Hari/Tanggal : Sabtu – Minggu, 23 – 24 November 2013Rekan kerja : Fisika IPB angkatan 49 (G7412)

LAPORAN BIOFISIKA UMUM

FISIKA LINGKUNGAN

MUTIARA KHAIRUNNISA

G74120016

ASISTEN:

Tatang Gunawan (G7410023)

Didy Muliawan (G74110011)

Lutpita Mahardika (G74110036)

Fitrah Hadi Firdaus (G74110058)

Citra Kusumawardhani (G74110069)

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

A. Judul : BIOFISIKA LINGKUNGAN

B. Tujuan

Mengukur distribusi temperatur dibawah dan diatas permukaan tanah dan

mengukur pola siklus diurnal lingkungan.

C. Alat dan bahan

1. SPARK

2. Xplorer GLX

3. Sensor Suhu

4. Mistar

D. Teori Singkat

Fisika lingkungan dalam konteks praktikum adalah fisika dari

lingkungan fisik manusia (organisme pada umumnya). Hal ini menyangkut

kajian tentang aplikasi prinsip-prinsip fisika pada lingkungan fisik.

lingkungan fisik yang dimaksudkan adalah udara, tanah dan air. Untuk

melanjutkan kehidupan, maka manusia (organisme) harus berinteraksi dengan

lingkungan fisiknya. Interaksi inilah fisika lingkungan menjadi sangat

penting[1].

Dalam kenyataan manusia paling banyak berinteraksi langsung dengan

lingkungan fisik udara (atmosfir dekat permukaan). Sistim Permukaan-Udara

dapat dipandang dalam skala mikro seperti permukaan tubuh organisme dan

udara di atasnya ataupun dalam skala makro seperti permukaan suatu

hamparan (sawah, tanaman pertanian, hutan, pemukiman, dan lain-lain) dan

udara di atasnya. Udara adalah gas. Sebagai gas maka hukum-hukum fisika

tentang gas sangat berperan penting. Prinsip transfer entitas antara

permukaan organisme (objek alam) dan udara yang berkontak dengannya

berdasarkan hukum difusi Fick, berlaku secara umum untuk transfer entitas

seperti momentum, panas dan massa (misalnya uap air, CO2, dan O2)[1].

Sumber energi utama untuk semua proses fisik di permukaan adalah

radiasi matahari. Neraca radiasi tidak lain adalah pernyataan dari hukum

kekekalan energi. Dalam hal ini radiasi neto merupakan energi yang tersedia

untuk semua proses-proses fisik yang berlangsung di permukaan. Proses-

proses itu adalah pemanasan udara, penguapan air, pemanasan permukaan

(tanah), dan pemanfaatan energi oleh organisme melalui proses fisiologis.

Udara adalah fluida. Sebagai fluida maka sifat-sifat umum fluida, seperti zat

cair, juga berlaku dalam udara. Dalam telaah tentang transfer entitas,

berkaitan dengan kelompok-kelompok tak berdimensi (kelompok variabel-

variabel fisik yang operasi aritmatik satuan-satuannya adalah satu, atau tak

berdimensi)[2].

Semua variabel fisik lingkungan seperti radiasi (intensitas), suhu udara

dan suhu tanah, kecepatan angin, kelembaban udara (dan tanah), laju transfer

entitas, dan lain-lain adalah variabel-variabel yang berubah menurut waktu

(fungsi waktu) atau pun berubah menurut ruang (fungsi ruang). Dalam

pengertian ini maka untuk menganalisis besaran-besaeran ini, analisis Fourier

merupakan satu bentuk analisis yang sangat berguna. Untuk lingkungan fisik

tanah dan air pembahasan hanya diberikan pada fenomena transfer panas

pada medium tanah dan tingkah laku suhu air dalam kaitan dengan aplikasi

analisis Fourier (deret waktu), hukum-hukum fisika tentang transfer seperti

hukum Fourier, dan terutama analogi dengan hukum Ohm juga tetap

berlaku[2].

E. Prosedur

1. Pilih tempat disekitar yang mudah dijangkau dan diperhatikan.

2. Untuk dibawah permukaan tanah: Gali lubang kecil sampai kedalaman ±

20 cm dari permukaan tanah, kemudian masukan kabel yang sudah

terhubung dengan termometer digital. Amati dan catat suhunya selama

24 jam dengan skala 10 menit.

