Fisika memiliki peran penting dalam dunia diving karena hukum-hukum ini menjelaskan hubungan antara lingkungan bawah air dan akibat pada tubuh penyelam serta peralatan selam. Memahami prinsip-prinsip ini sangat penting untuk memastikan keselamatan dan kenyamanan saat menyelam. Berikut adalah hukum-hukum fisika utama yang relevan dalam diving, terutama hukum yang berkaitan dengan gas dan tekanan.

Hukum Boyle 

“Pada suhu konstan, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan absolutnya.”

Semakin besar tekanan maka volumenya akan semakin kecil pada ruang gas. Untuk mengilustrasikan teori ini, kita mengambil balon diisi udara volume 1 liter dipermukaan air laut kemudian kita bawa balon tersebut kedalaman sekitar 30m, didapatkan tekanan sebesar 3 ATM (pengukur atmosfer) atau 4 ATA (pengukur atmosfer absolut). Tekanan di sekitar balon akan memaksa udara dalam balon terkompresi sehingga volumenya menjadi lebih kecil. Balon menjadi kecil setengah dari awal ketika di kedalaman 10 meter (tekanan 2 ATA), lanjut menjadi sepertiga ketika dikedalaman 20 meter, dan menjadi seperempat ketika mencapai kedalaman 30 meter. Balon menjadi kecil seperempat artinya volume dalam gas menjadi 1/4 liter. Lalu dimana 3/4 liter lainnya apakah bocor? tidak bocor tapi terkompres dan ketika balon tersebut dibawa kembali ke permukaan akan kembali menjadi 1 liter. Hal ini terjadi karena makin dalam laut maka tekanan absolut makin naik (untuk air laut tekanan akan naik 1 Bar/ATA per 10 meter). Ditunjukan pada gambar ilustrasi dibawah ini :


Fenomena ini dikenal dengan hukum Boyle 1 (pada suhu konstan) dengan formula sebagai berikut :


P1 adalah tekanan kedalaman awal, V1 adalah volume awal dan P2 adalah tekanan pada kedalaman berikutnya, V2 adalah volume pada kedalaman berikutnya. Sebagai contoh :

Balon berisi gas 1 liter di 0 meter / permukaan air laut maka tekanan absolut P1 adalah 1 Bar/ATA. Dan kedalaman berikutnya adalah 30 meter maka tekanan absolut P2 adalah 4 Bar/ATA maka volume balon pada kedalaman berikutnya adalah 1/4 Liter. 
 
P1 x V1 = P2 x V2
1 Bar/ATA x 1 Liter = 4 Bar x (1/4) Liter
1 = 1 

Lalu bagaimana dengan balon kita bawa ke udara 36.000 kaki (10.970m), ketinggian jelajah untuk kapal jet komersial standar. Udara di atmosfer sebenarnya memiliki tekanan absolut yang lebih rendah daripada yang kita miliki di permukaan. Sekarang, dengan Hukum Boyle kita dapat menyimpulkan bahwa balon akan membesar seiring dengan berkurangnya tekanan absolut di sekitarnya. Perbedaannya di sini adalah perubahan tekanan di atmosfer planet bumi tidak sedrastis di dalam air.

Coba pikirkan apa yang terjadi jika percobaan balon kita balik dari kedalaman 30 meter dan kita isi udara sebanyak 1 liter. Balon terisi 1 liter dengan lingkungan sekitar dikedalaman 30 meter memberi tekanan 4 Bar/ATA. Kemudian kita ikat balon tersebut dan bawa naik kepermumkaan 0m = tekanan 1 Bar/ATA. Lalu apa yang terjadi pada balon? ya benar sekali, balon akan membesar hingga volume udara dalam balon menjadi 4 Liter. Masukan pada formula dengan nilai P1 = 4 Bar/ATA, V1 = 1 Liter, P2 = 1 Bar/ATA maka V2 = 4 Bar/ATA. 

Apa yang terjadi jika kapasitas balon itu hanya 2 liter ? Balon akan meletus ketika balon masih mencapai kedalaman 10 meter. Masukan pada formula dengan nilai P1 = 4 Bar/ATA, V1 = 1 liter, V2 = 2 Liter maka didapatkan P2 = 2 Bar/ATA. Tekanan 2 Bar/ATA terjadi di kedalaman 10 meter. Lalu bagaimana menjaga balon untuk tetap utuh / tidak meletus hingga permukaan ? bawa naik balon tanpa diikat, sehingga udara yang membesar bisa keluar dan menjaga balon tidak over kapasitas.

Lalu apa hubungan hukum boyle dengan penyelaman / diving? 

Pertama adalah pada paru penyelam. Paru seperti balon dijelaskan sebelumnya. Jika diver naik ke permukaan dengan tahan nafas maka akan beresiko mengalami cedera / barotrauma paru / overexpension injury ketika diving. Sehingga dalam kelas pemula kursus open water diver diajarkan untk tidak boleh menahan nafas ketika praktek semua skill di kolam. 

