Fisika Lingkungan

Fisika Lingkungan

Erwingea_pendfis16'_fsmuksw

Fisika Lingkungan

Definisi Fisika Lingkungan

              Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang fundamental dan mencakup sains baik benda hidup maupun sains fisika (astronomi, kimia, matematika, fisika sendiri). Pada dasarnya fisika membahas tentang materi dan energi yang merupakan akar tiap bidang sains dan mendasari semua gejala. Fisika lingkungan (environmental physys) adalah studi berkaitan dengan proses fisika yang menentukan respon kehidupan organisme terhadap lingkungan fisik. Sedangkan pengaruh lingkungan fisik terhadap kehidupan organisme termasuk kehidupan manusia berlangsung setiap saat sehingga diharapkan terekam sebagai pengalaman hidup yang sangat mempengaruhi pola kehidupan sehari-hari. Beranjak dari pengertian tersebut di atas manusia perlu mengkaji secara luas dan mendalami lingkungan fisik tempat hidupnya agar memahami karakteristik dan pengaruhnya terhadap kesehatan.

           Fisika lingkungan berhubungan dengan gejala-gejala yang terjadi di lingkungan kehidupan. Gejala itu selalu mengikui sekumpulan prinsip umum tertentu yang disebut hukum/formula fisika. Dengan demikian sasaran yang ingin dicapai adalah menemukan prinsip itu, sehingga berbagai gejala yang dihubungkan, dimengerti serta digunakan untuk meramalkan terjadi perubahan suatu variable diikuti variable lain secara berantai, sehingga gejala lingkungan fisik merupakan gejala yang ssangat kompleks.

Gambar 1. Lingkungan dan Fisika 

       Kompleknya masalah lingkungan, diperlukan pengukuran variable-variabel fisika yang terlibat di dalam lingkungan dan menghubungkannya dengan tenggapan biologis yang berada di lingkungan tersebut. Dari pengamatan yang kita lakukan setiap hari  dapat dianalisis dengan menggunakan formula/prinsip fisika, dengan harapan dapat diramalkan bagaiamana kelakuan system terhadap rangsangan beruapa perubahan lingkungan. Disamping itu kita dapat memberkan alternative tertentu yang bertujuan  mencapai suatu kehidupan yang nyaman dan lestari.

Fisika lingkungan mempunyai tujuh komponen pokok yaitu :

• Lingkungan sebagai pengembangan sumber ilmu dan teknologi.

Sejak perkembangan fisika klasik hingga fisika modern pada dasarnya merupakan upaya mengatasi lingkungan agar manusia hidup lebih nyaman. Dengan kondisi lingkungan tertentu manusia berupaya mengembangkan ilmu dan teknologi agar mencapai tujuan yang diharapkan. Keberhasilan  sains untuk mengatasi kondisi lingkungan agar lebih menguntungkan tercapai karena para ilmuwan telah mengembangkan dan menggunakan suatu metode yang sangat efektif dan kita kenal dengan metode ilmiah.

• Lingkungan sebagai sumber bahan-bahan kehidupan.

Lingkungan merupakan sumber air, nitrogen, oksigen, mineral dan bahan-bahan lain yang diperlukan untuk  kelangsungan kehidupan organisme terhadap lingkungan hidupnya.

• Lingkungan sebagai sumber pencemar

Segala bentuk kegiatan kehidupan manusia yang menghasilkan sampah yang tanpa ada pengendalian merupakan sumber pencemaran bagi kehidupan manusia itu sendiri. Pengembangan teknologi adatif dan protektif yang merupakan bentuk pengembangan teknologi untuk memelihara dan melindungi tata lingkungan adalah pilihan yang tepat.

• Lingkungan sebagai sumber energi.

Energi kinetik maupun energi potensial yang ada di lingkungan telah banyak dimanfaatkan oleh  manusia untuk mencapai tujuan hidupnya. Lebih lanjut dapat kita lihat pemanfaatan air untuk menghasilkan sumber energi listrik merupakan bagian pemanfaatan lingkungan untuk mensejahterakan kehidupan manusia. Energi radiasi yang dipancarkan matahari dimanfaatkan hijau tumbuh-tumbuhan dalam proses fotosintesis yang menghasilkan karbonhidrat, protein dan lemak . Bahan-bahan tersebut merupakan sumber energi metabolisme semua bentuk kehidupan baik di daratan maupun di lautan.

