buku fisika kelas 1 smp
Post on 08-Jan-2016
1.983 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 1/288
1
FISIKA SMP
KELAS 1
Mikrajuddin Abdullah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 2/288
2
Bab 1
Besaran dan Satuan
I si Bab I ni
Bab ini membahas tentang besaran-besaran fisika dan satuan yang digunakan untuk besaran-
besaran tersebut. Akan dibahas tentang besaran pokok dan besaran turunan serta sistem
satuan internasional. Konversi antar berbagai macam satuan juga dibahas.
Penguasaan Awal
Untuk memahami materi yang akan dibahas di dalam bab ini tidak dibutuhkan pemahamanmaterial pendahuan. Pemahaman tentang pelajaran sains di sekolah dasar sudah cukup untuk
memahami materi dalam bab ini
Tujuan Ban I ni
Tujuan bab ini adalah
1. Siswa memahami apa itu besaran fisika dan mengapa besaran fisika penting
2.
Siswa memahami besaran-besaran pokok dan besaran-besaran turunan
3. Siswa memahami mengapa satuan penting dan dapat menggunakan satuan besraan
dengan tepat
4. Siswa memahami satuan internasional dan satuan lainnya
5. Siswa sanggu melakukan konversi antar satuan dalam besaran yang sama.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 3/288
3
1.1 Pendahuluan
Gambar 1.1 Mobil Formula 1 bergerak lebih cepat dari kuda? Tetapi berapa kali lebih
cepatkah?
Kalian semua tentu sudah tahu bahwa mobil Formula 1 bergerak jauh lebih cepat daripada
kuda. Tetapi berapa kali cepatkah? Kalian tidak dapat menjawab sebelum mendapat
informasi kecepatan mobil Formula 1 dan kecepatan lari kuda. Jika diinformasikan bahwa
kecepatan mobil F1 adalah 250 km/jam dan kecepatan lari kuda adalah 50 km/jam kalian
langsung dapat menjawab bahwa mobil Formula 1 bergerak lima kali lebih cepat dari kuda.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 4/288
4
Gambar 1.2 Lifter China Li Ping memecahkan dua rekor dunia angkat besi pada Asian
Games ke-16 di Guanzhou, China. Bagaimana kita bisa tahu bahwa dia telah memecahkan
rekor dunia?
Pada Asian Games ke-16 di Guanzhou, lifter China Li Ping memecahkan dua rekor dunia
angkat besi putri 53 kg, yaitu rekor snatch dan rekor total angkatan. Ia memecahkah rekor
snatch lifter Korea Utara, Ri Song Hui, yang dibuat tahun 2002. Ia juga memecahkan rekor
angkatan total yang dibuat lifter China lainnya Qiu Hongxia, yang diciptakan tahun 2006.
Bagaimana kita bisa tahu bahwa Li Ping telah menciptakan rekor dunia baru? Jawabannya
adalah karena barbell yang berhasil diangkat para atlit tersebut dicatat nilainya. Rekor snatch
yang dibuat Ri Song Hui adalah 102 kg. Ketika Li Ping berhasil mengangkat snatch 103 kg
maka kita langsung mengatakan bahwa Li Ping menciptakan rekor dunia baru untuk snatch.
Rekor angkatan total yang dibuat Qiu Hongxia adalah 226 kg. Dan ketika Li Ping berhasil
melakukan angkatan total 230 kg maka dia menciptakan rekor dunia baru.
Sumber: http://www.rallybuzz.com
Gambar 1.3 Travis Pastrana memecahkan rekor dunia baru lompat jauh dengan mobil rely.
Bagaimana kita bisa tahu bahwa dia telah memecahkan rekor dunia?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 5/288
5
Travis Pastrana menciptakan rekor dunia baru lompat jauh dengan mobil rely menggunakan
mobil Subaru. Ia memecahkan rekor sebelumnya yang dibuat tahun 2006. Bagaimana kita
bisa tahu bahwa Pastrana telah menciptakan rekor dunia baru? Jawabannya karena jarak
lompatan sebelumnya dan jarak lompatan Pastrana diukur. Jauh rekor lompatan sebelumnya
adalah 171 kaki dan jauh lompatan Pastrana adalah 274 kaki.
Para peneliti di Helsinki University of Technology, Finlandia menciptakan rekor dunia baru
untuk pencapaian suhu terendah. Bagaimana kita bisa tahu bahwa mereka berhasil
memecahkan rekor dunia? Jawabanya karena nilai suhu pada rekor sebelumnya dicatat.
Berkat pengukuran nilai suhu yang mereka capai, peneliti dari Finlandia mengetahui bahwa
mereka telah menciptakan rekor baru. Rekor sebelumnya untuk pencapaian suhu terendah
adalah 0,00000000028 K (280 piko Kelvin (pK)) yang dicapai tahun 1993. Dari hasil
percobaan tanpa kenal menyerah selama 9 tahun, para peneliti dari Finlandia berhasil
mendingikan logam rhodium hingga suhu 0,0000000001 (100 pK). Percobaan dilakukan
melalui tiga tahap pendinginan. Tahap pertama mendinginkan hingga 3 mili kelvin, tahap
kedua meningikan hingga 50 mikro kelvin, dan tahap ketiga medinginkan hingga piko kelvin
hingga tercapai rekor dunia tersebut.
Kecepatan Formula 1 atau kuda, massa yang diangkat lifter, jauh lompatan mobil Pastrana,
dan suhu yang dicapai peneliti Finlandia adalah contoh besaran Fisika. Dan besaran-besaran
tersebut baru memiliki makna jika nilainya diberikan. Dengan adanya nilai maka semua
orang akan memiliki kesimpulan yang sama. Sebagai contoh, dengan adanya nilai kecepatan
mobil Formula 1 sebesar 250 km/jam dan kecepatan kuda 50 km/jam maka semua orang didunia memiliki kesimpulan yang sama bahwa mobil Formula 1 bergerak lima kali lebih cepat
dari kuda.
Jika hanya disebutkan bahwa mobil Formula 1 lebih cepat dari kuda maka orang yang
berbeda akan memili kesimpulan yang berbeda. Apakah dua kali lebih cepat, tiga kali lebih
cepat, sepuluh kali lebih cepat, atau lainnya.
1.2 Besaran FisikaDari penjelasan di atas kita jadi tahu bahwa besaran fisika sangat penting. Apakah sih besaran
fisika itu? Besaran fisika adalah sifat benda atau gejala alam yang dapat diukur. Panjang,
massa, lama waktu pertandingan bola, suhu udara, kekerasan benda, kecepatan mobil, terang
cahaya, energi yang tersimpan dalam bensin, arus listrik yang mengalir dalam kabel,
tegangan listrik PLN, daya listrik lampu ruangan, dan massa jenis air adalah contoh sifat-sifat
benda yang dapat dikur. Maka semuanya merupakan besaran fisika.
1.2.1 Besaran Pokok
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 6/288
6
Jika didaftar, jumlah besaran fisika yang ada saat ini sangat banyak. Namun, dari besaran
yang banyak tersebut, ternyata satu besaran dapat diperoleh dari besaran fisika yang lainya.
Contohnya, besaran massa jenis dapat diperoleh dari besaran massa dan volum. Massa jenis
adalah hasil baga massa dengan volum. Besaran gaya dapat diperoleh dari besaran massa dan
percepatan, di mana gaya adalah hasil perkalian massa dan percepatan. Besaran volum dapatdiperoleh dari pengukuran tiga besaran panjang (panjang, lebar, dan tinggi).
Karena adanya hubungan antar besaran-besaran tersebut, tentulah ada sekelompok besaran
fisika saja yang lebih mendasar dan semua besaran fisika lainnya (yang sangat banyak
tersebut) dapat diturunkan dari besaran dalam kelompok tersebut. Kelompok besaran yang
mendasar inilah yang harus ditentukan. Kelompok besaran ini selanjutknya dinamakan
besaran pokok . Berdasarkan sejumlah pertemuan para ahli fisika seluruh dunia, akhirnya
ditetapkan tujuh besaran pokok dalam fisika. Tujuh besaran tersebut tampak dalam Tabel 1.1
Tabel 1.1 Tujuh besaran pokok dalam fisika
Besaran Pokok Penggunaan
Panjang Mengukur panjang benda
Massa Mengukur massa atau kandungan materi
benda
Waktu Mengukur selang waktu dua peristiwa atau
kejadian
Kuat Arus Listrik Mengukur arus listrik atau aliran muatan
listrik dari satu tempat ke tempat lain
Suhu Mengukur seberapa panas suatu benda
Intensitas Cahaya Mengukur seberapa terang cahaya yang jatuh
pada benda
Jumlah zat Mengukur jumlah partikel yang terkandungdalam benda
Mengapa besaran pokok hanya tujuh dan mengapa yang ada di Tabel 1.1 yang ditetapkan
sebagai besaran pokok? Penetapan ini didasarkan atas diskusi dan perdebatan yang lama antar
ahli fisika terkenal di seluruh dunia. Beberapa alasan pemilihan tersebut di antaranya
1. Tujuh besaran tersebut merupakan jumlah paling sedikit yang masih memungkinkan
besaran-besaran lain dapat diturunkan. Jika kurang dari tujuh maka ada besaran lain
yang tidak dapat diperoleh dari besaran pokok.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 7/288
7
2. Tujuh besaran yang ada dalam Tabel 1.1 dapat diukur dengan ketelitian sangat tinggi.
Karena besaran pokok akan menurunkan besaran lain maka besaran-besaran tersebut
harus dapat ditentukan dengan sangat teliti
3. Besaran massa, pajang, dan waktu telah memiliki sejarah penggunaan yang sangat
lama dalam mekanika. Maka dalam penentuan besaran pokok, ketiga besaran tersebut
dimasukkan.
1.2.2 Besaran Turunan
Semua besaran fisika selain tujuh besaran pokok dalam Tabel 1.1 dinamakan besaran
turunan. Semua besaran turunan merupakan kombinasi dari besaran-besaran pokok. Karena
jumlah besaran fisika sangat banyak maka boleh dikatakan bahwa hampir semua besaran
fisika merupakan besaran turunan.
Besaran Fisika
Besaran Turunan
7 Besaran
Pokok
Contoh besaran turunan sebagai berikut.
1) Luas merupakan kombinasi dua buah besaran pokok panjang, yaitu panjang sisi dan
lebar sisi benda.
2)
Massa jenis merupakan kombinasi besaran pokok massa dan besaran turunan volum.
Sedanngkan besaran turunan volum merupakan kombinasi tiga besaran pokok
panjang, yaitu panjang, lebar, dan tinggi sisi benda.
3) Kecepatan merupakan kombinasi besaran pokok panjang dan besaran pokok waktu.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 8/288
8
Latihan
1.
Tentukan dua puluh besaran turunan dan besaran pokok yang membangun besaran
turunan tersebut.
2. Apa akibanya jika besaran pokok dijadikan delapan dengan menambah satu besaran
pokok tambahan?
3. Apa akibatnya jika salah satu besaran pokok yang diteapkan tidak dapat diukur
dengan teliti?
1.3 Pengukuran dan Satuan
Bagaimana para peneliti Finlandia mengatahui bahwa mereka telah mencapai suhi 100 pK?
Bagaimana wasit mengetahui bahwa Li Ping telah mengangkat barbell 230 kg? Bagaimana
juri mengetahui bahwa Pastrana telah melopmat dengan mobil sepanjang 274 kaki? Pastilah,
semuanya diketahui setelah dilakukan pengukuran.
Jadi, nilai besaran-besaran fisika hanya dapat diketahui setelah dilakukan pengukuran. Lalu,
apakah pengukuran itu? Apa yang kalian lakukan ketika melakukan pengukuran? Tentu
kalian mengambil alat ukur yang sesuai. Kemudian kalian membandingkan nilai yang tertera
pada alat ukur dengan besaran fisik benda. Inilah yang dinamakan pengukuran. Ketika angka
nol pada meteran berimpit dengan ujung kiri meja dan angka 140 cm berimpit dengan ujung
kanan meja maka kita simpulkan panjang menjas adalah 140 cm. Ketika beras ditempatkan di
atas neraca dan neraca menunjukkan pembacaan 1,5 kg maka kita simpulkan massa beras
adalah 1,5 kg.
Sumber: http://
awfulbooks.com
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 9/288
9
Gambar 1.4 Pengukuran lebar buku
Sumber: http://chip.co.id
Gambar 1.5 Pengukuran massa daging kurban
Sumber: http://
orsprinterelectric.com
Gambar 1.6 Mengukur kecepatan kendaraan dengan speedometer
Guru meminta tiga siswa mengukur panjang meja. Siswa pertama melaporkan 1,5. Siswa
kedua melaporkan 150. Siswa ketiga melaporkan 1 500. Siapakah yang benar? Belum tahu,
karena dalam laporan tiga siswa ada informasi yang hilang, yaitu satuan yang digunakan.
Kalau siswa pertama melaporkan 1,5 m, siswa kedua melaporkan 150 cm, dan siswa ketiga
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 10/288
10
melaporkan 1500 mm maka hasil pengukuran mereka bertiga persis sama. Dan orang lain
yang tidak ikut mengukur akan memberi kesimpulan yang sama tentang panjang meja.
Tampak bahwa satuan sangat penting dalam fisika. Hasil pengukuran tanpa satuan hanya
membingungkan orang. Hasil pengukuran yang disertai satuan akan ditafsirkan sama oleh
siapa pun dan di mana pun. Jika kalian melakukan pengukuran besaran fisika, kalian wajib
menyertakan satuan yang tepat .
1.3.1 Pengukuran dengan Satuan Tidak Baku
Ketika kaidah ilmiah belum dibangun, masyarakat sebenarnya telah melakukan pengukuran.
Namun satuan pengukuran yang mereka gunakan umumnya tidak baku. Mereka
menggunakan satuan jengkal, hasta, depa, yang bisa berbeda santara satu orang dengan orang
lainnya. Panjang meja yang kalian ukur dengan jengkal tentu memberikan nilai yang berbeda jika diukur dengan jengkal guru. Untuk meja yang sama, mungkin kalian mendapatkan 10
jengkal, sedangkan guru hanya mendapatkan 8 jengkal. Hasil pengukuran dengan besaran
tidak baku tidak dapat digunakan untuk komunikasi antar peneliti, tidak dapat digunakan
dalam penelitian ilmiah, dan tidak dapat digunakan dalam pembangunan industri.
Sumber: http://kaskus.us
Gambar 1.7 Jengkal merupakan alat ukur yang tidak baku
1.3.2 Pengukuran dengan Satuan Baku
Nilai pengukuran akan berguna jika dilakukan dalam satuan baku. Satuan baku adalah
satuan yang diterima secara umum dan terdefinisi dengan pasti nilainya. Contoh satuan baku
untuk pengukuran panjang adalah meter, sentimeter, millimeter, kilometer, micrometer, dan
sebagainya. Semua orang di dunia memiliki penafsiran yang sama tentang panjang satu meter,
satu millimeter, satu micrometer, dan sebagainya. Apabila dilaporkan panjang benda adalah
1,4 meter maka semua orang akan memiliki kesimpulan yang sama.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 11/288
11
Watashi wa ichi
metoru yoku
wakarimashita
Saya juga paham
panjang satu
meter lho
I understand
very well one
meter length
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 12/288
12
Sumber: http:// radar-bogor.co.id
Gambar 1.8 Orang sedang mengukur panjang dengan satuan baku (meteran)
http://
autobildindonesia.com
Gambar 1.9 Mengukur tekanan ban kendaraan dengan satuan baku
1.3.3 Alat Ukur Baku
Sudah banyak sekali alat ukur dalam satuan baku yang bibuat orang. Perbedaan satu alat ukur
dengan alat ukur lainnya biasa ditentukan oleh
1) Penggunaannya
2) Ketelitian pengukuran
3)
Jangkauan pengukuran.
Contoh alat ukur satuan baku tampak pada Tabel 1.2
Table 1.2 Beberapa alat ukur satuan baku
Alat ukur Nilai
terkecil
yang
Jangkauan
pengukuran
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 13/288
13
dapat
diukur
1 mm 1 meter
1 mm 5 meter
0,1
mm
20 cm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 14/288
14
0,01
mm
5 cm
0,001 g 100 g
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 15/288
15
1 kg 150 kg
1 s 12 jam
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 16/288
16
0,1 s 15 menit
1.4 Satuan Sistem Internasional
Sumber: http://arsipberita.com
Gambar 1.10 Pesawat Garuda ini sedang terbang pada ketinggian 10 000 kaki diukur dari
permukaan laun. Berapa meterkah ketinggian pesawat Garuda?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 17/288
17
Sumber: http:// sam42inchplasma.lcdtvsbestprices.com
Gambar 1.11 Layar LCD Samsung ini memiliki ukuran 42 inci. Berapa meterkah ukuran
layar tersebut?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 18/288
18
Sumber: http://www.overseaspropertymall.com
Gambar 1.12 Burj Dubai ini merupakan banguan tertinggi di dunia saat ini. Tingginya adalah
555,3 meter.
Tampak dari Gambar 1.10 – 1.12 bahwa satuan panjang yang baku juga bermacam-macam.
Satuan kaki, inci, dan meter adalah satuan panjang yang baku karena berapa panjangnya telahterdefinisi dengan jelas. Namun tidak semua orang akrab dengan bermacam-macam satun
baku tersebut. Kita di Indonesia lebih mudah menggunakan satuan meter daripada kaki dan
inci. Negara lain mungkin lebih sering menggunakan satuan kaki atau inci.
Untuk menyeragamkan penggunaan satuan di seluruh dunia, pada Konferensi Umum Berat
dan Pengukuran ke-14 tahun 1971 ditetapkan satuan internasional untuk tujuh besaran pokok.
Satuan tersebut selanjutnya dinamakan satuan SI ( Le Systeme Internationale). Satuan SI
untuk tujuh besaran pokok tampak pada Tabel 1.2
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 19/288
19
Tabel 1.2 Satuan SI untuk besaran pokok
Besaran Pokok Satuan SI Singkatan
Panjang meter m
Massa kilogram kg
Waktu sekon s
Kuat arus listrik ampere A
Suhu kelvin K
Intensitas cahaya kandela Cd
Jumlah zat mol mol
1.4.1 Satuan MKS dan CGS
Cabang fisika yang paling awal berkembang adalah mekanika. Di dalam mekanika, besaran
fisika yang digunakan hanayalah panjang, massa, dan waktu. Satuan SI untuk ketiga besaran
terebut adalah meter, kilogram, dan sekon. Ketiga satuan ini biasa disebut satuan MKS (M =
meter, K = kilogram, dan S = second).
Satuan lain yang digunanakan untuk tiga besaran dalam mekanika adalah centimeter untuk
panjang, gram untuk massa, dan second untuk waktu. Ketiga satuan tersebut dinamakan
satuan CGS (C = centimeter, G = gram, dan S = second). Kaitan antara satuan MKS dan CGS
sangat mudah, yaitu 1 meter = 100 centimeter dan 1 kilogram = 1 000 gram.
1.4.2 Penetapan Nilai Satuan SI untuk Besaran Pokok
Setelah para ahli menetapkan satuan SI untuk besaran-besaran pokok, yang harus dilakukan
selanjutnya adalah menentukan nilai untuk tiap satuan tersebut. Berapa nilai satu kilogram
tersebut? Berapa panjangkah satu meter? Berapa lamakah satu sekon? Penetapan ini pun
ditentukan dalam Konferensi Umum Berat dan Ukuran para ahli seluruh dunia. Khusus untuk
satuan massa, panjang, dan waktu, nilai satuan yang telah ditetapkan hingga saat ini sebagai
berikut.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 20/288
20
Satuan Panjang
Mula-mula satu meter didefinisikan berdasarkan keliling bumi. Ditetapkan bahwa panjang
garis keliling bumi yang melalui kota Paris, Prancis ditetapkan memiliki panjang 40 000 000m. Jadi panjang satu meter sama dengan 1/40 000 000 garis keliling bumi yang melalui kota
Paris.
Pada akhir abad ke-19, panjang satu meter didefinisikan ulang. Panjang satu meter ditetapkan
sama dengan jarak dua goresan pada batang campuran logam platina dan iridium yang
tersimpan di International Bureau of Weight and Measures di kota Sevres, Prancis. Logm
tersebut disimpan pada kondisi yang dikontrol secara ketat utuk menghindari perubahan
dimensi.
Setelah laju cahaya dapat diukur dengan sangat teliti, pada Konferensi Umum Tentang Beratdan Pengukuran ke -17 tahun 1983, panjang satu meter didefinisikan ulang sebagai jarak
tempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299 792 458 secon. Ini berarti pula bahwa
selama satu sekon cahaya merambat dalam ruang hampa sepanjang 299 792 458 meter.
