Mengenal Jembatan Ponton

Penerapan hukum Archimedes dapat Anda jumpai dalam berbagai peralatan dari yang sederhana sampai yang canggih, misalnya  jembatan ponton.

Jembatan ponton adalah jembatan mengambang yang disandarkan ke semacam ponton untuk menyangga landasan jembatan dan beban dinamis di atasnya. Jembatan ponton biasanya merupakan bangunan temporer, walaupun ada juga yang dipergunakan untuk jangka waktu yang lama.

Jembatan mengambang yang permanen sangat berguna untuk menyeberangi perairan di mana dianggap tidak ekonomis untuk membuat sebuah jembatan yang digantungkan pada dermaga. Jembatan semacam ini dapat memiliki bagian yang ditinggikan atau yang dapat diangkat, untuk jalan lewat kapal.

Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip benda terapung. Drumdrum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat.

Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.Dalam keadaan darurat, jembatan ponton dapat dibuat dengan memasang beberapa drum kosong yang tertutup rapat secara berjajar dan meletakkan papan di atasnya untuk orang berjalan. Drum kosong akan mengapung di air karena memiliki rongga yang berisi udara di dalamnya.

Source :

http://www.e-fisika.net/74/mengenal-jembatan-ponton

Penerapan Konsep Fisika Pada Permainan Gasing

 

Mungkin Anda tidak asing dengan istilah gasing. Ini merupakan mainan yang bisa berputar pada poros dan berkesetimbangan pada suatu titik. Untuk memainkan gasing biasanya digunakan tali dari kain (atau bahan lain) yang dililitkan bada badan gasing. Kemudian gasing dihentak sambil tali yang melilit ditarik sehingga gasing berputar pada porosnya dan membiarkan gasing itu berputar sesuai arah jalannya.

Konsep fisika apa saja yang berlaku pada permainan gasing? Postingan ini membahas bagaimana penjelasan hukum fisika dari permainan gasing tersebut.

Hukum I (Pertama) Newton dan II (Kedua) Newton

Hukum pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan terus bergerak dengan kecepatan tersebut kecuali ada gaya resultan bekerja pada benda itu. Jika sebuah benda dalam keadaan diam, benda tersebut tetap diam kecuali ada gaya resultan yang bekerja pada benda itu.

Ini maksudnya pada saat gasing diam maka akan tetap diam (jika tidak ada pengaruh gaya luar). Nah, untuk membuat gasing dari keadaan diam agar bergerak dengan kecepatan tertentu maka harus ada gaya luar yang membuat gasing tersebut bergerak. Gaya luar tersebut bisa berupa hentakan atau tarikan tali pada gasing (pada saat mulai memutar gasing).

Sedangkan Hukum II Newton menyatakan, “percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda sebanding dengan besar gaya, searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa kelembaman benda tersebut”. Artinya, semakin besar gaya yang bekerja pada benda maka semakin besar percepatan yang ditimbulkan. Sebaliknya, semakin kecil gaya yang bekerja maka semakin kecil percepatan yang ditimbulkan.

Gerak Melingkar

Gasing bentuknya hampir seperti roda sepda motor. Oleh karena itu juga akan berlaku hukum fisika tentang gerak melingkar yaitu kecepatan linier dan kecepatan sudut (anguler).

1. Kecepatan linier
Kecepatan linier merupakan kecepatan yang memiliki arah tegak lurus terhadap jari-jari lingkaran atau dapat dikatakan sebagai garis singgung lingkaran.

Prinsip ini dapat digunakan untuk mainan gasing ini karena bagian atas gasing ini merupakan bentuk lingkaran. Jadi, kita dapat menghitung dengan seksama mengenai kecepatan linier yang akan terbentuk ini pada bagian atas gasing.

2. Kecepatan sudut.
Kecepatan sudut ialah besarnya sudut yang dibentuk untuk melakukan perpindahan tiap satuan waktu.

Torsi (momen gaya) dan Momentum sudut

Kita tinjau gasing itu dari hukum torsi (momen gaya). Momen gaya merupakan besaran yang dapat menyebabkan sebuah titik partikel berputar (berotasi). Dalam hal ini gasing berbentuk lingkarang seperti Gambar 1 di atas. Momen gaya dilambangkan dengan “?”

Besarnya jarak sumbu putar gasing dengan bagian terluar (dalam hal ini panjang jari-jari) gasing akan mempengaruhi kecepatan sudut gasing tersebut. Semakin besar jari-jari gasing, semakin kecil kecepatan sudut gasing tersebut berputar. Demikian sebaliknya, semakin kecil jari-jarinya, semakin besar kecepatan sudut gasing tersebut berputar.

