SINAR KOSMIK

1.    Pendahuluan

Apa yang dimaksud dengan radiasi

Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang. Pengertian tentang radiasi dan gelombang dapat dijelaskan pada kejadian berikut.

Apa yang Anda lakukan jika Anda melihat kolam air tenang yang pada permukaannya mengapung beberapa helai daun? Secara spontan mungkin Anda akan melempar kerikil ke kolam tersebut. Dapat Anda lihat bahwa pada lokasi jatuhnya kerikil akan muncul riak, yang kemudian akan menyebar dalam bentuk lingkaran. Riak-riak tersebut adalah gelombang dan memperlihatkan pergerakan energi yang diberikan oleh kerikil, dan energi tersebut menyebar dari lokasi jatuhnya kerikil ke segala arah. Ketika riak mencapai daun, daun tersebut akan terangkat naik ke puncak gelombang.

Berdasarkan kejadian tersebut dapat dilihat bahwa untuk mengangkat sesuatu diperlukan energi. Karena itu, terangkatnya daun memperlihatkan bahwa gelombang mempunyai energi, dan energi tersebut telah bergerak dari lokasi jatuhnya kerikil ke lokasi terangkatnya daun. Hal yang sama juga berlaku untuk berbagai jenis gelombang dan radiasi lain.

Salah satu karakteristik dari semua radiasi adalah radiasi mempunyai panjang gelombang, yaitu jarak dari suatu puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya.

Radiasi terdiri dari beberapa jenis, dan setiap jenis radiasi tersebut memiliki panjang gelombang masing-masing.

Ditinjau dari massanya, radiasi dapat dibagi menjadi radiasi elektromagnetik dan radiasi partikel.

Radiasi elektromagnetik adalah radiasi yang tidak memiliki massa. Radiasi ini terdiri dari gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak, sinar-X, sinar gamma, dan sinar kosmik.

Radiasi partikel adalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa, misalnya partikel beta, alfa dan neutron.

Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang. Jika suatu inti tidak stabil, maka inti mempunyai kelebihan energi. Inti itu tidak dapat bertahan, suatu saat inti akan melepaskan kelebihan energi tersebut dan mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus.

Darimana radiasi berasal?

Tanpa kita sadari, sebenarnya kita hidup dalam lingkungan yang penuh dengan radiasi. Radiasi telah menjadi bagian dari lingkungan kita semenjak dunia ini diciptakan, bukan hanya sejak ditemukan tenaga nuklir setengah abad yang lalu. Terdapat lebih dari 60 radionuklida yang berdasarkan asalnya dibagi atas 2 kategori:

1. Radionuklida alamiah: radionuklida yang terbentuk secara alami, terbagi menjadi dua yaitu:
2. 
   - Primordial: radionuklida ini telah ada sejak bumi diciptakan.
   - Kosmogenik: radionuklida ini terbentuk sebagai akibat dari interaksi sinar kosmik.
3. Radionuklida buatan manusia: radionuklida yang terbentuk karena dibuat oleh manusia.

Radionuklida terdapat di udara, air, tanah, bahkan di tubuh kita sendiri. Setiap hari kita terkena radiasi, baik dari udara yang kita hirup, dari makanan yang kita konsumsi maupun dari air yang kita minum. Tidak ada satupun tempat di bumi ini yang bebas dari radiasi.

2.Sinar kosmik

Dalam astrofisika, sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi.

Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova.

Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer bumi sebelum mencapai detektor. Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% partikel alfa dan 1% elektron.

kosmogenesis

Sumber radiasi kosmik berasal dari luar sistem tata surya kita, dan dapat berupa berbagai macam radiasi. Radiasi kosmik ini berinteraksi dengan atmosfir bumi dan membentuk nuklida radioaktif yang sebagian besar mempunyai umur-paro pendek, walaupun ada juga yang mempunyai umur-paro panjang.

Menguak misteri sinar kosmik

Sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan melakukan sebuah percobaan ambisius. Percobaan itu berupaya menjelaskan misteri sinar kosmik dan partikel yang sulit dipahami, yang dikenal sebagai neutrino.

