Aplikasi Fisika

APLIKASI HUKUM NEWTON DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Aplikasi hukum newton dalam kehidupan sehari – hari. Sekedar tambahan aja, dalam aplikasi teknik sipil, hukum newton menempati posisi teratas. Hampir semua formulasi diturunkan dari hukum newton, untuk kondisi statik dan dinamik, linear ataupun nonlinear. Membangun jembatan kereta, jalan layang, terowongan, bendungan, jembatan kabel bentang panjang, menara transmisi, gedung bertingkat, konstruksi kabel, stabilitas lereng, daya dukung fondasi bangunan, analisis getaran lantai jembatan, perilaku bangunan tinggi dalam merespon gempa/angin, perencanaan kapasitas balok dan kolom beton, kapasitas leleh struktur baja dan lain-lain, semua itu rumus utamanya cuma satu, “jumlah gaya (momen gaya) harus sama dengan nol”.

Manfaat ditemukannya supaya kita dapat mengetahui hukum-hukum gerak dan dapat berusaha menghindari dari  kejadian buruk akibat sifat-sifat gaya dan gerak, misal kelembaman, dan untuk menghindari efeknya kita memakai sabuk sehingga dapat menahan tubuh kita yang tersentak ke depan akibat pengereman (Dasar: Hukum I dan Hukum II newton)

Efek Hukum Newton 1:

v  Benda diam yang ditaruh di meja tidak akan jatuh kecuali ada gaya luar yang bekerja pada benda itu.

v  Waktu mobil direm, kita akan tersentak ke depan. Waktu mobil mau dijalankan, kita akan tersentak ke belakang.

Efek Hukum II Newton:

v  Kita memakai sabuk sehingga ketika kita tersentak ke depan, ada gaya penahan dari  sabuk melakukan perlambatan pada gerak kita ke depan dan tubuh kita tertahan.

v  Berat kamu ( W = m x g )

v  Energi dan usaha

v  Benda massanya kecil diberi gaya yang sama dengan benda yang massanya besar mengalami percepatan yang lebih besar dibandingkan benda yang massanya besar

Efek Hukum III Newton:

v  Mobil bertubrukkan mengalami gaya aksi dan reaksi yang sama,
namun percepatan yang berbeda tergantung massanya.

v  Kita dapat berjalan karena ada gaya aksi reaksi.

v  Ketapel

Hukum Newton dan Contohnya

Hukum 1 Newton :

Sebuah benda mempertahankan kedudukannya

contoh : jika kita dalam sebuah mobil saat mobil itu tiba2 maju badan kita tiba2 terdorong ke belakang.

Hukum 2 Newton :

Secara matcmatik dijabarkan dcngan persamaan (F = m.a) menetapkan bahwa akselerasi obyek adalah sama dengan gaya netto dibagi massa benda.

Contoh :kita berada dalam lift

Hukum 3 Newton :

Ini merupakan gaya aksi = reaksi

contoh : saat kita menekan papan tulis (aksi) maka papan tulis memberikan reaksi , bila aksi  lebih besar dari pada reaksi maka papan tulis akan rusak dan sebaliknya.

Read More

Aplikasi Fisika Dalam Kehidupan

Aplikasi Bernoulli Tendangan Pisang

David Beckham, Zinedine Zidane, Luis Figo, Roberto Carlos, Alessandro Del Piero, dan Andrea Pirlo merupakan pemain yang memiliki tendangan bebas (free kick) yang mematikan. Kiper sehebat Buffon, Casillas, Smeichel, Van Der Sar, dan Bartez pernah merasakan kehebatan tendangan bebas tersebut. Kiper-kiper tersebut tak berkutik ketika bola melewati pagar betis dan tanpa “permisi” masuk ke dalam gawang.

Tendangan bebas yang sering berujung gol tersebut dikenal dengan sebutan tendangan pisang. Disebut tendangan pisang karena bola yang ditendang akan membentuk lintasan melengkung ke samping seperti bentuk buah pisang. Bagaimana tendangan pisang ini dapat terjadi? Melalui fisika kita dapat menjelaskan peristiwa tersebut. Pemain-pemain yang memiliki kemampuan tendangan pisang tersebut menendang bola sedikit di bawah pusat berat bola dengan ujung sepatunya. Tendangan seperti ini merupakan gaya sentripental yang membuat bola melambung dan berputar (spin). Ketika bola bergerak aliran udara mengalir berlawanan arah dengan arah gerak bola.

