Manfaat dan Bahaya Sinar Gamma Dalam Kehidupan Sehari-hari

APA ITU SINAR GAMMA, SUMBERNYA, MANFAAT DAN BAHAYANYA ?

Sinar gamma mungkin terdengar asing bagi kita karena bentuknya yang berupa sinar ( radiasi ) dan juga karena sinar gamma hanya dapat kita temukan pada proses nuklir. Mungkin yang sering kita dengar adalah sinar gamma untuk pengobatan kanker, tumar, dan penyakit lainnya. Tapi Taukah anda tentang sinar gamma?

Sinar gamma adalah adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Sinar gamma hampir sama seperti Sinar-X keras karena bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm dimana diketahui bahwa Sinar-X keras juga memiliki radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV. Namun yang membedakan adalah sumbernya. Sinar Gamma diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada tumpang-tindih antara apa yang kita sebut sinar gama energi rendah dan sinar-X energi tinggi.

Sumber Sinar Gamma

---

Sinar gamma terbentuk karena adanya proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Oleh karena itu sinar tersebut tidak dapat ditemukan pada sembarang tempat karena hanya dapat terjadi akibat proses nuklir dan subatomik lainnya. Sinar ini dapat terbentuk saat :

1. Ledakan bintang (Supernova)
2. Ledakan bom nuklir
3. Bintang yang terhisap lubang hitam
4. Terapi Sinar gamma
5. gelembung energi di pusat galaksi Bima Sakti
6. Bahan radioaktif

Manfaat Sinar Gamma

---

  

Sinar gamma ini memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Dari kehidupan sehari-hari hingga untuk industri dan kedokteran. Manfaat sinar gamma antara lain :

1. Membunuh bakteri
   Sinar gamma merupakan radiasi yang memiliki energi tinggi sama seperti sinar-X . Yang mana dengan energi tinggi tersebut dapat merusak sel-sel makhluk hidup oleh karena itu tak heran jika sinar gamma dapat membunuh bakteri. Karena itulah sinar gamma dapat digunakan untuk :
   a. Mensterilisasi makanan dan minuman
   b. Mensterilisasi peralatan dokter sebelum melakukan operasi.
2. Menyembuhkan tumor, kanker, dan kelainan lain
   Sinar gamma ternyata dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan tumor serta kelainan lainnya karena sinar gamma dapat menghancurkan sel-sel tersebut. Terapi ini disebut gamma knife.
   
   
   Gamma Knife adalah suatu metode terapi sinar gamma (radiosurgery) yang digunakan untuk pengobatan tumor dan kelainan-kelainan lainnya di otak tanpa membuka tulang tengkorak. Radiasi sinar gamma ini digunakan untuk menghancurkan sel-sel yang sakit sementara menjaga sel-sel lainnya yang masih sehat.
   
   
   “Dalam operasi Gamma Knife dipancarkan sebanyak 200 sinar radiasi yang difokuskan ke tumor atau target lainnya. Setiap pancaran sinar mempunyai dampak kecil terhadap sel otak yang dilaluinya, namun memiliki dosis radiasi yang cukup besar pada lokasi target di mana semua pancaran-pancaran bertemu,” terang Prof. Eka J. Wahjoepramono, MD, PhD, dokter ahli bedah syaraf dari Siloam Hospital, Jakarta.
   
   
   Keakuratan operasi Gamma Knife hampir tidak menyebabkan kerusakan pada sel-sel yang berada di sekitar target penyinaran dan dalam beberapa kasus hanya menyebabkan sedikit efek samping dibandingkan dengan perawatan radiasi biasa.
3. Manfaat Lainnya
   Sinar gamma bermanfaat untuk :
   a. Mengetahui struktur logam
   b. mengetahui bibit unggul
   c. untuk membuat radio isotop

Bahaya Sinar Gamma

---

Selain manfaat-manfaat diatas ternyata sinar gamma memiliki efek berbahaya bagi kehidupan manusia. Antara lain :

1. Merusak satelit dan atmosfir
   Sinar gamma yang berasal dari luar angkasa ternyata dapat merusak satelit dan atmosfir. Ini terjadi karena energi yang sangat kuat dari sinar gamma. Walaupun begitu, kita dapat bernafas lega karena menurut para ilmuan semburan gamma ini jarang terjadi. Yaitu sekitar 10 ribu - 1 juta tahun sekali. Terakhir terjadi pada abad ke-8.
2. Menimbulkan Kematian terbesar apabila terjadi perang nuklir
   Dalam ledakan sebuah senjata nuklir banyak materi radioaktif yang tercipta. Namun, Sinar gama dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali.
   
