Sumber Informasi yang Dibutuhkan Oleh Ahli Geofisika dan Geografi

Dalam setiap permasalahan yang ada dalam Geofisika dan Geografi sering kali didasarkan atas laporan-laporan yang telah dilakukan oleh orang-orang sebelumnya. Ilmu geofisika dan geografi ini memiliki ilmu terapannya yaitu geoteknik, dimana ilmu ini sangat tergantung atas pengalaman-pengalaman yang telah dijumpai dalam literatur-literatur teknis. Memang, laporan yang telah ditulis dan dipublikasikan memiliki perbedaan dalam setiap kasusnya namun dalam permasalahan yang dihadapi dapat diambil sebuah persamaan permasalahan antara masing-masing kasus sehingga dapat diselesaikan.

Publikasi yang ada sudah banyak dilakukan dan diteliti oleh para ahli di bidang geofisika, geografi dan geoteknis. Sebagian besar memang publikasi tersebut berasal dari negara-negara maju seperti Amerika, Inggris dan Jepang. Berikut beberapa daftar publikasi yang dapat anda jadikan referensi:

• Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE. Merupakan Divisi Teknik Geoteknis mensponsori konferensi-konferensi khusus secara berkala dan mempublikasikannya.
• Canadian Geotechnical Journal (Canada). Suatu publikasi yang serupa dengan Geotechnical Journal ASCE.
• Geotechnique (Inggris Raya). Jurnal yang pada tahun 1948 memulai gagasan untuk publikasi terpisah tentang geoteknik. Makalah-makalah yang ada terutama berasal dari Inggris Raya.
• Soils and Foundations (Jepang). Publikasi yang serupa dengan Geotechnique yang berasal dari Inggris Raya. Pengarang-pengarang dalam publikasi ini terutama berasal dari Jepang sendiri, dan hingga sekarang sudah banyak pengarang dari negara-negara lain.
• Proceedings of the International Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering. Ini merupakan sebuah konferensi yang diadakan oleh International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering (ISSMFE).
• Proceedings of Regional Soil Conferences, Antara lain meliputi Eropa, Afrika, Asia, Asia Tenggara, Pan Amerika, Australia-New Zealand. Dan pada saat ini Australia-New Zealand mengadakan Geomechanics Conference
• University of Engineering Experiment Station Bulletins. 
• American Society for Testing and Materials (ASTM). Konferensi-konferensi yang secara berkala dan disponsori oleh Pemerintahan Amerika Serikat pada Komisi D-18 (Tanah dan Batuan) dengan hasil-hasilnya dipublikasikan pada Special Technical Publications (STPs).
• Transportation Research Board 
• Civil Engineering. Majalah yang diterbitkan oleh ASCE seringkali membahas mengenai hal-hal geoteknis
• Proceedings, Institution of Civil Engineers in London, Australia and India.

Sumber:

Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (MEKANIKA TANAH) - Joseph E. Bowles

Ditulis Oleh Averroes F Piliang

Read More

Perkembangan Teori Model Atom dari Democritus ke Bohr

Dalam memahami konsep atom perlu diketahui secara fundament mengenai karakteristik dari atom-atom penyusun. Atom-atom pada umumnya terdiri dari sebuah benda yang kita sebut dengan partikel-partikel penyusun atom. Partikel-partikel penyusun atom tersebut yang memiliki pengaruh yang sangat besar sehingga membuat sebuah atom memiliki sifat-sifat tertentu. Sebut saja Atom hydrogen yang terdiri dari partikel yang masing-masing berjumlah satu, yaitu proton dan electron berjumlah 1. Dalam pembelajaran Fisika maupun Kimia Atom, semua bentuk penjelasan mengenai atom itu merupakan sebuah permodelan yang diberikan oleh para ahli yang memiliki landasan ilmiah di setiap model atom yang diperkenalkan. Ada beberapa ahli yang menyampaikan teori model atom yang selama ini kenal. Mari kita diskusikan siapa-siapa saja yang memperkenalkan model atom tersebut.

