KEDAHSYATAN ENERGI NUKLIR

Kita tidak akan pernah bisa melupakan peristiwa pemboman dua kota di Jepang, Hiroshima dan Nagasaki, yang menandai berakhirnya perang dunia kedua. Begitu besar dan luasnya dampak bom atom (tepatnya bom nuklir) secara fisik dan politik terhadap dunia dan bahkan masih tersisa sampai saat ini.

Kita juga mungkin sulit untuk menghilangkan trauma atas musibah meledaknya reaktor nuklir Chernobyl yang menimbulkan dampak sosial ekonomi yang sangat besar. Dan bahkan, kerugian yang besar akibat hancurnya reaktor chernobyl sampai saat ini masih dijadikan alasan bagi penggiat lingkungan untuk terus menghalang-halangi upaya pengembangan energi nuklir dalam bentuk pembangkit listrik.

Ada baiknya kita memahami skema atau teori yang tersembunyi di balik dahsyatnya energi nuklir sebagaimana yang efeknya telah bersama-sama kita ketahui. Dari sini kita dapat melihat potensi lain pengembangan energi nuklir yang dapat dimanfaatkan bagi kemaslahatan umat manusia ketimbang menggunakannya untuk tujuan-tujuan yang tidak bijaksana dan tidak bertanggung jawab.

Gaya Inti dan Defek Massa

Telah kita ketahui bersama bahwa inti atom merupakan bagian inti dari suatu atom sebagai penyusun materi. Inti atom terdiri atas dua partikel, yaitu proton dan neutron atau secara bersama disebut nukleon, yang terikat dan bergabung bersama. Gaya tolak antara proton-proton yang bermuatan positif di dalam inti atom seharusnya dapat memisahkan nukleon-nukleon di dalam inti atom. Namun pada kenyataannya proton-proton dan neutron dapat bergabung di dalam inti atom. Ini menunjukkan ada gaya lain yang lebih kuat yang bekerja di antara nukleon yang membuat nukleon-nukleon dapat bersatu di dalam inti atom. Gaya ini disebut gaya ikat inti atau gaya nuklir.

Fakta lain dari inti atom adalah massa inti atom selalu lebih kecil daripada massa partikel-partikel penyusunnya, yaitu jumlah massa proton dan massa neutron. Jadi, terdapat selisih massa antara jumlah massa proton dan neutron dengan massa inti keseluruhan. Selisih massa ini disebut defek massa.

Kesetaraan Massa dan Energi

Dalam mengembangkan teorinya tentang relativitas, Einstein sampai kepada satu kesimpulan yang di kemudian hari menjadi begitu penting. Einstein menyimpulkan bahwa terdapat kesetaraan antara massa dan energi yang dirumuskan dalam persamaannya yang terkenal, yang sangat identik dengan dirinya

Persamaan ini menyiratkan adanya kaitan antara massa sebuah benda dan energinya, dimana dapat dikatakan bahwa massa dapat diubah menjadi energi.

Pada mulanya, kesetaraan massa dan energi belum menjadi prinsip penting. Sampai disadari bahwa terdapat hubungan antara gaya ikat inti dan defek massa di dalam inti atom. Jika prinsip kesetaraan massa dan energi ini diterapkan pada inti atom, bisa dikatakan bahwa massa yang hilang (defek massa) telah diubah menjadi energi untuk mengikat nukleon-nukleon di dalam inti atom. Jadi, defek massa bersesuaian dengan energi ikat inti.

Demikian halnya dengan reaksi nuklir, teramati berkurangnya sejumlah massa dalam reaksi nuklir dimana sebuah inti atom dapat diubah menjadi inti atom lain disertai dengan pelepasan energi yang sangat besar. Energi yang sangat besar yang dihasilkan dari reaksi nuklir berasal dari perubahan sejumlah massa inti yang bereaksi.

Energi Nuklir

Jadi, bisa disimpulkan bahwa energi nuklir dihasilkan dari perubahan sejumlah massa inti atom ketika berubah menjadi inti atom yang lain dalam reaksi nuklir.

Mekanisme di dalam inti atom melibatkan berkurangnya sejumlah massa dari inti atom yang diubah menjadi energi nuklir. Ketika inti atom bereaksi atau mengalami pembelahan dan berubah menjadi inti atom yang lain disertai pelepasan sejumlah partikel, sebagian massa inti atom menjadi berkurang yang ditandai dengan pelepasan energi yang besar dari dalam inti berupa panas atau energi kinetik. Dalam setiap mekanisme dimana massa berkurang maka telah terjadi perubahan massa menjadi energi nuklir. Hal ini sesuai dengan prinsip kesetaraan massa-energi.

