FISIKA PENYELAMAN Desti 121-028
FISIKA PENYELAMAN
Desti121-028
Ada bbrp faktor yang mempengaruhi penyelaman. Diantara faktor-faktor tersebut adalah:
- Tekanan air- Gaya apung- Temperatur air- Viskositas air- Gelombang suara- Pancaran cahaya- pengaruh visuil dan isyarat proprioseptif
TEKANAN Adalah f. Lingkungan yang paling penting
yang mempengaruhi penyelam Tekanan berbanding lurus dengan kedalaman
penyelam Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan
luas : Newton per meter persegi
Konversi unit tekanan1 atm = 14.692 psi= 1.0332 kg/cm2= 760 mmHg (berat jenis 13.39 g/cm3)= 760 Torr= 1033 cmH20 (berat jenis 1.0 g/cm3)= 33.07 fsw (berat jenis 1.025 g/cm3)= 10.08 msw (berat jenis 1.025 g/cm3)= 1.013 bars= 101.33 kilo Pascals (K Pa)
Tekanan pada penyelam mempunyai 2 unsur : Tekanan karena air itu sendiri Tekanan karena atmosfir di atas air
Tekanan atmosfirPA (pressure atmosfir) terbentuk karena berat
atmosfir pada permukaan tubuh.Bervariasi sesuai dengan ketinggian diatas
permukaan laut dan kondisi cuaca lokalUntuk menyelam di laut, tek. Atmosfir
biasanya dianggap konstan dan sama dengan 760 mmHg (1 atm)
Tekanan airPressure wate (PW) disebut juga tekanan meteran
(“gauge”) adalah tekanan karena berat dari air diatas permukaan tubuh
Tekanan meningkat seiring meningkatnya kedalamanMerupakan perkalian dari berat jenis air dengan
kedalaman linier penyelam dibawah permukaan air
PW : tek air; P : berat jenis air; D : kedalaman penyelam
PW = P x D
ConsoBerapa tekanan air dalam kg/cm2 pada
penyelam 10 m dibawah permukaan?Jawab :Rata-rata berat jenis air laut adalah :1.025 g/cm3 atau 0.001025 kg/cm310 m = 1000 cmMakaPW = 0.001025 kg/cm3 x 1000 cm
= 1.025 kg/cm2
Rumus umum Untuk menghitung tekanan air dalam atmosfir
bila kedalaman diberikan dalam feat sea water (fsw)
Untuk menghitung tekanan air dalam atmosfir bila kedalaman diberikan dalam meter sea water (msw)
PW = D33.07
PW = D10.08
Untuk menghitung tekanan air dalam pounds per inci persegi (psi) bila kedalaman (D) diberikan dalam feet sea water (fsw)
oleh karena 33.07 fsw = 1 atm =14.692
1 fsw = 14.692 =0.444 psi
33.07Maka PW + D – 0.444
Tekanan absolut Total dalam tekanan absolut (PB) adalah
jumlah dari tekanan air dan tekanan atmosfir. Satuannya
Untuk menghitung tekanan absolut dalam ATA untuk penyelaman dari permukaan laut sampai kedalaman D feet
PB = PW + PA
PB = PW + 1PB = D + 1
33.07
Untuk menghitung tekanan absolut dalam psi untuk penyelaman dari permukaan laut sampai kedalaman D feet
PB + (D-0.444) + 14.69
Tekanan dan Kedalaman Meskipun kedalaman penyelam diukur dalam
feetsea water, dalam kenyataannya itu menggunakan tekanan meteran. Jarum angka meteran (“gauge/dial”) merubah tekanan menjadi kedalaman dan menganggap berat jenis (SG) air 1.025 g/cm3
DACT = DG . 1.025 SG
DACT : kedalaman sesungguhnyaDG : kedalaman yg ditunjukkan oleh alat
pengukur (gauge)SG : berat jenis air
Tekanan parsial gas-gas Tekanan parsial gas (Pgas) sama dengan
pecahan dari tekanan total dari gas tersebutPgas = Fgas . P total
Bila tekanan absolut dengan ATAPgas = Fgas . (D+33)/33
Pengukuran Tekanan Hukum gas ideal1. Hukum Boyle2. Hukum Charles3. Hukum Dalton Hukum gas non ideal
Hukum Gas Ideal Apabila gas dipakai untuk pernafasan, gas ini
mengandung uap air yang kadarnya tergantung pada temperatur. Uap air akan mengembun bila gas didinginkan. Pada udara pernafasan, uap air harus dihilangkan dengan menggunakan tekanan gas kering. Pada hukum gas ideal Ptotal – PH2O (torr), terdapat 2 kondisi : BTPS (body temperatur (37’ C) and Pressure Saturated water vapor) dan STPD (Standar temperature (0’C) and Pressure Dry)
VSTPD = VBTPS . (Ptotal – 47 / 760) . (273 + 0 / 273 + 37)
Catatan : 47 torr = tekanan uap air pada 37’ C
Hukum Boyle Hukum boyle mengatakan bahwa bila
temperatur konstan, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan
P1V1 = P2V2 atau V2 = V1. P1/P2
Contoh :
Kedalaman (fsw)
Ptotal (ATA) Volume
0 1 1.00 liter33 2 0.50 liter66 3 0.33 liter99 4 0.25 liter
Hukum Charles Hukum Charles menyatakan bila volume gas
konstan, tekanan gas berhubungan langsung dengan temperaturnya.
