Alasan Mengapa Gelembung Sabun Berwarna

Sering kali kita melihat anak-anak atau bahkan orang dewasa memainkan gelembung sabun. Gelembung-gelembung tersebut tampak indah karena terlihat berwarna-warni.  Warna pada gelembung-gelembung tersebut disebabkan karena adanya superposisi cahaya (tumpang tindih cahaya).

Refleksi atau pantulan cahaya dari permukaan gelembung dan refleksi dari bagian dalam gelembung yang transparan menyebabkan superposisi, sehingga gelombang berwarna putih yang merupakan gabungan dari berbagai gelombang warna, yang bersinar ke arahnya akan dipantulkan kembali dari luar dan dari dalam secara bersamaan dan saling mempengaruhi. Superposisi tersebut dapat menghambat gelombang warna tertentu yg ditangkap mata. Ada yang menghambat gelombang warna merah, sehingga yang tertangkap mata adalah warna hijau dan biru, ada yang menghambat warna kuning sehingga memantulkan warna kebiruan, ada yang menghambat warna hijau sehingga menghasilkan warna magenta, dan ada yang menghambat warna biru menjadi warna kekuningan. Proses ini tidak sama dengan proses pembentukan pembiasan cahaya pada pelangi, namun sama dengan proses terbentuknya warna warni yang tertangkap pada solar/bensin dalam genangan air.

Jika kita amati sebuah gelembung sabun dari jarak yang cukup dekat, kita bisa melihat pantulan diri kita sendiri serta pantulan benda-benda di sekeliling kita. Mengapa bisa demikian? Ini karena cahaya yang jatuh pada sebuah gelembung sabun dipantulkan dan mencapai mata kita.

Setiap cahaya yang datang akan dipantulkan oleh dua buah permukaan: permukaan sisi luar gelembung dan permukaan sisi dalam gelembung. Mata kita menangkap kedua cahaya pantulan itu. Karena masing-masing cahaya pantulan itu adalah sebuah gelombang, yang memiliki frekuensi dan fase tertentu, maka mata kita menjumlahkan kedua gelombang menjadi sebuah gelombang baru. Istialh penjumlahan ini disebut sebagai interferensi.

Warna dari gelombang cahaya yang ditangkap oleh mata kita tergantung pada ketebalan lapisan permukaan yang dikenai oleh cahaya; untuk setiap ketebalan tertentu, maka warna yang dihasilkan akan berbeda-beda. Sementara itu, lapisan permukaan sebuah gelembung sabun tidak pernah benar-benar memiliki ketebalan yang sama. “Tegangan permukaan” membuat molekul-molekul cairan selalu bergerak dan tersusun ulang agar permukaan lapisan gelembung selalu menjadi minimum. Akibat proses ini, distribusi ketebalan lapisan permukaan gelembung sabun selalu berubah, dan cahaya yang dipantulkan dari gelembung sabun juga selalu terlihat berubah. Itulah mengapa mata kita menangkap cahaya yang berwarna-warni dari permukaan gelembung sabun, dan mengapa pola cahaya warna-warni tersebut terlihat bergerak-gerak

Dengan mengamati warna-warni pantulan dari permukaan sebuah gelembung sabun, kita juga bisa memperkirakan seberapa tipiskah sebenarnya permukaan tersebut. Jika kita masih bisa mengamati warna-warni yang dihasilkan dengan jelas, maka setidaknya ketebalan permukaan itu kurang lebih setara dengan panjang gelombang cahaya yang dipantulkan, yaitu antara 400 hingga 900 nanometer (1 nanometer adalah 1.000.000.000 kali lebih pendek daripada 1 meter.) Sedangkan jika ketebalan permukaannya telah menjadi lebih tipis daripada 400 nanometer, maka tidak ada  lagi cahaya tampak yang terpantulkan, dan permukaan gelembung sabun akan terlihat tembus pandang.

sumber : http://lensafisika.blogspot.com/2012/11/mengapa-gelembung-sabun-berwarna.html