Putaran bola akan mempercepat aliran udara di daerah A (perhatikan gambar) sehingga di daerah ini kecepatan udara lebih besar dibandingkan dengan kecepatan udara di daerah B. Menurut Bernoulli semakin cepat aliran udara maka tekanannya semakin rendah. Tekanan di daerah A lebih kecil dibandingkan dengan tekanan di daerah B. Perbedaan tekanan ini menimbulkan gaya tekan dari B ke A. Gaya tekan ini akan membuat bola berbelok membentuk lintasan yang melengkung seperti pisang. Peristiwa melengkungnya bola ini dalam fisika sering disebut Efek Magnus. Kalau kalian ingin menguasi tehnik tendangan pisang perlu latihan yang giat. Bagaimana?? Fisika itu memang asyik yah!!

Aplikasi Impuls dan Momentum

Fisika merupakan ilmu yang mempelajari materi dan interaksinya. Banyak konsep-konsep fisika yang bisa menjelaskan fenomena-fenomena di alam. Salah satunya penerapan konsep impuls dan momentum. Impuls adalah gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang relatif singkat, sedangkan momentum merupakan ukuran kesulitan untuk memberhentikan (mendiamkan) benda. Impuls dipengaruhi oleh gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu tertentu sedangkan momentum dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut. Berikut ini disajikan beberapa contoh penerapan konsep impuls dan momentum dalam kehidupan sehari-hari:

1. Karateka

Apakah anda seorang karateka atau penggemar film action? Jika kita perhatikan karateka setelah memukul lawannya dengan cepat akan menarik tangannya. Ini dilakukan agar waktu sentuh antara tangan dan bagian tubuh musuh relatif singkat. Hal ini berakibat musuh akan menerima gaya lebih besar. Semakin singkat waktu sentuh, maka gaya akan semakin besar.

2. Mobil

Ketika sebuah mobil tertabrak, mobil akan penyok. Penggemudi yang selamat akan pergi ke bengkel untuk ketok magic. Lho kok jadi ngomongin ketok magic ya…Ok cukup ketok magicnya. Mobil didesain mudah penyok dengan tujuan memperbesar waktu sentuh pada saat tertabrak. Waktu sentuh yang lama menyebabkan gaya yang diterima mobil atau pengemudi lebih kecil dan diharapkan keselamatan penggemudi lebih terjamin.

3. Balon udara pada mobil dan sabuk pengaman

Desain mobil yang mudah penyok tidak cukup untuk menjamin keselamatan pengemudi pada saat tetabrak. Benturan yang keras penggemudi dengan bagian dalam mobil dapat membahayakan keselamatan pengemudi. Untuk meminimalisir resiko kecelakaan tersebut, pabrikan mobil ternama menydiakan balon udara di dalam mobil (biasanya di bawah setir), wah bisa terbang dong (guyon….). Ketika terjadi kecelakaan pengemudi akan menekan tombol dan balon udara akan mengembang, sehingga waktu sentuh antara kepala atau bagian tubuh yang lain lebih lama dan gaya yang diterima lebih kecil. Sabuk pengaman juga didesain untuk mengurangi dampak kecelakaan. Sabuk pengaman didesain elastis.

4. Sarung Tinju

Chris John seorang petinju juara dunia asal Indonesia (hebat ya) pada saat bertinju menggunakan sarung tinju. Sarung tinju yang dipakai oleh para petinju ini berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls ketika memukul lawannya, pukulan tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama dibandingkan memukul tanpa sarung tinju. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya yang bekerja juga semakin kecil sehingga sakit terkena pukulan bisa dikurangi.