   
   Sinar gama memang kurang mengionisasi dari sinar alfa atau beta. Namun, mengurangi bahaya terhadap manusia membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka menghasilkan kerusakan yang mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar,kanker, dan mutasi genetika.

Semoga Bermanfaat......

Proses Terjadinya Tornado dari Sudut Pandang Fisika

Proses Terjadinya Tornado

Tornado adalah di antara badai paling kejam di Bumi, dengan potensi untuk menyebabkan kerusakan yang sangat serius. Perubahan lapisan udara merupakan pemicu lahirnya tornado. Dalam hal ini jika lapisan udara dingin berada diatas lapisan udara panas, udara panas naik dengan kecepatan 300-an km/jam, udara yang menyusup dari sisi inilah yang mengakibatkan angin berputar sehingga membentuk tornado, dan bila sudah sempurna maka sebuah tornado bisa memiliki kecepatan hingga 400 km/jam serta lebar cerobong antara 15 - 365 meter.

Berikut ini gambaran proses terjadinya badai tornado:

Udara panas yang terus menerus menghantam bumi akan menyebabkan suhu tanah meningkat. Dan ketika suhu panas meningkat, udara panas dan lembab yang ada di udara akan mulai naik dan semakin naik.

Ketika udara panas, udara lembab dan dingin memenuhi udara kering, dan terangkat ke atas, kemudian akan masuk ke lapisan udara atas. Pada fase ini sebuah awan petir mulai tercipta.

Pergerakan udara keatas yang terjadi sangat cepat dan adanya angin dari sisi samping menyebabkan arah yang berbeda dan membentuk sebuah pusaran.

Sebuah kerucut hasil putaran udara yang berpilin tersebut mulai terbentuk dan terlihat dari awan ke permukaan tanah. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Fenomena Pada Materi Suhu dan Kalor

Fenomena pada konsep Suhu dan Kalor

Konsep suhu dan kalor bersifat abstrak, counterintuitive, dan sangat sulit dipahami oleh siswa sehingga siswa memiliki berbagai konsepsi mengenai materi ini terutama pada penjelasan mengenai fenomena-fenomena sehari-hari. Untuk dapat memahami dengan baik fenomena pada materi suhu dan kalor, terlebih dahulu harus memahami konsep yang paling esensial pada materi ini. Konsep esensial tersebut adalah definisi suhu dan kalor harus dipahami dengan jelas. Berikut ini dijelaskan definisi kedua istilah tersebut. 

1. Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Seberapa panas dan seberapa dingin itulah yang disebut dengan suhu. Sering kita mendengar kalau suhu itu dibedakan menjadi suhu panas dan suhu dingin, kadang-kadang juga ada yang mengatakan suhu hangat. Ketiga suhu yang kita dengar tersebut tidaklah sesuai degan konsepsi ilmiah atau salah konsep. Gambaran mengenai istilah suhu dan kalor yang tepat adalah suhunya rendah atau suhunya tinggi dan bisa juga dinyatakan dengan angka misalnya 10°C (10 derajat celsius).
2. Kalor merupakan energi yang berpindah dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah.  Kalor akan terus berpindah selama masih ada perbedaan suhu dan akan terhenti ketika suhu benda sama (mencapai kesetimbangan termal). Ingat kalor itu merupakan energi yang berpindah karena adanya perbedaan temperatur dan bukan energi yang dimiliki oleh suatu benda. energi yang sudah mencapai benda, tidak disebut kalor lagi tapi dia menjadi energi dalam (U). energi dalam ini nanti kita bahas pada pembahasan termodinamika.

 Fenomena dalam kehidupan sehari-hari

• Mengapa kalau kita berada di pegunungan pada malam hari maupun pagi hari kita merasa lebih hangat jika menggunakan sweather (baju tebal)?

