jawaban uas fisika bencana alam 2013

PEMBAHASAN UAS FISIKA BENCANA ALAM

TAHUN AJARAN 2012-2013

Pertanyaan:

I. Jelaskanlah: (bobot 80 – 85%)

a. Defenisi

b. Penyebab

c. Hukum-hukum Fisika

d. Karakteristik Fisika

e. Mitigasi

Dar masing-masing bencana:gempa bumi, tsunami, gunung meletus, banjir, kekeringan, angin

topan, tanah longsor dan kejatuhan meteor

II. Jika saudara bertindak sebagai guru Fisika SMP/SMA/SMK, jelaskan strategi mengintegrasikan

materi FBA ke dalam mata pelajaran terkait (bobot 12-20 %)

PEMBAHASAN

A. GEMPA BUMI

1. Defenisi

Pelepasan energi seismik sebagai akibat adanya getaran yang sangat kuat disekitar area

gempabumi yang disebabkan oleh beberapa faktor, misalnya tumbukan lempeng tektonik

bumi, peledakan bom, longsor, erupsi vulkanik sehingga berdampak terhadap perubahan

bentuk permukaan bumi.

2. Penyebab

a. Gempa bumi tektonik

Gempa bumi tektonik disebabkan oleh pelepasan tenaga yang dihasilkan oleh geseran

batuan pada retakan yang memanjang di sepanjang batuan yang merupakan bagian dari

plat tektonik. Tenaga ini dihasilkan oleh tekanan antara batuan yang dikeaal sebagai

rekahan tektonik. Analogi dari kejadian ini seperti gelang karet yang ditarik kemudian

dilepaskan dengan tiba-tiba.

b. Gempa bumi vulkanik

Gempa bumi gunung berapi terjadi di wilayah yang berdekatan dengan gunung berapi,

dan memiliki cara retakan memanjang yang sama dengan gempa bumi tektonik. Gempa

bumi gunung berapi disebabkan oleh pergerakan magma ke atas, di dalam gunung berapi,

dimana geseran pada batu-batuan akan menghasilkan gempa bumi.

c. Gempa bumi runtuhan

Gempabumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah pertambangan,

gempabumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal. Gempa runtuhan atau terban merupakan

gempa bumi yang terjadi karena adanya runtuhan tanah atau batuan. Lereng gunung atau

pantai yang curam memiliki energi potensial yang besar untuk runtuh, juga terjadi di

kawasan tambang akibat runtuhnya dinding atau terowongan pada tambang-tambang

bawah tanah sehingga dapat menimbulkan getaran di sekitar daerah runtuhan, namun

dampaknya tidak begitu membahayakan. Justru dampak yang berbahaya adalah akibat

timbunan batuan atau tanah longsor itu sendiri.

d. Gempa jatuhan

Bumi merupakan salah satu planet yang ada dalam susunan tata surya. Dalam tata surya

kita terdapat ribuan meteor atau batuan yang bertebaran mengelilingi orbit bumi.

Sewaktu-waktu meteor tersebut jatuh ke atmosfir bumi dan kadang-kadang sampai ke

permukaan bumi. Meteor yang jatuh ini akan menimbulkan getaran bumi jika massa

meteor cukup besar. Getaran ini disebut gempa jatuhan, namun gempa ini jarang sekali

terjadi. kawah terletak dekat Flagstaff, Arizona, sepanjang 1,13 km akibat kejatuhan

meteorite 50.000 tahun yang lalu dengan diameter 50 m.

e. Gempa buatan

Gempa bumi buatan adalah gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas dari manusia,

seperti peledakan dinamit, nuklir atau palu yang dipukulkan ke permukaan bumi. Suatu

percobaan peledakan nuklir bawah tanah atau laut dapat menimbulkan getaran bumi yang

dapat tercatat oleh seismograph seluruh permukaan bumi tergantung dengan kekuatan

ledakan, sedangkan ledakan dinamit di bawah permukaan bumi juga dapat menimbulkan

getaran namun efek getarannya sangat lokal.

