TUGAS FISIKA ROMBEL 01

Disusun Oleh:ACHMAD ZAJID (5201408094)

RIZKA AWALIA FAHRI (5201408085)

ARDHITA RAHCMAPUTRA(5201408058)

ALEXANDER PUJO S.P (5201408046)

M. ARDI WIGUNA (5201408030)

FAKULTAS TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2008

APLIKASI HUKUM NEWTON DALAM KEHIDUPAN

Sekedar tambahan aja, dalam aplikasi teknik mesin, 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, viaduct, 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 de el el, semua itu rumus utamanya cuma satu, "jumlah gaya (momen gaya) harus sama dengan nol".

Menurut gw tanpa ditemukannya hukum2 newton pun efek2 dr ketiga hjukum tersebut ttp ada. Manfaat ditemukannya ya supaya kita dapat mengetahui hukum2 gerak dan dapat berusaha menghindar dr kejadian buruk akibat sifat2 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:# Benda diam yang kamu taruh di meja ga akan jatuh kecuali ada gaya luar yg bekerja pd benda itu# Waktu mobil direm, kamu akan tersentak ke depan. Wajktu mobil mau dijalankan, kamu akan tersentak ke belakang. MAKANYA pakai sabuk hehe klau mau selamat. # Kamu salah masang taplak padahal makanan sudah di taruh di atasnya. Tenang, ketika kamu tarik taplak tersebut lurus dan cepat, makanan tidak akan bergeser!

Efek Hukum II Newton:# Km memakai sabuk sehingga ketika km tersentak ke depan, ada gaya penahan dr sabuk melakukan perlambatan pada gerak kita ke depan dan tubuh kita tertahan.# Berat kamu ( W= M x g )# Energi dan usaha# BENDA YANG massanya kecil diberi gaya yang sama dengan benda yang massanya besar mengalami percepatan yang lebih besar dibandingkan benda yang massanya besar# dll banyak deh

Hukum III newton:# Km memukul tanganmu ke tembok dan tangamu sakit.# Mobil bertyubrukkan mengalami gaya aksi dan reaksi yang sama,

namun opercepatan yang berbeda tergantung massanya# Kita dapat berjalan karena ada gaya aksi reaksi!!!# Ketapel # psenapan dan peluru# dll#banyak

banyak..sperti ini:1.kita mendorong mobil mogok2.Lift di gedung3.menggeser barang pada bidang miring4.kelahjuan mobil GLB dan GLBB5.momentum6.Implus

hk 1 newton :sebuah benda mempertahankan kedudukannyacontoh : jika kita dalam sebuah mobil saat mobil itu tiba2 maju badan kita tba2 terdorong ke belakang

hk 2 newton :kita berada dalam lift

hk 3 newton :ini merupakan gaya aksi = reaksicontoh : 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

TUMBUKAN ELASTIS

Melanjutkan tentang kelajuan dan kecepatan, kali ini saya akan menjelaskan pembuatan animasi tumbukan sebuah bola dengan dinding dengan memasukkan besaran gravitasi, elastisitas, selain kecepatan dan percepatan.

Kalo Anda belum membaca artikel sebelumnya, silakan baca dulu. Kunci dari pembuatan animasi yang realistis ( ingat ya, realistis belum tentu akurat ) adalah pengetahuan tentang Vektor. Jadi kalo mau tahu sebih detil, silaken baca lagi buku-buku matematika Anda.

Tumbukan & Energi Kinetik

Dalam tulisan ini, saya hanya membahas tumbukan antara sebuah bola dengan dinding atau objek statis. Kalo Anda ingin tahu cara membuat animasi tumbukan antara 2 atau lebih objek yang bergerak ( bola dengan bola ), sabar … tunggu tulisan yang akan datang mengenai impuls dan momentum.

Dari apa yang saya baca di buku “Kartun Fisika”1, ada 3 jenis tumbukan, yaitu Elastis, Semi-elastis, dan tidak elastis. Elastisitas tumbukan banyak dipengaruhi oleh besarnya Energi Kinetik yang terkonversi menjadi panas pada saat bola menumbuk dinding. Dalam ActionScript, Energi Kinetik sebuah benda yang bergerak dapat dihitung dengan:

EK = 0.5 * m * v * v

Untuk sementara, kita nggak memasukkan unsur massa bola ke dalam animasi kita, yang akan kita “hilangkan” adalah sebagian dari v. Dan kita juga tidak perlu tahu berapa tepatnya Energi Kinetik bola.

Yang kita ingin tahu adalah berapa besar perubahan kecepatan sebagai akibat hilangnya Energi Kinetik. Sebagai contoh, bola yang kehilangan sebagian energi kinetiknya pada saat menumbuk lantai kecepatan vertikalnya akan berubah dan dapat dihitung dengan cara :

vy *= (1 – lostEK)

lostEK adalah banyaknya EK yg hilang, nilainya bisa bervariasi dari 0 – 1. Jika lostEK = 0, maka yg terjadi adalah tumbukan Elastis sempurna. Jika lostEK = 1, tumbukan tidak elastis. Untuk nilai lostEK yg lain, tumbukan semi-elastis.

Rumus ini bukan rumus yg akurat namun hasilnya cukup realistis.

Dalam gambar di atas, pada saat terjadi tumbukan, sebagian EK bola hilang, karena massa bola kita abaikan maka bisa kita anggap hilangnya EK sebagai hilangnya vy ( vektor hijau, lost EK ). Jika tidak ada EK yg hilang, vy sesaat setelah tumbukan besarnya sama dengan vy sebelum tumbukan ( vektor vy0 ) hanya arahnya yg terbalik. Namun jika ada EK yg hilang, vy berkurang ( vektor vy1 ). Jadi secara sederhana,

vy1 = – ( vy0 – lostVy )

Komponen X tidak ada yg berubah, kecuali jika kita menentukan sebuah besaran lain yaitu “friksi” pada bidang yang ditumbuk oleh bola. Untuk sementara, kita anggap bidang/dinding tidak mempunyai friksi.

Catatan – [1] Buku ini berjudul “Kartun Fisika”, terbitan Kepustakaan Populer Gramedia, 2001. Saya beli di toko buku Togamas, Malang. Isinya bagus dan mudah dipahami karena konsep-konsep fisika dijelaskan dengan gambar-gambar lucu. Kata pengantar ditulis oleh Yohanes Surya, Ph.d, pembina Tim Olimpiade Fisika Indonesia. 99% materi tulisan saya di website ini juga berdasarkan apa yg ada di buku itu selain dari sumber yg lain.

Vektor

Kembali ke vektor. Seperti yg kita tahu, kecepatan & percepatan adalah vektor dan untuk melakukan operasi matematik terhadap sebuah vektor kita perlu tahu komponen-komponennya. Tentu sesuai dengan sistem koordinat yang kita gunakan. Karena Flash menggunakan sistem koordinat Kartesian, maka kita perlu tahu komponen X dan Y dari vektor tersebut. Gambar A di bawah ini menunjukkan vektor kecepatan (v) dan komponen-komponennya ( vx , vy ). Jika kita ingin menggunakan/menambahkan percepatan, maka gambarnya kurang lebih seperti yg ditunjukkan dalam Gambar B.