Berdasarkan penelitian yang penulis lakukan di salah satu sekolah di Bali. Penulis menukan bahwa sebagian besar siswa mengatakan karena hawa dingin tidak dapat masuk ke badan karena terhalang oleh swether. Jawaban siswa tersebut termasuk kategori miskonsepsi. Konsepsi ilmiahnya adalah pada saat suhu udara rendah sedangkan suhu tubuh kita lebih tinggi daripada suhu lingkungan, maka akan terjadi transfer kalor dari tubuh ke lingkungan sehingga kita merasa kedinginan. Penggunakan baju tebal dapat menghambat transfer kalor tersebut sehingga kalor yang keluar dapat dikurangi dan  kita akan merasa lebih nyaman.

• Mengapa dinding luar gelas yang berisi es timbul titik-titik air seperti pada gambar dibawa? 

Berdasarkan penelitian yang penulis lakukan dapat diketahui bahwa sebagian siswa berpikir kalau titik-titik air tersebut berasal dari dalam gelas. Titik-titik air tersebut keluar melalui pori-pori gelas. Beberapa siswa juga ada yang mengatakan es menguap dan membasahi dinding gelas. Konsepsi siswa tersebut bersifat miskonsepsi (salah konsep). Bintik-bintik air tersebut sebenarnya berasal dari peristiwa pengembunan udara yang berada di sekitar dinding gelas. Udara mengalami pengembunan karena udara di sekeliling gelas melepaskan kalor kepada es dalam gelas sebab suhu udara lebih besar daripada suhu es dalam gelas. Karena udara melepaskan kalor makanya udara berubah wujud menjadi air, yang kita lihat berupa titik-titik air di luar gelas. Fenomena tersebut dapat kalian buktikan dengan cara mencapur zat pewarna dalam campuran air dengan es tersebut. Titik-titik air tersebut tetap berwarna bening dan tidak berwarna seperti pewarna kalian. Temuan tersebut menunjukkan bahwa titik-titik air tersebut tidak berasal dari dalam gelas.

• Dua buah sendok dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air dingin. Sendok yang satu terbuat dari besi dan sendok lainnya terbuat dari plastik. Setelah selang waktu yang cukup lama, kedua sendok di pegang dengan tangan. Ternyata sendok besi terasa lebih dingin daripada sendok plastik. Jika suhu kedua sendok tersebut diukur dengan termometer maka?  
• 
  Berdasarkan penelitian yang penulis lakukan, kepada 70 orang reponden.100% siswa mengalami miskonsepsi. Seluruh siswa mengatakan kalau suhu sendok besi lebih rendah daripada suhu pada sendok plastik. Mereka berpikir begitu karena mereka memegang besi terasa dingin sedangkan plastik tidak. Konsepsi ilmiahnya adalah suhu sendok plastik dan sendok besi jika diukur dengan menggunakan termometer akan menunjukkan nilai yang sama karena antara sendok plastik, sendok besi, dan air es sudah terjadi kesetimbangan termal. sendok besi kita pegang terasa lebih dingin karena sendok besi menyerap kalor dari tangan kita (besi merupakan konduktor) sedangkan sendok kayu tidak menghantarkan kalor dari tangan ke air es sehingga sendok besi tidak terasa dingin.    Semoga bermanfaat...

PETIR DAN PROSES TERJADINYA

PETIR DAN PROSES TERJADINYA

24OCT

PENGERTIAN PETIR

Petir atau halilintar adalah gejala alam yang biasanya muncul pada musim hujan di mana di langit muncul kilatan cahaya sesaat yang menyilaukan biasanya disebut kilat, yang beberapa saat kemudian disusul dengan suara menggelegar sering disebut Guruh. Perbedaan waktu kemunculan ini disebabkan adanya perbedaan antara kecepatan suara dan kecepatan cahaya.
Biasanya petir disertai dengan suara gemuruh yang biasa disebut guruh atau biasanya dibilang geledek, suara yang kencang itu terjadi karena saat udara dilewati petir, terjadi pemanasan dan pemuaian udara dengan sangat cepat sehingga udara menjadi plasma dan meledak menghasilkan suara yang menggelegar.Sebenarnya proses terbentuknya suara ini terjadi bersamaan dengan saat terjadi petir, namun biasanya guruh baru terdengar setelah petir terlihat. Keterlambatan suara guruh itu terjadi karena perbedaan antara kecepatan cahaya ( 3x100000000m/s) dan kecepatan bunyi di udara ( 340 m/s ).
Petir merupakan gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.
KENAPA PETIR BISA TERJADI?
Petir terjadi berawal dari proses fisika dimana terjadi pengumpulan-pengumpulan muatan listrik awan.
TAHUKAH KAMU?

