Upload
yulia-nor-annisa
View
89
Download
26
Embed Size (px)
DESCRIPTION
tugas kuliah
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fisika bumi dan antariksa mempelajari penerapan ilmu fisika dalam
gejala kebumian dan pemanfaatannya untuk pemetaan struktur alam dan
buatan di bawah permukaan bumi serta antariksa. Gejala kebumian
meliputi peristiwa alam yang dapat terjadi di bumi, laut dan atmosfer
serta interaksinya terhadap kehidupan manusia. Struktur alam bawah
permukiman sangat erat kaitannya dengan kepentingan eksplorasi bahan
tambang (minyak, gas dan mineral) serta perencanaan konstruksi sipil.
Struktur buatan bawah permukaan dapat dimanfaatkan untuk studi
lingkungan maupun arkeologi.
Pantai Angsana adalah sebuah tempat tujuan wisata di provinsi
Kalimantan Selatan. Pantai ini berlokasi di kecamatan Angsana Tanah
Bumbu, Kabupaten tanah Bumbu dan terletak di belakang lokasi
perkebunan kelapa sawit. Jarak tempuh antara Banjarmasin dengan tempat
ini kurang lebih sekitar 5 jam perjalanan darat. Daerah ini tergolong tujuan
wisata baru yang dikembangkan oleh pemerintah setempat dan semakin
ramai dikunjungi wisatawan lokal. Pada daerah pantai terjadi banyak
fenomena-fenomena alam yang terjadi secara alamiah. Fenomena-fenomena
alam tersebut tidak terlepas dari ilmu fisika.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan apa yang dikemukakan diatas, penulis akan membahas
dua masalah yang timbul yaitu :
1. Fenomena-fenomena apa saja yang terjadi di pantai?
2. Bagaimanakah hubungan fenomena-fenomena alam tersebut
dengan ilmu fisika?
1
C. Tujuan
1. Memberikan informasi tentang fenomena-fenomena alam yang
berkaitan dengan fisika dan terjadi di wilayah pantai.
2. Turut melestarikan ekosistem pantai dan memperkenalkan objek
wisata yang ada di Kalimantan selatan kepada masyarakat luas.
2
BAB II
MATERI POKOK
Pantai adalah sebuah bentuk geografis yang terdiri dari pasir, dan
terdapat di daerah pesisir laut. Daerah pantai menjadi batas antara daratan
dan perairan laut. Garis pantai adalah batas pertemuan antara bagian laut
dan daratan pada saat terjadi air laut pasang tertinggi. Garis laut dapat
berubah karena adanya abrasi. Panjang garis pantai ini diukur mengelilingi
seluruh pantai yang merupakan daerah teritorial suatu negara.
Adapun beberapa fenomena alam yang berkaitan dengan fisika yang
dijumpai di pantai adalah sebagai berikut.
1. Peristiwa Abrasi
Abrasi adalah proses pengikisan pantai oleh tenaga gelombang laut dan
arus laut yang bersifat merusak. Abrasi biasanya disebut juga erosi pantai.
Kerusakan garis pantai akibat abrasi ini dipacu oleh terganggunya
keseimbangan alam daerah pantai tersebut. Ada pula yang berpendapat
bahwa, abrasi merupakan peristiwa terkikisnya alur-alur pantai akibat
gerusan air laut. Gerusan ini terjadi karena permukaan air laut mengalami
peningkatan. Dampak yang ditimbulkan dari abrasi yaitu mengikisnya bibir
pantai, sehingga semakin lama air naik ke permukaan, bahkan dapat
merusak daerah disekitar pantai. Selain itu abrasi juga menyebabkan
penyusutan lebar pantai sehingga lahan bagi penduduk yang tinggal
dipinggir pantai menyempit.
3
Gambar 2.1 Pengikisan Tanah Oleh Air Laut
2. Peristiwa Angin darat dan Angin laut
Angin terjadi karena perbedaan tekanan, temperatur, dan massa jenis.
Angin termasuk peristiwa konveksi alami. Konveksi adalah proses
perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian lain fluida oleh
pergerakan fluida itu sendiri.
Contoh angin adalah angin darat dan angin laut. Pada siang hari,
tanah lebih cepat menjadi panas karena kalor jenis darat ( tanah) lebih kecil
Cd < Ca daripada laut sehingga udara di atas daratan lebih panas daripada
udara di atas laut. Oleh karena itu, udara di atas daratan naik dan tempatnya
digantikan oleh udara di atas laut, terjadilah angin laut.
Gambar 2.2 Sirkulasi udara dipantai pada siang hari
4
Ca = kalor jenis air laut = Q
m.∆ t 0 , Q = kalor, m = massa dan ∆ t 0 = beda
suhu
Cd = kalor jenis darat = Q
m.∆ t 0
Ca > Cd, maka darat lebih cepat panas.
