Penyebab Pemanasan Global

Pemanasan global (global warming) adalah kenaikan suhu rata-rata di bumi akibat peningkatan emisi gas rumah kaca yang menyelimuti bumi sehingga suhu permukaan bumi meningkat 2-5^oC. Kenaikan suhu bumi tersebut akibat ulah manusia yang menyebabkan meningkatnya gas rumah kaca. Gas rumah kaca tersebut menyelimuti bumi sehingga terjadilah efek rumah kaca (green house effect)

Efek Rumah Kaca

Tuhan Yang Maha Esa menciptakan bumi dengan sempurna. Tuhan menciptakan bumi beserta efek rumah kacanya. Efek rumah kaca yang diciptakan tuhan menguntungkan bagi manusia. Efek rumah kaca membuat suhu bumi terasa hangat. Jika Tuhan tidak menciptakan efek rumah kaca maka bumi akan terasa dingin dengan suhunya mencapai -18^oC. Adapun suhu bumi saat ini meningkat akibat ulah tangan manusia yang menyebabkan meningkatnya gas rumah kaca. Gas rumah kaca yang ditimbulkan manusia adalah gas yang timbul secara alamiah dari kegiatan industri. Contoh gas rumah kaca seperti CO2 (karbon dioksida), CH4 (metana), NO (Nitrogen oksida), dan CFC (kloro fluoro karbon). Apabila gas-gasa tersebut terlepas ke atmosfer hingga ketinggian troposfer akan membentuk lapisan yang mengungkung bumi. Akibatnya, sinar matahari yang masuk ke bumi banyak yang dipantulkan kembali ke bumi sehingga bumi menjadi semakin panas. Oleh karena itu, terjadilah efek rumah kaca yang merugikan bagi kehidupan manusia.

Penyebab Terjadinya Efek Rumah Kaca

Terjadinya efek gas rumah kaca disebabkan adanya campur tangan manusia baik sengaja maupun tidak sengaja telah merusak alam. Adanya gas rumah kaca tidak terlepas dari adanya pemanasan global. Contoh aktivitas secara alami yang menyebabkan terjadinya pemanasan global sehingga menimbulkan terjadinya gas rumah kaca adalah meletusnya gunung berapi. Selain menyebabkan terjadinya pemanasan global, letusan gunung api mempengaruhi iklim secara global. Perubahan iklim adalah perubahan yang terjadi pada variabel iklim terutama perubahan suhu udara dan curah hujan. Pasca proses meletusnya gunung api, biasanya hujan membersihkan debu vukanik dalam waktu satu atau dua minggu. Sementara itu jika material  yang diletuskan oleh gunung api mencapai ketinggian stratosfer, debu vulkanik akan sulit diprediksi waktu serta tempat debu vulkanik itu jatuh. Akibatnya, terjadi perubahan suhu global yang berlangsung dalam waktu cukup lama. Hal itulah yang menyebabkan perubahan iklim. Contoh letusan gunung api yang menyebabkan perubahan iklim adalah letusan Gunung Krakatau. Sementara itu, terdapat beberapa aktivitas manusia yang mempengaruhi terjadinya gas rumah kaca, antara lain

a. Transportasi

di kota-kota besar terdapat banyak sarana transportasi. Makin banyak sarana transportasi tersebut menyebabkan lalu lintas makin padat. Makin padatnya lalu lintas di suatu daerah akan menyebabkan adanya polusi udara daerah tersebut.  Polusi udara tersebut disebabkan adanya gas-gas seperti karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (Nox), balerang oksida (Sox), hidrokarbon (HC), dan partikel lainnya. Gas-gas tersebut jika bereaksi dengan oksigen akan menghasilkan gas rumah kaca. Sebagai contoh gas CO yang dapat berubah menjadi CO2 jika bertemu dengan oksigen  ketika di atmosfer.