3. Hukum-Hukum Dasar Fisika

a. Stress dan Strain Lempeng Bumi

Stress (tegangan) didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tiap satuan luas. Ketika batuan

diberikan tekanan yang sangat besar maka akan terjadi perubahan benntuk dan ukuran

ataupun volumenya. Pada keadaan ini batuan mengalami regangan yang disebut strain.

b. Stress dan Strain material viscoelastis akibat getaran gempa bumi

Samali ( 1995: 641) menyatakan bahwa tegangan material viscoelastis akibat getaran

gempa dalam bentuk sinusiodal sebanding dengan regangan dan sudut fase. Formulasi

regangan dalam bentuk sinusiodal dapat dinyatakan:

Untuk tegangannya dapat dinyatakan:

c. Tegangan geser gempa

hubungan antara gaya normal (N dalam newton), gaya geser (F dalam newton) dan sudut

geser (𝛷) dengan memperhitungkan faktor tekanan air ( u dalam N/m2), maka persamaan

(2.1) dapat dituliskan sebagai berikut:

F = (N – Au) tan Φ

Dimana A adalan luasan efektif dalam m2Apabila kita membagi kedua ruas pada

persamaan dengan A, maka didapatkan :

dengan

dimana τ adalah tegangan geser tanah (N/m2) dan σ adalah tegangan total (N/m2)

d. Vibration (getaran)

getaran (vibration) yang dihasilkan akibat gempabumi dapat diturunkan dari hukum

Hooke dan hukum Newton tentang gerak sebagai berikut:

Dimana m adalah massa, u adalah perpindahan lempeng, menyatakan viscous

damping dan F(t) menyatakan gaya eksternal sebagai fungsi waktu

e. Gelombang gempa

Panjang gelombang besarnya: λ=2 πk

f. Energi gempa

Rambatan getaran gempabumi yang terjadi dalam bentuk gelombang seismik

membawa sejumlah energi yang dapat memberikan dampak kerusakan terhadap

permukaan bumi. Besar energi yang dilepaskan sebagaimana persamaan

4. Karakteristik Fisika

a. Stress dan strain lempeng bumi, gaya, luas penampang

b. Getaran dan gelombang seismik cepat rambat gelombang, panjang gelombang,

periode, frekuensi, amplitudo

c. Energi gempa magnitudo gempa, skala Richter

5. Mitigasi

a. Sebelum gempa bumi: Mengenali apa yang disebut gempa bumi, Kenali Lingkungan

Tempat Anda Bekerja, Persiapan Rutin pada tempat Anda bekerja dan tinggal, alat yang

harus dipersiapkan

b. Saat terjadi gempa bumi: Jika Anda berada di dalam bangunan Lindungi badan dan kepala

Anda dari reruntuhan bangunan dengan bersembunyi di bawah meja, Jika berada di luar

bangunan atau area terbuka, Jika Anda tinggal atau berada di pantai jauhi pantai untuk

menghindari bahaya tsunami, Jika Anda tinggal di daerah pegunungan apabila terjadi

gempa bumi hindari daerah yang mungkin terjadi longsoran

c. Setelah gempa bumi: jauhi bangunan, priksa lingkungan sekitar, jangan berjalan di daerah

sekitar gempa, jangan panik, hindari gempa susulan.

B. TSUNAMI

1. Defenisi

Sebuah gelombang besar di laut yang mempunyai panjang gelombang yang besar, perioda,

frekuensi, cepat rambat gelombang dan energi yang disebabkan oleh kejadian-kejadian

seismik ataupun non-seismik dengan membawa energi dalam perambatannya menuju ke

pantai. Tsunami kadangkala disebut “gelombang laut seismik”, walaupun tsunami disebabkan

oleh mekanisme selain gempa bumi. Ada juga yang menyebut tsunami dengan “gelombang

tidal”, karena terjadi di permukaan laut saat terjadinya pasang naik di Bumi.