Pada permainan gasing, kecepatan sudut gasing dipengaruhi oleh besarnya gaya, besarnya gaya tersebut diterjemahkan sebagai besarnya gaya tarikan tali ketika kita melepas gasing. Semakin besar gaya tarikan yang kita berikan, semakin besar torsi gasing yang pada akhirnya semakin besar kecepatan sudut yang akan dihasilkan. Begitupun, sebaliknya. Semakin kecil gaya kita berikan pada saat kita memutar gasing, semakin kecil pula kecepatan sudut yang dihasilkan.

Selain faktor gaya dan jari-jari, massa gasing juga mempengaruhi kecepatan sudut putar gasing. Semakin besar massa gasing maka kecepatan sudut gasing akan semakin kecil, begitu juga sebaliknya, semakin kecil massa gasing maka kecepatan sudut gasing makin besar.

Gaya Gesek dan Tekanan

Menurut Wikipedia gaya gesekan adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas.

Gaya gesek yang terjadi pada gasing yang utama adalah dengan lantai atau dasar di mana gasing dimainkan. Gaya gesek yang terjadi pada gasing akan berlawanan dengan arah putar gasing. Jadi, apabila gasing berputar ke kanan, maka gaya gesek akan berputar ke kiri berlawanan dengan arah putar gasing.

Hal ini sama halnya dengan rotasi gasing yang berupa teori. Namun, hal ini dapat diperhatikan dari gasing yang berputar di atas pasir. Gasing yang berputar di atas pasir akan membuat pasir berputar berlawanan arah seperti arah gaya gesek. Karena, gaya gesek inilah yang membuat gasing yang berputar kencang menjadi pelan dan akhirnya berhenti total.

Jadi agar memperkecil gaya gesekan ujung bawah gasing dibuat runcing agar memperkecil bidang sentuh antara lantai dengan ujung gasing. Tapi efek memperkecil ujung gasing adalah tekanan gasing terhadap lantai semakin besar. Kita telah ketahui bahwa tekanan (p) merupakan gaya (F) yang diberikan per satuan luas (A). Memperkecil ujung gasing itu artinya memperkecil luas ujung gasing tersebut sehingga tekanannya menjadi besar. Jika lantai yang teksturnya tidak keras (gembur), ujung bawah gasing akan tenggelam dan gasing akan terjebak, hal ini justru menambah gesekan yang menyebabkan gasing mengalami perlambatan yang besar dan berhenti berputar.

 Source :

http://www.e-fisika.net/79/penerapan-konsep-fisika-pada-permainan-gasing

Pelepah Pisang Sebagai Bahan Peredam Bunyi

Pelepah pisang merupakan limbah yang sering diolah menjadi berbagai bentuk kerajinan mulai dari tas, sandal, maupun hiasan rumah. Pada tahun 2011, Maharani Dian Permanasari, Mahasiswi Pascasarjana Institut Teknologi Bandung memanfaatkan pelepah pisang sebagai bahan peredam suara. Dia meneliti pelepah pisang kepok (Musa Acuminax Balbisiana) yang disusun serta dianyam dengan pola tertentu untuk dijadikan peredam suara.

Maharani mengungkapkan bahwa jika anyaman pelepah pisang dipasang dirumah sebagai peredam suara ruang home theatre tentu harganya lebih terjangkau dibandingkan peredam suara impor. Hasil penelitian di Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman (Puslitbangkim) menunjukkan contoh pelepah pisang setebal 2 sentimeter yang dibawa Maharani mampu meredam suara dengan berfrekuensi 200 Hz hingga 63 persen.

Menurut Maharani, kemampuan peredam suara dari pelepah pisang belum meliputi seluruh suara. Pada frekuensi rendah yaitu frekuensi 125 Hz mampu meredam hingga 51 persen. Akan tetapi pada frekuensi 160 Hz hanya mampu meredam kurang dari 21 persen. Sementara itu, pada frekuensi tinggi sebesar 2.000 Hz mampu meredam hingga 55 persen, tetapi pada frekuensi 1.600 Hz hanya mampu meredam sebanyak 40 persen.

Untuk mampu meredam suara, pelepah pisang harus dianyam membentuk pola segi enam layaknya sarang lebah. Pola ini paling efektif dalam menutup rapat setiap lubang jika disusun bertumpuk layaknya gelomban. Pola ini tidak dijumpai di Indonesia, melainkan di kepulauan Pasifik. Penelitian Maharani menarik perhatian luar negeri. Karyanya dipamerkan dalam acara Red Dot Design Meseum di kota Essen, Jerman. Selain itu, karyanya pun juga ditontonkan di pameran Designer’s Open tahun 2012 di Leipzig, Jerman.