Kita lihat Gambar B. Vektor vx dipengaruhi oleh komponen ax. Sedangkan vy dipengaruhi oleh ay. Ingat bahwa percepatan adalah nilai perubahan kecepatan yang terjadi setiap (satuan) waktu. Jadi kecepatan sesaat sebuah objek dapat dihitung dengan menambahkan kecepatan inisialnya dengan percepatan. Dalam ActionScript dapat kita gunakan rumus :

vx += axvy += ay

Dan besarnya kecepatan, kita hitung dengan menggunakan rumus Phytagoras, yaitu :

v = Math.sqrt(vx*vx + vy*vy);

Dengan arah sudut:

sudut = Math.atan2(vx,vy);

Ok, let’s get to work.

Deteksi tumbukan dan reaksi bola

Buat sebuah MovieClip berbentuk lingkaran, beri nama ball_mc. Ingat, registration point MovieClip ini harus di tengah. Buat juga sebuah MovieClip berbentuk persegi empat, beri stroke 1 px. Beri nama walls_mc. Buat layer baru, beri nama “script”, klik frame 1, dan buka panel ActionScript (tekan F9).

Pertama, kita buat inisialisasi variabel ax, ay, vx, dan vy. Saya memberi nilai 0.1 untuk ax dan ay. Sementara vy & vx saya beri nilai 0. Anda bisa memberi nilai berapa saja, tapi sebaiknya gunakan nilai yg kecil supaya animasi tidak terlalu cepat.

Kita juga perlu menentukan boundaries atau batas-batas pergerakan bola. Karena kita ingin walls_mc berlaku seperti dinding, maka kita buat variabel dengan memperhitungkan posisi relatif bola terhadap dinding dan jari-jari bola.

Variabel-variabel di atas akan kita gunakan untuk mengecek apakah terjadi tumbukan. Kita ambil contoh, tumbukan dengan dinding sebelah kanan. Tumbukan terjadi jika koordinat bola kurang dari atau sama dengan koordinat dinding dikurangi dengan jari-jari bola.

Ada 4 skenario reaksi bola terhadap tumbukan dengan dinding :

1. tumbukan dengan dinding kiri, arah vx menjadi positif2. tumbukan dengan dinding kanan, arah vx menjadi negatif3. tumbukan dengan atap, arah vy menjadi positif4. tumbukan dengan lantai, arah vy menjadi negatif

Untuk mengecek apakah terjadi tumbukan atau tidak sekaligus membuat reaksi bola jika terjadi tumbukan, kita buat sebuah function tersendiri yaitu checkBoundaries() . Untuk membalik arah vektor horisontal & vertikal, kita cukup mengalikannya dengan -1.

Lihat gambar di bawah ini. Gambar A, terjadi tumbukan di mana ball_mc._x < right. Sebelum kita membalik arah vx, kita perlu memposisikan ball_mc, lihat Gambar B. Jika tidak kita posisikan seperti ini, maka bola bisa hilang dari Stage sesaat setelah tumbukan dan muncul kembali setelah sepersekian detik. Tentu animasi akan jadi aneh.

Sekarang kita buat function untuk menjalankan animasi, seperti biasa, function ini saya panggil dari setInterval() untuk menghasilkan animasi yg tidak tergantung pada FPS. Function ini juga terus menerus mengeksekusi checkBoundaries().

Jalankan movie dan lihat hasilnya. Bola tidak akan pernah bergerak dalam garis lurus karena efek ax dan ay. Coba Anda ubah nilai ax & ay. Lihat perbedaan yg terjadi. Coba juga ubah nilai awal vx dan vy.

Berikut ini swf yg saya buat dengan skrip yg sama dengan di atas, ditambah sebuah tombol utk play & pause. Nilai ax,ay, vx, dan vy dapat dilihat juga. Perhatikan bahwa nilai vx & vy bertambah jika searah dengan ax & ay, berkurang jika berlawanan arah dengan ax & ay. Jika menumbuk dinding, nilainya akan berubah tanda dari positif ke negatif atau sebaliknya.

GRAVITASI & TUMBUKAN TIDAK ELASTIS

Sekarang kita coba masukkan gravitasi dan kita buat bola kehilangan sebagian energi kinetiknya pada saat terjadi tumbukan ( tumbukan tidak elastis ). Untuk itu kita buat 2 buah variabel baru yaitu gravity dan lostEK.

Gravitasi searah dengan sumbu Y, jadi seperti halnya ay, gravity akan mengubah nilai vy.

vy += gravity;vy += ay;

lostEK, seperti yg saya jelaskan di awal artikel ini, adalah besar EK bola yang berubah menjadi panas pada saat terjadi tumbukan. Dalam hal ini, tumbukan dengan lantai. Karena kita mengabaikan massa bola, maka hilangnya EK bisa dianggap sebagai vektor yang berlawanan arah dengan vy. Besar vektor ini dari 0 – 1. Vektor ini kita masukkan pada function checkBoundaries() sehingga function ini sekarang menjadi :

Jalankan Movie dan lihat hasilnya. Coba ubah nilai gravity & lostEK. Semakin besar lostEK, makin rendah pantulan bola bahkan bisa jadi tidak memantul sama sekali.

Selanjutnya …

Rumus/kode di atas bisa Anda gunakan untuk membuat animasi yang ciamik dengan memanfaatkan rumus Fisika sederhana. Tentu dengan sedikit improvisasi.

Berikut ini animasi yg saya buat dengan rumus-rumus diatas plus sedikit tambahan untuk input dan output dinamis. Silakan coba ubah nilai gravitasi & lost EK, menggunakan

MOMENTUM DAN IMPULS

Pengantar

Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan di jalan ?

Berbahaya bagi kesehatan jiwa dan raga-mu apa yang terjadi ketika dua kendaraan

bertabrakan ? mungkin pengendara atau penumpangnya babak belur dan langsung

digiring ke rumah sakit. Kondisi mobil atau sepeda motor mungkin hancur berantakan.

Kalau kita tinjau dari ilmu fisika, fatal atau tidaknya tabrakan antara kedua kendaraan

ditentukan oleh momentum kendaraan tersebut. masa sich ?, apakah momentum itu ?

sebelum berkenalan dengan momentum, pahami penjelasan berikut ini terlebih dahulu.

Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear dan

momentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum. Dirimu

jangan bingun ketika membaca buku pelajaran fisika yang hanya menulis “momentum”.

Yang dimaksudkan buku itu adalah momentum linear. Seperti pada gerak lurus, kita

seringkali hanya menyebut kecepatan linear dengan “kecepatan”. Tetapi yang kita

maksudkan sebenarnya adalah “kecepatan linear”. Momentum linear merupakan

momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus, sedangkan

momentum sudut dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan melingkar.

Pengertian momentum itu apa ? terus apa hubungannya dengan tabrakan dan tumbukan

dan impuls ? nah, sekarang tarik napas panjang. Seperti biasa, kita akan bergulat lagi

dengan ilmu fisika. Kali ini kita bertarung dengan momentum, tumbukan dan impuls.

Apakah Momentum Itu ?

Momentum yang kita maksudkan di sini adalah momentum linear?. Dalam

fisika, momentum suatu benda didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan

kecepatan gerak benda tersebut. Secara matematis ditulis : (p = mv).

p adalah lambang momentum, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan

benda. Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar atau nilai,

momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. Terus arah momentum

bagaimanakah ? arah momentum sama dengan arah kecepatan. Misalnya sebuah mobil

bergerak ke timur, maka arah momentum adalah timur, tapi kalau mobilnya bergerak ke

selatan maka arah momentum adalah selatan. Bagaimana dengan satuan momentum ?

karena p = mv, di mana satuan m = kg dan satuan v = m/s, maka satuan momentum

adalah kg m/s.

Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum (p) berbanding lurus dengan

massa (m) dan kecepatan (v). Semakin besar kecepatan benda, maka semakin besar juga

momentum sebuah benda. Demikian juga, semakin besar massa sebuah benda, maka

momentum benda tersebut juga bertambah besar. Perlu anda ingat bahwa momentum

adalah hasil kali antara massa dan kecepatan. Jadi walaupun seorang berbadan gendut,

momentum orang tersebut = 0 apabila dia diam alias tidak bergerak. Jadi momentum

suatu benda selalu dihubungkan dengan massa dan kecepatan benda tersebut. kita tidak

bisa meninjau momentum suatu benda hanya berdasarkan massa atau kecepatannya saja.

Contohnya begini, sebut saja mobil muda dan mobil tua. Apabila kedua mobil ini

bermassa sama tetapi mobil muda bergerak lebih kencang (v lebih besar) daripada mobil

tua, maka momentum mobil muda lebih besar dibandingkan dengan momentum mobil tua.

Contoh lain, misalnya mobil muda memiliki massa besar, sedangkan mobil tua bermassa

kecil. Apabila kedua mobil ini kebut - kebutan di jalan dengan kecepatan yang sama,

maka tentu saja momentum mobil muda lebih besar dibandingkan dengan momentum

mobil tua.

Hubungan Momentum Dan Tumbukan?

Pada pembahasan di atas, sudah menjelaskan panjang lebar mengenai pengertian

momentum dalam ilmu fisika. Nah, kali ini kita akan melihat hubungan antara

momentum dengan tumbukan. Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua

kendaraan beroda di jalan ? apa yang dirimu amati ? yang pasti penumpangnya babak

belur dan digiring ke rumah sakit dalam tempo yang sesingkat2nya. Tapi maksudnya,

bagaimana kondisi kendaraan tersebut ? kendaraan tersebut mungkin hancur lebur dan

mungkin langsung digiring ke bengkel ? paling singgah bentar di kantor polisi

Sekarang coba dirimu bandingkan, bagaimana akibat yang ditimbulkan dari

tabrakan antara dua sepeda motor dan tabrakan antara sepeda motor dengan mobil ?

anggap saja kendaraan tersebut bergerak dengan laju sama. Tentu saja tabrakan antara

sepeda motor dan mobil lebih fatal akibatnya dibandingkan dengan tabrakan antara dua

sepeda motor. Kalo tidak percaya silahkan buktikan Massa mobil jauh lebih besar dari

massa sepeda motor, sehingga ketika mobil bergerak, momentum mobil tersebut lebih

besar dibandingkan dengan momentum sepeda motor. Ketika mobil dan sepeda motor

bertabrakan atau juga bertumbukan, maka pasti sepeda motor yang terpental. Bisa anda

bayangkan, apa yang terjadi jika mobil bergerak sangat kencang (v sangat besar) ?

Kita bisa mengatakan bahwa makin besar momentum yang dimiliki oleh sebuah

benda, semakin besar efek yang timbulkan ketika benda tersebut bertumbukkan. Kalo

dirimu kurus, coba aja bertabrakan dengan temanmu yang gendut sebaiknya jangan

dicoba, karena pasti dirimu yang terpental dan meringis kesakitan. Sebelum kita melihat

hubungan antara momentum dan impuls, terlebih dahulu kita pahami hukum II Newton

dalam bentuk momentum.

Hukum II Newton

Pada pokok bahasan Hukum ll Newton kita telah belajar bahwa jika ada gaya

total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana

arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Apa hubungan antara hukum II

Newton dengan momentum ? yang benar, bukan hubungan antara Hukum II Newton

dengan momentum tetapi hubungan antara gaya total dengan momentum. Sekarang

pahami penjelasan gurumuda berikut ini.

Misalnya ketika sebuah mobil bergerak di jalan dengan kecepatan tertentu, mobil

tersebut memiliki momentum. Nah, untuk mengurangi kecepatan mobil pasti dibutuhkan

gaya (dalam hal ini gaya gesekan antara kampas dan ban ketika mobil direm). Ketika

kecepatan mobil berkurang (v makin kecil), momentum mobil juga berkurang. Demikian

juga sebaliknya, sebuah mobil yang sedang diam akan bergerak jika ada gaya total yang

bekerja pada mobil tersebut (dalam hal ini gaya dorong yang dihasilkan oleh mesin).

Ketika mobil masih diam, momentum mobil = 0. pada saat mobil mulai bergerak dengan

kecepatan tertentu, mobil tersebut memiliki momentum. Jadi kita bisa mengatakan bahwa

perubahan momentum mobil disebabkan oleh gaya total. Dengan kata lain, laju

perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda

tersebut. Ini adalah hukum II Newton dalam bentuk momentum. Eyang newton pada

mulanya menyatakan hukum II newton dalam bentuk momentum. Hanya eyang

menyebut hasil kali mv sebagai “kuantitas gerak”, bukan momentum.

Secara matematis, versi momentum dari Hukum II Newton dapat dinyatakan dengan

persamaan :

Catatan = lambang momentum adalah p kecil, bukan P besar. Kalau P besar itu

lambang daya. p dicetak tebal karena momentum adalah besaran vektor. Dari persamaan

ini, kita bisa menurunkan persamaan Hukum II Newton “yang sebenarnya” untuk kasus

massa benda konstan atau tetap. Sekarang kita tulis kembali persamaan di atas :

Persamaan Hukum II Newton untuk kasus massa benda tetap, yang sudah kita

pelajari pada pokok bahasan Hukum II Newton. Kita menyebutnya di atas sebagai

Hukum II Newton “yang sebenarnya”.

Terus apa bedanya penggunaan hukum II Newton “yang sebenarnya” dengan

hukum II Newton versi momentum ? Hukum II Newton versi momentum di atas lebih

bersifat umum, sedangkan Hukum II Newton “yang sebenarnya” hanya bisa digunakan

untuk kasus massa benda tetap. Jadi ketika menganalisis hubungan antara gaya dan gerak

benda, di mana massa benda konstan, kita bisa menggunakan Hukum II Newton “yang

sebenarnya”, tapi tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan Hukum II Newton

versi momentum. Ketika kita meninjau benda yang massa-nya tidak tetap alias berubah,

kita tidak bisa menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya” (F = ma). Kita hanya

bisa menggunakan Hukum II Newton versi momentum. Contohnya roket yang meluncur

ke ruang angkasa. Massa roket akan berkurang ketika bahan bakarnya berkurang atau

habis.

Hubungan Antara Momentum Dan Impuls

Pernahkah dirimu dipukul teman anda ?, coba lakukan percobaan impuls dan

momentum berikut… pukul tangan seorang temanmu menggunakan jari anda. Gunakan

ujung jari anda. Coba tanyakan kepada temanmu, mana yang lebih terasa sakit; ketika

dipukul dengan cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat

singkat) atau ketika dipukul lebih lambat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan

yang dipukul lebih lambat). Kalau dilakukan dengan benar (besar gaya sama), biasanya

yang lebih sakit adalah ketika tanganmu dipukul dengan cepat. Ketika dirimu memukul

tangan temanmu, tangan dirimu dan tangan temanmu saling bersentuhan, dalam hal ini

saling bertumbukan.