Sarana transportasi banyak yang menggunakan bahan bakar fosil semisal batu bara dan minyak bumi. Pemakaian bahan bakar fosil merupakan menyuplai terjadinya pencemaran udara. Selain itu, pemakaian bahan bakar fosil turut serta menyebabkan terjadinya gas rumah kaca

b. Industri

kebutuhan manusia setiap harinya makin meningkat sehingga diperlukan banyak biaya untuk mencukupinya. Sarana untuk mencukupi kebutuhan hidup manusia salah satunya dengan bekerja. Dengan bekerja, seseorang dapat menaikkan tingkat kesejahteraan hidupnya. Salah satu contoh pekerjaan manusia yaitu bidang industri. Tidak dipungkiri bahwa aktivitas industri dapat dapat menaikkan tingkat kesejahteraan masyarakat karena menyerap banyak tenaga kerja akan mengurangi angka pengangguran di suatu daerah. Selain itu, aktivitas industri berdampak luas terhadap kemajuan perekonomian suatu negara.

Aktivitas industri banyak melibatkan penggunaan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar dalam kegiatan industri. Padahal, bahan bakar fosil turut serta dalam menambah emisi gas rumah kaca. Aktivitas industri yang melibatkan pemakaian bahan bakar fosil akan menaikkan konsentrasi gas karbon dioksida di atmosfer.

 

Aktivitas industri juga melibatkan penggunaan senyawa CFC (chloro Fluoro Carbon) yang berpotensi menimbulkan efek rumah kaca. Aktivitas industri freezer, pendingin ruangan, cat semprot, dan hair spray banyak menggunakan senyawa CFC. Gas CFC tidak mudah terurai jika terlepas ke atmosfer. Gas CFC dapat merusak lapisan ozon sehingga timbullah lubang pada ozon. Lapisan ozon adalah lapisan yang melapisi bumi dan berfungsi untuk melindungi bumi dari radiasi ultraviolet yang dipancarkan oleh matahari. Jika lapisan ozon rusak, sinar ultraviolet akan menerobos atmosfer bumi kemudian mencapai bumi sehingga bumi terasa panas.

 

Mengingat akan bahaya dari CFC, salah satu badan PBB adalah United Nation Environment Program (UNEP) melalui kesepakatan yang diadakan di London, Inggris pada tahun 1991 dengan menyetujui  pengurangan produksi hingga 50% pada tahun 1995 dan pada tahun 1997 penggunaan CFC dikurangi penggunaannya hinga 85%. Dengan adanya kesepakatan  tersebut merupakan awal pengurangan produksi pemakaian CFC. Selain itu, dengan adanya kesepakatan tersebut diharapkan masa selanjutnya, CFC tidak digunakan kembali sehingga tidak memperbesar kerusakan ozon.

c. Pembuangan Sampah

Sampah dapat dikatakan sebagai masalah tersendiri dari urusan rumah tangga hingga urusan dunia. Berdasarkan asalnya, sampah dibedakan menjadi sampah organik dan sampah anorganik. Sampah organik (sampah basah) adalah sampah-sampah yang berasal dari sisa-sisa makhluk hidup yang dapat membusuk. Contoh sampah organik adalah sisa makanan, dedaunan kering, dan sisa buah atau sayur. Sementara itu, sampah anorganik (sampah kering) adalah sampah yang berasal dari bahan non biologis dan sulit terurai sehingga diperlukan penanganan lebih lanjut. Contoh sampah anorganik adalah plastik, kaleng, kertas, dan kaca. Selain sampah organik dan anorganik, ada pula sampah  B3 (Bahan Beracun dan Berbahaya). Sampah B3 adalah sampah yang berasal dari bahan yang beracun dan berbahaya seperti limbah rumah sakit, limbah pabrik, dan limbah pertambangan.

