Roller Coaster dalam dunia Fisika

Tahukah Anda jika Roller Coaster menggunakan prinsip fisika?

Lebih dari 5 penerapan hukum fisika dalam Roller Coaster ini. Roller coaster adalah wahana permainan berupa kereta yang dipacu dengan kecepatan tinggi pada jalur rel khusus, biasanya terletak di atas tanah yang memiliki ketinggian yang berbeda-beda. Rel ini ditopang oleh rangka baja yang disusun sedemikian rupa. Wahana ini pertama kali ada di Disney Land Amerika Serikat. Berikut ini merupakan penjelasannya :

Fenomena Fisika pada Roller Coaster meliputi:

1. Energi Potensial
2. Energi Kinetik
3. Dinamika Roller Coaster
4. Gaya Gravitasi
5. Kekekalan Energi
6. Gaya Sentripetal
7. Gaya Sentrifuga

Energi Potensial

Energi potensial, EP, yakni energi yang “dikandung” roller coaster dikarenakan oleh posisinya:

• bernilai maksimum di posisi puncak lintasan.
• bernilai nol di posisi “lembah” (posisi terendah) lintasan.

Energi potensial diubah menjadi energi kinetik ketika roller coaster bergerak menurun.

Energi Kinetik

Energi Kinetik, Ek, yakni energi yang dihasilkan oleh roller coaster karena geraknya (dalam hal ini kecepatan).

• Bernilai nol di posisi puncak lintasan.
• Bernilai maksimum di posisi “lembah” (posisi terendah) lintasan.

Energi kinetik di ubah menjadi energi potensial ketika roller coaster bergerak menaik.

Dinamika Roller Coaster

Gerak Roller Coaster mengalami percepatan. Yakni perubahan kecepatan terhadap waktu yakni:

• kecepatan bertambah terhadap waktu ketika bergerak menurun.
• perlambatan (percepatan negatif) yakni kecepatan berkurang terhadap waktu ketika bergerak menaik.

Perubahan kecepatan juga terjadi di saat roller coaster berubah arah

Gaya Gravitasi

Pada roller coaster, kamu tentu mengalami gaya gravitasi yakni gaya(interaksi) yang disebabkan oleh tarikan massa bumi terhadap massa tubuh (karena massa bumi jauh lebih besar di bandingkan dengan massa tubuh)

Kekekalan Energi

Dalam proses perubahan energi Ek menjadi Ep dan Ep menjadi Ek ini, sebagian energi diubah menjadi energi panas (kalor) karena adanya gesekan (friksi). Misal, roda roller coaster dengan rel lintasan. Energi total sistem tidak bertambah atau berkurang. Energi “hanya” berubah bentuk (misal: Ek, Ep, kalor).
Ep dan Ek pada Roller Coaster

1. Di titik A, roller coaster memiliki EPmaks dan EK nol, karena roller coaster belum bergerak.
2. Di titik B. roller coaster memiliki laju maks maka ia terus bergerak ke titik C.
3. Di titik C benda tidak berhenti tapi sedang bergerak dengan laju tertentu, sehingga pada titik ini roller coaster berada pada ketinggian maks dari lintasan lingkaran. Roller coaster terus bergerak kembali ke titik C. Pada titik C, semua EK Roller coaster kembali bernilai maks sedangkan EP-nya nol.

Energi Mekanik bernilai tetap sepanjang lintasan karena kita menganggap bahwa tidak ada gaya gesekan, maka Roller coaster akan terus bergerak lagi ke titik C dan seterusnya

Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal adalah gaya yang “berusaha” menarik objek mengarah ke titik pusat (sumbu). Ketika roller coaster bergerak melalui lintasan memutar, gaya sentripental “mempertahankan” roller coaster agar tetap bergerak memutar.