Mengapa Bisa Terjadi Petir?
Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif menuju ke muatan positif. Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Prinsip dasarnya kira-kira sama dengan lompatan api pada busi.
Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik di awan. Energi dari pelepasan itu begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar.
KAPAN DATANGNYA PETIR?
Petir datang ketika langit tiba-tiba menjadi gelap disertai angin yang datangnya begitu cepat dan awan yang menjulang tinggi menyerupai bunga kol yang berwarna keabu abuan dan awan mulai terasa pengap.
BAGAIMANA PROSES TERJADINYA PETIR?

Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan karena dia bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara.
PROSES TERJADINYA PETIR DI SEBABKAN OLEH 2 PROSES, YAITU:
Proses Ionisasi

Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk. Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar bunyi.
Gerakan Antara Awan

Dalam proses ini terlahir elektron-elektron bebas yang memenuhi permukaan awan. Contoh proses ini adalah sebuah penggaris plastik yang digosokkan pada rambut maka penggaris akan mampu mengangkat kertas. Pada saat awan berkumpul disuatu kawasan maka kemungkinan akan terjadi petir. Dikarenakan elektron-elektron bebas saling menguatkan satu sama lain.
MENGAPA PETIR SERING TERJADI SAAT HUJAN ATAU KETIKA AKAN TURUN HUJAN?
Karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.
TIPE-TIPE PETIR
Petir dari awan ke tanah (CG)

Petir ini tergolong berbahaya dan paling merusak, berasal darimuatan yang lebih rendah lalu mengalirkan muatan negatif ketanah. Terkadang petir jenis ini mengandung muatan positif (+)terutama pada musim dingin

Petir dalam awan (IC)

Merupakan tipe yang paling sering terjadi antara pusat muatan yang berlawanan pada awan yang sama.

Petir antar awan (CC)

Petir ini terjadi antara pusat muatan dari dua awan yang berbeda. Pelepasan muatannya sendiri terjadi saat uadara cerah antara awan tersebut.

Petir awan ke udara (CA )

Petir ini terjadi jika udara di sekitaran awan yang bermuatan positif (+) berinteraksi dengan udara yang bermuatan negatif  (-). Jika ini terjadi pada awan bagian bawah maka merupakan kombinasi dengan petir tipe CG.

MANFAAT PETIR

Petir dianggap berbahaya karena memiliki daya hancur yang luar biasa, tetapi ternyata selain membuat kerusakan di permukaan bumi, juga mempunyai manfaat yang sangat besar. Diantara manfaat petir adalah :

1.    Manfaat Petir untuk Memproduksi Ozon (O3)

Hubunganya petir dengan lapisan ozon adalah bahwa lapisan ozon berperan membentuk lapisan ozon. Lapisan ozon merupakan senyawa O3. Petir berperan memicu terjadinya reaksi kimia dari O2 atau oksigen menjadi O3. Sederhanya tiga senyawa O2 akan pecah menjadi enam senyawa O dan akhirnya terbentuk 2 senyawa O3. Proses tersebut tidak akan terjadi tanpa bantuan dari petir.

2. Manfaat Petir untuk Kesuburan Tanah

Manfaat lain petir adalah bagi kesuburan tanah. Saat petir menyambar tidak hanya terjadi pembentukan lapisan ozon saja, tapi banyak terjadi reaksi-reaksi kimia lain antara udara dengan air hujan yang sedang turun. Misalnya nitrogen dengan air sehingga saat air sampai di bumi menjadikan tanah lebih subur karena mendapat pasokan nitrogen lebih banyak berupa unsur Hara. Proses yang terjadi di alam raya ini ibarat sebuah pabrik pupuk urea yang menghasilkan pupuk urea berkadar Nitrogen tinggi. Sebagaimana diketahui, bahwa para petani menggunakan pupuk urea untuk membantu proses penyuburan tanah.