Energi nuklir yang dihasilkan dalam mekanisme inti atom dan reaksi nuklir begitu besar. Ini tidak lepas dari kenyataan bahwa inti atom merupakan bagian dari atom sebagai penyusun materi, dimana jumlah atom di dalam materi adalah jumlah yang sangat besar yang diwakili oleh suatu bilangan yang dinamakan bilangan avogadro. Bilangan ini adalah bilangan yang sangat besar, yaitu

Bayangkan, 1 kg massa inti yang mengalami pembelahan dapat menghasilkan energi sebesar puluhan juta kilowatt jam (kWh). Ini sama saja dengan energi yang dapat digunakan untuk menyalakan lampu 100 W selama 30 ribu tahun, wow! Tidak heran jika efek dari bom nuklir demikian dahsyatnya, karena energi yang dihasilkan memang sangat besar.

Dengan jumlah energi yang demikian dahsyat, sebagaimana yang kita lihat dalam bom nuklir, energi nuklir menyimpan potensi yang luar biasa. Jika energi yang dahsyat ini dapat dikendalikan dan dimanfaatkan untuk keperluan yang lebih bijaksana, tentu potensi energi nuklir layak untuk dipertimbangkan dan dikembangkan sebagai salah satu alternatif sumber energi selain minyak bumi.

