Mengapa tetes air berbentuk bola?

Mengapa Tetes Air Berbentuk Bola?

Ini fenomena yang kita amati sehari-hari. Percikan air membentuk teses-tetes berupa bola. Tetes air hujan juga berupa bola. Asalkan gaya kohesi antara molekul air lebih besar daripada gaya adhesi antara molekul air dengan molekul yang bersentuhan dengan permukaan maka bentuk bola lah yang muncul. Bentuk yang sama juga diamati pada tetesan air raksa di atas permukaan kaca.

Mengapa demikian? Karena bentuk bola menghasilkan energi interaksi total antar molekul paling kecil. Bentuk bola adalah bentuk dengan luas permukaan spesifik (luas permukaan dibagi volume) paling kecil. Dan bentuk paling stabil adalah bentuk dengan energi minimum.

Read More

mengapa saat menggunakan sepatu/sandal high heels terasa 9x lebih capek?

"Sepatu/Sandal High Heels"

Saya coba gunakan fisika sederhana, yaitu konsep keseimbangan gaya dan keseimbangan rotasi untuk menghitung gaya yang dialami persambungan tulang jika seseorang mengenakan high heels. Didapat bahwa persambungan tulang kaki mendapat gaya sekitar 9 kali lebi besar apabila seseorang mengenakan high heels dengan ketinggian 10 cm dibandingkan dengan menggunakan sandal/sepatu rata. Akibatnya tulang kaki akan terasa lebih sakit dan cepat cape (begitu menurut pengguna high heels yang saya tonton di TV)

Read More

Masa Muda Masa untuk berkarya

Read More

Tugas Mapel Fisika XI.IA 28 April 2014 SMA NEGERI 1 INDRALAYA UTARA

TEMPLATE MASTER

Read More

BAHAN AJAR : MAPEL FISIKA KURIKULUM 2013

BAHAN AJAR FISIKA KUR 2013


1. BAB 1
2. BAB 2
3. BAB 3
4. BAB 4
5. BAB 5
6. BAB 6

Read More

Lautan Luas Tersembunyi di Bawah Lapisan Es Bulan Saturnus

Ilmuwan berhasil mengungkap adanya samudra di bawah permukaan es Enceladus, salah satu bulan planet Saturnus.

Samudra tersebut ditemukan lewat analisis data yang diambil oleh wahana antariksa Cassini, wahana milik Badan Penerbangan dan Antariksa Amerika Serikat (NASA) yang mengorbit sistem Saturnus sejak 17 tahun lalu.

Samudra tersebut cukup luas. Jika dibandingkan dengan di Bumi, wilayah samudra itu merentang dari Kutub Selatan hingga Selandia Baru.

Diperkirakan, samudra itu merentang hingga hampir seluruh wilayah Enceladus. Namun, tidak diketahui apakah samudra yang benar-benar berisi air seperti di Bumi itu mencapai wilayah kurub utara.

Luciano Less dari Sapienza University di Roma, pimpinan tim penelitian, mengatakan, samudra tersebut berada 40 km di bawah lapisan es. Dasarnya adalah batuan.

Jonathan Lunine, pakar keplanetan dari Cornell University, mengungkapkan bahwa penemuan ini menjadikan Enceladus sebagai "tempat potensial yang sangat menarik untuk mencari adanya makhluk hidup."

David Stevenson, anggota tim riset dan pakar astronomi dari California Institute of Technology mengatakan, hasil riset ini menarik dan menunjukkan keampuhan Cassini.

"Ini tidak seperti memetakan permukaan Bumi atau Bulan. Tidak seperti itu. Ini lebih kasar. Dan, mengagumkan bahwa kita bisa melakukan yang terbaik yang bisa kita lakukan," kata Stevenson seperti dikutip AP, Kamis (3/4/2014).

Samudra di bawah permukaan es tak cuma terdapat di Enceladus. Titan, bulan lain Saturnus, serta bulan Jupiter seperti Europa juga memiliki samudra di bawah es. Hasil riset dipublikasikan di jurnal Science, Kamis.

Read More

Mengapa Suhu Kabin Pesawat Terlalu Dingin?

Mengapa Suhu Kabin Pesawat Terlalu Dingin?

Saya pernah naik pesawat bertarif rendah (LCC) dan suhu dalam kabin sangat dingin. Para penumpang pada mengginggil dan gentian ke toilet. Pramugari pun berkali-kali ke toilet. Agak aneh, mengapa penumpang dibuat tersiksa begitu.

Mungkin sistem pemanasan kabin sedang mengalami masalah. Seperti diketahui, pada ketinggian cruising (di atas 38.000 kaki) suhu udara luar sekitar -55 oC. Jadi, kabin harus terus-menerus dipanaskan agar udara di dalamnya tetap nyaman. Suhu kabin pesawat yang nyaman sekitar 24 oC. Karena perbedaan suhu yang tinggi antara kabin dan udara luar maka terjadi pemancaran kalor yang cukup besar dari kabin ke udara luar. Laju pemancaran bergantung pada konduktivitas termal dinding pesawat dan ketebalan dinding pesawat.