Source :

http://fisika.id/pelepah-pisang-sebagai-bahan-peredam-bunyi/

Bukti Teori Relativitas Einstein dalam Kehidupan

Teman-teman fisika pasti kenal dengan Einstein. Selain karena pandai, dia juga ahli tentang teori relativitas. Ketika teman-teman membicarakan soal relativitas, pasti teman-teman memikirkan “bukti apa sihyang menyatakan teori itu benar?”. Untuk menyikapinya kami berikan beberapa bukti yang mampu membuktikan bahwa teori Relativitas Einstein berguna dalam kehidupan nyata.

1. Global Positioning System (GPS)

Pernah dengar kata GPS? GPS singkatan dari Global Positioning System. GPS berguna untuk sistem navigasi. GPS berfungsi akurat sebab terdapat satelit sebagai pusat informasinya. Satelit menggunakan konsep relativitas dalam kerjanya. Meskipun satelit tidak bergerak secepat kecepatan cahaya, namun sebenarnya satelit bergerak sangat cepat.

Selain itu, satelit juga mengirimkan sinyal ke stasiun Bumi. Supaya akurat, satelit menggunakan jam dengan akurasi hingga beberapa nanodetik. Satelit mengorbit pada ketinggian 12.600 mil atau 20.300 km di atas Bumi dan bergerak dengan kecepatan 6.000 mil/jam atau 10 ribu km/jam akan menyebabkan adanya dilatasi waktu relatif sekitar 4 mikrodetik per hari. Dengan adanya efek gravitasi pula, dilatasi dapat bertambah sekitar 7 mikrodetik atau 7000 nanodetik.

Meski terlihat  sepele dan sangat kecil, perbedaannya tersebut sangat nyata. Seandainya tidak ada efek relativistik, informasi GPS yang menyebut jarak ke SPBU atau tempat pengisian BBM adalah 0,8 km akan mengubah informasi GPS menyebut jaraknya menjadi 5 mil atau 8 km pada titik yang sama.

2. Elektromagnet

Kumparan kawat yang bergerak pada medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Partikel bermuatan dalam kawat dipengaruhi perubahan medan magnet yang memaksanya bergerak dan menghasilkan arus listrik. Namun, saat kawat diam pada medan magnet, ternyata arus listrik masih timbul, bukan sebaliknya.

 Hal tersebut membuktikan tidak ada kerangka acuan yang ‘mutlak’. Thomas Moore, dosen Fisika dari Pomona College di Claremont, California menggunakan prinsip relativitas untuk mendemonstrasikan Hukum Faraday dan menyebut bahwa medan magnet yang berubah menimbulkan arus listrik.

3. Warna Kuning Emas

Kebanyakan logam mengkilap karena elektron-elektron pada atomnya melompat dari tingkat energi atau ‘orbital’ yang berbeda. Sejumlah partikel cahaya atau foton yang mengenai logam akan terserap dan dipancarkan kembali dengan gelombang yang lebih panjang. Emas memiliki atom yang berat dan elektronnya bergerak cukup cepat sehingga membuat peningkatan massa relativistik yang signifikan.

 Elektron berputar di sekitar inti atom atau nukleus dengan jalur yang lebih pendek, namun dengan momentum yang lebih besar. Elektron dalam orbital membawa energi yang lebih dekat dengan energi elektron terluar dengan panjang gelombang yang bisa diserap dan dipantulkan lebih panjang.Panjang gelombang cahaya yang lebih panjang berarti sejumlah cahaya yang terlihat dan biasanya hanya terefleksi dapat terserap di ujung spektrum biru.

 Sementara itu, cahaya putih adalah percampuran semua warna pembentuk pelangi. Namun, dalam emas saat cahaya terserap dan terpancar kembali dengan gelombang cahaya yang memiliki panjang gelombang yang lebih panjang. Hal tersebut menyebabkan percampuran cahaya yang kita lihat memiliki warna biru dan ungu menjadi berkurang.Itulah yang membuat emas berwarna kuning sebab kuning, oranye, dan merah memiliki panjang gelombang lebih panjang dibandingkan warna biru.

4. Emas tak gampang berkarat

Efek relativistik pada elektron emas adalah salah satu alasan mengapa logam itu tak berkarat dan tidak gampang bereaksi terhadap segala sesuatu. Emas hanya memiliki 1 elektron di kulit terluarnya, namun tak sereaktif kalsium atau lithium. Sebaliknya, elektron pada emas lebih ‘berat’ dari yang seharusnya dan lebih dekat dengan inti atomnya.

