Kamis, 26 Mei 2016

Zaman prasejarah hingga menggunakan peralatan modern

Zaman prasejarah
Orang-orang prasejarah sedang berburu gajah

Sekali-kali penjaga kebun binatang menghibur para pengunjung yang datang untuk melihat kera. Dia meletakkan sebuah pisang atau apel pada suatu tempat yang sama sekali tak terjangkau oleh kera-kera tersebut. Sesudah beberapa kali mencoba tanpa hasil, salah seekor kera itu menemukan sebuah tongkat tergeletak di lantai yang ditinggalkan oleh penjaga kebun binatang tadi. Hewan tersebut kemudian menyadari bahwa tongkat itu dapat dipakainya sebagai penyambung tangannya, lain menggaet buah tadi dengan menggunakan tongkat tersebut.

Sebegitu jauh jalan pemikiran binatang yang paling dekat dengan kita. Dan kita dapat menganggap bahwa manusia dan kera dahulu hidup tanpa bantuan peralatan. Mereka hanya menggunakan akal mereka untuk berkembang dan demi mempertahankan hidupnya, dan mereka menggunakan akal mereke untuk membuat persenjataan untuk meningkatkan kekuatan, daya guna, dan jangkauan tangan serta gigi mereka. Dari zaman tersebut, tidak dapat diceritakan kapan dan berapa lama berlangsungnya, dapat ditandai permulaan timbulnya manusia yang memisahkan diri dari hewan-hewan lain dan menjadi penguasa planet kita.

Prasejarah, studi tentang perkembangan manusia sampai suatu periode historis yang tercatat, memberikan data samar-samar tentang waktu kapan suatu penemuan atau menggerakan batu dengan pengungkit hasil ciptaan ini atau itu dibuat. Alasannya ialah karena tingkat-tingkat keberhasilan suatu perkembangan terjadi dalam waktu yang berbeda di antara bermacam-macam suku bangsa. Di salah satu bagian dunia mereka masih berada dalam periode zaman batu, sedang di bagian lain mereka telah memasuki periode yang lebh maju, yaitu periode zaman perunggu dan periode zaman besi. Bagian-bagian dunia kita sekarang pun menunjukkan bukti adanya perbedaan yang menyolok dalam perkembangan kemajuan teknologi.

Dengan kata lain, kita dapat menganggap bahwa penemuan-penemuan dan penciptaan-penciptaan yang fundamental, seperti roda dan penggunaan api, terjadi di beberapa tempat yang berbeda dan pada waktu yang berbeda-beda pula. Dengan demikian, berlangsungnya pun berulang kali. Tetapi, jalan ke peradaban yang sebenarnya mulai terbuka ketika manusia menyadari adanya cara hidup yang lain yang lebih baik daripada hidup berburu dan berkeliaran. Hal demikian terjadi di daerah Timur Tengah pada periode zaman batu terakhir, beberapa ribu tahun sebelum Masehi.

Mereka menjadi petani. Mereka mempelajari bagaimana membajak tanah dan membuat alat yang sesuai seperti bajak, sabit, dan alat pemotong padi. Mereka membuat rumah dan menciptakan peralatan untuk bekerja. Mereka menangani masalah irigasi. Mereka mulai menggali tanah mencari logam. Mula-mula petani sendiri menarik luku di atas tanah. Kemudian, mereka melatih sapi untuk mengerjakannya. Mereka menjinakan keledai dan kemudian kuda untuk menarik pedati. Dan mereka pun menungganginya. Dengan jalan ini mereka berhasil membebaskan otot-ototnya dari berbagai fungsi. kemalasan adalah ibu dari penemuan. Terdapat cukup alasan untuk mempercayai bahwa kemalasan itu menjadi penyebab bagi terciptanya mesin pertama yang paling sederhana, yakni pengungkit.

"Tentukan sebuah titik di luar bumi, dan aku akan menggerakkannya", kata Archimedes, ahli fisika dan matematika Yunani yang terbesar, yang hidup pada abad ke-3 sebelum Masehi. Dia adalah salah seorang di antara orang-orang pertama yang berpendidikkan yang tertarik pada masalah-masalah teknis yang biasanya ditinggalkan untuk dilakukan budak-budak, kelas pekerja di zaman kuno. Apa maksud Archimedes dengan kalimat yang terkenal ini? Dia mempelajari hukum-hukum mekanika yang menjadi dasar kerja pengungkit, yaitu sebuah kayu panjang atau sebuah dahan kayu yang kuat yang dipergunakan berabad-abad lamanya untuk menggeser beban-beban berat.