Mereka mengubur ribuan sensor di bawah permukaan es Antartika sepanjang lebih dari satu mil. Sensor itu untuk merekam kilatan cahaya biru yang dilepaskan pada saat sinar dan partikel berenergi tinggi bertabrakan dengan atom dalam es.

Dengan merekam pola cahaya dari tabrakan, itu memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan dari galaksi manakah mereka berasal.

Analisa tersebut dibangun berdasarkan hasil IceCube Neutrino Observatory, atau yang disebut dengan 'Teleskop' oleh ilmuwan, yang dibangun jauh di dasar lapisan es Antartika.

Para ilmuwan berharap bahwa ketika observatorium selesai, mereka nantinya dapat mengidentifikasi aliran energi tinggi sinar kosmik dan neutrino yang melewati galaksi secara akurat.

"Sinar Kosmik ditemukan 100 tahun lalu, tetapi kita masih tidak tahu di mana mereka berasal," kata Profesor Subir Sarkar, seorang astrofisikawan di Oxford University yang memimpin keterlibatan Inggris pada percobaan IceCube.

Sinar kosmik merupakan partikel energi tinggi di angkasa luar yang diduga berasal dari sisa-sisa bintang mati. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa sinar kosmik galaksi dapat mengubah iklim bumi, mempengaruhi cuaca, memicu badai dan menutupi awan. Belum ada jawaban yang pasti akan teori ini. Namun, ilmuwan berharap agar mereka menemukan jawabannya lewat eksperimen IceCube.

Antartika adalah tempat terbaik untuk melakukan eksperimen ini. Permukaan es-nya sangat jelas, hampir sepenuhnya bebas dari gelembung udara dan distorsi lainnya.

Peneliti yang terlibat dalam proyek yang dipimpin oleh University of Wisconsin Madison. Mereka kini, sedang mempertimbangkan cara baru untuk memperluas area percobaan.

Radiasi kosmik energi rendah pula lah yang dapat merusak defibrilator kardioverter implan (ICD) model lama yang masih tertanam pada sekitar 26 ribu orang.

ICD adalah alat untuk memperbaiki irama detak jantung bagi orang yang pernah dioperasi karena serangan jantung di zaman dahulu.

Pesawat komersial biasanya terbang pada ketinggian dari 10 ribu hingga 12 ribu meter. Dalam ketinggian ini, radiasi kosmik sekitar 100 hingga 300 kali lebih kuat daripada permukaan laut. Di atas Concorde, yang terbang pada ketinggian 18 ribu meter, laju paparan hampir dua kali lebih tinggi daripada pesawat subsonik biasa.

Sinar kosmik tersusun dari aneka ragam partikel sub atom. Ini artinya mereka adalah partikel yang merupakan bagian dari atom atau lebih kecil dari atom. Sebagian besar sinar kosmik adalah proton. Yang lainnya tersusun dari inti beberapa jenis atom, sehingga memiliki proton dan neutron. Yang paling umum adalah inti atom helium, yang memiliki 2 proton dan 2 neutron (juga disebut partikel alpha). Yang lain adalah inti karbon, oksigen, besi, kalsium dan tipe atom lainnya. Sejumlah kecil sinar kosmik adalah elektron. Tidak peduli apa, sinar kosmik bergerak sangat cepat dan memiliki energi sangat besar. Kebanyakan partikel yang mencapai Bumi terbentuk ketika radiasi dari luar angkasa berinteraksi dengan partikel yang ada di atmosfer dan dihambat oleh lapisan ozon.

Bintik tersebut adalah radiasi kosmis yang tertangkap antena televisi, 10% darinya berasal dari Big Bang

Radiasi kosmik juga sebuah bentuk radiasi elektromagnet yang ada di seluruh alam semesta. Radiasi kosmik adalah salah satu sumber utama radiasi latar belakang di Bumi. Radiasi latar belakang adalah radiasi yang selalu ada di lingkungan; ia dapat berasal dari sumber alam seperti gas radon dan dari sumber buatan manusia seperti pembangkit listrik tenaga nuklir. Radiasi latar belakang kosmik khusus ada di lingkungan yang berasal dari matahari dan sumber lain di luar angkasa. Sumber lain radiasi kosmik yang paling penting bagi astronomi adalah radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) karena berasal langsung dari Big Bang.

