1. SATUAN TEKANAN
Tekanan udara di permukaan laut pada suhu 0oC adalah tekanan yang disebabkan oleh berat atmosfer di atasnya . tekanan ini konstan, yaitu sekitar 760 mm (Hg / 14.7 Psi) dan dijadikan dasar hukum stu atmosfer.
Tabel Persamaan Tekanan.
1 atmosfer = 10.07 (10) meter air laut
= 33.05 (33) feet air laut
= 33.93 (34) feet air tawar
= 1.033 kg/cm2
= 14.696 (14.7) lbs/ins2
= 1.013 bars
= 101 kilopascals
= 760 mm air raksa (mm Hg)
Tekanan menurun pada ketinggian karena atmoster diatasnya berkurang, sehingga brat udarapun berkurang. Demikian pula tekanan akan meningkat bila seorang menyelam dibawah permukaan iar. Hal ini disebabkan kerana berat dari atmosfer dan berat dari air diatas si penyelam.
Berdasarkan Hukum Pascal, tekanan yang terdapat di permukaan cairan akan menyebar keseluruh arah secara merata dan tidak berkurang pada setiap tempat dibawah permukaan laut, tekanan akan meningkat sebesar 1 atmosfer untuk setiap kedalaman 10 m.
Tekanan yang terdapat pada suatu titik menunjukan tekanan 1 atmosfer (tekanan di permukaan + tekanan yang disebabkan oleh kedalaman air laut).
Satuan-satuan dari jumlah tekanan adalah atmosfer absolut
Kedalaman (depth) Tekanan Absolut Gauge Pressure
0 m 1 ATA 0 ATG
10 m 2 ATA 1 ATG
20 m 3 ATA 2 ATG
2. HUKUM – HUKUM GAS
Udara atmosfir yang kita hirup mengandung komponen-komponen :
a. 78 % Nitrogen
b. 21 % Oksigen
c. 0.93 % Argon
d. 0.04 % Carbon Dioksida
e. Sisa nya gas-gas mulia (Ne, He, dsb)
Gas yang umumnya digunakan untuk tujuan penyelam adalah :
· Udara (bebes kotoran)
· Campuran oksigen (O2)
· Campuran O2 dengan helium (He), kadang – kadang + N2
Hukum –hukum gas berlaku terhadap gas – gas didalam rogga – rongga tubuh seperti paru – paru, saluran yang menghubungkan hidung dengan sinus dan lain –lain, serta gas – gas didalam larutan adalah hukum Boyle, Dolton, Henry, Dan Charles.
A. Hukum Boyle (perubahan tekan dan voume)
Hukum Boyle menegaskan hubungan antara tekanan dan volume dari suatu kumpul gas akan berbanding terbalik dengan tekanan absolut, yaitu :
V = 1/P
Jadi, PV = K atau P1.V1 = P2.V2
P = Tekanan, V = Volume, K = Konstant
Ini berarti bahwa bilamana tekanan meningkat, volume dari suatu komponen gas akan berkurang dan sebaliknya. Selama kedalaman sebanding dengan kedalaman, maka volume juga tergantung pada kedalaman. Bila tekanan menjadi 3 kali lebih besar, maka volume akan menjadi setengah dari volume semula. Hubungan ini berlaku terhadap semua gas didalam ruangan – ruangan tubuh sewaktu menyelam masuk kedalam air maupun sewaktu naik kepermukaan.
B. Hukum Boyle
Seorang penyelam menghirup udara penuh dipermukaan akan merasa paru – paru nya semakin lama tertekan oleh air disekelilingnya sewaktu ia turun.
Contoh :
Bila seorang penyelam scuba menghirup napas penuh (6 liter) pada kedalam 10 m (2 ATA), menahan napasnya dan naik ke permukaan (1 ATA), udara di dalam dadanya akan berlipat ganda volumenya menjadi 12 liter, maka ia harus menghembuskan 6 liter udara selagi naik untuk mengindari agar paru-parunya tidak meledak.
P1V1 = P2V2
P1 = 2 ATA
V1 = 6 liter
P2 = 1 ATA
V2 =….???
V2 = P1.V1/P2
= 2 X 6 /2
= 12 Liter
Jadi 6 liter yang dihirup pada kedalam 10 meter sekarang menjadi 12 liter.
C. Hukum Dalton
Hukum ini berhubungan udara (suatu campuran Nitrogen dan Oksigen) dan dengan pernapasan gas compuran. Menyatakan bahwa jumlah tekanan dari suatu campuran gas-gas adalah jumlah tekanan secara tersendiri menempati seluruh ruang (volume), selama tekanan secara menyeluruh meningkat, tekanan partial dari tiap-tiap gas akan meningkat. Tekanan partial dari suatu gas di dalam campuran diperoleh dengan mengkalikan persentasi gas dengan tekanan total.
Permukaan = 1 ATA = 0.8 ATA N2 + 0.2 ATA O2
( PP O2 = 20% x 1 ATA)
10 m = 2 ATA = 1.6 ATA N2 + 0.4 ATA O2
30 m = 4 ATA = 3.2 ATA N2 + 0.8 ATA O2
40 m = 5 ATA = 4.0 ATA N2 + 1.0 ATA O2
Dari daftar tersebut diatas dapat dilihat bahwa pada kedalaman 40 meter (5 ATA), penyelam yang bernafas dengan biasa akan menghirup oksigen dengan partial yang sama (1 ATA) seperti bila ia sedang menghirup 100% O2 dipermukaan iar.
Hukum ini penting untuk mengetahui efek toksin gas pernafasan pada kedalaman, penyakit dekomprisi dan penggunaan oksigen maupun campuran – campuran gas untuk tujuan pengobatan.