Kedua adalah pada BCD untuk pengaturan bouyancy. BCD memiliki part seperti balon yang bernama bladder. Kegunaan bladder adalah untuk menahan udara yang di isi ke bcd untuk pengaturan neutral bouyancy. Hukum Boyle menjelaskan bahwa penyelam harus selalu mengatur bouyancy secara bertahap sesuai kedalaman yang dicapai. Ketika penyelam berada di posisi neutral bouyancy di kedalaman 5m berarti bladder dalam BCD berisi udara dengan tekanan lingkungan sekitar sebesar 1,5 Bar/ATA. kemudian diver turun ke kedalaman 10-15 meter, maka tekanan sekitar menjadi 2 - 2,5 Bar/ATA. Hal ini menyebabkan udara dalam bladder BCD terkompres sehingga volume bladder jadi mengecil akibatnya bouyancy diver akan menjadi negatif, diver cenderung menyentuh bottom, atau tidak sadar posisi diver menjadi tidak streamlined (tegak kepala diatas kaki dibawah), fin trus mengayuh bahkan tangan ikut mengayuh kebawah untuk menjaga posisi tidak menyentuh dasar. Untuk mengembalikan menjadi neutral bouyancy maka diver harus menambah secukupnya udara ke bcd. 

Sebaliknya ketika diver dari 15 meter naik ke 5 meter diharuskan mengeluarkan udara dalam bladder BCD, hal ini sangat perlu dilakukan untuk menjaga diver tetap di posisi neutral bouyancy. Jika diver terlambat mengeluarkan sebagian udara dalam BCD maka dampaknya adalah udara dalam bladder BCD akan mengembang sehingga menyebabkan diver akan ketarik keatas dengan cepat, biasanya posisi diver tidak streamlined dengan kepala dibawah dan kaki diatas sambil tangan mengayuh berusaha berenang kebawah. Untuk menghidari hal ini maka diver perlu membuang sebagian udara dalam BCD bisa melalui inflator maupun primary dump valve. 

Ketiga adalah saat penyelam turun, tekanan air di sekitarnya meningkat, sehingga menekan udara di telinga bagian dalam. Diver harus menyamakan tekanan di telinganya untuk menghindari rasa sakit dan kemungkinan cedera telinga yang disebut barotrauma telinga. Teknik ini disebut falsafah atau ekualisasi. Ada 3 cara termudah untuk equalisasi pertama adalah menggerakan rahang bawah ke kanan dan kiri, kedua menelan air ludah atau udara di mulut dan ketiga tekan hidung dan hembuskan udara dari hidung yang sedang di tekan dengan 2 jari. Beberapa penyelam seringkali kesulitan ekualisasi di awal penyelaman atau di penyelaman pertama yang disebabkan oleh nervous. Stop - Think - Act, jika terasa sakit, sign ke buddy untuk tunggu, naik sedikit sekitar 1 meter, coba ekualisasi lagi. lakukan berulang dengan relax hingga berhasil.

Keempat adalah saat penyelam naik kepermukaan dengan cepat. Bubble nitrogen yang larut dalam tubuh penyelam bisa menjadi besar dengan cepat tanpa sempat keluar dengan perlahan-lahan sehingga berpotensi menimbulkan resiko decompression sickness atau disebut DCS. Pembuktian teori ini akan dipraktekan di kelas lanjutan kursus advanced open water diver. Sangat direkomendasikan jika kelas ini diambil langsung setelah lulus kelas pemula. Pola pembelajaran langsung yang benar (kelas combo course) telah membuktikan meningkatkan kesadaran keamanan menyelam pada siswa.

Ketika menyelam perubahan suhu dari permukaan hingga ke kedalaman 30-40 meter (batas maksimal penyelam rekreasi) adalah tidak berubah secara signifikan, sehingga suhu bisa dianggap konstan, oleh karena itu suhu tidak berpengaruh pada volume gas (Hukum Boyle II tidak berlaku)

Hukum Boyle memungkinkan penyelam mengantisipasi bagaimana perilaku udara selama menyelam. teori fisika ini membantu penyelam untuk memahami alasan pedoman keselamatan penyelaman scuba diving, dengan memahami teori fisika penyelaman bisa menghindari kecelakaan penyelaman. 

Penggunaan dive computer ketika menyelam sangat direkomendasikan untuk menjaga keselamatan penyelaman. Dive computer memberi informasi akurat untuk kedalaman, lama menyelam, safety stop yang harus dilakukan, kecepatan naik penyelaman yang benar, suhu temperatur dan masih banyak informasi penting. Pilih dive computer sesuai kebutuhan penyelaman anda.

Deddy Satrio Winarsono sebagai instruktur PADI di Surabaya mengatakan, "Attitude adalah modal utama daripada safety awereness. Belajar teori diving dengan benar adalah bagian dari attitude yang baik untuk kesadaran dalam menjaga keselamatan diving. Resiko bisa terjadi ketika kita tidak siap secara skills atau tidak paham secara teori fisika di diving"


Pelajari hukum gas lainnya pada ilmu fisika untuk penyelaman dengan klik link dibawah ini :

Hukum Henry dan Diving
Hukum Archimedes dan Diving
Hukum Charles dan Diving
Hukum Gay Lussac dan Diving
Hukum Pascal dan Diving

#BeDiver
Twitter Follow us @ScubaSby
Facebook Page Belajar Diving Surabaya 
Instagram @ScubaDivingSurabaya

Jika artikel ini bermanfaat, silahkan isikan alamat email Anda untuk berlangganan artikel scubadivingsurabaya.com secara gratis melalui email :