Teori Model Atom Democritus. Permodelan model atom yang diberikan oleh Democritus menunjukkan bahwa apa yang disebut dengan atom merupakan sebuah benda yang tidak dapat dibagi. Mengapa demikian? Democritus mendapatkan penjelasan tersebut ketika mengembangkan teori tentang benda-benda penyusun materi. Artinya ketika suatu materi terus menerus di belah pada suatu saat akan diperoleh sebuah partikel penyusun fundamental/ mendasar yang disebutnya dengan Atom. Pendapat teori tentang atom ini dapat diterima pada saat itu dikarenakan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi tidak berkembang seperti sekarang ini. Oleh Karena itu, kata atom berasal dari pemikiran Democritus yaitu tidak terbagi = atomos.

image from google.com.imgphp

Teori Model Atom Aristoteles. Namun, pemikir terkenal di ranah yunani yaitu Aristoteles menyikapi pernyataan yang diberikan oleh Democritus dengan menolak pernyataan tersebut. Aristoteles berpendapat bahwa Suatu Materi/ zat tersusun atas 4 penyusun yaitu Api (Oksigen), Air (Hidrogen dan Oksigen), Tanah (unsur peyusun tanah), dan udara (Gas-gas seperti Oksigen, Nitrogen, Hidrogen dsb). Karena kondisi masyarakat yunani yang pada saat itu memiliki pemikiran suatu kepercayaan yang bersifat harus tampak, maka pendapat ini lebih diterima sehingga pendapat Democritus dianggap bohongan belaka.

Image from google.com/images

Teori Atom Dalton.  1000 tahun lamanya, ketika di abad pertengahan di mana ilmu pengetahuan berkembang pesat terutama di dunia Islam. Cendekiawan Islam memperkenalkan konsep bahwa “sesuatu yang tak tampak itu, belum tentu tidak ada” maka istilah atom diperkenalkan lagi oleh seorang Guru SMA yang bernama John Dalton. Dalam bukunya yang berjudul New System of Chemical Philosopy, Dalton berhasil mengemukakan Model Atom Dalton. Dalam bukunya ia menuliskan bahwa tiap-tiap unsur terdiri dari atom-atom dengan sifat dan massa yang secara identik mirip dan terbentuk dengan komposisi yang tetap. Artinya perbandingan antara masing-masing atom yang sama tetap tidak dapat diganggu. Dalam situsnya Wikipedia menuliskan 5 konsep Teori Atom Dalton yakni:

• Unsur-unsur terdiri dari partikel-partikel yang luar biasa kecil yang tidak dapat dibagi kembali(disebut atom).
• Dalam reaksi kimia,mereka tidak dapat diciptakan,dihancurkan atau diubah menjadi jenis unsur yang lain. 
• Semua atom dalam unsur yang sejenis adalah sama dan oleh karena itu memiliki sifat-sifat yang serupa;seperti massa dan ukuran. 
• Atom dari unsur-unsur yang berbeda jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda pula.Senyawa dapat dibentuk ketika lebih dari 1 jenis unsur yang digabungkan. 
• Atom-atom dari 2 unsur atau lebih dapat direaksikan dalam perbandingan-perbandingan yang berbeda untuk menghasilkan lebih dari 1 jenis senyawa

Image from google.com/images

Dari kelima konsep teori atom Dalton, ada 2 masalah yang harus diperbincangkan. Dari teori atom Dalton diatas pada nomor 2 dan 5 terdapat kekeliruan sehingga perlu ditinjau kembali. Apa itu? Mari kita bicarakan sejenak. Seperti yang kita ketahui bahwa dalam sistem periodic unsur tiap-tiap unsur memiliki nilai massa dan ukuran yang berbeda namun kenapa Dalton mengatakan hal yang kontradiksi? Kemudian yang kedua Apakah semua atom-atom yang didapat dari 2 unsur atau lebih dapat direaksikan sehingga terbentuk 1 senyawa ?

2 ilmuwan yang tidak sependapat dengan Dalton yaitu Sir Humphry Davy dan Michael Faraday memberikan sebuah pernyataan yang didasari atas percobaan. 

Sir Humphry Davy menyatakan bahwa gas menjadi penghantar listrik yang lebih baik pada saat tekanan rendah? Bagaimana mungkin sebuah gas yang disebut Dalton bersifat netral menjadi penghantar listrik yang baik?

Di lain Pihak Secara eksperimental, Faraday menyimpulkan bahwa terdapat satuan dasar dalam atom yang belum diketahui. Hal tersebut didasari atas eksperimen yang dilakukannya yang dikenal dengan Elektrolisis Faraday. Faraday menemukan bahwa untuk menghasilkan 1 mol zat dalam elektroda diperlukan arus listrik sebesar 96.500 Coulomb. Bagaimana mungkin atom dapat mengalirkan arus listrik bila atom tersebut memiliki penyusun yang sama? Siapa yang bertanggung jawab akan lewatnya listrik pada atom tersebut?