foto:encefalus.com

sumber : http://heruvee.wordpress.com/2011/04/05/

olahraga fisika ^^

Olahraga Fisika
Pesta olahraga terbesar sedunia sedang ramai mencuri perhatian semua orang. Olimpiade yang tahun ini kembali diselenggarakan di kota asalnya, Athena, di Yunani ini mulai diramaikan dengan berbagai pemecahan rekor yang fantastis. Siapa sangka, ternyata rekor dunia bidang olahraga tidak hanya bergantung pada ‘otot’ belaka, tetapi justru lebih banyak dipengaruhi oleh kedahsyatan Fisika! Cabang olahraga yang tahun ini heboh dibicarakan oleh fisikawan adalah Renang. Kenapa? Karena ada suatu perkembangan terbaru yang dapat membantu pemecahan rekor-rekor dunia renang. Perkembangan terbaru ini terutama menyangkut desain kostum renang yang digunakan oleh perenang-perenang kenamaan dunia di ajang bergengsi ini. Apa istimewanya desain kostum baru ini? Kostum-kostum ini bukan dirancang oleh perancang mode kenamaan dunia, justru kostum ini didesain oleh para ilmuwan yang setiap hari sibuk memutar otaknya menggodok konsep-konsep fisika! Seperti kita ketahui, Renang merupakan salah satu olahraga favorit dunia. Entah kenapa, manusia begitu terobsesi untuk menaklukan dunia air ini. Mungkin ini disebabkan dunia air merupakan dunia yang sangat sulit untuk ditaklukkan. Semakin ditantang, semakin semangat manusia dalam usahanya menyaingi binatang-binatang air yang sangat jago mengarungi dunia yang asing bagi manusia ini. Ternyata, manusia mulai berhasil! Tentu saja dengan bantuan Fisika! Kalau kita melihat sejarah pemecahan rekor dunia renang, kita bisa melihat betapa hebatnya perenang-perenang masa kini yang bisa melampaui kecepatan tertinggi perenang-perenang zaman dulu. Ini sebenarnya didalangi oleh penggunaan konsep-konsep Fisika dalam olahraga air yang mengasyikkan ini. Bergerak maju dengan cepat di dalam air bukan urusan yang gampang, karena di dalam air, seorang perenang harus mengatasi hambatan air yang jauh lebih besar dibandingkan hambatan udara saat kita berjalan atau berlari. Coba saja berenang sejauh 1 meter di dalam air. Pasti lebih susah dibanding berlari menempuh jarak yang sama. Seorang atlit renang terlatih dapat menggunakan tenaga yang mencapai 1000 Watts tetapi hanya mendapatkan pergerakan maju sejauh 4 mph (7 km per jam). Aduh... sedih ya membayangkan begitu banyak energi yang terbuang saat berenang. Apa sih sebenarnya rahasia si lumba-lumba yang begitu gesit dan lincah mengarungi dunia yang masih belum bisa ditaklukkan manusia ini? Rahasia pertama terletak pada bentuk badannya yang begitu ramping (streamline). Dengan bentuk badan seperti ini, lumba-lumba, hiu, dan ikan-ikan di laut bisa dengan tenang menerobos lautan yang dirasa begitu berat oleh manusia. Rahasia kedua, kulit binatang-binatang air ini ternyata sangat licin sehingga air bisa melewati permukaan kulit dengan sangat mudah. Karena air mudah mengalir (gesekan dengan permukaan kulit relatif kecil), otomatis binatang-binatang ini bisa berenang dengan mulus, dan mereka tidak pernah kelelahan saat berenang seperti manusia. Rahasia binatang-binatang air ini berhasil dikuak oleh ilmuwan-ilmuwan pintar, dan dimanfaatkan untuk memperbesar kemampuan manusia untuk bergerak di dalam air. Untuk mendapatkan bentuk yang streamline, perenang berusaha mengatur posisi dan gerakannya supaya cukup ramping dan tidak banyak menyebabkan turbulensi yang bisa memperlambat laju mereka. Sewaktu akan mulai berenang, mereka biasanya berusaha untuk lompat ke kolam renang dengan sudut yang sebesar mungkin dan berusaha supaya tubuhnya menjadi cukup datar saat sudah di dalam air. Menurut Isaac Newton, si ahli fisika legendaris itu, semua benda yang sedang bergerak dengan kecepatan tertentu akan cenderung untuk tetap bergerak dengan kecepatan yang sama jika tidak dipengaruhi gaya-gaya lain yang mengganggunya. Konsep ini disebut inersia. Jadi, perenang memanfaatkan inersia supaya mendapatkan kecepatan yang cukup saat sudah berada di dalam air. Itu sebabnya mereka tidak pernah mulai berenang dari dalam kolam, mereka selalu mulai dari sisi kolam, lalu lompat ke dalamnya. Rahasia pertama binatang air tampaknya sudah mulai berhasil dimanfaatkan para perenang. Kini giliran rahasia keduanya yang diutak-atik para pemikir ulung di dunia. Tubuh binatang air yang sangat licin ternyata menjadi suatu keuntungan sendiri. Tapi bagaimana cara menyontek konsep ini? Masa sih, perenang harus dilumuri minyak yang berlebihan setiap kali akan terjun ke kolam? Lagipula, minyak itu pun nantinya akan luntur sehingga ini bukan pemecahan yang efektif. Ada cara lain! Para perenang biasa mencukur habis semua rambut di sekujur tubuhnya, serta mengenakan topi renang yang permukaannya licin untuk menutupi rambut di kepalanya. Wah, lucu juga ya! Para perenang profesional itu sampai rela untuk menjadi ‘botak’ supaya bisa berenang lebih cepat. Tapi apa pengaruhnya pencukuran ini? Dengan tidak adanya rambut di sekujur tubuh mereka, permukaan kulit mereka pun jadi lebih licin sehingga bisa mengurangi gesekan/hambatan air. Tapi, repot sekali ya kalau mereka harus terus mencukur seluruh tubuh setiap saat. Apa ada cara lain yang lebih praktis? Inilah yang sedang heboh dibicarakan para ilmuwan pintar di dunia! Mereka berhasil mengembangkan rancangan baju renang yang meniru kulit hiu! Rancangan kostum ‘hiu’ ini berbeda untuk perenang wanita dan pria. Rancangannya pun berbeda untuk setiap jenis gaya renang yang berbeda. Setelah sekian lama memelototi hiu yang tampak begitu mudah mengarungi air, para ilmuwan inipun berhasil menciptakan kulit kedua bagi para perenang profesional. Dengan kostum terbaru ini mereka bisa memperbesar kecepatan renang mereka sampai 4%. Mereka menjadi ‘licin’ seperti hiu sehingga bisa meluncur dengan mulus. Peningkatan sebanyak 4% mungkin tidak terlihat begitu menakjubkan, tetapi untuk para atlet renang yang berkompetisi di Olimpiade, peningkatan ini cukup untuk membantu mereka merebut medali emas. Michael Phelps, perenang kenamaan dari Amerika, mengenakan baju renang dengan teknologi terbaru ini pada Olimpiade Athena tahun ini. Dan terbukti bahwa ia sudah berhasil mendapatkan medali emas! Ia sendiri pun mengakui bahwa saat mengenakan kostum ‘hiu’ ini ia bisa merasakan perbedaan dengan kostum-kostum renang lamanya. Jadi, Fisika ternyata sudah sukses membantu perebutan medali emas di pesta olahraga akbar ini! Renang bukan satu-satunya cabang olahraga yang dibantu oleh Fisika. Kostum dengan teknologi baru tadi dapat pula digunakan oleh atlet-atlet yang berkompetisi dalam cabang olahraga bersepeda. Tentunya rancangannya sedikit diubah. Kalau kostum renang Michael Phelps dirancang supaya Phelps dapat meluncur dengan cepat di air, kostum atlet bersepeda dirancang supaya pemakainya dapat meluncur dengan cepat menembus udara! Ini lebih mudah karena hambatan udara lebih kecil dari hambatan air. Kostum para atlet bukan satu-satunya yang dapat diutak-atik dalam upaya perebutan medali emas olimpiade. Dalam cabang bersepeda, misalnya, rancangan sepeda yang digunakan oleh para atlet dapat didesain menggunakan prinsip-prinsip fisika yang berkaitan dengan gerak melingkar (untuk merancang rodanya), gesekan (merancang bahan yang digunakan untuk ban sepeda), dan dinamika fluida untuk memaksimalkan bentuk streamline yang dibutuhkan untuk mengurangi gesekan/hambatan udara. Ada begitu banyak yang bisa diutak-atik oleh fisika dalam perlombaan memecahkan rekor dunia ini! Semua cabang olahraga bisa menikmati kedahsyatan fisika yang membantu kekuatan otot mereka dalam upaya mencapai Citius, Altius, Fortius (Swifter, Higher, Stronger). (***)                                       sumber : http://www.yohanessurya.com/activities.php?pid=505&id=93 (Yohanes Surya)