3. Petir bermanfaat untuk Membunuh Kuman dan Bakteri

Pada kondisi akan turun hujan, dimana awan melingkupi permukaan bumi, maka di permukaan akan terasa panas. Kondisi ini cenderung menjadi semakin lembab, dengan meningkatnya kandungan uap air di udara. Kondisi seperti ini sangat potensial untuk tumbuh berkembangnya bakteri-bakteri juga kuman-kuman yang beterbangan di udara. Maka ketika terjadi Kilat dan sambaran petir di udara, akan membunuh kuman-kuman dan bakteri ini. Hal ini karena kilat dan sambaran petir merupakan aliran muatan listrik. Pada saat muatan listrik ini mengalir melesat di udara akan memanaskan udara disekitarnya. Oleh karena itu, saat terjadi hujan disertai dengan kilat dan petir yang menggelegar, juga sedang terjadi proses pembersihan udara dari kandungan kuman dan bakteri yang melayang, disebabkan oleh plasma petir yang sangat tinggi. Setelah hujan reda, petir sudah selesai, maka udara akan terasa nyaman.

CARA MENGHINDARI BAHAYA PETIR
•    Apabila sebuah bangunan yang tinggi dengan penangkal petir maka jika ada petir akan menyambar penangkal kemudian di salurkan melalui kawat besar yang terbuat dari tembaga atau kuningan menuju ke tanah.
•    Apabila terjadi hujan dan petir lebih baik kita menghindari tempat terbuka
•    Untuk menghindari dari kerusakan alat listrik di rumah apabila terjadi hujan dan petir adalah mematikan listrik, mencabut saluran antene di televisi, dan mencabut kabel telepon.

Sumber referensi: http://www.ayosekolah.com/forum/17-fisika/804-bagaimana-proses-terjadinya-petir.html

EKSOTIKA FISIKA "BIG BANG, Awal Kelahiran Alam Semesta"

EKSOTIKA FISIKA "BIG BANG, Awal Kelahiran Alam Semesta"

MENAKJUBKAN!

Alam semesta yang maha luas dan selalu bertambah luas (khusus- nya pada saat ini) bermula dari suatu ”gumpalan”, dimana semua materi lumat dalam kerapatan tak hingga. Dapatkah dibayangkan, berapa besar kerapatan materi dalam sebuah ”titik” yang volumenya nol, jika seluruh massa alam semesta yang terdiri dari sekitar 100 milyar kali 100 milyar bintang yang massa tiap-tiap bintang sebesar kira- kira massa matahari dalam tata surya kita dipaksakan masuk ke dalamnya?

Titik ini dalam kajian kosmologi, yakni bahasan alam semesta skala besar, dise- but singularitas. Materi yang sekian banyak tersebut berkumpul menjadi neutron (partikel netral, tak bermuatan listrik). Sebab, elektron-elektron (partikel bermuatan listrik negatip) yang berasal dari masing-masing atom telah ”menyatu” dengan proton (partikel bermuatan listrik positip) ”pasangan”-nya dalam atom.

Keberadaan alam semesta dari ”gumpalan maha padat” yang mempunyai interaksi gravitasi (interaksi gravitasi disebabkan oleh adanya massa) yang luar biasa besar, memiliki efek remasan yang juga luar biasa besar sehingga gumpalan alam semesta mengkerut, berukuran lebih kecil dari bintang pulsar yang berjejari sekitar dua hingga tiga kali jari-jari matahari. Bahkan gumpalan ini mengkerut sehingga ia berukuran lebih kecil dari black holes, memiliki massa jauh lebih besar dibandingkan dengan massa pulsar dan terus mengkerut hingga berjejari mendekati ukuran titik.

