Kompas

Latar Belakang

Kompas adalah alat yang digunakan untuk menentukan arah di permukaan bumi. Jenis kompas yang paling dikenal adalah kompas magnetik, yang bergantung pada fakta bahwa objek magnetik cenderung menyelaraskan dirinya dengan medan magnet bumi. Jenis kompas lainnya menentukan arah dengan menggunakan posisi Matahari atau bintang, atau dengan mengandalkan fakta bahwa benda yang berputar cepat (giroskop) cenderung menolak untuk dibelokkan dari arah sumbunya.

Bagian dasar kompas magnetik adalah jarum (sepotong tipis logam magnetik), dial (kartu melingkar yang dicetak dengan petunjuk arah), dan wadah (yang menahan bagian lain di tempatnya). Kompas murah, umumnya digunakan sebagai mainan, mungkin tidak memiliki bagian lain. Kompas yang ditujukan untuk tujuan yang lebih serius biasanya memiliki bagian lain untuk membuatnya lebih berguna. Bagian lain ini mungkin termasuk tutup, penutup, atau kotak untuk melindungi kompas; pemandangan yang menggunakan lensa, prisma, atau cermin untuk memungkinkan pengguna menentukan arah suatu objek di kejauhan; dan pelat dasar transparan yang ditandai dengan skala inci atau milimeter sehingga kompas dapat langsung digunakan pada peta.

Fitur penting yang ditemukan di banyak kompas adalah penyesuaian deklinasi otomatis. Deklinasi, juga dikenal sebagai varians, adalah perbedaan antara Utara magnetik (arah ke mana jarum menunjuk) dan Utara sebenarnya. Perbedaan ini ada karena medan magnet bumi tidak sejajar persis dengan kutub Utara dan Selatannya. Besarnya deklinasi bervariasi dari satu tempat ke tempat lain di permukaan bumi. Jika jumlah deklinasi diketahui untuk area tertentu, penyesuaian deklinasi otomatis memungkinkan pengguna kompas membaca arah sebenarnya langsung dari kompas daripada harus menambah atau mengurangi jumlah deklinasi setiap kali kompas digunakan.

Sejarah

Pada 500 SM. , diketahui bahwa lodestone, bentuk alami dari oksida besi yang juga dikenal sebagai magnetit, memiliki kemampuan untuk menarik besi. Tidak ada yang tahu di mana atau kapan pertama kali menyadari bahwa sepotong batu magnet yang bergerak bebas cenderung menyelaraskan dirinya sendiri sehingga mengarah ke Utara dan Selatan. Catatan tertulis menunjukkan bahwa orang Cina menggunakan kompas magnetik pada 1100 AD , Eropa Barat dan Arab pada tahun 1200 AD , dan Skandinavia pada tahun 1300 AD

Kompas awal terdiri dari sepotong batu magnet di atas sepotong kayu, gabus, atau buluh yang mengambang di semangkuk air. Beberapa saat kemudian, sebuah jarum lodestone diputar pada pin yang dipasang di dasar semangkuk air. Pada abad ketiga belas, sebuah kartu yang ditandai dengan petunjuk arah ditambahkan ke kompas. Pada pertengahan abad keenam belas, semangkuk air digantung di gimbal, yang memungkinkan kompas tetap rata saat digunakan di atas kapal yang dilempar ke laut.

Pada tahun 1745, penemu Inggris Gowin Knight mengembangkan metode magnetisasi baja untuk jangka waktu yang lama. Ini memungkinkan jarum baja magnet untuk menggantikan jarum batu permata. Selama awal abad kesembilan belas, besi dan baja mulai digunakan secara luas dalam pembuatan kapal. Hal ini menyebabkan distorsi dalam pengoperasian kompas magnetik. Pada tahun 1837, Angkatan Laut Inggris membentuk komisi khusus untuk mempelajari masalah tersebut. Pada tahun 1840, desain kompas baru menggunakan empat jarum sangat berhasil mengatasi kesulitan ini sehingga segera diadopsi oleh angkatan laut di seluruh dunia.

Sampai pertengahan abad kesembilan belas, navigator menggunakan kompas kartu kering, di mana jarum berputar di udara, dan kompas cair, di mana jarum berputar di air atau cairan lain. Kompas kartu kering mudah terganggu oleh guncangan dan getaran, sedangkan kompas cair cenderung bocor dan sulit diperbaiki. Pada tahun 1862, perbaikan dalam desain kompas cair dengan cepat membuat kompas kartu kering menjadi usang untuk penggunaan angkatan laut. Pada Perang Dunia 1, Angkatan Darat Inggris menggunakan kompas cair di darat, dan kompas cair masih menjadi standar untuk kompas magnetik genggam terbaik.