5. Palu

Kepala palu dibuat dari bahan yang keras misalnya besi atau baja. Kenapa tidak dibuat dari kayu atau bambu ya? Kan lebih mudah mendapatkan kayu dan bambu, nggak mahal lagi (hemat atau pelit kambuh!!!) Palu dibuat dengan bahan yang keras agar selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya yang dihassilkan lebih besar. Jika gaya impuls besar maka paku yang dipukul dengan palu akan tertancap lebih dalam.

6. Matras

Waktu pelajaran olahraga di sekolah dulu guruku akan mengambil nilai lompat tinggi. Galah yang dipasang horizontal nggak terlalu tinggi sekitar 1-1,2 meter terus di bawah galah diletakan matras. Matras dimanfaatkan untuk memperlambat waktu kontak. Waktu kontak yang relatif lebih lama menyebabkan gaya menjadi lebih kecil sehingga tubuh kita tidak terasa sakit pada saat jatuh atau dibanting di atas matras.

Read More

Aplikasi Fisika

Aplikasi gelombang elektromagnetik

Saat ini hampir semua orang memiliki peralatan yang satu ini. Dia begitu kecil yang bisa dengan nyaman diletakkan di dalam saku, namun dianggap memiliki fungsi yang sangat besar terutama untuk berkomunikasi. Benda itu adalah sebuah ponsel (telepon seluler). Saat ini ponsel tidak hanya digunakan untuk menelpon saja tetapi juga untuk fungsi lain seperti mengirim dan menerima pesan singkat (sms), mendengarkan musik, atau mengambil foto. Bagaimana perangkat ponsel dapat terhubung dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling berjauhan? Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x. Selain itu karya Röntgen yang mengantarkan dirinya mendapatkan hadiah nobel fisika pada 1901 ini akan menjadi sebuah alat yang sangat berguna sekali dalam kedokteran. Sinar-X itulah sebuah fenomena yang ditemukan oleh Roentgen pada laboratoriumnya. Sebuah fenomena yang kemudian menjadi awal pencitraan medis (medical imaging) pertama, tangan kiri istrinya menjadi uji coba eksperimen penemuan ini. Inilah menjadi titik awal penggunaan pencitraan medis untuk mengetahui struktur jaringan manusia tanpa melalui pembedahan terlebih dahulu. Penemuan ini juga menjadi titik awal perkembangan fisika medis di dunia, yang menkonsentrasikan aplikasi ilmu fisika dalam bidang kedokteran.

Eksperimen Röntgen terhadap tangan istrinya, menjadi inspirasi produksi alat yang dapat membantu dokter dalam diagnosa terhadap pasien, dengan mengetahui citra tubuh manusia. Citra atau gambar yang dihasilkan dari sinar-X ini sifatnya adalah membuat gambar 2 dimensi dari organ tubuh yang dicitrakan dengan memanfatkan konsep atenuasi berkas radiasi pada saat berinterakasi dengan materi. Gambar atau citra objek yang diinginkan kemudian direkam dalam media yang kemudian dikenal sebagai film. Dari Gambar yang diproduksi di film inilah informasi medis dapat digali sesuai dengan kebutuhan klinis yang akan dianalisis.

