BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Biologi dan Fisika (Biofisika)
mempelajari tentang bagaimana mengaplikasikan hasil temuan bidang fisika
terhadap dunia biologis. Fisika merupakan ilmu yang memahami tentang interaksi
alam dan penyebab interaksi tersebut. Biologi mempelajari tentang benda hidup
serta sifat-sifat dari benda hidup.Penyatuan antara keduanya memberikan sebuah
cabang ilmu baru yang memperkaya khazanah ilmu pengetahuan alam. Oleh karena
itu bisa disimpulkan bahwa antara satu ilmu dengan yang lainnya itu saling
berkaitan, saling melengkapi satu sama lainnya.
1.2 Tujuan
Pembahasan
Adapun tujuan dari pembahasan isi makalah ini adalah
untuk :
1.
Mengetahui
teknologi apa yang berhubungan dengan penggunaan air menggunakan konsep
Gravitasi
2.
Mengetahui
peranan air dalam ilmu biologi
3.
Mengetahui
konsep Gaya Gravitasi dalam ilmu fisika
1.3 Ruang Lingkup
1. Teknologi
apakah yang berhubungan dengan penggunaan air menggunakan konsep Gravitasi ?
2. Bagaimana
peranan air dalam ilmu biologi ?
3. Bagaimana
konsep Gaya Gravitasi dalam ilmu fisika ?
1.4
Peta Konsep
Teknologi yang
Memanfaatkan Gaya Gravitasi
|
Pompa Multi Katup
Gaya Gravitasi
|
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Teknik
Peralatan yang Terkait dengan Konsep Biologi dan Konsep Fisika
1. Pompa
Multi Katup Gaya Gravitasi
Mengingat
akan betapa pentingnya air bagi kehidupan, disertai dengan banyaknya kebutuhan
lain yang harus dipenuhi. Manusia mulai berfikir bagaimana cara agar kebutuhan
air bisa terpenuhi tanpa harus mengeluarkan banyak pengeluaran seperti
pembayaran listrik untuk aliran air. Timbullah suatu terobosan dari Daniel Santoso yang menciptakan pompa multi
katup yang dapat menyalurkan cairan, seperti air ke menara yang berada di
tempat tinggi dengan keefektifan 500 persen. Pompa air ini tidak menggunakan
mesin listrik, tanpa bahan bakar minyak atau peran energi manusia, melainkan
tenaga gravitasi bumi yang memberi tekanan dan kecepatan pada katup pipa yang dirangkai
pada pompa. Alat ini dilengkapi dengan katup yang menambah daya dorong aliran
air menjadi lebih kuat.
Lazimnya, pompa air
menggunakan listrik, bahan bakar minyak atau tenaga manusia. Namun pompa ini
tidak menggunakan ketiganya. Pompa ini menggunakan tenaga gravitasi bumi yang
didapatkan secara gratis. Dengan demikian, pompa ini bisa menghemat biaya
operasional. Inovasi ini berupa suatu alat pemindah cairan, khususnya berupa
pompa, yang memanfaatkan gerakan aliran air tanpa tenaga tambahan untuk
memindahkan air dari tempat penampungan ke tempat lain yang bahkan posisinya
lebih tinggi. Temuan ini dilengkapi dengan suatu katup untuk memberikan daya
dorong tambahan sehingga aliran menjadi kuat.
Pompa ini diciptakan oleh Daniel Santoso, MBA dan telah mendapatkan sertifikat
Paten dari
Direktorat Paten, Direktorat Jenderal Hak Kekayaan Intelektual. Meski sudah
dipatenkan, namun Daniel ingin membagikan temuannya ini sehingga bermanfaat
bagi masyarakat luas.