Gaya Sentrifugal

Bentuk alur lintasan roller coaster yang menikung, menjadikan pada pengendara bekerja gaya sentrifugal.
Tergantung di tikungan mana ia berada, gaya sentrifugal dapat menyebabkan berat pengendara bertambah (G>1)atau berkurang (G<1).
Gaya sentrifugal yang dirasakan penumpang bukan hanya pada loop saja, tetapi juga pada setiap tikungan yang dibuat sepanjang lintasan. Ketika penumpang berbelok kekanan, penumpang akan terlempar ke kiri. Sebaliknya ketika berbelok ke kiri penumpang akan berbelok ke kanan. Orang akan terpental lebih keras jika berpegang erat‐erat pada batang pengaman, karena itu agar lebih nyaman banyak penumpang membiarkan tangan mereka bebas

Ketika roller coaster melaju turun (lihat kurva yang rendah), gaya berat akan searah dengan gaya centrifugal, yang menyebabkan gaya keseluruhan bertambah (gaya yang searah akan dijumlahkan),
sehingga anda seperti merasa tertekan ke bawah (G>1).

Sebaliknya ketika roller coaster melaju naik (lihat kurva yang tinggi), gaya berat akan berlawanan arah dengan gaya centrifugal, sehingga gaya keseluruhan akan menjadi kecil (gaya yang searah akan dikurangi).
Ini menyebabkan ada gaya yang seolah-olah menarik anda keatas (G<1).

Sumber : 
https://id.wikipedia.org/wiki/Roller_coaster
https://filynnaa.wordpress.com/2012/01/08/fenomena-fisika-pada-roller-coaster/

Read More

Mengapa burung besi atau pesawat bisa terbang ?

Pernahkah terlintas dalam pikiran Anda tentang Burung Besi yang bisa terbang? iya pesawat terbang. 

Pernahkah anda melihat pesawat terbang? Seberapa besarnya? Seberapa beratnya? 

Nah, jika mungkin Anda penasaran mungkin saya dapat membagi sedikit ilmu kepada Anda. Semoga Bermanfaat !!!!!

Salah satu kunci bisa terbangnya pesawat adalah terletak pada sayapnya, mengapa? burung bisa terbang karena mempunyai sayap. Begitu pula dengan burung besi ini. Kalau dilihat dari samping, maka bentuk penampang sayap akan tampak seperti Gambar 1 :

 

Dengan bentuk yang seperti itu ditambah dengan adanya momentum dari dorongan horizontal dari mesin pesawat (Engine) yang terdapat di kedua sayap, maka saat pesawat mulai bergerak maju akan menyebabkan perbedaan kecepatan aliran udara di bagian atas dan bawah sayap. Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar daripada dibawah sayap, hal ini dikarenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap. 

Menurut Hukum Bernoully, kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil. karena udara diatas sayap mengalir lebih cepat maka tekanan diatas sayap menjadi kecil, sedangkan sebaliknya, udara yang mengalir dibawah sayap kecil, sehingga tekanan di bagian bawah sayap menjadi lebih besar, hal ini akan menimbulkan Gaya Angkat (Lift) pada pesawat dan menjadikannya terbang.

Apa Itu Lift?

Lift yang dimaksud disini adalah Gaya Angkat, Lift dihasilkan karena aliran udara dibelokkan ketika mengalir melewati sayap. Bahkan, tidak hanya ketika melewati sayap pesawat, lift juga dihasilkan ketika kita menaruh kertas di depan aliran udara pada suatu sudut tertentu. Kata kuncinya adalah: aliran dan pembelokan aliran tersebut. Coba dengan bermain pesawat kertas! Jika pesawat dilepas tanpa diberi dorongan ke depan, pesawat tersebut tetap akan jatuh ke tanah. Ini menunjukkan perlu ada aliran udara agar lift dapat dihasilkan.