Dalam menangani sampah anorganik dapat dilakukan daur ulang sampah, sedangkan untuk menangan smpah B3 dapat dilakukan penanganan khusus dengan tujuan menghilangkan atau menguragi sifat berbahaya dan beracun.

d. Penebangan Hutan

 

Hutan banyak bermanfaat bagi manusia. Pemanfaatan hutan seperti industri kerajinan, industri farmasi, pariwisata, bahkan sebagai sarana penelitian. Selain itu hutan juga bermanfaat sebagai tempat hidup hewan, menyerap air hujan, dan menyerap karbon dioksida. Negara Indonesia pernah dijuluki “Zamrud Khatulistiwa” karena kekayaan alam yang melimpah, mulai dari minyak bumi, rempah-rempah, dan flora fauna yang beraneka ragam. Seharusnya kita wajib mensyukuri kekayaan alam yang kita punya dengan merawat dan menjaganya. Namun, julukan tersebut sekarang tinggallah cerita. Pada tahun 2007, Indonesia ditetapkan sebagai negara yang memiliki tingkat kehancuran hutan tercepat di dunia. Hal itu disebabkan keserakahan manusia. Forest Watch Indonesian mencatat kerusakan hutan di Indonesia sudah mencapai 2 juta hektare per tahun. Jika tidak segera dihentikan, hutan yang tersisa akan segera hilang.

Apabila penebangan hutan terus-menerus dilakukan maka Indonesia ikut serta menyuplai CO2. Hal ini disebabkan tidak adanya tanaman yang menyerap gas CO2 sehingga mengakibatkan adanya pemansan global. Adanya penebangan hutan sebaiknya disertai dengan adanya penanaman kembali sehingga hutan dapat menjalankan fungsinya secara tepat.

e. Pertanian dan Peternakan

Pertanian dan peternakan juga mempengaruhi adanya pemanasan global. Pada pertanian, ketika tanaman ditanam, terjadi pembusukan anaerob dalam tanah yang melepaskan gas metana. Adapun ketika panen akan terjadi pembusukan pada daun, batang, serta bagian lainnya yang akan menghasilkan gas metana yang lebih tinggi daripada sebelum ditanam. Selain itu pupuk dengan kandungan nitrogen yang sering digunakan dalam pertanian juga memiliki kandungan gas metana. Adapun pada sektor peternakan akan menghasilkan emisi karbon yang turut serta dalam pembentukan efek rumah kaca sehingga mempengaruhi pemanasan global.

Penyebab Pemanasan Global

Sumber: Tim Presiden Eduka. 2015. Top Sukses Fisika. Surabaya: Genta Group Production

Continue Reading →

Pengertian Momentum dan Impuls dalam Fisika

Momentum memiliki arti yang berbeda dengan arti keseharian. Anda mungkin pernah mendengar orang mengatakan:

“Saat ini adalah momentum yang tepat untuk meluncurkan produk baru”.

“Gunakan selalu sabuk pengaman”. Peringatan ini biasanya Anda jumpai di tepi jalan raya. Sabuk pengaman (seat belt) berguna mencegah seorang pengemudi berbenturan langsung dengan setir dan dinding depan mobil saat mobil mengalami kecelakaan. Pada saat sabuk pengaman bekerja melindungi pengemudi, di situ terlibat prinsip-prinsip momentum dan impuls.

Ilustrasi Tabrakan Dua Kendaraan

Pada peristiwa tabrakan, dua kendaraan dengan kecepatan tinggi akan mengalami kerusakan lebih parah daripada dua kendaraan dengan kecepatan rendah. Bagaimana keadaan kedua mobil setelah tabrakan? Yang mungkin terjadi adalah salah satu mobil akan berubah arah, kedua mobil akan berubah arah, atau mungkin mobil akan bergerak bersama. Kapan ketiga kemungkinan itu bisa terjadi? Mengapa demikian?

Peta Konsep Momentum dan Impuls

Apa sebenarnya momentum dan impuls itu?