Andaikan suhu kabin sengaja diset rendah maka ini sudah masuk teknik dagang. Dengan suhu kabin rendah maka kalor yang dipancarkan ke udara luar menjadi rendah. Laju pemanasan kabin menjadi kecil dan konsumsi bahan bakar untuk pemanasan kabin menjadi kecil pula. Ini berarti maskapai dapat menghemat biaya bahan bakar. Lumayan untuk menurunkan harga tiket.

Read More

Tabung Pitot sebagai detektor kecepatan pesawat

Tabung Pitot sebagai Detektor 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. 

Tahukah kita bahwa tabung pitot adalah instrument utama pada pesawat terbang. 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. Memang disain sudah sangat canggih, tetapi prinsip utamanya tetap seperti prinsip tabung pitot yang dibahas di Fisika SMA.

Kecelakaan pesawat Airbus A330-200 Air France nomor penerbangan 447 tanggal 1 Juni 2009 diduga karena masalah tabung pitot. Pesawat dengan rute Buenos Aires ke Paris jatuh ke samudera Atlantik dan menewaskan seluruh pnumpang 216 orang dan seluruh kru 12 orang. Kesalahan indikator kecepatan akibat tabung pitot tertutup Kristal es diduga sebagai penyebab awal kecelakaan. Pada suhu puluhan derajat di bawah nol saat pesawat bergerak pada ketinggian di atas 30.000 kaki, mudah sekali terbentuk es pada bodi bagian luar pesawat. Untuk menghilangkan es yang mungkin terbentuk di tabung pitot maka proses pemanasan dilakukan pada tabung.

Banyak topik yang dibahas di fisika SMA atau fisika dasar yang kelihatannya tidak menarik, membosankan, sebenarnya merupakan dasar bagi teknologi modern.

Read More

Mengapa Sayap Pesawat Dilekukkan Saat Mendarat?

Mengapa Sayap Pesawat Dilekukkan Saat Mendarat?

Bagi yang mau naik pesawat dan duduk di jendela dekat sayap, perhatikan perubahan bentuk sayap saat pesawat akan mendarat. Saat cruising (gerak horizontal pada ketinggian maksimum) sayap direntangkan horizontal. Namun, saat persiapan pendaratan, bagian belakang sayap ditarik dan dibengkokkan ke bawah. Pembengkokkan ini diikuti dengan bunyi kiiii…..k.. Pebengkokkan ini sekaligus menghasilkan perlambatan pada gerak pesawat.

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

Read More

Mengapa sayap pesawat dilekukkan ke atas saat menyentuh landasan?

Mengapa Sayap Pesawat Dilekukkan ke Atas Saat Menyentuh Landasan?

Fenomena kebalikan terjadi saat pesawat menyentuh landasan. Bagian tengah sayap tiba-tiba dibuka ke atas. Apa fungsinya?

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.

Read More

Konser Musik dan Model Ising

Konser Musik dan Model Ising
(Topik yang agak aneh)

Saya coba kaitkan konser musik dengan model Ising yang sering digunakan untuk menjelaskan sifat kristal magnetik. Ini untuk menjawab pertanyaan: mengapa di beberapa konser musik terjadi kerusuhan dan di konser yang lain tidak terjadi kerusuhan.

Agar konser musik dapat dijelaskan dengan model Ising maka penonton dimodelkan sebagai momen magnetik dengan dua kemungkinan arah orientasi (up dan down). Momen arah up merepresentasikan penonton yang tertib dan momen arah down merepresentasikan penonton yang tidak tertib. Penonton di tiap konser musik selalu terdiri dari penonton yang tertib dan tidak tertib. Setiap penonton dapat menjadi tertib atau tidak tertib bergantung pada faktor luar (analog dengan momen magnetik yang dapat menjadi up atau down). Penyanyi dan musik dapat dianggap sebagai medan magnet yang mempengaruhi arah momen magnetik. Konser yang menarik merepresentasikan medan magnet yang kuat, dan sebaliknya.

Suhu direpresentasikan oleh suasana lapangan tempat para penonton. Lapangan yang tidak nyaman, becek, dan bau merupakan representasi dari suhu tinggi. Lapangan yang sejuk, harum, dan posisi penonton yang teratur merupakan representasi dari suhu rendah.

Antar penonton terjadi interaksi. Interkasi yang kuat menyatakan penonton yang akrab satu (saling menghargai) sama lain. Interaksi yang lemah menyatakan penonton yang tidak akrab, tidak saling mengenal, bahkan cenderung bermusuhan.

Dengan menggunakan mekanika statistik diperoleh persamaan keteraturan penonton. Keteraturan yang tinggi dapat dicapai dengan memberikan medan magnet besar (konser yang sangat menarik), memberikan suhu rendah (suasana tempat penonton yang nyaman), atau antar penonton ada keakraban yang tinggi.