Ketika terjadi tumbukan, gaya meningkat dari nol pada saat terjadi kontak dan

menjadi nilai yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat. Setelah turun secara

drastis menjadi nol kembali. Ini yang membuat tangan terasa lebih sakit ketika dipukul

sangat cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat).

Hukum II Newton versi momentum yang telah kita turunkan di atas menyatakan

bahwa laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada

benda tersebut. Besar gaya yang bekerja pada benda yang bertumbukan dinyatakan

dengan persamaan :

Ingat bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu

yang sangat singkat. Konsep impuls membantu kita ketika meninjau gaya-gaya yang

bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat. Misalnya ketika ronaldinho

menendang bola sepak, atau ketika tanganmu dipukul dengan cepat.

Penerapan Konsep Impuls Dalam Kehidupan Sehari-hari

Pada penjelasan di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang

bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep ini sebenarnya sering kita

alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan gaya impuls dalam

waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa sakit. Semakin cepat gaya impuls

bekerja, bagian tubuh kita yang dikenai gaya impuls dalam waktu sangat singkat tersebut

akan terasa lebih sakit. Karenanya, penerapan konsep impuls ditujukan untuk

memperlama selang waktu bekerjanya impuls, sehingga gaya impuls yang bekerja

menjadi lebih kecil. Apabila selang waktu bekerjanya gaya impuls makin lama, maka

rasa sakit menjadi berkurang, bahkan tidak dirasakan.

Beberapa contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai

berikut :

1. Sarung Tinju

Pernah nonton pertandingan Tinju di TV ? nah, sarung tinju yang

dipakai oleh para petinju itu berfungsi untuk memperlama

bekerjanya gaya impuls. ketika petinju memukul lawannya,

pukulannya tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama.

Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya impuls yang bekerja

juga makin kecil.

Makin kecil gaya impuls yang bekerja maka rasa sakit menjadi berkurang.

2. Palu atau pemukul

Mengapa palu tidak dibuat dari kayu saja, kok malah dipakai besi atau baja ?

tujuannya supaya selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya impuls

yang dihasilkan lebih besar. Kalau gaya impulsnya besar maka paku, misalnya, akan

tertanam lebih dalam.

3. Matras

Matras sering dipakai ketika dirimu olahraga atau biasa dipakai

para pejudo. Matras dimanfaatkan untuk memperlama selang

waktu bekerjanya gaya impuls, sehingga tubuh kita tidak terasa

sakit ketika dibanting. Bayangkanlah ketika dirimu dibanting atau

berbenturan dengan lantai ? hal itu disebabkan karena waktu

kontak antara tubuhmu dan lantai sangat singkat.

Tapi ketika dirimu dibanting di atas matras maka waktu kontaknya lebih lama, dengan

demikian gaya impuls yang bekerja juga menjadi lebih kecil.

4. Helm

Kalau anda perhatikan bagian dalam helm, pasti anda akan

melihat lapisan lunak. Kaya gabus atau spons… lapisan lunak

tersebut bertujuan untuk memperlama waktu kontak seandainya

kepala anda terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan. Jika tidak

ada lapisan lunak tersebut, gaya impuls akan bekerja lebih cepat

sehingga walaupun memakai helm, anda akan pusing-pusing

ketika terbentur aspal.

TUMBUKAN

Pengantar

Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan benda-benda saling

bertumbukan. Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya sebagiannya disebabkan

karena tabrakan (tumbukan) antara dua kendaraan, baik antara sepeda motor dengan

sepeda motor, mobil dengan mobil maupun antara sepeda motor dengan mobil. Demikian

juga dengan kereta api atau kendaraan lainnya. Hidup kita tidak terlepas dari adanya

tumbukan. Ketika bola sepak ditendang David Beckham, pada saat itu juga terjadi

tumbukan antara bola sepak dengan kaki Beckham. Tanpa tumbukan, permainan billiard

tidak akan pernah ada. Demikian juga dengan permainan kelereng kesukaanmu ketika

masih kecil. Masih banyak contoh lainnya yang dapat anda temui dalam kehidupan

sehari-hari.

Pada pembahasan mengenai momentum dan impuls, kita telah meninjau

hubungan antara momentum benda dengan peristiwa tumbukan. Hukum Kekekalan

Momentum yang telah diulas sebelumnya juga selalu ditinjau ketika dua benda saling

bertumbukan. Pada kesempatan ini kita akan mempelajari peristiwa tumbukan secara

lebih mendalam dan mencoba melihat hukum-hukum fisika apa saja yang berlaku ketika

benda-benda saling bertumbukan.

JENIS-JENIS TUMBUKAN

Perlu anda ketahui bahwa biasanya dua benda yang bertumbukan bergerak

mendekat satu dengan yang lain dan setelah bertumbukan keduanya bergerak saling

menjauhi. Ketika benda bergerak, maka tentu saja benda memiliki kecepatan. Karena

benda tersebut mempunyai kecepatan (dan massa), maka benda itu pasti memiliki

momentum (p = mv) dan juga Energi Kinetik (EK = ½ mv2).

Pada kesempatan ini kita akan mempelajari jenis-jenis tumbukan antara dua benda

dan mencoba melihat hubungannya dengan Kekekalan Momentum dan Kekekalan Energi

Kinetik. Ketika benda bergerak saling mendekati sebelum tumbukan, kedua benda itu

memiliki Momentum dan Energi Kinetik. Yang menjadi persoalan, bagaimana dengan

Momentum dan Energi Kinetik kedua benda tersebut setelah bertumbukan ?. Apakah

momentum dan energi kinetik kedua benda ketika sebelum tumbukan = momentum dan

energi kinetik benda setelah tumbukan ? mari kita bahas jenis-jenis tumbukan satu

persatu dan meninjau kekekalan momentum dan kekekalan energi kinetik pada kedua

benda yang bertumbukan.

Secara umum terdapat beberapa jenis tumbukan, antara lain Tumbukan lenting

sempurna, Tumbukan lenting sebagian dan Tumbukan tidak lenting sama sekali.

TUMBUKAN LENTING SEMPURNA

Tumbukan lenting sempurna itu maksudnya bagaimanakah ? Dua benda

dikatakan melakukan Tumbukan lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik

kedua benda sebelum tumbukan = momentum dan energi kinetik setelah tumbukan.

Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum Kekekalan

Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik.

Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku

pada peristiwa tumbukan lenting sempurna karena total massa dan kecepatan kedua

benda sama, baik sebelum maupun setelah tumbukan. Hukum Kekekalan Energi Kinetik

berlaku pada Tumbukan lenting sempurna karena selama tumbukan tidak ada energi yang

hilang. Untuk memahami konsep ini, coba jawab pertanyaan gurumuda berikut ini.

