Tekanan
Tekanan
untuk udara pada permukaan laut pada suhu 0o C, pada dasarnya adalah suatu tekanan
yang disebabkan oleh berat asmofir diatasnya. Tekanan ini fix konstan yaitu lebih kurang sekitar 760 mmHg (14,7 psi) dan dapat dijadikan dasar pada hukum atmosfir (1 ATA).
Berdasarkan teori hukum Pascal yang menyatakan bahwa " tekanan yang ada pada
permukaan cairan akan menyebar ke seluruh arah secara merata dan tidak
berkurang". Jadi di setiap tempat di bawah permukaan air tekanan akan
meningkat 760 mmHg (1 atmosfer) untuk setiap kedalaman 10 meter. Dengan
demikian disebut penambahan tekanan permukaan air dengan kedalaman air
tekanan tekanan atmosfer absolut (ATA).
Hukum-Hukum pada Gas
Udara yang sehari-hari dihirup oleh manusia adalah udara biasa yang terdiri dari beberapa komponen seperti berikut ini:
- 78% Nitrogen (N2)
- 21% Oksigen (O2)
- 0,93% Argon (Ar)
- 0,04% Karbondioksida (CO2)
- Sisanya gas mulia (He, Ne,dll)
Dalam dunia penyelaman hukum-hukum gas sangat
berlaku karena tekanan dan volume pada gas yang keluar masuk di dalam tubuh manusia
berubah sesuai keadaannya.
Beberapa hukum gas yang harus dan patut dipahami antara lain:
Hukum Boyle
Hukum
yang menegaskan hubungan antara tekanan dan volume. Volume dari suatu
kumpulan gas akan berbanding terbalik dengan absolut.
Ini berarti bahwa apabila tekanan meningkat, maka volume dari suatu kumpulan gas akan berkurang.
Seorang
penyelam yang bernafas dengan penuh (6 liter) dikedalaman 10 meter (2 ATA),
dengan menahan napas, lalu naik kepermukaan (1 ATA), maka udara di dalam
paru-parunya akan berlipat ganda menjadi 12 liter. Hal ini mengingatkan
agar tidak menahan napas saat muncul kepermukaan bila memakai alat
selam scuba.
Hukum ini berlaku terhadap rongga yang ada pada tubuh manusia, dimana penyelam akan mendapat tekanan langsung saat menyelam.
Hukum Charles
Adalah
hukum yang menyatakan bahwa bila tekanan tetap konstan, maka volume
dari sejumlah gas berbanding lurus dengan suhu absolut, apabila volume
konstan/tetap dan suhu meningkat maka tekanan akan meningkat pula. Hukum
ini berhubungan dengan kompresi dari kumpulan gas yaitu terhadap
peralatan selam: tabung, regulator, chamber dll.
Aplikasi
Dalam
menyimpan tabung maka tempatnya harus dijaga supaya tidak panas atau
hindari tempat panas. Membawa tabung yang penuh terisi dalam waktu lama
sebaiknya di tutup sehingga terhindar dari sinar matahari langsung.
Jika hal ini terabaikan maka suhu tabung akan meningkat menyebabkan tekanan meningkat sehingga tabung meledak.
Hukum Dalton
Menurut hukum ini, Tekanan Total suatu gas campuran adalah jumlah dari tekanan parsial gas-gas di dalam campuran tsb.
Di permukaan laut maka tekanan masing-masing gas penyusun atmosfer yaitu:
Maka pada kedalaman 40 meter maka tekanan masing-masing gas yaitu:
Hal
ini berarti oksigen yang kita hirup pada kedalaman 40 meter sama dengan
menghirup oksigen murni di permukaan. Nitrogen yang dihirup juga
semakin banyak hampir 5 kali lipat daripada berada di permukaan laut.
Aplikasi
Hal
ini berkaitan dengan aspek medis yaitu apabila kita menghirup oksigen
yang banyak maka akan terjadi keracunan oksigen. Banyaknya oksigen akan
mendepresi pusat pernapasan sehingga kontrol pernapasan di otak
terganggu dan terjadi penumpukan karbondioksida dalam tubuh yang
menyebabkan kematian.
Banyaknya nitrogen yang dihirup akan menurunkan kerja sistem saraf pusat, sehingga kewaspadaan penyelam menurun.
Hukum Gay-Lussac
Menurut hukum ini, dapat dijelaskan juga tentang ledakan saat mengisi tabung scuba.
Bila
kita mengisi tabung scuba, dimana Volume nya konstan, dengan
bertambahnya Tekanan tabung maka Temperaturnya juga meningkat. Hal ini
berbahaya karena sebelum mencapai tekanan yang diinginkan, tabung dapat
meledak.
Aplikasi
Pada
saat kita mengisi tabung, sebaiknya tabung tsb diisi sambil direndam di
dalam ember yang berisi air dingin, agar temperatur tabung tetap
dingin.