Tujuannya mematenkan
inovasi ini adalah untuk mencegah orang lain mematenkannya dan menguasai secara
ekslusif, untuk kepentingan dirinya sendiri. Daniel menamai temuannya ini
sebagai pompa multi katup. Pompa ini terdiri dari saluran masuk (lihat angka 1)
dengan bentuk pipa miring pada bagian ujungnya. Selanjutnya terdapat katup
buang (lihat angka 2) pada saluran masuk. Katup searah (lihat angka 3)
diletakkan di bawah tangki tekan (lihat angka 4) di antara saluran cabang T
menuju saluran keluar (lihat angka 5), yang dicirikan oleh katup buang pada
saluran masuk sekurang-kurangnya dua buah katup buang yang ditempatkan
berdampingan satu sama lain.
Cara Kerja
Gambar I memperlihatkan
skema pompa multi katup yang terdiri atas saluran masuk yang memiliki pipa
miring pada bagian ujungnya, katup buang, katup searah, tangki tekan dengan
maksimum 1,5 barometer dan saluran keluar.
Katub buang yang digunakan
sesuai dengan invensi ini berjumlah dua buah yang ditempatan secara
berdampingan satu sama lain, yang berguna untuk mempercepat peningkatan tekanan
dalam saluran pompa dan memberikan daya dorong tambahan untuk aliran air.
Dengan demikian, saat air masuk melalui saluran masuk, maka air akan meluap
melalui katup buang sampai tekanan pada cakram dalam katup tersebut
menyebabkannya menutup. Hal ini akan menyebabkan tekanan dalam saluran pompa
meningkat dan air akan mengalir dari saluran pompa melalui katup searah menuju
tangki tekan. Selanjutnya tangki tekan akan menyerap momentum dari air sampai
seimbang pada saat katup searah menutup dan katup terbuka. Air yang berada di
dalam tangki tekan akan mendesak keluar melalui saluran keluar menuju menara
air (D).
Pemasangan
Gambar II menunjukkan peta
umum posisi penempatan pompa multi katup, di mana terdapat bendungan (A), bak
penampungan (B), pompa multi katup (C), dan tempat tujuan air, misalnya bak
distribusi air.menara air (D). Bendungan dengan elevasi h1 dihubungkan dengan
pipa masuk (p1) menuju pompa dan pipa keluar (p2) menuju menara air dengan
elevasi h2. Perbandingan kedua elevasi (h2/h1) dapat mencapai 500%.
Pada contoh penerapannya,
dipasang pipa dengan perbandingan panjang dan diameternya antara 100 sampai
dengan 700 kali. Pompa harus dipasang rata yang ditunjukkan dengan waterpass.
Penggunaan seal-seal karet juga dianjurkan untuk mengurangi kebocoran serta
saringan air pada saluran masuk guna menghindari aliran oleh kotoran atau
endapan air.
Pipa-pipa yang digunakan
berbahan PVC, dengan pertimbangan sifatnya yang ringan, kuat, dan relatif
murah. Katup-katupnya terbuat dari perunggu dan besi tuang dengan diameter
2" dan 4". Untuk rasio ketinggian air masuk dan air keluar adalah
1:5. Perbedaan elevasi yang dilayani oleh pompa maksimal mencapai hingga 500%
(h2/h1). Hal ini dapat dicapai antara lain dengan mengatur diameter pipa
saluran keluar maksimum 50% dari pipa saluran masuk. Semakin kecil akan semakin
baik. Namun perlu diperhatikan pula kemungkinan instalasinya. Besar beban (yang
berupa besi bulat berlubang pada katup buang diatur (dapat ditambah atau
dikurangi) supaya seimbang dan katup buang dapat bergerak naik-turun.