Continue

Perkembangan Rekayasa Bahan dan Pengaplikasiannya

Ilmu bahan merupakan ilmu yang sangat luas. Hampir semua yang pernah kita temui berhubungan langsung dengan yang namanya bahan/material. Oleh sebab itu semenjak rekayasa terhadap material yang ada di bumi ditemukan, sejak itu pula ilmu ini berkembang pesat. Banyak contoh saat ini yang menggunakan aplikasi dari teknologi bahan yang telah berkembang saat ini. Seperti misalnya superkonduktor, ditemukan pada tahun 1911 oleh fisikawan Belanda yang bernama Heike Kamerlingh Onnes. Dengan ditemukannya superkonduktor membuat pekerjaan menjadi lebih mudah khususnya tentang distribusi energi listrik dari satu tempat ke tempat yang lain. Namun masih terdapat masalah pada saat itu yaitu membutuhkan keadaan suhu yang sangat dingin untuk mendapatkan suatu material bersifat superkonduktif. Seiring dengan berjalannya waktu mulai ditemukan bahan lain yang bersifat superkonduktor dengan suhu yang lebih tinggi lagi daripada sebelumnya. Dengan demikian membuka peluang untuk komersialisasi superkonduktor karena kondisi yang mulai memungkinkan. Setelah penemuan sifat superkonduktif bahan ditemukan lagi sifat yang menyertainya. Pada tahun 1933 Walter Meissner dan Robert Ochsenfeld menemukan bahwa suatu superkonduktor akan menolak medan magnet. Efek  ini, yang kemudian disebut efek Meissner, sedemikian kuatnya sehingga sebuah magnet dapat melayang karena ditolak oleh superkonduktor. Dengan bertambahnya satu penemuan lagi merintis upaya pembuatan kereta maglev, yaitu kereta yang melayang diatas magnet superkonduktor. Dengan melayang, maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat berjalan dengan sangat cepat. Aplikasi pemanfaatan superkonduktor lain yang telah diterapkan secara nyata adalah pada generator, superkomputer dan tentu saja kabel. Apa yang dapat dilakukan oleh Laboratorium Rekayasa Bahan menurut saya adalah mencari material lain yang dapat digunakan sebagai superkonduktor dengan bahan yang mudah ditemui di lingkungan sekitar dengan mempertimbangkan ilmu kimia yang ada. Dengan mempelajari bahan lain yang sudah ada, kita dapat menentukan bahan lain yang bisa digunakan serta memprediksi suhu yang mungkin untuk mencapainya.

Nanoteknologi adalah perkembangan ilmu bahan tingkat lanjut, karena di dalamnya dipelajari materi yang berukuran sangat kecil dengan ukuran nano. Nanopartikel termasuk bagian ilmu nanoteknologi, dengan materi yang berukuran sangat kecil nanopartikel mempunyai sifat yang berbeda dengan partikel yang berukuran lebih besar. Ukuran yang kecil mempengaruhi sifat kimia yang ada seperti contoh akibat ukurang yang sangat kecil luas permukaan yang dimiliki nanopartikel lebih besar daripada material utuh yang memilki berat yang sama, hal ini menyebabkan reaksi kimia yang terjadi menjadi lebih reaktif sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengambil keuntungan dari reaktifnya reaksi kimia tersebut. Beberapa keuntungan diantaranya adalah melalui sifat elektrik dari nanopartikel yang memilki kemampuan menyimpan energi lebih banyak, contoh pada penggunaan nanokristalin pada baterai yang membutuhkan sedikit recharging dan memilki masa hidup yang lebih lama. Melalui sifat magnetik, nanopartikel mempunyai daya magnetis yang lebih kuat daripada materi utuh yang sama, contoh pada alat MRI untuk keperluan diagnostik. Melalui sifat mekanis, nanopartikel mempunyai sifat kekerasan yang lebih tinggi daripada benda biasa. 

Polimer adalah salah satu ilmu yang terus berkembang. Polimer menyusun makanan kita bahkan tubuh kita, peralatan yang kita gunakan pun tersusun dari polimer. Polimer merupakan susunan rantai panjang atau pendek dari karbon yang berulang. Dengan menambahkan ikatan lain pada rantai karbon dapat membentuk polimer baru. Aplikasi nyata yang terdapat di lingkungan adalah plastik, plastik terdiri dari banyak jenis dan dikelompokkan berdasarkan jenisnya untuk berbagai keperluan. Sifat polimer yang memungkinkan untuk proses recycle memudahkan manusia untuk mengatasi persoalan limbah dari polimer, polimer tidak harus dibuang setelah pemakaiannya selesai namun dapat dimanfaatkan kembali menjadi polimer yang baru. Penelitian terus dilakukan untuk menciptakan polimer yang berguna, diantaranya adalah PVC, teflon, dakron, nilon, dan poliester adalah beberapa perkembangan teknologi polimer untuk kebutuhan manusia. Demikian juga pada baterai, polimer telah digunakan untuk menciptakan baterai pada peralatan mobile yang lebih tahan lama dan mampu menyimpan energi yang lebih banyak.  