Tahun 1964, Robert H Dicke, Jim Peebles dan David Wilkinson, astrofisikawan dari Universitas Princeton bersiap mencari radiasi gelombang mikro dalam daerah spektrum khusus. Dicke dan kawan-kawan berpendapat kalau Big Bang harusnya menghamburkan bukan hanya materi yang mengembun menjadi galaksi namun juga melepaskan sejumlah besar radiasi. Dengan alat yang teliti, radiasi ini mestinya dapat diamati. Di tahun yang sama pula, hanya 60 km dari lokasi Dicke dkk, Arno Penzias dan Robert Wilson mendeteksi radiasi ini dalam panjang gelombang 7.35 centimeter. Dan karenanya mereka berdua lah yang memperoleh Nobel fisika.

Radiasi gelombang mikro kosmik (CMB) menjadi bukti utama keberadaan Big Bang. Hal ini karena spektrum CMB sangat menyerupai spektrum teoritis dari apa yang dikenal sebagai benda hitam, yang berarti sebuah benda dalam keseimbangan termal. Keseimbangan termal berarti benda tersebut telah cukup lama untuk tenang pada keadaan alaminya. Contohnya arang bara panas yang berpendar tidaklah berada dalam kondisi keseimbangan termal yang baik. Spektrum benda hitam juga hanyalah pendekatan kasar terhadap spektrum batu ember yang menyala. Namun ternyata Alam semesta berada dalam keseimbangan termal yang sangat baik (pada dasarnya karena skala waktu untuk tenang jauh lebih lambat daripada skala waktu ekspansi alam semesta). Dan karena radiasi dari masa sangat awal tersebut harusnya memiliki spektrum sangat mendekati benda hitam.

Sebelumnya sudah dicari berbagai sumber yang mungkin untuk menjelaskan CMB selain bekas Big Bang, namun segala usaha untuk menafsirkan asal CMB karena fenomena astrofisika masa kini (bintang, galaksi radio, dsb) kandas. Karenanya, satu-satunya penjelasan yang memuaskan untuk keberadaan CMB berada dalam fisika Alam Semesta awal.

Ledakan Supernova

Ledakan bintang atau supernova adalah salah satu kejadian spektakuler yang terjadi di alam semesta, menghasilkan jumlah energi yang sama dengan triliunan bom nuklir yang diledakkan pada saat bersamaan. Ledakan yang dahsyat ini selalu diikuti oleh pancaran radiasi gamma (γ) dan pancaran radiasi partikel sub-atomik yang sangat kuat intensitas radiasinya.
MenurutDavid Schramm, seorang ahli astronomi dari Amerika, ledakan supernova yang memancarkan radiasi Gamma (γ) dan radiasi partikel sub-atomik yang sangat kuat tersebut dapat sampai ke atmosfer bumi dan merusak lapisan ozon. Hal ini dapat menyebabkan kematian, bahkan kepunahan makhluk hidup di bumi.
 Dari penelitian para ahli astronomi, sekitar 65 juta tahun yang lalu terjadi ledakan supernova yang sangat dahsyat.  Ledakan ini diperkirakan menjadi salah satu peyebab kepunahan dinosaurus dan sejenisnya, serta hewan terbang atau burung yang bergigi.
 Ledakan supernova dalam skala kecil dapat terjadi pada matahari yang energi radiasinya dipancarkan di bumi. Ledakan supernova yang terjadi pada matahari memiliki skala lebih kecil dibandingkan dengan ledakan supernova yang terjadi pada bintang - bintang di alam, karena ukuran matahari jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ukuran bintang - bintang di alam. Ukuran bintang ada yang ratusan atau ribuan kali ukuran matahari.