Siang hari udara di atas laut lebih rapat sehingga tekanannya besar
sedangkan partikel udara di atas daratan (tanah) renggang sehingga
tekanannya kecil. Akibatnya udara berpindah dari tekanan besar ke tekanan
kecil yaitu terjadiya angin dari laut ke darat disebut angin laut. Seperti yang
disebutkan sebelumnya bahwa angin termasuk peristiwa konveksi dengan
laju kalor konveksi dirumuskan :
Qt=H=h A∆T (1)
dimana, H = laju kalor konveksi (J/s)
h = koefisien konveksi (J/s m2 K)
A = luas permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida (m2)
∆T= beda suhu (K)
Pada malam hari, tanah lebih cepat dingin daripada laut sehingga
udara di atas daratan lebih dingin daripada udara di atas laut. Oleh karena
itu, udara di atas laut naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas
daratan, terjadilah angin darat.
5
Gambar 2.3 Sirkulasi udara di pantai pada malam hari
Darat cepat menerima panas daripada permukaan laut. Penyebabnya
adalah kalor jenis darat lebih kecil sehingga lebih mudah menangkap panas,
darat terjadi dari zat padat yang lebih mudah menangkap panas daripada air,
zat padat di darat itu diam, sehingga molekul batuan yang telah panas tetap
pada tempat semula dan terus-menerus menerima panas. Molekul air selalu
bergerak sehingga molekul yang telah panas dapat berpindah tempat
digantikan molekul lainyang masih dingin serta permukaan air yang
mengklilat lebih banyak memantulkan sinar daripada permukaan tanah yang
pada umumnya kusam dan menyerap panas.
3. Udara di Pantai Lebih Panas daripada Gunung
Pantai identik dengan hamparan pasir dan lautan sedangkan gunung
banyak memiliki pepohonan yang menyejukkan udara di daerah sekitarnya.
Pasir lebih cepat menerima dan melepas panas karena :
a. Pantai terdiri dari pasir yang mudah menangkap panas karena kalor
jenisnya kecil
C= Qm∆T
(2)
b. Pantai yang tersusun dari pasir (zat padat) diam, sehingga molekul
batuan yang telah panas tetap pada tempat semula dan terus-menerus
menerima panas.
c. Permukaan pasir lebih kusam daripada pepohonan di gunung sehingga
mudah menyerap panas.
Persamaan barometrik:
p=po e−0,116 y (3)
p=nRTV
(4)
6
Persamaan di atas menyatakan semakin tinggi tempat, semakin rendah
tekanan, begitu pula sebaliknya. Gunung lebih tinggi daripada pantai maka
tekanannya rendah sehingga suhu gunung rendah (gunung dingin).
4. Peristiwa Perpindahan Panas secara Radiasi
Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara atau medium disebut
dengan radiasi/hantaran. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah api
unggun.
Gambar 2.4 Peristiwa perpindahan kalor secara radiasi pada api unggun
Saat berada didekat api unggun badan kita terasa hangat karena adanya
perpindahan kalor dari api unggun ke tubuh kita secara radiasi. Walaupun
disekitar terdapat udara yang memisahkan kalor secara konveksi, tetapi
udara merupakan penghantar kalor yang buruk (isolator). Dari peristiwa api
unggun dapat disimpulkan bahwa dalam peristiwa radiasi, kalor berpindah
dalam bentuk cahaya, karena cahaya dapat merambat dalam ruang hampa.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju kalor radiasi dapat diketahui
dari hukum Stefan-Boltzmann yang berbunyi : energi yang dipancarkan oleh
suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu (Q/t)
sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat
suhu mutlak permukaan itu (T4). Secara matematis ditulis :
7
Qt=σAT 4
(5)
Tetapan σ ( dibaca sigma) dikenal sebagai tetapan Stefan-Boltzmannn dan
dalam satuan SI mempunyai nilai 5,65 x 10-8 W m-2 K -4. Tidak semua benda
dapat dianggap hitam sempurna. Oleh karena itu, diperlukan sedikit
modifikasi pada persamaan (5) agar dapat digunakan pada setiap benda.
Persamaan untuk setiap benda dapat ditulis sebagai berikut.
Daya Radiasi Qt=eσAT 4
(6)
Dengan e adalah koefisien yang disebut emisivitas. Emisivitas adalah
suatu ukuran seberapa besar pemancaran radiasi kalor suatu benda
dibandingkan dengan benda hitam sempurna.
5. Langit berwarna biru
Jika cahaya datang pada suatu sistem partikel (misal gas), maka
elektron-elektron dalam partikel dapat menyerap dan memancarkan kembali
sebagian dari cahaya. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh
partikel-partikel inilah yang disebut hamburan. Hamburan dapat
menyebabkan cahaya matahari tak terpolarisasi menjadi cahaya matahari
terpolarisasi sebagian atau sempurna.
Gambar 2.5 Langit tampak biru
8
Langit tampak biru disebabkan oleh hamburan cahaya. Berdasarkan
analisis tentang proses hamburan cahaya dapat disimpulkan bahwa untuk
intensitas cahaya datang tertentu. Intensitas cahaya yang dihamburkan
bertambah dengan bertambahnya frekuensi. Karena cahaya biru memiliki
frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi merah, maka cahaya biru
dihamburkan lebih banyak daripada cahaya merah, sehingga langit tampak
berwarna biru.
Perhamburan cahaya oleh atmosfer bergantung pada λ. Penghamburan
berkurang menurut :
Pengurangan hamburan ~ 1
λ4
Cahaya merah dan jingga dihamburkan lebih sedikit karena λ besar,
sedangkan λbiru pendek maka dihamburkan lebih banyak dan langit berwarna
biru.
6. Pasang Surut Air Laut
Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut sebagai fungsi waktu
karena adanya gaya tarik benda-benda di langit, terutama matahari dan
bulan terhadap massa air laut dibumi. Meskipun massa di bulan jauh lebih
dekat, maka pengaruh gaya tarik bulan terhadap bumi lebih besar dari pada
pengaruh gaya tarik matahari.
Gambar 2.6 Gaya Pembangkitan Pasang Surut
Gaya gravitasi:
9
FG=GmM
r2 atau FG=GmM
R2 (7)
Periode pasang surut adalah waktu yang diperlukan dari posisi muka
air pada muka air rerata ke posisi yang sama berikutnya. Periode pasang
surut bisa 12 jam 25 menit atau 24 jam 50 menit, yang tergantung pada tipe
pasang surut. Periode pada muka air naik disebut pasang, sedang pada saat
air turun disebut surut.
Variasi muka air menimbulkan arus yang disebut dengan arus pasang
surut, yang mengangkut massa air dalam jumlah sangat besar. Arus pasang
terjadi pada waktu periode pasang dan arus surut terjadi pada periode air
surut. Titik balik (slack) adalah saat dimana arus berbalik antara arus pasang
dan arus surut. Titik balik ini bisa terjadi pada saat muka air tertinggi dan
muka air terendah. Pada saat tersebut kecepatan arus adalah nol.
7. Gelombang Laut
Gelombang dalam perambatannya membawa energi atau dalam kata
lain gelombang memindahkan energi. Salah satu contoh sederhana energi
dapat merambat melalui gelombang adalah panas yang sampai kepermukaan
bumi adalah energi yang dibawa oleh gelombang yaitu gelombang cahaya.
Contoh lain adalah energi yang terdapat pada gelombang laut.
Gelombang laut adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah
tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafik sinusoidal.
Gelombang laut disebabkan oleh angin.
10
Gambar 2.7 Gelombang Laut
Gelombang laut termasuk gelombang mekanik dengan medium untuk
perambatannya adalah air. Gelombang laut disebut gelombang ombak dalam
perambatannya membawa energi dari tengah laut menuju pantai. Energi
gelombang ombak inilah yang dimanfaatkan para peselancar untuk
meluncur diatas ombak. Gelombang ombak yang ditimbulkan oleh arus
samudera, angin, dan tarikan pasang surut bulan memulai gerakannya di
laut (samudera) lepas jauh dari pantai. Saat bergerak menuju pantai
gelombang melambat dan mengumpul menjadi lebih tinggi. Hal ini terjadi
akibat makin menuju kearah pantai dasar laut makin dangkal (perhatikan
gambar)
11
Pada saat gelombang timbul jauh ditengah laut gelombang lebar
berbentuk simetris dan bergerak sangat cepat. Pada saat gelombang
mendekat ke pantai yang dasar lautnya mulai dangkal maka gelombang
akan, melambat dan mengumpul sehingga puncaknya akan tumpah pada
gelombang tersebut.
Tipe gelombang, bila dipandang dari sisi sifat-sifatnya adalah sebagai
berikut.
a. Gelombang pembangun/pembentuk pantai (Constructive wave)
Yang termasuk gelombang pembentuk pantai, bercirikan mempunyai
ketinggian kecil dan kecepatan rambatnya rendah. Sehingga saat gelombang
tersebut pecah di pantai akan mengangkut sedimen (material pantai).
Material pantai akan tertinggal di pantai (deposit) ketika aliran balik
dari gelombang pecah meresap ke dalam pasir atau pelan-pelan mengalir
kembali ke laut.
b. Gelombang perusak pantai (Destructive wave)
Sedangkan gelombang perusak pantai biasanya mempunyai ketinggian
dan kecepatan rambat yang besar (sangat tinggi). Air yang kembali berputar
mempunyai lebih sedikit waktu untuk meresap ke dalam pasir.
Ketika gelombang datang kembali menghantam pantai akan ada
banyak volume air yang terkumpul dan mengangkut material pantai menuju
ke tengah laut atau ke tempat lain.
12
BAB III
KESIMPULAN
Pantai adalah sebuah bentuk geografis yang terdiri dari pasir, dan
terdapat di daerah pesisir laut. Daerah pantai menjadi batas antara daratan
dan perairan laut. Garis pantai adalah batas pertemuan antara bagian laut
dan daratan pada saat terjadi air laut pasang tertinggi. Adapun beberapa
fenomena alam yang berkaitan dengan fisika yang dijumpai di pantai adalah
abrasi, yaitu proses pengikisan pantai oleh tenaga gelombang laut dan arus
laut yang bersifat merusak. Selain itu juga terjadi peristiwa pasang surut air
laut, angin laut dan darat. Fenomena-fenomena alam tersebut berkaitan
dengan ilmu fisika.
13