Keramik bagi sebagian besar orang adalah  materi penyusun lantai pada rumah kediaman, namun sebenarnya teknologi rekayasa bahan khususnya keramik telah berkembang jauh. Keramik adalah padatan anorganik dan non-logam, sehingga materi penyusun keramik tidak hanya terdiri dari campuran pasir, air, dan semen, namun banyak sekali yang dapat dikembangkan dari material ini. Beberapa sifat yang menguntungkan yang dimiliki keramik adalah memiliki konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, keras, kuat serta mempunyai sifat kelistrikan yang bermacam-macam, keramik dapat bersifat isolator, semikonduktor hingga bersifat superkonduktor. Dengan menentukan komposisi yang tepat keramik dapat digunakan pada berbagai keperluan.

Continue

Cara Kerja Sistem Pengendalian - Tugas Pengantar Teknik Fisika Jurusan TF ITS

Pintu Otomatis

Pintu otomatis dapat bekerja untuk membuka dan menutup secara otomatis dengan menggunakan teknologi sensor. Sensor merupakan suatu perangkat yang dapat mendeteksi keberadaan seseorang atau objek lainnya ketika orang atau objek tersebut mendekati pintu otomatis. Biasanya, sensor-sensor tersebut akan diletakkan di sekitar pintu otomatis. Sensor-sensor ini juga akan diletakkan di kedua sisi yaitu sisi dalam dan sisi luar pintu otomatis tersebut, sehingga pintu otomatis dapat bekerja dari kedua sisi. Sensor kemudian akan mengaktifkan sistem yang akan menggerakkan motor yang akan membuka dan menutup pintu otomatis.

Jenis-Jenis Sensor pada Pintu Otomatis dan Cara Kerjanya

Sensor Optik

Sensor ini akan memancarkan tirai infra merah yang berupa cahaya yang tidak tampak oleh mata pada jarak jangkauan tertentu. Sensor ini akan bereaksi jika seseorang atau sesuatu menghalangi cahaya infra merah yang dipancarkan. Jika seseorang memasuki area yang disinari dengan cahaya ini, maka pancaran cahaya akan terganggu dan menjadi tidak utuh. Hal ini menyebabkan program perintah untuk menutup pintu terganggu. Terganggunya program untuk menutup pintu akan menyebabkan pintu otomatis akan terbuka. Jika objek telah menjauh dari jarak jangkauan sensor dan sinar sensor kembali utuh, maka pintu otomatis akan menutup kembali.

Sensor Gerakan 

Sensor ini akan memancarkan radar gelombang mikro. Hampir sama seperti pada sensor optik, jika seseorang atau sesuatu berada dalam jangkauan radar maka sensor akan bereaksi membuka pintu otomatis.

Sensor Panas Tubuh

Ketika seseorang berada di depan sensor panas tubuh, maka sensor panas tubuh akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Ketika orang tersebut berada dalam keadaan diam, maka panjang gelombang yang dihasilkan berupa panjang gelombang yang konstan dan menyebabkan energi panas yang dihasilkan digambarkan hampir sama dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Ketika orang tersebut melakukan gerakan, maka panjang gelombang yang dihasilkan berupa panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas yang berbeda dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Panas yang dihasilkan ini akan dideteksi oleh sensor dan dilanjutkan dengan reaksi untuk membuka pintu otomatis.

Sensor Tekanan

Sensor ini biasanya diletakkan di bawah keset yang berada di depan pintu. Sensor ini akan bereaksi terhadap tekanan berat objek yang berada di atasnya. Dan jika sensor telah menerima batasan minimal berat yang diperlukan untuk membuka pintu, maka pintu otomatis pun akan terbuka.

Sensor Jarak Jauh

Pada sensor ini dibutuhkan pengendali jarak jauh yang dioperasikan secara manual untuk membuka dan menutup pintu. Sensor jenis ini biasanya dipakai pada pintu garasi otomatis.