D. Hukm Henry (larutan gas dan campuran)
Menyatakan bahwa pada suhu tertentu jumlah gas yang terlarut di dalam suatu cairan berbanding lurus dengan tekanan partial dari gas tersebut di atas cairan. Dipermukaan laut (1 ATA) dalam tubuh manusia terdapat kira – kira 2 liter larutan Nitrogen. Bila penyelam turun sampai kedalam 10 meter (2 ATA), tekanan partial dari Nitrogen yang dihirup menjadi 2 kali lipat dan akhirnya Nitrogen yang terlarut dalam jaringan akan 2 kali lipat (2 liter). Waktu terjadi keseimbangan tergantung pada daya laurut gas didalam jaringan dan pada kecepatan suplay gas kejaringan oleh darah.
Pengaruh fisiologis dari hukum ini terhadap seorang penyelam berlaku untuk penyakit dekompresi, keracunan gas dan pembiusan gas lembam Bilamana tekanan yang terdapat dalam larutan terlalu cepat berkurang, gas akan keluar dari larutan dalam bentuk gelembung-gelembung gas. Pada penyelam, pelepasan gelembung – gelembung ini dapat menyumbat pembuluh darah untuk merusak jaringan – jaringan, menyebabkan berbagai pengaruh dari penyakit dekompresi bends.
E. Hukum Charles (perubahan suhu dan volume)
Ini menyakun hubungan antara suhu, volume dan tekanan. Menyatakan bahwa bila tekanan tetap konstan, volume dari sejumlah gas tertentu adalah berbanding lurus dengan suhu absolut.
V1 x T2 = V2 x T1
Hukum ini berhubungan dengan kompresi dan dekompresi dari gas-gas dan pengaruhnya terhadap tabung, regulator, chamber dan lain – lain. Bila volume tetap konstan dan suhu meningkat, maka tekanan akan meningkat.
P1 x T2 = P2 x T1
Ini dapat diterangkan bilamana tabung yang berisi udara tekan terjemur di matahari maka tekanannya akan meningkat. Jadi sangatlah berbahaya menjemur sebuah tabung yang berisi udara tekan.
3. DAYA APUNG (Bouyancy)
Hukum Archimedes menyatakan bahwa setiap benda yang dibenamkan seluruhnya atau sebagian ke dalam cair mendapat gaya tekanan ke atas sebesar barat cairan yang dipindahkan. Jadi semakin padat cairan itu semakin besar daya apungnya. Dengan demikian penyelam – penyelam dan kapal – kapal mengapung lebbih tinggi di air laut dari pada air tawar. Seorang penyelam dapat mengapung secara positif, netral, negatif.
Faktor-faktor yang mempengaruhi daya apung :
• Berat alat-alat yang dipakai
• Tabung udara
• Pakaian selam
• BCD
• Pengaturan nafas
4. SUHU (Temperatur)
Suhu air disekelilingnya menentukan kenyamanan penyelam dan lamanya penyelam secara maksimal.Hampir semua suhu perairan lebih dingin dari suhu badan yang normal (30 C atau 98 F) dan karena itu seorang penyelam akan kehilangan panas terhadap air karena konduksi.
Suhu air makin berkurang secara nyata bersamaan dengan bertambahnya kedalaman dan perubahan suhu terbesar terjadi kira-kira setelah 10 meter pertama disebabkan oleh karena hilangya sebagian besar panas matahari pada kedalaman yang lebih dalam. Air dingin dapat penyebabkan ganguan-gangguan fisiologis yang gawat seperti pusing (vertigo) dan sakit kepala dalam keadaan tertentu.
5. PENGLIHATAN
Penglihatan tanpa bantuan alat, dibawah air akan buruk air akan buruk yang diakibatkan oleh perbedaan dalam pembiasan sinar dibawah air. Masalah ini dapat diatasi dengan memakai suatu topeng muka (masker) dimana terdapat suatu lapisan udara antara mata kita dengan air. Pemakaian masker, meskipun memperbaiki penglihatan dibawah air, dapat menyebabkan suatu kesan yang palsu akan jarak. Pemakaian masker menyebabkan benda-benda terlihat kurang lebih ¼ lebih besar dan lebih dekat dari jarak sebenarnya.
Kejernihan air, cuaca yang terang dan cahaya buatan akan membantu penanggulangan masalah ini. Dibawah air, warna – warna tidak akan tampak sama seperti dipermukaan. Ini menyebabkan penyerapan terhadap panjang gelombang warna yang atidak sama besar.
Merah/Orange Paling banyak diserap
Kuning Sedikit kurang diserap
Hijau/Biru/Indigo kurang banyak diserap
Ungu paling sedikit diserap
6. SUARA
Suara dibawah air sangat dipengaruhi oleh penghantarannya melalui media cairan. Kecepatan suara dibawah air kira – kira 4 kali lebih cepat dari pada di udara. Suara diudara akan cepat kehilangan energinya bila dipancarkan didalam air. Dengan demikian didalam air sukar untuk mendengar suara yang dibuat diudara dekat permukaan air.
Pendengaran seseorang dibawah air akan berkurang akibat pengaruh air terhadap gendang telinga, dan beberapa frekwensi suara lebih terpengaruh dari pada lainnya. Pemakaian tutup kepala akan mengurangi ambang pendengara. Sangatlah sukar bigi penyelam untuk melokasir arah suara didalam air.
Dikutip dari buku :
Judul : Petunjuk Umum Selam Olah Raga, Wisata Dan Rekreasi
Pengarang : Baroeno Ariadno dan Suhodo Kartarahardja
Tahun : 2001
Penerbit : Dewan Instuktur Selam Indonesia
0 Response to "Fisika Penyelaman"