1.        Pengertian Momentum

Momentum dimiliki oleh benda yang bergerak. Momentum dalam fisika merupakan ukuran kesukaran dalam memberhentikan suatu benda yang bergerak. Oleh karena itu, momentum erat hubungannya dengan massa dan kecepatan. Konsep ini juga mempelajari kejadian tumbukan dua benda atau lebih dan menganalisis gerak. Mempelajari hukum kekekalan momentum merupakan salah satu konsep penting dalam fisika. Ilmuwan yang berjasa pada penemuan hukum kekekalan momentum, antara lain, John Willis, Cristopher Wren, dan Christiam Huygens.

Momentum adalah kecenderungan benda yang bergerak untuk melanjutkan gerakannya pada kelajuan yang konstan. Momentum merupakan besaran vektor yang searah dengan kecepatan benda. Semakin besar massa suatu benda, maka semakin besar momentumnya, dan semakin cepat gerak suatu benda, maka semakin besar pula momentumnya. Semakin besar momentum sebuah benda yang sedang melaju, semakin sulit untuk menghentikannya dan semakin besar tumbukannya jika mengenai benda lain.

Setiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Momentum merupakan hasil kali antara massa dengan kecepatan benda. Karena kecepatan merupakan besaran vektor, maka momentum juga termasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatan benda. Secara matematis, persamaan momentum dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

p : momentum benda (kg m/s)

m : massa benda (kg)

v : kecepatan benda (m/s)

 

2.        Pengertian Impuls

Untuk membuat suatu benda yang diam menjadi bergerak diperlukan sebuah gaya yang bekerja pada benda tersebut selama interval waktu tertentu. Gaya yang diperlukan untuk membuat sebuah benda tersebut bergerak dalam interval waktu tertentu disebut impuls. Impuls digunakan untuk menambah, mengurangi, dan mengubah arah momentum dalam satuan waktu.

Impuls benda didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda. Impuls temasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah gaya. Impuls dapat dirumuskan sebagai hasil perkalian gaya dengan interval waktu. Secara matematis dituliskan:

Keterangan:

I : besar impuls (Ns)

F : gaya yang bekerja pada benda (N)

Δt : selang waktu (s)

 

3.        Hubungan Momentum dan Impuls

Sebuah benda yang massanya m mula-mula bergerak dengan kecepatan vₒ. Kemudian dalam selang waktu Δt kecepatan benda tersebut berubah menjadi v. Menurut hukum II Newton, jika benda menerima gaya yangn searah dengan gerak benda, maka benda akan dipercepat. Percepatan rata-rata yang disebabkan oleh gaya F sebagai berikut.

Menurut definisi, percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan persatuan waktu. Jadi, persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut.

Jika t adalah waktu untuk mengubah kecepatan dari vₒ menjadi v atau sama dengan lamanya gaya bekerja, maka dari kedua persamaan di atas Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.

Keterangan:

I : besar impuls (Ns)

m : massa benda (kg)

v : besar kecepatan (kelajuan) akhir benda (m/s)

vₒ : kecepatan (kelajuan) mula-mula benda (m/s)

Δp : besar perubahan momentum (kg m/s)

F : besar gaya yang bekerja pada benda (N)

Δt : selang waktu (s)

 

Persamaan di atas menyatakan bahwa impuls yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut, yaitu beda antara momentum akhir dengan momentum awalnya.

Berbagai contoh aplikasi impuls dan momentum dalam kehidupan sehari-hari, antara lain, sebagai berikut.

a.       Ketika sebuah truk dan sebuah sepeda menabrak pohon dengan kecepatan sama, truk akan memberikan efek yang lebih serius. Hal ini disebabkan perubahan momentum truk lebih besar dibandingkan dengan perubahan momentum sepeda (massa truk lebih besar).

b.      Ketika peluru ditembakkan dan batu dilemparkan ke sebuah papan, peluru akan merusak papan lebih serius karena perubahan momentum peluru lebih besar (kecepatannya lebih besar).

c.   Josan yang hendak memecahkan tumpukan kayu harus memberikan kecepatan yang tinggi pada tangannya agar impuls yang ditimbulkan besar. Kemudian ia harus menghantam kayu dengan waktu kontak yang sangat singkat agar gaya yang dirasakan kayu lebih besar.