Parkir Otomatis

Teknologi ini menggunakan system sensor ultrasonic dan electric power assisted steering (EPAS) atau semacam kemudi otomatis, untuk memposisikan mobil secara otomatis dengan cara mengkalkulasikan dan mengoptimalkan sudut lingkar kemudi saat mobil sedang melakukan parkir parallel. Parkir parallel adalah parkir mobil yang saling membelakangi atau berjajar yang biasanya terjadi di pinggir jalan kota-kota besar. Data-data yang ditangkap sensor akan dianalisis oleh prosesor berkemampuan tinggi yang dipasang pada mobil. Lalu prosesor akan memberikan instruksi kepada mobil untuk melakukan langkah berikutnya, dengan menyambungkan data sinyal ke bagian sistem kemudi.

System ini dilengkapi juga dengan tampilan visual dan audio yang akan memberitahukan pengendara mengenai jarak mobilnya dengan mobil lain, orang disekitarnya, tembok pembatas atau dengan benda lain yang ada disekitar kendaraan. Dengan adanya system ini pengendara tinggal menekan tombol Assist Park yang ada pada panel mobil, maka secara otomatis mobil akan bergerak untuk parkir dengan cepat dan yang pasti aman tanpa harus memegang setang kemudi. Pengemudi hanya tinggal menginjak gas dan rem saja, mobil akan menyesuaikan sendiri posisinya. Untuk mendapatkan gambar visual, system ini menggunakan kamera yang dipasang pada badan bawah mobil. 

Pendeteksi Beban pada Lift

Ketika manusia masuk ke dalam lift, apabila melebihi kapasitas beban yang telah di tentukan sebesar 680 Kg atau 10 orang maka pada system pendeteksi beban ( switch overload ) yang terhubung dengan governoor, akan menonaktifkan semua rangkaian sehingga elevator ( lift ) tidak berfungsi. Serta mengaktifkan buzzer alarm dan otomatis pintu lift akan tetap terbuka sampai beban di kurangi. Setelah beban di kurangi, maka governor akan mengaktifkan kembali rangkaian, dan buzzer alarm pun padam otomatis pintu lift akan tertutup. Selanjutnya motor penggerak yang terhubung dengan governor akan menjalankan elevator sesuai dengan tujuan dari tombol yang di minta. Dimana system pendeteksi beban ini sebagai indikator feedback.

Hand Dryer

Pengering tangan terdiri dari elemen pemanas yang diaktifkan ketika tombol ditekan atau sensor gerak inframerah dipicu. Elemen pemanas umumnya terbuat dari Nichrome (nikel dan kromium hybrid) yang menghasilkan panas hingga 50 derajat di atas suhu udara ambien. Udara ditiupkan melalui elemen pemanas yang membuat udara hangat. Udara ditiup keluar dari sebuah tabung yang menunjuk ke bawah dan berfokus udara ke tangan Ketika udara hangat mengalir dengan cepat melalui tangan yang basah, air menguap dan tangan dikeringkan. 

Gambar Hand Dryer

Traffic Light  ATCS (Automatic Traffic Light Control System)

Sistem ATCS yang dapat bekerja menentukan lama penyalaan lampu hijau secara otomatis berdasarkan distribusi kepadatan. Sistem ini mengontrol lampu Lalu Lintas otomatis dengan menggunakan kamera berbasis mikrokontroller. Kamera digunakan sebagai pengamat kepadatan kendaraan pada suatu persimpangan. Hasil pengamatan diolah PC sehingga diperoleh persentase kepadatan pada tiap-tiap jalur. 

Mikrokontroller bekerja menyalakan lampu lalu lintas secara default kontrol yaitu searah dengan arah jarum jam. Jika PC terkoneksi dengan mikrokontroller maka mikrokontroller mengirimkan informasi jalur mana yang lampu hijaunya akan menyala. Kemudian PC mengolah gambar persimpangan dan menentukan besarnya persentase kepadatan serta lama penyalaan lampu hijau untuk jalur yang telah ditentukan. Apabila tidak

ada koneksi antara PC dan mikrokontroller maka lama penyalaan lampu hijau adalah 6 detik.

Persentase kepadatan pada tiap-tiap jalur juga dipengaruhi dari persimpangan sebelumnya yang terhubung pada tiap-tiap jalur secara simulasi. Sistem ini dapat bekerja menentukan lama penyalaan lampu hijau dengan persentase keberhasilan sebesar 100%.

Download PDF nya di sini

Continue