2. Penyebab

a. Gempa bumi tektonik, yang disebabkan adanya pergeseran lempneg bumi. Merupakan

gempa bumi patahn vertikal.

b. Erupsi vulkanik, leusan gunung api yang berada di lautan.

c. Tanah longsor, volume tanah yang jatuh cukup besar dan terjadi di dasar samudera.

d. Kejatuhan meteor, hempasan meteor/benda langit yang jatuh masuk ke dalam lautan

dengan kecepatan tinggi.


a. Stress dan strain pergeseran lempeng bumi

b. Teori gelombang linear (Airy)v=√g h , teori gelombang Knoidal, teori gelombang

tunggal dan teorigelombang air dangkal.

c. Energi tsunami (E=A2 λ) dan hukum kekekalan energi (E=12

k y2+ 12

mv2)

d. Teori degenerated, yaitu teori yang memodelkan terbentuknya tsunami seperti teori

transformasi dan teori akumulasi energi.

e. Teori tanah longsor jatuhan.


a. Panjang Gelombang

Adalah jarak antara dua titik gelombang (antara puncak gelombang dan lembah

gelombang). Gelombang laut normal mempunyai panjang gelombang sekitar 100 m.

Tsunami mempunyai panjang gelombang terpanjang yaitu sampai 500 km.

b. Tinggi Gelombang

Menyatakan jarak antara lembah gelombang dengan puncak gelombang.

c. Amplitudo Gelombang

Menyatakan tinggi gelombang diukur dari permukaan laut, biasanya besarnya sebanding

dengan ½ tinggi gelombang. Tinggi dan amplitudo gelombang tsunami tergantung kepada

kedalaman laut.

d. Periode dan Frekuensi Gelombang

Periode adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gelombang penuh

melalui titik keseimbangan. Sementara frekuensi adalah banyaknya gelombang yang

terjadi dalam satu sekon.

e. Kecepatan Gelombang

Adalah kecepatan gelombang dalam merambat. Kecepatan gelombang laut secara normal

sekitar 90 km/jam, sedangkan kecepatan tsunami dapat mencapai 950 km/jam. Kecepatan

gelombang sebanding dengan panjang gelombang tiap satuan waktunya.

v= λT

5. Mitigasi

a. Sebelum tsunami: Hindari bertempat tinggal di daerah tepi pantai yang landai kurang dari

10 meter dari permukaan laut. Berdasarkan penelitian, daerah ini merupakan daerah yang

mengalami kerusakan terparah akibat bencana Tsunami, badai dan angin ribut, disarankan

untuk menanam tanaman yang mampu menahan gelombang seperti bakau, palem,

ketapang, waru, beringin atau jenis lainnya, ikuti tata guna lahan yang telah ditetapkan

oleh pemerintah setempat, buat bangunan bertingkat dengan ruang aman di bagian atas,

bagian dinding yang lebar usahakan tidak sejajar dengan garis pantai

b. Saat tsunami: Membangun pondasi rasa aman yang segala kegiatannya mendorong untuk

ketercukupan kebutuhan dasar, membangun berbagai perangkat pengurangan risiko

bencana (PRB) dan kegiatan-kegiatan yang dapat mengurangi risiko bencana melalui

mencegah dan memitigasi bahaya, serta meredam kerentanan dari ancaman, seluruh

kemampuan komunitas digunakan untuk menangani ancaman. Sehingga tidak diperlukan

bantuan eksternal karena kemampuan yang ada dapat menanganinya, mengidentifikasi,

mengevaluasi, & memonitor risiko-risiko bencana dan meningkatkan pemanfaatan

peringatan dini, menggunakan pengetahuan, inovasi, dan pendidikan untuk membangun

suatu budaya aman dan ketahanan pada semua tingkatan.

c. Setelah tsunami: Hindari instalasi listrik bertegangan tinggi dan laporkan jika menemukan

kerusakan kepada PLN, hindari memasuki wilayah kerusakan kecuali setelah dinyatakan

aman, jauhi reruntuhan bangunan, upayakan penampungan sendiri kalau memungkinkan.

Ajaklah sesama warga untuk melakukan kegiatan yang positif.