Sumber: http://umbc.edu
Gambar 1.13 Mula-mula keliling bumi melalui kota Paris ditentukan sama dengan 40 000
000 meter.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 21/288
21
Gambar 1.14 Jarak dua goresan pada balok logam campuran dari platina dan iridium yang
tersimpan di International Bureau of Weight and Measures ditetapkan sebagai panjang satu
meter di akhir abad ke 19.
t = 0 s
t = 1/299 792 458 s
1 meter
Figure 1.15 Jarak tempuh cahaya dalam vakum selama458792299
1 s ditetapkan sebagai
panjang satu meter
Satuan Massa
Masa standar satu kilogram adalah massa silinder logam yang terbuat dari campuran logam platina dan iridium. Massa standar ini disimpan dalam kondisi yang dikontrol secara ketat di
International Bureau of Weights and Measures di kota Sevres, Prancis.
Beberapa negara membuat duplikat massa standar tersebut dan menyimpannya di lembaga
pengukuran masing-masing. Gambar 1.16 adalah duplikat massa 1 kg standar yang disimpan
di National Institute of Standard and Technology (NIST), Amerika Serikat.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 22/288
22
http://zelnio.org http://museum.nist.gov
Gambar 1.16 Duplikat massa standar yang disimpan di National Institute of Standard and
Technology (NIST), Amerika Serikat
Satuan Waktu
Pada Konferensi Umum tentang Berat dan Pengukuran ke-13 tahun 1967 ditetapkan standar
waktu satu detik berdasarkan frekuensi gelombang yang dipancarkan atom. Dipilih atom
Cesium dengan nomor atom 133 (Cesium-133) sebagai atom standar karena frekuensi
gelombang yang dipancarkan dipancarkan dapat dihasilkan dengan mudah dan dapat diukur
dengan ketelitian sangat tinggi. Ternyata, cahaya yang dipancarkan atom Cesium-133 bergetar sebanyak 9 192 631 770 kali dalam satu sekon (Gambar 1.17). Dengan demikian,
satu sekon didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh gelombang yang dipancarkan
atom Cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9 192 631 770 kali.
Gambar 1.17 Atom Cesium-133 memancarkan gelombang dengan frekuensi getaran
sebanyak 9 192 631 770 kali per sekon (sumber: http://en.wikipedia.com).
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 23/288
23
Untuk memproduksi waktu standar tersebut maka dibuat jam yang didasarkan getaran
gelombang yang dipancarkan atom Cesium-133. Jam tersebut dinamakan jam atom. Contoh
jam atom pertama tersimpan di NIST, Amerika tampak pada Gambar 1.18. Jam atom
menghasilkan ketelitian yang sangat tinggi. Kesalahan yang terjadi kurang dari 1 sekon
dalam waktu 30 000 tahun.
Sumber: http://nist.gov
Gambar 1.18 Jam atom yang didasarkan atas frekuensi gelombang yang dipancarkan atom
Cesium-133. Jam ini tersimpan di NIST, Amerika.
Contoh 1.1
Dalam satu menit, berapa kali jumlah getaran gelombang yang dipancarkan atom Cesium-
133?
Jawab
Jumlah getaran dalam satu detik = 9 192 631 770 kali
Satu menit = 60 detik
Jumlah getaran dalam satu menit = 60 9 192 631 770 = 551 557 906 200 kali
Latihan
1.
Berapa jauhkan jarak tempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1 jam dan selama 1
tahun?
2. Berapa jarak tempuh berkas sinar laser selama dua kali getaran gelombang yang
dipancarkan atom Cesium-133?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 24/288
24
3. Jam atom mungkin akan menunjukkan kesalahan pembacaan setengah menit setelah
berapa tahun pemakainkah?
1.5 Penyajian Hasil Pengukuran
Jarak rata-rata Bumi-Matahari adalah 150 000 000 000 meter. Jari-jari atom hidrogen adalah
0,000 000 000 5 meter. Massa elektron adalah 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
91 kg. bayangkan kalau kalian harus selalu menuis bilangan seperti itu. Sangat merepotkan
bukan?
1.5.1 Bentuk Baku Bilangan
Dalam fisika banyak besaran fisis yang nilainya sangat kecil dan banyak pula yang memiliki
nilai sangat besar. Untuk memudahkan penulisan nilai tersebut maka diperkenalkan bentuk
baku (bentuk ilmiah) untuk menuliskan bilangan. Bentuk baku yang umumnya digunakan
berbasis bilangan desimal. Cara penulisan bentuk baku tersebut cukup sederhana.
Untuk bil angan yang lebih dari 10
i. Nyatakan sebagai perkalian bilangan yang nilainya antara 1 sampai 10 dengan
sejumlah bilangan 10.
Contoh
13,5 = 1,35 10
267 775 = 2,67775 10 10 10 10 10
8 937 289 000 = 8,937289000 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
ii. Hitung jumlah angka sepuluh yang muncul. Jika terdapat n buah angka sepuluh yang
muncul maka ganti semua angka sepuluh tersebut dengan 10n
Contoh
13,5 = 1,35 10
Hanya ada satu buah angka 10 yang muncul. Jadi, 13,5 = 1,35 101
267 775 = 2,67775 10 10 10 10 10
Ada 5 buah angka sepuluh yang muncul. Jadi 267 775 = 2,67775 105
8 937 289 000 = 8,937289000 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 25/288
25
Ada 9 buah angka sepuluh yang muncul. Jadi 8 937 289 000 = 8,937289000 109
iii. Bulatkan angka di belakang koma dalam jumlah desimal yang diinginkan dengan
aturan: (a) jika bilangan tersebut kurang dari 5 maka dibuang, (b) jika bilangantersebut adalah bilangan 5 ke atas maka angka di depannya dinaikkan satu.
Contoh
Kita ingin menyatakan 2,67775 105 dalam dua angka desimal (dua angka di
beakang koma). Perhatikan angka ke tiga, yaitu 7. Angka tersebut lebih dari 5. Oleh
karena itu angka ke dua di belakang koma dinaikkan 1 menjadi 8. Kita akhirnya
dapatkan 2,68 105
Kita ingin menyatakan 8,937289000 10
9
dalam tiga angka desimal (tiga angka di beakang koma). Perhatikan angka ke empat, yaitu 2. Angka tersebut kurang dari 5.
Oleh karena itu angka ke tiga di belakang koma tidak berubah. Kita akhirnya
dapatkan 8,937 109
Untuk Bi langan yang Kurang Dari 1
i. Nyatakan sebagai pebagian bilangan yang nilainya antara 1 sampai 10 dengan
sejumlah bilangan 10.
Contoh
0,135 =10
35,1
0,0000267 775 =1010101010
677775,2
ii.
Hitung jumlah angka sepuluh yang muncul di bawah tanda pembagian. Jika terdapat n
buah angka sepuluh yang muncul maka ganti semua angka sepuluh tersebut dengan
10-n
Contoh
0,135 =10
35,1
Hanya ada satu buah angka 10 yang muncul. Jadi, 0,135 = 1,35 10-1
0,0000267 775 =1010101010
677775,2
Ada 5 buah angka sepuluh yang muncul. Jadi 0,0000267 775 = 2,67775 10-5
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 26/288
26
iii. Bulatkan angka di belakang koma dalam jumlah desimal yang diinginkan dengan
aturan: (a) jika bilangan tersebut kurang dari 5 maka dibuang, (b) jika bilangan
tersebut adalah bilangan 5 ke atas maka angka di depannya dinaikkan satu.
Contoh
Kita ingin menyatakan 2,67775 10-5 dalam empat angka desimal (empat angka di
beakang koma). Perhatikan angka ke lima, yaitu 5. Oleh karena itu angka ke empat di
belakang koma dinaikkan 1 menjadi 8. Kita akhirnya dapatkan 2,6778 10-5
1.5.1 Awalan Satuan
Satuan SI juga memperkenalkan kita pada penggunaan awalan dalam penuluisan besaran fisis.
Penggunaaan awalan tersebut merupakan alternative penggunaan bilangan pangkat sepuluh.
Awalah-awalan yang dibakukan tampak pada Tabel 1.3
Tabel 1.3 Awalan-awalan satuan SI
Awalan Singkatan Bentuk Pangkat
atto a 10-
femto f 10-
piko p 10-
nano n 10
-
mikro 10-
mili m 10-
senti c 10-
tanpa awalan - 1
kilo k 10
mega M 10
giga G 10
tera T 10
exa E 10
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 27/288
27
Contoh 1.2
Diameter sebuah atom adalah 3,2 10-10 m. Nyatakan diameter tersebut dalam awalan yang
terdekat.
3,2 10-10 m
Jawab
3,2 10-10 m = 0,32 10-9 m = 0,32 nm
atau
3,2 10-10 m = 320 10-12 m = 320 pm
Contoh 1.3
Berapa detikkan satu tahun? Nyatakan hasilmu dalam awalan satuan terdekat.
Jawab
1 tahun = 365,25 hari = 365,25 24 jam = 365,25 24 60 menit = 365,25 24 60 60
detik = 31 557 600 detik = 31,5576 106 detik = 31,5576 Ms
1.6 Konversi Satuan
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Berapa jarak tempuh mobil selama 40
sekon? Tentu kamu tidak bisa langsung mengalikan 72 40 = 2 880 km karena satuan waktu
dalam kecepatan tidak sama dengan satua waktu perhitungan. Hasil tersebut salah!! Satuan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 28/288
28
waktu dalam kecepatan adalah jam sedangkan satuan waktu yang diberikan untuk
menghitung jarak adalah sekon. Perhitungan baru dapat dilakukan jika satuan waktu
keduanya disamakan dulu. Bisa sama-sama dalam jam atau sama-sama dalam sekon.
Hal semacam ini sangat sering dijumpai dalam menyelesaikan soal-soal fisika. Kita diberikan
besaran-besaran fisis dalam satuan yang bermacam-macam dan besaran-besaran tersebut
harus digunakan secara bersamaan dalam perhitungan. Oleh karena itu kemampuan
mengkonversi besaran antar satuan yang berbeda harus kalian miliki. Bagaimana teknik
konversi tersebut? Mari kita bahas.
Kita kembali ke persoalan mobil di atas. Untuk melakukan perhitungan, kita harus samakan
satuan waktu. Kita coba dua cara berikut ini.
Satuan waktu diubah ke sekon.
Kita dapat menulis 72 km/jam = 72 km /1 jam
Karena 1 jam = 3 600 s maka 72 km /1 jam = 72 km/3 600 s = 0,02 km/s
Dengan demikian, jarak tempuh mobil selama 40 s adalah 0,02 km/s 40 s = 0,8 km
Satuan waktu diubah ke jam
Karena 1 jam = 3 600 s maka 1 s = (1/3 600) jam
Dengan demikian, 40 s = 40 (1/3 600) jam = 0,0111 jam
Jarak tempuh mobil menjadi 72 km/jam 0,0111 jam = 0,8 km
Contoh 1.4
Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama satu tahun.
Jika kecepatan cahaya 3 108 m/s dan satu tahun sama dengan 365,25 hari, berapakah
panjang satu tahun cahaya dinyatakan dalam Mm?
Jawab
Karena satuan waktu dalam kecepatan cahaya dan satuan waktu dalam hari berbeda maka
kita perlu melakukan konversi satuan terlebih dahulu agar satuan menjadi sama. Jika
menggunakan satuan sekon maka kita ubah 365,25 hari dalam sekon.
365,25 hari = 365,25 24 jam = 365,25 24 3 600 s = 3,15576 107 s.
Dengan demikian, jarak tempah cahaya selama satu tahun adalah
(3 108 m/s) (3,15576 107 s) = 9,47 1015 m
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 29/288
29
= (9,47 109) 106 m = 9,47 109 Mm
Latihan
Para ahli geologi memperkirakan bahwa danau Toba sekarang merupakan bekas peninggalan
letusan dasyat yang dikenal dengan supervulkanik pada 73 000 tahun yang lalu. Kekuatan
letusan gunung Toba sekitar 300 kali kekuatan letusan gunung Tambora di Kabupaten
Dompu, Sumbawa tahun 1815. Letusan gunung Tambora merupakan letusan gunung terbesar
sepanjang sejaran yang sempat tercatat. Jumlah material erupsi yang dimuntahkan akibat
letusan Toba sekitar 3000 km3. Letusan ini diduga memusnahkan hampir seluruh umat
manusia di muka bumi. Hanya beberapa orang saja yang selamat.
Sumber: http:// argakencana.blogspot.com
Gambar 1.19 Foto danau Toba diambil dari satelit.
1)
Hitunglah berapa detik yang lalu terjadi letusan gunung Toba.
2) Berapa volume material erupsi letusan Toba dinyatakan dalam satuan cm3?
3) Berapa menit yang lalu terjadi letusan gunung Tambora?
Rangkuman
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 30/288
30
1) Besaran fisika adalah sifat benda atau gejala alam yang dapat diukur
2) Besaran pokok dalam fisika adalah: panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus listrik,
intensitas cahaya, dan jumlah zat
3)
Satuan SI untuk tujuh besaran pokok di atas adalah: meter (m), kilogram (kg), sekon(s), kelvin (K), amper (A), candela (Cd), dan mol
4) Hampir semua besaran fisika merupakan besaran turunan
5) Pengukuran pada dasarnya adalah membandingkan nilai sifat neda dengan nilai yang
tertera pada alat ukur yang sesuai.
Soal Pilihan Ganda
1) Besaran pokok yang menyusun kecepatan adalah
a) Massa dan waktu
b)
Massa dan panjang
c) Waktu dan panjang
d)
Massa dan suhu
e)
Massa waktu dan panjang
2) Pasangan besaran dan satuan SI yang tepat adalah
a) Panjang dan kaki
b)
Suhu dan celcius
c) Waktu dan tahun
d)
Massa dan ton
e) Arus listrik dan ampere
3) Besaran yang memiliki satuan yang salah adalah
a) Panjang dan inci
b) Suhu dan Fahrenheit
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 31/288
31
c) Massa dan ons
d) Waktu dan tahun cahaya
e)
Intenitas cahaya dan candela
4)
Berikut ini adalah kelompok satuan MKS
a) Meter, gram, sekon
b) Centimeter, gram, sekon
c) Meter, kilogram, sekon
d) Kilometer, kilogram, sekon
e) Kilometer, kiloghram, kilosekon
5)
Satu megameter sama dengan
a) 0,001 meter
b)
0,01 meter
c)
1 000 meter
d) 1 000 000 meter
e) 1 000 000 000 meter
6) Hubungan berikut ini yang benar adalah
a)
1 m = 100 mm
b) 1 cm = 0,1 m
c)
1 mm = 0,001 m
d) 1 Mm = 1 000 000 cm
e) 1 km = 1 000 mm
7) Luas bidang sebesar 2 cm2 sama dengan
a) 20 mm2
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 32/288
32
b) 200 mm2
c) 0,02 m2
d)
0,02 mm2
e)
0,002 mm2
8) Kecepatan mobil Formula 1 di lintasan lurus adalah 275 km/jam. Berikut ini adalah
ungkapan lain kecepatan tersebut, kecuali
a)
0,0764 km/s
b) 275 000 m/jam
c)
0,275 m/jam
d) 76,4 m/s
e) 4,58 km/menit
9) Kecepatan minimum yang diijinkan untuk kendaraan di suatu jalan tol adalah 60
km/jam. Jika bergerak dengan kecepatan minimum ini maka selama waktu 15 detik
kendaraan berpindah sejauh
a) 900 km
b) 900 m
c) 4 km
d)
0,25 km
e) 60 m
10)
Massa jenis air adalah 1 g/cm3
. Jika dinyatakan dalam satuan MKS maka massa jenisair adalag
a) 1 kg/m3
b)
1000 g/m3
c) 1000 kg/m3
d) 1000 kg/cm3
e)
1 000 000 kg/m
3
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 33/288
33
11) Guru meminta lima siswa mengukur lebar papan tulis. Laporan panjang meja yang
salah adalah
a)
2,01 m
b) 200 cm
c) 2 009 mm
d) 0,002 km
e)
0,2 Mm
12)
Harga perhiasan emas di pasar adalah Rp 300 000/g. Ibu ke pasar membeli perhisan
dengan membasa uang Rp 2 400 000. Massa emas yang Ibu bawa pulang berikut ini
yang salah adalah
a)
8 g
b) 8 10-3 kg
c) 8 000 mg
d)
8 10-3 Mg
e) 800 cg
13)
Jarak rata-rata bumi-bulan adalah 384 000 km atau
a) 384 Tm
b)
384 Gm
c)
384 mm
d) 384 m
e) 384 nm
14) Frekuensi cahaya yang dipancarkan atom Cesium-133 adalah 9 192 631 770 Hz.
Frekuensi tersebut dapat juga ditulis
a)
9,19263177 THz
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 34/288
34
b) 9,19263177 GHz
c) 9,19263177 MHz
d)
9,19263177 kHz
e)
9,19263177 nHz
15)
Beraapakah massa tubuh orang berikut ini?
a) 120 g
b) 120 000 g
c)
120 Mg
d) 120 cg
e)
120 mg
16) Tembok besar China dibangun dari abat ke-5 SM hingga abad ke 16 M. Panjang total
tembok adalah 8 851,8 km. Lama pembangunan tembok China dalam satuan tahun
dan panjang tembok dalam satuan lain yang benar adalah
a)
11 tahun dan 8,8518 Mm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 35/288
35
b) 21 tahun dan 8,8518 Mm
c) 2 100 tahun dan 8,8518 Mm
d)
2 100 tahun dan 8,8518 Gm
e)
11 tahun dan 8,8518 Gm
17) Menurut hikayat, kisah candi Roro Jonggrang bermula dari permintaan Roro
Jonggrang kepada Bandung Bondowoso agar dibuatkan seribu candi hanya dalam
waktu semalam. Bandung Bondowoso hampir berhasil membuat seribu candi tersebut.
Jika satu candi dibuat dalam wakru yang sama, waktu yang diperlukan Bandung
Bondowoso membuat satu candi adalah
a) 43,2 detik
b)
0,012 detik
c) 0,012 menit
d) 0,024 jam
e) 86,4 detik
Catatan: Bandingkan kisah ini dengan pembuatan tembok besar China yang sangat lama.
Dalam cerita kita, sesuatu bisa dibuat hanya dalam satu malam. Suatu cerita yang sangat
tidak mendidik! Kita diajarkan untuk berpikir singkat, mencapai hasil dalam waktu singkat.
Padahal tidak ada dalam sejarah manusia hasil-hasil besar dapat dicapai dalam waktu
singkat. Hasil-hasil besar hanya dapat dicapai dalam waktu lama dan pengorbanan yang
besar. Kisah yang tidak mendidik lainnya adalah Sangkuriang yang sanggup membuat
perahu dalam satu malam.
18) Ungkapan lain untuk satu abad yang tidak benar adalah
a)
100 tahun
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 36/288
36
b) 36 525 hari
c) 0,1 kilo tahun
d)
0,36525 mega hari
e)
0,1 mega tahun
19) Waktu yang dicatat oleh stopwatch berikut ini adalah
a)
12,3856 jam
b)
12,3856 menit
c) 12,3856 detik
d) 12 jam 38 menit 56 detik
e) 12 menit dan 38,56 detik
20)
Besaran apa dan nilainya berapa yang dikur oleh alat berikut ini
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 37/288
37
a) Arus listrik 50 ampere
b) Arus listrik 50 A
c) Tegangan listrik 50 volt
d) Tegangan listrik 50 V
e) Tahanan listrik 50 ohm
Soal Isian
1) Hyundai Heavy Industries (HHI) milik Korea Selatan adalah Perusahaan pembuatan
kapal laut terbesar dan terbaik di dunia. Kapal-kapal tanker dengan bobot puluhan juta
ton yang dipakai di seluruh dunia dibuat oleh perusahaan ini. Baru-baru ini HHI
membuat kapat pengangkut LPG terbesar di dunia dengan bobot 94 juta ton. Jika 1tom = 1 000 kg, berapakah bobot kapal yang dibuat HHI dalam satuan Gg, mg, dan
kg?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 38/288
38
Gambar 1.20 Salah satu kapal tanker super besar yang diproduksi HHI, Korea Selatan. Di
awal tahun 70-an Indonesia dan Korea Selatan berada dalam taraf perkembangan yang sejajar.
Namun sekarang Korea Selatan menjadi salah satu negara termaju di dunia dan teramsuk
negara dengan ekonomi terkuat ke-16 di dunia. Dalam rentang waktu yang sama, Indonesia
tidak berubah jauh kondisi ekonominya. Jika kita ingin maju kita harus bias bekerja kerasseperti warga Korea Selatan.
2)
Rekor dunia lari marathon putra dipegang oleh Haile Gebrselassie dari Etiopia. Ia
menciptakan waktu 2 jam 3 menit dan 59 detik pada lomba Maraton Berlin, 28
September 2008. Panjang lintasan marathon adalah 42,195 km.
http://tsehainy.com
Gambar 1.21 Haile Gebrselassie dari Etiopia, pencipta rekor dunia marathon putra. Sangat
mengagumkan, negara yang masih terbelakang dengan sejumlah konfik mampu melahirkan
atlit-atlit termashur di dunia. Kapan kita tidak bias ya?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 39/288
39
a) Berapakah rekor Gebrselassie dalam satuan jam?
b) Berapakah rekor Gebrselassie dalam satuan menit?
c)
Berapakah rekor Gebrselassie dalam satuan detik?
d)
Berapa panjang lintasan marathon dalam satuan mm?
e)
Jika kecepatan adalah jarak dibagi waktu, berapa kecepatan lari Gebrselassie dalam
satuan m/s dan satuan km/jam?
3) Rekor duna kecepatan servis bola tenis dibuat oleh Andy Roddick dari USA dengan
kecepatan servis 249.4 km/jam. Berapa kecepatan tersebut dalam m/s?
http:// livetennisguide.com
Gambar 1.22 Andy Roddick dari USA mencatat rekr dunia untuk kecepatan servis bola tenis.
4)
Suatu hari curah hujan di suatu daerah adalah 10 cm. Akibat berkurangnya daerah
resapan air, hanya 20% air yang meresap ke tanah hingga hujan berhenti. Jika daerah
tersebut tidak memiliki saluran drainase yang baik, berapa tinggi genangan air di
permukaan tanah saat hujan berhenti? Jika panjang daerah tersebut 5 km dan lebarnya
4 km, berapa volume air tergenang saat hujan berhenti dalam satuan meter kubik?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 40/288
40
5) Di suatu keluarga, gas LPG 3 kg dapat digunakan untuk memasak selama seminggu.
Berapa mass gas LPG yang digunakan untuk memakas satu hari? Berapa Mg gas LPG
yang dibutuhkan untuk memasak setahun?
6) Nyatakan pembacaan berikut ini dalam satuan SI dan bentuk baku
Pembacaan Nilai baku dalam satuan SI
45 Gm
4 236 m
0,75 mA
0,000035 GK
25 nm
1 500 g/mm
108 km/jam
700 nK
7) Jalan delapan lajur (masing-masing 4 lajur dalam arah berlawanan) mengalami
kemacetan. Jika dianggap jalan tersebut hanya dilewati mobil dengan panjang 6 meter,
berapa jumlah mobil yang berada di jalan tersebut saat terjadi kemacetan dua arah
sepanjang 1,2 km?
Sumber: http://primaironline.com
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 41/288
41
Gambar 1.23 Contoh kemacetan di jalan-jalan kota besar. Terjadi pemborosan waktu dan
bahan bakar yang luar biasa. Polusi yang dihasilkan oleh gas buang kendaraan juga
mengancam kesehatan kita semua serta menimbulkan pemanasan global.
8)
Gambar berikut ini adalah makna angka yang tertulis pada ban kendaraan
Gambar 1.24 Makna angka yang tertera pada ban kendaraan
Jika 1 inci = 2,54 meter tentukan
a) Diameter felk
b)
Diameter luar ban
c) Tebal ban (antara felk sampai diameter terluar)
d)
Jumlah putaran ban setelah kendaraan berpindah sejauh 500 m.
e) Tentukan tebal ban, diameter luar ban dan diameter luar felk jika tertulis 180/60/14
9) Jika di pinggir jalan tol terpasang simbol seperti ini, apa maksudnya?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 42/288
42
10)
Akibat penyedotan air tanah besar-besaran oleh industri, mall, dan pemukiman dikota-kota besar terjadi penurunan drastic permukaan air tanah. Di kota Bandung, air
tanah turun 2-3 meter/tahun. Penyedotan air tanah menyebabkan terjadinya rongga di
dalam tanah sehingga tanah di atas turun mengisi rongga-rongga tersebut. Permukaan
tanah secara perlahan-lahan menjadi rendah. Ini merupakan penyebab kenapa
sebagian permukaan tanah di Jakarta dan sejumlah kota di tepi pantai lebih rendah
dari permukaan air laut. Hujan kecil yang terjadi sudah bisa menghasilkan banjir
karena air tidak dapat mengalir ke laut.
a) Berapa kecepatan turun air tanah di Bandung dalam satuan MKS?
b) Berapa penurunan air tanah selama 8 tahun dalam satuan Mm?
c) Kedalaman maksimum air tanah yang dapat disedot pompa biasa adalah 10 meter.
Apakah dalam 10 tahun air tanah di Bandung masih dapat disedot pompa biasa?
11)
Metode pencacahan radioaktif dapat digunakan untuk memperkirakan umur fosil atau
benda purbakala lainnya. Metode ini didasarkan pada peluruhan atom karbon-14.
Kekuatan radioaktif atom ini berkurang menjadi setengahnya dalam waktu 5 730
tahun. Ini berarti setelah 5 730 tahun kekuatan radioaktif menjadi setengah, setelah 2
5 730 = 11 460 tahun kekuatan radioaktif menjadi ¼ kekuatan awal dan seterusnya.Misalkan kekutan pancaran radioaktif karbon-14 sebuah fosil adalah 1/8 kekuatan
semula. Berapa umur fosil tersebut?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 43/288
43
Kegiatan Kreatif
1) Dapatkah kita memperkirakan jarak sebuah kapal yang cukup jauh jaraknya dari kita
sementara kita hanya memiliki sebatang penggaris? Jawabanya dapat, yaitu dengan
menggunakan metode paralaks. Caranya sebagai berikut
Mata kanan
Mata kiri
R y
x1
x2
Ambil kertas dan penggaris. Tempatkan kertas di depan mata amati satu titik di kapal
dengan satau mata (mata yang lain di tutup). Tandai arah gari penlihatan dari mata ke
titik di kapal tepat di tepi kertas. Lakukan hal yang sama dengan mata sebelah.
Usahakan jangan sampai kertas bergesar posisi. Setelah itu kalian ukur jarak x1, x2,
dan y. Jika jarak kalian ke kapal adalah R maka dengan aturan perbandingan segitiga
sebangun kita dapatkan hubungan berikut ini
y R
x
R
x
12
R x y R x12
)(
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 44/288
44
R x y x R x 122
y x R x x 212 )(
12
2
x x
y x
R
Jadi, dengan mengukur x1, x2, dan y maka kita dapat memperkirakan jarak kapal ke
posisi kita berdiri. Memang hasil yang diperoleh tidak terlalu tepat. Tetapi sedidaknya
akan memberikan perkiraan jarak benda yang jauh terebut. Metode ini sering dipakan
para ahli astronomi untuk menentukan jarak bintang dari bumi.
2) Tebal satu lembar kertas kurang dari satu millimeter. Kalian memiliki penggaris
dengan skala terkecil satu millimeter. Kaliam diminta mengukur tebal selembar kertasdengan menggunakan penggaris tersebut. Dapatkah dilakukan? Jawabannya dapat.
Susun puluhan lembar atau ratusan lembar kertas. Ukur tebal susunan kertas tersebut
dengan menggunakan mistar. Tebal satu lembar kertas sama dengan hasil pengukuran
dibagi jumlah lembar kertas.
3) Kalian diminta oleh guru mengukur volume paku yang sangat kecil dengan teliti.
Dapatkah dilakukan? Jawabannya dapat. Ambil gelas ukur dan puluhan hingga
ratusan buah paku. Isi gelas ukur dngan air dan tandai posisi permukaan air.Masukkan puluhan hingga ratusan paku ke dalam air sehingga permukaan air naik
dengan jelas. Baca kenaikan permukaan air. Dari dua posisi permukaan air kita dapat
menentukan volume total paku. Volume satu paku sama dengan volume kenaikan air
dibagi jumlah paku yang dimasukkan.
4) Kalian diminta oleh guru menentukan kecepatan bunyi di udara. Kalian hanya
dilengkapi dengan stopwatch yang bias mengukur hingga ketelitian 0,01 detik.
Bagaimana kalian melakukannya? Percobaan ini dapat dilakukan dengan baik jika adasumur yang agak dalam. Pertama kalian tentukan kedalaman sumur dengan melepas
batu ke dalam sumur dan ukur waktu yang diperlukan batu mencapai dasar sumur
(amati dngan mata ketika batu tepat mengenai air). Untuk memperjelas penglihatan,
kalian bias menggunakan lampu senter. Jika waktu yang diperlukan batu jatuh ke
permuaan air dalam sumur adalah t maka kedalaman sumur memenuhi rumus291,4 t y . Dari mana datangnya rumus ini, kalian akan pelajari di bab selanjutnya
nanti.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 45/288
45
5) Setelah itu kalian lakukan percobaan sekali lagi, yaitu mengukur waktu sejak batu
menyentuh air hingga kalian mendengar suara. Kamian lepaskan batu yang cukup
besar ke dalam sumur. Begitu batu mengenai permuaan air kalian hidupkan stop wath.
Dan ketika kalian mendengar suar, kalian matikan stop watch. Kecepatan bunyi sama
dengan kedalaman sumur dibagi waktu yang tercatat tersebut.
Untuk mendapatkan hasil yang teliti kalian lakukan percobaan beberapa kali. Nilai-
nilai yang kalian peroleh kemudian dirata-ratakan.
6) Guru member kamu sebuah batu berpori (mengandung pori-pori kecil). Kamu diminta
mengukur volum total pori-pori dalam batu tersebut. Apa yang harus kamu lakukan?
Yang harus dipersiapkan adalah gelas ukur, air, dan plastic tipis yang biasa digunakan
untuk membungkus makanan. Masukkan air ke dalam gelas ukur. Bungkus rapat bagudengan satu lapis plastic sehingga air tidak dapat masuk ke dalam batu. Celum batu
terebut ke dalam air. Jika batu mengapung, tekan dengan batang kecil shingga
tercelup seluruhnya. Baca penunjukan permukaan air. Kemudian buka plastic
pembungkus. Celup kembali batu ke dalam air. Tunggu sampai air meresap masuk ke
dalam batu dan permukaan air tidak berubah lagi. Catat penunjukan permukaan air
dalam gelas. Selisih volume awal dan volume akhir sama dengan volume pori-pori
dalam batu.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 46/288
46
Bab 2
Suhu
I si Bab I ni
Bab ini membahas tentang salah besaran fisika yang sangat penting, yaitu suhu. Kita akan
membahas bagaimana mendefinisikan suhu, apa satuan-satuan suhu yang secara umum
digunakan di dunia, dan apa peranan suhu dalam kehidupan kita sehari-hari. Konversi antar
berbagai macam satuan suhu juga dibahas.
Penguasaan Awal
Untuk memahami materi yang akan dibahas di dalam bab ini tidak dibutuhkan pemahaman
material pendahuan. Pemahaman tentang pelajaran sains di sekolah dasar sudah cukup untuk
memahami materi dalam bab ini
Tujuan Ban I ni
Tujuan bab ini adalah
6.
Siswa memahami apa fungsi suhu dalam sains dan teknologi
7. Siswa memahami apa satuan-satuan suhu dan bagaimana menkonversi dari satuan
yang satu ke satuan yang lain
8. Siswa memahami bagaimana cara mengukur suhu
9. Siswa menyadari pentingnya suhu dalam kehidupan sehari-hari
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 47/288
47
2.1 Pendahuluan
Gambar 2.1. Suhu dalam kulkas direndahkan agar bakteri tidak bisa tumbuh dalam
makanan. Akibatnya makanan yang disimpan di dalam kulkas menjadi awet. Suhu yang aman
agar bakteri tidak tumbuh adalah di bawah 5 oC.
Gambar 2.2. Di dalam mobil, sopir atau penumpang sering menghidupkan AC. Tujuannya
adalah agar suhu udara di dalam mobil menjadi rendah dan penumpang merasa lebih nyaman.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 48/288
48
Jika tidak menyalakan AC maka suhu udara dalam mobil bisa lebih tinggi dari suhu udara di
luar mobil.
Gambar 2.3. Saat ke sekolah atau pikin, adik-adik sering membawa minuman atau air hangat
di dalam termos. Dinding termos menghambat keluarnya panas dari air atau minuman di
dalam menuju ke udara luar. Akibatnya, air atau minuman hangat dalam termos dapat tetap
hangat dalam waktu berjam-jam.
Gambar 2.4. Saat musim dingin, suhu udara di belahan bumi utara atau selatan turun sangat
tajam. Bahkan suhu bias berada di bawah nol derajat. Akibatnya, uap air di udara berubah
wujud menjadi padat dalam bentuk butiran-butiran es yang kita kenal dengan salju. Karena
begitu dinginnya, maka orang harus menggunakan jaket tebal kalau bepergian. Di dalam
rumah pun selalu dihidupkan pemanas ruangan.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 49/288
49
Suhu (oC)
K e
t i n g g i a n d a r i m u k a l a u t ( k m
)
Gambar 2.5. Makin ke atas dari permukaan bumi, suhu udara makin turun. Pada ketinggian
10 km, suhu udara bahkan lebih rendah dari -50 oC. Pesawat jet komersial yang terbang pada
ketinggian ini harus menghidupkan pemanas udara agar suhu udara dalam kabin tetap hangat.
Beberapa pewasat bertarif murah kadang hanya memanaskans edikit udara dalam kabin untuk
menghemat bahan bakar. Akibatnya, suhu udara dalam kabin pesawat ini sangat dingin.
Kalau kalian ingin naik pesawat ini, kalian harus membawa jaket tebal untuk dipakai di
dalam pesawat.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 50/288
50
Gambar 2.6. Saat udara panas, sangat nikmat minum minuman dingin seperti es cendol, es
kampur, dan lainnya. Suhu minuman atau es campur yang enak sekitar 20 oC.
Gambar 2.7. Ketika kalian atau adik kalian demam ibu mengkompres kepala dengan kain
dingin. Tujuannya adalah agar suhu badan tidak terus meninggi. Jika suhu badan sangat
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 51/288
51
tinggi maka proses metabolisme tubuh dapat terganggu dan bisa membahayakan kalian atau
adik kalian. Suhu normal tubuh manusia sekitar 37 oC.
Sejumlah ilustrasi di atas menunjukkan betapa seringnya kita mendapati istilah suhu dalamkehidupan sehari-hari. Kalian masih bisa menuliskan puluhan peristiwa lain dalam kehidupan
sehari-hari yang berkaitan dengan suhu. Memang, suhu adalah besaran fisika yang sangat
penting dalam kehidupan kita maupun dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Pada bagian
ini kita akan membahas suhu secara lebih ilmiah sehingga kita bisa memahami ilmu dan
teknologi, khususnya yang ada kaitannya dengan suhu secara lebih baik.
2.2 Pengertian Suhu
Suhu adalah besaran fisika yang hanya dapat dirasakan. Tubuh kita dapat merasakan suhu
dalam bentuk rasa panas atau dingin. Ketika menyentuh es, otak memberikan informasi rasa
dingin. Ketika berada di terik matahari, otak memberikan informasi rasa dingin. Tampak di
sini bahwa suhu adalah ukuran derajat panas suatu benda. Makin panas benda maka makin
tinggi suhu yang dimiliki benda tersebut.
Kenapa pada suhu lebih tinggi benda menjadi lebih panas? Pada suhu lebih tinggi atom-atom
atau molekul-molekul penyusun benda bergerak atau bergetar lebih kencang. Akibatnya,energi yang dimiliki partikel menjadi lebih tinggi. Ketika kita menyentuh benda tersebut
maka akan terjadi perpindahan energi dari partikel benda ke tangan kita. Akibatnya tangan
merasakan lebih panas.
Pada saat udara panas, molekul-molekul udara bergerak lebih kencang. Molekul-molekul ini
menumbuk kulit kita lebih kencang sehingga kita merasakan lebih panas. Sebaliknya, pada
saat udara dingin, molekul-molekul di udara bergerak lebih lambat. Molekul-molekul di kulit
kita malah bergetar lebih kencang. Ketika udara dingin bersentuhan dengan kulit maka
sebagian energi yang dimiliki atom-atom dikulit diserahkan ke atom-atom di udara. Getaran
atom kulit menjadi lebih lambat sehingga kulit merasakan dingin.
2.3 Skala Suhu
Pertanyaan berikutnya adalah berapakan suhu es yang sedang mencair? Berapakah suhu air
yang sedang mendidih? Agar semua orang di seluruh dunia menyimpulkan nilai suhu yang
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 52/288
52
sama maka perlu ditetapkan skala suhu secara internasional. Banyak skala suhu yang telah
diusulkan para ahli. Di sini kita akan bahas beberapa saja.
Skala Reamur
Pada saat menetapkan skala suhu, maka orang perlu menentukan dua peristiwa di mana
suhunya ditetapkan terlebih dahulu. Dua peristiwa tersebut harus dapat dihasilkan ulang
secara mudah dan teliti. Dua peristiwa yang sering digunakan sebagai acuan penetapan
adalah peleburan es pada tekanan satu atmosfer dan air mendidih pada tekanan satu
atmosfer . Suhu peleburan es pada tekanan satu atmosfer sering disebut titik tetap bawah dan
suhu didih air pada tekanan satu atmosfer sering disebut titik tetap atas.
Gambar 2.8 (kiri) Suhu es yang melebur pada tekanan satu atmosfer dipilih sebagai titik
tetap bawah dan (kanan) suhu air mendidih pada tekanan satu atmosfer dipilih sebagai titik
tetap atas.
Skala suhu Reamur ditetapkan sebagai berikut
i. Suhu es yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai 0 derajat
ii. Suhu air yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan sebagai suhu
80.
Jadi, ketika kita memanaskan es yang sedang melebur sehingga menjadi air yang sedang
mendidih maka kita menaikkan suhu sebesar 80 derajat skala Reamur, atau 80 oR.
Skala Celcius
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 53/288
53
Cara penetapan skala suhu Celcius tidak beda jauh dengan cara penetuan skala suhu Reamur.
Skala suhu Celcius ditetapkan sebagai berikut
i. Suhu es yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai 0 derajat
ii. Suhu air yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan sebagai suhu
100.
Jadi, ketika kita memanaskan es yang sedang melebur sehingga menjadi air yang sedang
mendidih maka kita menaikkan suhu sebesar 100 derajat skala Celcius, atau 100 oC.
Skala Fahrenheit
Cara penetapan skala suhu Fahrenheit sedikit berbeda dengan penetapan skala Celcius dan
Reamur. Skala suhu Fahrenheit ditetapkan sebagai berikut
i. Suhu es yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai 32
derajat
ii. Suhu air yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan sebagai suhu
212.
Jadi, ketika kita memanaskan es yang sedang melebur sehingga menjadi air yang sedang
mendidih maka kita menaikkan suhu sebesar (212 – 32) = 180 derajat skala Fahrenheit, atau
180 oF.
Skala Kelvin
Jika suhu zat terus didinginkan maka zat tersebut akan berubah wujud dari gas menjadi cair,
lalu berubah menjadi padat. Jika diturunkan terus-menerus maka getaran atom-atom dalam
zat makin lambat. Ketika diturunkan lagi maka atom-atom zat tidak bergerak lagi. Untuk
semua zat yang ada di alam semesta didapatkan bahwa suhu ketika semua partikel tidak
bergerak lagi sama dengan -273 oC.
Skala suhu Kelvin ditetapkan sebagai berikut.
i. Suhu ketika partikel-partikel zat di alam semesta tidak bergerak lagi dipilih sebagai
titik tetap bawah. Suhu titik tetap bawah ini diambil sebagai nol derajat mutlak atau
nol kelvin.
ii. Besar kenaikan suhu untuk tiap kenaikan skala kelvin sama dengan besar kenaikan
suhu untuk tiap kenaikan skala celcius.
Dengan demikian, hubungan antara skala kelvin dan celius adalah
Skala kelvin = skala celcius + 273
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 54/288
54
Suhu es melebur pada tekanan satu atmosfer adalah 0 oC dan sama dengan 0 + 273 = 273
K
Suhu air mendidih pada tekanan satu atmosfer adalah 100 oC dan sama dengan 100 + 273
= 373 K
Skala kelvin ditetapkan sebagai skala suhu dalam satuan SI (lihat kembali Bab 1).
2.3 Konversi Antar Skala Suhu
Berapa kelvinkan sepuluh fahrenheit? Berapa reamurkah negatif 100 kevlin? Pertanyaan
semacam ini akan sering kita jumpai. Beberapa negara mangek menggunakan skala
fehrenheit sedangkan kita di Indonesia umumnya menggunakan skala celcius. Pada bagian inikita belajar cara menkonversi suhu dalam berbagai skala di atas. Ada juga alat ukur suhu
yang menampilkan dua skala secara bersamaan, seperti pada Gbr. 2.9. Untuk memudahkan
teknik konversi suhu, lihat Gbr. 2.10
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 55/288
55
Gambar 2.9 Alat ukur suhu yang menunjukkan skala celcius dan fahrenheit secara
bersamaan.
Konversi antara skala celcius dan reamur
Lihat dua pita yang sebelah atas. Perhatikan batas kiri dan kanan pita sebagai titik tetap
bawah dan titik tetap atas. Perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di tengah.