Bahan Baku

Jarum kompas magnetik harus terbuat dari bahan logam, yang dapat dimagnetisasi untuk waktu yang lama. Bahan yang paling umum digunakan untuk jarum kompas adalah baja. Baja adalah paduan besi dan sejumlah kecil karbon. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi baja adalah bijih besi dan kokas (zat kaya karbon yang dihasilkan dengan memanaskan batu bara hingga suhu tinggi tanpa adanya udara). Zat lain seperti kobalt sering ditambahkan ke baja untuk menghasilkan paduan, yang dapat dimagnetisasi untuk waktu yang sangat lama.

Rumah yang menahan jarum di tempatnya sering kali terbuat dari plastik akrilik. Plastik akrilik diproduksi dari berbagai turunan senyawa kimia asam akrilik. Yang paling penting dari turunan ini adalah metil metakrilat. Ribuan molekul metil metakrilat dihubungkan menjadi rantai panjang untuk membentuk polimetil metakrilat, yang dikenal dengan nama dagang Lucite dan Plexiglas. Polimetil metakrilat memiliki keunggulan kuat dan transparan.

Manufaktur
Proses

Membuat jarum

• 1 Bijih besi, kokas, dan batu kapur dipanaskanI dalam tanur tinggi dengan udara bertekanan panas. Kokas melepaskan panas, yang melelehkan bijih, dan karbon monoksida, yang bereaksi dengan oksida besi dalam bijih untuk melepaskan besi. Batu kapur bereaksi dengan kotoran dalam bijih seperti belerang untuk membentuk terak, yang mengapung di atas besi cair dan dihilangkan. Produk dari proses ini adalah pig iron, yang mengandung sekitar 90% besi, 3-5% karbon, dan berbagai pengotor.
• 2 Untuk menghilangkan kotoran dan sebagian besar karbon, oksigen diledakkan ke dalam pig iron cair di bawah tekanan tinggi. Kotoran dilepaskan sebagai terak dan karbon dilepaskan sebagai karbon monoksida. Baja cair yang tersisa dituangkan ke dalam cetakan dan dibiarkan dingin menjadi batangan dengan berat masing-masing ribuan pon.
• 3 Ingot dipanaskan hingga sekitar 2.200 ° F (1.200 ° C) dan digulung di antara rol beralur untuk membentuk pelat. Slab dipotong dengan gunting raksasa, dipanaskan kembali, dan digulung lagi sampai ketebalan yang tepat untuk jarum. Lembaran baja tipis kemudian dicap dengan cetakan tajam berbentuk jarum. Proses ini diulang untuk menghasilkan banyak jarum dari satu lembar baja.
• 4 Jarum dikirim dari pabrik baja ke pabrik kompas. Di pabrik kompas, jarum dimasukkan dengan tangan ke dudukan pada meja putar otomatis. Saat meja putar berputar, ujung jarum "Utara" disemprot dengan cat merah dan ujung jarum "Selatan" disemprot dengan cat putih. Saat jarum berlanjut, ia terkena medan magnet kuat yang dihasilkan oleh magnetizer elektronik.
• 5 Jarum magnet dikeluarkan dari meja putar dan cat dibiarkan mengering. Jarum juga bisa dipanggang dalam oven untuk mengeringkan cat. Mereka kemudian ditempatkan dalam penyimpanan sampai dibutuhkan untuk perakitan.

Membuat perumahan

• 6 Polimetil metakrilat dibentuk dengan memasukkan larutan metil metakrilat ke cahaya, panas, atau berbagai katalis kimia. Komponen rumah kompas kemudian dibentuk dengan proses yang dikenal sebagai injection molding. Polimetil metakrilat dipanaskan sampai meleleh menjadi cairan. Plastik cair kemudian disuntikkan Tampak depan dan samping kompas jarum-berputar sederhana. menjadi cetakan dalam bentuk produk yang diinginkan. Cetakan dibiarkan dingin, dibuka, dan plastik padat dilepas. Berbagai komponen plastik dikirim dari produsen plastik ke produsen kompas dan disimpan sampai dibutuhkan.