• Lingkungan sebagai pengatur kehidupan

Kelembaban, suhu, tekanan udara, siklus siang malam, menentukan kehidupan dan perkembangan organisme.

• Lingkungan sebagai pengatur kehidupan mikroorganisme

Lingkungan juga menentukan distribusi dan kelangsungan hidup mikroorganisme baik yang pathogen maupun a pathogen.

• Lingkungan sebagai Perangsang kehidupan.

Medan gravitasi bumi ternyata merangsang daur tumbuh-tumbuhan untuk bergerak ke bawah. Cahaya matahari merangsang tumbuhan dan binatang kecil untuk menghadap kearah tertentu bergerak mendekati tempat cahaya dan melakukan penguraian terhadap organisme yang telah mati.

Fisika lingkungan sangat penting peranannya dalam kehidupan sehari-hari dan sering kita temui baik secara langsung maupun tidak langsung dan berhubungan secara fisik dan psikis kita untuk setiap hari.

kutipan'' ketika kamu merasa melakukan kesalahan tebuslah dengan suatu perjuangan, jangan beralih ke penyesalan karena penyesalan hadirnya selalu terakhir''

di Publish Erwin Gea
Penulis

Gaya Terpusat

Gaya Terpusat ( Central Force )

Erwingea_pendfis16'_fsmuksw

Gaya Terpusat (central Forces)

            Central force (gaya terpusat) adalah gaya yang mempunyai potensial yang besarnya hanya bergantung pada jarak dari sumber titik yang disertai arahnya yang radial (menuju pusat ). Oleh karena itu, sumber diposisikan sebagai titik asal, maka energi potensial tersebut merupakan fungsi dari V(r)=V(r)  atau yang bermakna bahwa V adalah energi potensial yang memiliki titik asal atau sumber berupa r.

            Contoh dari gaya terpusat antara lain gaya elektrostatis, gaya pegas, dan gaya gravitasi.

persamaan umum dari gaya terpusat adalah :

  

            Persamaan tersebut memiliki arti bahwa gaya terpusat adalah penyederhanaan  pada persamaan gerak, dimana V hanya sebagai fungsi r.

Dari ketiga contoh dari gaya terpusat, kami mengambil contoh yaitu gaya gravitasi.

Dari gambar di atas, kita bisa amati bahwah :

          adalah energi potensial yang arahnya selalu menuju ke titik radial. 

b.     adalah jarak dan arah benda dari titik pusat.

            Gaya terpusat memiliki hubungan dengan momen angular. Dalam hal ini, momen angular merupakan kunci atau hal yang terpenting dalam gaya terpusat. Hal ini berkaitan dengan subyek dalam gaya sentral yang dapat kita lihat dalam persamaan berikut :

Persamaan matematisnya dari momen angular :

jika  maka  

pembuktian :

                                                                     

Karena v berhimpit dengan v, dan r sejajar dengan F, maka hasil perkalian cross product dari persamaan di atas adalah 0 (nol), dengan arah vektor dari L tergantung dari titik asal yang kita berikan pada sistem koordianat dan L konstan terhadap waktu.

Jadi jika suatu partikel adalah subject dalam gaya sentral, maka momentum angularnya bersifat konservatif. Arti dari bersifat konservatif itu adalah gaya tersebut selalu kembali ke titik asal. 

Momen angular dari gaya terpusat juga memiliki hubungan dengan potensial efektif. Yaitu jika suatu partikel dari massa  adalah subyek pada gaya sentral, yang mempunyai potensial V(r), r, dan θ adalah koordinat polar pada bidang gerak. Maka persamaan Lagrangian untuk koordinat polar tersebut dinyatakan sebagai berikut :

aa. Persamaan gaya dalam arah radial beserta percepatan sentripetal

   

bb.Persamaan  gerak dalam  r dan θ adalah :

     Persamaan (a) adalah persamaan gaya dalam arah radial beserta percepatan sentripetal. Persamaan kedua (b) merupakan pernyataan dari hukum kekekalan momentum angular, karena   

( dimana p_θ adalah besar momentum dalam arah angular ) dengan besar L = r x p, dan vektor L konstan terhadap waktu.