Jika medan magnet kecil (konser tidak menarik) atau suhu cukup tinggi (lapangan tidak nyaman) maka penonton mulai tidak teratur. Pada medan yang sangat kecil (konser sangat tidak menarik) maka ada suhu kritis di mana kerusuhan terjadi. Suhu kritis tersebut ditentukan oleh keakraban para penonton. Suhu kritis tersebut makin tinggi jika keakrabanan penonton makin baik. Artinya, kerusuhan baru terjadi kalau kondisi sudah benar-benar parah. Jika antar penonton tidak akrab maka kerusuhan dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah.

Read More

Mengapa sinar laser begitu tajam?

Mengapa Sinar Laser Begitu Tajam?

Bayangkan kamu dan beberapa teman mandi ke sungai. Kalian loncat ke dalam sungai satu per satu. Satu orang menghasilkan riak yang tidak terlalu besar. Sekarang bandingkan kalau kalian loncat bersamaan ke dalam sungai. Maka riak yang dihasilkan akan sangat besar. Riak makin besar lagi jika jumlah kalian yang meloncat bersamaan makin banyak. Inilah prinsip kerja sinar laser.

Cahaya dipancarkan ketika terjadi loncatan elektron (transisi) dari tingkat energi atom/molekul yang lebih tinggi ke tingkat energi yang rendah. Selisih tingkat energi sama dengan energi foton yang dihasilkan. Pada kebanyakan lampu, waktu terjadinya loncatan elektron di atom yang satu dengan atom yang lain tidak sama (random). Jadi, satu atom dengan atom yang lain memancarkan foton pada saat yang berbeda. Akibatnya, energi total foton yang dipancarkan per satuan waktu (daya) tidak terlampau besar.

Pada laser, elektron dari atom-atom dipindahkan ke tingkat energi yang lebih tinggi dan bertahan di situ beberapa saat. Akibatnya banyak sekali atom yang memiliki elektron pada tingkat energi tinggi tersebut. Lalu diberikan stimulasi (pengganggu) sehingga elektron pada semua atom turun secara bersamaan (tumpah) ke tingkat energi yang rendah. Akibatnya, semua atom memancarkan foton secara serentak. Daya yang dihasilkan menjadi sangat tinggi. Itulah sinar laser yang kita amati begitu tajam.

 

Read More

Relativitas Einstein dan Kelangsungan Hidup Manusia

Ada berita bahwa Bumi masih bisa ditempati hingga 1,75 miliar hingga 3,25 miliar tahun lagi. Setelah itu semua mahluk hidup akan musnah. Suhu Bumi menjadi sangat tinggi sehingga tidak memungkinkan adanya air dalam wujud cair.

Agar spesis manusia tetap ada maka tidak ada pilihan lain kecuali migrasi ke planet lain yang keadaanya menyerupai Bumi. Karena itu riset untuk mencari planet yang menyerupai Bumi di bintang-bintang lain giat dilakukan para astonom.

Baru-baru ini kandidat planet yang menyerupai Bumi ditemukan di bintang Kepler-62. Bintang ini dikelilingi 6 planet yaitu: Kepler-62b, Kepler-62c, Kepler-62d, Kepler-62e, and Kepler-62f. Yang diduga paling menyerupai kondisi Bumi adalah planet Kepler-62e. Jarak bintang ini ke bumi sekitar 1.200 tahun cahaya. Artinya cahaya perlu waktu 1.200 tahun untuk menempuh perjalanan tersebut.

Yang menjadi pertanyaan adalah, apakah manusia mampu mencapai planet tersebut? Menurut teori relativitas khusus Einstein, tidak mungkin benda bergerak dengan laju melebihi laju cahaya dalam vakum (300.000.000 m/s). Andaikan manusia membuat pesawat maka tidak mungkin pesawat memiliki laju melebihi laju cahaya dalam vakum. Cahaya saja butuh waktu 1.200 tahun untuk mencapai bintang Kepler-62, apalagi pesawat yang lebih lambat dari cahaya. Lebih lanjut, umur manusia maksimal hanya 100 tahun? Bagaimana mungkin melakukan perjalanan lebih dari 1.200 tahun? Apa tidak sia-sia menyelidiki planet yang sangat jauh tersebut?

Eh, nanti dulu. Ternyata teori relativitas khusus memberikan solusi. Ingat kontraksi Lorentz. Pengamat yang bergerak akan mengamati jarak lebih pendek daripada menurut pengamat yang diam. Menurut pengamat yang diam di Bumi, boleh saja jarak Bumi-bintang Kepler-62 sebesar 1.200 tahun cahaya. Namun menurut penumpang di dalam pesawat, jarak tersebut menciut akibat kontraksi Lorent. Jika laju pesawat makin mendekati laju cahaya maka jarak tersebut makin kecil lagi. Dengan demikian, meskipun laju pesawat kurang dari laju cahaya, namun karena makin menciutnya jarak, maka penumpang dapat mencapai bintang Kepler-62 dalam waktu yang lebih pendek.