5. Merkuri atau raksa berbentuk cair

Meski berstatus sebagai ‘logam’, merkuri atau raksa berbentuk cairan. Unsur kimia yang memiliki simbol Hg itu juga punya atom yang berat seperti halnya emas. Elektronnya berada dekat inti atau nucleus karena penambahan kecepatan dan massa. Pada merkuri, ikatan antar atomnya sangat lemah sehingga zat tersebut gampang meleleh pada temperatur yang lebih rendah.

6. TV “jadul”

Beberapa tahun lalu, kebanyakan televisi dan monitor memiliki layar tabung sinar katoda yang bekerja dengan cara menempakkan elektron pada permukaan fosfor dengan magnet besar. Masing-masing elektron menyalakan pixel saat mengenai belakang layar dan memunculkan gambar bergerak hingga 30 persen kecepatan cahaya. Dalam kasus tersebut, efek relativistik terlihat jelas adanya.

7. Cahaya

Jika teori Isaac Newton benar, maka niscaya penjelasan tentang cahaya yang kita miliki akan berbeda sama sekali. “Tak hanya magnetik, cahaya pun tak akan ada. Sementara relativitas mengharuskan adanya perubahan medan elektromagnetis pada kecepatan yang terbatas, bukan seketika,” kata Moore.

Jika persyaratan itu tak ada, perubahan pada medan listrik akan terjadi seketika, bukan melalui gelombang elektromagnetik di mana manetik dan cahaya tak akan diperlukan.

8. Pembangkit Tenaga Nuklir dan Supernova

Relativitas adalah salah satu alasan di mana massa dan energi bisa dikonversi menjadi satu sama lain yang menjelaskan bagaimana pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) beroperasi, juga mengapa Matahari menyinari siang. Efek lain yang tak kalah penting adalah ledakan supernova: sinyal kematian sebuah bintang.

“Supernova ada karena efek relativistik melampaui efek kuantum dalam inti bintang yang besar, yang memungkinkan bintang itu meledak secara tiba-tiba dan menjadi bintang neutron yang jauh lebih kecil dan lebih keras,” kata Moore. Saat supernova, lapisan luar bintang merangsek masuk ke inti dan memicu ledakan raksasa yang menciptakan elemen yang lebih berat dari besi.

Jika tak ada relativitas, bintang-bintang raksasa yang menua tak akan meledak dan menjadi katai putih (white dwarf). Katai putih dianggap sebagai titik akhir dari evolusi suatu bintang dan merupakan inti bintang di mana reaksi fusi berlangsung. Atau dengan kata lain, bentuk akhir bintang setelah terbakar habis alias mati.

Source :

http://fisika.id/bukti-teori-relativitas-einstein-dalam-kehidupan/

Baterai Tenaga Surya, Masa Depan Listrik Dunia

         Tesla tidak hanya mengembangkan mobil bertenaga listrik saja melainkan mulai mengembangkan baterai tenaga surya yang dapat digunakan sebagai pasokan listrik kehidupan rumah. Baterai yang diproduksi oleh Tesla dinamakan Powerwall. Powerwall merupakan sebuah baterai berjenis lithium-ion yang ditempelkan pada tembok rumah. Baterai tersebut berfungsi sebagai sumber listrik mandiri sehingga pengguna tidak perlu terhubung ke layanan listrik di suatu Negara.

Sistem baterai Powerwall juga terhubung dengan internet. Menurut CEO Tesla, Elon Musk, menyatakan bahwa dengan kemampuan tersebut, Powerwall mampu digunakan untuk membuat sebuah jaringan listrik mikro yang pintar. Elon Musk pun menyatakan bahwa prinsip kerja dari baterai sudah sistematis.

Powerwall hadir dalam dua versi kapasitas listrik, yakni 10 kWh dan 7 kWh. Kapasitas listrik tersebut tidak bisa digunakan sebagai sumber listrik utama. Akan tetapi, ia bisa difungsikan sebagai daya listrik cadangan di kala darurat. Kimbal Musk, anggota direksi Tesla mengklaim bahwa menggunakan Powerwall untuk sebuah rumah mampu menghemat hingga 25 persen tagihan listrik. Powerwall memang tidak perlu dihubungkan ke sumber listrik. Powerwall memanfaatkan cahaya matahari atautenaga surya untuk mengisi baterai.

Mampukah peneliti di Indonesia membuat inovasi yang serupa? Mari kita tunggu kinerja mereka

source :

http://fisika.id/baterai-tenaga-surya-masa-depan-listrik-dunia/

Menembus Batas-batas Fisika Klasik

Alam ternyata tidaklah semudah dan sesederhana yang kita lihat! Demikianlah salah satu kesimpulan dari hasil penelitian terbaru tentang cahaya. Para peneliti dari Niels Bohr Institute telah membuat percobaan sederhana yang menunjukkan bahwa alam melanggar akal sehat (common sense) – hal yang berbeda dari kebanyakan orang percaya. Percobaan ini menggambarkan bahwa ternyata cahaya tidaklah berperilaku sesuai dengan prinsip-prinsip fisika klasik, tetapi cahaya memiliki sifat mekanika kuantum. Metode baru dapat digunakan untuk mempelajari apakah sistem lain juga berperilaku secara mekanika kuantum. Hasilnya telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Physical Review Letters.