Ini adalah suhu benda yang sama. Namun nilainya berbeda ketika diungkapkan dalam skala
berbeda. Jika diungkapkan dalam skala reamur, nilainya r t , jika diungkapkan dalam skala
celcius, nilainya ct , dan seterusnya. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang
sederhana beikut ini
0100
0
080
0
c R t t
10080
c R t t
cr t t 100
80
cr t t 54 (2.1)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 56/288
56
Es melebur Air mendidih
celcius
fahrenheit
reamur
kelvin
0 80
0 100
32 212
273 373
tr
tc
tf
tk
Gambar 2.10 Ilustrasi untuk memudahkan konversi suhu dalam berbagai skala.
Konversi celcius dan fahrenheit
Perhatikan pita kedua dan ketiga. Perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di
tengah. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana beikut ini
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 57/288
57
32212
32
0100
0
f c t t
180
32
100
f c t t
c f t t 100
18032
c f t t 5
932
325
9 c f t t (2.2)
Konversi reamur dan fahrenheit
Perhatikan pita pertama dan ketiga. Perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di
tengah. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana beikut ini
32212
32
080
0
f r t t
180
32
80
f r t t
r f t t 80
18032
r f t t 4
932
324
9 r f t t (2.3)
Konversi celcius dan kelvin
Perhatikan pita kedua dan keempat. Perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di
tengah. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana beikut ini
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 58/288
58
273373
273
0100
0
k c t t
100
273
100
k c t t
273 k c t t (2.4)
Kalian dapat melakukan koversi antar satuan yang lain lagi, seperti antara reamur dan kelvin
dan antara fahrenheit dan kelvin.
Contoh 2.1
Nyatakan suhu berikut ini dalam dalam satuan reamur, fahrenheit, dan kevlin?
Jawab
Diberikan ct = 36,6 oC.
Dengan persamaan (2.1) kita peroleh
6,365
4
5
4 cr t t = 29,3 oR
Dengan persamaan (2.2) kita peroleh
326,365
932
5
9 c f t t = 97,9 oF
Dengan persamaan (2.4) kita peroleh
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 59/288
59
2736,36273 ck t t = 309,6 K
Contoh 2.2
Berdasarkan Gbr. 2.5, buatkan grafik yang sama tetapi suhu dinyatakan dalam skala
fehrenheit.
Jawab
Apa yang harus kita lakukan adalah mengubah nilai suhu pada sumbu datar menjadi suhu
dalam skala fahrenheit. Suhu-suhu pada sumbu datar adalah -60, -50, -40, -30, -20, -10, 0, 10,
20 dalam skala celcius. Dengan menggunakan persamaan (2.2), nilai suu tersebut dalam skala
fahrenheit adalah -76, -58, -40, -22, -4, 14, 32, 50, 68 dalam skala fahrenheit. Dengan
demikian, grafik menjadi sebagai berikut.
-76 -58 -40 -22 -4 14 32 50 68
0
5
10
15
20
25
Suhu (oF)
K e t i n g g i a n ( k m )
Contoh 2.3
Pada suhu berapakah skala celcius dan fahreint memberikan nilai yang sama?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 60/288
60
Jawab
Berdasarkan persamaan (2.2), jika c f t t maka
325
9 cc t t
325
9 cc t t
325
4 ct
324
5ct = -72 oC
2.4 Alat Ukur Suhu
Berapakah suhu air yang baru dipanaskan 3 menit? Berapakah suhu udara di luar ruangan
saat ini? Berapakah suhu ruangan setelah AC dinyalakan 3 menit? Berapa suhu badan adik
saat diserang deman? Bagaimana cara mengetahuinya? Jawabnya hanya satu, yaitumelakukan pengukuran?
Alat yang digunakan untuk mengukur suhu dinamakan termometer. Termometer telah
dibuat dalam berbagai jenis. Jenis-jenis tersebut disesuaikan dengan kegunaan masing-
masing. Juga jangkauan pemngukuran satu termometer dengan termometer lainnya berbega,
sesuai dengan di mana termomete itu akan digunakan. Termometer yang digunakan untuk
mengukur suhu tubuh hanya berjangkauan sekitar 20 oC – 50 oC. Penyebabnya adalah tidak
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 61/288
61
ada manusia hidu yang memiliki suhu badan di bawah 20 oC dan di atas 50 oC. Jadi akan
percuma saaja membuat skala di bawah 20 oC dan di atas 50 oC.
Dalam percobaan sederhana di laboratorium sekolah, suhu yang sering digunakan biasanya
antara 0 oC hingga 100 oC. Dalam beberapa industri, suhu yang harus diukur bisa mencapai
2000 oC dan bisa serendah – 100 oC. Untuk kebutuhan ini diperlukan termometer jenis lain
lagi. Dalam beberapa laboratotium penelitian besar, para ahli sering mendinginkan benda
hingga suhu mendekatai 0 K. Untuk keperluan ini digunakan termoeter jenis lain lagi. Ketika
mengukur benda yang suhunya sangat tinggi, kita biasanya tidak mengukur suhu melalui
sentuhan alat ukur dengan benda. Suhu diukur tanpa sentuhan. Dan untuk keperluan ini pun
digunakan alat ukur yang jenis lain lagi.
Gambar 2.11 Contoh termometer yang digunakan untuk mengukur suhu badan
Gambar 2.12 Contoh termoemeter yang digunakan untuk mengukur suhu dalam percobaan
di laboratorium sekolah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 62/288
62
Gambar 2.13 Contoh termometer yang digunakan untuk mengukur suhu tungku
Gambar 2.14 Contoh termometer yang digunakan untuk mengukur suhu benda yang sangat
tinggi tanpa sentuhan langsung alat ukur dengan benda. Pengukuran dilakukan dengan
memanfaatkan sifat gelombang elektromagnetik yang dipancarkan benda yang panas. Alat ini
disebut juga pirometer.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 63/288
63
2.5. Warna Suhu
Warna suhu merepresentasikan penampakan visibel cahaya. Konsep warna suhu memiliki
peran penting dalam bidang fotografi, pencahayaan, videografi, penerbitan, manufaktur,
astrofisika, dan sejumlah bidang lain yang berkaitan dengan warna. Warna suhu berkaitan
dengan peristiwa radiasi benda. Jika benda dipanaskan maka warnanya akan berubah. Pada
suhu rendah warnanya merah dan pada suhu tinggi warnanya berubah menjadi biru. Kaitan
antara warna dan suhu benda inilah yang melahirkan konsep warna suhu.
Gambar 2.15 memperlihatkan suhu dan warna yang dihasilkan benda hitam ketika berada
pada suhu tersebut. Tampak bahwa makin tinggi suhu benda maka warnanya bergeser ke arah
biru. Gambar 2.16 adalah contoh warna yang dipancarkan lampu dan suhu yang berkaitandengan warna-warna tersebut.
Gambar 2.15 Bermacam-macam suhu benda dan warna yang berkaitan dengan suhu
tersebut.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 64/288
64
Gambar 2.16. Warna dan suhu yang dihasilkan sejumlah lampu.
2.6 Suhu dan Pertumbuhan Bakteri
Bakteri bisa tumbuh pada makanan yang disimpan. Lau pertumbuhan bakteri bergantung
pada suhu penyimpanan makanan tersebut. Bakteri dapat berkembang pada suhu antara 5 oC
hingga 65 oC. Perkembangan tercepat bakteri berlangsung pada suhu 37 oC. Pada suhu di
bawah 5 oC baketeri tidak dapat berkembang. Pada suhu di atas 65 oC, bakteri mati. Suhu
antara 5 oC – 65 oC disebut daerah berbahaya karena memungkinkan bakteri tumbuh. Gambar
2.17 adalah ilustrasi daerah pertumbuhan bakteri dalam makanan.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 65/288
65
Gambar 2.17 Perkembangan bakteri dalam makanan bergantung pada suhu penyimpanan
makanan. Suhun antara 5 oC sampai 65 oC disebut daerah berbahaya di mana bakteri dapat
berkembang dalam makanan.
Pada suhu sekitar 37 oC, bakteri berkembang sangat cepat. Dengan jumlah awal sekitar 100
bakteri, maka jumlah bakteri menjadi sekitar 6 000 setelah dua jam dan menjadi sekitar 3 juta
dalam waktu lima jam. Jadi, kalian harus hati-hati ketika menyimpan makanan. Hindari
penyimpanan pada suhu sekitar 37 oC. Agar bakteri tidak tumbuh maka kulkas harus diset
pada suhu di bawah 5 oC.
Gambar 2.18 Iluatrasi perkembangan bakteri dalam makanan yang disimpan pada suhu 37oC.
Rangkuman
1.
Suhu adalah derajat panas suatu benda. Makin panas benda maka makin tinggi
sununya.
2. Satuan suhu dalam sistem SI adalah kelvin
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 66/288
66
3. Suhu nol kelvin sering disebut juga suhu nol mutlak. Pada suhu ini semua materi
diam.
4. Alat ukur suhu adalah termometer. Berbagai jenis termometer dibuat untuk keperluan
yang berbeda-beda.
5.
Suhu es yang mencair pada tekanan satu atmosefer sering diambil sebagai titik tetap bawah penentuan skala termometer. Suhu air yang mendidih pada tekanan satu
atmosefer sering diambil sebagai titik tetap atas penentuan skala termometer
Soal Esai
1. Berakah suhu berikut ini dalam fahrenheit?
2. Nyatakan suhu berikut ini dalam celcius, reamur, dan kelvin
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 67/288
67
3. Berikut ini adalah perubahan suhu bumi akibat pemansan global. Buat kurva serupa dalam
skala suhu reamur, fahrenheit, dan kelvin
4. Berapa suhu penyimpanan yang aman flash memori berikut ini dalam skala kelvin, reamur,
dan fahrenheit?
5. Nyatakan suhu wilayah di bawah ini dalam satuan celcilus. Suhu yang tertera dalam
gambar dinyatakan dalam skala fehrenheit
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 68/288
68
6. Mengapa tangan manusia tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu, padahal
tangan dapat membedakan suhu panas dan dingin
7. Suhu besi cair dapat melelehkan termometer biasa yang terbuat dari kaca. Lalu,
bagamiana cara mengukur suhu besi yang sedang mencair?
8. Mengapa air raksa banyak digunakan sebagai media cairan dalam termometer
sedangkan air tidak pernah digunakan?
9. Misalkan sebuah termometer dirancang sehingga es yang sedang mecair ditetapkan
memiliki suhi -100o dan air yang mendidih ditetapkan memiliki suhu 300o. a)
Tentukan hubungan antara suhu celcius dengan skala suhu baru tersebut. Berapakan
dalam skala baru tersebut suhu nol mutlak.
10. Pada suhu berapakah termoemeter reamur dan fahrenheit menunjukkan nilai suhu
yang sama?
11. Tinggi kolom air raksa dalam pipa kapiler adalam 30 mm ketika dicelupkan ke dalam
es yang sedang mencair dan 170 mm ketika dicelupkan ke dalam air yang sedang
mendidih. Ketika dicelupkan ke dalam cairan X, tinggi kolom adalah 50 mm.
a) Tentukan titik tetap atas dan titik tetap bawah
b) Berapa suhu cairan X dalam celcius, kelvin, reamur, dan fahrenheit?
12.
a) Berapa suhu yang dinyatakan oleh termometer di samping?
b) mengapa ketika medapat panas kolom air raksa bertambah panjang?
c) bila skala suhu dinyatakan dalam reamur, apakah nilai suhu menjadi lebih besar
atau lebih kecil.
Gambar atas halaman 39
13. Pada diagram termometer air raksa tak berskala di samping, kolom dalam termometer
A dan B identik. Perbedaan hanya terletak pada volume kantong air raksa yang ada di
dasar. Kantong air raksa di A lebih besar daripada di B.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 69/288
69
a) Termometer mana yang memiliki jarak skala lebih jauh?
b) Pada suhu yang sama, termometer mana yang memiliki panjang kolom air raksa
lebih besar?
Gambar bawah halaman 39
14. Tono membuat termometer raksa ketika berada di Bandung. Dia sana ia memberikan
skala tanda pada titik tetap bawah (es yang mencair) dan titik tetap atas (air yang
mendidih). Antara dua titik tersebut ia menandai 100 skala suhu. Ketika berada di
Jakarta, Tono juga memmbuat termometer serupa. Ia juga memberikan skala pada
titik tetap bawah dan atas. Ia juga menandai seratus skala suhu antara titik tetap atas
dan bawah. Ketua dua termometer digunakan secara bersama untuk mengukur suhu
suatu benda, apakah Tono mendapatkan hasil pengujkuran yansa sama? Jelaskan
jawabanmu.
15. Pada saat Luna sakit, suhu badannya berubah menurut waktu seperti ditunjukkan oleh
tabel berikut ini
Waktu
(jam)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Suhu
(oC)
37 39 39 40 41 40 40 38 37 37,5 37
a) Plot kurva suhu sebagai fungsi waktu
b) Berapa suhu tertinggi badan Luna dan pada jam ke berapa itu terjadi?
c)
Selama berapa jam suhu badan Luna berada di atas normal?d) Kapan suhu tubuhnya turun paling cepat?
16) Pada sebuah gelas yang berisi air hangat dan termometer dilakukan pengdukan. Setelah
air diaduk beberapa saat, ternyata termoemeter menunjukkan penurunan suhu. Mengapa
demikian?
17) berikan penjelasan mengenai apa yang terjadi pada berbagai macam suhu berikut ini.
Penjelasan memang dalam bahasa Inggris. Kalian harus menjelaskannya dalam bahasa
Indonesia.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 70/288
70
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 71/288
71
18) Buktikan kesamaan suhu pada gambar brikut ini
19. Permukaan matahari tampak berwarna orange. Perkirakan suhu permukaan matahari
tersebut. Kalian bisa mencari data dari internet
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 72/288
72
20. Menurut hasil penelitian mutakhir, suhu rata-rata alam semesta sekitar 2,9 K. Berapakah
suhu tersebut dinyatakan dalam satuan celcius, reamur, dan fahrenheit? Jika kamu membuattermometer dengan memberikan skala 100o pada suhu lebur es dan 300o pada suhu didih air,
berapa suhu rata-rata alam semesta menurut skala termometer kamu?
21. Nyatakan suhu berikut ini dalam satuan celcius, reamur, dan kelvin
Suhunormal
tubuh: 98,6 oF
Suhu tubuh
demam: >100 oF
Suhu dubur saat
demam: > 100,5 oF
Pilih satu jawaban yang benar
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 73/288
73
1) Besaran fisika yang mengukur derajat panas suatu benda adalah
a) Suhu
b) Kalor
c) Koefiensi muai panas
d)
Intensitas panas
e) Tekanan panas
2) Termometer air raksa bekerja berdasarkan perubahan … ….ketika suhu berubah
a) Wujud
b) Massa jenis
c) Massa
d) Tekanan
e) Volum
3) Agar buah-buahan berikut ini lebih awet tersimpan dalam keadaan segar maka suhu
penyimpanannya sebaiknya
a)
60 oC
b) 56 oR
c)
50o
Fd)
373 K
e)
200 oC
4) Suhu yang ditunjukkan alat berikut ini yang tidak tepat adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 74/288
74
a)
17 oC
b) 290 K
c) 13,6 oR
d) 21,25 oR
e) 62,5 oF
5) Sehari setelah digigit oleh nyamuk ini, suhu tubuh adik berubah menjadi\
a) 113 oF
b) 102,2 oF
c) 89,6 oF
d) 87,8 oF
e) 86 oF
6) Seseorang ingin membuat skala termometer sendiri. Ketika dimasukkan ke dalam es yang
melebur, orang tersebut memberikan skala 30o
pada termometernya. Ketika dicelupkan di air
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 75/288
75
yang mendidih, ia memberi angka 90o pada termometernya. Ketika dicelupkan ke dalam
benda yang bersuhu 60 oC, maka pembacaan termometer tersebut adalah
a) 25o
b) 45o
c)
50o
d) 75o
7) Jika air mendidih dan es bersuhu nol celcilus dicampurkan, maka suhu campuran yang
tidak mungkin dihasilkan adalah
a) 70 oR
b) 50 oC
c) 300 K
d) 104 oF
e)
28,4 oF
8) Ketika dicelupkan ke dalam es yang sedang mencair panjang sebuah kawat adalah 100 cm.
Ketika dicelupkan ke dalam air yang mendidih, panjang kawat berubah menjadi 102 cm.
Berdasarkan data tersebut, panjang kawat menjadi ….. ketika dicelupkan ke dalam air yang
bersuhu 158 oF
a) 101,4 cm
b) 100,2 cm
c) 102,4 cm
d)
99,8 cme) 101,8 cm
9) Suhu yang diperagakan alat di bawah ini adalah
a) 67,64 oF
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 76/288
76
b) 125,24 oF
c) 41,44 oR
d) 51,8 oC
e) 43 oF
10) Berdasarkan display di bawah ini, kemungkinan benda yang diukur adalah
a) Es yang mencair
b) Suhu gas nitrogen cair
c) Suhu ruangan
d)
Air mendidihe) Es the panas
11) Jika suhu dinaikkan 30o C panjang kolom air raksa bertambah 5 cm. Ketika suhu
dinaikkan 75 oC, pertambahan panjang kolom adalah
a) 12,5 cm
b) 0,6 cm
c) 17,5 cm
d) 5 cm
e)
Tidak dapat ditentukan
12) Ketika terjadi erupsi merapi, suhu awan panas yang dimuntahkan bisa mencapai 600 oC.
Suhu ini dapat diukur dengan menggunakan termotor berikut ini
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 77/288
77
a)
Termometer air raksa
b)
Termometer suhu badan
c)
Termometer alkohol
d)
Pirometere)
Termokopel
13) Besi meleleh pada suhu 1353 oC. Di tempat pandah besi, besi dipanaskan pada tanur
hingga mencapai suhu mendekati suhu leleh tersebut. Pada suhu tersebut besi menjadi lunak
sehingga dapat dibentuk dengan mudah menjadi sejumlah perkakas melalui pukulan.
Mengapa besi menjadi lunak ketika suhunya mendekati suhu leleh?
a)
Atom-atom besi terikat makin kuat
b) Atom-atom besi bergetar makin lambat
c) Jarak atom-atom besi makin dekat
d) Getaran atom-atom besi makin kencang
e) Atom-atom besi tersusun makin teratur
14) Berdasarkan gambar berikut ini, bakteri akan mati secara perlahan-lahan pada suhu
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 78/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 79/288
79
d) 200 cm3
e) 210 cm3
Kegiatan Kreatif
Mencari rumus pencampuran suhu
Pada percobaan ini kalian akan mencari rumus yang menghubungkan volume air yang berada
pada suhu berbeda yang dicampur dengan berbagai perbandingan volum. Peralatan yang
kalian perlukan sebagai berikut
1)
Wadah sekitar 1 liter
2)
Wadah sekitar 500 mL
3)
Panci sekitar 1 liter
4) Kompor gas
5) Termometer gelas yang bisa mengukur suhu antara 0 oC sampai 150 oC
6) Dua buah gelas ukur
7) Beberapa balok es batu
Percobaan
1)
Panaskan sekitar 1 liter air dengan panci di atas kompor gas.2) Masukkan juga air di dalam wadah 1 liter dan diisi dengan es batu sehingga suhu air
mencapai 0 oC (dalam keadaan seimbang dengan suhu es)
3)
Masukkan 50 ml air panas ke dalam satu gelas ukur dan 50 ml air es ke dalam gelas
ukur lainnya.
4)
Aduk campuran tersebut sekitar 30 detik langsung menggunakan termometer.
5)
Amati pembacaan termometer
6)
Ulangi langkah 3 sampai 5 dengan mempertahankan volume air panas 50 ml tetapi
menggunakan volume yang berbeda untuk air es: 100 ml, 150 ml, 200 ml, 250 ml,
300 ml, dan 350 ml
7)
Lengkapi tabel berikut ini
Volume air es (ml) Suhu akhir campuran (oC)
50
100
150
200
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 80/288
80
250
300
350
8) Buat grafik suhu akhir campuran (sumbu vertikal) sebagai fungsi volume air es
(sumbu datar)
9) Tarik satu garis lurus yang paling sesuai yang melewati titik-titik tersebut. Usahakan
garis berada di tengah-tengah titik dengan posisi seimbang (titik yang menyimpang di
sebelah atas dan sebelah bawah garis kira-kira sama)
10) Cari persamaan garis lurus tersebut. Persamaan tersebut akan berbentuk
T = a + b VDengan T = suhu akhir campuran, V = volume air es, a dan b adalah konstanta. Inilas
salah satu cara para ahli fisika dulu menemukan hukum-hukum fisika.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 81/288
81
Bab 3
Pengukuran
I si Bab I ni
Bab ini membahas tentang beberapa metode pengukuran. Pembahasan difokuskan pada
pengukuran besaran panjang, massa, waktu dan besaran fisis sederhana lainnya. Penggunaan
beberapa macam alat ukur seperti mistar, jangka sorong, miktometer sekrup, neraca, dan
stopwatch juga akan dibahas.