Sebagai contoh, meskipun jarak bintang Kepler-62 adalah 1.200 tahun cahaya, namun jika laju pesawat adalah 0,99993056c, maka penumpang dalam pesawat hanya butuh waktu 10 tahun untuk mencapai bintang tersebut!

Ternyata relativitas khusus memberikan solusi bagi manusia untuk menyelamatkan kelangsungan keturunannya di planet lain yang sangat jauh sekalipun. Semuanya akan tertumpu pada kemapuan manusia membuat pesawat dengan laju yang hampir menyamai laju cahaya!

Read More

Hukum Snell dan Komunikasi super cepat

Hukum Snell dan Komunikasi Super Cepat

Kalau tidak salah, hukum Snell (Snellius) tentang pembiasan cahaya sudah dipelajari sejak SMP. Yang dibahas biasanya pembiasan oleh belok gelas, oleh balokes, atau pembiasan oleh air. Cuma begitu-begitu saja dan sering tidak menarik bagi sebagian besar siswa.

Tetapi hukum yang dirumuskan ratusan tahun yang lalu tersebut merupakan landasan teknologi pengiriman data paling cepat saat ini, yaitu transmisi data melalui fiber optik. Data dikirim melalui sinyal cahaya yang mengalami pemantulan total (total internal reflection) secara terus menerus pada dinding fiber optik. Agar terjadi pemantulan total maka cahaya harus jatuh pada dinding fiber optik dengan sudut yang lebih besar daripada sudut kritis.

Dalam satu fiber optik dapat dikirim sekaligus sejumlah data dengan menggunakan cahaya yang memiliki frekuensi yang berbeda. Cahaya-cahaya tersebut dipisahkan di ujung akhir fiber dengan filter yang sesuai. Dengan cara ini maka kapasitas pengiriman data menjadi luar biasa besarnya.

Jadi jangan takut belajar hukum-hukum fisika ya.

Read More

Hujan Berlian di Saturnus dan Yupiter

Mona Delitsky dari California Speciality Engineering di Flintridge dan Kebin Baines dari University of Wisconsin-Madison berdasarkan hasil riset mengungkapkan bahwa Jupiter dan Saturnus mengalami hujan berlian.

Keduanya memaparkan hasil penelitiannya di pertemuan divisi Ilmu Keplanetan pada American Astronomical Society yang berlangsung di Denver, Colorado, Senin (8/10/2013) lalu.

Menurut dua peneliti itu, seperti diberitakan Nature, Rabu (9/20/2013), petir merombak metana yang terdapat di atmosfer Saturnus dan Jupiter, kemudian membebaskan atom karbon penyusunnya.

Atom karbon yang dibebaskan kemudian berikatan satu sama lain, membentuk jelaga. Ketika semakin turun ke bawah lapisan atmosfer, karena suhu dan tekanan yang lebi tinggi, jelaga berubah menjadi grafit dan selanjutnya menjadi berlian.

Semakin turun, suhu di Jupiter dan Saturnus bisa mencapai 8.000 derajat celsius. Berlian yang semula padat bisa berubah menjadi cair, menjelma sebagai hujan berlian.

Baine mengatakan, di Saturnus, berlian bisa terbentuk pada kedalaman atmosfer 6.000 hingga 30.000. Menurutnya, Saturnus bisa menghasilkan 10 juta ton berlian dengan sebagian besar ada dalam bentuk batuan yang ukurannya tak lebih dari satu milimeter.

"Kalau Anda punya robot di sana, robot itu cukup duduk dan akan mengoleksi berlian yang berjatuhan," kata Baines.

Dalam pandangan dua Baines dan Delitsky, pada tahun 2049, manusia bisa mengoleksi berlian di Saturnus dan menggunakannya untuk membuat wahana superkuat guna mengambil helium 3 untuk bahan bakar.

Menanggapi penelitian Baines dan Delitsky, David Stevenson dari California Institute of Technology mengatakan bahwa dirinya meragukan riset itu.

Menurutnya, metana di Jupiter dan Saturnus rendah, hanya 0,2 dan 0,5 persen. Jadi, seperti gula dan garam dalam air, bila jelaga terbentuk, maka hanya akan larut dalam atmosfer dua planet yang kaya akan gas-gas lain itu.

Sementara, Luca Ghiringhelli, menuturkan bahwa terlalu prematur untuk mengatakan bahwa berlian bisa terbentuk di Jupiter dan Saturnus. Sebabnya, metana di dua planet itu tak sebanyak di Uranus dan Neptunus.

Read More

Bahan Penyusun Plastik Ditemukan di Bulan Saturnus

Wahana antariksa Cassini mendeteksi bahwa bulan Saturnus, Titan, kaya akan molekul propene dan propylene.

Di Bumi, molekul yang terdiri dari tiga atom karbon dan enam atom hidrogen tersebut merupakan bahan penyusun plastik.