Di laboratorium optika kuantum (quantum optical laboratory) di Niels Bohr Institute, para peneliti telah melakukan percobaan yang menunjukkan bahwa sifat cahaya tidak mengikuti prinsip-prinsip fisika klasik. studi itu menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Artinya, cahaya memiliki sifat mekanika kuantum.

Ada dua kategori berbeda dalam fisika, yaitu fisika klasik dan fisika kuantum. Dalam fisika klasik, objek, misalnya mobil atau bola, memiliki posisi dan juga kecepatan yang terdefinisi dengan pasti. Ini adalah pandangan klasik terhadap dunia kita sehari-hari. Dalam dunia kuantum benda juga dapat memiliki posisi dan kecepatan, tapi tidak pada saat yang sama. Pada tingkat atom, mekanika kuantum mengatakan bahwa alam berperilaku cukup berbeda dari yang kita bayangkan. Ini bukan hanya bahwa kita tidak tahu posisi dan kecepatan, bukan, dua hal ini sama sekali tidak ada secara bersamaan. Tapi bagaimana kita tahu bahwa mereka tidak ada secara bersamaan? Dan di mana perbatasan dua dunia? Para peneliti telah menemukan cara baru untuk menjawab pertanyaan ini.

Cahaya dalam pandangan mekanika kuantum

Eran Kot, mahasiswa Ph.D pada kelompok penelitian Optika kuantum di Niels Bohr Institute Universitas Kopenhagen, tentang penelitiannya ini, “Tujuan kami adalah untuk menggunakan mekanika kuantum dalam cara baru. Oleh karena itu penting bagi kita untuk mengetahui bahwa ‘sistem’ benar-benar berperilaku dengan cara yang tidak memiliki penjelasan klasik. Untuk tujuan ini, yang pertama kita uji adalah cahaya.”

Berdasarkan serangkaian percobaan di laboratorium optika kuantum, mereka mengamati keadaan cahaya. Dalam fisika klasik, cahaya memiliki kedua medan listrik dan medan magnet.

“Penelitian kami menunjukkan bahwa cahaya dapat memiliki kedua medan listrik dan medan magnet, tetapi tidak pada waktu yang sama. Dengan demikian, kami memberikan bukti sederhana bahwa percobaan ini melanggar prinsip-prinsip klasik. Artinya, kami menunjukkan bahwa cahaya memiliki sifat kuantum, dan kita dapat memperluas ini untuk sistem lain juga,” kata Eran Kot.

Mekanika klasik dan mekanika non-klasik

Tujuan dari penelitian ini adalah selain secara mendasar memahami dunia, tetapi juga tantangan praktis untuk dapat memanfaatkan mekanika kuantum dalam konteks yang lebih besar. Untuk cahaya ini bukan kejutan besar bahwa cahaya berperilaku secara kuantum, tetapi metode yang telah dikembangkan juga dapat digunakan untuk mempelajari sistem lain.

“Kami berusaha untuk mengembangkan komputer kuantum masa depan dan karenanya kami perlu memahami batas kapan sesuatu berperilaku secara mekanika kuantum dan saat itu adalah mekanika klasik,” kata profesor fisika kuantum Anders S. Sørensen, menjelaskan bahwa komputasi kuantum tentu harus terdiri dari sistem dengan sifat-sifat non-klasik.

source :
https://aktifisika.wordpress.com/2012/06/08/enembus-batas-batas-fisika-klasik/#more-375

Mengapa Saintis Mencoba Untuk Memperlambat Cahaya?

Mencapai kelajuan lebih cepat dari laju cahaya adalah salah satu mimpi terindah ilmu pengetahuan (dan juga fiksi ilmiah?). Tapi bagaimana dengan ide memperlambat cahaya? Apa manfaat yang diperoleh dengan memperlambat cahaya? Dalam sepuluh tahun terakhir, para saintis telah melakukan beberapa hal menakjubkan dengan memperlambat kecepatan cahaya.

Kelajuan cahaya adalah konstan. Angka yang tepat dari kelajuan cahaya adalah 299.792.458 meter per detik. Saat ini dianggap tidak ada sesuatu yang bisa bergerak lebih cepat dari itu tanpa melanggar hukum-hukum fisika. Namun ternyata cahaya dapat diperlambat – kenyataan yang mengejutkan bahwa kelajuan cahaya adalah konstanta yang tidak konstan.