Penguasaan Awal
Untuk memahami materi yang akan dibahas di dalam bab ini kalian cukup bermodalkan
penguasaan materi di Bab 1 tentang satuan.
Tujuan Ban I ni
Tujuan bab ini adalah
10. Siswa memahami apa yang dimaksud dengan pengukuran
11. Siswa memahami penggunaan beberapa alat ukur panjang seperti mistar, jangka
sorong, dan micrometer sekrup
12. Siswa memahami cara menggunaan neraca untuk mengukur massa
13. Siswa memamahi cara penggunaan stopwatch
3.1 Pendahuluan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 82/288
82
Gambar 3.1 Di puskesmas badan bayi ditimbang untuk mengetahui pertumbuhaannya.
Untuk bayi dengan pertumbuhan normal, ada hubungan antara umur dan berat badan bayi. Ini
hanya dapat diketahui jika dilakukan pengukuran.
Gambar 3.2 Dokter harus memberikan takaran obat yang tepat pada pasien. Ini hanya dapat
diketahui dengan mengukur volume obat tersebut.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 83/288
83
Gambar 3.3 Tukang menentukan lebar pahatan batu untuk meyakini bahwa ukuran yang
diinginkan telah tercapai. Ini pun dapat diketahui melalui pengukuran.
Sumber: http://kampungperawan.blogspot.com
Gambar 3.4 Perawat menentukan tekanan darah pasien sebelum dilakukan pemeriksaan. Ini
juga hanya dapat diperoleh melalui pengukuran.
Ilustrasi di atas memperlihatkan beberapa peristiwa pengukuran yang sering kita jumpai di
lingkungan kita. Pengukuran adalah pekerjaan yang sangat penting untuk mengetahui data
secara pasti. Dalam fisika, pengukuran memegang peranan yang teramat penting. Pengukuran
adalah kunci kemajuan sains. Teori apa pun yang dikembangkan dalam fisika harus dapat
dibuktikan dengan pengukuran. Jika teori tidak sesuai dengan hasil pengukuran maka teori
tersebut ditolak.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 84/288
84
Mengingat pentingnya pengukuran dalam fisika dan dalam ilmu dan teknologi secara umum,
pada bab ini kita khusus membahas beberapa jenis alat ukur sederhana dan cara
penggunaannya. Seperti yang telah disebutkan di Bab 1, pengukuran pada dasarnya adalah
membandingkan nilai besaran fisis yang dimiliki benda dengan nilai besaran fisis alat ukur
yang sesuai. Jadi dalam setiap pengukuran diperlukan alat ukura yang sesuai. Pengukuran
besaran panjang memerlukan alat ukur panjang, pengukuran besaran massa memerlukan alat
ukur massa, dan sebagainya.
3.2 Pengukuran Panjang
Pada sub bab ini kita akan membahas tiga macam alat ukur panjang beserta cara
penggunaannya. Alat ukur yang akan kita bahas adalah mistar, jangka sorong, dan
micrometer sekrup. Alah-alat tersebut memberikan ketelitian pengukuran yang berbeda.
Yang palin teliti adalah micrometer sekrup, kemudian diikuti jangka sorong, dan yang kurang
teliti adalah miktometer sekrup.
3.2.1 Mistar
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 85/288
85
Gambar 3.5 Beberapa contoh mistar: (kiri atas) mistar lipat, (kanan atas) mistar gulung, dan
(bawah) mistar sekolah 30 cm.
Gambar 3.5 memperlihatkan beberapa contoh mistar yang mudah kita jumpai. Mistar kiri atas
dan kanan atas biasa digunakan untuk mengukur benda yang panjangnya beberapa meter.
Gambar bawah adalah mistar yang biasa kalian bawa ke sekolah dengan panjang pengukuran
hanya 30 cm.
Cara Penggunaan Mistar
Cara mengukur dengan mistar sangat sederhana, yaitu
i.
Tempatkan satu ujung mistar tepat sejajar dengan salah satu ujung benda yang akan
diukur
ii. Baca skala pada mistar yang berimpitan dengan ujung kedua benda. Skala tersebut
mengungkapkan panjang benda yang diukur.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 86/288
86
Gambar 3.6 Mengukur panjang buku dengan mistar. Ujung kanan buku dan ujung kanan
mistar sejajar. Skala pada mistar yang sejajar dengan ujung kiri buku menyatakan panjang
buku.
Gambar 3.7 Mengkur tebal buku dengan mistar. Ujung bawah buku dan ujung bawah mistar
sejajar. Skala pada mistar yang sejajar dengan ujung atas buku menyatakan tebal buku.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 87/288
87
Gambar 3.8 Mengukur keliling lingkaran badan dengan mistar gulung.
Gambar 3.9 Mengukur panjang pensil dengan mistar. Ujung kiri pensil dan ujung kiri mistarsejajar. Skala pada mistar yang sejajar dengan ujung kanan pensil menyatakan panjang pensil.
Tampak bahwa panjang pensil adalah 16 cm.
Contoh 3.1
Berapakah panjang crayon berikut ini?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 88/288
88
Jawab
Ujung kiri crayon berimpit dengan skala nol pada mistar. Ujung kanan crayon hampir
mendekati skala 3 inci. Jadi panjang crayon hampir mendekati 3 inci.
Contoh 3.2
Berapa panjang pensil pada gambar berikut ini?
Jawab
Ujung kiri pensil berimpit dengan skala 3 cm. Ujung kanan pensil berimpit dengan skala 15
cm. Maka panjang pensil adalah 15 – 3 = 12 cm.
Ni lai Skala Terkecil
Nila skala terkecil suatu alat ukur adalah jarak antara dua skala berdekatan pada alat ukur.
Pada Gbr. 3.9 dan Contoh 3.2, nilai skala terkecil adalah 1 cm. Pada contoh 3.1, panjang 1
inci dibagi atas 4 skala. Maka nilai skala terkecil adalah 1 inci/4 = 0,25 inci. Pada semua
mistar dalam Gbr. 3.5, nilai skala terkecil adalah 1 mm.
Kegiatan 3.1
Menentukan Panjang Benda (1)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 89/288
89
Tujuan
Menentukan panjang benda dengan menggunakan mistar
Alat/Bahan
1) Mistar 30 cm
2) Buku IPA Fisika SMP/MTs
Langkah kerja
1)
Atur posisi buku menghadapmu ketika kamu akan membacanya
2) Letakkan skala nol mistar sehingga tepat sejajr dengan tepi kiri buku
3) Baca skala mistar yang sejajar dengan tepi kanan buku. Berapakah lebar buku?
4)
Lakukan langkah yang sama untuk menentukan panjang dan tebal buku
5) Berdasarkan hasil pengukuran kalian, perkirakan tebal satu lembar kertas buku.
3.2.2 Jangka Sorong
Mistar yang sering kita pakai memiliki skala terkecil 1 mm. Alat ukur panjang yang lebi teliti
adalah jangka sorong. Jangka sorong dapat mengukur hingga ketelitin 0,1 mm. Bahkan, janga
sorong terbaru dapat mengukur hingga ketelitian 0,02 mm. Contoh jangka sorong tampak
pada Gbr. 3.10
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 90/288
90
Gambar 3.10 Contoh jangka sorong
Cara penggunaan jangka sorong ada yang mudah dan ada yang agak sulit. Jangka sorong
jenis lama, seperti pada Gbr. 3.10 atas memiliki dua skala. Skala yang berada pada gagang
utama disebut skala tetap. Skala pada bagian yang dapat digerakkan ketika menjepit benda
disebut skala nonius atau vernier. Ketikka menentukan panjang benda maka dua skala yang
harus dibaca sekaligus. Jangka sorong terbaru, yaitu jangka sorong digital (Gbr. 3.10 bawah)
sangat mudah penggunaanya. Panjang benda langsung ditunjukkan oleh angka pada layar.
Cara Membaca Skala Jangka Sorong
Cara membaca skala jangka sorong sebagai berikut.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 91/288
91
1) Amati, berapa nilai terkecil skala nonius.
i.
Jika jumlah skala ninius adalah 10 maka nilai terkecil skala tersebut adalah 1 mm/10
= 0,1 mm (Gbr. 3.11 atas)
ii.
Jika jumlah skala ninius adalah 20 maka nilai terkecil skala tersebut adalah 1 mm/20
= 0,05 mm (Gbr. 3.11 tengah)
iii. Jika jumlah skala ninius adalah 50 maka nilai terkecil skala tersebut adalah 1 mm/50
= 0,02 mm (Gbr. 3.11 bawah)
Gambar 3.11 Bermacam-macam skala pada jangka sorong. (atas) nilai skala terkecil adalah
0,1 mm, (tengah) nilai skala terkecil adalah 0,05 mm, dan (bawah) nilai skala terkecil adalah
0,02 mm.
2) Amati skala utama yang tepat dilewati skala nol nonius.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 92/288
92
i. Pada Gbr. 3.11 atas, skala utama yang tepat dilewati adalah 40 mm + 2 mm = 42 mm
ii. Pada Gbr. 3.11 tengah, skala utama yang tepat dilewati adalah 5 mm
iii.
Pada Gbr. 3.11 bawah, skala utama yang tepat dilewati adalah 37 mm
3) Tentukan skala nonius ke berapa yang tepat berimpit dengan skala utama. Lihat Gbr.
3.12
Gambar 3.12 Skala nonius yang tepat berimpit dengan skala utama
i. Pada Gbr. 3.12 atas, skala ninius ke-7 berimpit dengan skala utama
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 93/288
93
ii. Pada Gbr. 3.12 tengah, skala ninius ke-10 (angka 5 di skala noniu) berimpit dengan
skala utama
iii.
Pada Gbr. 3.12 bawah, skala ninius ke-23 berimpit dengan skala utama
4) Hitung kelebihan panjang yang dinyatakan oleh skala nonius
i. Pada Gbr. 3.12 atas, kelebihan panjang adalah 7 0,1 mm = 0,7 mm
ii. Pada Gbr. 3.12 tengah, kelebihan panjang adalah 10 0,05 mm = 0,50 mm
iii.
Pada Gbr. 3.12 bawah, kelebihan panjang adalah 23 0,02 mm = 0,46 mm.
5) Panjang benda yang diukur adalah panjang yang ditunjukkan skala utama +
kelebihan panjang yang ditunjukkan skala nonius.
i.
Pada Gbr. 3.12 atas, panjang benda = 42 mm + 0,7 mm = 42,7 mm
ii. Pada Gbr. 3.12 tengah, panjang benda = 5 mm + 0,5 mm = 5,50 mm
iii. Pada Gbr. 3.12 bawah, panjang benda = 37 mm + 0,46 mm = 37,46 mm.
Contoh 3.3
Berdasarkan posisi skala nonius seperti pada gambar berikut ini, berapakah panjang benda
yang terukur?
Jawab
Skala utama yang dilewati skala nol nonius adalah 16 mm
Skala nonius yang berimpit dengan skala utama adalah skala nonius ke-8
Karena jumlah skala nonius pada jangka sorong tersebut sepuluh maka kelebihan panjang
yang ditunjukkan skala nonius adalah 8 0,1 mm = 0,8 mm
Dengan demikian panjang yang diukur adalah 16 mm + 0,8 mm = 16,8 mm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 94/288
94
Contoh 3.4
Berdasarkan posisi skala nonius seperti pada gambar berikut ini, berapakah panjang benda
yang terukur?
Jawab
Skala utama yang dilewati skala nol nonius adalah 3 mm
Skala nonius yang berimpit dengan skala utama adalah skala nonius ke-30 (angka 6 pada
skala nonius)
Karena jumlah skala nonius pada jangka sorong tersebut 50 maka kelebihan panjang yang
ditunjukkan skala nonius adalah 30 0,02 mm = 0,60 mm
Dengan demikian panjang yang diukur adalah 3 mm + 0,60 mm = 3,60 mm
Penggunaan jangka sorong skala jarum dan skala digital lebih mudah. Untuk jangka sorong
dengan skala jarum, cara pembacaan sebagai berikut. Lihat Gbr. 3.13
1) Amati skala utama yang tepat dilewati penggeser nonius
2) Amati jumlah skala jarum. Satu lingkaran penuh sama dengan panjang skala terkecil pada
gagang utama. Berdasarkan Gbr. 3.12, skala terkecil pada gagang utama adalah 1 inci.
Jumlah skala jarum adalah 100 skala. Dengan demikian, satu skala jarum sama dengan 1
inci/100 = 0,01 inci.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 95/288
95
Gambar 3.13 Contoh janga sorong skala jarum
Contoh 3.5
Berapa pembacaan jangka sorong pada Gbr. 3.13?
Jawab
Skala pada gagang utama yang dilewati penggeser nonius adalah 5 inci
Jarum menunjukkan skala 10 nonius. Maka kelebihan panjang menurut skala nonius adalah
10 0,01 inci = 0,10 inci
Dengan demikian, panjang yang diukur adalah 5 inci + 0,10 inci = 5,10 inci
Contoh 3.6
Berapa pembacaan jangka sorong pada Gbr. 3.13?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 96/288
96
Jawab
Skala pada gagang utama yang dilewati penggeser nonius adalah 7 inci
Jarum menunjukkan skala 50 nonius. Maka kelebihan panjang menurut skala nonius adalah
50 0,01 inci = 0,50 inci
Dengan demikian, panjang yang diukur adalah 7 inci + 0,50 inci = 7,50 inci
Jangka sorong digital lebih mudah lagi untuk digunakan. Gambar 3.10 bawah adalah contoh
jangka sorong digital. Panjang benda langsung diperlihatkan di layar jangka sorong.
Contoh 3.7
Berapa panjang benda yang ditunjukkan oleh jangka sorong digital berikut ini?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 97/288
97
Jawab
Tampak pada sudut kanan atas layar, satuan panjang adalan inci.
Dengan demikian, panjang benda yang diukur adalah 1,173 inci.
Jangka sorong dapat digunakan untuk menentukan panjang sisi luar benda, panjang sisi
dalam benda, maumpu kedalaman benda. Gambar 3.14 adalah contoh penggunaan jangka
sorong untuk tiga macam pengukuran di atas. Ketika gagang nonius digeser, maka di ujung
jangka sorong muncul batangan kecil. Panjang batangan tersebut tepat sama dengan bukaan
mulut jangka sorong.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 98/288
98
(a)
(b)
(c)
Gambar 3.14 Penggunaan jangka sorong untuk mengukur: (a) panjang bagian luar benda, (b)
panjang bagian dalam benda, dan (c) kedalaman benda
Kegiatan 3.2
Menentukan Panjang Benda (2)
Tujuan
Menentukan panjang benda menggunakan jangka sorong
Alat/Bahan
1)
Janga sorong
2) Potongan pipa paralon
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 99/288
99
Langkah kerja
1) Jepit sisi luar pipa dengan dua rahang jangka sorong
2)
Kunci posisi rahang tersebut sehingga tidak berubah-ubah kecika kamu lepaskan
langja sorong dan ingin memnaca hasil pengukuran
3) Catat nilai yang ditunjukkan oleh skala tetap dan skala nonius. Berapakah diameter
pipa?
4) Ulangi langkah di atas untuk menentukan diameter dalam pipa.
5)
Apakah kalian menggunakan rahang sang sama atau berbeda? Jelaskan jawban kalian
3.2.3 Mikrometer Sekrup
Hasil pengukuran panjang yang lebi teliti lagi dapat diperoleh dengan menggunakan
micrometer sekrup. Mikrometer sekrup dapat mengukur hingga ketelitian 0,01 mm. Namun,
jangkauan panjang pengukuran yang dapat dilakukan sangat terbatas. Beberepa micrometer
hanya mampu mengukur hingga panjang maksimum sekitar 1 inci. Gambar 3.15 adalah
beberapa contoh micrometer sekrup yang digunakan orang. Hasil pengukuran dapat diperolehdengan membaca dua skala yang ada pada batang micrometer atau bias juga dibaca dari
jarum penunjuk atau angka digital pada display.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 100/288
100
Gambar 3.15 Berbagai macam micrometer.
Pada bagian ini kita mencoba mempelajari cara membaca panjang pengukuran menggunakan
mirometer sekrup berdasarkan dua skala pada batangan. Seperti diperlihatkan pada Gbr. 3.16,
skala tetap berada pada batang tetap. Jarak antar skala ini adalah 0,5 mm (jarak antara skala
atas dan bawah berdekatan). Di sebelahnya ada skala pada silinder berputar. Jumlah skala ini
ada 50 buah. Setiap memutar silinder satu putaran penuh, maka silinder bergeser sejauh 0,5
mm (bergeser dari skala atas ke skala bawah di batang tetap). Dengan demikian, pergeseransatu skala pada silinder putar sama sama dengan panjang
0,5 mm/50 = 0,01 mm
Dengan demikian, micrometer sanggup mengukur hingga panjang 0,01 mm.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 101/288
101
Skala tetap
Skala putar
0,5 mm
0 , 0
1 m m
Pengunci gagang
Tempat benda
Gambar 3.16 Skala pada micrometer.
Cara membaca panjang pengukuran dengan mirometer cukup sederhana.
i.
Amati skala tetap yang telah dilewati oleh silinder putar. Pada Gbr. 3.16, skala tetap
yang dilewati silinder putar adalah 5,5 mm
ii. Amati skala pada silinder putar yang tepat berimpit dengan garis horizontal pada
batang tetap. Pada Gbr. 3.16 skala ke-28 pada silinder putar berimpit dengan garis
horizontal skala tetap.
iii. Pertambahan panjang yang ditunjukkan oleh skala silinder putar adalah 28 0,01 mm
= 0,28 mm
iv. Panjang pengukuran = skala tetap yang dilewati + pertambahan panjang pada
silinder putar
Berdasarkan Gbr. 3.16, panjang pengukuran = 5,5 mm + 0,28 mm = 5,78 mm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 102/288
102
Contoh 3.8
Berapa panjang benda yang diukur degan micrometer sekrup berikut ini?
Jawab
Skala tetap yang dilewati silinder putar adalah skala 18,5 mm
Skala putar yang tepat berimpit dengan garis horizontal pada skala tetap adalah skala ke 40
(sebenranya antara skala ke 40 dan 41, tetapi kita ambil yang ke 40 saja)
Pertambahan panjang yang ditunjukkan skala putar adalah 40 0,01 = 0,40 mm
Panjang benda adalah 18,5 mm + 0,40 mm = 18,90 mm
Contoh 3.9
Berapa panjang benda yang diukur degan micrometer sekrup berikut ini?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 103/288
103
Jawab
Skala tetap yang dilewati silinder putar adalah skala 4,5 mm (lihat skala di sisi bawah)
Skala putar yang terpat berimpit dengan garis horizontal pada skala tetap adalah skala ke 5.
Pertambahan panjang yang ditunjukkan skala putar adalah 5 0,01 = 0,05 mm
Panjang benda adalah 4,5 mm + 0,05 mm = 4,55 mm
Kegiatan 3.3
Menentukan Panjang Benda (3)
Tujuan
Memahami cara menggunakan micrometer sekrup untuk mengukur panjang benda
Alat/Bahan
Micrometer sekrup
Uang logam Rp 500,- dan Rp 1.000,-
Langkah kerja
Jepit uang logam dengan Rp 500,- dengan micrometer sekrup
Kunci posisi gagang sehingga tidak dapat berputar lagu saat kamu membaca skala
Catat nilai skala tetap dan skala putar. Berapa tebal uang logam Rp 500,-?
Lakukan hal yang sama untuk uang logam Rp 1.000,-
3.3 Pengukran Massa
Massa benda diukur dengan neraca. Neraca telah dibuat dengan sejumlah ketelitian,
bergantung pada fungsi masing-masing. Neraca untuk menimbang sayur di pasar tidak terlalu
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 104/288
104
teliti. Neraca yang sangat teliti biasa dipakai dalam percobaan laboratorium. Di laboratorium
orang kadang menimbang benda hingga ketelitin 0,001 g atau lebih teliti lagi. Di sini kita
akan membahas beberapa jenis neraca saja
3.3.1 Neraca Dua Lengan
Prinsip kerja neraca ini adalah membandingkan berat benda yang akan diukur dengan berat
anak timbangan. Gambar 3.17 adalah contoh neraca dua lengan.
Gambar 3.17 Contoh neraca dua lengan
Saat pengukuran dilakukan, benda yang akan dikur ditempatkan di piringan satu sisi.
Sejumlah anak timbangan dimasukkan ke piringan yang lainnya sehingga lengan neraca
dalam keadaan seimbang. Jika keseimbangan sudah tercapai maka massa benda sama dengan
jumlah massa anak timbangan yang dipasang. Ketelitian neraca ini bergantung pada massa
anak timbangan terkecil.
Contoh 3.10
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 105/288
105
Pada saat pengukuran massa benda dengan neraca dua lengan, keseimbangan tercapai ketika
satu lengat menampung anak timbangan 100 g, 25 g, dan 5 g. Berapakah massa benda yang
diukur?