Memasang kompas

• 7 Ketika produsen kompas menerima pesanan dari pedagang grosir, manajer pabrik mengatur agar suku cadang yang diperlukan dikeluarkan dari penyimpanan ke pekerja di jalur perakitan. Saat kompas berjalan di sepanjang jalur perakitan, komponen plastik disambungkan. Beberapa komponen plastik bergerak melalui printer, yang mencapnya dengan tanda seperti logo perusahaan, atau dengan tanda skala untuk digunakan dengan peta.
• 8 Salah satu komponen kompas yang paling penting adalah vial, yang menampung jarum. Jarum diseimbangkan pada poros untuk memungkinkannya bergerak bebas. Kompas murah mungkin memiliki poros baja, tetapi kompas terbaik memiliki poros permata untuk menahan keausan. Pivot permata terbuat dari bahan yang sangat keras seperti paduan osmium-iridium dan ditutup dengan bahan seperti safir buatan.
• 9 Botol dicelupkan ke dalam cairan yang berfungsi sebagai peredam. Peredam adalah zat yang menyebabkan jarum lebih cepat berhenti ketika diganggu. Berbagai cairan digunakan untuk peredam. Cairan ini harus transparan dan tidak boleh bereaksi dengan salah satu komponen kompas. Cairan khas yang digunakan untuk tujuan ini mungkin campuran etil alkohol dan air.
• 10 Botol berisi cairan disegel menggunakan pengelasan sonik. Hal ini untuk menghindari jarum terkena panas, yang dapat mengganggu daya magnetnya. Dalam proses ini, gelombang ultra-sonik digunakan untuk melelehkan plastik di tempat botol akan disegel. Plastik kemudian dibiarkan memadat, membentuk segel yang rapat. Perakitan kompas berlanjut saat botol yang disegel dipasang ke pelat dasar. Kompas pelat dasar.
• 11 Kompas yang telah selesai dikemas dengan cara yang melindunginya dari pencurian dan kerusakan. Mereka mungkin dikemas dalam kemasan kerang, di mana wadah plastik yang menyerupai kulit kerang mengelilingi kompas. Mereka juga dapat dikemas dalam kemasan blister, di mana gelembung plastik yang menempel pada selembar karton datar mengelilingi kompas. Kompas yang dikemas ditempatkan dalam kotak karton dan dikirim ke grosir.

Kontrol Kualitas

Pada setiap langkah proses pembuatan, berbagai komponen yang membentuk kompas diperiksa secara visual dan dilepas jika rusak. Ketidaksempurnaan umum termasuk kesalahan pencetakan dan gelembung dalam cairan peredam. Bagian terpenting dari kompas, jarum magnet, sangat kecil kemungkinannya untuk rusak. Beberapa kasus di mana jarum tidak berfungsi dengan baik biasanya disebabkan oleh konsumen yang memaparkan jarum ke medan magnet atau listrik yang kuat. Dalam kasus seperti itu, jarum dapat dimagnetisasi ulang sehingga mengarah ke belakang, dengan ujung "Utara" mengarah ke selatan.

Bagian terpenting dari kontrol kualitas kompas magnetik adalah tanggung jawab pengguna untuk mempelajari cara menggunakan kompas dengan benar. Kompas adalah instrumen yang sangat andal, tetapi tidak ada gunanya jika pengguna tidak tahu cara menggunakannya dengan benar. Mengetahui bagaimana memungkinkan untuk deklinasi adalah keterampilan penting dalam menggunakan kompas magnetik. Di beberapa bagian dunia, kegagalan untuk mengizinkan deklinasi dapat menyebabkan kesalahan beberapa derajat, menyebabkan pengguna berbelok bermil-mil dari tujuan yang diinginkan. Cara terbaik untuk mempelajari penggunaan kompas yang benar adalah dengan berpartisipasi dalam olahraga orienteering. Olahraga ini melibatkan penggunaan peta dan kompas untuk bersaing dengan orang lain dalam menemukan jalur dari titik awal ke tujuan yang dipilih.

Masa Depan

Selama tahun 1970-an, Angkatan Laut AS memulai proyek ambisius yang dikenal sebagai Global Positioning System (GPS). Proyek GPS diambil alih oleh Angkatan Udara AS pada 1980-an dan selesai pada Juni 1993. GPS terdiri dari sistem 24 satelit yang berisi jam atom yang menyiarkan sinyal waktu yang sangat akurat ke Bumi. Dengan menganalisis waktu yang tepat sinyal-sinyal ini tiba di penerima, dimungkinkan untuk menentukan posisi dengan sangat akurat. Perangkat yang tidak lebih besar dari kompas biasa dapat menentukan lokasi dalam jarak sekitar 100 kaki (30 m).

Sepintas, tampaknya GPS mengancam untuk membuat kompas magnetik menjadi usang. Faktanya, kebalikannya yang benar. Karena GPS menunjukkan posisi tetapi bukan arah, produsen peralatan GPS menyarankan agar GPS digunakan dengan kompas. Kompas juga memiliki keuntungan karena tidak memerlukan pasokan energi. Tidak seperti GPS, kompas dapat digunakan ketika tutupan pohon yang lebat atau bangunan besar menghalangi penerimaan sinyal elektronik. Meskipun GPS menjanjikan untuk merevolusi navigasi, kompas tradisional akan tetap menjadi komponen penting dalam cara kita menemukan jalan.