Cahaya dalam ruang hampa

Pernyataan yang sering dikutip bahwa kelajuan cahaya hanya berlaku untuk cahaya yang bergerak melalui ruang hampa, di mana cahaya tidak bergerak (merambat) melewati atom. Nilai (kelajuan cahaya dalam ruang hampa) disebut “c,” merupakan bagian dari persamaan Einstein yang terkenal E = mc². Dalam medium, foton secara acak melewati atom, yang menyerap foton tersebut kemudian kembali memancarkannya. Siklus penyerapan atau re-emisi ini mengakibatkan penundaan dan berarti juga memperlambat cahaya. Dalam hal ini, perlambatan cahaya masih berupa ilusi. Foton masih merambat dari atom ke atom dengan kelajuan c, tapi mereka melakukan penghentian singkat selama perjalanannya ini.

Zat transparan memiliki indeks bias yang didefinisikan sebagai ukuran seberapa banyak zat yang mempengaruhi kecepatan cahaya saat melewatinya. Persamaan untuk menghitung indeks bias adalah v = c / n, dimana v merupakan kelajuan aktual cahaya dan n adalah indeks bias medium itu. ruang vakum memiliki indeks bias 1, dan atmosfer bumi memiliki indeks bias dari 1,00029. Itu cukup dekat dengan kelajuan penuh.

Ketika cahaya melambat

Air, di sisi lain, memiliki indeks bias 1,330, dan berbagai jenis kaca memiliki indeks antara 1,4 dan 1,9. Cahaya secara signifikan bergerak lebih lambat melalui bahan tersebut. Berlian membuat cahaya bahkan bergerak lebih lambat dari itu, dengan indeks bias sekitar 2,4.

Pada tahun 1968 Bob shaw melalui kisahnya yang terkenal pada masa itu, Light of Other Days, mengusulkan ide menarik tentang penggunaan bahan dengan indeks bias tinggi yang dapat memerangkap cahaya sehingga butuh waktu setahun bagi cahaya untuk melewati bahan. Dengan Idenya ini yang menggunakan bahan berupa kaca lambat (slow glass) dengan indeks bias tinggi dapat menjadi wahana untuk “merekam” pemandangan alam yang menyenangkan berupa cahaya yang terperangkap. Bahkan pada tahun sebelumnya yaitu pada 1940, L. Sprague de Camp telah membuat senjata dengan teknologi kaca lambat ini. Dia menggunakan tongkat yang dapat memerangkap cahaya, dan untuk kemudian melepaskannya sekaligus dengan menimbulkan efek ledakan.

Laser dan komputer kuantum

Lebih jauh lagi, para peneliti saat ini telah menemukan penggunaan yang lebih baik dari efek cahaya lambat. Dalam sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan telah berhasil memperlambat cahaya dan bahkan menghentikannya dengan menggunakan difusi gas khusus tereksitasi dengan sinar laser. Ketika para ilmuwan menghentikan cahaya, mereka tidak benar-benar menghentikan foton – pada dasarnya mereka mengembed keadaan kuantum foton ke dalam atom di dekatnya. Kemudian, mereka menggunakan pulsa laser lain untuk mengaktifkan atom-atom dan membuat mereka memancarkan foton identik. Dan kemudian, secara hampir seketika, karena keadaan kuantum mulai meluruh dalam waktu kurang dari satu detik. Kemampuan untuk memperlambat, menghentikan, dan menghasilkan foton dengan cara seperti ini merupakan langkah besar dalam rangka mengembangkan komputer kuantum.

source :

https://aktifisika.wordpress.com/2012/06/05/mengapa-saintis-mencoba-untuk-memperlambat-cahaya/

Mengubah Laser inframerah menjadi sumber radiasi sinar-X

Menjajaki struktur dalam atom, molekul, dan zat padat memerlukan peran sinar-X. Energi dan panjang gelombang cahaya sinar-X sangat sesuai untuk mengamati sifat spin elektronik, rincian kimia, dan interaksi, di mana tidak ada jenis cahaya lain dapat mencapainya. Untuk alasan ini, ada banyak kepentingan dalam mengembangkan laser sinar-X (X-ray laser). Sementara kita telah berhasil mengubah beberapa akselerator partikel menjadi laser elektron bebas X-ray (free electron X-ray laser), perangkat laser sinar-x portabel akan membuat pencitraan canggih jauh lebih mudah didekati.

