Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
10Udara di Sekitar Kita
Kibaskan tanganmu cepat-cepat di depan wajahmu: ada sesuatu yang lembut menyapu pipimu. Kamu tidak dapat melihatnya, menggenggamnya, atau menaruhnya di dalam laci — namun ia mengisi setiap ruangan, setiap botol, setiap halaman bermain di Bumi. Bab ini tentang udara: zat tak terlihat yang di dasarnya kita hidup.
10.1 Benarkah udara itu sesuatu?
Definisi 10.1 (Udara)
Zat tak terlihat di sekeliling kita disebut udara. Ia tidak berwarna, tidak berbau, dan cahaya menembusnya lurus saja — itulah sebabnya kita lupa bahwa ia ada. Tetapi ia benar-benar zat, seperti akan dibuktikan oleh percobaan dalam bab ini, dan ia berharga: setiap tarikan napasmu adalah seteguk udara.
Contoh 10.2 (Cobalah: tangkaplah udara)
Bukalah kantong plastik lebar-lebar, sapukan ke seluruh ruangan, lalu pelintir mulutnya sampai tertutup. Kantong itu berdiri menggembung seperti bantal — pencetlah: ia mendorong balik! Jelas ada sesuatu yang terperangkap di dalamnya. Bukalah salah satu sudutnya lalu pencet lagi: kamu merasakan tawanan tak terlihat itu mengalir keluar melewati jarimu. Kantong “kosong” yang berisi ketiadaan tidak mungkin mendorong balik.
Contoh 10.3 (Tempat udara menampakkan diri)
Udara tidak terlihat, tetapi ulahnya terlihat: ia bergoyang sebagai riak yang berkelip di atas jalan yang panas, ia mengangkat layang-layang, ia menggemerisikkan daun, dan ia membuat gelembung di mana pun ia lolos di dalam air. Tiuplah lewat sedotan ke dalam gelasmu: setiap gelembung keperakan adalah sebungkus kecil udara yang sedang naik.
10.2 Udara memakan tempat
Metode 10.4 (Selam tisu kering)
Sulap yang murni fisika — lakukan di atas baskom.
- Sumpalkan selembar tisu kering rapat-rapat ke dasar sebuah gelas supaya tidak bisa jatuh keluar;
- balikkan gelas itu tepat menghadap ke bawah;
- tekanlah lurus ke bawah ke dalam baskom berisi air, lebih dalam daripada seluruh gelasnya, tanpa dimiringkan;
- tarik lurus kembali ke atas lalu sentuhlah tisunya.
Tisunya kering sempurna! Gelas itu tidak pernah kosong: ia penuh udara, dan udara yang terperangkap itu mempertahankan tempatnya, sehingga airnya tidak dapat masuk.
Contoh 10.5 (Botol yang berbunyi kluk-kluk)
Tekanlah botol “kosong” dengan mulut menghadap ke bawah ke dalam baskom lalu miringkan sedikit: kluk, kluk, kluk — gelembung keperakan besar berlomba naik ke permukaan, dan air mengambil tempat mereka di dalam. Botol itu tadinya penuh udara; air hanya dapat masuk secepat udara keluar. Bunyi kluk di bak cuci dapur adalah bunyi udara dan air bertukar tempat.
Catatan 10.6 (Tidak ada yang namanya botol kosong)
Mulai sekarang, curigailah kata “kosong”. Botol kosong, gelas kosong, kotak kosong: semuanya penuh udara, sampai ke bibirnya. Kosong yang sungguh-sungguh — tanpa apa pun di dalamnya, bahkan tanpa udara — sangat sukar diadakan, dan suatu hari nanti kamu akan mengenal nama aneh yang diberikan para ilmuwan untuk keadaan itu.
10.3 Udara mendorong
Definisi 10.7 (Angin)
Udara yang bergerak disebut angin. Udara yang diam tidak menyapu siapa pun; udara yang bergerak mendorong apa saja yang menghalanginya — lembut pada hari yang berangin, dan cukup kuat dalam badai untuk membengkokkan pohon.
Contoh 10.8 (Udara yang bekerja)
Udara yang bergerak melakukan pekerjaan sungguhan: ia mengisi layar perahu, memutar kincir mainan, mengeringkan cucian, dan menerbangkan layang-layang. Kamu sendiri membuat angin setiap kali meniup lilin ulang tahun — embusan napasmu adalah angin kecil milikmu sendiri, cukup kuat untuk mendorong nyala api lepas dari sumbunya.
Contoh 10.9 (Cobalah: balon jet)
Tiuplah sebuah balon lalu pegang lehernya supaya tertutup. Di dalamnya, udara yang tertekan sedang menunggu. Lepaskan: udara itu menyembur keluar ke belakang, dan balon melesat ke depan melintasi ruangan sambil bergoyang liar. Udara yang lolos itulah yang mendorong balon — sepupu mungil dari cara gas yang tertekan mendorong roket sungguhan.
