ke bawah. Dengan demikian, semakin cepat mobil itu melaju, semakin besar pula gaya tekan yang berarah ke bawah. Akibatnya, mobil balap tidak akan terangkat ke atas dan laju kendaraan dapat dengan mudah dikontrol.

Pada saat berada di dalam pesawat, kalian sering mengalami goncangan-goncangan. Goncangan tersebut biasanya terjadi karena adanya turbulensi (turbulence). Turbulensi adalah pergerakan udara yang tidak beraturan yang menghasilkan angin kencang dan pusaran angin. Hal ini dapat terjadi di udara dalam keadaan terang dan dapat pula terjadi secara tidak terduga. Turbulensi dapat terjadi karena berbagai kondisi, misalnya tekanan atmosfer dan badai.
Lebih dari 60% penerbangan harus berhadapan dengan turbulensi yang dihasilkan oleh badai. Para pilot pada umumnya dapat menghindari hal ini dengan mengamati radar. Para ilmuwan dari The National Centre of Atmospheric Research (NCAR) di Amerika bekerjasama dengan NASA telah mengembangkan sebuah software khusus yang dapat diintegrasikan dengan radar Doppler yang biasa digunakan pada pesawat. Dengan demikian, para pilot dapat mendeteksi secara dini keberadaan turbulensi yang diakibatkan oleh badai. Salah satu peristiwa turbulensi udara yang sering muncul adalah clear air turbulence. Peristiwa ini biasanya terjadi di posisi yang sangat tinggi, seringkali muncul pada kantong-kantong udara kecil di atmosfer. Jenis turbulensi ini sulit dideteksi bahkan dengan radar sekalipun.
Fenomena munculnya turbulensi sampai saat ini tetap merupakan misteri dalam ilmu atmosfer. Bahkan peraih hadiah nobel Richard Feynmann mengatakan, turbulensi merupakan permasalahan fisika klasik yang belum terpecahkan sampai saat ini.

Pernahkah kalian melihat burung yang sedang hinggap di atas kabel listrik? Pernahkah kalian berfikir, mengapa burung-burung tersebut tidak kesetrum walaupun kaki-kakinya menyentuh kabel bertegangan tinggi?

Bukan hanya burung, tupai pun tidak kesetrum walaupun bolak-balik melewati kabel bertegangan tinggi. Hhmm.. kira-kira apa ya, yang membuat burung dan tupai itu bisa kebal terhadap aliran listrik tersebut? Yuk kita cari tahu…



Sesuatu dapat terkena sengatan listrik apabila terjadi perbedaan tegangan. Sebagaimana air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah, arus listrik mengalir dari tegangan tinggi ke tegangan rendah yang akan menimbulkan tegangan listrik.

Bumi atau tanah memiliki tegangan rendah. Hal ini menyebabkan listrik selalu mengalir ke bumi dari sumber tegangan melalui konektor (konduktor).

Jika kita kesetrum, itu berarti terjadi kontak antara tubuh kita sebagai konektor (konduktor) dengan sumber tegangan yang cukup tinggi sehingga menimbulkan arus melalui otot atau rambut kita.

Jika ada sesuatu yang memberi jalan antara kabel listrik dan tanah (misalnya tubuh kita), maka listrik akan mengalir melewatinya.

Pada saat burung hinggap di atas kabel listrik, mereka tidak akan kesetrum karena burung tersebut hanya hinggap pada sebuah kabel dan tidak menyebabkan terjadinya perubahan pada tegangan listrik kabel tersebut.

Kaki mereka tidak menyentuh kabel netral atau ground (tanah). Jadi tidak ada aliran listrik melewati tubuh burung sehingga burung tidak akan kesetrum.

Jika kita menyentuh kabel listrik seperti burung yang mencengkeram kabel, maka kita juga tidak akan kesetrum tentunya asalkan kaki kita tidak menyentuh tanah atau menggunakan alas kaki yang merupakan isolator (plastik, sandal karet, dan lain-lain).

Kapal selam merupakan sebuah wahana yang unik karena bisa mengapung dan menyelam di air sesuai kebutuhan, pembuatan kapal selam pertama kali di gunakan untuk keperluan perang dan masih berbentuk sangat sederhana ( turtle).
Namun pada masa sekarang selain untuk perang, kapal selam juga di gunakan sebagai wahana rekreasi dan juga penelitian bawah air (ocean research).
Ada pertanyaan menarik dari seorang teman saya beberapa waktu lalu, yaitu bagaimana cara sebuah kapal selam yang beratnya berton ton bisa menyelam.
Pertanyaan menarik. Kalau masalah mengapung kita pasti tahu bahwa Hukum Archimedes (+250 sebelum Masehi) adalah jawabannya “Jika suatu benda dicelupkan ke dalam sesuatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut”.
Dan itu berlaku pada setiap kapal konvensional. Sedangkan untuk menyelam kapal selam memakai Hukum Boyle dan Hukum Boayancy (pengapungan).

• Pelangi

Pelangi terbentuk dari cahaya matahari di tetes air di atmosfer. Tetes air ini berperan sebagai prisma yang memisahkan cahaya menjadi komponen cahaya dan mengirimnya pada sudut 40-42 derajat berlawanan matahari.
Secara ilmiah, pelangi tak lagi misterius karena penjelasan munculnya pelangi telah muncul sejak abad 17 oleh fisikawan Isaac Newton. Namun, bayangkan seberapa mistis pelangi sebelumnya. Di zaman Yunani kuno misalnya, pelangi dianggap sebagai jalan yang dibuat utusan Tuhan untuk menjembatani Bumi dan langit.