Senin, 27 Agustus 2012

Prinsip Kerja Senapan Angin


BAB I PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang Masalah
Dalam kehidupan modern yang semakin maju dan otomatis menuntut tingkat efisiensi, efektifitas dan hasil kerja manusia yang semakin tinggi maka dituntut kita dalam penguasaan berbagai ilmu pengetahuan yang cukup mapan dengan tujuan untuk menunjang taraf kehidupan manusia itu sendiri, kemudian ilmu fisika sebagai salah satu ilmu pengetahuan alam yang sangat berperan dalam menunjang kehidupan kita sehari-hari yang mencakup dan berhubungan dengan berbagai lini kebutuhan kehidupan manusia yang berkaitan baik langsung ataupun tidak langsung dengan fisika.
 Beberapa bidang kehidupan manusia yang memanfaatkan konsep fisika diantaranya, bidang industri yang banyak menerapkan konsep pneumatik dan hidrolik pada mesin-mesinnya, dalam bidang kesehatan yang memanfaatkan konsep optik pada mikroskopnya, dalam bidang pertanian yang memanfaatkan  radiasi sinar X untuk menghasilkan bibit unggul, serta berbagai sisi kehidupan manusia lainnya dan termasuk juga bidang olahraga yang diantaranya pada senapan angin yang menggunakan beberapa teknik fisika.  Menurut Prasetio (1992 : 1) menyatakan, “Fisika adalah ilmu yang paling fundamental dan mencakup semua sains benda-benda hidup (biologi, zoologi dll) maupun sains fisika (astronomi, kimia, fisika sendiri dll)”. Peter (2004 : 1) menyatakan, “Pada hakikatnya mekanika adalah bagian awal dan yang melandasi ilmu fisika”. 
Dimana sedikit dijelaskan di atas senapan angin sebagai salah satu contoh penerapan konsep fisika dalam bidang olahraga, dapat kita beri pengertian sendiri apa itu senapan angin. Senapan angin itu sendiri adalah senapan ringan yang menggunakan prinsip pneumatik untuk menembakkan proyektil dengan menggunakan tenaga udara atau sejenis gas tertentu bertekanan atau dimampatkan, senapan angin biasa digunakan untuk olahraga dan berburu binatang kecil. Kemudian dalam perkembangan selanjutnya senapan angin terbagi secara garis besar berdasarkan tipe cara pelepasan angin menjadi 2 yaitu, Knock open valve dan Dumping system. Dalam pembahasan selanjutnya dalam makalah ini penulis hanya menjelaskan berdasarkan tipe Knock open valve.
Senapan angin yang termasuk sebagai alat fisika dimana komponen-komponen beserta fungsinya yang bekerja pastinya menerapkan prinsip fisika diantaranya: Pada tabung baja yang menyimpan udara bertekanan sebagai sumber tenaga dan termasuk sebagai energi potensial untuk melontarkan proyektil, teknik pengeluaran udara bertekanan tersebut menggunakan pelatuk/Trigger, proyektil bermassa tertentu dan memiliki kecepatan juga memiliki energi momentum, serta laras yang beralur untuk memutar proyektil yang keluar agar lebih seimbang dari gangguan angin.
Prinsip fisika yang diterapkan pada senapan angin diantaranya momentum,  momentum merupakan hasil perkalian antara massa dan kecepatan. Menurut Streeter (2002 : 125) menyatakan, “Momentum merupakan konsep fisis yang penting karena mencakup 2 hal yang mencirikan dinamika benda, yaitu massa dan kecepatan. Jadi besaran dinamis yang menggantikan gaya ialah momentum”. kemudian momentum yang bekerja pada senapan angin adalah massa dari pemukul proyektil dikalikan dengan kecepatannya yang diperoleh dari energi tekanan udara pada tabung pompa senapan angin yang disalurkan melalui port dan menghasilkan energi momentum, Andrew (2003 : 81) menyatakan,”Sistem pneumatik dan hidrolik membutuhkan katup kontrol untuk mengarahkan dan mengatur aliran fluida dari kompresor atau pompa ke berbagai peralatan beban”. momentum pemukul tersebut kemudian digunakan sebagai energi untuk mendorong dengan kuat proyektil senapan angin sehingga bisa terlontar dengan kuat melalui laras yang beralur khusus untuk mengarahkan arah proyektil, oleh karena hal tersebut maka kuat atau tidaknya proyektil terlontar dari laras sangat tergantung dari besarnya tekanan udara pada tabung pompa senapan untuk memberikan kecepatan yang cukup bagi pemukul proyektil agar menghasilkan energi momentum yang besar, karena massa dari pemukul sudah tetap maka hanya kecepatannya yang bisa dirubah-rubah untuk menghasilkan momentum yang berbeda-beda.  
Kemudian, dalam kenyataan di lapangan timbul suatu permasalahan mendasar dimana banyak masyarakat dan termasuk juga orang yang mengerti fisika itu sendiri yang masih belum mengerti secara mendetail bagaimana sebetulnya prinsip kerja senapan angin itu sendiri, serta bagaimanakah prinsip-prinsip fisika berlaku pada proses kerja dari senapan angin.

Dalam hal ini penulis tertarik untuk membahas makalah ini dengan judul “Prinsip Kerja Senapan Angin”.

1.2 Tujuan Pembahasan
Berdasarkan latar belakang yang telah penulis kemukakan di atas, maka tujuan pembahasan ini adalah untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja senapan angin berdasarkan konsep momentum serta cara kerja komponen-komponennya ditinjau dari konsep fisika.

1.3 Manfaat Pambahasan
Adapun manfaat dari pembahasan ini adalah:
1.      Memberikan pemahaman yang rinci pada pembaca dan penulis tentang bagaimana prinsip kerja dari senapan angin.
2.      Memberikan pengetahuan pada pembaca dan penulis mengenai teknik fisika yang bekerja pada tiap-tiap komponen pada senapan angin.




1.4. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, penulis kiranya perlu membatasi pembahasan yang akan dibahas dalam permasalahan ini. Dalam pembahasan ini, penulis hanya membahas tentang:
1.      Prinsip kerja senapan angin
2.      Teknik fisika yang bekerja pada komponen-komponen utama pada senapan angin.

SEJARAH FISIKA

Fisika (Bahasa Yunani: (physikos), "alamiah", dan (physis), "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas.
Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang
dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang
sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala
materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan
kosmos.
Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada
dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat
semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai
"ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi,
dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum
fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang
dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang
membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum,
termodinamika, dan elektromagnetika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak
dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya
lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya.
Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian
dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang
tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu
tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan
matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis
bagi teori-teori fisika.

Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari
benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang
berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari 
jagad raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan
Bulan. Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan
Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut
bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level
sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang
dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa
perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi
pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba
dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang
menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini
ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan,
pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi,
sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar persoalan
dimana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu.
Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak
tergantung dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen
sistematik seperti yang populer sekarang ini. Ada pengecualian dan anakronisme:
contohnya, pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif
yang benar dari mekanik dan hidrostatik.
Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang
dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum, biasanya termasuk teori
relativitas khusus dan teori relativitas umum.
Cabang-cabang yang termasuk fisika klasik antara lain adalah:

Mekanika klasik
_ Hukum gerak Newton
_ Lagrangian dan mekanika Hamiltonian
Elektrodinamika klasik (persamaan Maxwell)
Termodinamika klasik
Teori relativitas khusus dan teori relativitas umum
Teori chaos klasik

Dibandingkan dengan fisika klasik, fisika modern adalah istilah yang
lebih longgar, yang dapat merujuk hanya pada fisika kuantum atau secara umum
pada fisika abad ke-20 dan ke-21 dan karenanya selalu mengikutsertakan teori
kuantum dan juga dapat termasuk relativitas.
Pada awal abad 17, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk
memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains.
Galileo memformulasikan dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika
mekanik, terutama Hukum Inert. Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Filosofi
Natural Prinsip Matematika, memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika
yang sukses: Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika
klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar gravitasi.
Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Prinsipia juga memasukan beberapa
teori dalam dinamika fluid. Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh
Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang
menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitas memulai bidang
astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.
Sejak abad 18 dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh
Robert Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli
menggunakan argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil
termodinamika, memulai bidang mekanika statistik. Pada 1798, Benjamin
Thompson mempertunjukkan konversi kerja mekanika ke dalam panas, dan pada
1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panas dan
juga dalam energi mekanika.

Sifat listrik dan magnetisme dipelajari oleh Michael Faraday, George
Ohm, dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell menyatukan kedua
fenomena menjadi satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan
Maxwell. Perkiraan dari teori ini adalah cahaya adalah gelombang
elektromagnetik.

Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya
pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan
perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoritis atau fisika
eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam
kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia
juga merupakan eksperimentalis yang sukses.
Teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil
eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang
akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan
eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen
dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika
biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat
dijelaska teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru.
Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah
satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena
eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.
Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori
yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap
teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya,
teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan
benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih
lambat daripada kecepatan cahaya. Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya,
aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos
ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac
Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini
menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar
penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun
spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.
Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang
berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang
fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan
yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari
atom. Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual
atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang
Fisika partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti
partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang
membentuk benda lainnya. Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika
untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya
dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.
Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam banyak bidang, dan
masih akan tetap begitu jauh di masa depan.
Dalam fisika benda kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar
adalah penjelasan superkonduktivitas suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk
membuat spintronik dan komputer kuantum bekerja.
Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk
fisika di luar Model Standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal
adalah penunjukan bahwa neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen
ini nampaknya telah menyelesaikan masalah solar neutrino yang telah berdirilama
dalam fisika matahari. Fisika neutrino besar merupakan area riset
eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan, pemercepat
partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana
para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan
partikel supersimetri.

Para teori juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan
relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah
berjalan selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat
atas berikutnya adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop.
Banyak fenomena astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan
secara memuaskan, termasuk keberadaan sinar kosmik energi ultra-tinggi,
asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan percepatan putaran anomali
galaksi.

Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum,
dan fisika astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem
kompleks, chaos, atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit
yang sepertinya dapat dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan
mekanika, seperti pembentukan tumpukan pasir, "node" dalam air "trickling",
teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam koleksi heterogen yang bergetar
masih tak terpecahkan. Fenomena rumit ini telah menerima perhatian yang
semakin banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan
kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung
sistem kompleks untuk dapat dimodelin dengan cara baru. Hubungan antar
disiplin dari fisika kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran
turbulens dalam aerodinamika atau pengamatan pola pembentukan dalam sistem
biologi. Pada 1932, Horrace Lamb meramalkan: Saya sudah tua sekarang, dan
ketika saya meninggal dan pergi ke surga ada dua hal yang saya harap dapat
diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu lagi adalah gerakan
turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.

Sumber: Anwar Astuti Sari Dewi_Fisika_2008