Pada bulan Desember tahun 2004, terjadi gempa tektonik di laut dan menyebabkan gelombang tsunami yang melanda Aceh dan sekitarnya. Mengapa gempa bumi di laut bisa menyebabkan gelombang tsunami?
Tsunami berasal dari bahasa Jepang, yaitu tsu (pelabuhan) dan nami (gelombang). Gelombang tsunami terjadi karena adanya gangguan impulsif pada air laut akibat perubahan bentuk dasar laut secara tiba-tiba, seperti gempa bumi, erupsi gunung api, longsoran di dasar laut, atau akibat meteorit yang jatuh ke laut. Dari keempat pemicu tersebut, gempa yang terjadi di laut yang berkekuatan lebih besar dari 6 skala richter dan kedalaman kurang dari 60 km serta sesaran gempa naik atau turun adalah yang sering menyebabkan tsunami. Terjadinya tsunami terbagi menjadi empat tahap, yaitu sebagai berikut.
Tahap 1. Gempa yang terjadi di laut membuat dasar laut terangkat naik sehingga air bergolak naik. Saat air terangkat naik, terjadi pergerakan air menuju pusat gempa yang menyebabkan air di sekitar pantai menjadi surut.
Tahap 2. Setelah terjadi gempa, bibit tsunami pecah menjadi tsunami yang berjalan ke laut lepas (tsunami jauh) dan tsunami yang bergerak mendekati pantai (tsunami lokal). Tinggi tsunami jauh dan tsunami lokal masing-masing sekitar setengah dari tsunami awal. Kecepatan geraknya berbanding lurus dengan kedalaman air.
Tahap 2
Tahap 1
n Energi dan Usaha
249
Soal Kompetensi
Tahap 3. Dalam perjalanan menuju pantai, gelombang tsunami membentur berbagai benda yang membuat puncak gelombang makin tinggi, tetapi kecepatannya berkurang.
Tahap 4. Setelah mencapai titik tertinggi, gaya gravitasi membalikkan arah gerak air kembali ke laut dengan menyeret benda yang terperangkap di dalam-nya. Berbeda dengan apa yang sering dikira orang, kebanyakan tsunami tidak berbentuk gelombang keriting. Tsunami datang seperti gelombang pasang, tetapi dengan kecepatan tinggi. Tsunami merusak
bukan disebabkan gelombang yang tinggi, melainkan akibat hantaman arus air yang bergerak cepat.
Sebenarnya gelombang tsunami dapat diprediksi kedatangannya dengan sistem deteksi dini. Apakah di antara kamu ada yang berkeinginan kelak menjadi ahli tsunami?
(Dikutip seperlunya dari Suplemen Anak Suara Merdeka, Yunior, edisi 247, 2005)
D. Langkah-Langkah Penghematan Sumber Energi
Semua bentuk energi, termasuk energi listrik, berasal dari sumber-sumber energi. Ada dua jenis sumber energi, yaitu sumber energi yang dapat diperbarui dan yang tidak dapat diperbarui. Sumber energi yang dapat diperbarui adalah sumber energi yang tidak akan habis bila dikelola dengan baik. Misalnya, air dan hasil hutan. Sumber energi yang tidak dapat diperbarui adalah sumber energi yang akan habis jika dieksploitasi terus-menerus. Misalnya, minyak bumi, batubara, dan gas alam. Untuk mengatasi agar tidak kehabisan sumber energi, dapat diupayakan dengan tiga cara, yaitu konservasi, intensifikasi, dan diversifikasi. Konservasi adalah cara menggunakan energi secara efisien dan rasional. Misalnya, menggunakan bahan bakar seperlunya dan tidak berlebihan dalam menyalakan peralatan listrik. Intensifikasi adalah meningkatkan atau mengembangkan sumber energi baru. Misalnya, menggunakan kotoran sapi sebagai sumber listrik. Diversifikasi adalah penganekaragaman sumber energi agar tidak hanya bergantung pada minyak bumi. Misalnya, penggunaan tenaga surya untuk kendaraan dan sumber listrik.
1. Sebutkan sumber-sumber energi yang jarang digunakan oleh masyarakat atau yang baru dikembangkan! Jelaskan juga keuntungan dan kerugi-annya!
2. Mengapa matahari merupakan sumber dari segala sumber energi? Jelas-kan!
Tahap 3
E. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena gerak dan kedudukannya. Apabila benda bergerak dan berada pada ketinggian tertentu, maka energi mekaniknya merupakan gabungan energi potensial dan energi kinetik. Secara matematis, energi mekanik dirumuskan sebagai berikut.
Em = Ep + Ek Keterangan:
Em : energi mekanik (J) Ek : energi kinetik (J) Ep : energi potensial (J)
1. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda karena kedudukannya. Energi potensial yang disebabkan oleh adanya gravitasi bumi disebut energi potensial gravitasi. Sebuah benda yang berada pada ketinggian tertentu (h) terhadap bumi akan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi sehingga benda tersebut mempunyai berat (w = m ⋅ g). Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.
