Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. ^[1] Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere.^[1] Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir.^[2][3] Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.^[1]
Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional.^[4] Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A).^[4] Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.^[4]

Fisika

Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut. i₁ + i₄ = i₂ + i₃ ^[5]

Untuk arus yang konstan, besar arus I dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

di mana I adalah arus listrik, Q adalah muatan listrik, dan t adalah waktu (time).
Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:^[6]

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga t melalui integrasi:^[5]

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan Q maupun waktu t merupakan besaran skalar.^[5] Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah,^[5] salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor.^[5] Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalam^[5] sehingga i₁ + i₄ = i₂ + i₃. Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.^[5]

Arah arus

Definisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)^[5]

Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional.^[7] Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif.^[5] Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang didorong oleh medan listrik mengalir berlawan arah dengan arus konvensional.^[5] Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:^[5]

Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.^[5]

Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.^[5]

Rapat arus

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar.^[5] Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m²).^[5]

di mana I adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen.^[5] Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi:^[5]

maka

di mana A adalah luas penampang total dan J adalah rapat arus dalam satuan A/m².^[5]

Kelajuan hanyutan

Saat sebuah penghantar tidak dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun juga. Sedangkan saat arus listrik mengalir melalui penghantar, elektron tetap bergerak secara acak namun mereka cenderung hanyut sepanjang penghantar dengan arah berlawanan dengan medan listrik yang menghasilkan aliran arus Tingkat kelajuan hanyutan (bahasa Inggris: drift speed) dalam penghantar adalah kecil dibandingkan dengan kelajuan gerak-acak, yaitu antara 10^-5 dan 10^-4 m/s dibandingkan dengan sekitar 10⁶ m/s pada sebuah penghantar tembaga.

Arus Air Laut

Arus air laut adalah pergerakan massa air secara vertikal dan horisontal sehingga menuju keseimbangannya, atau gerakan air yang sangat luas yang terjadi di seluruh lautan dunia. Arus juga merupakan gerakan mengalir suatu massa air yang dikarenakan tiupan angin atau perbedaan densitas atau pergerakan gelombang panjang. Pergerakan arus dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain arah angin, perbedaan tekanan air, perbedaan densitas air, gaya Coriolis dan arus ekman, topografi dasar laut, arus permukaan, upwellng , downwelling.
Selain angin, arus dipengaruhi oleh paling tidak tiga faktor, yaitu:

1. Bentuk Topografi dasar lautan dan pulau – pulau yang ada di sekitarnya : Beberapa sistem lautan utama di dunia dibatasi oleh massa daratan dari tiga sisi dan pula oleh arus equatorial counter di sisi yang keempat. Batas – batas ini menghasilkan sistem aliran yang hampir tertutup dan cenderung membuat aliran mengarah dalam suatu bentuk bulatan.
2. Gaya Coriollis dan arus ekman : Gaya Corriolis memengaruhi aliran massa air, di mana gaya ini akan membelokkan arah mereka dari arah yang lurus. Gaya corriolis juga yangmenyebabkan timbulnya perubahan – perubahan arah arus yang kompleks susunannya yang terjadi sesuai dengan semakin dalamnya kedalaman suatu perairan.
3. Perbedaan Densitas serta upwelling dan sinking : Perbedaan densitas menyebabkan timbulnya aliran massa air dari laut yang dalam di daerah kutub selatan dan kutub utara ke arah daerah tropik.

Adapun jenis – jenis arus dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :

1. Berdasarkan penyebab terjadinya
   Arus ekman : Arus yang dipengaruhi oleh angin.
   Arus termohaline : Arus yang dipengaruhi oleh densitas dan gravitasi.
   Arus pasut : Arus yang dipengaruhi oleh pasut.
   Arus geostropik : Arus yang dipengaruhi oleh gradien tekanan mendatar dan gaya coriolis.
   Wind driven current : Arus yang dipengaruhi oleh pola pergerakan angin dan terjadi pada lapisan permukaan.
2. Berdasarkan Kedalaman
   Arus permukaan : Terjadi pada beberapa ratus meter dari permukaan, bergerak dengan arah horizontal dan dipengaruhi oleh pola sebaran angin.
   Arus dalam : Terjadi jauh di dasar kolom perairan, arah pergerakannya tidak dipengaruhi oleh pola sebaran angin dan mambawa massa air dari daerah kutub ke daerah ekuator.