Hukum Henry
Hukum
ini mengekspresikan tentang daya larut gas pada suatu cairan. Daya
larut ini juga tergantung pada temperatur dan tipe cairan.Makin dalam
dan makin lama kita menyelam maka gas yang diserap tubuh makin banyak
karena tekanan parsial gas semakin tinggi. Semakin dingin suhu air, maka
semakin banyak gas yang terlarut di dalamnya.
Aplikasi
Hal
inilah yang mengharuskan kita untuk naik kepermukaan dengan sangat
perlahan agar gas yang larut tidak berubah menjadi gelembung.
Daya Apung
Hukum
Archimedes berbunyi bahwa jika suatu benda masuk ke dalam suatu cairan
maka benda tersebut mendapat daya apung yang sebanding dengan jumlah
cairan yang dipindahkan.
Untuk
mengetahui apakah suatu benda terapung atau tidak maka kita harus
mengetahui berat jenis (berat/volume) benda tersebut. Jika berat jenis
benda lebih kecil daripada air maka benda tersebut akan mengapung,
begitu pula sebaliknya.
Semakin padat suatu cairan maka semakin besar daya apungnya karena memiliki berat jenis yang besar.
Hal
ini berhubungan dengan air tawar dan air laut, dimana mempunyai
kepadatan yang berbeda. Air laut lebih padat daripada air tawar,
sehingga penyelam-penyelam dan kapal-kapal mengapung lebih tinggi dari
air laut daripada air tawar.
Daya apung (bouyancy) ada 3 macam yaitu:
- Daya apung positif (positive bouyancy) : bila suatu benda mengapung.
- Daya apung negatif (negative bouyancy) : bila suatu benda tenggelam.
- Daya apung netral (neutral bouyancy) : bila benda dapat melayang.
Bouyancy adalah suatu faktor yang
sangat penting di dalam penyelaman. Selama bergerak dalam air dengan
scuba, penyelam harus mempertahankan posisi neutral bouyancy.
Tingkat
daya apung setiap penyelam dipengaruhi oleh beberapa faktor, berat
alat-alat yang dipakai dapat menyebabkan penyelam tenggelam. Silinder
berisi udara tekan akan menjadi lebih terapung bila udara dipakai hingga
menjadikannya ringan. Pakaian selam (wet suit) yang terdiri dari
sel-sel karet busa berisi udara, bila kedalamannya bertambah, volume
udara di dalam sel-sel tersebut berkurang dengan demikian mengurangi
daya apung. Rompi-rompi yang dapat mengembang (Buoyancy Compensator's)
dapat diisi udara untuk mendapat daya apung positif. Bila penyelam
menghirup nafas volume di dada akan meningkat, yang cenderung membuatnya
mengapung, sedang bila ia menghembuskan akan cenderung tenggelam. Maka
sering seorang penyelam menghembuskan nafasnya pada saat meninggalkan
permukaan untuk memanfaatkan pengaruh tersebut dan hal itu membantunya
untuk turun.
Dengan pengetahuan
tersebut diatas, diaharapkan seorang penyelam akan dapat menentukan daya
apungnya sendiri sesuai kebutuhan dan dapat memperkirakan peralatan
selam yang akan dipakainya, sehingga seorang penyelam akan mampu untuk
mengatur daya apungnya untuk kenyamanan serta keamanan penyelaman.
Suhu
Suhu
air yang berada di sekeliling penyelam menentukan kenyamanan dan
lamanya penyelaman secara maksimal. Hampir semua perairan lebih dingin
dibandingkan suhu tubuh manusia yang normal, karena itu seorang penyelam
akan kehilangan panas tubuh terhadap air. Pada penyelaman saturasi,
pemeliharaan suhu tubuh penyelam menjadi suatu kebutuhan utama, suhu air
akan makin turun secara nyata bersamaan dengan bertambahnya kedalaman.
Perubahan
suhu terbesar terjadi pada 10 meter pertama, dikarenakan hilangnya
sebagian besar panas matahari pada kedalaman yang lebih dalam. Air yang
dingin dapat menyebabkan gangguan fisiologi seperti vertigo dan sakit
kepala. Untuk itu dibituhkan pakaian selam sesuai kebutuhan.
Panas badan dapat hilang bila berada di dalam air melalui beberapa cara :
- Konduksi adalah transfer panas langsung dari molekul ke molekul. Air mempunyai kapasitas konduksi 25 kali dari pada udara. Jadi kecepatan hilangnya panas di air 25 x lebih cepat dari pada di udara.
- Konveksi adalah transfer panas dengan adanya pergerakan arus air.
- Radiasi adalah transfer panas dengan cara pancaran tanpa adanya zat perantara.
- Evaporasi keringat dari kulit dan keluarnya uap air dari paru menyebabkan hilangnya panas dari badan secara signifikan.
Bila seoseorang menyelam sangat dalam
dengan menggunakan Helium-Oxygen (Heliox), hilangnya panas badan dapat
menimbulkan hypothermia klinis yang serius. Pada penyelaman sangat dalam
dengan gas campuran heliox, gas pernafasan ini dipanaskan untuk
menghindari hypothermia.