GEJALA INFLASI

Menurut Prof. Baiquni :

"Alam semesta yang berawal dari ”ketiadaan” sebagai gun- cangan vakum yang membuatnya memiliki energi yang sangat tinggi dalam singularitas bertekanan negatip. Vakum yang mempunyai kandungan energi luar biasa besar dan tekanan gravitasi negatip ini menimbulkan suatu dorongan eksplosif yang luar biasa besar keluar dari singularitas."

Seiring dengan mengembangnya alam semesta, materi dan radiasi di alam semesta menjadi semakin dingin. Karena suhu merupakan ukuran energi rerata (atau kelajuan rerata) partikel, pendinginan semesta memiliki pengaruh terhadap materi yang dikan- dungnya. Ketika alam semesta mendingin, karena ekspansi yang super cepat, suhunya merendah melewati 1.000 trilyun-trilyun derajat (coba bandingkan, misalnya dengan suhu reaksi fusi di matahari yang ”hanya” sekitar 5.500 derajat celcius), pada umur 10 pangkat minus 35 detik, terjadilah gejala ’lewat dingin’.

Pada saat pengembunan tersentak, keluarlah materi dari bentuk energi yang mem- anaskan kosmos kembali menjadi 1.000 trilyun-trilyun (1 dengan 27 nol dibelakangnya) derajat. Namun, seluruh kosmos terdorong membesar dengan kecepatan luar biasa selama waktu 10 pangkat minus 32 detik. Ekspansi alam semesta yang luar biasa, menggelembung dengan tiupan dahsyat dikenal sebagai gejala inflasi.

Selama proses inflasi ini, terdapat kemungkinan tak hanya satu alam saja yang muncul, tetapi beberapa alam, berapa jumlahnya? 

Dan masing-masing alam dapat memiliki hukum-hukumnya sendiri yang tidak perlu sama dengan hukum alam semesta yang kita tempati. Karena materialisasi dari energi yang tersedia yang pada akhirnya berakibat terhentinya inflasi tak terjadi secara serentak, maka di lokasi-lokasi tertentu terdapat konsentrasi materi yang merupakan benih galaksi-galaksi yang tersebar di seluruh kosmos. 

Jenis materi apa yang muncul pertama-tama di alam ini? 

Saat umur alam semesta mendekati seperseratus detik, isinya adalah radiasi dan partikel-partikel subnuklir. Pada saat itu, suhu kosmos sekitar 100 milyar derajat celcius. Campuran partikel dan radiasi yang sangat rapat serta bersuhu sangat tinggi itu lebih menyerupai ”fluida” daripada zat padat, sehingga kosmolog menamainya ”sop kosmos”.

Nukleosintesis dan Shadow World

Antara umur satu detik hingga tiga menit terjadi proses yang dinamai proses nuk- leosintesis yakni proses penggabungan inti-inti atom. Dalam periode ini, inti atom- atom ringan terbentuk sebagai hasil reaksi fusi nuklir. Saat, setelah umur alam semesta mencapai 700.000 tahun, elektron-elektron masuk dalam orbit mereka di sekitar inti dan bersama-sama inti membentuk atom sembari melepaskan energi radiasi; pada saat itu seluruh langit bercahaya terang-benderang dan hingga kini ”cahaya” ini masih dapat diamati sebagai radiasi gelombang mikro. 

Menurut perhitungan para ilmuwan kosmologi, alam semesta mempunyai sekitar sepuluh dimensi; yaitu, empat dimensi ruang-waktu yang kita hayati, dan enam dimensi lainnya yang tak kita sadari, karena ”tergulung” dengan jari-jari 10 pangkat minus 32 sentimeter yang berwujud sebagai muatan listrik dan muatan nuklir. 

Dimensi yang kita hayati adalah dimensi yang, katakanlah, ”terentang” sebagai ruang-waktu. Jika semua yang telah dirintis secara matematika ini memperoleh dukun- gan dari hasil ekperimen atau observasi, maka ada kemungkinan bahwa alam semesta yang kita huni ini mempunyai ”dunia kembaran”(shadow world ) yang sebenarnya ke- beradaannya di sekeliling kita, ia hanya dapat kita hubungi melalui medan gravitasi.