C. GUNUNG MELETUS

1. Defenisi

Peristiwa yang terjadi akibat endapan magma di dalam perut bumi yang didorong keluar oleh

gas bertekanan tinggi. Proses erupsi adalah ketika magma naik, banyak gas yang dilepaskan

dan tekana gas menimbulkan semburan material vulkanik.

2. Penyebab

Meningkatnya tekanan gas di dalam perut bumi yang disebabkan oleh laju produksi gas dari

magma dan kekuatan sumbat kawat yang menahan gas. Erupsi diawali dengan proses yang

panjang yaitu bentukan kubah, geseran lava pijar, aliran panas.


a. Gas ideal dan gas nyata

b. Hukum Boyle (P1V1 = P2V2)

c. Hukum Charles (

V 1

T 1

=V 2

T 2 )

d. Hukum Gay Lussac (

P1

T1

=P2

T 2 )

e. Gabungan hukum Boyle-Charles-Gay Lussac (

P1V

1

T 1

=P2 V 2

T 2 )

f. Kalor (Q=m.c. ∆T)

g. Tekanan gas ideal ( p=13

m v2( NV ))


a. Suhu gunun g meletus mengeluarkan suhu tinggi 1000 K

b. Energi kalor

c. Jenis zat (fluida) cair dan gas

d. Tekanan

e. Volume material

f. Kecepatan aliran gas/magma

5. Mitigasi

a. Menerbitkan peta wilayah rawan bencana alam gunung meletus.

b. Memasang rambu–rambu peringatan bahaya dan larangan di wilayah rawan bencana

alam gunung meletus.

c. Mengembangkan sumber daya manusia satuan pelaksana, contohnya dengan

dibentuknya Bakornas PBP, Satkorlak PBP.

d. Mengadakan pelatiahan penanggulangan bencana kepada warga di wilayah rawan

bencana alam gunung meletus.

e. Mengadakan penyuluhan atas upaya peningkatan kewaspadaan masyarakat di wilayah

rawan bencana alam gunung meletus.

f. Menyiapkan tempat penampungan sementara di jalur–jalur evakuasi jika terjadi bencana.

g. Memindahkan masyarakat yang tinggal di wilayah bencana ke tempat yang aman.

h. Membuat bangunan untuk mengurangi dampak bencana, misalnya tanggul penahan

erosi, terasering dll.

i. Membentuk pos–pos siaga bencana.

D. BANJIR

1. Defenisi

Genangan air sebagian atau seluruh lahan yang biasanya disebabkan oleh curah hujan yang

tinggi, pasangnya air laut, daya serap tanah yang rendah dan longsor di daerah hulu sungai.

2. Penyebab

Curah hujan tinggi, fisiografi, erosi dan sedimentasi, kapasitas sungai, kapasitas drainase dan

pengaruh air pasang.


j. Persamaan kontinuitas/Debit ( A1 V 1=A2 V 2)

k. Azas Bernoulli ( )


a. Aliran air, banjir adalah aliran turbulen dengan kecepatan yang tinggi

b. Debit air

5. Mitigasi

a. Sebelum banjir: membuat sumur resapan, menanam pohon besar, membangun sistem

peringatan banjir, menjega kebersihan sungai.

b. Saat banjir: jauhi banjir, selamatkan diri ke tempat yang lebih tinggi, memantau

ketinggian air, evaluasi ke tempat yang aman.

c. Setelah banjir: pemberian bantuan, membersihkan tempat tinggal, menghindari wilayah

yang rusak.

E. KEKERINGAN

1. Defenisi

merupakan berkurangnya kelembaban/ kelengasan tanah sehingga tidak mampu memenuhi

kebutuhan air tanaman tertentu pada periode tertentu akibat dari ketidak seimbangan yang

cukup signifikan antara recipitation dan evaporation dalam keadaan yang berkepanjangan

dimana berkurangnya curah hujan dari biasanya (keadaan normal) yang dapat mengganggu

sistem dan produksi pertanian.