Penemu-penemu yang tidak dikenal di zaman kuno telah melengkapi manusia dengan bermacam-macam ciptaannya. Ciptaan-ciptaan ini dalam bentuk yang lebih maju, masih tetap dipakai dalam kehidupan manusia sepanjang masa, terutama dalam industri. Dalam pembangunan gedung-gedung dan transfortasi banyak dipakai katrol, yang mungkin diciptakan pada permulaan periode zaman besi. Katrol merupakan salah satu bentuk dasar alat-alat mekanis yang digunakan untuk menggerakan benda berat dengan tenaga yang minimum. Relief Asiria pada abad ke-8 sebelum Masehi memperlihatkan bahwa alat-alat tersebut telah banyak dipakai secara umum dalam peradaban Timur Tengah di masa itu.

Satu roda terikat, dan satu lagi terlepas. Keduanya dihubungkan dengan lilitan seutas tali melalui lekukannya. Dengan jalan ini beban yang berat dinaikkan dengan menarik tali ke bawah dengan tenaga yang kurang daripada jika beban tadi dinaikkan secara langsung. Akan tetapi, di sini pun kelihatan bahwa keuntungan dalam penghematan tenaga diimbali dengan jarak dalam bentuk tali yang lebih panjang yang harus ditarik.

Pengaruh yang sama diperboleh oleh ciptaan-ciptaan yang terdahulu, yaitu roda gigi. Dua roda gigi yang gigit-menggigit, satu kecil dan lainnya besar, merupakan bentuk alat penggerak yang paling sederhana. Alat ini masih terdapat dalam kendaraan bermotor sekarang. Roda-roda bermunculan dalam berbagai bentuk kombinasi, seperti roda tangkai untuk menimba air dari sumur, roda pemintal, dan roda pembuat alat-alat keramik. Tetapi, yang paling revolusioner ialah roda air karena ia adalah pemanfaatan tenaga yang pertama dalam kerja manusia.

Penggerak utama ini, demikian kita sebut dewasa ini, diciptakan kira-kira tahun 100 sebelum Masehi, dalam zaman kekaisaran Romawi. Kekuatan aliran sungai dan kemudian kekuatan air terjun diubah menjadi tenaga yang bermanfaat dengan jalan mengarahkan alirannya, untuk menggerakkan roda besar yang dilengkapi dengan papan-papan kecil atau daun-daun papan berbentuk seperti sekop yang dipasang pada bagian luar lingkaran roda. Cara ini untuk berabad-abad dipakai di penggilingan tepung. Dua roda, satu tegak dan satu mendatar, menyalurkan tenaga air ke batu pengasah. Di sana-sini, roda air juga dilengkapi dengan keranjang timba sebagai pengganti papan, sehingga dengan demikian air dapat dinaikkan untuk keperluan irigasi. Sekitar tahun 200 sesudah Masehi, orang-orang Romawi sudah menjalankan apa yang dapat kita sebut sebagai stasiun tenaga yang paling awal: sebuah kombinasi 16 buah roda air di dekat Aries, di daerah selatan Perancis.

Roda-roda ini menggerakan 32 penggiling yang memproduksi 30 ton tepung sehari. Orang-orang Arab yang gandrung cara-cara mekanik, memanfaatkan secara sempurna roda air ini, sementara Eropa melupakannya sama sekali di awal abad pertangahan. Roda air ini kembali lagi digunakan di dunia Barat sekitar tahum 800 dan 1200 sesudah Masehi. Roda air menjadi penggerak utama masa itu dan merupakan mesin pertama yang digunakan untuk menaikkan hasil produksi industri dengan jalan menyediakan tenaga penggerak untuk penggilingan tepung, penggergajian kayu, alat-alat usaha pertekstilan: palu penggeretan, penuangan besi, dan pompa-pompa di pertambangan. Tentu saja saat itu belum ada cara untuk menyalurkan tenaga ke tempat yang dibutuhkan. Semuanya berjalan dalam satu lokasi. Baru di ujung abad yang lalu manusia berhasil dengan ciptaannya untuk mengirim tenaga yang diperoleh dari aliran air atau air terjun ke tempat-tempat yang membutuhkannya, dalam bentuk aliran listrik