Catatan 10.10 (Udara itu berharga)
Dorongan yang paling penting justru terjadi diam-diam di dadamu: setiap kali bernapas, udara mengalir masuk, tubuhmu menyimpan sedikit dari apa yang diperlukannya, dan sisanya mengalir keluar. Manusia, kucing, burung, bahkan ikan (yang menyesap udara yang tersembunyi di dalam air) semuanya memerlukan bagiannya. Tak terlihat tidak berarti tidak penting — untuk udara justru sebaliknya.
10.4 Latihan
Latihan 10.1 ★
Sebutkan tiga petunjuk, yang kamu lihat minggu ini, bahwa udara itu nyata — tanpa memakai satu pun percobaan dari buku.
Latihan 10.2 ★
Mengapa kantong yang dipelintir pada Contoh 10.2 mendorong balik ketika kamu pencet? Apa isinya?
Latihan 10.3 ★
Dalam selam tisu kering, mengapa air tidak sampai ke tisunya? Katakanlah dengan kata-kata bab ini: apa yang mempertahankan tempatnya?
Latihan 10.4 ★
Apa yang tidak boleh kamu lakukan pada gelas selama selam tisu kering, dan apa yang akan terjadi pada tisunya kalau kamu tetap melakukannya?
Solusi
Solusi Latihan 10.4.
Jangan memiringkannya. Kalau dimiringkan, udara yang terperangkap lolos ke atas sebagai gelembung besar, air mengambil tempatnya — dan tisunya basah kuyup.
Latihan 10.5 ★
Bunyi kluk-kluk botol yang terisi di dalam air itu apa? Apa yang keluar, apa yang masuk, dan mengapa keduanya harus bergantian?
Solusi
Solusi Latihan 10.5.
Setiap bunyi kluk adalah sebungkus udara yang lolos sebagai gelembung sementara seteguk air mengambil tempatnya. Keduanya bergantian karena leher botolnya sempit dan udara serta air tidak dapat melewatinya pada saat yang sama — keduanya juga tidak dapat berbagi ruang yang sama di dalam botol.
Latihan 10.6 ★
“Tolong ambilkan botol kosong itu.” Apa sebenarnya isi sebuah botol kosong? (Lihat Catatan 10.6.)
Solusi
Solusi Latihan 10.6.
Udara — sampai ke bibirnya. “Kosong” hanya berarti “minumannya habis”; botolnya penuh zat yang tak terlihat.
Latihan 10.7 ★
Apa itu angin, menurut kata-kata Definisi 10.7? Sebutkan dua pekerjaan yang dilakukan udara yang bergerak.
Latihan 10.8 ★
Ketika balon jet terbang, ke arah mana udaranya menyembur keluar, dan ke arah mana balonnya pergi?
Solusi
Solusi Latihan 10.8.
Udaranya menyembur keluar ke belakang lewat leher balon, dan balonnya melesat ke depan, ke arah yang berlawanan.
Latihan 10.9 ★★
Sebuah corong duduk rapat di leher sebuah botol, tersegel ketat di sekelilingnya dengan dempul. Ana menuangkan air ke dalam corong — dan sesudah seteguk kecil, airnya hanya diam di corong, menolak turun ke dalam botol. Jelaskan apa yang menghalanginya, dan usulkan jalan keluar yang hanya memakan satu sekon.
Solusi
Solusi Latihan 10.9.
Botol itu sudah penuh udara, dan corong yang tersegel tidak memberi udara jalan keluar — sehingga airnya tidak dapat masuk. Jalan keluarnya: longgarkan segelnya (atau angkat corongnya sesaat) supaya udara dapat lolos melewatinya; sesudah itu airnya turun berbunyi kluk dengan riang.
Latihan 10.10 ★★
Di dalam air di bak mandi, miringkan gelas penuh udara sehingga mulutnya menghadap gelas penuh air, yang juga berada di dalam air. Dapatkah kamu menuangkan udara itu ke atas dari gelas yang satu ke gelas yang lain? Ceritakan apa yang akan kamu lihat, dan mengapa gelembung naik sementara air yang dituang turun.
Solusi
Solusi Latihan 10.10.
Bisa! Miringkan gelas berisi udara sehingga mulutnya berada di bawah mulut gelas yang lain: udaranya keluar sebagai gelembung perak besar yang naik ke atas masuk ke gelas berisi air lalu berkumpul di puncaknya, mendorong airnya keluar ke bawah. Udara memanjat dan air turun karena udara selalu terapung naik menembus air — menuang, tetapi terbalik.