bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Atmosfer bumi tersusun atas gas-gas yang merupakan fluida. Atmosfer lebih
hangat di daerah ekuator dan lebih dingin di daerah kutub utara dan selatan.
Atmosfer lebih hangat di permukaan laut daripada tempat yang tinggi. Perbedaan
suhu menyebabkan arus konveksi di atmosfer. Panas dibawa menuju dearah yang
lebih dingin oleh arus konveksi. Gurun pasir dan hutan hujan juga dipengaruhi
oleh arus konveksi.
Arthur Holmes salah seorang yang menyatakan secara kuantitatif bahwa
konveksi panas adalah suatu mekanisme pergerakan aliran di atas mantel padat,
semisal gerakan pergeseran benua. Holmes menetapkan orde perkiraan nilai dari
kondisi penting untuk konveksi, aliran energi, dan tekanan yang dihasilkan oleh
gerakan. Holmes menyimpulkan bahwa nilai perkiraan viskositas mantel jauh
lebih kecil dari nilai yang diperlukan untuk terjadinya awal konveksi (Schubert, et
al., 2004).
Alam semesta terlahir dari suatu Bing Bang yang masih tergolong muda jika
dihitung dalam satuan masa hidup bintang awan. Proses di alam semesta belum
akan
berakhir
selama
belum
menjadi
kesetimbangan
termodinamik
(thermodynamic equilibrium). Alam semesta seluruhnya adalah suatu sistem
nonequilibrium
karena
bintang-bintang
belum
mencapai
kesetimbangan
termodinamik. Bahan bakar nuklir dalam inti bintang belum habis dikonsumsi.
Fluks energi dari inti melalui permukaan bintang dan keluar angkasa menjalankan
dinamika plasma dan medan magnet bintang yang kompleks. Serupa dengan itu,
karena bumi masih muda secara geologis, bagian dalamnya masih mengalami
pendinginan dan fluks panas dari inti bumi yang keluar melalui permukaannya,
bersamaan dengan panas yang diterima dari matahari, mendorong terjadinya
dinamika atmosfer, lautan dan mantel (Croos dan Greenside, 2009). Demikian
1
beberapa peristiwa yang sebenarnya merupakan contoh dari fenomena konveksi.
Diantara kajian mengenai konveksi adalah konveksi Rayleigh-Benard (RBC).
Salah satu fenomena alam yang terkait dengan konveksi Rayleigh-Benard adalah
pergeseran lempeng benua (Bercovici, 2010). Oleh karena itu, kajian konveksi
Rayleigh-Benard perlu dilakukan sebagai pemodelan fenomena pergeseran benua
dalam skala laboratorium.
1.2 Perumusan Masalah
Masalah yang akan dipelajari pada penelitian ini adalah:
1. Pola di atas konveksi Rayleigh-Benard dengan memvariasikan ketebalan
fluida.
2. Dinamika
partikel
di
atas
konveksi
Rayleigh-Benard
dengan
memvariasikan ketebalan fluida.
1.3 Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada pengamatan dinamika partikel di atas sistem
konveksi Rayleigh-Benard. Fluida yang digunakan sebagai bahan yakni minyak
silikon. Serbuk cat digunakan sebagai bahan tambahan untuk memperjelas citra
pola konveksi. Partikel terbuat dari kayu dianggap memiliki massa jenis homogen.
Ukuran partikel dan diameter wadah dibuat tetap, sementara ketebalan fluida
divariasikan. Dinamika partikel ditinjau dari atas permukaan fluida.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini diantaranya:
1. Memperoleh hubungan ketebalan fluida dengan pola yang terbentuk dalam
konveksi Rayleigh-Benard.
2. Menentukan pengaruh variasi ketebalan fluida terhadap dinamika partikel
di atas konveksi Rayleigh-Benard.
2
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah diperoleh ilmu
tentang pola konveksi Rayleigh-Benard dan dinamika partikel dalam sistem
tersebut. Penelitian ini juga semoga bisa dikembangkan sebagai permodelan
dinamika partikel akibat pengaruh aliran konveksi. Model ini hampir serupa
dengan pergeseran lempeng benua karena pengaruh konveksi dalam inti bumi.
1.6 Sistematika Penulisan Usulan Penelitian
Skripsi ini tersusun atas 6 bab dan lampiran dengan rincian sebagai berikut:
1. Bab I menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan
penelitian, dan manfaat penelitian.
2.
Bab II memuat tinjauan pustaka, berupa uraian sistematis berkaitan dengan
beberapa penelitian terdahulu mengenai penelitian fenomena konveksi dengan
metode RBC.
3. Bab III memuat landasan teori yang mendukung dan sebagai bahan acuan
teoritik yang digunakan dalam penelitian ini.
4. Bab IV membahas metode penelitian dan prosedur penelitian yang akan
dilakukan.
5. Bab V menyajikan hasil eksperimen RBC disertai hasil analisa data dan
pembahasan terhadap hasil yang diperoleh.
6. Bab VI merupakan penutup, berisi kesimpulan yang diperoleh dari
pembahasan.
3