Details
Category: Fisika Universitas
Hits: 2658

Salah satu alat utama riset tentang molekul atau material adalah spektrometer inframerah. Spektrometer ini dirancang atas pemahaman para ahli bahwa semua atom penyusun molekul selalu bervibrasi atau berosilasi.


Atom-atom yang berikatan dalam molekul selalu bergerak menjauh dan mendekat di sekitar titik setimbang. Dengan kata lain, atom-atom yang berikatan dalam molekul selalu berosilasi (Gambar 7.23). Frekuensi osilasi bergantung pada jenis atom berikatan. Tabel 7.1 adalah contoh  frekuensi osilasi atom-atom yang berikatan.

Dari Table  7.1 tampak bahwa frekuensi osilasi atom dalam molekul berada dalam rentang antara 3 ´ 1013 Hz sampai 1,1 ´ 1014 Hz. Frekuensi ini berada di daerah inframerah. Panjang gelombang inframerah berada dalam rentang 700 nm hingga 1 mm atau pada rentang frekuensi 3 ´ 1011 Hz – 4,3 ´ 1014 Hz. Dengan demikian, jika gelombang inframerah diarahkan ke kumpulan molekul maka frekuensi yang tepat sama dengan frekuensi osilasi ikatan molekul akan menghasilkan peristiwa resonansi sehingga diserap oleh molekul tersebut. Frekuensi lainnya yang tidak sama dengan frekuensi ikatan molekul akan diloloskan (tidak diserap). Jika sinar inframerah yang menembus kumpulan molekul tersebut ditangkap dengan detektor maka ada sejumlah frekuensi yang hilang atau berkurang drastis intensitasnya. Frekuensi ini adalah  frekuensi  yang  persis  sama  dengan  frekuensi  osilasi  ikatan  dalam molekul. Jadi, berdasarkan intensitas cahaya inframerah yang menembus molekul maka kita akan tahu ikatan apa saja yang dimiliki molekul tersebut. Dari jenis ikatan yang dimiliki maka kita akan tahu jenis molekulm apa yang sedang kita ukur. Inilah prinsip yang digunakan dalam  spektrometer inframerah (Gambar 7.24).

 

Tabel 7.1 Frekuensi osilasi sejumlah ikatan antar atom

 

Jenis ikatan

Frekuensi osilasi (´ 1013 Hz)

Jenis ikatan

Frekuensi osilasi (´ 1013 Hz)

Ikatan N - H

9,9 – 11,1

Ikatan C - H

9,03 – 9,9

Ikatan C = O

4,9 – 5,22

Ikatan C - N

3,1 – 4,02

Ikatan C = N

6,7 – 6,8

Ikatan C - O

3,0 – 3,78

Ikatan O - H

7,5 – 1,07

Ikatan C - F

3,0 – 4,2

Ikatan C = C

6,3 - 6,8

Ikatan N - O

4,04 – 4,16 dan

4,55 – 4,68

 

 

Gambar 7.24. Contoh spektrometer inframerah. Prinsip kerja alat ini adalah menembakkan sinar inframerah ke material. Cahaya inframerah yang lolos dideteksi. Cahaya yang lolos memiliki intensitas yang bervariasi: ada yang tetap tinggi dan ada yang sangat lemah. Intensitas yang sangat lemah menunjukkan bahwa pada frekuensi tersebut telah terjadi penyerapan oleh molekul karena terjadinya resonansi dengan osilasi ikatan molekul. Dari informasi ini dapat diketahui jenis ikatan apa yang ada. Dan pada akhirnya dapat diketahui jenis molekul yang ada (www.shimadzu.com).

 

 

Karena data frekuensi alamiah osilasi molekul sudah diukur dan ditabelkan maka dengan melihat data yang ada kita segera mengetahui ikatan- ikatan yang ada dalam material yang sedang diukur. Sebagai contoh, Gambar 7.25 adalah spektrum absorpsi inframerah molekul air. Jika kita mengukur spektrum inframerah zat dan didapat kurva seperti pada Gambar 7.25 maka dapat dipastikan bahwa zat tersebut adalaha ir atau mengandung banyak air.