Ketika aliran udara dibelokkan, terjadi aksi-reaksi antara aliran udara dan sayap yang membelokkan udara tersebut. Ketika aliran udara yang awalnya lurus kemudian belok setelah melewati objek tersebut, kita kemudian bertanya, apa yang membengkokkan aliran tersebut. Lihat ilustrasi di Gambar 2 berikut :

Artinya, ada suatu gaya yang dikerjakan oleh objek tersebut terhadap aliran udara tersebut. Newton berkata, untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama besar pada arah yang berlawanan dari aksi tersebut (Hukum Newton III). Sayap tadi telah mengerjakan suatu aksi pada aliran udara tersebut, maka, aliran udara juga akan mengerjakan reaksi yang sama besar pada sayap tersebut. Kenapa bisa terangkat? seperti yang aku tulis, jawabannya pada Hukum Bernoully . Lihat kembali Gambar 1 .

Bagian Penunjang Untuk Terbang

Agar pesawat dapat terbang dengan sempurna, maka selain sayap ada bagian-bagian lain yang menunjang, lihat Gambar 3 dibawah ini :

1. Badan pesawat ( Fuselage ) : ruang kemudi (Cockpit) dan ruang penumpang (Passenger).
2. Sayap (Wing), terdapat Aileron berfungsi untuk “Rolling” pesawat miring kiri – kanan dan Flap untuk menambah luas area sayap (Coefficient Lift) yang berguna untuk menambah gaya angkat pesawat.
3. Ekor sayap (Horizontal Stabilazer), terdapat Elevator berfungsi untuk “Pitching” Nose Up – Down.
4. Sirip tegak (Vertical Stabilizer), terdapat Rudder berfungsi untuk “Yawing” belok kiri – kanan.
5. Mesin (Engine), berpungsi sebagai Thrust atau gaya dorong yang menghasilkan kecepatan pesawat.
6. Roda Pesawat ( Landing Gear ),berfungsi untuk mendarat/ landing atau tinggal landas / Take-off.

Ketika pesawat sedang terbang, ia selalu menggabungkan fungsi-fungsi control diatas, contoh : bila pesawat belok kanan atau kiri, maka yang digerakkan Aileron dan Rudder, jadi sambil belok pesawat dimiringkan agar lintasan belok lebih pendek, yang dapat menghemat waktu dan menghemat pemakaian bahan bakar. Lihat ilustrasinya di Gambar 4 berikut :

Nose Up-Down	Aileron Pitch
Aileron Roll	Aileron Yaw

Gaya Yang Terjadi Pada Pesawat

Pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, melalui perhitungan dan rancangan yang akurat dan teliti, langkah selanjutnya adalah pemilihan mesin penggerak pesawat yang mampu mengangkat dan mendorong badan pesawat. Ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa. yaitu :

1. Berat pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.
2. Gaya angkat yang disebabkan oleh bentuk pesawat.
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh dorongan mesin / engine
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara

Lihat Gambar 5 berikut :

 

Jika pesawat hendak bergerak mendatar dengan suatu percepatan, maka gaya ke depan harus lebih besar daripada gaya hambatan dan gaya angkat harus sama dengan berat pesawat. Jika pesawat hendak menambah ketinggian yang tetap, maka resultan gaya mendatar dan gaya vertical harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa gaya ke depan sama dengan gaya hambatan dan gaya angkat sama dengan berat pesawat.

Sumber :

http://nira15.blogspot.co.id/2012/08/alasan-kenapa-pesawat-bisa-terbang.html 

http://tanyakenapa.net/berita/kenapa-pesawat-bisa-terbang.html

Read More

Fatamorgana dalam Fisika

Tahukah Anda bagaimana fatamorgana itu bisa terjadi? apakah fatamorgana merupakan sebuah ilusi belaka ataukah benar adanya?

Fatamorgana merupakan sebuah fenomena di mana optik yang biasanya terjadi di tanah lapang yang luas seperti padang pasir atau padang es. Fatamorgana adalah pembiasan cahaya melalui kepadatan yang berbeda, sehingga bisa membuat sesuatu yang tidak ada menjadi seolah ada. Fenomena ini biasa dijumpai di tempat panas dan Gunung Brocken di Jerman.