d.      Seorang petinju yang tidak dapat menghindari pukulan lawannya berusaha mengurangi efek pukulan ini dengan memundurkan kepalanya mengikuti gerakan tangan lawan. Dengan demikian ia memperpanjang waktu kontak antara tangan lawan dengan kepalanya sehingga gaya yang ia rasakan lebih kecil.

e.   Orang yang jatuh di atas batu akan merasakan efek yang lebih besar dibandingkan jatuh di atas spon. Hal ini karena spon memberikan waktu tumbukan yang lebih lama dibandingkan dengan batu.

f.    Menendang batu terasa lebih sakit daripada menendang bola, walaupun massa batu dan bola sama. Ini terjadi karena selang waktu kontak antara kaki dengan bola lebih lama.

g.      Pejudo yang dibanting pada matras dapat menahan rasa sakit karena selang waktu kontak antara punggung pejudo dengan matras lebih lama sehingga pejudo menderita gaya impuls yang lebih kecil.

h.  Tabrakan antara dua mobil yang mengakibatkan kedua mobil saling menempel sesaat setelah tabrakan (waktu kontak lebih lama) kurang membahayakan dibandingkan dengan tabrakan sentral yang mengakibatkan kedua mobil saling terpental sesaat setelah tabrakan (waktu kontak lebih singkat).

Sumber: Nurachmandani, S. 2009. Fisika 2 untuk SMA/MA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. 

Continue Reading →

Energi dan Daya Listrik serta Contoh Soal

1. Energi Listrik

Anda telah mengetahui bahwa arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Selain itu, elektron sebagai pembawa muatan listrik memerlukan energi untuk berpindah, yakni energi potensial yang besarnya muatan dikali potensial listriknya.

Lampu yang Menyala karena Energi Listrik

Tinjau sebuah konduktor yang diberi beda potensial Vab = V, seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Elektron-elektron pada konduktor itu akan bergerak dari titik b menuju ke titik a. Mengapa demikian?

Gambar 1 Elektron dapat mengalir dalam konduktor yang diberi beda potensial karena adanya energi listrik.

Ketika beda potensial V diberikan, elektron-elektron tersebut akan mendapatkan tambahan energi masing-masing sebesar eV, dengan e adalah muatan satu elektron. Energi inilah yang kemudian mengalirkan elektron dalam konduktor. Jika dalam konduktor tersebut mengalir n buah elektron, total muatan yang mengalir adalah Q = ne. Dengan demikian, energi yang diperlukan untuk mengalirkan elektron memenuhi W = QV. Energi ini disebut energi listrik. Oleh karena itu, energi listrik adalah usaha untuk memindahkan muatan listrik tersebut.

Dalam kaitannya dengan arus listrik, Q = It maka energi listrik memenuhi persamaan sebagai berikut.

dengan:

W = energi listrik (joule; J),

V = beda potensial atau tegangan listrik (volt; V),

I = kuat arus yang mengalir (ampere; A), dan

t = lamanya arus mengalir (sekon; s).

 

Persamaan (1) di atas berlaku untuk semua komponen atau beban listrik yang diberi beda potensial V dan dialiri arus I dalam selang waktu t. Khusus untuk beban listrik berupa hambatan listrik, mengingat V = IR atau I = V/R, Persamaan (1) dapat ditulis menjadi:

Dalam SI, satuan dari energi listrik adalah joule (disingkat J). Satuan lain yang juga sering digunakan adalah kilowattjam, disingkat kWh (kilowatthour), dengan 1 kWh = 3,6 × 106 J.

Contoh Soal

Sebuah alat pemanas bekerja pada tegangan 220 V dan arus 2 A. Tentukan energi listrik yang diserap pemanas tersebut selama (a) 5 sekon dan (b) 1 jam.

Jawab

Diketahui: V = 220 V dan I = 2 A.