Sekian, Semoga Bermanfaat

Sumber : Miftachul Hadi Applied Mathematics for Biophysics Group Physics Research Centre, Indonesian Institute of Sciences (LIPI)

Asal Medan Magnet Bumi

Asal Medan Magnet Bumi

William gilbert adalah orang yang pertama kali berani mengatakan bahwa bumi kita ini terdiri dari magnet yang sangat besar, kutub dari magnet bumi tidak tepat berada di kutub selatsan bumi. Demikian juga dengan kutub selatan magnet bumi tidak tepat berada di kutub utara bumi. Arah dari kutub-kutub magnet ini dapat diketahui dengan menggunakan sebuah kompas. Kutub utara kompas selalu menunjukkan arah kutub selatan magnet bumi.

Sudut simpang kutub utara magnet bumi dengan garis meridian (garis yang menghubungkan kedua kutub bubmi) dinamakan sudut deklinasi magnet. Sudut ini besarya 11,5^o.

Pengetahuan tentang magnet bumi sangat penting untuk pelayaran dan untuk komunikasi masa mendatang. Itulah sebabnya orang mempelajar magnet bumi ini dengan serius. Satu hal penting yang masih dalam penyelidikan adalah tentang asal magnet bumi. Sampai sekarang belum ditemukan teori lengkap yang dapat enerangkan terjadinya magnet bumi.

Dahulu orang menyangka magnet bumi berasal dari magnet permanen yang besar sekali dan tertanam dalam tanah. Tapi hal ini tidak mungkin karena suhu di dalam bumi sangat tinggi. Pada suhu tinggi semua material di dalam bumi akan kehilangan sifat magnetiknya.

Sekarang walaupun belum sempurna, orang banyak menerima teori dynamo untuk menerangkan terjadinya magnet bumi. Menurut teori ini seperti digambarkan pada gambar di atas, bumi terdiri atas inti padat yang dikelilingo oleh batuan cair. Di atas batuan cair ini terdapat lagi batuan padat. Ketika bumi berotaasi (berputar pada sumbunya) partikel-partikel bermuatan yang terdapat pada batuan cair ini bergerak sehingga menimbulkan arus listrik. Arus listrik ini akan menimbulkan medan magnetic bumi. Semakin cepat bumi berotasi semakin besar arus yang timbul sehingga semakin besar medan magnetic yang ditimbulkan.

Teori ini ditopang oleh kenyataan bahwa planet-planet atau benda angkasa yang gerak rotasinya sangat cepat mempunyai medan megnetik yang sangat besar misalnya planet Yupiter yang berputar sangat cepat (periode rotasinya hanya 10 jam) mempunyai medan magetik sangat kuat. Sebaliknya bulan yang periode rotasinya 27 hari mempunyai medan magnetic sangat kecil.

Teori lain yang cukup beralasan adalah dengan menganggap bahwa sumber magnet bumi adalah panas yang berasaldari inti bum. Inti bumi sangat panas sekali. Inti ii akan memanaskan batuan cairan di atasnya seperti air dipanaskan di atas kompor. Ketika dipanaskan, pada cairan ini terjadi konveksi. Cairan yang panas ke atas dan cairan yang dingin ke bawah. Akibat gerakan konveksi ini ion-ion dalam cairan panas ini akan menimbulkan medan magnetic.

Kedua teori di atas telah digunakan untuk menerangkan medan magnetic bumi sekitar permukaan bumi.

Untuk tempat yang lebih tinggi medan magneti bumi diperkirakan berasal dari listrik atmosfer atau angin matahari. Listrik atmosfer merupakan ion-ion yang ada di atmosfer. Ion-ion ini terbentuk akiibat proses ionisasi atom-atom atmosfer oleh sinar ultraviolet dan sinar X dari matahari. Sedangkan angin matahari adalah pancaran partikel-partikel bermuatan dari matahari. Partikel-partikel bermuatan dari listrik atmosfer maupun angin matahari akan menimbulkan arus listrik ketika bergerak (baik yang bergerak kea rah bumi maupun yang tertiup angin). Arus yang ditimbulkan ini akan menyebabkan terjadinya medan megnetik.

Gambar di bawah melukiskan medan magnetic bumi yang jauh sekali dari bumi (bumi dilukiskan sebagai bulatan kecil). Angin matahari datang dari kiri. Medan magnet ini akan terasa pada jarak ribuan kilometer dari bumi. 

