Analisis Fisika Bantalan Udara (Airbag) & Sabuk Pengaman (Seatbelt) ǀ Momentum, Impuls, & Tekanan
Monday, April 27, 2020
Bagaimana analisis bantalan udara (air bag) atau sabuk pengaman (seatbelt) secara fisika? Kita akan melibatkan analisis konsep perubahan momentum dan impuls yang terjadi dalam selang waktu tertentu, dan gaya impulsif yang menyebabkan tekanan pada luas permukaan airbag. Berikut penjelasannya.
Bantalan udara (air bag) adalah fitur pengaman berkendara yang dipasang pada tempat duduk depan mobil untuk meminimalisir benturan keras akibat tabrakan. Bantalan udara akan mengembang dengan cepat sesaat setelah sensor depan mobil memberi sinyal akibat benturan.
Gas
nitrogen mengisi kain nilon berpori ini agar menahan bagian dada, leher dan
kepala pengendara yang luput dari sabuk pengaman (seatbelt). Lama-kelamaan
bantalan ini akan kempes dengan sendirinya.
Kegunaan
airbag adalah memperkecil gaya akibat perubahan momentum (impuls) kendaraan.
Tanpa adanya airbag kepala pengendara dapat membentur sampai memecahkan kaca
depan mobil. Banyak orang terbantu karena adanya airbag ini sebagai fitur
keamanan mobil.
Bagaimana
analisis fisika pada bantalan udara atau airbag ini? Pada saat terjadi tabrakan
atau benturan mobil yang memiliki momentum tinggi dipaksa untuk mengubah
momentumnya menjadi nol. Perubahan momentum ini perlu selang waktu.
Jika selang
waktunya terlampau buru-buru atau waktu
sangat singkat maka guncangan (gaya)
akan besar. Jika selang waktunya sedikit diulur atau waktu diperbesar maka guncangan (gaya) akan kecil.
 |
| Gambar 1.1. Perbandingan Pengemudi dengan Airbag (Bantalan Udara) saat Tabrakan dan Pengemudi Tanpa Airbag - klik gambar untuk melihat lebih baik - |
Pada
kondisi 2, pengendara tidak menggunakan airbag. Pengendara begitu cepat sampai
pada posisi akhir dan hampir terantuk kemudi mobil. Gaya yang dikerjakan pengemudi sangat besar karena ia merubah momentumnya dengan waktu singkat.
Sedangkan
pada kondisi 1, pengendara menggunakan airbag. Pengendara butuh waktu agak lama
untuk mencapai posisi akhir. Airbag berfungsi memperbesar waktu pengendara
sehingga gaya yang dikerjakan-nya kecil.
Gaya
kecil tetap bisa melukai pengendara jika titik kerjanya berkumpul pada titik
yang sama. Kita memerlukan desain airbag dengan luas permukaan yang besar. Gaya
ini akan didistribusikan di seluruh permukaan airbag yang diperluas. Tubuh tidak
akan terluka karena luas permukaan diperbesar. Tekanan ke tubuh menjadi kecil karena luas permukaan diperbesar P=F/A.
Cara
kerja sabuk pengaman sebenarnya mirip dengan air bag. Sabuk pengaman hanya
melindungi pengendara dari benturan kecil atau rem-rem mendadak. Ia tidak
sampai menahan kepala dan leher yang massa-nya mencapai tiga kilogram.
Baca selanjutnya :
Oleh
karena itu, bantalan udara (air bag) dan sabuk pengaman (seatbelt) diperlukan sebagai kita perlu fitur keamanan dalam berkendara karena dapat memperkecil gaya impulsif akibat impuls yang diakibatkan dari perubahan momentumnya, dan gaya didistrubusikan secara merata pada luas permukaan yang lebar sehingga tekanan dapat diperkecil.