Energi listrik yang diserap pemanas

a. selama t = 5 s adalah

    W = VIt = (220 V)(2 A)(5 s) = 2200 J

b. Selama t = 1 jam adalah

    W = VIt = (220 V)(2 A)(1 s) = 440 watt-jam = 0,44 kWh

2. Daya Listrik

Daya atau laju energi listrik adalah energi listrik yang dihasilkan/diserap tiap satuan waktu. Secara matematis, daya listrik (diberi simbol P) ditulis

dengan:

P = daya listrik (watt; W), dan

t = waktu (sekon; s).

 

Satuan daya listrik, dalam SI, adalah joule/sekon (disingkat J/s). Satuan ini diberi nama watt, disingkat W, dengan 1 W = 1 J/s. Selanjutnya, jika Persamaan (1) dimasukkan ke Persamaan (3), maka diperoleh

yang berlaku untuk setiap komponen atau beban listrik. Sementara itu, jika Persamaan (2) dimasukkan ke Persamaan (3), maka diperoleh persamaan daya listrik pada hambatan listrik, yaitu

Contoh Soal

Sebuah lampu dihubungkan dengan tegangan 220 V sehingga mengalir arus 0,5 A pada lampu tersebut. Tentukanlah energi listrik yang diserap oleh lampu tiap sekon.

Jawab

Diketahui: V = 220 V dan I = 0,5 A.

Energi listrik yang diserap lampu tiap sekon atau daya yang diserap lampu adalah

P = VI = (220 V)(0,5 A) W.

3. Spesifikasi Tegangan dan Daya Kerja pada Beban Listrik

Hampir semua beban listrik (lampu, radio, TV, komputer, dll.) menuliskan spesifikasi tegangan dan daya kerjanya. Spesifikasi beban listrik ini berkaitan dengan seberapa besar tegangan yang boleh diberikan pada beban listrik dan berapa daya yang akan diserap atau dihasilkannya. Sebagai contoh, sebuah lampu bertuliskan 220 V, 60 W. Hal ini berarti lampu tersebut bekerja normal, yakni menyerap daya 60 W ketika diberi tegangan 220 V. Nilai 220 V juga merupakan nilai tegangan maksimum yang boleh diberikan pada lampu tersebut. Jika tegangan yang diberikan lebih besar daripada 220 V, lampu akan rusak. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan lampu kurang dari 220 V, lampu akan menyala redup (daya yang diserapnya kurang dari 60 W). Daya yang diserap beban listrik ketika dihubungkan dengan tegangan sumber tertentu memenuhi persamaan

dengan:

Ps = daya yang diserap lampu (W),

Vs = tegangan yang diberikan pada lampu (V),

Pt = daya yang tertulis pada lampu (W), dan

Vt = tegangan yang tertulis pada lampu (V).

 

Spesifikasi beban listrik berkaitan pula dengan hambatan beban tersebut. Hambatan beban listrik dengan spesikasi Vt volt, Pt watt adalah

Selain dua hal tersebut, spesifikasi tegangan dan daya listrik pada beban listrik juga menunjukkan bahwa arus maksimum yang boleh melewatinya adalah

Contoh Soal

Sebuah lampu bertuliskan 220 V, 50 W dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V. Tentukan:

(a) hambatan dalam lampu,

(b) arus yang mengalir pada lampu, dan

(c) daya yang diserap lampu.

Jawab

Diketahui: Vt = 220 V, Pt = 50 W, dan tegangan sumber yang diberikan Vs = 110 V.

(a)   Hambatan dalam lampu,

(b)   Arus yang melalui lampu

Hati-hati, jangan gunakan Persamaan (8) karena persamaan tersebut berlaku untuk arus maksimum yang boleh melewati lampu.

(c)   Daya yang diserap lampu

Sumber:

Saripudin, A., Dede R.K., & Adit S. 2009. Praktis Belajar Fisika 1. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Energi dan Daya Listrik serta Contoh Soal

 

  

Continue Reading →