Manfaat Angin Bagi Kehidupan

Pesawat memanfaatkan angin untuk terbang
Pesawat memanfaatkan angin untuk terbang

Angin bergerak artinya angin memiliki kekuatan mekanik. Kekuatan mekanik ini dapat digunakan untuk tugas-tugas tertentu bagi kehidupan. Angin adalah bentuk energi matahari dan merupakan hasil dari pemanasan atmosfer yang tidak merata oleh matahari, perbedaan permukaan bumi, dan rotasi bumi. Angin adalah udara yang digerakkan oleh perbedaan tekanan udara (hukum Buys Ballot), kecepatan angin berhembus dipengaruhi seberapa besar gradien barometriknya (Hukum Stevenson), semakin tinggi gradien barometrik semakin besar kecepatan angin berhembus. Pembiasan arah angin terjadi disebabkan oleh rotasi bumi dari barat ke timur, serta bentuk bumi yang bulat, sesuai hukum coriolis.

Sifat-sifat angin ini banyak dimanfaatkan oleh manusia. Angin memiliki daya guna bagi manusia tidak hanya hembusannya yang perlahan membuat sejuk, tapi lebih dari itu angin memiliki manfaat yang amat besar. Angin dimanfaatkan untuk berlayar, menerbangkan layang-layang, bahkan pesawat, dan dapat juga menghasilkan listrik.

Pembangkit listrik

Turbin angin beroperasi dengan prinsip yang sederhana. Energi angin mengubah dua atau tiga baling-baling seperti baling-baling di sekitar rotor. Rotor terhubung ke poros utama, yang memutar generator untuk menghasilkan listrik. Secara sederhana, turbin angin bekerja kebalikan dari kipas angin. Alih-alih menggunakan listrik untuk membuat angin, seperti kipas angin, turbin angin menggunakan angin untuk menghasilkan listrik. Angin memutar baling-baling, yang memutar poros, yang menghubungkan ke generator dan menghasilkan listrik. Jika masih bingung bagaimana putaran baling-baling angin yang perlahan dapat menghasilkan putaran generator yang cepat, ingat prinsip gear depan dan gear belakang sepeda kita.

Baca materi 10.6 Dinamika Atmosfer dan Dampaknya Bagi Kehidupan

Istilah energi angin atau tenaga angin menggambarkan proses dimana angin digunakan untuk menghasilkan tenaga mekanik yang diubah menjadi energi listrik. Turbin angin mengubah energi kinetik angin menjadi tenaga mesin. Energi listrik yang dapat dihasilkan oleh angin cukup besar skalanya dari 100 kilowatt hingga sebesar beberapa megawatt. Turbin angin yang lebih besar akan lebih efektif biayanya jika dibuat dalam kelompok besar secara bersama kumpulan turbin angin tampak sebagai ladang angin, yang memberikan kekuatan besar ke jaringan listrik. Turbin besar biasanya ditempatkan di lepas pantai, karena lebih efisien dengan hambatan transportasi yang kecil.

Turbin kecil tunggal di bawah 100 kilowatt digunakan untuk rumah, mengerakkan pompa air dll. Turbin kecil terkadang digunakan dalam kaitannya dengan generator diesel, baterai, dan sistem fotovoltaik. Sistem ini disebut sistem angin hibrida dan biasanya digunakan di lokasi terpencil di luar jaringan di mana sambungan ke jaringan listrik konvensional tidak tersedia.

Angin untuk berlayar

Kapal layar adalah kapal yang digerakkan dengan menggunakan layar yang memanfaatkan tenaga angin sebagai pendorongnya. Pada awalnya, kapal layar digerakkan oleh tenaga manusia sebagai pendayung dan layar sebagai penggerak utama. Untuk dapat bergerak ke arah yang diinginkan maka kapal layar harus mempunyai dua buah layar yang dapat diatur-atur. Dua layar tersebut diatur sedemikian rupa sehingga angin yang masuk ke ruang antara dua layar memiliki kecepatan yang lebih besar. Lengkungan layar mirip dengan lengkungan sisi pesawat terbang, sehingga kecepatan angin pada sisi lengkung (depan layar) lebih besar dari kecepatan angin di belakang layar.

Perahu layar memanfaatkan Prinsip Bernoulli yang digunakan untuk menghitung daya angkat airfoil. Dalam karyanya Hydrodynamica di tahun 1738, ilmuwan Swiss bernama Daniel Bernoulli menjelaskan bahwa pada sebuah cairan ideal, setiap peningkatan kecepatan aliran diikuti dengan penurunan tekanan atau energi potensial. Jika cairan mengalir secara horizontal, maka cairan ini akan mengeluarkan lebih banyak tekanan ketika bergerak pelan dan lebih sedikit tekanan ketika bergerak cepat. Prinsip inilah yang digunakan untuk menggerakkan perahu layar.