Sekarang, para peneliti telah mengembangkan perangkat yang berawal dari laser inframerah dan mengubahnya menjadi sinar dengan intensitas foton lebih tinggi. Perangkat baru ini tidak sama dengan laser, dimana memancarkan seluruh spektrum yang luas dari panjang gelombang. Namun, cahaya yang dihasilkan adalah koheren, dan yang paling penting, ia meluas menjadi sinar-X tanpa memerlukan akselerator partikel.

Hal ini sebagaimana dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan oleh majalah Science edisi Mei 2012 yang ditulis oleh Tenio Popmintchev dkk. Dalam makalah itu pulsa pendek dari laser inframerah diarahkan ke atom gas yang berada dalam tekanan tinggi. Interaksi yang kompleks antara foton inframerah dan elektron dalam atom-atom yang menghasilkan spektrum yang luas dari cahaya, mulai dari ultraviolet hingga sinar-X. Cahaya yang dipancarkan adalah koheren, yang berarti foton merambat bersama-sama secara berkorelasi, dalam bentuk pulsa sangat singkat dari cahaya dengan intensitas tinggi.

Para peneliti menggunakan teknik dikenal sebagai pembangkitan harmonik tingkat tinggi (High-Harmonic Generation/HHG). Kondisi ini serupa dengan cicitan nyaring dari dawai dalam sebuah alat musik yang terkadang menyertai nada yang lebih rendah. Perbedaannya adalah bahwa sementara alat musik dapat menghasilkan lusinan nada harmonik, HHG oleh tekanan gas dapat membuat ribuan harmonik, dan “nada” adalah frekuensi cahaya. Bahkan, frekuensi begitu banyak dibuat dalam percobaan ini bahwa mereka muncul menjadi kontinum bukan “nada” individual yang tajam. Dalam hal ini penulis menyebutnya sebagai sebuah supercontinuum.

HHG adalah reaksi umum dari atom saat terkena sinar laser ultracepat (ultrafast laser). Sementara cahaya inframerah tidak cukup energik untuk mengionisasi atom, medan listrik yang terkait dengan pulsa pendek cahaya memicu elektron bolak-balik. Saat elektron tenang, foton baru dipancarkan. Selain itu, elektron berinteraksi langsung dengan aspek gelombang dari cahaya, sesuatu yang dikenal sebagai gerak bergetar (quiver motion).

Untuk membuat sinar-X cahaya dengan memanfaatkan HHG, para peneliti menggunakan pulsa dalam satuan femtosecond (10 pangkat minus 15 detik) dari laser inframerah, diarahkan ke sebuah wadah gas (helium, neon, argon, atau nitrogen). Wadah sendiri adalah Waveguide, ruang dengan bentuk, dimensi, dan sifat listrik yang membentuk perilaku dari gelombang cahaya. Geometri Waveguide dan tekanan tinggi dalam gas bersama-sama menimbulkan HHG itu. Dalam hal ini, para peneliti menemukan tekanan yang optimal helium sekitar 35 atm; di atas itu, interaksi atom-atom interaksi memutus koherensi dari cahaya sinar-X yang dipancarkan.

Dalam makalah di majalah Science ini, para penulis menunjukkan bahwa cahaya sinar-X yang dihasilkan ini sebenarnya koheren. Mereka juga sekaligus menyoroti bagaimana temuan fisika skala waktu pendek ini bisa diwujudkan dalam praktik. Mereka juga membahas kesulitan membandingkan hasil eksperimen mereka untuk beberapa aspek dari model teoritis untuk perilaku semacam ini. mereka juga berharap perangkat keras mereka bekerja akan meningkatkan model yang ada, karena ini adalah langkah kunci untuk membangun laser sinar-x yang bahkan lebih energik.

source :

https://aktifisika.wordpress.com/2012/06/08/mengubah-laser-inframerah-menjadi-sumber-radiasi/

Alam Semesta Berkembang dari Cairan

Alam semesta dulunya merupakan suatu cairan yang super panas sesaat setelah kelahirannya, menurut hasil pertama eksperimen reka ulang kondisi Big Bangatau Ledakan Dahsyat.

Para ilmuwan yang bekerja di penghancur partikel terbesar di dunia yaitu the Large Hadron Collider di CERN dekat Jenewa, Swiss menemukan bahwa sup eksotik bersuhu lebih dari 10 trilyun derajat Celsius tercipta segera setelah kelahiran alam semesta.

Material lengket dan panas yang dikenal sebagai plasma kuark-gluon bersifat seperti cairan panas, menurut hasil temuan mereka.

Hal ini menyediakan lingkungan sempurna bagi partikel-partikel pertama dan atom-atom untuk terbentuk yang kemudian menghasilkan bintang-bintang dan galaksi-galaksi di sekitar kita saat ini. Demikian seperti yang dikutip dari Telegraph (20/11/10).

