Apa itu Kantong Udara?

Kantong udara ternyata tidak seperti balon udara biasa. Ada reaksi yang bekerja di dalamnya. Ini dia kantong yang penting untuk meminimalkan risiko kecelakaan. 
Kecelakaan di jalan raya sering terjadi karena disebabkan karena beberapa faktor manusia. Namun, ada juga yang disebabkan oleh faktor peralatan pada kendaraan. Untuk mengurangi resiko tinggi penyebab kecelakaan yaitu dengan melengkapi peralatan standar mobil. Terutama dengan menggunakan sabuk pengaman dan kantong udara.

Sudahkah kita selalu kenakan? Sudahkah kita tahu cara kerjanya?

Pernyataan di bawah ini mengajak teman-teman untuk memahami fisika di balik kantong udara.

Hukum Newton dan pengamanan

Tentu kita sudah paham mengenai hukum Newton I yang intinya “suatu benda akan cenderung tetap pada kecepatan yang sama (yang diam akan tetap diam, yang bergerak dengan kecepatan tertentu akan tetap bergerak dengan kecepatan itu), kecuali ada gaya luar yang mempengaruhi.”

Nah, saat terjadi tabrakan, hukum ini jelas berlaku. Saat sebelum terjadi tabrakan, orang yang ada di kendaraan bergerak dengan kecepatan tertentu-akibat mobilnya bergerak. Sesaat setelah tabrakan terjadi, orang tadi tentu akan bertabrakan dengan bagian mobil di hadapannya, bagi sopir tentu setirnya, dan akhirnya berhenti bergerak. Jadi, pasti ada gaya yang bekerja pada orang itu.

Gaya yang bekerja pada orang itu terjadi karena perubahan kecepatan yang besar, sehingga kecelakaan yang terjadi akan parah saat kendaraan tersebut bertabrakan.

Kantong udara dan sabuk pengaman digunakan dengan tujuan meminimalkan cedera akibat tumbukan itu. Kantong udara melakukannya dengan memberikan bantalan untuk menurunkan besarnya gaya yang bekerja pada korban dan mendistribusikan gaya itu pada permukaan yang lebih luas. Bantalan tadi dihasilkan dengan menggembungkan kantong udara dengan gas N₂. Kemudian, ketika orang menumbuk kantong udara yang berisi gas tadi, perlahan gas keluar dari kantong.

 Mengapa perlu dibuat gas dari kantong keluar perlahan-lahan? 

Seperti dibahas tadi, gaya bekerja pada orang dalam kendaraan yang tabrakan. Dari hukum Newton II, gaya sebanding dengan percepatan, yakni “perubahan kecepatan per satuan waktu”. 

Nah, untuk meminimalkan cedera yang terjadi tidak parah atau bahkan selamat yaitu apabila percepatan tidak terlalu besar, gaya yang bekerja tidak terlalu besar, dan dengan merubah kecepatan dengan jangka waktu yang lebih lama. Dan sebaliknya, cedera akan parah jika gaya yang bekerja dan percepatannya besar sekali, dan perubahan kecepatan (dari bergerak hingga diam) terjadi dalam waktu yang singkat. Selain itu, kantong udara meminimalkan cedera dengan mendistribusikan gaya itu pada permukaan yang lebih luas. Bila tubuh bertabrakan langsung dengan setir, semua gaya akan bekerja hanya pada bagian tubuh seukuran setir (Gambar), cedera yang serius dapat terjadi. Namun, bila tubuh bertubrukan dengan kantong udara yang telah menggembung, gaya akan bekerja pada permukaan yang lebih luas (Gambar), gaya yang bekerja pada bagian tertentu tubuh menjadi lebih kecil dan cederanya pun menjadi lebih ringan atau terbebas sama sekali. 

Bahan utama di kantong udara

Kantong udara di mobil menggunakan padatan yang menghasilkan gas. Kebanyakan kantong udara menggunakan natrium azida, Na₃. Dalam kecelakaan mobil, sensor tabrakan akan mengaktifkan rangkaian yang akan menyebabkan natrium azida terbakar dan terurai (terdekomposisi) menghasilkan natrium dan gas nitrogen, yang dengan cepat dapat menggembungkan kantong udaranya (Gambar).
Walaupun komposisi persisnya merupakan rahasia perusahaan, campuran yang paling populer adalah campuran yang terdiri atas natrium azida (Na₃), kalium nitrat (KNO₃), dan silikon dioksida (SiO₂) sebagai reaktan sekunder. Dengan rangsangan listrik NaN₃ akan terurai sesuai reaksi:

2 NaN₃ (s) Þ 2 Na (s) + 3N₂ (g)

Logam natrium (Na), produk samping produksi gas nitrogen yang menggembungkan kantong udara itu, adalah logam yang sangat reaktif. Sebutir kecil natrium yang dijatuhkan ke air akan menghasilkan api yang cukup hebat, seperti itulah yang mungkin pernah ditunjukkan oleh guru di sekolah. Untuk menghasilkan gas nitrogen lagi, ditambahkan kalium nitrat dan natrium. Akan di peroleh reaksi :

10 Na (s) + 2 KNO₃ (s) Þ K₂O (s) + 5 Na₂O (s) + N₂ (g).

Kalium oksida (K₂O) dan natrium oksida (Na₂O) akan bereaksi dengan senyawa ketiga dalam komposisi kantong udara, yakni silikon dioksida (SiO₂), untuk membentuk alkali silikat, atau gelas, zat yang tidak reaktif dan tidak berbahaya bila dibuang.

Natrium azida dalam dosis kecil pun merupakan racun. Senyawa ini dengan mudah akan diserap melalui kulit dan paru-paru, dapat menimbulkan ketidaknormalan kardiovaskular, dan dengan pemaparan (exposure) untuk waktu yang lama dapat menimbulkan kematian. Walaupun jumlah azida yang digunakan cukup kecil, kalau kita dapat mengganti  bahan ini dengan bahan yang lebih aman tentu lebih baik. Ini sampai sekarang masih merupakan tantangan yang harus dijawab.