 Semoga Bermanfaat

Kekuatan Fisika Yang Menakjubkan Dibalik Keindahan Nada

Kekuatan Fisika Yang Menakjubkan Dibalik Keindahan Nada

William Shakespeare (sastrawan Inggris dan juga pengarang novel romeo dan juliet) pernah menulis dalam puisinya “if music be the food of love, play on” jika musik adalah makanan cinta, mainkanlah. 

Mendengarkan musik dapat membuat jiwa menjadi lebih hidup. Musik yang indah, yang terdiri atas kombinasi dari nada-nada yang serasi akan memiliki nilai estetika yang tidak dapat digambarkan dengan kata-kata, namun hanya dapat dirasakan. 

Nada sendiri merupakan suara yang memiliki frekuensi yang teratur. Tidak hanya alat musik yang dapat menghasilkan nada, Manusia pun dapat menghasilkan nada. Untuk dapat menghasilkan nada yang pas, baik itu untuk nada tinggi maupun rendah diperlukan bakat dan latihan yang konsisten. Umumnya manusia menghasilkan suara pada kisaran frekuensi 100 Hz sampai 10.000 Hz.

Ternyata, Dibalik keindahan dari suatu nada-nada tersembunyi kekuatan yang menakjubkan.

Pada film-film barat sering ditayangkan bahwa seorang penyanyi opera dapat memecahkan gelas anggur karena frekuensi suara yang dihasilkan cukup tinggi, bahkan kacamata dari seorang penonton pun dapat pecah karenanya. Efek dramatis ini ternyata tidak hanya terjadi di film. Ternyata hal itu terjadi juga di dunia nyata.

Pada tahun 2005 seorang penyanyi rock, Jaime Vendera dapat memecahkan gelas anggur hanya dengan mengeluarkan nada. Nada yang dihasilkan oleh penyanyi ini memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi alamiah dari gelas anggur tersebut. frekuensi alamiah ini juga ditentukan oleh keliling dari gelas anggur. Frekuensi alamiah terendah untuk gelas anggur adalah frekuensi dimana panjang gelombangnya sama dengan keliling gelas tersebut. hal ini sama dengan gelombang pada tali yang panjang talinya sama dengan keliling lingkaran gelas. Untuk lebih jelasnya dapat diilihat ilustrasi berikut ini. 

Jika panjang gelombang minimal sama dengan keliling gelas anggur maka gelombang tersebut akan berinterferensi konstruktif (interferensi maksimum) dan semakin memperkuat amplitudonya.

Jika seorang penyanyi dapat mempertahankan frekuensi tersebut dalam waktu yang relatif lama (tentu saja hal ini tidak mudah kecuali untuk orang yang profesional) gelas akan bergetar dengan Amplitudo cukup besar. Jika getarannya melebihi batas elastisitas bahan gelas maka gelas akan pecah.

Sebagai perhitugan kasar, kecepatan bunyi di medium kaca adalah sekiitar 900 m/s. Sedangkan keliling gelas anggur sekitar 20 cm, atau panjang gelombang minimal yan diperlukan 20 cm, maka frekuensi nada yang diperlukan sebesar 4500 Hz. Jika penyanyi dapat menghasilkan nada yang lebih tinggi lagi dimana keliling gelas dapat menampung kelipatan dari panjang gelombangnya maka kemungkinan gelas untuk pecah akan lebih tinggi.

Namun jika panjang gelombang yang dihasilkan didalam gelas adalah bukan bilangan bulat, atau pecahan gelombang semisal 1,5 panjang gelombang. Gelombang tersebut akan berinterferensi destruktif (interferensi minimum). Gelombang-gelombang yang terjadi akan saling melemahkan amplitudonya, atau suara yang dihasilkan terdiri atas banyak frekuensi atau frekuensi yang dihasilkan tidak konstan. Hal ini juga mempengaruhi interferensi gelombang yang terjadi pada gelas.

Semoga Bermanfaat.

Referensi : Serway, Raymond A.dan John W. Jewett. (2008). Physics for Scientists and Engineers with modern physics (7^th Edition). USA: Thompson Brooks/Cole