2. Plambimg
Sistem plumbing adalah bagian yang tidak dapat
dipisahkan dari bangunan gedung, oleh karena itu perencanaan sistem plambing
haruslah dilakukan bersamaan dan sesuai dengan tahapan-tahapan perencanaan
gedung itu sendiri, dalam rangka penyediaan air bersih baik dari kualitas dan
kuantitas serta kontinuitas maupun penyaluran air bekas pakai atau air kotor
dari peralatan saniter ke tempat yang ditentukan agar tidak mencemari
bagian-bagian lain dalam gedung atau lingkungan sekitarnya. Setiap usaha dan atau kegiatan pada dasarnya
menimbulkan dampak terhadap lingkungan hidup yang perlu dianalisis sejak awal
perencanaannya, sehingga langkah pengendalian dampak negatif dan pengembangan
dampak positif dapat dipersiapkan sedini mungkin. Dan berdasarkan hal tersebut
telah ditetapkan peraturan pemerintah tentang Analisis Mengenai Dampak Lingkungan
Hidup (AMDAL). Plambing
adalah seni dan teknologi pemipaan dan peralatan untuk menyediakan air bersih,
baik dalam hal kualitas, kuantitas dan kontinuitas yang memenuhi syarat dan
pembuang air bekas atau air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemari
bagian penting lainnya untuk mencapai kondisi higienis dan kenyamanan yang
diinginkan. Perencanaan sistem plambing dalam
suatu gedung, guna memenuhi kebutuhan air bersih sesuai jumlah penghuni dan
penyaluran air kotor secara efesien dan efektif (drainase), sehingga
tidak terjadi kerancuan dan pencemaran yang senantiasa terjadi ketika saluran
mengalami gangguan.
Drainase
berasal dari bahasa Inggris “drainage” yang mempunyai arti mengalirkan,
menguras, membuang, atau mengalihkan air. Secara umum, sistem drainase dapat
didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi
dan atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan
dapat difungsikan secara optimal. Sistem drainase terdiri dari saluran penerima (interceptor
drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran pembawa (conveyor
drain), saluran induk (main drain) dan bagian penerima air (receiving
waters). Di sepanjang sistem sering dijumpai bagian lainnya seperti
gorong-gorong, siphon, jembatan air (aquaduct), pelimpah, pintu-pintu
air, bangunan terjun, kolam tando, dan stasiun pompa. Fungsi utama peralatan
plumbing gedung adalah menyediakan air bersih dan atau air panas ke
tempat-tempat tertentu dengan tekanan cukup, menyediakan air sebagai proteksi
kebakaran dan menyalurkan air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemari
lingkungan sekitarnya.
Sistem Instalasi Plumbing
Sistem instalasi plumbing pada gedung-gedung umumnya
terbagi atas tiga bagian utama yang harus dipahami dan dirawat untuk mencapai
tingkat kenyamanan penghuni :
- Instalasi Plumbing Sistem Air Bersih.
- Instalasi Plumbing Sistem Air Kotor Dan Air
Bekas.
- Instalasi Plumbing Sistem Venting.
Instalasi Plumbing Sistem Air Bersih.
Sumber
air bersih diambil dari PDAM dimasukan ke dalam bak penampung air bersih (Clear
Water Tank) atau Ground Water Tank (GWT), sedangkan sumber air yang
berasal dari tanah atau sumur dalam (deep well) dimasukan kedalam
penampung air baku (raw water tank).
Air
dari Deep Well ini masuk ke tangki penampungan yang berfungsi juga sebagai
tangki pengendap lumpur atau pasir yang terbawa dari sumur. Air yang berada di
raw water tank diolah (treatment) di instalasi Water Treatment Plant dan
selanjutnya dialirkan ke clear water tank atau ground water tank, selanjutnya
dialirkan ke tangki air atap (roof tank) dengan menggunakan pompa
transfer. Distribusi air bersih pada
dua lantai teratas untuk mendapatkan tekanan cukup umummnya menggunakan pompa
pendorong (booster pump), sedangkan untuk lantai-lantai dibawahnya
dialirkan secara gravitasi.
Pada umumnya persediaan air bersih diperhitungkan untuk
cadangan satu hari pemakaian air. Dan kualitas air disesuaikan dg peraturan, UU
dan standar yg berlaku di wilayah yang bersangkutan. Untuk Indonesia: SNI No.
01-0220-1987 tentang air minum yang boleh dialirkan ke alat plumbing,
No.907/PERMENKES/VII/2002 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum, Kep-02/Men KLH/I/1998
tentang Baku Mutu Perairan Darat, Laut dan Udara, dan sistem plumbing standart
nasional indonesia, SNI 03 – 6481 – 2000 Sistem Plumbing.
2.2 Konsep Biologi yang Terkait
dengan Teknologi
Dalam
ilmu biologi air termasuk kedalam komponen abotik, dimana komponen abiotik itu
merupakan kumpulan ekosistem yang terdiri dari benda mati seperti air, udara,
iklim, sinar matahari, suhu, kelembapan. Air adalah salah satu sumber kekuatan
dan energi yang ada di bumi ini. Air merupakan sebuah elemen dan partikel cair.
Tanpa air, semua makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup dan akan mati.
Manfaat Air Dalam kehidupan contohnya adalah Air terjun. Air terjun mengandung
tenaga gerak yang dapat dimanfaatkan oleh manusia, misalnya untuk pembangkit
tenaga Listrik. Bendungan (dam) akan menahan aliran air dan membentuk danau
(waduk). Air yang berada di waduk disalurkan lewat terowongan ke kincir air
khusus (Turbin). Selanjutnya, turbin menggerakan dinamo (generator) yang
menghasilkan aliran listrik sangat besar. Tenaga listrik tersebut dialirkan ke
kota dan desa, misalnya untuk menggerakan mesin di pabrik serta penerangan di
rumah, sekolah, dan pertokoan. Selain itu juga air merupakan kebutuhan
pokok sehari-hari makhluk hidup di dunia
ini yang tidak dapat dipisahkan. Tidak hanya penting bagi manusia Air merupakan
bagian yang penting bagi makhluk hidup baik hewan dan tubuhan. Tanpa air kemungkinan
tidak ada kehidupan di dunia inti karena semua makhluk hidup sangat memerlukan
air untuk bertahan hidup.
Manusia mungkin dapat
hidup beberapa hari akan tetapi manusia tidak akan bertahan selama beberapa
hari jika tidak minum karena sudah mutlak bahwa sebagian besar zat
pembentuk tubuh manusia itu terdiri dari 73% adalah air. Jadi bukan hal yang
baru jika kehidupan yang ada di dunia ini dapat terus berlangsung karena
tersedianya Air yang cukup. Dalam usaha mempertahankan kelangsungan hidupnya, manusia
berupaya mengadakan air yang cukup bagi dirinya sendiri. Berikut ini air
merupakan kebutuhan pokok bagi manusia dengan segala macam kegiatannya, antara
lain digunakan untuk:
- Keperluan rumah tangga, misalnya untuk
minum, masak, mandi, cuci dan pekerjaan lainnya,
- Keperluan umum, misalnya untuk kebersihan
jalan dan pasar, pengangkutan air limbah, hiasan kota, tempat rekreasi dan
lain-lainnya.
- Keperluan industri, misalnya untuk pabrik
dan bangunan pembangkit tenaga listrik.
- Keperluan perdagangan, misalnya untuk
hotel, restoran, dll.
Oleh karena
itulah air sangat berfungsi dan berperan bagi kehidupan makhluk hidup di bumi
ini. Penting bagi kita sebagai manusia untuk tetap selalu melestarikan dan
menjaga agar air yang kita gunakan tetap terjaga kelestariannya dengan
melakukan pengelolaan air yang baik seperti penghematan, tidak membuang sampah
dan limbah yang dapat membuat pencemaran air sehingga dapat menggangu ekosistem
yang ada.