Jawab
Massa benda sama dengan jumlah mass anak timbangan yang ditempetkan di satu lengan
neraca. Jadi massa benda adalah 100 g + 25 g + 5 g =125 g
3.3.2 Neraca Langkah
Neraca langkah atau neraca Buchart memiliki cara kerja yang juga sederhana. Neraca ini
terdiri dari sebuah wadah untuk meletakkan benda yang akan diukur dan skala yang berupa
lengkungan seperempat lingkaran dengan psosisi vertical. Skala nol berada pada ujung
bawah. Gambar 3.18 adalah contoh neraca ini. Jika tidak ada beban maka skala menunjukkan
angka nol. Jika ditempatkan benda di atas wadah maka skala bergeser ke atas. Neraca ini
umum digunakan di kantor pos. Namun, pengukuran dengan neraca ini tidak terlalu teliti.
Gambar 3.18 Contoh neraca Buchart
3.3.3 Necara Ohaus
Neraca Ohaus serupa dengan neraca dua lengan. Namun, timbangan sudah terpasang pada
neraca. Penentuan massa benda hanya dilakukan dengan menggeser sejumlah anak
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 106/288
106
timbangan yang telah berada pada lengan neraca. Gambar 3.19 adalah contoh neraca Ohaus.
Massa benda yang ditimbang sama dengan jumlah massa anak timbangan yang digeser pada
lengan. Ketelitian pengukuran ditentukan oleh massa anak timbangan terkecil.
Anak timbanganTempat benda
Gambar 3.10 Gambar neraca Ohaus
3.3.4 Neraca Elektronik
Neraca elektronik adalah neraca yang sangat mudah penggunaannya. Hasil pengukuran
tampak pada angka-angka di display. Secara otomatis, hasil pengukuran sesuai dengan angka
yang tertera pada display tersebut. Neraca ini banyak digunakan dalam laboratotium dan hasil
pengukurannya sangat teliti. Gambar 3.11 adalah contoh neraca elektronik. Massa terkecil
yang dapat dikur dengan neraca tersebut adalah 0,01 g.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 107/288
107
Gambar 3.11 Contoh neraca elektronik. Nilai terkecil yang dapat diukur adalah 0,01 g.
Kegiatan 3.4
Mengukur Massa Benda (1)
Tujuan
Memahami cara mengukur massa benda dengan neraca Ohaus
Alah/Bahan
1) Neraca Ohaus
2) Lima keeping uang logam Rp 500,-
Langkah kerja
1)
Pindahkan semua anak timbangan neraca Ohaus pada posisi paling kiri. Pada posisi
ini neraca berada dalam keseimbangan jika tidak diletakkan benda di atas
piringannya.
2)
Letakkan sekeping uang logam Rp 500,- di atas anak timbangan.
3) Geser posisi anak timbangan ke kanan. Lakukan mulai dengan anak timbangan paling
kecil.
4)
Jika hingga anak timbangan terkecil berada di ujung kanan, namun neraca belum
berada pada keadaan setimbang, geser kembali anak timbangan terkecil ke posisi
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 108/288
108
ujung kiri lengan. Sebagai gantinya, geser anak timbangan terbesar kedua ke kanan
sampai neraca hampir dalam keadaan seimbang.
5)
Untuk menyeimbangkan neraca, tambahkan dengan menggeser anak timbangan
terkecil sehingga neraca benar-benar dalam keseimbangan.
6) Catat massa uang logam. Massa uang logam persis sama dengan jumlah massa anak
timbangan yang digeser.
7) Ulangi langkah di atas dengan mengukur dua, tiga, empat, dan lima anak timbangan.
Kegiatan 3.5
Mengukur Massa Benda (2)
Tujuan
Memahami cara menggunakan neraca elektronik untuk menentukan massa benda
Alat/Bahan
1) Neraca elektronik
2) Masing-masing satu keeping uang logam Rp 100,-, Rp 500,-, dan Rp 1.000,-
Langkah kerja
1)
Nyalakan neraca elektronik dengan meng-ON-kan switch
2)
Tekan tombol kalibrasi atau tombol reset. Tombol ini akan menolkan bacaan neraca
ketika beban tidak ditempatkan di atas necara
3) Tempatkan perlahan-lahan kepinguang logam Rp 100,- di atas wadah neraca. Baca
angka yang ditunjukkan layar neraca.
4) Ulangi langkah di atas untuk mengukur massa kepingan Rp 500,- dan Rp 1.000,-
5) Jika sebelum meletakkan kepingan berikutnya kalian mengamati layar tidak
menunjukkan angka nol, kalian harus menekan tombol kalibrasi atau reset terlebih
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 109/288
109
dahulu. Penekanan tiombol ini menjamin bahwa angka yang muncul di layar benar-
benar merupakan massa benda yang dikur.
3.4 Pengukuran Waktu
Alat yang bias kita gunakan untuk mengukur waktu adalah arloji, jam dinding, dan
stopwatch. Ketelitian sebuah arloji dan jam dinding umumnya satu detik, sedangkan
stopwatch bias mencapai ketelitian 0,001 detik. Gambar 3.12 adalah contoh alat ukur waktu
tersebut.
(a) (b) (c)
Gambar 3.12 Contoh alat ukur waktu: (a) jam tangan, (b) stop watch, dan (c) jam matahari.
3.4.1 Arloji
Arloji adalah penunjuk waktu yang terus bertambah tampilan waktunya. Arloji lebih sering
digunakan untuk menunjukan waktu pada saat tertentu. Namun, dengan mencatat waktu dua
peristiwa masa selang waktu terjadinya dua peristiwa tersebut dapat ditentukan. Selang waktu
tersebut adalah selisih waktu yang ditampilkan oleh arloji.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 110/288
110
Arloji umumnya memiliki tiga macam jarum. Yang paling pendek adalah jarum jam, yang
lebih panjang adalah jarum menit, dan yang paling panjang adalah jarum detik. Jarum menit
bergeser satu skala ketika jarum detik bergeser 60 skala. Jarum jam bergeser satu skala ketika
jarum menit bergeser 60 skala.
Gambar 3.13 adalah contoh dua waktu yang ditunjukkan arloji. Di sebelah kiri arloji
menunjukkan waktu jam 4 lewat 25 menit dan 9 detik atau 4:25:9. Pada gambar kanan, arloji
menunjukkan waktu jan 4 lewat 25 menit lewat 20 detik, atau 4:25:20. Dengan demikian,
selang waktu dua kejadian adalah 4:25:20 – 4:25:9 = 11 detik.
Gambar 3.13 Contoh dua waktu yang ditinjukkan arloji.
Contoh 3.12
Berapakah selang waktu dua kejadian yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 111/288
111
Jawab
Gambar kiri menunjukkan waktu jam 4:25:20. Gambar kanan menunjukkan waktu 4:26:16.
Selang waktu yang dicatat adalah
4:26:16 – 4:25:20 = (jam 4 lewat 25 menit + 1 menit + 16 detik) – (jam 4 lewat 25 menit + 20
detik)
= (1 menit + 16 detik) – 20 detik = 76 detik – 25 detik = 51 detik
3.4.2 Stop Watch
Stopwatch memang digunakan untuk menatal lama waktu antara dua peristiwaStop watch
memiliki beberapa tombol. Tombol reset digunakan untuk menol-kal tampilan. Tombol start
digunakan untuk memulai pencatatan waktu. Tombol stop digunakan untuk menghentikan
pencacahan waktu. Tombol start dan stop dapat merupakan satu rombol atau merupakan
tombol yang berbeda. Pada Gbr. 3.12(b) tombol tegak merupakan tombol start dan stop.
Tombol di sebelah kanan merupakan tombol reset.
Cara pembacaan stopwatch sebagai berikut. Perhatikan Gbr. 3.14. Jarum panjang menunjuk
angka 40 dan lewat 4 skala. Jarum pendek telah melewati angka 7 tetapi belum mencapai
angka 8. Angka pada lingkaran besar menunjukkan detik. Antara angka satu dan dua pada
lingkaran besar, terdapat 5 skala kecil. Jadi selang waktu antara dua skala kecil adalah 1
detik/5 = 0,2 detik. Dengan demikian, waktu yang ditunjukkan jarum panjang stopwatch
adalah 40 + 4 0,2 = 40,8 detik. Total waktu yang dicatat stopwatch adalah 7 menit dan 40,8
detik.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 112/288
112
Angka 40
lewat 4 skala
kecil
Melewatiangka 7
Gambar 3.14 Contoh penunjukan skala stopwatch
Stopwatch yang lebih mudah cara pemcabaannya adalah stopwatch digital. Catatan waktu
langsung ditunjukkan oleh angka pada layar. Gambar 3.15 adalah contoh stopwatch digital.
Catatan waktu adalah 18,58 detik
Gambar 3.15 Contoh stopwatch digital
3.4.3 Jam Pasir
Jam pasir juga dapat digunakan untuk mencatat selang waktu. Jam ini terdiri dari dua buah
wadah yang dihubungkan oleh pipa kecil. Contoh jam pasir tampak pada Gbr. 3.16. Material
berupa butir-butir seukuran pasir diisi dalam wadah tersebut. Jika mula-mula semua material
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 113/288
113
berisi di wadah atas maka material akan turun perlahan-lahan ke wadah bawah akibat
gravitasi. Waktu yang diperlukan material untuk turun seluruhnya sudah tertentu. Ketika kita
balik posisi jam maka waktu yang dibutuhkan oleh material turun ke wadah bawah kembali
sama.
Jam pasir tidak digunakan untuk mencatat sembarang waktu. Jam pasir sudah dirancang
sedemikian rupa sehingga waktu jatuh material sudah tertentu. Jadi, yang dicatat oleh jam ini
hanyalah selang waktu yang sudah tertentu. Jam ini lebih sering digunakan dalam perlobaan
yang didasarkan atas waktu. Lama waktu yang diberikan, sesuai dengan waktu jatuh pasir
dalam jam. Pada saat lomba dimulai, juri memutar posisi jam pasir sehingga semua pasir
berada di wadah atas. Ketika semua pasir sudah pindah ke bawah maka perlombaan
dihentikan.
Gambar 3.15 Contoh jam pasir
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 114/288
114
3.4.4 Jam Matahari
Matahari bergerak dari timur ke barat tiap hari. Karena gerakan ini posisi bayangan benda juga berubah-ubah. Berdasarkan posisi banyangan tersebut kita bias membuat penunjuk
waktu. Penunjuk waktu semacam ini disebut jam matahari.
Gambar 3.12(c) adalah contoh jam matahari. Jam ini terdiri dari piringan yang ditulisi angka-
angka. Angka-angka tersebut menyatakan jam. Di tengah pitingan dipasang tongkat secara
miring. Ketika dikenai cahaya matahari, papan menghasilkan bayangan di piringan. Angka di
piringan yang dikenai bayangan tongkat menyatakan jam pada saat itu. Salah satu
kekurangan jam matahari adalah hanya waktu selama siang hari yang dapat ditentukan.
Kegiatan 3.6
Mengukur Waktu
Tujuan
Memahami cara mengukur waktu menggunakan stopwatch
Alat/Bahan
1.
Stopwatch jarum2.
Stopwatch digital (bias menggunakan HP)
Langkah kerja
1. Siapkan satu stopwatch jarum. Pastikan stopwatch tersebut menunjuk angka nol
dengan menekan tombol reset.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 115/288
115
2. Minta teman kamu menyiapkan satu stopwatch digital. Stop watch ini sudah ada di
HP, tinggal kalian buka menu yang sesuai. Pastikan juga angka yang ditunjukkan
adalah nol
3. Suruh temanmu untuk menulis satu kalimat. Kalian hidupkan stopwatch saat ia mulai
menulis dan menghentikan stopwatch saat ia tepat selesai menulis.
4.
Apakah selang waktu yang dicatat stropwatch jarum dan stopwatch digital (HP)
sama?
5. Lakukan percobaan lain dengan mencatat dua persitiwa yang menarik di dalam kelas.
Misalnya lama siulan temanmu, waktu yang diperlukan temanmu menyebut huruf A
sampai Z secara cepat, waktu untuk menghitung mundur dari 10 ke 1 secara cepat,
dan lain-lain. Cari juara dari sejumlah peserta.
Tugas
Buat satu model jam matahari. Lakukan secara berkelompok. Jam matahari harus ditest
selama satu hari sehingga kalian memberikan posisi yang tepat untuk tiap-tiap angka waktu.
Setelah selesai, demokan di hadapan guru.
3.5 Pengukuran Volum
Jenis pengukuran yang kita bahas di atas adalah pengukuran besaran-besaran pokok. Di
fisika, besaran turunan jumlahnya jauh lebih banyak daripada besaran pokok. Tidak mungkin
kita membahas semua cara pengukuran besaran-besaran turunan. Kita hanya akan membahas
cara pengkuran volum zat padat, cair, dan gas.
3.5.1 Pengukuran volume zat cair
Volume zat cair dapat diukur dengan mudah menggunakan silinder ukur (juga sering disebut
gelas ukur). Silinder ukur adalah terbuat dari gelas atau plastic berbentuk tabung yang
dilengkapi skala. Contoh silinder ukur tampak paga Gbr. 3. 16.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 116/288
116
Gambar 3.16 Contoh silinder ukur: (kiri) dari bahan plastic dan (kanan) dari bahan gelas
Cara pengukuran volume dengan silinder ukur sangat mudah. Masukkan zat cair di dalamnya,
lalu amati skala yang sejajar dengan permukaan zat cair. Pengamatan harus dilakukan
sehingga posisi mata berada dalam garis horizontal dengan lekukan bawah permukaan zat
cair. Sebagai contoh, pada Gbr. 3.17, volum zat cair dalam silinder ukur adalah 11,5 mL. Satu
skala pada silinder tersebut setara dengan 0,5 mL. Lengkungan terbawah permukaan zat cair
sejajar dengan skala 11,5.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 117/288
117
Gambar 3.17 Posisi permukaan zat cair dalam silnder ukur. Volume zat cair adalah11,5 mL.
Pengukuran volum zat cair yang paling sering kita jumpai adalah saat pengisian bahan bakar
di SPBU. Angka yang tertulis di layar SPBU (Gbr. 3.18) merupaka jumlah volum bahan
bahan (bensir, solar, atau pertamax) yang diisikan ke dalam tangki kendaraan. Alat ukur
volum yang terpasang dalam SPBU dapat mengukur volume bahan bakar yang sedang
mengalir. Alat semacam ini sering disebut flow meter.
Gambar 3.18 Penunjuk volum bahan bakar di SPBU.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 118/288
118
Pengukuran volume zat cair yang lebih teliti dapat dilakukan dengan menggunakan jarum
suntik (syringe). Bergantung pada ukuran tabung jarum suntik, kita dapat mengukur volum
zat cair hingga ketelitian 0,1 mL atau kurang. Gambar 3.19 adalah contoh jarum suntik.
Tabung yang kecil dapat mengukur lebih teliti dari tabung yang besar.
Gambar 3.19 Contoh jarum suntik
Di rumah sakit, khususnya di ruang ICU, pasien sering diberi obat melalui infuse dengan
volume per satuan waktunya sangat teliti. Pemberian tersebut tidak dapat dilakukan dengan
menggunakan infuse gantung. Infus diberikan dengan menempatkan obat dalam jarum suntik
kemudian didorong perlahan-lahan dengan pompa jarum suntik (syringe pump). Gambar 3.20
adalah contoh pompa jarum suntik untuk menginfus pasien di rumah sakit, khususnya yang
berada dalam ruang ICU.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 119/288
119
Gambar 3.20 Contoh pompa jarum suntik yang digunakan di rumah sakit.
3.5.2 Pengukuran Volum Gas
Gas dalam jumlah sedikit dapat diukur volumenya menggunakan gelas ukur. Prinsipnya
adalah karena massa jenis gas lebih kecil dari massa jenis zat cair maka dalam zat cair gas
senderung bergerak ke atas dan menempati ruang palin atas. Jika dalam wadar tertutup yang
penuh besisi zat cair diisi gas maka gas akan menempati posisi teratas dan mendesak zat cair
ke bawah. Volume ruang yang tampak kosong di sisi atas merupakan volume gas yang masuk
ke dalam wadah.
Gambar 3.21 adalah contoh pengukuran volum gas yang dihasilkan dari proses pembakaran.
Mula-mula wahah terbalik berisi air sampai penuh. Ketika gas mulai dihasilkan maka gas
menempati ruang teratas dalam wadah terbalik dan mendesak zat cair ke bawah. Hingga di
akhir reaksi, jumlah gas yang dihasilkan dapat dibaca dari skala silinder ukur.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 120/288
120
Gas yang mulai dihasilkan Gas total hasil pembakaran
Gambar 3.21 Cara mengukur volum gas yang dihasilkan pada reaksi kimia
3.5.3 Pengukuran Volum Zat Padat
Volum zat padat yang bentuknya teratur dapat ditentukan melalui pengukuran panjang
bagian-bagiannya. Volum kubus dapat ditentukan dengan mengukur panjang salah satu
sisinya, volum balok dapat ditentukan dengan mungukur panjang tiga sisinya, dan volum bola
dapat ditentukan dengan mungukur diameternya.
Volum benda padat yang bentuknya tidak teratur dapat ditentukan secara tidak langsung.
Salah satunya adalah dengan mengukur volum air yang dipindahkan oleh benda tersebut
ketika seluruh bagian benda dicelupkan ke dalam zati cair. Metode pengkuran diilustrasikan
dalam Gbr. 3.22. Pada Gbr. 3.22(a) mula-mula zat cair diidi ke dalam silinder ukur sampai
skala tertentu. Zat padat kemudian dimasukkan ke dalam zat cair, lalu dibaca skala yang
sejajar permukaan zat cair. Selisih kedua volum tersebut merupakan volum zat padat.
Pada Gbr. 3.22(b), zat cair diisikan secara penuh ke dalam wadah bercorong. Di bawah
corong ditempatkan silinder ukur yang kosong. Zat padat kemudian dimasukkan ke dalam
wadah bercorong. Volum zat cair yang tumpak ke dalam silinder ukur sama dengan volum
zat padat yang diukur.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 121/288
121
(a) (b)
Gambar 3.22 Contoh pengukuran volum zat padat. (a) menggunakan satu linder ukur. (b)
menggunakan wadah bercorong dan silinder ukur.
Contoh 3.13
Berapa volum zat padat pada Gbr. 3.20(a) dan 3.20(b)?
Jawab
Pada Gbr. 3.20(a), volume zat cair sebelum memasukkan zat padat ke dalamnya adalah 30
mL. Setelah memasukkan zat padat, permukaan air menunjukkan volum 40 mL. Maka volum
zat padat adalah 40- 30 = 10 mL
Pada Gbr 3.20(b) volum air dalam silinder ukur adalah 30 mL. Maka volum zat padat adalah
30 mL.
Kegiatan 3.7
Volume Zat Padat (1)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 122/288
122
Tujuan
Memahami cara menentukan volume zat padat yang bentuknya teratur
Alat/Bahan
1. Batu bata
2. Lilin
3. Bola Tenis
Langkah kerja
1.
Ukur panjang, lebar, dan tebal balok
2.
Potong lilin sehingga berbentuk silinder. Ukur panjang dan diameter lilin3. Ukur diameter bola
4. Isi table berikut ini
Benda Panjang,
p, (cm)
Lebar,
l , (cm)
Tebal,
t , (cm)
Diameter,
d , (cm)
Jari-jari, r =
d /2, (cm)
Volum
(cm3)
Rumus
Batu bata ……. …… ……. …… p l t
Lilin …….. ……. …….. …….. ……. (22/7) r 2
l
bola …….. …….. ……. (4/3) (22/7)
r 3
Kegiatan 3.8
Volume Zat Padat (2)
Tujuan
Memahami cara menentukan volume zat padat yang bentuknya tidak teratur
Alat/Bahan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 123/288
123
1. Silinder ukur 100 cm3
2. Silinder ukur 50 cm3
3.
Wadah berpancuran
4. Lima macam benda kecil yang bentuknya tidak beraturan. Benda tersebut harus
tenggelam dalam air.
Langkah kerja cara pertama
1.
Isi silinder ukur besar dengan air sampai volum 40 cm3
2. Masukkan salah satu benda ke dalam air dan catat volum yang ditunjukkan air
sekarang
3. Masukkan benda kedua ke dalam air sehingga dalam air terdapat dua benda. Catat
volum yang ditunjukkan air sekarang.
4.
Terus lakukan pencatatan hingga di dalam air telah dimasukkan lima benda.