Pertanyaan sederhana. Angin bertiup dapat terjadi dari mana saja dan ke arah mana saja, bagaimana perahu layar dapat memanfaatkan angin yang kadang tidak tentu arahnya untuk mendorong perahu sesuai dengan arah yang dituju?. Yang mengarahkan kapal saat bergerak bukan arah angin, tetapi susunan layar yang menjadikan kapal itu bergerak sesuai tujuan. Layar disusun dalam bentuk dan formasi tertentu untuk menangkap angin dari arah mana pun. Sehingga menjadi tenaga pendorong kapal untuk bergerak maju. Ingin tahu jawaban lengkapnya baca di sini

Angin menerbangkan pesawat terbang

Seperti saat kita bermain layang-layang, pesawat udara memanfaatkan angin secara berlawanan dengan arah angin untuk mengangkat badannya yang besar. Pesawat, untuk terbang membutuhkan sebuah gaya, yang dinamakan Gaya Angkat. Gaya ini timbul akibat interaksi permukaan penghasil gaya angkat dengan udara di sekitarnya. Permukaan yang dominan menghasilkan gaya angkat adalah sayap, ekor horizontal, dan elevator.

Interaksi antara angin dan sayap serta ekor pesawat menghasilkan daya angkat pesawat. Interaksi yang paling berimbas nyata, adalah kecepatan aliran udara di sekitar permukaan pesawat tersebut. Adanya perbedaan profil permukaan atas dan bawah sayap maka akan timbul beda tekanan antara permukaan atas dan bawah. Pada permukaan atas, karena jarak tempuh udara lebih jauh, tekanan lebih rendah dari pada di bawah sayap pesawat, akibatnya resultan tekanan mengarah ke atas.

Ada empat gaya yang menggerakkan pesawat udara: (1) Thrust adalah gaya dorong yang diciptakan oleh kerja mesin yang mendorong udara ke belakang agar pesawat dapat melaju ke depan. Gaya tersebut tercipta oleh kinerja mesin pesawat yang menciptakan propulsi dan mendorong pesawat. (2) Drag, Saat pesawat mulai terdorong oleh kerja mesin, ada gaya yang bekerja berlawanan atau menghambat geraknya pesawat dengan menghasilkan gaya gesek sehingga menahan laju pesawat. Drag biasa juga disebut resistance atau berlawanan.

(3) Lift, Lift adalah gaya yang mempengaruhi tentang bagaimana pesawat tersebut dapat terangkat ke udara. Dengan memanfaatkan gaya drag yang dihasilkan oleh sayap dan mengalirkan udara kebagian bawah sayap sehingga menghasilkan gaya angkat dan menerbangkan pesawat tersebut. Dengan bentuk sayap yang telah dirancang tersebut membuat kecepatan udara di atas sayap lebih tinggi daripada kecepatan udara di bagian bawah sayap sehingga tekanan udara di bagian atas sayap lebih rendah dibandingkan dengan di bagian bawah sayap hal tersebut mengakibatkan udara akan mengangkat pesawat ke atas, hal tersebut sedikit menyinggung hukum bernoulli yang memang menjadi dasar acuan gaya angkat pesawat. (4) Weight, Semakin berat pesawat maka akan memaksa gaya sebaliknya untuk bekerja lebih keras yaitu dengan menambah lift yang dengan kata lain menambah thrust.

sumber baca di sini

Materi HOT: Perbedaan yang Saling Menyeimbangkan antara Kerak Benua dan Kerak Samudra

Mengapa bumi kita tersusun dari daratan dan lautan, kerak benua dan kerak samudra, mengapa ada lembah yang rendah dan ada penggunungan yang tinggi, ada laut yang amat dalam (palung) dan ada gunung yang amat tinggi. Seolah ini bagian dari firman Tuhan yang tersirat (mutasabihat) bahwa Ia menciptakan alam semesta ini berpasang-pasangan, dan saling menyeimbangkan satu dengan lainnya.

K2
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/12/K2_2006b.jpg

Jika kita perhatikan puncak gunung tertinggi di dunia dari permukaan laut: Everest, pegunungan Himalaya, Wilayah Nepal dan China, dengan ketinggian 8.850 meter (29.035 kaki). Gunung tertinggi ke-2 K2 (Godwin Austen), pegunungan Karakoram, di wilayah Pakistan dan China, 8.611 meter (28.250 kaki).