Ahli-ahli filsafat Yunani yang mempelajari dan menganalisa semua aspek kehidupan, sama sekali tidak pernah mempersoalkan masalah ini. Pada umumnya hal tersebut diterima sebagai kemanusiaan yang wajar dan normal. Mereka harus membanting tulang untuk yang sedikit. Karena itu, kekurangan tenaga buruh atau energi seperti dalam dunia modern kita dewasa ini tidak pernah merupakan masalah bagi mereka. Jika suatu tugas harus dilaksanakan, maka budak-budak harus melakukannya. Dan jika mereka kedapatan malas, mereka dicambuk sampai tugasnya terlaksana. Usaha manusia, kehidupan, atau kesehatan dianggap sesuatu yang dapat dipergunakan sejauh hal ini menyangkut budak-budak.

Akan tetapi, tentunya ada juga beberapa orang Yunani kalangan atas yang dilahirkan dengan bakat-bakat teknik, dan yang tak dapat menahan diri untuk bekerja, mencoba, dan mencipta. Archimedes, orang yang telah kita sebut dalam hubungannya dengan pengungkit adalah salah satu dari mereka. Dia meletakkan hukum-hukum dasar hidrostatika, keseimbangan antara benda yang terapung dengan tekanan air tempat benda tersebut terapung. Sesuai dengan tradisi pada zaman itu, Archimedes dipanggil oleh raja Syrakusa untuk membuktikan apakah benar mahkota emas yang dibuat untuknya sungguh-sungguh atau dicampur sebagian dengan perak, logam yang lebih murah daripada emas. Teorinya tentang pengungkit merupakan salah satu titik tolak ilmu fisika teoritis (yang sayangnya kemudian terbengkelai untuk beberapa abad sesudahnya). Apakah dia juga yang menciptakan sekrup yang terkenal, yang diberi nama menurut namanya, masih merupakan tanda tanya. Akan tetapi, dialah yang meletakkan dasar penting dalam ilmu geometri tiga dimensi (stereometri). Dia juga yang menciptakan beberapa peralatan militer untuk pertahanan kota tempat tinggalnya, Syrakusa, dari serangan orang-orang Romawi. Ketika orang-orang Romawi berhasil menaklukkannya, mereka membunuhnya (212 sebelum Masehi).

Orang lain yang tidak setujuh pada pendapat bahwa menusia bebas tidak perlu dipusingkan dengan alat-alat penghemat tenaga ialah Hero dari Aleksandria. Dia lahir sebelum Jesus Kristus lahir. Akan tetapi, tanggal yang pasti kapan dia lahir dan kapan dia meninggal dunia, bahkan tentang kehidupannya tidak diketahui sampai sekarang. Profesinya mungkin sebagai seorang ahli survai karena diantara alat yang diciptakannya terdapat sejenis theodolit dan sebuah alat pengukur jarak. Dalam tulisannya dia menjelaskan pula tentang katrol pengangkat, pompa dan penyemprot, roda gir, pemasang sekrup, mesin api, air mancur mekanis, alat-alat untuk membagikan air suci, tutup botol, sandiwara boneka otomatis, burung-burungan yang dapat menggelapar dan bersiul, gapura candi yang dapat terbuka secara otomatis, serta beberapa alat pertunjukan dan mainan.

Akan tetapi, beberapa ciptaannya lebih penting dari semua yang disebut tadi, karena ciptaan-ciptaan tersebut memberikan gambaran tentang bentuk-bentuk lain yang dapat dibuat kemudian. Dalam esainya, Pneunatica, dia menggambarkan sebuah bola pendidih tempat air dipanaskan dengan api dari bawah. Bola ini dijepit pada dua sisi yang memungkinkan dia berputar. Ada dua lobang di sisinya, jalan uap air keluar yang menyebabkan bola tadi berputar. Itulah turbin pertama yang digerakkan oleh semburan uap. Semua itu tidak dipergunakan dalam praktek, akan tetapi hal ini membuktikan bahwa kekuatan uap dapat dirubah menjadi kerja mekanik. Dengan kata lain, api dapat memberikan tenaga untuk menggerakan obyek lainnya. Ciptaan Hero yang lain ialah bola yang diberi nama menurut namanya, dan masih tetap dipakai sebagai botol pencuci dalam laboratorium kimia. Dengan menghembuskan udara ke dalam labu yang penuh berisi air, kita dapat menekan air keluar dari lubangnya. Bola Hero juga merupakan nenek moyang "atomizer" parfum.