P1/T1 = P2/T2 atau P2 = P1.T2 / T1Conso:Selama proses pengisian satu tabung SCUBA
sampai 2500 psia, temperatur interna naik sampai 50˚C. Berapa tekanan tabung bila tabung mendingin pada suhu kamar 27˚C, volume konstan pada tabung baja
Jawab P2 = P1 . T2/T1 P2 = 2500 . (273 + 27) / (273+50) P2 = 2322 psig
Hukum Dalton Hukum dalton menyatakan bahwa tekanan total
dua gas atau lebih dalam suatu ruang SAMA dengan jumlah tekanan gas parsial yang ada di ruang tersebut.
Ptotal = Pgas1 + Pgas 2 + PgasXAtauP total = (P1V1 / V1) + (P2V2 / V2) + dst
Hukum dalton digunakan pada penyelaman dalam dengan udara baisa maupun campuran gas seperti heliox, dengan hukum dalton dapat diperkirakan kedalaman agar tidak terjadinya keracunan gas
Hukum Gas Non Ideal ( Hukum Van der Waals) Hukum ini menganggap tidak ada interaksi antara
molekul gas yang berdekatan.N.Fgas.T = (P + N2. a) . (V – N.b) / V2
ATAUP = (N.Fgas.T / V-N.b) – (N2.a/V2)
Konstanta Van Der Waals
a
GAS aL2 – atm/ (mol)2
bL / mol
Oksigen 1,360 0,03183Nitrogen 1,390 0,03219
Argon 1,345 0,03913Helium 0,034 0,0237
Gaya Apung Adalah suatu gaya yang membuat benda
terapung Gaya apung tergantung pada density (berat
per satuan volume) dan berat jenis. Pada air laut densitynya 64 pon per kaki kubik,
sedangkan air tawar 62,4 pon per kaki kubik. Maka benda lebih mengapung di air laut
Tubuh manusia berat jenisnya 1,0 tetapi bervariasi tergantung jumlah lemak pada tubuh. Rata rata orang gemuk atau yang berlemak lebih akan lebih mudah mengapung.
Gaya apung dapat ditambah dengan mengambil nafas dalam atau dengan menggembungkan rongga dada
Ada 3 istilah yang sering dipakai dalam penyelaman pada perbedaan tingkat gaya apung :
1. Gaya apung + menunjukan benda mengapung
2. Gaya apung – menunjukan benda tenggelam3. Gaya apung netral menunjukan benda
mengambang
Temperatur Air Konduktivitas panas dalam air 25x lebih besar
daripada udara, oleh karena itu penyelam akan kehilangan panas lebih cepat
Viskositas Air Viskositas air lebih tinggi dari udara, oleh
karena itu beban energi pada saat bergerak di air lebih besar
Sifat Gelombang Suara Kecepatan suara di air lebih besar dibanding
udara (4700 kaki/menit dibanding 1090 kaki/menit). Akan tetapi tekanan air terhadap membran timpani menyebabkan fungsinya tidak bekerja, dalam air konduksi tulang merupakan hantaran utama untuk pendengaran
Sifat Pancaran Sinar Indeks refraksi pada air 1.3 kali dibanding di
udara, membuat benda nampak 25% lebih besar atau tampak lebih dekat.
Pengaruh Visual dan Isyarat Proprioseptif Manusia umumnya menggunakan indra
penglihatan, pendengaran dan proprioseptif. Akan tetapi di dalam air fungsi pendengaran hilang, dan penglihatan berkurang karena sinar di air sedikit, ditambah dengan kekeruhan air.
Fungsi proprioseptif pun berkurang dikarenakan gaya apung pada air, jadi penyelam hanya merasa tubuhnya akan naik ke atas.