Penglihatan dan Cahaya
Agar
penyelam dapat bekerja dengan baik, maka harus dilengkapi peralatan
untuk melihat sejelas mungkin. Mata manusia memerlukan sinar untuk
melihat sesuatu. Apapun yang dilihat manusia adalah suatu gambaran yang
diciptakan oleh pantulan sinar dari benda yang sedang dilihat. Sinar di
dalam air dipengaruhi oleh beberapa faktor sehingga dapat langsung
mempengaruhi kemampuan melihat seorang penyelam dan menginterpretasikan
apa yang dilihatnya.
Faktor-faktor utama tsb adalah :
- Kekeruhan air.
- Diffusi : pemancaran sinar oleh molekul-molekul air dan partikel.
- Absorpsi : kemampuan untuk merubah warna dan intensitas cahaya.
- Refraksi : pembelokan sinar yang masuk dari satu media ke media yang lain.
- Refleksi : kembalinya sinar matahari ke atmosfer yang mengenai permukaan air; akan direfleksikan (dipantulkan) tergantung pada sudutnya pada saat mengenai air.
Penglihatan dibawah air sangat buruk
diakibatkan oleh perbedaan-perbedaan dalam pembiasan sinar di bawah air.
Masalah ini sebagian dapat diatasi dengan pemakaian masker, dimana
terdapat suatu lapisan udara antara mata dan air, meskipun memperbaiki
penglihatan di bawah air tetapi dapat mengakibatkan kesan palsu akan
jarak dan menjadikan benda-benda yang terlihat jauh akan terlihat dekat
(¡¾ 3/4nya) dan yang kecil akan terlihat lebih besar (¡¾ 1,5 kalinya).
Udara mempunyai indeks bias 1, kaca masker berindeks bias 1,5-1,8,
sedangkan air berindeks bias 1,33.
Lensa yang dapat memperbaiki
penglihatan (corrective lens) dapat dipasang pada mask untuk mereka yang
memakai kacamata. Pemakaian lensa kontak (contact lens) di bawah air
telah berhasil baik untuk digunakan pada face mask maupun pemakaian
langsung.
Ketajaman penglihatan
di bawah air rendah disebabkan penyebaran cahaya yang membentuk
bayang-bayang dari benda halus yang mengambang di dalam air. Di bawah
air juga berpengaruh terhadap warna dimana tidak tampak sama dengan
permukaan. Hal ini disebabkan adanya penyerapan (absorpsi) terhadap
panjang gelombang warna yang tidak sama besar.
Sinar
matahari tidak dapat menembus lebih dari 1650 ft, meskipun di air yang
sangat jernih. Di udara, kecepatan sinar adalah 186.000 mil/detik, di
dalam air kecepatan berkurang menjadi 135 mil/detik. Pada kedalaman,
sinar matahari merupakan kombinasi warna-warna merah, orange, kuning,
hijau, biru, dan ungu akan terlihat sebagai warna biru tua. Karena
penyerapan tersebut dapat berpengaruh terhadap warna benda di dalam air.
Penyerapan air terhadap sinar matahari adalah sebagai berikut
Suara
Suara
dibawah air sangat dipengaruhi oleh penghantarannya oleh media cairan.
Kecepatan suara di bawah air lebih cepat 4 kali daripada udara, tapi
akan lebih cepat kehilangan energinya bila dipancarkan ke dalam air.
Suara di udara akan cepat kehilangan energinya bila dipancarkan ke dalam
air, dengan demikian di dalam air akan sukar mendengarkan suara yang
dibuat di udara dekat permukaan air.
Telinga
manusia diciptakan untuk melokalisir arah suara diudara. Pendengaran
penyelam di bawah air akan berkurang akibat pengaruh air terhadap
gendang telinga, sehingga sulit bagi penyelam untuk melokalisir arah
suara di dalam air. Di bawah air suara akan dihantarkan ke organ
pendengaran lebih baik melalui tulang kepala daripada gendang telinga.
Memakai
penutup kepala akan lebih mengurangi ambang pendengaran, akanlah sukar
bagi penyelam melokalisir arah suara di dalam air.
Kecepatan
suara di udara adalah 1100 ft/detik sedangkan di dalam air rata-rata
4900 ft/detik. Suara yang dihasilkan oleh pemukulan tabung baja scuba
dengan benda logam (misalnya dengan pisau selam) dapat didengar pada
jarak yang cukup jauh oleh penyelam lain.
Kesimpulan
Dengan
mempelajari fisika yang berhubungan dengan penyelaman diharapkan
penyelam dapat mengetahui cara mengatasi bahaya-bahaya yang mungkin
timbul karena penyelaman terhadap fisiologi manusia. Diantaranya seorang
penyelam akan melakukan ekualisasi saat masuk di kedalaman air, tidak
menahan napas selama naik ke permukaan dan selalu melaksanakan peyelaman
tanpa dekompresi (bila diperlukan pelajari tabel selam), serta dapat
melaksanakan penyelaman dengan aman dan nyaman.
0 comments:
Post a Comment