Teori atom Dalton, tidak dapat menerangkan secara ilmiah permasalahan tersebut karena Dalton menganggap bahwa atom merupakan partikel yang tersusun sejenis/ sama sehingga bersifat netral. Namun, 1 hal yang perlu diingat bahwa, John Dalton dianggap sebagai Bapak Pencetus Teori Atom Modern dikarenakan teori beliau mampu menerangkan hukum kekekalan Massa Lavoisier dan Hukum Perbandingan Tetap Proust.

Teori Atom Thomson. Akibat permasalahan yang ditimbulkan oleh Faraday dan Davy, Thomson mencoba mencari tahu apa yang menyebabkan listrik dapat mengalir dalam suatu atom. Berdasarkan pendapat yang dikemukakan oleh Davy, Thomson melakukan percobaan dengan menggunakan tabung ruang hampa kemudian di masing-masing ujung diberikan tabung yang lebih kecil yang didalamnya berisi gas dan katode.  Tabung tersebut dianamakan dengan Tabung sinar Katode.

Image from google.com/images

Dari percobaan yang dilakukan, arus listrik dengan teganganya cukup tinggi mengakibatkan gas dalam tabung kecil yang berisi gas berpijar tergantung dari jenis zat dalam tabung. Berdasarkan teori davy, ia kemudian mem-variasikan tekanan dan suhu dalam tabung sehingga terjadi perubahan dalam tabung katode. Thomson mendapatkan: Ketika tekanan rendah dan suhu tinggi, gas dalam tabung berpijar sedangkan ketika tekanan gas dikuraingi, maka daerah depan katode menjadi gelap seiring dengan berkurangnya tekanan gas. Dan pada akhirnya, seluruh tabung menjadi gelap sedangkan bagian tabung depan katode berpendar menjadi warna kehijauan. Hal tersebut membuktikan bahwa sinar hijau tersebut merupakan sebuah radiasi yang diakibatkan oleh partikel. Karena sinar tersebut berasal dari katode, Maka, diambillah hipotesis berupa

1. Sinar katode merambat lurus dari permukaan anode menuju katode
2. Sinar katode dapat memutar kincir
3. Sinar katode dibelokkan kea rah kutub positif

Maka, Thomson menyimpulkan bahwa Atom merupakan sebuah bola pejal yang didalamnya terdapat muatan positif dan negatif yang secara menyeluruh tersebar layaknya roti yang ditaburi kismis. Teori ini disebut dengan Teori Atom Thomson. Teori Atom Thomson ini menunjukkan bahwa terdapat bagian kecil lagi didalam atom sehingga atom bukan bagian terkecil dari suatu unsur. Disamping itu, karena terdapatnya muatan positif dan negatif dalam atom maka bagaimana mungkin terjadi reaksi kimia antar atom?

Teori Atom Rutherford. Bersamaan dengan Thomson, Rutherford melakukan percobaan untuk menjawab permasalahan yang ada mengenai teori model atom yang sebelumnya dikemukakan. Rutheford melakukan percobaan yang dikenal dengan percobaan Hamburan sinar alfa. Percobaan ini melanjutkan teori model atom Thomson yang mengatakan bahwa atom itu terdiri dari muatan positif dan negatif. Dengan mengambil partikel alfa sebagai muatan positif, Rutherford menembakkan partikel tersebut dengan arah lurus ke sebuah lembaran kertas tipis dengan tujuan apakah Atom menurut Thomson hanya terdiri dari muatan positif dan negatif saja. 

Image from wikipedia.org

Dari hasil pengamatan percobaan, didapatk bahwa partikel alfa yang ditembakkan ada partikel alfa yang tidak tertembus di bagian tengah. Seperti pengamatan yang diberikan oleh muridnya (pada saat percobaan dibantu oleh 2 murid) yaitu Marsden. Marsden mengatakan bahwa diperoleh 1 diantara partikel alfa yang ditembakkan mengalami pembelokan sudut 90 derajat atau lebih dan bahkan ada yang dipantulkan. Hal ini membuktikan bahwa ada sesuatu di bagian dalam atom tersebut yang membelokkannya. Sehingga teori atom Thomson yang menyebutkan atom terdiri dari muatan positif dan negatif yang tersebar salah, melainkan tersusun secara rapi dan periodik di dalam atom.