Air merupakan zat
yang paling penting dalam kehidupan setelah udara. Sekitar tiga per empat
bagian dari tubuh kita terdiri dari air dan tidak seorangpun dapat bertahan
hidup lebih dari 4-5 hari tanpa minum air. Selain itu, air juga dipergunakan
untuk memasak, mencuci, mandi, dan membersihkan kotoran yang ada di sekitar
rumah. Air juga digunakan untuk keperluan industri, pertanian, pemadam
kebakaran, tempat rekreasi, transportasi, dan lain-lain. Penyakit-penyakit yang menyerang manusia dapat juga ditularkan dan disebarkan
melalui air. Kondisi tersebut tentunya dapat menimbulkan wabah penyakit dimana-mana.
Volume air dalam tubuh manusia
rata-rata 65% dari total berat badannya, dan volume tersebut sangat bervariasi
pada masing-masing orang, bahkan juga bervariasi antara bagian-bagian tubuh
seseorang. Beberapa organ tubuh manusia yang mengandung banyak air, antara
lain, otak 74,5%, tulang 22%, ginjal 82,7%, otot 75,6%, dan darah 83%. Setiap
hari kurang lebih 2.272 liter darah dibersihkan oleh ginjal dan sekitar 2,3
liter diproduksi menjadi urine. Selebihnya diserap kembali masuk ke aliran
darah. Dalam kehidupan sehari-hari, air dipergunakan antara lain untuk keperluan
minum, mandi, memasak, mencuci, membersihkan rumah, pelarut obat, dan pembawa
bahan buangan industri.
Ditinjau dari sudut ilmu
kesehatan masyarakat, penyediaan sumber air bersih harus dapat memenuhi
kebutuhan masyarakat karena persediaan air bersih yang terbatas memudahkan
timbulnya penyakit di masyarakat. Volume rata- rata kebutuhan air setiap
individu per hari berkisar antara 150-200 liter atau 35-40 galon. Kebutuhan air
tersebut bervariasi dan bergantung pada keadaan iklim, standar kehidupan, dan
kebiasaan masyarakat.
2.4
Konsep Fisika yang Terkait dengan Teknologi
Gaya
gavitasi bumi adalah gaya
tarik bumi terhadap benda-benda yang berada di atasnya. Ada beberapa teori
gravitasi yang masih dalam penelitian. Ada juga teori yang mengatakan bahwa ini
terjadi karena adanya partikel "gravitron" di dalam setiap
atom. Atau ada teori yang mengatakan karena massa bumi sangat besar berbanding
benda-benda yang berada di atasnya sehingga akan menimbulkan gaya tarik. Saya
juga belum bisa memahami latar belakang gaya gravitasi itu terjadi secara
ilmiah. Selain bumi, antar planet juga terjadi tarik menarik. Matahari juga
mempunyai gaya gravitasi yang mengakibatkan planet-planet mengitarinya secara
terus menerus.
Gaya gravitasi
ditemukan oleh Isaac Newton seeorang yang disebut sebagai "Bapak
fisika". Isaac Newton merupakan ahli fisika, matematika, kimia, astronomi
dan filsafat. Bisa anda bayangkan betapa sudah pintarnya otak orang zaman dulu
yang bisa menguasai beberapa ilmu kelas berat secara sekaligus. Alkisah katanya
Isaac Newton menyadari adanya gaya gravisati karena buah apel yang jatuh
mengenai kepalanya. Tapi saya juga tidak memastikan validitas informasi ini.
Sambil belajar duduk dibawah pohon apel tersebut, Isaac Newton mengamati dan
terpikir dalam benaknya bahwa adanya suatu kekuatan yang membuat apel itu
terjatuh.
Buah-buahan yang
jatuh dari pohonnya adalah merupakan contoh gaya gravitasi. Semua benda yang
ada di bumi ini akan jatuh ke tanah apabila tidak ada yang menyangganya di
suatu ketinggian. Yang pasti Tuhan merancang gaya gravitasi ini dengan fungsi
yang sangat penting bagi kehidupan semua mahluk bumi. Coba anda bayangkan jika
bumi tempat kita berpijak ini tidak ada gaya gravitasi, betapa susahnya semua
benda tidak bisa disusun karena bertebaran, dan banyak lagi masalah lain yang
akan timbul jika tidak ada gaya gravitasi bumi. Contoh lain gravitasi bumi
adalah gaya tarik bumi terhadap bulan sebagai satelit.