3. Untuk diatas permukaan tanah: tinggi dari permukaan tanah haruslah 2

m. Tempatkan termometer pada tinggi 2 m, misalnya pada dahan pohon

agar tidak dipegangi oleh praktikan sehingga ketinggiannya stabil. Amati

dan catat suhunya selama 24 jam dengan skala 10 menit.

4. Amati dan catat pula kondisi lingkungan pada saat pengamatan.

5. Tempatkan satu penunjuk waktu yang akurat agar skala yang didapatkan

benar-benar 10 menit.

F. Data

Kedalaman : ± 20 cm

Suhu / waktu awal : 30 oC

Suhu / waktu akhir : 28,6 oC

Ketinggian : 2 m

Suhu / waktu awal : 33,8 oC

Suhu / waktu akhir : 33,2 oC

Waktu (s)

Suhu Udara (oC)

Suhu Tanah (oC)

0 33.8  600 33.5  1200 33.6  1800 33.7  2400 33.8  3000 33.6  3600 33.8  4200 34.5  4800 35.3  5400 34.6  6000 34.4  6600 34.2  7200 34.2  7800 34.1  8400 33.8  9000 33.7  9600 33.6  10200 33.5  10800 33.3  11400 33.2  12000 33.1  12600 32.9  13800 32.7  14400 32.6  15000 32.6  15600 32.2  16200 32.1  

16800 32.0  17400 31.9  18000 31.7  18600 31.3  19200 31.2  19800 31.0  20400 30.8  21000 30.6  21600 30.4  22200 30.4  22800 30.2  23400 30.1  24000 29.9  24600 29.6  25200 29.4  25800 29.2  26400 29.1  27000 28.9  27600 28.7 3028200 28.5 3028800 28.6 29,929400 28.3 29,930000 28.2 29,830600 28.0 29,931200 28.1 29,731800 27.8 29,832400 27.7 29,833000 27.8 29,733600 27.6 29,634200 27.5 29,734800 27.5 29,535400 27.4 29,536000 27.3 29,536600 27.2 29,437200 27.1 29,437800 27.1 29,538400 27.4 29,439000 27.3 29,439600 27.1 29,340200 27.0 29,340800 27.0 29,241400 26.8 29,342000 26.8 29,142600 26.7 29,1

43200 26.7 29,143800 26.6 29,144400 26.6 2945000 26.5 2945600 26.4 2946200 26.3 2946800 26.2 2947400 26.1 28,848000 26.1 28,948600 26.0 28,949200 25.9 28,849800 25.9 28,850400 25.9 28,751000 25.8 28,851600 25.7 28,652200 25.6 28,652800 25.4 28,653400 25.5 28,754000 25.4 28,554600 25.4 28,655200 25.4 28,555800 25.4 28,556400 25.4 28,557000 25.3 28,457600 25.2 28,558200 25.2 28,358800 25.2 28,359400 25.0 28,360000 25.0 28,360780 24.9 28,361386 24.8 28,261992 24.7 28,362599 24.6 28,363205 24.5 28,163811 24.5 28,164417 24.6 28,165023 24.6 28,165629 24.6 28,166236 24.7 2866842 24.7 2867448 24.8 28,168054 25.6 28,168660 25.1 27,969266 25.3 28

69873 25.4 2870479 25.5 27,971085 25.9 27,971691 26.1 27,972297 26.5 27,872904 26.7 27,973510 27.0 27,974116 27.6 27,974722 28.4 27,975328 28.8 27,875934 29.3 27,876541 29.5 27,877147 29.8 27,877753 30.1 27,878359 30.6 27,878965 31.2 27,879572 31.9 27,880178 31.9 27,880784 31.8 27,881390 31.8 27,881996 32.2 27,982602 33.8 27,983209 34.3 2883815 33.1 2884421 33.3 28,185027 33.4 28,285633 33.9 28,386239 32.9 28,486846 33.5 28,587452 33.2 28,6

G. Pengolahan Data

1. Suhu Atas ( Udara)

0 20000 40000 60000 80000 1000002022242628303234363840

grafik waktu vs temperatur

Suhu 2 m

Waktu (s)

Suhu (oC)

Suhu maximum = 35,3°C

Suhu minimum = 24,5°C

Suhu rataan = Suhu maximum+Suhu minimum

2

= 35,3+24,5

2=29,9 °C

2. Suhu Bawah (Tanah)

0 20000 40000 60000 80000 1000002022242628303234363840

grafik waktu vs temperatur

Suhu Bawah Tanah

Waktu (s)

Suhu (oC)

Suhu maximum = 30°C

Suhu minimum = 27,8 °C

Suhu rataan = Suhu maximum+Suhu minimum

2

= 30+27,8

2=28,9 °C

H. Pembahasan

Kegiatan praktikum mengenai Fisika Lingkungan dilaksananakan Sabtu

23 November 2013 pukul 12.00 s.d. Minggu 24 November 2013 pukul

12.00 ,tempat di halaman gedung Science Centre Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Variabel fisik lingkungan

yang diamati adalah suhu dikedalaman ± 20 cm dan suhu di ketinggian 2 m.

Data di kedalaman ± 20 cm diperoleh suhu awal 30 oC dan suhu akhir 28,6 oC. Sedangkan di ketinggian 2 m diperoleh suhu awal 33,8 oC dan suhu akhir

33,2 oC.

Berdasarkan grafik hubungan waktu dan temperatur tergambar suhu

maksimum 35,30 dan suhu minimum 24,50 serta suhu rata-rata 29,90 di atas

permukaan tanah. Sedangkan suhu di bawah permukaan diperoleh suhu

maksimum 300 dan suhu minimum 27,80 serta suhu rata-rata 28,90. Di siang

hari suhu dibawah permukaan akan lebih rendah dibandingkan suhu diatas

permukaan tanah.Hal ini terjadi karena cahaya matahari membutuhkan waktu

yang lama untuk sampai ke bawah permukaan karena kerapatannya dan

kelembaban udara lebih tinggi. Sedangkan suhu diatas permukaan akan lebih

tinggi karena radiasi matahari langsung mengenai lingkungan tersebut.

Sebaliknya di malam hari suhu di bawah permukaan akan lebih tinggi

dibandingkan suhu di atas permukaan[3].

Faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu di suatu lingkungan

adalah lama penyinaran matahari,sudut datang sinar matahari,cuaca,angin,

relief permukaan bumi,banyak sedikitnya awan,dan perbedaan letak lintang.

Matahari berperan dalam fisik lingkungan dan merupakan sumber

panas.Pemanasan udara dapat terjadi melalui dua proses pemanasan,yaitu

pemanasan langsung dan pemanasan tidak langsung. Pemanasan langsung

dapat terjadi melalui proses absorbs yaitu penyerapan unsur-unsur radiasi

matahari,misalnya sinar gamma,sinar-X,dan ultraviolet. Proses

refleksi,pemanasan matahari terhadap udara tetapi di panntulkan oleh butir air

dan awan. Pemanasan tidak langsung dapat terjadi dengan cara

konduksi,konveksi,adveksi dan turbulensi[3].

Kesalahan terjadi pada SPARK yang dalam keadaan overload untuk

mengukur suhu di bawah permukaan. Sehingga data yang diperoleh dimulai

dari detik 27600. Secara umum data yang diperoleh sesuai dengan teori , suhu

diatas permukaan ketika siang hari akan lebih tinggi dibandingkan suhu

dibawah permukaan.Sebaliknya di malam hari,suhu diatas permukaan akan

lebh rendah dibandingkan di bawah permukaan.

I. Simpulan

Dengan mengetahui distribusi temperatur di bawah dan diatas

permukaan tanah,akan memudahkan interaksi organisme dengan lingkungan.

Misalnya akan tahu suatu jenis tanaman mana yang cocok untuk di tanam di

sekitar lingkungan tersebut. Tinggi rendahnya suhu di suatu lingkungan

adalah lama penyinaran matahari,sudut datang sinar matahari,cuaca,angin,

relief permukaan bumi,banyak sedikitnya awan,dan perbedaan letak lintang.

J. Daftar Pustaka

[1] Sofwan. 2005. Penerapan Fuzzy Logic Pada SistemPengaturan Jumlah Air Berdasarkan Suhu dan Kelembaban. Dewaruci Press ,Jakarta.

[2] Noorhadi.2003. Kajian pemberian air dan mulsa terhadap iklim mikro pada tanaman cabai di tanah entisol. J. Ilmu Tanah dan Lingkungan. 4 (1) : 41-49.

[3] Ramli.2009.Pengaruh berbagai jenis mulsa terhadap pertumbuhan awal tanaman mangga.J.Agroland 16 (4):286-289.