Pembahasan Lanjutan
Yang dimaksud dengan gaya sentral ialah menuju kea atau mengarah kesuatu pusat, dimana besar gaya itu hanya tergantung pada jaraknya dari pusat.

''Dimana ilmu ada di situ kebenaran terungkap''  ERWIN GEA

karya 

LISTRA W. B. (192017601)

ERWIN H. GEA.

Teori dan Aplikasi persamaan Lagrange

Teori dan Aplikasi Persamaan Lagrange
Erwingea_pendfis16'_fsmuksw

Teori dan Aplikasi persamaan Lagrange

            Dalam pembahasan tentang persamaan diferensial parsial kita mendapatkan kondisi , dimana nilai dari  sebagai fungsi dan , untuk menyelesaikan persamaan tersebut, kita harus mendeferensialkan nilai z terhadap dan , agar dapat memperoleh penyelesaian akhir dari persamaan tersebut. Metode persamaan diferensial parsial ini berlaku juga pada persamaan Lagrange.

            Persamaan Lagrange kita kenal sebagai pengembangan dan analisis gerak dari hukum Newton

                                                                                    

                                                                                                                               (1.1)

Analisis gerak menggunakan Lagrange secara umum kita kenal sebagai selisih antara energi kinetik dengan energi potensial yang berkerja pada benda,  secara matematis kita bisa menuliskannya sebagai berikut :  

                                                                                                          

                                                                                                                               (1.2)                                            

dimana :

                                          atau                                            (1.3)                                                 atau                                                   (1.4)

                                        

                                                                                                                             

Didalam persamaan Lagrange analisis kita  bergantung pada energi kinetik dan energi potensial yang berkerja pada sebuah benda/partikel di suatu koordinat  tertentu, disamping hal itu kita harus memperhatikan batasan gerak dari benda/partikel, apakah benda/partikel bergerak dalam arah sumbu  Oleh karena itu, maka kita bisa memperoleh persamaan umum lagrange , secara matematis dapat dituliskan ;

                                                                                                           (1.5)          

Penerapan persamaan Lagrange

Dibawah ini, contoh penerapan persamaan Lagrange dalam kasus gerak suatu benda/partikel dalam koordinat polar dengan mengunakan variabel   dan  

Gambar 1.1 Koordinat Polar

Jawab : untuk menjawab kasus  seperti dalam Gambar 1.1, maka kita harus mengetahui

              persamaan posisi dari benda tersebut.

Posisi benda/partikel pada koordinat polar ;

Kecepatan dari partikel  ;

 

 

Energi kinetik dan potensial dari partikel tersebut ;

Maka kita bisa substitusikan   dan    kedalam persama Lagrange. 

Untuk menyelesaikan persamaan tersebut kita deferensialkan  terhadap   dan  , seperti yang di tunjukkan  dibawah ini

  

                                                                                  

Untuk   ;

                                                          

untuk   ;

                                                          

            Kita perhatikan nilai dari    dan     merupakan komponen gaya-gaya yang berkerja pada benda/partikel dalam arah     dan  .komponen komponen percepatan yang berkerja pada sistem merupakan

 

  . 

                                

   =  percepatan sentripental  partikel                                                             (1.6)  

  =    percepatan coriolis partikel

Penerapan persamaan lagrange  masih banyak berlaku pada gerak suatu sistem yang berhubungan dengan hukum Newton ke II. dengan berakhirnya penulisan makalah ini, sebagai penulis saya mengucapkan terimakasih  kepada dosen yang mengajar Mekanika II dan memberi materi kuliah Persamaan Lagrange.



Erwin gea, kutipan
''tugas adalah bagaian dari pembekalan peserta didik, tapi terkadang tugas dibuat hanya formalitas untuk memenuhi tuntutan dari para pendidik''

Referensi;

1.        Keith & Symon/ mecanics, third edition.

2.        Mary L. Boas/ matematical methods in the physical sciences,second edition