MAGNET DAN SIFAT KEMAGNETAN

MAGNET DAN SIFAT KEMAGNETAN

Di antara kita pasti pernah menemukan lempeng logam keras yang dikenal dengan magnet. Benda tersebut dapat menarik potongan besi, paku, peniti, dan berbagai benda lain yang terbuat dari besi. Lempengan logam ini ternyata dikelilingi oleh sebuah efek seperti efek halo (lingkaran cahaya di sekeliling matahari atau bulan) yang dikenal dengan medan magnet. Potongan besi atau benda-benda lain yang terbuat dari besi akan tertarik oleh magnet saat benda-benda tersebut berada di dekat medan magnet. Benda istimewa ini dapat kita temukan dalam berbagai ukuran dan bentuk pada banyak peralatan yang kita gunakan sehari-hari. Kita dapat menemukannya pada mainan di mana mainan tersebut dapat menarik atau menolak yang lainnya. Magnet bertindak sebagai penggerak listrik di mana benda tersebut mengalami gaya rotasi di bawah pengaruh arus listrik. Sebuah magnet membentuk kerangka dasar dari speaker radio atau Televisi dan pesawat penerima pada telepon. Pada hal tersebut, magnet membantu mengubah energi arus listrik menjadi suara. Selain itu, kita dapat menemukan logam istimewa ini pada pinggir-pinggir pintu lemari es di mana magnet digunakan agar pintu lemari es tertutup rapat.

Alam semesta juga memiliki magnet dan sifat kemagnetannya dengan berbagai cara. Bumi kita bertindak sebagai sebuah magnet yang besar namun lemah dan sifat-sifat kemagnetan bumi ini berpengaruh besar pada kompas sebagai penunjuk arah. Mengapa bumi ini sendiri, matahari, bintang-bintang yang dapat kita lihat di malam hari, dan planet-planet juga bertindak sebagai planet besar yang menghamburkan medan magnetnya dengan jarak jauh ke seluruh alam semesta. Dengan kata lain, kita selalu berada di bawah pengaruh medan magnet yang bertindak bersama-sama tanpa mengizinkan kita untuk mengetahuinya. Sangat mengejutkan bukan. Medan magnet tersebut mempengaruhi gerakan-gerakan seluruh makhluk di bumi. Tidak hanya sejumlah cacing, tetapi juga manusia. Manusia dan makhluk hidup lainnya memiliki medan magnetnya masing-masing yang beragam intensitasnya – otak manusia memproduksi medan magnet yang sangat kuat – dan kedua medan magnet tersebut saling berpengaruh satu sama lain. Dengan cara ini, bumi, matahari, bintang-bintang, dan planet-planet telah mempengaruhi otak kita yang mengatur tubuh secara sesuai. Namun sebelum kita menguraikan pengaruh-pengaruhnya pada manusia, kita akan membahas apa itu magnet, bagaimana perilakunya, dan apa manfaatnya bagi kita.

Magnet Alam. Dahulu kala, batu-batu berwarna gelap ditemukan di Magnesia, Asia Kecil. Batu-batu itu disebut magnet karena ditemukan di Magnesia. Batu-batu magnet tersebut dapat menarik benda-benda yang terbuat dari besi dan beberapa bahan lainnya. Batu-batu ini juga dikenal dengan sebutan loadstones atau magnet alam. Batu-batu ini digunakan untuk membentuk besi dan oksigen dalam bentuk oksida yang memiliki rumus molekul Fe₃O₄ (ferrosoferricoxide). Sifat arah loadstone digunakan untuk membuat kompas laut pada zaman dahulu.

Magnet Buatan Manusia. Magnet buatan dibuat oleh manusia. Manusia memindahkan sifat alami loadstone karena magnet dapat dibentuk dan dapat dibuat lebih kuat berdasarkan keperluannya. Kebanyakan, magnet berbentuk batang, sepatu kuda, dan jarum. Selain itu ada juga magnet berbentuk disk yang memberikan medan magnet kuat pada salah satu arahnya saja.

Magnet Permanen dan Sementara

Magnet buatan manusia dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu magnet permanen dan magnet sementara. Magnet permanen adalah magnet yang sifat kemagnetannya bertahan untuk jangka waktu yang sangat lama, biasanya beberapa dekade. Sedangkan sifat kemagnetan pada magnet sementara dapat diaktifkan atau dinonaktifkan tergantung kebutuhan. Kedua jenis magnet ini digunakan pada berbagai peralatan dalam kehidupan kita. Magnet permanen dapat kita temui pada galvanometer, speaker radio, telepon (pada bagian yang dekat telinga), pinggir-pinggir pintu lemari es, motor listrik d-c, magnetoterapi, dll. Sedangkan magnet sementara dapat kita temukan pada peralatan seperti bel listrik di pintu rumah, mesin telegraf, dan derek listrik. Penggunaan magnet berdasarkan sifat kemagnetannya dalam berbagai peralatan akan dibahas pada paragraf selanjutnya.

Sifat-sifat Magnet

Kutub Magnet. Jika kita mengambil sepotong magnet, katakanlah berbentuk batang, dan dekatkanlah pada tumpukkan jarum, maka kita akan melihat setumpuk jarum itu tertarik magnet. Jarum-jarum itu tertarik dari ujung yang berbeda. Akan ada dua ujung yang dipenuhi jarum-jarum tersebut. Dengan kata lain, kedua ujung tersebut bertindak sebagai pusat daya tarik magnet. Pusat ini disebut kutub magnet.

Kutub yang menunjukkan arah utara inilah yang memberikan istilah kutub utara dan kutub yang menunjukkan arah selataan memberikan istilah kutub selatan. Maka, hal tersebut telah menjadikan fakta bahwa seluruh magnet di bumi memiliki kutub utara dan selatan. Sesama kutub pada magnet akan saling tolak, namun sebaliknya jika kedua kutub yang berbeda didekatkan, maka akan saling tarik.

Cara membentuk magnet. Secara umum ada dua cara membuat magnet buatan:

1. Dengan menggosok-gosokkan sepotong magnet dengan bahan (dari besi atau logam) yang akan dibuat magnet.

2. Dengan arus listrik di sekitar bahan (dari besi atau logam) yang akan dibuat magnet.

Dalam metode mekanik, sepotong magnet digosok-gosokkan secara searah pada batang calon magnet berulang-ulang. Dimulai dari ujung yang satu, kemudian bergerak ke tengah, dan berakhir pada ujung lainnya. Proses ini dilakukan secara berulang-ulang. Penggosokkan secara satu arah akan membuat batang itu menjadi magnet baru dengan kutub utara dan selatan pada masing-masing ujungnya. Metode magnetisasi ini tidak sekuat metode menggunakan arus listrik.

Magnetisasi dengan arus listrik dicapai dengan melilit sebuah kumparan isolasi di sekitar batang bahan yang akan dijadikan magnet dan mengalirkan arus langsung pada kumparan tersebut dengan bantuan sel elektrik. Arus listrik melalui kumparan akan membuat btang menjadi magnet baru dengan kutub utara dan selatan pada masing-masing ujungnya. Jika batang yang akan dibuat magnet berasal dari logam keras maka batang tersebut akan menjadi magnet permenen. Sebaliknya jika batang yang dibuat magnet berasal dari logam lunak maka batang tersebut akan menjadi magnet sementara.

Memecahkan Magnet. Anehnya magnet yang dipecahkan menjadi beberapa potongan akan memiliki kekuatan yang sama. Potongan-potongan magnet tersebut juga memiliki kutub utara dan kutub selatan masing-masing meskipun sudah dipecah menjadi beberapa bagian. Jika kita terus memecahkan potongan-potongan tersebut menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, potongan yang lebih kecil tersebut akan masih memiliki kekuatan yang sama serta memiliki kutub utara dan selatan pada masing-masing ujungnya. Jadi kenyataan alam membuktikan bahwa jika ada kutub utara pasti ada kutub selatan. Dengan kata lain, kita tidak akan hanya memiliki kutub utara pada sepotong magnet tanpa kutub selatan, Kekuatan keduanya pun sama persis. Sehingga kita dapat menarik kesimpulan bahwa setiap atom pada magnet bertindak sebagai sebuah magnet kecil di mana masing-masingnya memiliki sebuah kutub utara dan selatan.

Teori Molekul Kemagnetan. Peristiwa pemecahan magnet menghasilkan sebuah teori tentang magnet yang dikenal dengan Teori Molekul Kemagnetan. Ahli fifika Weber menyatakan bahwa setiap molekul dalam magnet merupakan magnet kecil yang memiliki sifat kutub yang berlawanan pada kedua ujungnya. Ketika magnet-magnet kecil ini berada pada posisi tidak sejajar dengan suatu bahan, magnet-magnet kecil tersebut akan menolak efek dari salah satu lainnya dan setiap kutub utara akan menjadi netral karena efek kutub selatan magnet sebelahnya. Begitu juga sebaliknya. Karena tak ada kutub yang bebas – karena diposisikan tidak sejajar – maka batang-batang magnet tersebut menjadi netral.

Telah banyak percobaan dilakukan oleh para ilmuwan yang setuju dengan rumus teori kemagnetan tersebut.

Induksi Magnet. Daya tarik bahan logam terhadap magnet dapat dijelaskan pada teori molekul kemagnetan di atas. Jika sepotong magnet didekatkan pada sebuah bahan logam, magnet-magnet kecil pada bahan dipengaruhi dan diorientasikan berdasarkan posisi magnet. Daerah bahan yang dekat dengan kutub utara magnet dianggap menjadi kutub selatan dan disebut induksi kutub selatan. Kemudian terjadi tarik menarik antara kutub utara pada magnet dan induksi kutub selatan. Fenomena penciptaan sifat-sfat kemagnetan ini disebut dengan induksi magnet.

Sebuah contoh efek induksi ganda dapat kita lihat dengan mendekatkan sepotong magnet kuat pada setumpuk paku besi. Paku-paku itu secara berantai akan menempel pada magnet.

Efek penting dari peristiwa induksi ini terdapat pada aliran darah manusia ketika magnet berkekuatan tinggi didekatkan pada kulit. Dalam darah kita, terdapat haemoglobin yang mengandung besi, sehingga haemoglobin dapat diatur dan dipengaruhi oleh magnet. Efek induksi ganda pada peristiwa tersebut dapat berfungsi mengatur sirkulasi darah kita. Efek induksi pada tubuh oleh magnet akan jauh lebih rumit sehubungan dengan adanya muatan dan arus listrik yag ada pada berbagai jaringan pada tubuh manusia. Sifat-sifat efek magnet seperti itu akan kita bahas kemudian.

Garis Gaya Magnet. Di samping Teori Molekul Kemagnetan, teori lain yang juga bermanfaat untuk memahami fenomena kemagnetan adalah konsep garis gaya magnet.

Garis gaya magnet adalah garis yang berasal dari kutub utara menuju kutub selatan. Untuk menggambarkan dan mengetahui garis gaya ini, sebarkanlah serbuk besi di atas sebuah kertas. Di bawah kertas kita dekatkan sepotong magnet. Serbuk besi tersebut mengatur posisinya sendiri dengan jelas membentuk garis di sekitar magnet yang menggambarkan garis gaya. Semakin kuat pemusatan serbuk besi tersebut, semakin kuat daya magnetnya. Maka, kita dapat menyimpulkan bahwa kekuatan medan magnet bertindak sebagai sejumlah garis gaya per unit area. Salah satu siifat menarik dari garis gaya tersebut adalah mereka tidak berpotongan atau bertabrakan pada satu titik.

Bumi sebagai Magnet. Kita telah mengetahui bahwa garis gaya magnet bergerak dari kutub utara ke kutub selatan. Mengapa demikian? Bumi ibaratnya sepeti magnet raksasa yang memiliki dua kutub magnet, yaitu kutub utara dan selatan. Sebagai kutub bumi yang berlawanan dan saling tarik menarik satu sama lainnya, maka garis gaya magnet akan selalu bergerak dari kutub utara ke selatan.

Menentukan Letak Kutub Magnet. Kutub-kutub magnet tidak benar-benar terdapat pada permukaannya, tetapi kutub tersebut terdapat di dalam magnet dengan bantuan jarum magnet. Untuk menentukan letak kutub magnet, katakanlah magnet batang, maka kita akan menaruh magnet tersebut di atas kertas dan menandai batas magnetnya. Sebuah jarum magnet diletakkan dekat kedua ujungnya secara bergantian. Perhatikan arahnya pada setiap kasus dengan menggambarkan garis lurus pada arah jarum. Titik di mana kedua garis tersebut berpotongan merupakan titik kutub magnet. Dalam menentukan letak kutub magnet, jarum kompas seharusnya ditempatkan lebih dekat dengan magnet.

Efek Arus pada Magnet

Arus listrik yang melewati sebuah bahan kawat penghantar selalu berhubungan dengan medan magnet di sekitarnya. Kuatnya medan magnet yang dihasilkan sebanding dengan banyaknya arus pada kawat penghantar tersebut. Medan yang dihasilkan juga lebih kuat pada bagian yang dekat kawat penghantar dan semakin jauh dari kawat maka kekuatannya berangsur-angsur berkurang. Kita tahu bahwa konsep medan magnet divisualisasikan dengan konsep garis gaya magnet yang telah kita bahas sebelumnya. Di sini, medan magnet juga digambarkan dengan garis gaya di mana garis-garis gaya ini berputar mengelilingi kawat penghantar. Garis tersebut berputar secara tak terputus dengan membawa arus listrik. Pusat garis gaya magnet tersebut tegak lurus dengan kawat penghantar.

Satu fenomena yang dapat kita ketahui adalah bahwa medan magnet yang dihasilkan dari arus listrik akan berinteraksi dengan magnet-magnet yang ditempatkan di sekitarnya. Magnet mengalami gaya karena arus listrik yang mengalir pada kawat.

Efek arus pada magnet, efek magnet pada arus, dan efek gerakan kawat konduktor dalam medan magnet dicerminkan dalam kehidupan organisme di bawah kondisi khusus. Cairan tubuh terdiri dari sejumlah ion seperti Na⁺ (ion Sodium) K⁺ (ion Potassium), PO₄ (ion Phosphoric) dan CL (Chloride). Gerakan cairan tubuh berarti juga gerakan ion-ion dalam tubuh. Hal tersebut menandakan adanya arus listrik karena gerakan ion di atas. Sekarang jika medan magnet diterapkan pada tubuh, seperti yang disebut magnetoterapi, aliran ion-ion ini dapat diubah; gerakannya dapat dipercepat dan stimulasinya dapat dihasilkan dalam saluran tempat cairan tubuh mengalir. Stimulasi ini meningkatkan aktivitas pada organ yang dituju dan berpotensi dapat menyembuhkan penyakit.

Dalam sinyal-sinyal saraf terdapat impuls arus listrik yang dihasilkan pada sistem saraf. Impuls arus listrik tersebut dibawa oleh ion-ion Na⁺ dan K⁺ di samping ion lainnya. Arus sinyal-sinya yang dihasilkan ini dapat dirubah dengan penggunaan medan magnet yang tepat. Kemudian sistem magnetik menstimulasi yang menyehatkan. Ketika ion-ion dikombinasikan kembali, terjadi perubahan nilai arus secara drastis dari nilai yang tinggi hingga nol dalam waktu yang sangat singkat. Hal tersebut dirubah dari medan magnet luar menjadi sejumlah perubahan metabolisme dan reaksi-reaksi organ tubuh lain yang mengatur tubuh.

Selanjutnya, kita dapat menyimpulkan bahwa otot-otot dalam tubuh kita mendapatkan sinyal-sinyal dalam bentuk impuls listrik dan gerakan mekanik. Gerakan mekanik tersebut dikembangkan dari sebuah percobaan penting yang dilakukanpara ilmuwan dulu. Percobaan tersebut melibatkan sepasang kaki katak yang dipisahkan dari tubuhnya. Jika sebelah kaki katak itu dihubungkan dengan salah satu kutub baterai, katakanlah kutub positif, kemudian ujung kaki yang lain ditempelkan pada kutub negatif, maka terjadi kejutan pada kaki katak. Jika kutub yang dihubungkan dengan kaki katak itu dibalik, arah kejutan pada kaki katak itu juga terbalik. Hal ini menunjukkan bahwa arus listrik yang mengalir pada otot-otot organ katak dapat membuat otot tersebut berkontraksi atau berelaksasi. Pada makhluk hidup, arus yang terjadi dihasilkan oleh sinyal-sinyal sistem saraf. Efek medan magnet akan merubah arus tersebut menjadi gerakan. Dengan kata lain, Magnetoterapi merupakan alat kuat yang memanipulasi refleks tubuh dan susunan tubuh dalam