2. Penyebab

a. Lapisan tanah yang tipis

b. Air tanah yang jatuh ke dalam ketidakmampuan ranah menyimpan air dalam waktu

yang lama

c. Tekstur tanah kasar tidak mampu menahan longsor

d. Iklim kemarau

e. Vegetasi tanaman bambu yang mengurangi kandungan air tanah

f. Topografi daerah yang rendah akan memiliki kandungan air tanah yang lebih banyak


a. Evaorasi/penguapan (menurut Dalton, besarnya: E = C ( ew – ea ) f (u))

b. Transpirasi penguapan melalui sel stomata, parameternya berhubungan dengan

evaporasi yaitu suhu, kalor, kelembaman dan tekanan udara.

F. Karakteristik Fisika

a. Kalor

b. Kalor laten (Q=mL)

c. Suhu

d. Tekanan (p=ρgh)

e. Massa

G. Mitigasi

a. Sebelum kekeringan: memanfaatkan sumber air yang ada dengan efisien, membuat

waduk, memperbanyak resapan air.

b. Saat kekeringan: pembuatan sumur bor, menyediakan pompa air

c. Setelah kekeringan: bantuan sarana pertanian, konservasi air secara hemat dan efisien,

mengadakan tangkapan hujan di daerah yang sumber airnya banyak

F. ANGIN TOPAN

1. Defenisi

Angin siklon tropis yang berbentuk spiral yang bergerak dengan kecepatan 30 m/s

menimbulkan pusaran air jika terjadi di lautan.

2. Penyebab

Perbedaan tekanan udara yang dipengaruhi oleh penyinaran matahari. Udara panas yang lebih

ringan darpada udara dingin akan naik ke atas sehingga tekannanya menjadi rendah,

akibatnya udara dingin akan mengalir ke daerah panas. Selain itu, angin topas disebabkan

penurunan massa udara dingin yang berasal dari utara dan kenaikan massa udara panas dari

selatan.


a. Hukum Archimedes analog dengan kerapatan fluida dan tekana fluida dengan Ph=ρgh

b. Hukum kekekalan momentum sudut ( )

c. Gaya Coriolis menyebabkan arah angin berubah karena perbedaan pola tekanan.

d. Prinsip Bernoulli ( )


a. Siklon berdasarkan perbedaan tekana di kutub bumi

b. Sistem tekanan rendah

c. Kecepatan angin

d. Tekanan di pusat

5. Mitigasi

a. Sebelum angin topan: mengenali sifat-sifat angin topan, menyiapkan P3K.

a. Saat angin topan: menghindari jendela, berlindung di bawah meja, gunakan lengan untuk

melindungi leher dan kepala.

b. Setelah angin topan: memberi pertolongan, mencari informasi, meninggalkan bangunan

jika ada kebocoran gas.

G. TANAH LONGSOR

1. Defenisi

Pergerakan suatu material penyusun lereng berupa massa batuan, tanah, atau bahan rombakan

material (yang merupakan percampuran tanah dan batuan) menuruni lereng, yang terjadi

apabila gaya pendorong pada lereng lebih besar dari pada gaya penahan. Proses tersebut

melalui tiga tahapan, yaitu pelepasan, pengangkutan/pergerakan, dan pengendapan.

2. Penyebab

a. Hujan akibat meningkatnya intesitas hujan yang menimbulkan pori-pori/rongga tanah.

b. Lereng yang terjal akan memperbesar gaya pendorong

c. Tanah yang kurang padat

d. Gerakan yang diakibatkan oleh gempa bumi, ledakan dan getaran mesin.

e. Susut muka air danau

f. Akibat beban tambahan


a. Hukum Newton

1) Hukum I Newton kestabilan lereng (∑F = 0)

2) Hukum II Newton gerak material (translasi dan rotasi)

3) Hukum III Newton aksi reaksi material dengan bidang gelincir

b. Hukum kekekalan energi mekanik

1) Pada bidang miring

mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + ½ mv2

2

2) Pada bidang lengkung

3) Pada bidang lingkaran

c. Hukum kekekalan momentum tumbukan material dengan rumah

(mA v A+mB vB=mA v A '+mB v B ')


a. Gaya grafitasi mempengaruhi kelerengan lahan

b. Peranan air penambahan air hujan akan menambah massa material tanah longsor

c. Material pengganggu seperti pori-pori butiran tanah

d. Struktur dan material yang lemah

e. Peristiwa pemicu.