Ombak

Dalam bidang oseanografi, Ombak dikenal sebagai gelombang dalam (internal wave). Fenomena ini juga ada dalam bidang meteorologi, dimana gelombang menjalar pada lapisan antar muka antara udara yang hangat dan dingin (lihat gambarnya di sini dan sini, karena kedua bidang ilmu ini memang memiliki banyak kesamaan yaitu sama-sama berkecimpung dengan fluida. Para ahli meteorologi lebih banyak berkecimpung dengan fluida dalam bentuk gas yaitu atmosfer, sedangkan para ahli oseanografi lebih banyak berkecimpung dengan fluida dalam bentuk cair yaitu air laut.
Pembahasan mengenai gelombang dalam oseanografi secara umum dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu gelombang permukaan dan gelombang internal. Gelombang permukaan adalah fenomena yang akan kita temui ketika mengamati permukaan air laut, dan biasa disebut sebagai ombak. Salah satu faktor yang menyebabkan terjadinya ombak adalah hembusan angin, disamping ada pula faktor lain seperti pasang surut laut yang terjadi akibat adanya gaya tarik bulan dan matahari.

BADAI

Badai adalah cuaca yang ekstrim, mulai dari hujan es dan badai salju sampai badai pasir dan debu.^[1] Badai disebut juga [[siklon] tropis]] oleh meteorolog, berasal dari samudera yang hangat.Badai bergerak di atas laut mengikuti arah angin dengan kecepatan sekitar 20 km/jam. Badai bukan angin ribut biasa. Kekuatan anginnya dapat mencabut pohon besar dari akarnya, meruntuhkan jembatan, dan menerbangkan atap bangunan dengan mudah.Tiga hal yang paling berbahaya dari badai adalah sambaran petir, banjir bandang, dan angin kencang.Terdapat berbagai macam badai, seperti badai hujan, badai guntur, dan badai salju.Badai paling merusak adalah badai topan (hurricane), yang dikenal sebagai angin siklon (cyclone) di Samudera Hindia atau topan (typhoon) di Samudera Pasifik.

Penyebab Terjadinya Badai

Penyebab badai adalah tingginya suhu permukaan laut.Perubahan di dalam energi atmosfer mengakibatkan petir dan badai. Badai tropis ini berpusar dan bergerak dengan cepat mengelilingi suatu pusat, yang sumbernya berada di daerah tropis.Pada saat terjadi angin ribut ini, tekanan udara sangat rendah disertai angin kencang dengan kecepatan bisa mencapai 250 km/jam.Hal ini bisa terjadi di Indonesia maupun negara-negara lain.Di dunia, ada tiga tempat pusat badai, yaitu di Samudera Atlantik, Samudera Hindia, dan Samudera Pasifik.

TENGGELAM

Tenggelam adalah kematian yang disebabkan mati lemas (kekurangan napas) ketika cairan menghalangi kemampuan tubuh untuk menyerap oksigen dari udara hingga menyebabkan asfiksia. Penyebab utama kematian adalah hipoksia dan asidosis yang mengakibatkan henti jantung.
Nyaris tenggelam adalah kondisi bertahan hidup dari peristiwa tenggelam hingga menyebabkan ketidaksadaran atau paru-paru terisi air yang bisa mengakibatkan komplikasi sekunder yang serius, termasuk kematian setelah terjadinya insiden. Kasus hampir tenggelam umumnya ditangani oleh profesional di bidang kedokteran.
Tenggelam sekunder (secondary drowning) adalah kematian akibat perubahan kimiawi dan biologi pada paru-paru setelah insiden nyaris tenggelam.
Di banyak negara, tenggelam merupakan salah satu penyebab kematian bagi anak-anak di bawah 14 tahun. Di Amerika Serikat, tenggelam adalah penyebab kematian nomor dua di kalangan anak-anak berusia 14 tahun dan ke bawah (penyebab kematian nomor satu adalah kecelakaan kendaraan bermotor).^[1] Tenggelam atau nyaris tenggelam bisa terjadi di setiap genangan air yang bisa mengakibatkan mulut dan hidung anak terendam air, termasuk di kubangan, toilet, bak mandi, akuarium, atau ember besar.
Di seluruh dunia, tingkat kematian akibat tenggelam berbeda-beda menurut aksesibilitas terhadap air, iklim, dan budaya berenang di tempat tersebut. Sebagai contoh, di Britania Raya terdapat 450 korban mati tenggelam per tahun (1 : 150.000), sementara di Amerika Serikat terdapat 6.500 korban mati tenggelam per tahun (1 : 50.000). Cedera akibat tenggelam menempati peringkat ke-5 dalam penyebab kematian akibat kecelakaan di Amerika Serikat. Angka total korban nyaris tenggelam tidak diketahui. Korban lebih cenderung berjenis kelamin laki-laki, remaja, atau dewasa.^[1]

Situasi mengundang risiko tenggelam

Petugas penyelamat di kolam renang dilatih untuk menemukan kasus seperti dalam foto. Orang yang tenggelam tanpa menarik perhatian. Foto diperagakan oleh model.