Ketika dua bola billiard atau dua kelereng bertumbukan, apakah anda mendengar bunyi

yang diakibatkan oleh tumbukan itu ? atau ketika mobil atau sepeda motor bertabrakan,

apakah ada bunyi yang dihasilkan ? pasti ada bunyi dan juga panas yang muncul akibat

benturan antara dua benda. Bunyi dan panas ini termasuk energi. Jadi ketika dua benda

bertumbukan dan menghasilkan bunyi dan panas, maka ada energi yang hilang selama

proses tumbukan tersebut. Sebagian Energi Kinetik berubah menjadi energi panas dan

energi bunyi. Dengan kata lain, total energi kinetik sebelum tumbukan tidak sama dengan

total energi kinetik setelah tumbukan.

Benda - benda yang mengalami Tumbukan Lenting Sempurna tidak menghasilkan

bunyi, panas atau bentuk energi lain ketika terjadi tumbukan. Tidak ada Energi Kinetik

yang hilang selama proses tumbukan. Dengan demikian, kita bisa mengatakan bahwa

pada peritiwa Tumbukan Lenting Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik.

Apakah tumbukan lenting sempurna dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari

? Tidak…. Tumbukan lenting sempurna merupakan sesuatu yang sulit kita temukan

dalam kehidupan sehari-hari. Paling tidak ada ada sedikit energi panas dan bunyi yang

dihasilkan ketika terjadi tumbukan. Salah satu contoh tumbukan yang mendekati lenting

sempurna adalah tumbukan antara dua bola elastis, seperti bola billiard. Untuk kasus

tumbukan bola billiard, memang energi kinetik tidak kekal tapi energi total selalu kekal.

Lalu apa contoh Tumbukan lenting sempurna ? contoh jenis tumbukan ini tidak bisa kita

lihat dengan mata telanjang karena terjadi pada tingkat atom, yakni tumbukan antara

atom-atom dan molekul-molekul.

Sekarang mari kita tinjau persamaan Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum

Kekekalan Energi Kinetik pada perisitiwa Tumbukan Lenting Sempurna. Untuk

memudahkan pemahaman dirimu, perhatikan gambar di bawah.

Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak

dengan kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2. Kedua benda itu

bertumbukan dan terpantul dalam arah yang berlawanan. Perhatikan bahwa kecepatan

merupakan besaran vektor sehingga dipengaruhi juga oleh arah. Sesuai dengan

kesepakatan, arah ke kanan bertanda positif dan arah ke kiri bertanda negatif. Karena

memiliki massa dan kecepatan, maka kedua benda memiliki momentum (p = mv) dan

energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sama,

baik sebelum tumbukan maupun setelah tumbukan.

Secara matematis, Hukum Kekekalan Momentum dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan :

m1 = massa benda 1, m2 = massa benda 2

v1 = kecepatan benda sebelum tumbukan dan v2 = kecepatan benda 2 Sebelum tumbukan

v’1 = kecepatan benda Setelah tumbukan, v’2 = kecepatan benda 2 setelah tumbukan

Jika dinyatakan dalam momentum,

m1v1 = momentum benda 1 sebelum tumbukan, m1v’1 = momentum benda 1 setelah

tumbukan

m2v2 = momentum benda 2 sebelum tumbukan, m2v’2 = momentum benda 2 setelah

tumbukan

Pada Tumbukan Lenting Sempurna berlaku juga Hukum Kekekalan Energi Kinetik.

Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

Kita telah menurunkan 2 persamaan untuk Tumbukan Lenting Sempurna, yakni

persamaan Hukum Kekekalan Momentum dan Persamaan Hukum Kekekalan Energi

Kinetik. Ada suatu hal yang menarik, bahwa apabila hanya diketahui massa dan

kecepatan awal, maka kecepatan setelah tumbukan bisa kita tentukan menggunakan suatu

persamaan lain. Persamaan ini diturunkan dari dua persamaan di atas. Persamaan apakah

itu ? nah, mari kita turunkan persamaan tersebut.

Sekarang kita tulis kembali persamaan Hukum Kekekalan Momentum :

Kita tulis kembali persamaan Hukum Kekekalan Energi Kinetik :

Kita tulis kembali persamaan ini menjadi :

Ini merupakan salah satu persamaan penting dalam Tumbukan Lenting sempurna,

selain persamaan Kekekalan Momentum dan persamaan Kekekalan Energi Kinetik.

Persamaan 3 menyatakan bahwa pada Tumbukan Lenting Sempurna, laju kedua benda

sebelum dan setelah tumbukan sama besar tetapi berlawanan arah, berapapun massa

benda tersebut.

Koofisien elastisitas Tumbukan Lenting Sempurna

Kita tulis lagi persamaan 3 :

Perbandingan negatif antara selisih kecepatan benda setelah tumbukan dengan

selisih kecepatan benda sebelum tumbukan disebut sebagai koofisien elatisitas alias

faktor kepegasan (dalam buku Karangan Bapak Marthen Kanginan disebut koofisien

restitusi). Untuk Tumbukan Lenting Sempurna, besar koofisien elastisitas = 1. ini

menunjukkan bahwa total kecepatan benda setelah tumbukan = total kecepatan benda

sebelum tumbukan. Lambang koofisien elastisitas adalah e. Secara umum, nilai koofisien

elastisitas dinyatakan dengan persamaan :

e = koofisien elastisitas = koofisien restitusi, faktor kepegasan, angka kekenyalan, faktor

keelastisitasan.

TUMBUKAN LENTING SEBAGIAN

Pada pembahasan sebelumnya, kita telah belajar bahwa pada Tumbukan Lenting

Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekakalan Energi

Kinetik. Nah, bagaimana dengan tumbukan lenting sebagian ?

Pada tumbukan lenting sebagian, Hukum Kekekalan Energi Kinetik tidak berlaku

karena ada perubahan energi kinetik terjadi ketika pada saat tumbukan. Perubahan energi

kinetik bisa berarti terjadi pengurangan Energi Kinetik atau penambahan energi kinetik.

Pengurangan energi kinetik terjadi ketika sebagian energi kinetik awal diubah menjadi

energi lain, seperti energi panas, energi bunyi dan energi potensial. Hal ini yang membuat

total energi kinetik akhir lebih kecil dari total energi kinetik awal. Kebanyakan tumbukan

yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari termasuk dalam jenis ini, di mana total

energi kinetik akhir lebih kecil dari total energi kinetik awal. Tumbukan antara kelereng,

tabrakan antara dua kendaraan, bola yang dipantulkan ke lantai dan lenting ke udara, dll.

Sebaliknya, energi kinetik akhir total juga bisa bertambah setelah terjadi tumbukan. Hal

ini terjadi ketika energi potensial (misalnya energi kimia atau nuklir) dilepaskan. Contoh

untuk kasus ini adalah peristiwa ledakan. Suatu tumbukan lenting sebagian biasanya

memiliki koofisien elastisitas (e) berkisar antara 0 sampai 1. Secara matematis dapat

ditulis sebagai berikut :

Bagaimana dengan Hukum Kekekalan Momentum ? Hukum Kekekalan

Momentum tetap berlaku pada peristiwa tumbukan lenting sebagian, dengan anggapan

bahwa tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda yang bertumbukan.