Badan Penerbangan dan Antariksa Amerika Serikat (NASA) mengatakan bahwa temuan plastik di Titan merupakan yang pertama di luar Bumi.

Penemuan yang dilakukan dengan deteksi inframerah tersebut dilaporkan dalam edisi terbaru jurnal Astrophysical Journal Letters.

"Material itu ada di mana-di mana dalam kehidupan sehari-hari kita, terikat menjadi rantai panjang dalam membentuk plastik, disebut polypropylene," kata Conor Nixon, ilmuwan NASA, seperti dikutip BBC, Selasa (1/10/2013).

Titan kaya oleh hidrokarbon, didominasi metana, yang setelah nitrogen merupakan komponen yang paling melimpah di atmosfernya.

Cahaya Matahari menguraikan metana memungkinkan bagian-bagiannya bergabung membentuk molekul yang lebih besar.

Molekul lain yang dijumpai di Titan adalah propane yang di Bumi dipakai sebagai bahan perkakas masak serta ethane yang menjadi salah satu penyusun plastik jenis lain, polyethylene.

Seperti metana, propene, propane, dan ethane merupakan hasil pemecahan dari hidrokarbon yang terdapat di atmosfer Titan.

Spektrometer plasma Cassini mendeteksi adanya hidrokarbon dengan massa atom ribuan kali lebih besar dari satu atom hidrogen.

Read More

Penciptaan Sinar-X

Bagaimana para Ilmuwan Berpikir:
Dari Difraksi Cahaya Menjadi Difraksi Sinar-X

Banyak penemuan di bidang sains dan teknologi merupakan hasil perenungan penemuan-penemuan sebelumnya. Ketika ilmuwan menemukan metode, hukum, atau teori, maka ilmuwan berikutnya akan berpikir:

1) Apa yah aplikasi hukum, rumus, atau teori tersebut.
2) Adakah fenomena lain di alam yang memungkinkan rumus, hukum, atau teori serupa diterapkan.

Ini kelihatannya yang terjadi pada penemuan metode difraksi sinar-X. Ide muncul dari metode difraksi cahaya.

Cahaya dapat didifraksi oleh kisi. Jarak antar kisi kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya. Dengan persamaan difraksi maka panjang gelombang cahaya dapat ditentukan hanya dengan mengukur sudut difraksi cahaya dan informasi jarak antar kisi. Karena kisi dibuat manusia maka jarak antar kisi diketahui.

Rumus tersebut bisa dibalik. Jika panjang gelombang cahaya diketahui maka jarak antar kisi dapat diketahui hanya dengan mengukur sudut difraksi.

Kristal tersusun atas atom-atom atau ion-ion secara teratur. Ini serupa dengan kisi pada difraksi cahaya. Namun, karena jarak antar atom dalam kristal berada dalam orde angstrom maka kristal dapat mendifraksi gelombang elektromagnetik dengan panjang dalam orde angstrom. Gelombang apakah itu? Sinar-X. Jadi sinar-X dapat didifraksi oleh kristal.
Karena jarak antar atom dalam kristal tidak mudah ditentukan, maka metode difraksi sinar-X dapat digunakan untuk menentukannya. Caranya adalah, buat sumber sinar-X monokromatik (satu nilai panjang gelombang). Arahkan ke kristal lalu ukur sudut disfraksinya. Karena panjang gelombang dan sudut diketahui maka jarak antar bidang kristal (jarak antar atom) dapat ditentukan.

Jika arah datang sinar-X diubah-ubah maka bidang kisi yang mendifraksi akan berubah. Difraksi akan terjadi pada sudut yang berbeda-beda. Dari kumpulan sudut difraksi saat arah sinar datang diubah-ubah maka dapat diketahui apa bentuk kisi yang dimiliki kristal tersebut: apakah simple cubic, face-centered cubic, body-centered cubic, hexagonal, dan lain-lain.

Ayo renungkan rumus, hukum atau teori yang ada. Siapa tau dari situ kita bisa menemukan rumus, hukum, atau teori baru, atau membuat peralatan baru.

Read More

Apakah hewan berduka saat pasangannya meninggal?

Apakah hewan mempunyai rasa cinta dan bisa panik, stres, bingung, dan berduka ketika menyaksikan pasangan hidupnya sekarat dan akhirnya mati?

Sebuah riset pada monyet jenis marmoset yang dipublikasikan di jurnal Primates minggu ini mungkin akan membuat kita mengatakan, ya.

Riset dilakukan oleh Bruna Bezerra dari University of Bristol di Inggris dan rekannya di Federal Rural University of Pernambuco di Recife, Brasil.

Bezerra dan rekannya telah mempelajari marmoset selama bertahun-tahun. Mereka mengamati 12 marmoset, terdiri dari 4 jantan dewasa, 3 betina dewasa, dan 3 anak, dan 2 bayi.