Details
Category: Fisika Universitas
Hits: 1913

Kendaraan moderen yang digunakan saat ini banyak yang menggunakan MacPherson strut sebagai sistem suspensi. Sistem suspensi adalah sistem yang berosilasi sekaligus meredam osilasi. Sistem ini dirancang oleh Earle S. MacPherson, yang merupakan kepala teknisi pada pengembangan mobil kecil Chevrolet tahun 1945. Sistem ini pertama kali digunakan pada pabrik mobil Ford di Inggris pada model Consul dan Zephyr. Prinsip kerjanya cukup sederhana. Sistem per vertikal yang sangat kuat menyangga body kendaraan. Sistem per tersebut dapat diubah arahnya oleh setir. Pada sistem per dipasang roda. Pada sistem per juga dipasang shokcbreaker sebagai penghasil redaman. Gambar 7.20 adalah ilustrasi strut MacPherson.

 

Telapak kemudi yang menempel di sistem roda. Bagian inilah yang membelok jika setir diputar sehingga kendaraan membelok arah. Pada bagian ini juga menempel cakram rem. Lengan kontrol bawah sebagai penahan bagian bawah roda agar tetap stabil. Batang pembelok roda berhubungan langsung dengan setir dan berfungsi memutar telapak kemudi. Per pada bagian atas menghasilkan gerak osilasi ketika kendaraan mewati jalan rata. Osilasi diperlukan agar kendaraan tidak berguncang tiba-tiba dan frekuensi osilasi berada pada wilayah kenyamanan manusia. Hasil penelitian menunjukkna bahwa frekuensi osilasi yang nyaman dirasakan manusia berada antara 1 – 2 Hz. Per pada MacPherson strut memiliki frekurnsi osilasi sekitar 1,5 Hz yang berarti berada di tengah frekuensi kenyamanan manusia. Bagian di bawah per atau yang dilingkupi per adalah shockbreaker yang berfungsi meredam osilasi sehingga osilasi tidak berlangsung lama dan kendaran kembali tenang.

 

 

 

Details
Category: Fisika Universitas
Hits: 2719

Perhatikan bentuk sayap pesawat Garuda Indonesia atau Lion Air. Pesawat jenis Boeing 737-800 dan 737-900 memiliki ujung sayap yang melengkung ke atas (Gambar 4.36). Sekarang pesawat Airbus A320 juga sudah dilengkapi sayap yang melengkung ke atas seperti pesawat milik Citilink dan Batik Air. Ujung sayap melengkung tersebut disebut winglets. Apa gunanya?

Pada sayap berujung lurus, selalu muncul pusaran udara yang cukup besar di ujung sayap. Pusaran tersebut menghasilkan gaya hambat tambahan pada sayap sehingga terjadi pemborosan bahan bakar. Sebaliknya, pada sayap struktur winglets, pusaran udara di ujung sayap menjadi kecil sehingga gaya hambat yang dialami sayap lebih kecil. Akibatnya, pesawat lebih hemat dalam mengonsumsi bahan bakar. Terbentuknya pusaran udara pada ujung dua sayap tersebut diilustrasikan pada Gambar 4.37.

 

Gambar 4.37 Sayap ujung runcing menghasilkan pusaran udara cukup besar di ujung sayap sehingga gaya
hambat pada sayap cukup besar. Sayap bentuk winglets menghasilkan pusaran udara cukup kecil di ujung
sayap sehingga gaya hambat pada sayap pesawat cukup kecil (reddit.com). Beberapa burung memiliki sayap
serupa winglets (sonoranimages.wordpress.com). Mungkin para ahli perancang pesawat mendapat ide desain
sayap dari burung-burung tersebut. Teknologi yang mereplikasi bentuk makhluk hidup disebut biomimicking.