5. Isi pengamatannmu dalam table berikut
Benda Vol (mL) Vol B1
(mL)
Vol B2
(mL)
Vol B3
(mL)
Vol B4
(mL)
Vol B5
(mL)
A
A+B1
A+B1+B2
A+B1+
B2+B3
A+B1+B2
+B3+B4
A+B1+B2
+B3+B4+B5
Keterangan: A = air, B1 = benda 1, B2 = benda 2, B3 = benda 3, B4 = benda 4, B5 = benda 5
Langkah kerja cara kedua
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 124/288
124
1. Isi wadah pancuran dengan air hingga penuh
2. Tempatkan silinder ukur kosong tepat di bawah corong pancuran
3.
Masukkan batu pertama ke dalam wadah pancular dan catat volume yang ditunjukkan
silinder ukur
4. Masukkan batu kedua ke dalam wadah pancuran dan catat catat volume yang
ditunjukkan silinder ukur setelah dua benda masuk ke dalam wadah berpancuran
5. Lakukan terus hingga dalam wadah pancuran telah dimasukkan lima benda
6. Isi pengamatannmu dalam table berikut
Benda Vol (mL) Vol B1
(mL)
Vol B2
(mL)
Vol B3
(mL)
Vol B4
(mL)
Vol B5
(mL)
B1
B1+B2
B1+ B2+B3
B1+B2
+B3+B4
B1+B2
+B3+B4+B5
Keterangan: A = air, B1 = benda 1, B2 = benda 2, B3 = benda 3, B4 = benda 4, B5 = benda 5
Apakah kedua cara di atas memberikan hasil yang sama?
Rangkuman
1. Pengukuran pada dasarnya adalah membandingkan nilai besaran fisika dengan nilai
yang dimiliki alat ukur
2.
Ketelitian pengukuran bergantung pafa alat ukur yang digunakan. Mikrometer sekrup
dapat mungukur hingga panjang 0,01 mm. Jangka sorong dapat mengukur hingga
panjang 0,02 mm. Mistar sekolah dapat mengukur hingga panjang 1 mm.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 125/288
125
3. Jangka sorong dapat mengukur panjang bagian luar benda, mengukur panjang bagian
dalam benda (seperti jari-jari dalam pipa), serta mengukur kedalaman benda.
4.
Ketelitian pengukuran dengan neraca bergantung pada massa anak timbangan terkecil
yang dimiliki necara. Makin kecil massa anak timbangan terkecil maka makin teliti
neraca tersebut.
5.
Neraca yang memberikan hasil pengukuran yang teliti adalah neraca elektronik.
Sebagian neraca elektronik dapat mengukur hingga massa 0,0001 g.
6. Pengukuran waktu yang teliti dapat dilakukan dengan stopwatch. Beberapa stopwatch
dapat mengukur hingga ketelitian 0,001 s.
7. Volum zat cair dan gas dapat diukur dengan silinder ukur.
8. Volum zat cair dapat diukur lebih teliti lagi menggunakan jarum suntik.
9.
Volume zat pandat yang bentuknya teratur dapat ditentukan dengan mengukur
panjang bagian-bagiannya.
10. Volum zat padat yang bentuknya tidak teratur dapat ditentukan dengan memasukkan
ke dalam silinder ukur. Volum beda sama dengan volum zat cair yang
dipindahkannya.
Kata Kunci
Pengukuran
Mistar
Jangka sorong
Micrometer sekrup
Skala tetap
Skala vernier
Nonius
Neraca dua lengan
Neraca Ohaus
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 126/288
126
Neraca langkah
Neraca elektronik
Arloji
Stopwatch
Jam pasir
Jam matahari
Silinder ukur
Jarum suntik
Syringe pump
Jawab pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas
1) Sebuah akuarium memiliki panjang 50 cm, lebar 20 cm, dan tinggi 40 cm
a)
Berapa volume air did lam akuarium dalam keadaan penuh?
b) Berapa kedalaman akuarium ketika berisi air 48 000 cm3?
c) Jika ada akuarium yang tingginya sama tetapi panjang dan lebarnnya dua kali panjang
dan lebar akuarium pertama, berapa volum air dalam akuarium ini ketika penuh?
2) Sebongkah batu kecil yang kamu ambil dari tanah akan diukr volumnya. Kamu mengisi
silinder ukur dengan air dan membaca volumnya 15,2 mL. Kemudian kamu masukkan batu
ke dalam silinder ukur dan terbaca volumnya 38,8 mL. Setelah itu gelas ukur ditutup rapat.
Keesokan harinya kamu mencatan volume yang ditunjukkan air menjadi 36,4 mL.
a) Apakah volum batu dalam air berbeda saat pertama kali dimasukkan dan setelah
disimpan sehari?
b)
Berapa volum batu saat dimasukkan ke dalam air?
c) Berapa volum batu setelah satu hari direndam?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 127/288
127
d) Mengapa terjadi perubahan volum total setelah batu direndam satu hari?
e) Apakah tetap terjadi perubahan volum jika gelas ukur tidak ditutup?
3) Tentukan alat ukur yang cocok untuk mengukur benda berikut ini
a)
Tebal selembar kertas
b) Diameter leher botol Sprite
c) Panjang sebuah buku
d)
Volum segelas air
4) Berapa panjang yang ditunjukkan oleh skala jangka sorong berikut ini
5) Berapa panjang yang ditunjukkan oleh micrometer sekrup berikut ini?
6) Berapa volum yang zat cair dalam silinder ukur berikut ini?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 128/288
128
7) Pengukuran saat terjadinya dua kejadian dengan menggunakan arloji digital memberikan
hasil berikut ini.
Berapa selang waktu terjadinya dua kejadian tersebut?
8) Berapa lama pengukuran yang ditunjukkan oleh stopwatch berikut ini
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 129/288
129
9) Berapa selang waktu yang ditunjukkan stopwatch berikut ini?
10) Berapa selang waktu antara dua kejadian yang ditunjukkan oleh arloji berikut ini?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 130/288
130
11) Alat berikut ini digunakan untuk mengukur besaran apakah?
12) Berapakah panjang pita hitam pada gamber berikut ini?
13) Alat untuk mengukur apakah gambar berikut ini dan bagaimana prinsip kerjanya?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 131/288
131
14) Skala terluar alat berikut ini menyatakan massa dalam satuan kilogram. Berapa massa
beban dan berapa terkecil yang dapat diukur?
15) Berapa panjang benda yang diukur oleh alat berikut ini?
16) Alat berikut ini dapat digunakan untuk mengukur panjang. Jelaskan cara kerjanya.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 132/288
132
17) Penimbangan seperti pada gambar berikut ini salah. Jelaskan mengapa? Apakah hasil
yang terbaca lebih besar atau lebih kecil dari massa sesungguhnya?
18) Jelaskan prinsip kerja timbangan berikut ini. Timbangan ini biasanya berada di klinik
kesehatan anak atau posyandu (pos pelayanan terpadu)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 133/288
133
19) Berikut ini adalah salah satu cara mengukur panjang ikan yang berbahaya yang sedang
berenang. Penyelam tidak berani mendekati ikan tersebut. Jelaskan prinsip kerjanya.
Sumber: http://treehugger.com
Pilih satu jawaban yang paling tepat
1) Urutan alat ukur panjang berikut ini dari yang paling teliti
a) mistar, jangka sorong, micrometer sekrup
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 134/288
134
b) jangka sorong, micrometer sekrup, mistar
c) micrometer sekrup, jangka sorong, mistar
d) jangka sorong, mistar, mirometer sekrup
e) mistar, mirometer sekrup, jangka sorong
2) Satu sentimeter kala sentimeter persis sama dengan
a)
100 skala millimeter
b) 1 skala meter
c)
100 skala mirometer
d)
1000 skala millimeter
e) 10 000 skala mirometer
3)
Sebuah benda memiliki panjang sekitar seperenam millimeter. Alat ukur yang paling
baik digunakan untuk mengukur panjang benda tersebut adalah
a)
Mistar plastic
b) Janga sorong yang memiliki 10 skala nonius
c) Jangka sorong yang memiliki 20 skala nonius
d) Jangka sorong yang memiliki 40 skala nonius
e) Micrometer sekrup
4) Cara mengukur dengan mistar yang paling tepat adalah
Gambar kiri bawah halaman 60
5) Panjang benda yang ditunjukkan oleh mistar berikut ini adalah
Gambar kanan atas halaman 60
a)
1,5 mm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 135/288
135
b) 15 mm
c) 1,5 cm
d)
15 cm
e) 10 cm
6) Keudukan skala tetap dan skaal nonius janga sorong saat digunakan untuk mengukur
panjang sebuah karet penghapus ditunjukkan pada gambar berikut ini. Panjang karet
tersebut adalah
Gambar kanan tengah halaman 60
a)
40,6 mm
b) 40,7 mm
c) 41,6 mm
d)
41,7 mm
e) 50,7 mm
7)
Kaleng silinder digelindingkan di atas sebuah penggaris seperti tampak pada gambar
di bawah ini
Gambar bawah kanan halaman 60
8) Lihat bagian penanda pada kaleng. Kaleng tersebut tepat menggelinding dua kali.
Jari-kasi kaleng adalah
a) 13/2 cm
b)
13 cm
c) 6,5 cm
d) 13/ cm
e) /13 cm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 136/288
136
9) Tono menggunakan sebuah penggaris untuk mengukur panjang sebuah batang besi.
Karena ujung penggaris tersebut rusak maka dia menempatkan salah satu ujung besi
pada skala 1cm seperti tampak pada gambar berikut ini
Gambar kiri atas halaman 61
Panjang batang besi tersebut adalah
a) 43 mm
b) 46 mm
c)
53 mm
d) 56 mm
e)
56 cm
10) Sebuah mikrometer sektup digunakan untuk mengukur tebal uang logam Rp 500,-.
Hasil pengukuran tampak pada skala berikut ini
Gambar kiri tengah halaman 61
Tebal keeping uang logam tersebut adalah
a) 1,55 mm
b) 1,55 cm
c) 0,55 mm
d) 0,55 cm
e) 4,05 mm
11) Untuk mengukur volum benda padat yang tidak teratur sebaiknya menggunakan\
a) Gelas kimia
b) Janga sorong
c) Mistar
d) Micrometer sekrup
e) Silinder ukur
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 137/288
137
12) Jangka sorong pada gambar di bawha ini digunakan untuk mengukur
a) Panjang benda
b) Jari-jari dalam benda
c)
Ketebalan benda
d) Kedalaman benda
e) Jari-jari luar benda
13) Urutan alat ukur waktu mulai dari yang palin teliti adalah
a) Jam matahari, jam pasir, stopwatch, arloji
b)
Arloji, stopwatch, jam pasir, jam matahari
c) Stopwatch, jam matahari, jam pasir, arloji
d) Stopwatch, arloji, jam pasir, jam matahari
e)
Jam pasir, jam matahari, arloji, stopwatch
14) Waktu yang ditunjukkan oleh stopwatch di bawah ini adalah
Gambar kanan atas halaman 61
a)
25 menit dan 50,8 sekon
b) 50,8 menit dan 25 sekon
c)
5 menit dan 50 sekon
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 138/288
138
d) 25,5 sekon
e) 25,5 menit
15)
Gambar di bawah ini adalah tampilan layar stopwatch digital. Awalnya penunjukan
stopwatch adalah 00:00. Ketika mengukur waktu yang diperlukan sebuah mobil yang
melintasi jembatan diperoleh penunjukan seperti pada gambar.
Gambar kanan tengah halaman 61
Waktu yang diperlukan mobil tersebut melintasi jembatan adalah
a)
1 menit 6 detik b) 1,06 menit
c) 1,06 detik
d) 106 detik
e) 106 menit
16) Gambar di bawah ini menunjukkan posisi jarum sebuah stopwatch di awal dan di
akhir pengukuran.
Gambar kanan bawah halaman 61
Selang waktu dua pengukuran adalah
a) 10 s
b) 25 s
c)
35 s
d) 10 menit
e) 25 menit
17) Sebuah segitiga memiliki luas 60 cm2 dan panjang alas 15 cm. Tinggi segitiga
tersebut adalah
a)
2 cm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 139/288
139
b) 4 cm
c) 8 cm
d)
10 cm
e) 16 cm
18) Sebuah tanah berbentuk persegi panjang dengan panjang 24 m dan lebar 6 m. Panjang
sisi persegi yang luasnya sama dengan luas tanah di atas adalah
a) 12 m
b)
30 m
c) 18 m
d) 15 m
e)
4 m
19) Perhatikan gambar di bawah ini
Gambar kiri atas hamalan 62
Panjang sisi persegi kecil adalah 1 cm. Luas daerah yang diwarnai kira-kira adalah
a) 20 cm2
b)
25 cm2
c) 30 cm2
d) 42 cm2
e) 50 cm2
20) Sebuah kubus kecil memiliki panjang sisi 2 cm. Sebuah kubus besar memiliki panjang
sisi 10 cm. Jumlah kubus kecil yang tepat mengisi kubus besar adalah
a) 5 buah
b) 15 buah
c)
20 bueag
d) 25 buah
e)
125 buah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 140/288
140
21)
Sebuah batu yang memiliki volum 20 cm3 dimasukkan ke dalam silinder ukur yang
berisi air. Setelah batu dimasukkan pembacan silinder ukur tampak pada gambar di
bawah ini.
Gambar kiri tengah halaman 62
Volum air dalam gelas (sebelum batu dimasukkan) adalah
a) 24 cm3
b) 28 cm3
c) 29 cm3
d)
32 cm3
e) 75 cm3
22)
Gambar di bawah ini menunjukkan pengukuran yang dilakukan dengan sebuah
silinder ukur. Volume cairan dalam silinder tersebut adalah\
a) 20 cm3
b)
24 cm3
c) 28 cm3
d) 20 cm3
e)
30 cm3
23) Cara membaca volum air yang benar ditunjukkan pada gambar berikut ini
Gambar kanan bawah halaman 62
Diameter luar pipa yang ditunjukkan pada gambar berikut ini adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 141/288
141
a) 1,463 mm
b) 14,63 mm
c)
146,3 mmd) 1,463 inci
e)
14,63 inci
Catatan: agar realistis, jawaban kalian harus mempertimbangkan berapa ukuran jari orang
yang memegang jangka sorong dan pipa di atas. Kira-kira berapa ukuran yang wajar dalam
gambar di atas.
24) Benda pada gambar di bawah ini sering dugunakan pada saat mengukur besaran
a)
Massa
b) Panjang
c) Waktu
d)
Volum
e) Tekanan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 142/288
142
25) Volum cincin pada gambar di bawah ini adalah
50 mL
75 mL
a)
50 mL
b) 75 mL
c) 25 mL
d) 125 mL
e) Tidak dapat ditentukan
26) Alat di bawah ini digunakan untuk mengukur
a) Massa bahan kimia dengan ketelitian sangat tinggi
b)
Tinggi benda
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 143/288
143
c) Massa benda yang tidak terlalu teliti
d) Massa benda-benda yang sangat besar
e)
Volum zat
27) Diameter kawat cincin pada gambar berikut ini adalah
a) 0,5 mm
b)
5 mm
c) 0,5 cm
d) 5 cm
e) 50 cm
28) Panjag benda yang ditunjukkan oleg skala micrometer sekturp berikut ini adalah
a) 15,12 mm
b)
15,12 cm
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 144/288
144
c) 19,12 mm
d) 19,12 cm
e)
19,72 mm
29) Gambar berikut ini menunjukkan waktu
a) 8 menit dan 54,57 detik
b) 854,57 detik
c) 854,57 menit
d) 8,5457 detik
e)
Jam 8 lewat 54 menit dan 57 detik
30) Pada gambar berikut ini, bagian yang harus diputar saat menyesuaikan panjang benda
adalah\
A
BC
D
E
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 145/288
145
a) Bagian A
b) Bagian B
c)
Bagian C
d) Bagian D
e) Bagian E
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 146/288
146
Bab 4
Wujud Zat
I si Bab I ni
Bab ini membahas tentang sifat zat padat, cair, dan gas serta perubahan wujud zat. Sifat lain
zat seperti kapilaritas, tegangan permukaan dan massa jenis juga dibahas
Penguasaan Awal
Untuk memahami materi yang akan dibahas di dalam bab ini kalian cukup bermodalkan
penguasaan materi di Bab 1 tentang satuan.
Tujuan Ban I ni
Tujuan bab ini adalah
14. Siswa memahami beberapa wujud zat dan sifat-sifatnya baik secara makroskopik
maupun mikroskopik (dalam skala atom atau molekul)
15. Siswa memahami perubahan wujud zat
16. Siswa memahami gaya adhesi, kohesi, fenomena kapilaritas, tegangan permukaan,
17. Siswa memamahi pentinnnya massa jenis sebagai salah satu cirri suatu zat dan dapat
mengkur massa jenis zat padat dan zat cair.
4.1 Pendahuluan
Pada bagian ini kita akan mempelajari sejumlah wujud zat. Wujud zat di alam yang kita amati
sehari-hari ada tiga macam, yaitu padat, cair, dan gas. Contoh zat dalam wujud padat adalah
batu, plastik, dinding, dan lain-lain. Contoh zat dalam wujud cair adalah air, sirup, minyak
goreng, dan lain-lain. Contoh zat dalam wujud gas adalah udara, gas LPG, uap air, dan lain-
lain. Beberapa zat dapat berada dalam tiga wujud yang berbeda, bergantung pada suhu. Pada
suhu di bawah 0 oC, air berada dalam wujud padat (sering kita sebut es). Pada suhu antara 0
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 147/288
147
oC sampai 100 oC air berada dalam wujud cair (sering kita sebut air). Pada suhu di atas 100
oC air berada dalam wujud gas (kita sering sebut uap air). Mengapa ada tiga wujud zat?
Mengapa sebagian zat bias berubah wujud jika suhu diubah? Mari kita sama – sama bahas
dalam bab ini.
4.2 Penyebab Munculnya Tiga Wujud Zat
Semua zat tersusun atas atom-atom atau molekul-molekul. Molekul adalah kumpulan dua
atau lebih atom yang membentuk satu kesatuan melalui ikatan kimia. Atom-atom dan
molekul-molekul tersebut selalu bergerak. Gerakan atom atau molekul makin kencang jika
suhu makin tinggi. Di samping itu antar atom atau molekul terdapat gaya tarik-menarik yang
cenderung mengumpulkan atom-atom atau molekul-molekul tersebut.
Pada suhu yang tinggi, gerakan atom atau molekul begitu kencang. Gaya tarik antar atom
atau molekul tidak sanggup lagi mengumpulkan atom atau molekul tersebut. Atom dan
molekul bergerak bebas ke mana saja dalam ruang (Gbr. 4.1). Dalam kondisi ini, kita katakan
zat berada dalam wujud gas.
Sumber: foto satu molekul diambil dari http://s579.photobucket.com
Gambar 4.1 Dalam wujud gas molekul-molekul bergerak bebas dalam ruang. Gaya tarik
antar molekul tidak sanggup mengikat molekul-molekul tersebut untuk berkumpul.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 148/288
148
Jika suhu diturunkan, gaya antar atom atau molekul mulai dominan. Gaya tersebut sudah
mampu mengumpulkan atom atau molekul dalam satu kesatuan (Gbr. 4.2). Tidak ada lagi
atom atau molekul yang dapat bergerak bebas dalam ruang. Atom atau molekul hanya dapat
bergerak dalam ruang di mana mereka berkumpul. Dalam kondisi ini kita katakana zat berada
dalam wujud cair.
Ikatan
hidrogen
Sumber: http://schoolworkhelper.net
Gambar 4.2 Dalam wujud cair ikatan antar molekul telah sanggup mengumpulkan molekul-
mulekul tersebut.
Pada suhu yang lebih rendah lagi, gerakan atom akibat adanya suhu sudah cukup lemah
dibandingkan dengan kekuatan ikatan atar atom atau molekul. Atom atau molekul tidak dapat
lagi bergerak ke mana-mana. Gerakan yang terjadi hanya getaran di sekitar posisi seimbang
masing-masing (Gbr. 4.3). Dalam kondisi ini kita katakan zat berada dalam wujud padat.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 149/288
149
Sumber: http://tececo.com
Gambar 4.3 Pada suhu rendah zat berwujud padat. Gaya antar molekul lebih dominandibandingkan dengan gerakan molekul. Molekul hanya bisa bergetar di sekitar titik
setimbang.
4.3 Suhu Transisi
Untuk zat yang bisa berada dalam berbagai wujud seperti air, minyak goreng, dan logam,
wujud yang muncul sangat bergantung pada suhu. Pada suhu yang sangat tinggi, wujud yang
muncul adalah gas. Pada suhu menengah muncul wujud cair dan pada suhu rendah muncul
wujud padat. Kita definisikan dua macam suhu transisi sebagai suhu pembatas wujud-wujud
tadi.
a) Titik leleh, titik lebur atau titik beku adalah suhu pembatas antara wujud padat dan
cair. Di atas suhu ini zat berada dalam wujud cair. Di bawah suhu ini zat berada dalam
wujud padat. Titik leleh air adalah 0 oC.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 150/288
150
b) Titik didih atau titik uap adalah suhu pembatas antara wujud cair dan gas. Di atas
suhu ini zat berada dalam wujud cair. Di bawah suhu ini zat berada dalam wujud
padat. Titik didih air adalah 100 oC.