Rumus Gaya Gravitasi
Keterangan :
m = Masa Benda (Kg)
M = Masa Bumi (Kg)
F = Gaya Gravitasi (N)
G = Tetapan Gravitasi ( 6,67x10 -11 Nm1 Kg2 )
2.3
Contoh Soal dan Pembahasannya
1.
Manakah
bagian dari alat ini yang merupakan tempat berlangsungnya Gaya Gravitasi
?
A.
Yang
ditunjukan oleh nomer 1
B.
Yang
ditunjukan oleh nomer 2
C.
Yang
ditunjukan oleh nomer 3
D.
Yang
ditunjukan oleh nomer 4
E.
Yang
ditunjukan oleh nomer 5
Jawab : Tempat
berlangsungnya Gaya Gravitasi ditunjunkan oleh nomer
2. Dalam penggunaan sistem
plambing pada saat apakah penggunaan
distribusi air bersih untuk lantai-lantai dibawah ?
Jawaban
: Dalam penggunaan sistem plambing distribusi
air bersih pada dua lantai teratas untuk mendapatkan tekanan cukup umummnya
menggunakan pompa pendorong (booster pump), sedangkan untuk
lantai-lantai dibawahnya dialirkan secara gravitasi.
2.4
Manfaat dan Nilai-nilai yang Terkandung dalam Teknologi
1.
Plumbing
Manfaat dari adanya penggunaan sistem
plambing yaitu untuk mempermudah untuk menyediakan
air bersih atau air panas ke
tempat-tempat tertentu dengan tekanan cukup, menyediakan air sebagai proteksi
kebakaran dan menyalurkan air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemari
lingkungan sekitarnya.
2.
Pompa Multi Katup Gaya Gravitasi
Dengan adanya
pompa multi katup ini bisa menghemat biaya oprasional pembayaran air,membantu memudahkan untuk memindahkan air dari tempat penampungan
ke tempat lain yang bahkan posisinya lebih tinggi.
BAB III
PENUTUP
Kisimpulan
Biologi dan Fisika
(Biofisika) mempelajari tentang bagaimana mengaplikasikan hasil temuan bidang
fisika terhadap dunia biologis. Contonhya pengaplikasiannya seperti penggunaan
dalam alat Pompa Multi Katup Gaya Gravitasi dan Sistem Plumbing. Penyatuan
antara Ilmu Fisika dan Ilmu Biologi ini memberikan inovasi-inovasi terbaru
(Teknologi) yang bisa lebih mengefisienkan waktu, menghemat biaya, memudahkan
pekerjaan, dan lain-lain.
Saran
Penulis yakini dalam pembuatan makalah ini masih banyak
kesalahan-kesalahan yang harus dikoreksi dan diperbaiki, oleh karena itu
penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca
sehingga dalam pembuatan makalah yang berikutnya bisa lebih baik lagi.
GLOSARIUM
Ø Plambing adalah seni dan teknologi pemipaan dan
peralatan untuk menyediakan air bersih, baik dalam hal kualitas, kuantitas dan kontinuitas
yang memenuhi syarat dan pembuang air bekas atau air kotor dari tempat-tempat
tertentu tanpa mencemari bagian penting lainnya untuk mencapai kondisi higienis
dan kenyamanan yang diinginkan.
Ø Drainase berasal dari bahasa Inggris “drainage” yang mempunyai
arti mengalirkan, menguras, membuang, atau mengalihkan air.
Ø Komponen abiotik itu merupakan kumpulan ekosistem yang terdiri dari
benda mati seperti air, udara, iklim, sinar matahari, suhu, kelembapan.
DAFTAR PUSTAKA