5. Mitigasi

a. Pemetaan informasi tentang tingkat kemerengan lahan

b. Pemeriksaan penyelidikan pada saat dan setelah terjadi tanah longsor

c. Pemantauan mendeteksi kemungkinan longsor di bukit

d. Sosialisasi kepada masyarakat

e. Pemeriksaan bencana

f. Tanggap darurat, rehabilitasi, rekonstruksi

H. KEJATUHAN METEOR

1. Defenisi

Jatuhnya benda langit yang memasuki atmosfer bumi degan kecepatan tinggi dan

menimbulkan gesekan dengan atmosfer bumi yang menghasilkan panas dan pijar.

2. Penyebab

Gaya grafitasi bumi dan interaksi gaya sentral pada linatsan meteorid terhadap bumi yang

berpotongan dengan atmosfer bumi


a. Hukum I Keppler lintasan orbit meteor umumnya berbentuk irisan kerucut berupa

eksentrisitas yang menyatakan ½ (jarak aphelium-perihelium)/jarak rata-rata.

b. Hukum II Kepler menyatakan konsekuensi laju revolusi planet terbesar pada garis

khayal terpendek (benda paling dekat ke matahari) dan terkecil (paling jauh dari

matahari).

c. Hukum III Kepler Perbandingan kuadrat periode terhadap pangkat tiga dari setengah

sumbu panjang elips adalah sama untuk semua planet (T 2

R3 = k).

d. Hukum grafitasi Newton (F12 = F21 = F = G m1m2

r2 )

e. Kuat medan grafitasi (g = Fm

)

f. Radius grafitasi (Rg = R √1+U g2/U 2)


a. Massa meteor dan massa bumi

b. Kelajuan orbit meteor

c. Jarak meteor ke bumi

d. Suhu meteor

5. Mitigasi

e. Civil defense (pertahanan sipil) mengevakuasi wilayah yang berdampak kejatuhan

meteor

f. Slow-push merubah arah orbit untuk meghindari tabrakan

g. Kinetic impact memberikan seumlah besar momentum dan energi dimana orbit target

akan berubah degan mengirimkan pesawat ruang angkasa.

a. Nuclear detonation (ledaakn nuklir) pada beberapa kilometer di angkasa luar

II. Strategi mengintegrasikan materi FBA ke dalam materi Fisika SMA

1. Gempa bumi

a. Strategi Problem Based Instruction dalam pembelajaran langsung

b. Materi: Elastisitas dan Getaran (kelas XI Sem. 1)

2. Tsunami

a. Strategi Pembelajaran Induktif dalam pembelajaran Cooperative dan berbasis riset

b. Materi: gelombang (kelas XII sem. 1)

3. Gunung meletus

a. Strategi: pembelajaran Critical Thingking dalam pembelajaran elaboratif

b. Materi: suhu dan kalor, gas ideal (kelas X sem. 2)

4. Banjir

a. Strategi: Problem Solving dalam pembelajaran langsung

b. Materi: Fluida (kelas XI sem. 2)

5. Kekeringan

a. Strategi: Pemebelajaran Creative Thingking dalam pembelajaran colaboratif

b. Materi: tekanan fluida, konveksi kalor (kelas X, XI sem. 2)

6. Angin topan

a. Strategi: genius learning

b. Materi: Hukum Bernoulli (Kelas XI sem. 2)

7. Tanah longsor

a. Strategi: Natural Disaster Problem Solving

b. Materi: Hukum Newton tentang gerak translasi dan rotasi (kelas X sem. 1)

8. Kejatuhan meteor

a. Strategi: pembelajaran Problem Based Learning

b. Materi: Hukum Newton tentang grafitasi (Kelas XI sem. 1)

jawaban uas fisika bencana alam 2013

Documents