= × ×
p
E m g h Keterangan:
Ep : energi potensial (J) h : ketinggian benda (m) m : massa benda (kg) g : percepatan gravitasi (m/s2)
2. Energi Kinetik
Energi kinetik (gerak) adalah energi yang ditimbulkan karena gerak suatu benda. Sepeda motor yang bertabrakan dengan kecepatan 30 km/jam tentu berbeda akibatnya bila dibandingkan dengan sepeda motor yang bertabrakan dengan kecepatan 90 km/jam. Akibat tabrakan yang ditimbulkan oleh truk dengan massa yang besar, akan lebih parah jika dibandingkan dengan sedan, walaupun kecepatan keduanya sama. Jadi, selain kecepatan, faktor yang memengaruhi energi kinetik adalah massa. Persamaan matematis energi kinetik adalah sebagai berikut.
2 1 2 k E = × ×m v Keterangan: Ek : energi kinetik (J) m : massa benda (kg) v : kecepatan benda (m/s)
n Energi dan Usaha
251
Contoh
1. Sebuah batu bata jatuh dari atas bangunan dengan energi kinetik dan energi potensial 12 J dan 5 J. Berapakah energi mekanik batu bata tersebut? Diketahui : Ek = 12 J Ep = 5 J Ditanyakan : Em = ... ? Jawab : Em = Ek + Ep = 12 + 5 = 17 J
2. Sebuah kelapa massanya 2 kg berada di pohon dengan ketinggian 5 m. Jika g = 9,8 m/s2, maka hitung energi potensial buah kelapa tersebut! Diketahui : m = 2 kg g = 9,8 m/s2 h = 5 m Ditanyakan : Ep = ... ? Jawab : Ep = m × g × h = 2 × 9,8 × 5 = 98 J
3. Sebuah benda yang massanya 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Berapa energi kinetik benda tersebut?
Diketahui : m = 2 kg v = 4 m/s Ditanyakan : Ek = ... ? Jawab : Ek =1 2× m × v2 = 1 2 (2)(4)2 = 16 J
F. Pengertian Usaha
Menurut fisika, saat terjadi usa-ha berarti ada gaya yang bekerja. Gaya menimbulkan perubahan ke-dudukan benda. Doronglah dinding kelasmu kuat-kuat! Apa yang ter-jadi? Dinding kelasmu tetap diam. Menurut fisika, jika dinding tidak berpindah tempat, maka kamu
di-katakan tidak melakukan usaha, meskipun telah banyak mengeluarkan tenaga.
Gambar 18.2 (a) Meja berpindah tempat berarti ada usaha dan (b) tembok tidak bergerak berarti tidak ada usaha.
Sumber
Soal Kompetensi
Contoh
Sekarang, doronglah mejamu! Apa yang terjadi? Ternyata meja berpindah tempat. Menurut fisika, jika meja berpindah tempat, maka kamu dikatakan telah melakukan usaha. Hal ini dikarenakan gaya yang kamu keluarkan menyebabkan meja mengalami perpindahan, meskipun besarnya tenaga yang kamu keluarkan lebih kecil bila dibandingkan saat kamu mendorong dinding. Setelah memahami contoh di atas, dapatkah kamu memberikan pengertian usaha dalam fisika?
Jadi, usaha terjadi apabila gaya yang bekerja pada sebuah benda mengakibat-kan berpindah tempat. Apabila benda dikenai gaya tidak berpindah, maka dikatamengakibat-kan tidak terjadi usaha atau besarnya usaha sama dengan nol. Usaha bernilai negatif, jika arah gaya yang berkerja pada benda itu berlawanan dengan arah geraknya.
Hubungan antara gaya dan usaha adalah berbanding lurus. Selain itu, hubungan antara usaha dengan perpindahan benda juga menunjukkan hubungan yang berbanding lurus. Jadi, usaha merupakan hasil kali antara gaya dengan jarak perpindahan. Secara matematis usaha dapat dirumuskan sebagai berikut.
W = F × s Keterangan:
W : usaha (J atau Nm) s : jarak perpindahan (m) F : gaya (N)]
Diketahui gaya sebesar 5 N menyebabkan benda berpindah sejauh 10 m. Berapa besar usahanya?
Diketahui : F = 5 N s = 10 m Ditanyakan : W = ...? Jawab : W = F × s = 5 × 10 = 50 J
1. Apabila sebuah balok ditarik dengan sekali tarikan (disentak), maka balok tersebut mengalami perpindahan. Apakah hal ini termasuk usaha? 2. Setiap planet bergerak pada orbit tertentu. Apakah planet tersebut dapat
n Energi dan Usaha