Satu diantara sekian permainan yang digambarkan oleh Hero dan bahkan mungkin dibuatnya ialah kincir angin. Kincir angin ialah sebuah kombinasi antara layar, yang dipakai dalam kapal layat, dan jantera yang diherakkan oleh budak atau hewan, dan digunakan untuk menggiling tepung. Alat tersebut mungkin di bawa ke Eropa oleh orang-orang Arab. Pada zaman DonQuixote-nya Cervantes tanpaknya di Spanyol telah terdapat sejumlah kincir angin. Atau, alat itu diciptakan atau diciptakan kembali oleh orang Jerman. Pendeknya pembuatan dan penggunaan kincir angin terbesar antara abad ke-12 hingga abad ke-18 di seluruh dunia Barat, terutama untuk menggiling tepung dan menaikkan air. Karena itu, negeri Belanda, tempat angin laut bertiup sepanjang tahun, menjadi negara kincir angin di Eropa. Negara itu membutuhkan tenaga cuma-cuma untuk memompa air ke sistem irigasinya. Di Inggris terdapat sekitar 10.000 kincir angin yang beroperasi di awal abad ke-9.

Generator angin modern, yang banyak bermunculan di beberapa negara,tidak menggunakan sayap yang ditutup layar untui menggerakkan penghancur batu atau pompa. Salah satu jenis generator angin bekerja atas dara prinsip tekanan. Alat itu mempunyai baling-baling dengan dua atau lebih daun-daun alumunium, yang gala-galanya diatur secara otomatis sesuai dengan kecepatan angin. Daun-daun itu kosong di dalamnya dan mempunyai celah di ujungnya. Jika angin memutarnya, udara terisap melalui celah tersebut. Baling-baling diletakkan di puncak menara baja yang berlubang dengan turbin udara di dasarnya. Turbin akan bergerak sebagai akibat perbedaan tekanan udara antara udara di luar dan kekosongan udara di dalam menara yang berlubang karena udaranya terisap oleh celah daun baling-baling. Generator listrik dihubungkan dengan turbin, lalu terjadilah arus listrik.

Jenis lain, yaitu generator "Servotec", diciptakan di Britania pada tahun 1970-an, menggunakan putaran helikopter disaat berangkat dan menggunakan rotor kincir anginyang sudut gigitan daun-daunnya akan berubah-ubah secara otomatis sesuai dengan keadaan angin. Dengan jalan ini akan diperoleh kecepatan yang berubah-ubah. Transmisi kekuatan air dari rotor ke tempat alat tersebut digunakan dilakukan dengan cairan di dalam pipa. Transmisi hidraulis ini tentunya akan bermanfaat hanya bila mesin tersebut akan dipakai untuk memberi tenaga pada misalnya daerah pertanian yang terisolasi. Generator ini dapat juga menggerakan pompa panas yang menyediakan panas untuk perumahan, rumah kaca, dan kandang kuda. Untuk kebutuhan energi skala besar, sederetan generator dapat dipasang jadi satu. Cara lain untuk menyimpan tenaga angin ialah dengan jalan membuat pompa rotor air pada jam-jam, konsumsi tenaga rendah, ke resevoir yang terletak lebih tinggi. Dari situ air dapat dilepaskan untuk menggerakkan generator turbin jika arus listrik dibutuhkan.

Keuntungan utama penggunaan angin ialah tidak dicemarinya udara dengan kotoran-kotoran seperti halnya dalam instalasi-instalasi tenaga lainnya. Bahan bakarnya didapat dengan percuma. Akan tetapi, tidak selalu konstan dan dayanya berubah-ubah. Meskipun demikian, para ilmuwan Inggris menyatakan bahwa seribu kincir angin di kepulauan Britania Raya akan menyediakan satu persen kebutuhan listrik negara itu. Di dekat Cleveland, Ohio, para ahli teknik mendirikan turbin angin dengan rotor yang panjangnya 38 meter untuk menjajagi kemungkinan penggunaan unit-unit yang besar. Mereka menaksir bahwa pengembangan secara hebat turbin angin dengan ukuran besar di daerah yang cukup tinggi di Amerika Serikat, dapat memberikan sebanyak lima persen kebutuhan listrik negara tersebut. Di NASA (the National Aeronautics and Space Administration), percobaan-percobaan sedang dilakukan dengan kincir angin vertikal dengan menggunakan dua daun cekung yang akan menghasilkan satu tenaga kuda jika kecepatan angin 21 kilometer tiap jam.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar