0 Mengapa Jika Mobil Berbelok Ke Kiri, Kita Merasa Terlempar Ke Kanan?

Pernah naik mobil, kan? Ketika kita menaiki mobil yang melaju dengan cukup kencang dan berbelok dengan tajam, maka kita merasa tubuh kita terlempar ke arah yang berlawanan dengan arah belokan mobil. Jika mobil berbelok tajam ke kiri, tubuh kita terlempar ke kanan. Sebaliknya, jika mobil berbelok tajam ke kanan, tubuh kita terlempar ke kiri. Mengapa hal ini bisa terjadi?

Pada abad ke-17, hidup seorang fisikawan legendaris bernama Sir Isaac Newton. Newton menyatakan bahwa sekali sebuah benda bergerak, maka benda itu cenderung akan terus bergerak lurus dengan kecepatan konstan. Jadi, sifat asli pergerakan semua benda adalah bergerak lurus.

Ketika mobil melaju dalam lintasan lurus, kita sebagai penumpang di dalamnya pun melaju dengan arah dan kecepatan yang sama dengan mobil. Dalam keadaan ini, penumpang nyaman-nyaman saja. Akan tetapi ketika mobil berbelok, tubuh penumpang “ingin” tetap bergerak lurus. Hal ini membuat lintasan pergerakan antara mobil dan tubuh penumpang tidak sama. Perhatikan Gambar 1 di bawah ini agar lebih jelas.

Gambar 1

Gambar 1 menunjukkan bahwa terjadi perbedaan arah pergerakan antara mobil dan tubuh penumpang. Mobil bergerak ke kiri, sedangkan tubuh penumpang “ingin” tetap bergerak lurus. Di dalam mobil, penumpang merasa tubuhnya terlempar ke kanan, padahal sebenarnya tubuhnya cuma bergerak lurus seperti pergerakan mobil sebelumnya. Perasaan terlempar ke kanan disebabkan oleh adanya pembandingan dengan arah mobil yang berbelok ke kiri.

Mungkin Anda bertanya mengapa saya menambahkan kata “kecenderungan” ketika menyebutkan pergerakan tubuh penumpang. Hal ini dikarenakan, pada kenyataannya, tubuh penumpang tetap berada di dalam mobil, dan oleh sebab itu, secara umum tubuh penumpang tetap berbelok mengikuti arah pergerakan mobil meskipun ada efek terlempar.

Anda juga mungkin bertanya, mengapa mobil dapat berbelok? Bukankah teori Newton berlaku untuk semua benda termasuk mobil? Bukankah mobil juga memiliki kecenderungan untuk tetap bergerak lurus? Ya, benar. Sebenarnya mobil juga memiliki kecenderungan untuk bergerak lurus. Sebenarnya mobil juga mengalami efek terlempar ke kanan. Hanya saja, pada kasus ini, kita anggap bahwa kecepatan dan ketajaman belokan mobil tidak terlalu besar sehingga mobil tetap dapat berbelok ke kiri. Jika mobil terlalu kencang dan berbelok terlalu tajam, maka mobil akan terguling akibat adanya kecenderungan untuk tetap bergerak lurus tersebut.

Jika Anda cukup jeli, Anda mungkin bertanya, mengapa efek lemparan ini tidak terjadi ketika kita mengendarai sepeda motor?

Pergerakan mobil memiliki perbedaan dengan pergerakan sepeda motor. Mobil memiliki empat roda sehingga pergerakannya relatif selalu tegak lurus dengan jalanan. Sementara itu, sepeda motor hanya memiliki dua roda sehingga pergerakannya tidak selalu tegak lurus dengan jalanan. Ketika berbelok ke kiri, badan motor ikut miring ke kiri. Tubuh penumpang motor pun ikut miring ke kiri. Kemiringan ini menetralisir efek lemparan ke kanan, karena efek lemparan tersebut tertahan oleh bidang jalanan. Kemiringan ini tampak sangat jelas pada pergerakan sepeda motor balap, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2

*******

(Ditulis oleh Doni Aris Yudono)

3 Mengapa Suhu Udara Musim Kemarau Lebih Dingin daripada Suhu Udara Musim Penghujan?

Negara Indonesia hanya memiliki dua musim, yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Jika Anda cukup cermat memperhatikan, Anda akan menyadari bahwa suhu udara rata-rata di musim kemarau ternyata lebih dingin daripada suhu udara rata-rata di musim penghujan. Sekilas, hal ini tampak ironis karena musim kemarau identik dengan cuaca panas dan musim penghujan identik dengan cuaca dingin. Mengapa hal ini bisa terjadi? 

Ketika hujan turun, suhu udara memang terasa sangat dingin. Inilah yang menjadi asal-muasal adanya kesan dingin terhadap musim penghujan. Akan tetapi, tentu saja, hujan tidak turun di sepanjang musim penghujan. Sesekali pasti ada jeda dan giliran matahari bersinar. Nah, pada keadaan ketika hujan tidak turun inilah, suhu udara di musim penghujan terasa panas.

Begini penjelasannya.

Pada musim penghujan, permukaan bumi dipenuhi oleh air, baik dalam bentuk cairan maupun uap. Air dalam bentuk cairan sebagian besar akan meresap ke dalam tanah, sedangkan air dalam bentuk uap akan larut di udara. Sebaliknya, pada musim kemarau, permukaan bumi lebih kering. Kandungan air di dalam tanah menipis dan uap air di udara pun sangat sedikit jumlahnya.

Air merupakan zat penghantar panas yang cukup baik, sehingga mudah menyimpan energi panas dari cahaya matahari. Pada musim penghujan, di saat permukaan bumi sedang terdapat banyak air, panas matahari akan lebih banyak tersimpan di air-air tersebut. Sebaliknya, pada musim kemarau, di saat permukaan bumi sedang kering, panas matahari akan lebih banyak terbuang dan hilang ke angkasa. Itulah sebabnya, suhu udara musim kemarau lebih dingin daripada suhu udara musim hujan.

Jika suhu udara rata-rata musim penghujan memang lebih panas, lantas mengapa cuaca menjadi sangat dingin ketika hujan turun? Hal itu disebabkan karena air hujan yang jatuh dari langit ikut membawa suhu dingin dari awan. Awan sendiri bersuhu sangat dingin karena berada jauh di atas permukaan bumi. Semakin jauh posisi suatu tempat dari permukaan bumi, tekanannya akan semakin kecil, sehingga suhunya pun semakin rendah.

*******

(Ditulis oleh Doni Aris Yudono)

5 Mengapa Suhu Udara di Dataran Tinggi Lebih Dingin daripada di Dataran Rendah?

Pernahkah Anda bepergian ke dataran tinggi Dieng, Gayo, atau dataran tinggi lainnya? Jika pernah, tentu Anda tahu bahwa suhu udara di dataran tinggi lebih dingin daripada suhu udara di dataran rendah. Mengapa hal ini bisa terjadi? Bukankah posisi dataran tinggi lebih dekat ke arah matahari?

Pertama-tama, konsep yang harus di-clear-kan untuk memahami fenomena ini adalah perbedaan keadaan udara antara di dataran rendah dan di dataran tinggi.

Gambar 1

Perhatikan Gambar 1. Udara melingkupi permukaan bumi kita hingga ketinggian sekitar 560 km. Kumpulan udara yang melingkupi bumi ini disebut juga atmosfer. Salah satu sifat udara adalah lentur, bagaikan karet yang bisa dimampatkan. Karena pengaruh gaya gravitasi bumi, setiap lapisan udara akan menindih lapisan udara di bawahnya. Akibatnya, udara yang posisinya lebih rendah akan lebih mampat daripada udara yang posisinya lebih tinggi. Jika udara memampat, itu artinya kerapatannya membesar. Istilah lain yang juga sering digunakan adalah tekanan. Jika udara memampat, tekanannya akan membesar.

Jadi, udara di dataran rendah lebih mampat daripada udara di dataran tinggi. Lantas, apa yang terjadi jika udara semakin mampat? Jika udara semakin mampat, itu artinya jumlah partikel udara semakin banyak per satuan volumenya. Dengan demikian, jumlah partikel udara di dataran rendah lebih banyak daripada jumlah partikel udara di dataran tinggi.

Ketika matahari menyinari bumi, itu artinya matahari memberi energi pada segala sesuatu yang ia sinari, termasuk partikel udara. Masing-masing partikel udara tersebut menerima energi sinar matahari yang (relatif) sama. Dengan demikian, semakin banyak partikel udaranya, semakin banyak pula energi sinar matahari yang terserap. Energi-energi yang terserap tersebut kemudian akan “bermetamorfosis” menjadi panas.

Sampai di sini, semuanya semakin jelas. Karena jumlah partikel udara di dataran tinggi lebih sedikit daripada jumlah partikel udara di dataran rendah, maka jumlah energi matahari yang terserap di dataran tinggi akan lebih sedikit, sehingga panas yang terbentuk tidak sebanyak panas di dataran rendah. Itulah sebabnya udara di dataran tinggi lebih dingin.

Bahan Renungan untuk Anda:

Jika dinginnya cuaca di dataran tinggi disebabkan oleh dinginnya udara, lantas mengapa air, tanah, dan benda-beda lainnya di dataran tinggi juga dingin?

*******

(Ditulis oleh Doni Aris Yudono)

0 Mengapa Pesawat Bisa Terbang?

Di jaman ini, pesawat masih merupakan alat transportasi andalan untuk bepergian ke tempat yang sangat jauh dalam waktu yang relatif singkat. Pesawat merupakan sebuah benda dengan massa puluhan ton. Bagaimana benda dengan massa sebesar itu mampu terbang tinggi di angkasa?

Pesawat dilengkapi dengan mesin pendorong. Untuk pesawat-pesawat kecil, mesin pendorongnya berupa baling-baling, sedangkan untuk pesawat-pesawat besar, mesin pendorongnya berupa jet. Seperti namanya, tugas mesin-mesin pendorong itu hanyalah mendorong pesawat ke depan, bukan membuat pesawat bergerak naik. Bagian pesawat yang berfungsi membuat pesawat bergerak naik adalah sayapnya. Lantas, bagaimana sayap pesawat melakukannya?

Untuk bisa mulai terbang, pesawat terlebih dahulu harus bergerak maju dengan sangat cepat. Ketika pesawat bergerak ke depan, aliran udara di sekitar pesawat akan bergerak secara relatif ke belakang. Begitu pula dengan udara di sekitar sayap pesawat. Terjadi aliran udara yang sangat cepat melewati bagian atas dan bagian bawah sayap pesawat. Aliran udara di atas dan di bawah sayap inilah yang dimanfaatkan untuk membuat pesawat bergerak naik. Hal ini dilakukan dengan membuat desain khusus pada sayap pesawat.

Perhatikan Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1. Model Sayap Pesawat (Dilihat dari Samping)

Sayap pesawat (warna hijau) didesain memiliki bidang datar di bagian bawahnya dan sedikit melengkung di bagian atasnya. Ketika sayap itu bergerak dan menabrak udara di depannya, udara tersebut akan mengalir ke arah belakang sayap. Jelas terlihat pada Gambar 1, udara yang mengalir melalui bagian atas sayap (garis warna merah) akan menempuh jarak yang lebih panjang daripada udara yang mengalir melalui bagian bawah pesawat (garis warna biru). Meski menempuh jarak yang berbeda, kedua aliran udara tersebut akan bertemu kembali di bagian belakang sayap pesawat secara bersamaan. Konsekuensinya, udara yang mengalir melalui bagian atas sayap pesawat akan memiliki kecepatan yang lebih tinggi daripada udara yang mengalir melalui bagian bawah sayap pesawat.

Seorang ahli fisika yang hidup di abad ke-17, Daniel Bernoulli, menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan suatu fluida (termasuk udara), maka tekanannya akan semakin rendah. Dengan demikian, udara di atas sayap pesawat memiliki tekanan yang lebih rendah daripada udara di bawah sayap pesawat. Lantas, apa yang terjadi jika ada perbedaan tekanan semacam ini?

Hukum fisika menunjukkan bahwa fluida akan bergerak dari daerah bertekanan lebih tinggi menuju daerah bertekanan lebih rendah. Dengan demikian, udara di bawah sayap pesawat akan bergerak naik. Hal ini menyebabkan sayap pesawat juga ikut terdorong naik. Dengan kata lain, sayap pesawat mengalami gaya angkat.

Nah, itulah sebabnya pesawat dapat bergerak naik dan terbang tinggi ke angkasa ^_^

*******

(Ditulis oleh Doni Aris Yudono)

0 Mengapa Kita Bisa Minum Pakai Sedotan?

Minuman yang ber-“genre” dingin seperti es jeruk, es teh, dan es alpukat biasanya diminum dengan menggunakan sedotan. Tinggal sedot, maka cairan minuman yang tadinya ada di dalam gelas tiba-tiba bergerak naik ke mulut kita. Pernahkah Anda renungkan, mengapa kita bisa minum pakai sedotan? Mengapa cairan yang ada di gelas bisa naik ke sedotan dan terus naik sampai ke mulut kita?

Pada umumnya, orang awam beranggapan bahwa mulut memiliki kemampuan untuk melakukan gaya sedot yang dapat menarik cairan. Benarkah mulut memiliki kemampuan untuk “menarik” cairan? Jawabannya adalah tidak. Mulut tidak memiliki kemampuan seperti itu. Lho, bukankah mulut memang dapat menyedot cairan?

Mulut memang dapat menyedot cairan. Akan tetapi, kita perlu meluruskan makna “menyedot” yang sebenarnya. Kita akan membahasnya melalui artikel ini.

Gambar 1

Fakta pertama yang perlu Anda ketahui untuk memahami aktifitas “penyedotan” adalah adanya tekanan udara atmosfer. Perhatikan Gambar 1. Bumi kita dilingkupi oleh atmosfer udara yang sangat tinggi, hingga mencapai jarak sekitar 560 km di atas permukaan bumi. Atas pengaruh gaya gravitasi bumi, setiap lapisan atmosfer akan menindih lapisan atmosfer di bawahnya. Tindih-menindih ini menyebabkan terjadinya tekanan pada udara. Semakin dekat posisi udara dengan permukaan bumi, semakin besar pula tekanannya. Tekanan udara terbesar berada di permukaan laut, karena permukaan laut merupakan zona terrendah di bumi. Diketahui bahwa tekanan udara di permukaan laut adalah sekitar 101.000 pascal.

Udara memberikan tekanan ke segala arah. Udara juga menekan semua benda di permukaan bumi yang terhubung dengan atmosfer. Jadi, badan kita setiap hari mendapat tekanan dari udara, dari segala arah. Begitupula dengan mobil, pohon, rumah, dan air. Semuanya ditekan oleh udara dengan tekanan yang sangat besar.

Konsep penting yang perlu anda ketahui selanjutnya adalah bahwa setiap zat di alam ini cenderung bergerak dari zona bertekanan tinggi ke zona bertekanan rendah. Demikian halnya dengan udara. Udara di zona tertentu akan cenderung bergerak ke zona lain yang tekanannya lebih rendah. Hal inilah yang terjadi ketika kita menyedot cairan minuman.

Gambar 2

Perhatikan Gambar 2. Sedotan bertindak sebagai “pipa” penghubung antara cairan minuman dan rongga mulut kita. Cairan minuman sendiri tidak memiliki tenaga untuk bergerak naik ke mulut kita. Tenaga tersebut diberikan oleh udara atmosfer di sekitar gelas. Dan seperti yang telah disebutkan tadi, udara akan bergerak ke zona yang tekanannya lebih rendah. Zona apa yang tekanannya lebih rendah itu? Zona itu adalah rongga mulut kita.