Temuan tersebut mengejutkan para fisikawan karena temuan tersebut membantah pandangan yang sudah diterima tentang apa yang terjadi segera setelah terciptanya alam semesta yaitu bahwa Big Bang memuntahkan gas yang super panas yang bersama-sama menggumpal untuk membentuk materi.

"Dalam kejadian-kejadian pertama alam semesta, material tersebut sebenarnya bersifat seperti cairan yang sangat padat," jelas Dr. David Evans yang merupakan seorang fisikawan partikel di Universitas Birmingham yang merupakan pemimpin penyelidik dalam eksperimen tersebut.

"Hasil temuan ini memberitahukan kita tentang evolusi awal alam semesta yang secara tak terelakkan akan memiliki implikasi terhadap bentuknya saat ini.

"Kami harus melakukan lebih banyak analisis serta memberikan lebih banyak pemikiran untuk memahami hal ini, tapi hasil ini benar-benar mengagumkan."

Hasil tersebut merupakan hasil pertama yang dikeluarkan oleh kelompok multinasional yang terdiri lebih dari 1.000 peneliti yang bekerja dalam eksperimen dengan Large Hadron Collider yang dimulai dua minggu lalu.

Mereka menggunakan akselerator partikel untuk menghancurkan atom-atom timah hitam bersama-sama dalam sebuah detektor yang dikenal sebagai ALICE untuk menciptakan "big bang mini" yang dianggap bisa meniru kondisi yang ada dalam pecahan detik setelah alam semesta diciptakan.

Bola-bola api sangat kecil yang tercipta di dalam akselerator partikel sepanjang 27,3 km yang dikuburkan sedalam 5,2 km di bawah perbukitan kaki gunung Alpen di sekitar perbatasan Swiss dan Perancis, mencapai lebih dari 10 trilyun derajat centigrade untuk seperseikian detik.

Pada temperatur ini atom-atom dan partikel-partikel yang membangunnya meleleh ke dalam bagian-bagian unsur pokoknya yang dikenal sebagai kuark dan gluon.

Pada umumnya para fisikawan meyakini bahwa pada temperatur tinggi yang dihasilkan setelah Big Bang, energi yang secara normal mengikat kuark dan gluon bersama-sama akan melemah secara signifikan yang menghasilkan material yang bersifat mirip dengan gas.

Penelitian sebelumnya lima tahun lalu di Relativistic Heavy Ion Collider di Upton, New York berhasil menciptakan temperatur empat trilyun derajat dan menunjukkan bahwa dalam temperatur ini plasma kuark-gluon mirip dengan cairan, tapi banyak yang menduga bahwa ketika temperatur meningkat, plasma tersebut akan menjadi serupa dengan gas.

Namun penemuan terakhir CERN menunjukkan bahwa ini bukanlah hal yang sebenarnya dan hasilnya diharapkan mengubah pemikiran konvesional dalam fisika ketika para ilmuwan mencoba mencari tahu mengapa plasma kuark-gluon tidak bersifat seperti yang diprediksi.

Dr. Evans mengatakan: "Teori-teori tersebut menunjukkan bahwa energi yang menahan kuark mulai melemah pada suhu sesaat setelah Big Bang dan kuark akan bergerak dengan bebas seperti gas.

"Kami menemukan bahwa energi kuat yang menahan kuark masih tetap menjaga sebagian besar kekuatannya bahkan pada temperatur tinggi ini. Kuark masih berinteraksi satu sama lain lebih jauh dari dugaan kita.

"Hasil ini akan membantu kami lebih memahami tentang periode misterius sebelum proton-proton dan neutron-neutron terbentuk pada awal alam semesta."

Professor Brian Cox yang merupakan fisikawan partikel di Universitas Manchester dan presenter seri Wonders of the Universe BBC yang tidak lama lagi akan disiarkan mengatakan bahwa penemuan tersebut membuka banyak pertanyaan tentang rupa awal alam semesta.

Dia mengatakan: "Mereka menggunakan berbagai metafora untuk menjelaskan bagaimana rupanya karena bentuknya tidak akan seperti cairan apapun yang biasa kita kenal."

"Mereka membicarakan tentang kekuatan interaksi antar kuark dan bagaimana partikel-partikel ini berperilaku bersama-sama. Partikel-partikel ini harus berinteraksi lebih kuat dari yang diduga dan oleh karena itu bersifat seperti cairan.

"Eksperimen ini menyediakan aturan energi baru bagi kita dan oleh sebab itu melihat sifat yang tak terduga sangat menyenangkan. Penemuan ini sangat menarik."

source :

http://sainspop.blogspot.co.id/2010/11/alam-semesta-berkembang-dari-cairan.html