Sekarang pertanyaannya adalah bagaimana menghasilkan medan magnet yang dibutuhkan. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan magnet yang kuat atau lemah serta ukuran yang sesuai. Tergantung pada bentuk dan kekuatannya,medan magnet ini dapat digunaka untuk organ tubuh yang berbeda dalam magnetoterapi. Cara lainnya – yaitu cara yang lebih terarah – adalah dengan menggunakan elektromagnet. Semakin kuat arus, semakin kuat medan magnet yang dihasilkan. Keuntungan kita menggunakan elektromagnet adalah bahwa kita dapat mengontrol medan magnet sesuai dengan kebutuhan dengan mengontol arus listrik pada kumparannya.

Tekanan

Tekanan

Barometer air raksa sebagai pengukur tekanan udara dalam satuan milibar.

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A).

Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume  (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.

Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali untuk uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia : kondensasi). Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan Baromete.

Tekanan Hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut: "P = ρgh" dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (10 m/s²) adalah gravitasi , dan h adalah kedalaman cairan.

Tekanan Udara

Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi. Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 10¹⁸ kg. Massa atmosfir yang menekan permukaan inilah yang disebut dengan tekanan atmosferik. Tekanan atmosferik di permukaan laut adalah 76 cmHg.

Aplikasi Tekanan

Tekanan diaplikasikan dalam beberapa hal dalam kehidupan, diantaranya:

• Pengukuran tekanan darah.
• Pompa hidrolik yang biasanya dipakai di bengkel-bengkel.

Pengertian Tekanan

Definisi tekanan.

Tekanan atau dalam bahasa inggrisnya adalah Pressure merupakan gaya per satuan luas bidang yang ditekan secara tegak lurus. Satuan tegangan adalah N/m² = pascal (Pa). tekanan dirumuskan sebagai berikut :
P = F / A

Keterangan :
F : Gaya (N)
A : Luas Permukaan (m²)
P ; Tekanan (N/m² = Pa)

Definisi tekanan.

Tekanan atau dalam bahasa inggrisnya adalah Pressure merupakan gaya per satuan luas bidang yang ditekan secara tegak lurus. Satuan tegangan adalah N/m² = pascal (Pa). tekanan dirumuskan sebagai berikut :
P = F / A

Keterangan :
F : Gaya (N)
A : Luas Permukaan (m²)
P ; Tekanan (N/m² = Pa)

Jika tekanan yang terjadi ditimbulkan oleh fluida diam, maka disebut tekanan hidrostatik.
 

Pengertian suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid.

Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 – 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 – 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.

Thermometer menurut isinya dibagi menjadi : termometer cair, termometer padat, termometer digital. Semua termometer ini mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing. Sedangkan berdasarkan penggunaannya termometer bermacam-macam sebagai misal termometer klinis, termometer lab dan lain-lain.
 

Berikut ini pembahasan macam macam termometer.

Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang  dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.

Raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena raksa mempunyai keunggulan :

1. raksa penghantar panas yang baik
2. pemuaiannya teratur
3. titik didihnya tinggi
4. warnanya mengkilap
5. tidak membasahi dinding

Sedangkan keunggulan alkhohol adalah :

1. titik bekunya rendah
2. harganya murah
3. pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah diamati.

Termometer Laboratorium

Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

Termometer Klinis

Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

Termometer Ruangan

Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C.

Termometer Digital

Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

Termokopel

Merupakan termometer yang menggunakan bahan bimetal sebagai alat pokoknya. Ketika terkena panas maka bimetal akan bengkok ke arah yang koefesiennya lebih kecil. Pemuaian ini kemudian dihubungkan dengan jarum dan menunjukkan angka tertentu. Angka yang ditunjukkan jarum ini menunjukkan suhu benda.