Untuk lebih meyakinkan bahwa winglets lebih hemat dalam penggunaan bahan bakar, kita bisa memberikan argumentasi berikut ini. Udara yang berpusar di ujung sayap mendapat energi dari pesawat. Jadi, sebagaian bahan bakar pesawat digunakan untuk membuat udara berpusar di ujung sayap. Jika dianggap kecepatan pusaran udara yang dihasilkan ujung runcing maupun winglets sama, maka energi kinetik pusaran akan sebanding dengan volum udara yang berpusar. Jika volume udara yang berpusar lebih besar maka lebih banyak energi dari bahan bakar pesawat yang diambil sehingga pesawat lebih boris. Tampak pada Gambar 4.37 bahwa volume pusaran yang dihasilkan sayap winglets lebih kecil sehingga hanya sedikit energi bahan bakar pesawat yang digunakan untuk menghasilkan pusaran udara. Akibatnya pesawat lebih hemat bahan
bakar.
Teknologi winglets mungkin diilhami oleh bentuk sayap burung. Sebagian jenis burung memiliki sayap yang sedikit melengkung ke atas pada bagian ujungnya (Gambar 4.37). Para ahli bertanya, mengapa sayap bentuknya demikian? Atas pengamatan tersebut dilakukan perhitungan dan ternyata diperoleh bahwa lekukan ujung sayap berguna untuk
mengurangi gaya hambat oleh udara. Teknologi yang dibangun dengan meniru apa yang ada di alam (yang dimiliki mahkluk hidup lain) dinamakan biomimicking. Perlu kita sadari bahwa bentuk mahkluk hidup yang ada saat ini adalah bentuk terbaik sebagai hasil evolusi jutaan tahun. Sedangkan rancangan manusia langsung hanyalah buah pemikiran beberapa tahun atau beberapa puluh tahun.

Sumber: Fisika Dasar I, Mikrajuddin Abdullah, Professor ITB

Details
Category: Fisika SMA
Hits: 19243

Fungsi karburator adalah untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara sebelum disemprotkan ke silinder untuk pembakaran. Prinsip kerja karburator adalah sebagai berikut (gambar 10.16) penampang pada bagian atas jet menyempit, sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bahan bakar sama dengan tekanan atmosfir. Tekanan atmosfir memaksa bahan bakar tersembur keluar melalui jet, sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder mesin.

 

Details
Category: Fisika Universitas
Hits: 2163

Pesawat sederhana adalah alat-alat yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan. Mesin pengangkat adalah sebuah mekanisme yang didesain untuk mengangkat beban berat dengan gaya yang relatif kecil. Gaya yang diberikan biasanya disebut kuasa dan diberi simbol F, sedangkan beban yang diangkat diberi simbol W.

 

1.      Rasio Kecepatan dan Keuntungan Mekanis

 

Adalah jelas bahwa tidak ada mesin yang sempurna, ada sejumlah usaha yang hilang karena gesekan antara komponen-komponen yang bergerak, sehingga

 

Usaha yang diberikan kepada mesin = Usaha yang hilang pada gesekan + Usaha berguna yang dilakukan

 

Usaha yang diberikan ke mesin adalah perkalian antara gaya kuasa yang diberikan dan jarak tempuh gerak mesin.

Usaha berguna yang dilakukan adalah perkalian antara beban dan jarak beban terangkat. Jika besarnya kuasa menjadi kecil dibandingkan dengan jumlah beban yang diangkat maka jarak tempuh perpindahan kuasa harus lebih besar dibandingkan dengan jarak perpindahan beban. Rasio antara jarak pindah oleh kuasa terhadap jarak pindah oleh beban dalam waktu yang sama disebut rasio kecepatan (velocity ratio), yang nilainya tetap untuk setiap mesin tertentu tergantung desainnya.

 

  • You are here:  
  • Home