Sementara palung terdalam di dunia Palung Mariana atau Palung Marianas terletak di dasar barat laut Samudra Pasifik, sebelah timur Kepulauan Mariana memiliki kedalaman maksimum 10.911 meter (35.798 kaki). Dan palung terdalam kedua adalah Palung Tonga terletak di Selatan Samudra Pasifik, Selandia Baru dengan kedalaman 10.882 meter (35.702 kaki). Titik terdalamnya dikenal sebagai Deep Horizon. Palung ini terletak di ujung utara zona subduksi Kermadec-Tonga. Zona subduksi ini yang paling aktif di mana Lempeng Pasifik bersubduksi di bawah Lempeng Tonga dan Lempeng Indo-Australia. Palung Tonga memanjang di utara-timur laut dari Kepulauan Kermadec utara dari Pulau Utara Selandia Baru. Palung ini merupakan tempat peristirahatan terakhir dari generator radioisotop termoelektrik dari misi Apollo 13 yang dibatalkan.

Baca: 10 PALUNG LAUT TERDALAM DI DUNIA

Menarik untuk menjadi pokok bahasan pada postingan kali ini. Bagaimana pandangangan Geografi, utamanya Geologi dalam menyingkap persoalan ini. Palung terdalam lebih dalam dari tingginya gunung tertinggi, bukan berarti yang berpasang-pasangan harus benar-benar seimbang, karena faktanya, jumlah laki-laki lebih sedikit dibandingkan jumlah perempuan.

Teori Pratt’s

Pratt’s mengemukakan teori ini pertama kali tahun 1859. Ia mengemukakan bahwa adanya kelebihan massa di atas daratan dikompensasikan oleh adanya kekurangan masa di dasar laut. Akan tetapi densitas batuan yang menyusun daratan lebih kecil daripada densitas batuan yang menyusun lautan. Dengan kata lain adanya perbedaan ketinggian daratan dan lautan adalah karena perbedaan kepadatan batuan yang menyusun kerak bumi di kedua bagian bumi tersebut.

Pembuktian empiris dari teori Pratt’s ini ia menggunakan percobaan dengan memasukkan beberapa logam yang tidak sama berat jenisnya. Pada penampang dan beratnya dibuat sama, Pratts mengapungkannya pada air raksa. Dari percobaan tersebut ternyata logam yang bobot jenisnya lebih besar hanya sedikit tersembul di atas permukaan air raksa, sedang logam yang lebih ringan tidak banyak tenggelam di bawah permukaan air raksa. Analoginya membuktikan bahwa Himalaya merupakan isostrasi (kedudukan seimbang) dari lautan Atlantik.

Teori Airy’s

Airy’s tidak puas dengan kesimpulan Pratt’s bahwa Gunung Himalaya yang begitu tinggi terbentuk hanya karena menurunnya palung-palung laut yang sangat dalam. Ia melakukan percobaan empiris hampir sama dengan Prett’s, tetapi dengan logam yang sejenis dan ketebalan yang berbeda, dengan asumsi perbedaan densitas batuan di permukaan bumi tidak begitu berpengaruh.

Ternyata logam yang lebih tebal tersembul lebih tinggi dari pada logam yang tipis. Pegunungan yang tinggi akarnya akan masuk jauh ke dalam bumi dibandingkan dasar laut yang belum sebanding. Berdasarkan asumsi tersebut teori Airy ini lebih di kenal dengan teori akar pegunungan (The Roots of Mountain Hypothesis of isostasy).

Teori Airy's
Teori Airy’s tentang adanya Isostasi

Pendapat Airy ini yang paling banyak dianut oleh ahli Geologi hingga saat ini. Meski pandangan Pratt’s tidak juga ditolak, karena pada kenyataannya batuan penyusun kerak bumi tidak sama densitasnya.

“Bukankah Kami telah menjadikan Bumi itu sebagai hamparan? dan gunung-gunung sebagai pasak?,” Surah An-Naba’ Ayat 6-7.

Kesimpulannya adalah kerak benua lebih tinggi dari kerak samudra dan kerak benua juga lebih dalam akarnya dari kerak samudra. Semakin tinggi gunungnya semakin dalam akar yang menujam ke dasarnya, semakin dalam lautnya semakin tipis kerak buminya. Bumi akan terus mencari letak keseimbangannya dengan terus bergeser lempeng-lempengnya.

Baca Materi 10.5 DINAMIKA LITOSFER DAN DAMPAKNYA TERHADAP KEHIDUPAN

Sumber: Dr. Ir. Much. Munir, MS, “Geologi & Mineraogi Tanah”, Pustaka Jaya, Jakarta 1996