Lewat penelitian bertahun-tahun, Bezerra berhasil mengungkap relasi antara satu individu dan individu lainnya.

Perilaku marmoset yang menunjukkan stres, bingung, dan kesedihan diobservasi tatkala salah satu betina dewasa tiba-tiba jatuh dari pohon. Betina itu disebut F1B.

Sekitar 45 menit setelah F1B jatuh, pejantan yang telah 3,5 tahun berpasangan dan hidup bersamanya, bernama M1B, menyadari bahwa pasangannya tergolek di atas tanah.

Pejantan itu kemudian meninggalkan dua anaknya yang tengah bermain di pohon dan segera menghampiri sang betina.

Pejantan tersebut menenangkan sang betina, memeluknya, dan menciumnya. Ia mengawasi lingkungan sekitar dari predator dan mencegah marmoset muda mendekati pasangannya.

"Ketika saya mengobservasi jantan dominan itu mendekati pasangannya yang sekarat, perhatiannya membuat saya tercengang," kata Bezerra seperti dikutip BBC, Selasa (15/4/2014).

Yang membingungkan, di tengah kondisi betina yang sekarat, pejantan berusaha mengajaknya berhubungan seksual.

Pejantan juga mengeluarkan suara yang berfungsi sebagai alarm bagi predator, padahal tak ada predator di sekitarnya.

Bezerra mengatakan, ajakan berhubungan seksual dan upaya mengeluarkan suara bisa jadi merupakan wujud stres yang dialami pejantan.

Dugaan lain, seks menjadi sarana bagi pejantan untuk mendekatkan diri, memancing respons, dan membangun ikatan lebih dekat dengan si betina.

"Kondisi tertekan bisa menyebabkan perilaku yang 'di luar konteks' oleh pejantan," ungkap Bezerra.

"Namun, kita juga bisa berspekulasi bahwa perilaku itu ditunjukkan untuk memancing respons betina," ujarnya.

Setelah sekarat selama 2,5 jam, F1B akhirnya kejang dan kemudian mati. Ini memicu perilaku yang menunjukkan duka yang mendalam.

Setelah F1B mati, M1B yang sebenarnya merupakan individu dominan dalam kelompoknya memisahkan diri, tak tampak lagi. Nasibnya tak diketahui.

F1B dan M1B telah hidup selama 3,5 tahun. Hubungan mereka membuahkan delapan anak yang mereka besarkan bersama.

Read More

Wingtip pada Sayap Pesawat

Wingtip pada Sayap Pesawat

Kita sering lihat pesawat pesawat Garuda (737-800NG atau Bombardier CRJ1000) atau Lion Air (737-800NG dan 737-900ER) di mana ujung sayap melengkung ke atas. Disain tersebut berbeda dengan versi klasik (737-200 sampai 737-500). Apa gunanya lekukan sayap tersebut?

Salah satu tujuannya 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.

Read More

Resonansi

Memahami Resonansi

Kita sering mendengar peristiwa resonansi. Jika frekuensi gangguan diberikan pada benda persis sama dengan frekuensi alamiah benda maka benda akan mengalami osilasi hebat (ampitudo osilasi yang sangat besar). Meskipun gangguan yang diberikan kecil sekali, namun jika gangguan tersebut berlangsung sangat lama, maka osilasi hebat tetap bisa terjadi. Osilasi hebat mungkin tidak terjadi kalau gangguan tidak berlangsung lama. Mengapa sampai terjadi demikian?

Saat terjadi resonansi, gangguan luar memberikan dorongan pada benda tepat saat diperlukan. Saat benda berayun ke depan, gangguan luar mendorong ke depan. Saat benda berayun ke belakang, gangguan luar mendorong ke belakang. Akibatnya energi benda yang berayun bertambah terus-menerus. Ini hanya bisa terjadi kalau frekuensi gangguan persas sama dengan frekuensi ayunan benda.

Jika frekuensi gangguan luar tidak sama dengan frekuensi alamiah benda maka bisa terjadi suatu saat ganguan luar mendorong benda dalam arah yang sama dengan arah ayunan. Tetapi pada waktu lain justru didorong dalam arah yang berlawanan dengan arah ayunan benda. Sehingga benda tidak sempat memiliki energi yang sangat besar. Kadang energy benda ditambah dan kadang dikurangi.

Read More

Apakah Akhir Hidup Matahari

"Apakah Akhir Hudup Matahari?" : Penemuan Chandrasekhar di usia 19 tahun
(pengetahuan populer akhir pekan)

Umur matahari kita sekarang diperkirakan sekitar 5 miliar tahun. Dan matahari masih akan hidup sekitar 5 miliar tahun lagi. Jadi sekarang matahari berada dalam setengah perjalanan hidupnya. Umur matahari berakhir ketika hidrogen sebagai bahan bakar reaksi fusi nuklir habis.

Reaksi fusi nuklir menghasilkan energi yang sangat besar. Energi yang dihasilkan menghasilkan gaya dorong pada materi penyusun matahari kea rah luar. Gaya dorong tersebut mengimbangi gaya gravitasi diri yang cenderung menarik materi penyusun matahari tumpah ke pusat. Kedua gaya tersebut seimbang (sama kuat) sehingga matahari dan bintang-bintang stabil.

Yang menjadi masalah adalah ketika hidrogen yang dikandung matahari habis. Tidak ada reaksi fusi dan tidak ada energi yang dihasilkan. Akibatnya gaya dorong ke luar yang dihasilkan energi tersebut hilang. Akibatnya gaya gravitasi diri dapat menarik semua materi penyusun matahari tumpah ke pusat. Lalu apa yang terjadi?

Ternyata prinsip eksklusi Pauli (larangan Pauli) berperan. Karena suhu yang sangat tinggi (puluhan juta celcius) maka materi penyusun matahari bukan dalam bentuk atom netral tetapi dalam bentuk inti dan elektron-elektron bebas. Elektron adalah fermion yang memenuhi prinsip eksklusi Pauli. Karena prinsip ini maka elektron tidak bisa didekatkan sedekat-dekatnya karena akan tolak-menolak (tolak-menolak Pauli). Gaya tolak Pauli ini yang akan mengambil alih peran sebagai penyeimbang gravitasi diri ketika reaksi fusi nuklir pada matahari berhenti.

Namun, kemampuan tolakan Pauli ada batasnya. Jika massa bintang cukup kecil maka kekuatan gravitasi diri masih kecil. Gaya tolak Pauli masih sanggup menahan bintang agar tidak runtuh ke pusat. Teapi jika massa bintang sangat besar maka gaya tolak Pauli tidak sanggup menahan gravitasi diri sehingga materi bintang tumpah ke pusat. Jadi ada batas massa sehingga bintang masih bisa menahan gravitasi diri. Batas massa ini disebut limit Chandrasekhar yang nilainya sama dengan 1,44 massa matahari.

Limir Chandrasekhar diprediksi secara teliti oleh ahli astrofisika India, Subrahmanyan Chadrasekhar tahun 1930 saat masih berumur 19 tahun. Chandrasekhar mendapat hadiah Nobel tahun 1983. Jika massa bintang kurang dari limit Chandrasekhar maka di akhir hayatnya bintang menjadi katai putih (white dwarf). Tetapi jika massa bintang lebih besar dari limir Chandrasekhar maka di akhir hayatnya bitang akan ambruk dan berubah menjadi bintang neutron atau black hole.

Karena massa matahari kurang dari limit Chadrasekhar maka di akhir hayatnya matahari menjadi bintang katai putih. Dalam 5 miliar tahun ke depan tata surya kita menjadi tempat yang sunyi di alam semesta dengan cahaya matahari yang sangat redup.

Read More

Fisika dibalik nikmatnya sebuah kopi

Biasanya orang minum kopi sambil santai-santai. Orang menghabiskan waktu lama untuk menghabiskan satu cangkir kopi. Kopi diminum sambil santai, kunyah camilan, atau merokok. Ini berarti suhu kopi harus tetap hangat dalam waktu yang lama. Bayangkan kalau kopi langsung dingin dalam 1 menit. Nggak asyik bukan?

Karena mempertimbangkan kebutuhan peminum kopi inilah maka umumnya cangkir kopi dibuat dari bahan yang sulit dirambati kalor (penghantar panas yang buruk). Dengan demikian hampir tidak ada kalor yang lepas melalui dinding. Kalor hanya keluar melalui permukaan kopi. Karena permukaan ini kecil maka laju hilangnya kalor kopi juga kecil yang berakibat suhu kopi bertahan lama.

Tetapi jangan khawatir, walaupun suhu kopi bertahan lama, namun suhu di permukaan tidak terlampau panas sehingga kita tidak perlu menunggu kalau ingin meminum dan meminum. Suhu kopi terdistribusi cukup baik. Di dasar sangat panas, lalu menurun ke arah permukaan. Perubahan suhu kira-kira mengikuti persamaan error function (coba baca apa sifat error function).

Suatu saat nanti orang akan membuat kopi di mana suhu di permukaannya sama dengan suhu yang paling enak dirasakan mulut. Mungkin dalam kopi dicampur material lain sehingga tercapai suhu tersebut. Material kopi harus memiliki konduktivitas termal yang paling sesuai. Berapa itu? Silakan korek-korek rumus yang ada. Kalau ini bisan dibuat mungkin akan dihasilkan kopi yang lebih mahal daripada kopi Luwak. Ini namanya smart coffee (kopi cerdas).

Read More

Mengapa terbentuk embun dalam mobil saat terjadi hujan

Salah satu yang mengganggu saat berkendara dengan mobil adalah jika turun hujan. Dengan seketika terbentuk embun di sisi dalam kaca yang mengganggu pandangan. Yang lebih menyiksa adalah mobil yang tidak dilengkapi AC. Mengapa terbentuk embun saat hujan?

Udara selalu mengandung uap air. Ada nilai maksimum kandungan uap air yang boleh ada di udara. Kondisi udara dengan kandungan uap air maksimum dikatakan berada dalam kelembaban jenuh. Jika kandungan uap air di udara melewati kelembanan jenuh maka kondisinya tidak stabil. Kelebihan uap akan otomatis berubah menjadi cair melalui proses kondensasi (pengembunan).

Nilai kelembaban jenuh bergantung pada suhu udara. Makin tinggi suhu udara maka makin besar kelembaban jenuh. Atau makin tinggi suhu udara maka makin banyak uap air yang boleh stabil berada di udara.

Misalkan suhu udara saat kita berkendara 30 oC. Kelembanan jenuh tercapai jika kandungan uap air di udara sekitar 27 g/kg. Pada suhu ini kandungan uap air di udara boleh kurang dari 27 g/kg, tetapi tidak boleh lebih dari 27 g/kg. Misalkan saat itu kandungan air di udara adalah 20 g/kg.

Kemudian datang hujan yang menyebabkan suhu bodi mobil menjadi 15 oC. Pada suhu 15 oC, kandungan maksimum uap air di udara dalam keadaan stabil adalah 10 g/kg. Padahal semula kandungan air di udara dalam mobil 20 g/kg. Jadi, tiba-tiba terjadi kelebihan kandungan uap air di udara yang melewati keadaan jenuh pada suhu yang baru (suhu 15 oC). Uap air dengan seketika mengalami kondensasi. Kondensasi akan terjadi di benda yang suhunya rendah. Di antaranya adalah kaca mobil. Kalau kalian pegang kaca mobil saat hujan, terasa dingin bukan? Akibatnya kaca mobil dipenuhi embun.

Untuk mengindari embun pada kaca, ada pengemudi yang membuka sedikit kaca pintu mobil. Maksudanya adalah agar sebagian kelebihan uap air dalam mobil mengalir keluar sehingga kandungan uap dalam mobil turun menuju kelembaban jenuh sehingga tidak terjadi embun di kaca.

Cara lain adalah menyalakan AC. AC menarik udara dalam mobil (bersama uap air) dan menyemprotkan udara baru yang mengandung uap air lebih sedikit atau udara kering (tanpa uap air). Uap air yang disedot bersama udara mengalami pengembunan di AC (karena suhu mesin AC yang dingin). Akibatnya kandungan uap air di udara dalam mobil berkurang bahkan bisa berada di bawah titik jenuh pada suhu yang baru. Dan pengembunan berhenti. Bahkan, embun yang telah terbentuk di kaca kembali menguap (akibat kekurangan uap air dalam mobil setelah disedot AC). Kaca kembali jernih seperti semula. 

Read More

Mengapa rel kereta api diletakkan diatas kerikil?

Mengapa Rel Kereta Api Diletakkan di Atas Kerikil?

Tadi saya naik kereta api Argo Parahyangan ke Jakarta. Saat melihat rel kereta api terpikir mengapa rel diletakkan di atas tumpukan batu kecil atau kerikil? Kelihatannya ini mirip dengan prinsip shock breaker atau osilasi harmonik teredam. Fungsi kerikil pada bantalan rel sama dengan fungsi bubuk pada shock breaker (yang menggunakan bubuk), yaitu meredam getaran rel sehingga energi osilasinya berkurang dan pada akhirnya berhenti.

Getaran rel akibat dilewati kereta menyebabkan gerakan acak kerikil-kerikil di bawahnya. Ini menghasilkan tumbukan antar kerikil. Karena tumbukan tersebut tidak elastis maka terjadi pelepasan kalor (disipasi daya). Energi gerakan kerikil menjadi berkurang karena sebagian diubah menjadi kalor. Kerikil yang sudah berkurang energinya kembali menyerap energi getaran rel dan kembali bertumbukan dengan kerikil lain sehingga energi geraknya kembali berkurang akibat diubah menjadi kalor. Begitu seterusnya sehingga energi getaran rel hilang. Jika tidak dipasang kerikil atau batu kecil maka rel akan bergetar lama dan bisa menyebabkan rel bengkok.

Kenapa dipasang kerikil atau batu kecil, bukan batu besar?

Laju pengubahan energi gerak kerikil menjadi kalor bergantung pada luas permukaan kontak antar kerikil. Karena di tempat kontak tersebut terjadi tumbukan dan dihasilkan kalor. Makin luas permukaan kontak maka makin cepat energi gerak diubah menjadi kalor. Di ilustrasi dibuktikan bahwa luas permukaan kontak berbanding terbalik dengan ukuran kerikil. Jadi makin kecil ukuran kerikil maka makin cepat energi getaran rel diubah menjadi kalor sehingga makin cepat rel berhenti bergetar. Tetapi ukuran kerikil tidak boleh terlampau kecil. Sebab, kerikil akan terlempar dari tempatknya jika rel bergetar cukup kencang.

Read More