TUMBUKAN TIDAK LENTING SAMA SEKALI

Bagaimana dengan tumbukan tidak lenting sama sekali ? suatu tumbukan

dikatakan Tumbukan Tidak Lenting sama sekali apabila dua benda yang bertumbukan

bersatu alias saling menempel setelah tumbukan. Salah satu contoh populer dari

tumbukan tidak lenting sama sekali adalah pendulum balistik. Pendulum balistik

merupakan sebuah alat yang sering digunakan untuk mengukur laju proyektil, seperti

peluru. Sebuah balok besar yang terbuat dari kayu atau bahan lainnya digantung seperti

pendulum. Setelah itu, sebutir peluru ditembakkan pada balok tersebut dan biasanya

peluru tertanam dalam balok. Sebagai akibat dari tumbukan tersebut, peluru dan balok

bersama-sama terayun ke atas sampai ketinggian tertentu (ketinggian maksimum). Lihat

gambar di bawah…

Apakah pada Tumbukan Tidak Lenting Sama sekali berlaku hukum Kekekalan

Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik ? Perhatikan gambar di atas. Hukum

kekekalan momentum hanya berlaku pada waktu yang sangat singkat ketika peluru dan

balok bertumbukan, karena pada saat itu belum ada gaya luar yang bekerja. Secara

matematis dirumuskan sebagai berikut :

m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2 m1v1 + m2(0) = (m1 + m2) v’ m1v1 = (m1 +

m2) v’

SISTEM AC SENTRAL

Jika kita memasuki gedung-gedung perkantoran, mall, hotel, dan sebagainya

maka kita akan merasakan sejuknya udara di tiap lantai. Dari plafond ruangan tampak

terlihat lubang semburan udara atau diffuser yang terpasang secara teratur sebagai tempat

keluarnya udara dingin. Jika kita lihat sebenarnya apa yang berada di atas plafond, maka

akan terlihat sistem saluran udara atau ducting yang terhubung dari unit penanganan

udara (AHU) yang merupakan salah satu unit dalam sistem AC sentral.

Sistem tata udara (AC) sentral berarti bahwa proses pendinginan udara terpusat

pada satu lokasi yang kemudian didistribusikan ke semua arah atau lokasi. Sistem ini

memiliki beberapa komponen utama yaitu unit pendingin atau Chiller, Unit penanganan

udara atau Air Handling Unit (AHU), Cooling Tower, system pemipaan, system saluran

udara atau ducting dan system control & kelistrikan. Pada unit pendingin atau chiller

yang menganut system kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor,

alat ekspansi dan evaporator. Pada chiller biasanya tipe kondensornya adalah water-

cooled condenser. Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang

kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporative cooling pada cooling tower.

Pada komponen evaporator, jika sistemnya indirect cooling maka fluida yang didinginkan

tidak langsung udara melainkan air yang dialirkan melalui system pemipaan. Air yang

mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan menuju system penanganan udara

(AHU) menuju koil pendingin. Jika kita perhatikan komponen-komponen apa saja yang

ada di dalamnya maka setiap AHU akan memiliki : 1. Filter merupakan penyaring udara

dari kotoran, debu, atau partikel-partikel lainnya sehingga diharapkan udara yang

dihasilkan lebih bersih. Filter ini dibedakan berdasarkan kelas-kelasnya. 2. Centrifugal

fan merupakan kipas/blower sentrifugal yang berfungsi untuk mendistribusikan udara

melewati ducting menuju ruangan-ruangan. 3. Koil pendingin, merupakan komponen

yang berfungsi menurunkan temperatur udara. Prinsip kerja secara sederhana pada unit

penanganan udara ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian

dicampur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa

diubah-ubah sesuai keinginan. Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati

filter, fan sentrifugal dan koil pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami

penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran

udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh sekalipun

bisa terjangkau. Beberapa kelemahan dari sistem ini adalah jika satu komponen

mengalami kerusakan dan sistem AC sentral tidak hidup maka semua ruangan tidak akan

merasakan udara sejuk. Selain itu jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka

pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU.

PRINSIP KERJA COOLING TOWER PADA SISTEM AC SENTRAL

Salah satu komponen utama pada AC sentral selain

chiller, AHU, dan ducting adalah cooling tower atau menara

pendingin. Fungsi utamanya adalah sebagai alat untuk

mendinginkan air panas dari kondensor dengan cara

dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa

menggunakan fan/kipas. Konstruksi cooling tower terdiri dari

system pemipaan dengan banyak nozzle, fan/blower, bak

penampung, casing, dsb.

roses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk system AC sentral

dengan system kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi, ekspansi dan

evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan fluida kerja

berupa refrigerant yang mengalir dalam system pemipaan yang terhubung dari satu

komponen ke komponen lainnya. Kondensor pada chiller biasanya berbentuk water-

cooled condenser yang menggunakan air untuk proses pendinginan refrigeran.

Secara umum bentuk konstruksinya berupa shell & tube dimana air mengalir

memasuki shell/ tabung dan uap refrigeran superheat mengalir dalam pipa yang berada di

dalam tabung sehingga terjadi proses pertukaran kalor. Uap refrigeran superheat berubah

fasa menjadi cair yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi, sementara

air yang keluar memiliki temperatur yang lebih tinggi. Karena air ini akan digunakan lagi

untuk proses pendinginan kondensor maka tentu saja temperaturnya harus diturunkan

kembali atau didinginkan pada cooling tower. Langkah pertama adalah memompa air

panas tersebut menuju cooling tower melewati system pemipaan yang pada ujungnya

memiliki banyak nozzle untuk tahap spraying atau semburan. Air panas yang keluar dari

nozzle secara langsung melakukan kontak dengan udara sekitar yang bergerak secara

paksa karena pengaruh.fan/blower yang terpasang pada cooling tower.

Sistem ini sangat efektif dalam proses pendinginan air karena suhu kondensasinya

sangat rendah mendekati suhu wet-bulb udara. Air yang sudah mengalami penurunan

temperature ditampung dalam bak/basin untuk kemudian dipompa kembali menuju

kondensor yang berada di dalam chiller. Pada cooling tower juga dipasang katup make up

water yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air pendingin

jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporative cooling tersebut. Prestasi menara

pendingin biasanya dinyatakan dalam “range” dan “approach”, dimana range adalah

penurunan suhu air yang melewati cooling tower dan approach adalah selisih antara udara

suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar. Perpindahan kalor yang terjadi pada

cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada dua penyebab terjadinya

perpindahan kalor yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan

udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cooling tower membuat sistem ini lebih

hemat energi jika digunakan untuk system refrigerasi pada skala besar seperti chiller.

Salah satu kekurangannya adalah bahwa sistem ini tidak praktis karena jarak yang jauh

antara chiller dan cooling tower sehingga memerlukan system pemipaan yang relative

panjang. Selain itu juga biaya perawatan cooling tower cukup tinggi dibandingkan system

lainnya.

TEKNOLOGI INFRAMERAH DALAM PENCITRAAN DISTRIBUSI PANAS

Adanya fenomena radiasi panas dari permukaan obyek akibat temperaturnya,

mendorong diciptakannya teknologi sebuah alat yang dapat mendeteksi gelombang

radiasi termal yang dinamakan detektor inframerah. Detektor ini terbuat dari sebuah

bahan yang peka terhadap radiasi yang terdapat dalam rentang gelombang inframerah.

Perkembangan kemajuan teknologi detektor ini telah membawa kepada sebuah hasil

visualisasi termal yang dapat memetakan hasil distribusi panas permukaan.