Fatamoragana

Seringkali di gurun pasir, fatamorgana menyerupai danau atau air atau kota. Ini sebenarnya adalah pantulan daripada langit yang dipantulkan udara panas. Udara panas ini berfungsi sebagai cermin. Kata 'Fatamorgana' adalah nama saudari Raja Arthur, Faye le Morgana, seorang peri yang bisa berubah-ubah rupa.

Pernahkah Anda melihat adanya genangan air di jalan pada waktu siang hari yang panas? Biasanya genangan air itu terlihat dari tempat yang agak jauh dari kita, tetapi setelah kita mendekati genangan air tersebut seperti hilang. Aneh bukan? Namun kita tidak perlu heran karena semuanya dapat dijelaskan secara ilmiah. Adanya genangan air di jalan pada siang hari merupakan salah satu fenomena alam yang dapat dikaji secara fisika. Fenomena alam semacam itu dinamakan fatamorgana. Fatamorgana tidak hanya terjadi di jalan, pada siang hari di gurun juga terjadi fatamorgana. Para musyafir yang sedang menyusuri gurun sering melihat ada genangan air. Saat mereka kehausan sangat membutuhkan air, mereka mendekat tempat genangan air tersebut, namun genangan air itu menghilang. Rupanya ia telah tertipu oleh alam karena itu adalah fatamorgana.

Menurut kajian ilmiah, genangan air di jalan beraspal maupun di gurun pada siang hari yang panas sebenarnya tidak ada. Di gurun memang ada genangan air sungguhan yang dinamakan dengan oase. Oase adalah sumber mata air digurun atau padang pasir. Secara nalar, genangan air di jalan beraspal hanyalah ilusi optis karena pada siang hari yang panas, air mengalami proses penguapan. Sebenarnya apa fatamorgana itu? mengapa fatamorgana muncul di jalan beraspal maupun gurun pada siang hari? Lalu apakah fenomena ini juga terjadi pada malam hari?

Secara umum, fatamorgana tampak sebagai noda basah yang menggenang di jalan raya pada siang hari yang panas, dalam ilmu fisika fatamorgana diartikan sebagai gejala pemantulan sempurna sebagai akibat perbedaan kerapatan udara pada suatu medium. Pada siang hari yang panas, lapisan udara yang berada tepat diatas permukaan jalan beraspal maupun gurun pasir lebih panas daripada lapisan udara diatasnya. Lapisan udara yang tepat diatas permukaan jalan beraspala dan gurun pasir memiliki kerapatan optik lebih kecil daripada kerapatan optik lapisan udara diatasnya. Oleh karena itu sinar matahari yang datang dari lapisan udara dingin menuju ke lapisan udara di dekat permukaan jalan beraspal dan gurun pasir yang sifatnya lebih panas, akan dibiaskan menjauhi garis normal. Ini sesuai dengan teori pembiasan cahaya yang menyatakan bahwa sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat, akan dibiaskan menjauhi garis normal. Sebaliknya, sinar datang dari medium kurang rapat ke medium  yang lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal.
Semakin lama berkas cahaya yang mengenai lapisan udara panas didekat permukaan jalan beraspal dan gurun pasir memiliki sudut datang lebih besar daripada sudut batas (900) . Lalu apa yang akan terjadi jika sudut datang cahaya lebih besar daripada sudut batasnya? Jika sudut datang lebih besar daripada sudut batas, akan terjadi pemantulan sempurna. Pada peristiwa fatamorgana, cahaya matahari mengalami pemantulan sempurna sehingga jalan beraspal maupun gurun pasir tampak seperti berair. Jika mata kita berada dalam berkas pemantulan sempurna, kita akan melihat bayangan terbalik dari benda-benda yang berada di depan kita, seperti melihat di cermin.

Sumber :
http://www.ipapedia.web.id/2015/02/ilusi-optis-fatamorgana.html

Read More