Ketika kita menyedot minuman, sebenarnya yang kita lakukan hanyalah memperbesar ruangan rongga mulut. Membesarnya rongga mulut mengakibatkan tekanan di dalam rongga mulut tersebut menurun. Mengecilnya tekanan di dalam rongga mulut yang membesar itu diakibatkan oleh banyaknya ruang kosong di dalamnya. Mengecilnya tekanan di dalam rongga mulut lantas “mengundang” udara atmosfer untuk masuk ke dalamnya. Akan tetapi, karena udara atmosfer terhalang oleh cairan minuman yang ada di gelas, maka udara atmosfer hanya dapat mendorong cairan minuman itu untuk bergerak masuk ke mulut kita melalui sedotan.

Jadi, yang dilakukan mulut sebenarnya bukanlah menyedot, melainkan hanya membesarkan rongga mulut (memperkecil tekanan) sehingga udara luar dapat mendorong cairan minuman masuk ke dalamnya.

Prinsip penyedotan yang dijelaskan di atas juga terpakai dalam proses pernafasan. Kita dapat menghirup udara karena paru-paru kita mengembang sehingga tekanan di dalamnya mengecil dan mengundang udara luar untuk masuk.

Pertanyaan renungan untuk Anda:

Menurut Anda, apakah kita bisa minum dengan menggunakan sedotan di permukaan bulan?

*******

(Ditulis oleh Doni Aris Yudono)

0 Mengapa Kita Membutuhkan Satuan?

Coba bayangkan jika saya mengajukan sebuah permintaan kepada Anda:

“Tolong berikan saya dua air”

Jika saya mengajukan permintaan seperti itu, apa yang ada di benak Anda? Pasti Anda merasa bingung. Anda juga pasti langsung bertanya: Dua air? Duanya dua apa? Dua tetes? Dua cangkir? Atau dua ember?

Dari ilustrasi ini, langsung tampak jelas bagi kita akan pentingnya satuan. Tetes, cangkir, dan ember dalam contoh di atas merupakan satuan dari banyaknya air. Tanpa adanya satuan, kita sulit menyatakan banyaknya air.

Satuan dapat didefinisikan sebagai suatu ukuran tertentu yang menyatakan banyak satu unit besaran tertentu. Satuan berasal dari kata dasar “satu”. Jadi, satuan memang dimaksudkan untuk menyatakan sebanyak apa ukuran “satu” dari suatu besaran. 

Sekarang, misalnya kita menyatakan sejumlah air dengan satuan ember. Permasalahan baru pun timbul karena ukuran ember di dunia ini beraneka ragam. Si A dan Si B mungkin sama-sama menyatakan bahwa mereka memiliki air sebanyak dua ember, namun banyaknya air yang mereka miliki pasti akan berbeda jika ukuran embernya berbeda. Dengan demikian, ternyata kita tidak hanya membutuhkan satuan, namun kita juga membutuhkan satuan yang standar.

Satuan yang standar adalah satuan yang ukurannya telah disepakati bersama dan diberlakukan secara luas. Salah satu contoh satuan standar untuk menyatakan banyaknya air adalah liter. Ukuran satu liter air di manapun pasti akan selalu sama.

Agar suatu satuan standar memiliki ukuran yang selalu tetap, maka satuan standar tersebut harus didefinisikan. Kita ambil contoh satuan liter. Satuan liter merupakan turunan dari satuan meter. Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299.792.458 detik. selama standar satu meter tetap, maka standar satu liter pun tetap.

Bahan Renungan untuk Anda:

Menurut Anda, apakah satuan-satuan yang tidak standar sudah tidak diperlukan lagi di jaman modern ini?

*******

(Ditulis oleh Doni Aris Yudono)