Maka, disimpulkan oleh Rutherford bahwa, sebagian besar massa atom dan muatan positif atom terkumpul di bagian pusat atom yang disebut dengan inti atom sedangkan elektron atau muatan negatif beredar mengitari pada jarak tertentu seperti susunan planet dalam tata surya dengan matahari sebagai pusatnya. Melalui gagasan ini, Rutherford menyebutkan adanya Inti Atom dalam setiap atom dan jarak antara muatan negatif yang mengelilingi inti atom disebut dengan jari-jari atom.

Maka, para ahli membuat sebuah kelebihan dan kelemahan dari teori model atom Rutherford sebagai berikut yang saya ambil dari blog teman kita yaitu :

• Kelebihan.Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti

• Kelemahan. Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.

Teori Atom Bohr. Dengan adanya penambahan dalam teori atom Rutherford mengenai lintasan elektron dan inti atom, maka timbul permasalahan apa yang menyebabkan elektron dalam lintasan tidak masuk ke dalam inti atom. Niels Bohr yang merupakan seorang ilmuwan berusaha memperbaiki teori atom Rutherford dengan melakukan percobaan spektrum atom hidrogen pada tahun 1911. Model Bohr merupakan sebuah Model Atom Hidrogen yang memberikan penjelasan mengenai lintasan-lintasan elektron dengan menggunakan pendekatan konsep mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat. Namun, karena konsepnya yang sederhana namun mampu menjelaskan konsep lintasan elektron untuk orde pertama menjadikan model atom Bohr sebagai dasar pengenalan Model Atom Mekanika Kuantum.

Image from wikipedia.org

Dalam situsnya Wikipedia menjelaskan Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen; walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.

Model ini menggambarkan atom sebagai sebuah inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak dalam orbit sirkular mengelilingi inti — mirip sistem tata surya, tetapi peran gaya gravitasi digantikan oleh gaya elektrostatik.

Untuk mengatasi hal ini dan kesulitan-kesulitan lainnya dalam menjelaskan gerak elektron di dalam atom, Niels Bohr mengusulkan, pada 1913, apa yang sekarang disebut model atom Bohr. Dua gagasan kunci adalah:

• Elektron-elektron bergerak di dalam orbit-orbit dan memiliki momenta yang terkuantisasi, dan dengan demikian energi yang terkuantisasi. Ini berarti tidak setiap orbit, melainkan hanya beberapa orbit spesifik yang dimungkinkan ada yang berada pada jarak yang spesifik dari inti.
• Elektron-elektron tidak akan kehilangan energi secara perlahan-lahan sebagaimana mereka bergerak di dalam orbit, melainkan akan tetap stabil di dalam sebuah orbit yang tidak meluruh.

Arti penting model ini terletak pada pernyataan bahwa hukum mekanika klasik tidak berlaku pada gerak elektron di sekitar inti. Bohr mengusulkan bahwa satu bentuk mekanika baru, atau mekanika kuantum, menggambarkan gerak elektron di sekitar inti. Namun demikian, model elektron yang bergerak dalam orbit yang terkuantisasi mengelilingi inti ini kemudian digantikan oleh model gerak elektron yang lebih akurat sekitar sepuluh tahun kemudian oleh fisikawan Austria Erwin Schrödinger dan fisikawan Jerman Werner Heisenberg.

Point-point penting lainnya adalah:

1. Ketika sebuah elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, perbedaan energi dibawa (atau dipasok) oleh sebuah kuantum tunggal cahaya (disebut sebagai foton) yang memiliki energi sama dengan perbedaan energi antara kedua orbit.
2. Orbit-orbit yang diperkenankan bergantung pada harga-harga terkuantisasi (diskret) dari momentum sudut orbital.

• Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.
• Kelemahan model atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack

Referensi
http://id.wikipedia.org/wiki/Model_Bohr
http://id.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
http://belajarsejarahfun.blogspot.com/2011/01/sejarah-dan-perkembangan-teori-atom.html
http://jachemistry.blogspot.com/2010/01/teori-atom-ernest-rutherford.html
 

Read More

Pendahuluan mengenai Gelombang Mekanik

Salah satu bentuk fenomena gelombang adalah terjadinya bencana alam berupa Gempa Bumi. Gempa Bumi yang terjadi memiliki pusat gempa bumi yang getarannya merambat ke berbagai daerah dengan jauh sampai berkilometer dan bahkan ratusan kilometer. Ketika suatu gempa bumi terjadi, berbagai hal yang berkaitan dengan peristiwa tersebut salah satunya berupa getaran itu merambat ke berbagai daerah melalui bumi melalui gelombang seismik. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan secara khususnya mengenai gelombang seismik, para ahli geofisika mampu menganalisis bentuk gelombang seismik tersebut sehingga mampu mempelajari struktur internal bumi dan dideteksi dimana letak gempa bumi yang akan terjadi.

Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer. Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik dari gangguan alami (seperti: pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktivitas gunung api (vulkanik), dsb) adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.

Secara umum, gelombang seismik dikategorikan sebagai gelombang mekanik dikarenakan Gelombang seismik membutuhkan medium untuk merambat ke berbagai area. Oleh karena itu mari kita diskusikan mengenai gelombang.

Pengertian Gelombang. Gelombang merupakan energi dalam bentuk getaran yang mampu merambat dalam suatu sistem secara periodik pada umumnya berbentuk sinusoidal - gelombang sinus. Memang tidak mudah dalam mendefenisikan secara umum apa yang dimaksud dengan gelombang. Bahkan, dalam bahasa Indonesia pengertian gelombang dikhususkan pada Gelombang Air Laut dan aliran getaran suara.

Wikipedia menuliskan. Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu yang dapat berpengaruh.

Suatu medium disebut:

• Linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan, 
• Terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas
• Seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda
• Isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda

Gelombang dapat terjadi apabila suatu sistem diganggu dari posisi kesetimbangannya dan bila gangguan itu dapat berjalan atau merambat (propagate) dari satu daerah ke sistem itu ke daerah lainnya. 

Jenis-Jenis Gelombang. Secara umum gelombang dapat di bagi menjadi dua jenis kategori melalui pergerakan medium perambatannya. Gelombang yang membutuhkan medium dalam rambatan getarannya disebut dengan Gelombang Mekanik sedangkan Gelombang yang tidak membutuhkan medium dalam rambatan getarannya disebut dengan Gelombang Elektromagnetik (GEM). Pada artikel kali ini kita akan membahas secara umum mengenai Gelombang Mekanik kemudian untuk Gelombang Elektromagnetik akan dibahas pada artikel lainnya.

Gelombang Mekanik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium dalam rambatan getarannya. Ketika gelombang mekanik terjadi, rambatannya bergerak melalui medium dalam bentuk partikel-partikel penyusun medium yang dilalui. Partikel-partikel penyusun tersebut mengalami perpindahan (pergeseran) yang bergantung pada sifat gelombang. Ditinjau dari arah rambatannya, maka gelombang mekanik dibagi atas:

• Gelombang Transversal. Merupakan gelombang mekanik dengan arah rambatan tegak lurus terhadap arah getarannya. Contoh gelombang transversal adalh gelombang pada tali. Wikipedia menambahkan hal-hal yang perlu diingat dalam Gelombang Transversal.

• Simpangan, yaitu jarak suatu titik pada gelombang terhadap posisi setimbang
• Puncak gelombang, yaitu titik tertinggi pada gelombang
• Dasar gelombang, yaitu titik terendah pada gelombang
• Bukit gelombang, yaitu lengkungan yang berada di atas posisi setimbang
• Lembah gelombang, yaitu lengkungan yang berada di bawah posisi setimbang
• Amplitudo, yaitu jarak puncak atau dasar gelombang terhadap posisi setimbang
• Panjang gelombang, yaitu panjang satu gelombang yang terdiri dari satu bukit dan satu lembah gelombang.

• Gelombang Longitunidal. Merupakan gelombang mekanik dengan arah rambatan sama seperti arah perjalanan arah getarannya. Contoh gelombang Longitudinal adalah Gelombang Bunyi.

Dalam pemahaman gelombang, dalam setiap peristiwa gelombang yang merambat dengan laju tertentu melalui medium memiliki sifat-sifat mekanik yang antara lain sebagai berikut:

1. Laju Perambatan atau Laju Gelombang. Pada umumnya laju tersebut ditentukan oleh sifat-sifat mekanik dengan simbol v.
2. Medium itu sendiri tidak berjalan melalui ruang melainkan partikel-partikel penyusun medium yang mengalai gerak bolak balik atau naik turun dari posisi setimbang.
3. Gelombang yang bergerak ini memiliki energi. Secara logika ada gerak berarti ada energi. Artinya Gelombang tersebut membawa energi tetapi tidak membawa partikel penyusun medium. 

Read More