Setelah puluhan tahun sinar-X ini mendominasi dunia kedokteran, terdapat kelemahan yaitu objek organ tubuh kita 3 dimensi dipetakan dalam gambar 2 dimensi. Sehingga akan terjadi saling tumpah tindih stukur yang dipetakan, secara klinis informasi yang direkam di film dapat terdistorsi. Inilah tantangan berikutnya bagi fisikawan untuk berkreasi. Tahun 1971, seorang fisikwan bernama Hounsfield memperkenalkan sebuah hasil invensinya yang dikenal dengan Computerized Tomography atau yang lazim dikenal dengan nama CT Scan. Invensi Hounsfield ini menjawab tantangan kelemahan citra sinar-X konvensional yaitu CT dapat dapat mencitrakan objek dalam 3 Dimensi yang tersusun atas irisan-irisan gambar (tomography) yang dihasilkan dari perhitungan algoritma(bahasa program) komputer. Karya Hounsfield ini menjadi revolusi besar-besaraan dalam dunia pencitraan medis atau kedokteran yang merupakan rangkaian yang berkaitan. Citra/gambar hasil CT dapat menujukan struktur tubuh kita secara 3 dimensi, sehingga secara medis dapat dijadikan sebagai sebuah alat bantu untuk penegakkan diagnosa yang dibutuhkan. Untuk mengabadikan penemunya dalam CT terdapat bilangan CT atau Hounsfield Unit (HU), namun penemuan ini juga meruapakan jasa Radon dan Cormack.
Tahun 1990an, lahir kembali sebuah perangkat yang dikenal dengan nama Magnetic Resonance Imaging. Perangkat ini invensi yang tidak kalah hebatnya dengan CT, karena menggunakan sistem fisika yang berbeda. MRI istilah kerennya menggunakan pemanfaatan aktivitas fisis spin tubuh manusia pada saat berada dalam medan magnet yang kuat dan kemudian dengan sistem gangguan gelombang radio yang sama dengan frekuensi Larmor, menghasilkan sebuah sinyal listrik. Sinyal inilah yang dikenal dengan Free Induction Decay yang kemudian dievaluasi dengan Transformasi Fourier menjadi citra 3 Dimensi. Invensi ini juga sangat fenomenal, karena terobosan baru yang tidak menggunakan radiasi pengion seperti CT dan sinar Roentgen untuk dapat menghasilkan sebuah citra dengan resolusi yang yang sangat baik dalam mencitrakan stuktur tubuh manusia khususnya organ kepala. Inventor MRI mendapat ganjaran hadiah nobel bidang fisologi dan kedokteran tahun 2003. Inilah sekelumit peranan fisika yang yang sangat revlusioner mengubah dunia kedokteran menjadi modern. Tanpa lahirnya sinar-X, CT, dan MR bagaimana kita dapat mengetahui posisi kelainan yang ada ditubuh kita bagian dalam atau kanker? Dengan karya fisikawan, insiyur, ahli komputer munculah sebuah teknologi yang digunakan untuk penegakkan diagnosa. Banyak teknologi lain yang dikembangkan oleh para fisikawan dan ilmuwan lain untuk kedokteran seperti halnya ultrasonografi, linear accelerator untuk radioterapi, dan juga CT dan USG 4 Dimensi.

Aplikasi gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari

Gerak vertikal terdiri dari dua jenis, yakni gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah. Benda melakukan gerak vertikal ke atas atau ke bawah jika lintasan gerak benda lurus. Kalau lintasan miring, gerakan benda tersebut termasuk gerak parabola. Aplikasi gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari misalnya ketika kita melempar sesuatu tegak lurus ke bawah (permukaan tanah), ini termasuk gerak vertikal. 

Aplikasi GLBB dalam kehidupan sehari-hari

GLBB merupakan gerak lurus berubah beraturan. Berubah beraturan maksudnya kecepatan gerak benda bertambah secara teratur atau berkurang secara teratur. Perubahan kecepatan tersebut dinamakan percepatan. Secara awam sangat r menemukan benda yang melakukan gerak lurus berubah beraturan. Pada kasus kendaraan beroda misalnya, ketika mulai bergerak dari keadaan diam, pengendara biasanya menekan pedal gas (mobil dkk) atau menarik pedal gas (motor dkk). Pedal gas tersebut biasanya tidak ditekan atau ditarik dengan teratur sehingga walaupun kendaraan kelihatannya mulai bergerak dengan percepatan tertentu, besar percepatannya tidak tetap alias selalu berubah-ubah. Contoh GLBB dalam kehidupan sehari-hari pada gerak horisontal alias mendatar nyaris tidak ada.
Contoh GLBB yang selalu kita jumpai dalam kehidupan hanya gerak jatuh bebas. Pada gerak umit menemukan aplikasi GLBB dalam kehidupan sehari-hari.jatuh bebas, yang bekerja hanya percepatan gravitasi dan besar percepatan gravitasi bernilai tetap. Tapi dengan penerapa ilmu fisika, GLBB dapat ditemukan dalam kegiatan kita sehari-hari. Contohnya buah mangga yang lezat atau buah kelapa yang jatuh dari pohonnya.Jika kita pernah jatuh dari atap rumah tanpa sadar kita juga melakukan GLBB.

Read More