Sebagian besar kasus tenggelam terjadi di air, 90% di air tawar (sungai, danau, dan kolam renang) dan 10% di air laut. Kasus tenggelam akibat cairan yang bukan air sering terjadi dalam kecelakaan industri.
Kondisi umum dan faktor risiko yang mengakibatkan tenggelam di antaranya termasuk:

• Pria cenderung lebih banyak tenggelam daripada wanita, terutama pria berusia 18-24 tahun
• Tidak memakai pelampung ketika menjadi penumpang angkutan air
• Kurangnya pengawasan terhadap anak (terutama anak berusia 5 tahun ke bawah)]
• Kondisi air melebihi kemampuan perenang, arus kuat, air yang sangat dalam, terperosok sewaktu berjalan di atas es, ombak besar, dan pusaran air
• Terperangkap misalnya setelah peristiwa kapal karam, kecelakaan mobil yang mengakibatkan mobil tenggelam, serta tubuh yang terbelenggu pakaian atau perlengkapan
• Terganggunya kemampuan fisik akibat pengaruh obat-obatan dan minuman beralkohol
• Ketidakmampuan akibat hipotermia, syok, cedera, atau kelelahan
• Ketidakmampuan akibat penyakit akut ketika berenang, termasuk di antaranya: infark miokard, epilepsi, atau strok.
• Ditenggelamkan dengan paksa oleh orang lain dengan tujuan membunuh, kekerasan antaranak sebaya, atau permainan di luar batas kewajaran.

STABILITAS KAPAL

Stabilitas kapal adalah kesetimbangan kapal pada saat diapungkan, tidak miring kekiri atau kekanan, demikian pula pada saat berlayar, pada saat kapal diolengkan oleh ombak atau angin, kapal dapat tegak kembali.
Salah satu penyebab kecelakaan kapal di laut ,baik yang terjadi di laut lepas maupun ketika di pelabuhan, adalah peranan dari para awak kapal yang tidak memperhatikan perhitungan stabilitas kapalnya sehingga dapat mengganggu kesetimbangan secara umum yang akibatnya dapat menbyebabkan kecelakaan fatal seperti kapal tidak dapat dikendalaikan, kehilangan kesetimbangan dan bahkan tenggelam yang pada akhirnya dapat merugikan harta benda, kapal, nyawa manusia bahkan dirinya sendiri. Sedemikian pentingnya pengetahuan menghitung stabilitas kapal untuk keselamatan pelayaran, maka setiap awak kapal yang bersangkutan bahkan calon awak kapal harus dibekali dengan seperangkat pengetahuan dan keterampilan dalam menjaga kondisi stabilitas kapalnya sehingga keselamatan dan kenyamanan pelayaran dapat dicapai.

Titik penting dalam stabilitas kapal

Diagram stabilitas kapal, pusat gravitasi (G), pusat daya apung (B), dan Metacenter (M) pada posisi kapal tegak dan miring. Sebagai catatan G pada posisi tetap sementara B dan M berpindah kalau kapal miring.

Ada tiga titik yang penting dalam stabilitas kapal yaitu

1. G adalah titik pusat gravitasi kapal
2. B adalah titik pusat apung kapal
3. M adalah metacenter kapal

Perangkat stabilitas kapal

Berkas:Bilgekeel.jpg

A bilge keel

Ada beberapa perangkat yang digunakan untuk meningkatkan stabilitas kapal yaitu:

Sirip lambung

Sirip lunas atau disebut juga sebagai Bilge keel berfungsi untuk meningkatkan friksi melintang kapal sehingga lebih sulit untuk terbalik. Biasanya digunakan pada kapal dengan bentuk lambung V.

Tangki penyeimbang

Merupakan tangki yang berfungsi menstabilkan posisi kapal dengan mengalirkan air balast dari kiri ke kanan kalau kapal miring kekiri dan sebalikanya kalau miring kekanan.

Sirip stabiliser

Sirip stabiliser merupakan sirip di lunas kapal yang dapat menyesuaikan posisinya pada saat kapal oleng