Detektor Inframerah__ Radiasi termal merupakan radiasi panas yang terletak

dalam spektrum inframerah. Fenomena radiasi ini ada yang visible ada juga yang

invisible oleh indera mata. Untuk membantu mengetahui radiasi termal yang invisible

dikembangkan teknologi detektor inframerah yang dapat mendeteksi pancaran radiasi

permukaan menjadi sinyal digital. Detektor ini terdiri dari bahan semikonduktor yang

dapat mengubah radiasi foton menjadi besaran listrik. Susunan detektor ini terdiri dari

array yang terbagi dalam ukuran baris x kolom. Pencitraan radiasi panas dikembangkan

melalui teknologi susunan detektor inframerah yang dinamakan Focal Plane Array. Dari

berbagai radiasi panas yang terdeteksi ini dapat dipetakan dalam sebuah gambar yang

dinamakan Thermal Imaging (Thermogram).

Pencitraan Radiasi TermalPrinsip utama dari thermal imaging atau pencitraan

radiasi panas permukaan obyek adalah digitalisasi sinyal listrik yang dihasilkan melalui

detektor atau sensor radiasi inframerah. Gelombang energi panas yang dibawa melalui

photon jatuh pada permukaan detektor dbah menjadi sinyal digital listrik. Kemudian pada

sebuah sistem prosesing data sinyal data tersebut diolah menjadi sebuah hasil gambar

visual sesuai dimensi array detektor menjadi besaran yang terukur. Sehingga dalam

sebuah gambar termal dapat dilihat hasil berupa pola distribusi panas dari distribusi

warna yang ditampilkan dan besarnya nilai temperatur yang terbaca oleh alat.

OVEN MICROWAVE

Pengantar

Bagi orang yang memiliki kesibukan tinggi, terkadang tidak lagi memiliki waktu

untuk menyiapkan sarapan. Bagi mereka menggunakan microwave untuk menghangatkan

makanan dalam waktu singkat dapat menjadi solusi sarapan di pagi hari. Benda ini

memang biasa disebut microwave saja, namun istilah yang lebih tepat adalah oven

microwave. Hal ini perlu disadari karena microwave atau gelombang mikro sendiri

adalah salah satu gelombang elektromagnet dalam spektrum gelombang elektromagnet.

Panjang gelombang mikro sekitar 30 sentimeter hingga 1 mm, menghasilkan frekuensi

antara 1 GHz untuk panjang gelombang 30 sentimeter hingga 30 GHz untuk panjang

gelombang 1 mm. Istilah mikro sendiri yang berarti kecil adalah relatif terhadap jenis-

jenis gelombang radio, karena masih banyak gelombang elektromagnetik yang panjang

gelombangnya jauh lebih kecil dari gelombang mikro.

 Istilah oven microwave menunjukan alat ini adalah sejenis oven yang dapat

digunakan untuk memasak makanan. Istilah microwave sendiri ditambahkan karena oven

microwave memang bekerja menggunakan radiasi gelombang mikro untuk menaikkan

suhu makanan di dalamnya. Pada tulisan ini istilahnya cukup microwave saja.

Fungsi Microwave

Pada dasarnya fungsi utama oven microwave adalah sama dengan kompor yaitu

menaikkan suhu makanan. Karena makanan akan masak pada suhu tinggi maka

microwave dapat digunakan untuk memasak makanan, mencairkan makanan beku dari

freezer atau sekedar menghangatkan makanan dingin. 

Namun karena cara kerja microwave menggunakan gelombang mikro, sedangkan

kompor menggunakan api, maka cara memasak makanan dengan kompor juga sangat

berbeda dengan microwave, sehingga dalam penerapannya microwave tidak dapat

disamakan dengan kompor.  

Hal ini juga berimbas kepada cara memasak makanan dengan microwave.

Banyaknya kadar air pada setiap bahan penyusun makanan akan merubah cara memasak

dengan microwave. Misalnya menggoreng ikan seperti menggoreng ikan dengan minyak

goreng dan penggorangan di atas kompor tidak dapat dilakukan dengan microwave, tetapi

memberi ikan yang sudah dibumbui dapat diletakkan di atas piring yang mengandung

minyak panas dan dimasukan ke microwave, untuk menghasilkan rasa yang menyerupai

ikan yang digoreng diatas kompor. Karena memasak masing-masing jenis makanan

dengan microwave memiliki cara yang berbeda, perhatikanlah baik-baik petunjuk cara

memasak masing-masing jenis masakan tersebut dengan microwave.

Bagaimana Gelombang Mikro dapat Memanaskan Makanan

 Setiap gelombang elektromagnet membawa sejumlah energi yang dapat diolah

untuk keperluan manusia. Panjang masing-masing jenis gelombang elektromagnetik yang

berbeda-beda akan mempengaruhi perilaku gelombang jika bereaksi dengan berbagai

jenis materi.

Perpindahan energi gelombang elektromagnetik dilakukan secara radiasi, yaitu

perpindahan yang tidak memerlukan medium perantara. Energi yang dipancarkan

matahari dapat melewati ruang angkasa yang vakum dan sampai di bumi. Contoh

gelombang elektromagnetik adalah cahaya matahari dalam bentuk sinar ultra violet(UV)

yang setiap hari masuk ke bumi dalam jumlah yang tak terkira.

Sinar UV pada saat melewati ruang angkasa tidak menaikkan suhu di ruang

angkasa yang vakum, tetapi di bumi sinar ini menaikkan suhu berbagai jenis benda yang

ditemuinya. Pemahaman tentang karakteristik sifat UV dapat digunakan untuk

memanfaatkan sinar UV dan menghindari efek buruk sinar UV, seperti resiko kanker

kulit. 

Di dalam setiap microwave terdapat sebuah magnetron. Magnetron adalah sejenis

tabung hampa penghasil gelombang mikro. Fungsi magnetron adalah memancarkan

gelombang mikro ke dalam microwave. Pada awalnya magnetron dirancang untuk

penggunaan radar. Ya, memang betul gelombang mikro yang digunakan sama dengan

gelombang yang digunakan di dunia telekomunikasi seperti radar, gelombang pemancar

stasiun radio, gelombang pemancar stasiun televisi, atau gelombang sinyal handphone.

Gelombang mikro sendiri adalah salah satu gelombang radio.  

Gelombang mikro dapat digunakan sebagai pemanas makanan karena memiliki

tiga buah sifat dasar yang menjadi dasar prinsip kerja microwave, pertama gelombang

mikro akan dipantulkan oleh bahan logam seperti baja atau besi. Kedua, gelombang ini

dapat menembus bahan non logam tanpa memanaskannya. Terakhir adalah gelombang

ini akan diserap oleh air. Sebagai gelombang elektromagnetik, gelombang mikro yang

menjalar membawa energi yang cukup untuk memanaskan cairan pada makanan.

Gelombang mikro yang dipancarkan magnetron ke dalam ruang microwave akan

terperangkap di dalamnya karena terlindung oleh dinding microwave yang terbuat dari

logam. Selanjutnya apabila gelombang mikro mengenai cairan, maka energi gelombang

mikro ini akan diserap oleh cairan tersebut. Pengertian penyerapan energi oleh air adalah

sebuah fenomena alam yang dipelajari lebih jauh di bidang ilmu fisika, yang mungkin

tidak lazim dipahami dalam kehidupan sehari-hari. Sebelumnya anda tentu sudah tahu

bahwa Sinar-X atau yang sering disebut sinar Rontgen yang juga merupakan gelombang

elektromagnet dapat menghasilkan foto tulang anda, karena Sinar-X dapat menembus

daging anda, tetapi tidak dapat menembus tulang.

Sebagai gelombang elektomagnet gelombang mikro membawa medan listrik dan

medan magnet. Molekul-molekul air pada kasus ini dapat dibayangkan memiliki dua

buah muatan di kedua ujungnya, yaitu positif dan negatif. Gaya listrik yang diakibatkan

medan listrik gelombang mikro akan memutar molekul-molekul air hingga molekul-

molekul air tersebut dapat bergerak. Bergeraknya molekul-molekul air ini disebabkan

karena air adalah fluida. Pergerakan ini kemudian menyebabkan molekul-molekul air

saling bertubrukan. Tubrukan-tubrukan inilah yang akan meningkatkan suhu molekul air,

yang kemudian meningkatkan suhu makanan secara keseluruhan. Ruangan di dalam

microwave walaupun mengandung uap air akibat penguapan cairan tidak menjadi panas,

karena uap air memiliki kerapatan yang jauh lebih rendah di banding air, sehingga tidak

terjadi tubrukan antara molekul air. 

Bulatan merah = hidrogen dengan

muatran positif, berusaha mendekati muatan

negatif, gelombang listrik dari gelombang

mikro dalam bentuk gelombang akan

menyebabkan hodrogen bergerak, yang

pada akhirnya menyebabkan molekul air

saling bertabrakan.

Oleh sebab itu dapat dikatakan bahwa zat yang dapat dipanaskan oleh microwave

harus mengandung air atau cairan. Namun, karena setiap makanan pasti mengandung

cairan, maka makanan dapat dipanaskan oleh microwave. Zat makanan lain yang juga

akan menyerap panas microwave adalah gula, garam dan lemak. Perlu diperhatikan

bahwa fenomena ini menyebabkan cara memasak berbagai jenis makanan akan berbeda-

beda tergantung dari kadar cairan yang berada pada setiap unsur-unsur makanan yang

akan dimasak. Logam tidak dapat ditembus oleh gelombang mikro dikarenakan kerapatan

molekul logam lebih rapat dibanding panjang gelombang dari gelombang mikro. Namun

alumunium foil yang tipis masih dapat ditembus oleh gelombang mikro, hal ini dapat

dimanfaatkan untuk memasak makanan yang banyak mengandung air atau lemak yang

lebih mudah panas agar tidak cepat gosong.

Microwave oven ditemukan secara tidak sengaja oleh Dr. Percy Spencer pada

tahun 1945. Awalnya beliau beserta tim sedang melakukan penelitian tentang

penggunaan magnetron(sejenis tabung vakum penghasil gelombang mikro) untuk

keperluan radar. Di lokasi tersebut didapatkan bahwa beberapa makanan menjadi mudah

panas atau bahkan meleleh, seperti permen di dalam saku Dr. Percy Spencer yang

meleleh. Selanjutnya beliau mempelajarinya lebih dalam dengan melakukan sejumlah

percobaan untuk melihar pengaruh gelombang mikro tersebut terhadap sejumlah

makanan dan air. Kesimpulannya adalah gelombang mikro memang dapat memanaskan

makanan, dan jika gelombang mikro berada di dalam kotak baja, maka gelombang mikro

akan terperangkap di dalamnya dan dapat meningkatkan suhu makanan dalam waktu

yang cepat.

Cara Menggunakan Microwave

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menggunakan microwave 

Microwave menggunakan pewaktu(timer), untuk mengatur berapa lama makanan

akan dimasak. Sejumlah microwave dilengkapi dengan alarm atau fasilitas berhenti

secara otomatis jika waktu yang diatur telah dilewati. Aturlah waktu sesuai dengan jenis

masakan yang dimasak.

Gunakan wadah yang terbuat selain dari logam, seperti plastik, gelas, dan kayu.

Bahan-bahan tersebut tidak akan panas, sementara penggunaan wadah dari logam dapat

merusak microwave.

Kurangi jumlah kadar air dibanding dengan resep untuk memasak secara

tradisional. Karena microwave adalah sistem yang tertutup, maka cairan yang keluar

menjadi uap sangat sedikit. Namun akan lebih baik jika Anda mencari resep masakan

khusus untuk microwave. Kurangi jumlah air hingga ¾ dari jumlah air semula pada

resep.

Untuk memasak makanan yang membutuhkan waktu lama, seperti memasak

bistik, sebaiknya posisi makanan diubah beberapa kali, seperti dengan cara membalik

daging dan memutar wadah, agar masakan merata. Biasanya microwave telah dilengkapi

dengan wadah pemutar yang dapat seara otomatis memutar wadah makanan diatasnya.

Makanan yang mengandung lemak seperti daging atau mengandung gula akan

lebih cepat masak oleh sebab itu dapat digunakan alumunium foil untuk mengurangi

resiko makanan gosong. Untuk keju, lebih baik diberikan menjelang makanan matang.

Garam akan menyerap air, oleh sebab itu tambahkan sedikit lebih banyak dari

ukuran pada resep tradisional.

Makanan seperti kuning telur, sayur-sayuranan, dan hati ayam perlu dilubangi

terlebih dahulu dengan garpu atau pisau, karena cairan di dalam makanan-makanan

tersebut dapat tersembur keluar pada saat dimasak.

Microwave membutuhkan daya listrik yang cukup besar, untuk microwave ukuran

kecil, besarnya daya yang dibutuhkan sekitar 600-700 watt. Pada microwave yang lebih

besar, tentu daya listrik yang diperlukan akan meningkat. Pastikan daya listrik yang

tersedia mencukupi.

Kelebihan dan Kelemahan Microwave

a. Kelebihan Microwave

Microwave memiliki sejumlah kelebihan dibanding alat pemasak lainnya.

Microwave dapat memasak, mencairkan makanan beku atau memanaskan makanan

dalam waktu singkat dengan hasil yang cukup merata. Daging yang beku dapat

dihangatkan dalam hitungan beberapa menit secara merata. Bandingkan jika anda

menggunakan cara tradisional yang butuh waktu lama dengan cara merendam daging

tersebut di air hangat, atau akan cepat gosong di bagian luar tetapi tetap dingin di dalam

jika kita membakarnya.

Cara kerja microwave memungkinkan lingkungan sekitarnya tidak kotor. Tidak

ada minyak goreng yang menetes di sekitar kompor, tidak adanya bau gas elpiji atau bau

kompor minyak tanah akan menjadikan lingkungan di sekitarnya menjadi tetap besih dan

sehat.

b. Kelemahan Microwave

Walaupun memiliki banyak kelebihan, bukan berarti microwave tidak memiliki

kekurangan. Teknik memasak perlu disesuaikan untuk masing-masing jenis masakan.

Untuk mendapatkan makanan yang matang dalam waktu singkat dengan microwave

memang menjadi kelebihan microwave, tetapi terkadang untuk mendapatkan cita rasa

yang lezat menjadi hal yang tidak dapat digantikan dengan memasak secara tradisional.

Bahkan efek kecoklatan yang biasa dijumpai di makanan yang dimasak secara tradisional

untuk menunjukan bahwa makanan tersebut telah matang sehingga dapat menimbulkan

selera, tidak terlalu tampak pada makanan yang dimasak dengan microwave.