Tabel 4.1 adalah titik leleh dan titik didih sejumlah zat. Ada zat yang memiliki titik leleh dan
didih yang sangat rendah seperti helium dan ada zat yang memiliki titik leleh dan titik didih
yang sangat tinggi seperti karbon.
Sumber: http://
business.rediff.com dan http://
tutor2u.ne
Gambar 4.4 Emas (kiri) dan air (kanan) pada titik leleh masing-masing. Titik leleh emas
adalah 1064 oC dan titik leleh air adalah 0 oC.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 151/288
151
Sumber: http:// sciencephoto.com
Gambar 4.5 Air (kiri) dan nitrogen (kanan) pada titik didih masing-masing. Titik didih air
adalah 100 oC dan titik didih nitrogen adalah – 198 oC.
Tabel 4.1 Tititk leleh dan titik didih sejumlah zat
Zat Titik leleh (oC) Titik didih (oC)
Hidrogen -259 -252
Helium -272 -268
Karbon 3550 4827
Nitrogen -209 -198
Oksigen -218 -182
Neon -248 -246
Aluminium 660 2467
Besi 1535 2750
Tembaga 1083 2567
Seng 420 907
Emas 1064 3080
Air raksa -39 357
Contoh 4.1
Kekuatan ikatan antar atom dalam zat X lebih besar daripada kekuatan ikatan antar atom
dalam zat Y. Zat manakah yang memiliki titik leleh lebih tinggi?
Jawab
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 152/288
152
Ketika meleleh, atom yang semula terikat kuat pada tempatnya mulai bisa berpindah posisi.
Ini mungkin terjadi jika gerakan atom yang diakibatkan oleh suhu sudah sanggup melawan
kekuatan ikatan antar atom. Karena ikatan antar atom dalam zat X lebih kuat daripada ikatan
antar atom dalam zat Y maka perlu suhu lebih tinggi untuk membebaskan atom dalam zat X
dibandingkan dengan dalam zat Y. Ini berarti titik leleh zat X lebih tinggi daripada titik leleh
zat Y.
4.4 Sifat Zat dalam Wujud Padat, Cair, dan Gas
Sekarang kita membahas sifat-sifat umum zat dalam wujud padat, cair, dan gas. Sifat-sifat
yang bersifat makroskopik dapat kita amati dengan mudah dalam kehidupan sehari-hari.
Zat padat memiliki bentuk dan volum yang tetap. Jika diletakkan dalam wadah berbentuk
apa pun, bentuk zat padat tidak berubah (Gbr. 4.6). Jika dikenai gaya, volum zat padat hampir
tidak beubah (perubahannya sangat kecil sehingga dapat diabaikan). Penyebabnya adalah
gaya antar atom penyusun zat padat yang sangat kuat. Atom tidak bisa berpindah tempat.
Yang terjadi hanya getaran atom di sekitar posisi setimbang.
Susunan atom dalam zat padat bisa teratur atau acak. Zat padat dengan susunan atom teratur
disebut kristal. Zat padat dengan susunan atom acak disebut amorf . Contoh Kristal adalah
emas, tembaga, garam dapur, intan, dan lain-lain. Contoh amorf adalah kaca jendela.
Gambar 4.6 Bentuk zat padat selalu tetap dan tidak mengikuti bentuk wadah. Ketika
dimasukkan ke dalam kontainer, bentuk mobil tidak mengikuti bentuk kontainer.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 153/288
153
Zat cair memiliki volum tetap tetapi bentuknya tidak tetap. Bentuk zat cair mengikuti
benduk wadah (Gbr. 4.7). Hal ini disebabkan karena sifat zat cair yang bisa mengalir. Di
dalam wadah, permukana zat cair selalu berbentuk bidang datar. Jika dikenai gaya, volum zat
cair hampir tidak berubah (perubahannya sangat kecil sehingga dapat diabaikan).
Penyebabnya adalah gaya antar atom penyusun zat cair juga yang sangat kuat. Atom-atom
hanya dapat bertukar posisi, namun tidak dapat meninggalkan kelompoknya. Susunan atom
zat cair selalu acak.
Karena sifat zat cair yang mengikuti bentuk wadah maka ketika logam (seperti emas) ingin
dibuatkan dibuat dalam bentuk tertentu, terlebih dahulu diubah ke wujud cair lalu
dimasukkan ke dalam cetakan yang didiningkan. Setelah dingin dan padat, bentuk yang
dihasilkan sama dengan bentuk cetakan.
Gambar 4.7. Bentuk zat cair mengikuti bentuk wadah.
Gas memiliki volum dan bentuk yang tidak tetap. Bentuk dan volum gas mengikuti bentuk
dan volum wadah (Gbr. 4.8). Hal ini disebabkan molekul gas yang dapat bergerak bebas ke
segala arah. Jika dikenai gaya, volum gas dapat berubah dengan mudah. Penyebabnya adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 154/288
154
gaya antar atom penyusun gas hampir tidak ada. Atom-atom dapat dimampatkan atau
direnggangkan dengan mudah.
Gambar 4.8. Bentuk dan volum gas mengikuti bentuk dan volum wadah.
4.5 Perubah Wujud Zat
Perubahan wujud zat bisa terjadi antar berbagai wujud yang ada. Berdasarkan wujud awal
dan wujud akhir yang dihasilkan, kita beri nama perubahan wujud tersebut sebagai berikut.
a) Pelelehan atau peleburan adalah perubahan dari wujud padat ke wujud cair (Gbr.
4.9). Contoh pelelehan adalah es yang mencair, mentega yang dimasukan ke dalam
penggorengan, logam yang sedang dicor.
b) Pembekuan adalah perubahan dari wujud cair ke padat (Gbr. 4.9). Contoh
pemgekuan adalah air yang berubah menjadi es di dalam kulkas, agar-agar yang
sedang didinginkan, tetesan lilin yang mengenai lantai.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 155/288
155
c) Penguapan adalah perubahan dari wujud cair ke gas (Gbr. 4.10). Contoh penguapan
adalah air yang sedang mendidih, pembentukan garam dari air laut, penyebaran bau
minyak wangi.
d) Kondensasi atau pengembunan adalah perubahan dari wujud gas ke cair. Contoh
pengembunan adalah terbentuknya embun di daun di pagi hari, perubahan awan
menjadi hujan.
e) Sublimasi adalah perubahan dari wujud padat ke gas (Gbr. 4.11). Contoh sublimasi
adalah tersebarnya bau kapur barus.
f) Deposisi adalah perubahan dari wujud gas ke wujud padat. Peristiwa deposisi banyak
dijumpai di pabrik-pabrik piranti elektronika seperti pembuatan mikroprosesor.
pembekuan
pelelehan
Sumber: http://newsline-llnl-gov
Gambar 4.9. Proses pembekuan dan pelelehan secara mikroskopik
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 156/288
156
Sumber: http://2009rt8sciwilliam.wordpress.com
Gambar 4.10. Proses penguapan secara mikroskopik. Molekul-molekul keluar dari wujud
cair menjadi wujud gas. Kebalikan proses ini adalah kondensasi.
Gambar 4.11. (kiri) Kapur barus yang dapat berubah dari wujud padat ke gas. (kanan) Proses
sumblimasi secara makroskopik di mana atom keluar dari wujud padat menjadi wujud gas.
Kebalikan proses ini adalah deposisi.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 157/288
157
4.6 Pemanfaatan Perubahan Wujud
Dalam kehidupan manusia sehari-hari, perubahan wujud zat dimanfaatkan secara maksimal.
Pemanfaatan tersebut meliputi terknologi tradisional hingga teknologi tinggi. Pembuatan
garam (Gbr. 4.12) dan pengubahan air laut menjadi air minum (distilasi) memanfaatkan
proses penguapan air. Penyolderan komponen-komponen listrik (Gbr. 4.13) serta pengecoran
logam memanfaatkan proses peleburan. Pembuatan IC yang merupakan jantung teknologi
informasi dan komunikasi memanfaatkan proses deposisi (Gbr. 4.14). Minyak wangi tercium
baunya yang harum karena proses penguapan.
Gambar 4.12. Pembuatan garam dari air laut memanfaatkan proses penguapan
Gambar 4.13 Penyolderan komponen elektronika memanfaatkan proses pelelehan dan
pembekuan sekaligus.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 158/288
158
Ganbar 4.14. Mikroprosessor yang digunakan dalam komputer dibuat melalui proses
deposisi.
4.7 Kohesi dan Adhesi
Molekul-molekul zat cair atau zat pada dapat berkumpul dalam satu kelompok karena adanya
gaya antar atom atau molekul zat tersebut. Gaya antar atom atau molekul dari zat yang sama
dinamakan gaya kohesi. Gambar 4.15 (kiri) memperlihatkan gaya kohesi antar molekul.
Mengapa muncul gaya kohesi antar molekul air? Penyebabnya adalah muatan listrik pada
molekul air tidak tersebar merata. Di sekitar atom hidrogen berkumpul muatan yang sedikit positif sedangkan di sekitar atom oksigen berkumpul muatan yang sedikit negatif (Gbr. 4.15
kanan). Ketika sejumlah molekul dikumpul maka muatan positif di sekitar atom hidrogen
mengikat muatan negatif di sekitar atom oksigen pada molekul di dekatnya.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 159/288
159
Gambar 4.15 (kiri) Gaya kohesi antar molekul air dan (kanan) sebaran muatan listrik pada
molekul air tidak merata. Sebaran muatan yang tidak merata ini yang menyebabkan
munculnya gaya tarik listrik antar molekul air.
Molekul dari zat yang berbeda juga dapat tarik menarik. Contohnya, ketika garam dilarutkan
dalam air maka molekul garam menarik molekuk-molekul air di sekelilingnya. Gaya antara
moleklul dari zat yang berbeda ini disebut gaya adhesi. Gbr. 4.16 adalah ilustrasi gaya adhesi
dalam larutan garam dapur (NaCl) dalam air. Ion positif garam (ion Na) menarik atom-atom
oksigen pada molekul air dan ion negative garam (ion Cl) menarik atom-atom hidrogen pada
molekul air.
Gambar 4.16. Dalam larutan garam, ion garam dikelilingi oleh molekul air. Ini adalah
contoh gaya adhesi.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 160/288
160
Air dapat menempel di daun juga karena adanya gaya adhesi antara molekul air dengan
molekul di permukaan daun. Seperti diilustrasikan pada Gbr. 4.17, muatan negatif pada
molekul air (atom oksigen) bertarikan dengan molekul di permukaan daun sehingga air
menempel di daun.
Sumber: http://chemistryland-com
Gambar 4.17. Muatan negative di permukaan air (atom oksigen) menarik molekul di
permukaan daun sehingga air menempel di permukaan daun.
4.8 Meniskus
Miniskus adalah kelengkungan permukaan zat cair pada permukaan kontak dengan zat padat.
Ketika air dimasukkan ke dalam gelas ukur, maka permukaan air tidak rata. Pada dinding
gelas, permukaan air agak naik sehingga lebih tinggi daripada permukaan air di tengah gelas
(Gbr. 4.18). Meniskus semacam ini disebut meniskus cekung. Penyebab meniskus cekung
adalah gaya adhesi antara molekul air dengan molekul atau atom zat padat (gata adhesi) lebih
besar daripada gaya antar molekul air (gaya kohesi).
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 161/288
161
Gambar 4.18. Meniskus cekung permukaan air ketika dimasukkan ke dalam gelas ukur.
Sebaliknya, ketika air raksa dimasukkan ke dalam gelas ukur, permukaan air raksa yang
bersentuhan dengan gelas ukur sedikit turun. Permukaan air raksa menjadi cembung dan kita
sebut sebagai meniskus cembung (Gbr. 4.19). Penyebab meniskus cembung adalah gaya
adhesi antara atom air raksa dengan atom gelas lebih kecil daripada gaya kohesi antar atom
air raksa.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 162/288
162
Gambar 4.19. Meniskus cekung permukaan air raksa ketika dimasukkan ke dalam gelas ukur
Ketika air raksa diteteskan di atas permukaan kaca, tetesan tersebut tidak menyebar. Tetesan
tersebut mengumpul dalam bentuk yang menyerupai bola (Gbr. 4.20). Air raksa sama sekali
tidak membasahi kaca. Jadi, implikasi lain dari gaya kohesi antar atom air raksa yang lebih
besar daripada gaya adhesi antara atom air raksa dan atom di permukaan kaca adalah air
raksa tidak membasahi kaca.
Gambar 4.20. Air raksa yang diteteskan di atas permukaan kaca cenderung mengumpul dan
tidak membasahi kaca.
Sebaliknya, air yang diteteskan di atas permukaan kaca atau daun (kecuali daun talas)
cenderung menyebar dan membasahi kaca atau daun. Ini implikasi lain dari gaya adhesi yang
lebih besar daripada gaya kohesi.
Contoh 4.2
Jika perbandingan gaya adhesi antara zat cair dan dinding terhadap gaya kohesi antar molekul
zat cair makin besar apakah permukaan zat cair makin cembung atan makin cekun?
Jawab
Gaya adhesi yang makin besar menyebabkan permukaan zat cair yang bersentuhan dengan
dinding makin terangkat ke atas. Ini berimplikasi permukaan zat cair makin cekung.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 163/288
163
4.9 Tegangan Permukaan
Serangga dapat berdiri di atas permukaan air tanpa tenggelam dan tanpa kakinya basah (Gbr.
4.21). Penyebabnya adalah permukaan zat cair berperan sebagai lapisan tipis yang cukup
kuat. Benda yang ada di permukaan air tidak akan masuk ke dalam zat cair selama lapisan
tipis di permukaan zat cair tidak pecah.
Lapisan tipis di permukaan air muncul akibat adanya gaya kohesi antar molekul zat air (Gbr.
4.22). Lapisan tipis ini dapat menahan benda ringan hingga massa tertentu. Permukaan zat
cair seolah melakukan gaya angkat pada benda di atasnya. Sifat permukaan zat cair ini
disebut tegangan permukaan.
Gambat 4.21. Serangga dapat berdiri mengapung di permukaan air tanpa masuk ke dalam air
dan tanpa kakinya basah.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 164/288
164
Lapisan tipis di permukaan zat cair
Gambar 4.22. Lapisan tipis terbentuk di permukaan zat cair akibat adanya gaya kohesi.
4.10 Kapilaritas
Implikasi lain dari besarnya gaya adhesi dibandingkan dengan gaya kohesi adalah proses
kapilaritas. Kapilaritas adalah naiknya permukaan zat cair di dalam kolom sempit. Ketika
zat cair berada dalam kolom sempit maka jumlah molekul zat cair yang bertarikan dengan
atom dinding kolom cukup banyak. Jumlah ini bisa menandingi jumlah molekul zat cair yang
tidak berada di dinding. Akibatnya, makin besar sumbangan gaya adhesi pada kolom zat cair
tersebut. Gaya adhesi cenderung mengangkat zat cair ke atas. Dengan demikian, makin kecil
ukuran kolom maka makin tinggi naiknya zat cair. Gambit 4.23 adalah ilustrasi fenonema
kapilaritas pada kolom dengan berbagai ukuran.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 165/288
165
Gambar 4.23. Peristiwa kapilarias pada kolom sempit. Makin kecil diameter kolom maka
makin tinggi naiknya permukaan zat cair. Ini terjadi karena gaya adhesi antara molekul zat
cair dengan atom dinding kolom lebih besar daripada gaya kohesi antar permukaan zat cair.
Para ilmuwan percaya bahwa naiknya air dari akar sampai ke daun pohon-pohon yang tinggi
juga dibantu oleh porses kapilaritas, disamping oleh tekanan akar (Gbr. 4.24). Minyak dalam
sumbu kompor juga naik melalui proses kapilaritas. Sumbu kompor tebuat dari benang-
benang kecil yang dijadikan satu. Antara benang terdapat ruang sempit tempat terjadinya
proses kapilaritas.
Gambar 4.24. (kiri) Naiknya air dari akar hingga ke puncak pohon juga dibantu oleh proses
kapilaritas. (kanan) Naiknya minyak pada sumbu kompor juga akibat fenomena kapilaritas.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 166/288
166
4.11. Massa Jenis
Massa jenis adalah satu satu sifat khas suatu zat. Massa jenis adalah perbandingan antara
massa dan volum, atau
V
m
dengan adalah massa jenis (kg/m3), m adalah massa (kg) dan V adalah volum (m3). Air satu
liter, satu galon, bahkan satu danau memiliki mass jenis yang sama. Makin besar massa air,
makin besar pula volumnya sehingga kalau massa dan volum dibagi maka nilainya selalu
tetap 1.000 kg/m3.
Massa jenis air dan minyak goreng berbeda. Satu liter minyak goreng dan satu liter air
memiliki volum yang berbeda sehingga massa jenisnya berbeda. Tabel 4.2 adalah massa
jenis beberapa zat
Tabel 4.2 Massa jenis sejumlahz at
Zat Massa jenis (kg/m3)
Air pada suhu 4 oC 1000
Air pada suhu 20 oC 998
Bensin 700
Alkohol 810
Air raksa 13600
Aluminium 2700
Tembaga 8300 - 9000
Besi 7800
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 167/288
167
Emas 19300
Timbal 11300
Platina 21 400
Es pada 0 oC 920
Udara pada suhu 0 oC tekanan 1 atm 1,293
Karbon dioksida pada suhu 0 oC tekanan 1 atm 1,977
Hidrogen pada suhu 0 oC tekanan 1 atm 0,09
Nitrogen pada suhu 0 oC tekanan 1 atm 1,251
Contoh 4.3
Ketika ditimbang, massa sepotong logam yang memiliki volum 50 cm3 adalah 137 g. Berapa
massa jenis logam tersebut? Dapatkan kamu perkirakan logam apakah itu?
Jawab
Volum potongan logam, V = 50 cm3 = 5 10-5 m3.
Massa potongan logam, m = 137 g = 0,137 kg
Massa jenis logam
5105
137,0
V
m
= 2740 kg/m3
Dengan melihat data pada Tebel 4.2 tampak bahwa batang logam yang kita hitung memiliki
massa jenis yang mendekati massa jenis aluminium. Kita simpulkan bahwa logam yang kita
ukur kemungkinan aluminium
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 168/288
168
4.11.1 Menentukan Massa Jenis Zat Padat
Massa jenis zat pada dapat diukur dengan beberapa cara. Untuk menentukan massa jenis kita
mesti mengukur massa dan volum. Massa beban dapat dikur dengan neraca. Ketelitian
pengukuran bergantung pada neraca yang kita gunakan.
Volum benda yang bentuknya teratur dapat ditentukn dengan mengukur dimensinya. Sebagai
contoh, volum kubus dapat ditentukan dengan mengukur panjang sisinya, volum bola dapat
ditentukan dengan mengukur diameternya, volum silinder dapat ditentukan dengan mengukur
diameter dan panjangnya.
Untuk benda yang bentuknya tidak teratur, volumnya dapat ditentukan dengan menggunakan
zat cair yang dimasukkan dalam silinder ukur. Masukkan air dalam silinder ukur lalu catat
posisi permukaan air. Kemudian masukkan zat padat ke dalam zat cair tersebut hingga
tercelup seluruhnya. Catat posisi permukaan zat cair setelah benda tercelup (Gbr. 4.26).
Selisih kedua volum tersebut merupakan volum benda. Dari volum tersebut dan massa benda
yang diukur dengan neraca kita dapat menghitung massa jenid benda.
Gambar 4.25. Cara menentukan massa jenis zat padat yang bentuknya tidak teratur.
4.11.2 Menentukan Massa Jenis Zat Cair
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 169/288
169
Massa jenis zat cair dapat ditentukan dengan menggunakan neraca dan silinder ukur. Kalian
dapat lakukan sebagai berikut. Ukur massa silinder ukur kosong. Masukkan zat cair dalam
silinder tersebut hingga volum tertentu. Lalu ukur massa yang baru (silinder ukur dan zat
cair). Kalian selanjutnya mendapatkan massa dan volum zat cair (Gbr. 4.26). Dari massa dan
volum tersebut kalian dapat hitung massa jenis dengan mudah.
Gambar 4.26. Peralatan yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair.
Rangkuman
1) Tiga wujud zat yang ada di alam adalah padat, cair, dan gas
2) Sifat zat padat di antaranya adalah bentuknya tetap, volumnya tetap, dan tidak
mengikuti bentuk wadah
3)
Sifat zat cair di antaranya adalah volumenya tetap dan bentuknya tidak tetap, tetapi
mengikuti bentuk wadah
4) Sifat gas di antaranya memiliki volum dan massa yang tidak tetap. Gas mengisi
seluruh ruang dan mengikuti bentuk wadah.
5) Zat tersusun atas partikel-partikel yang selalu bergerak. Makin tinggi suhu maka
makin kencang gerakan partikel-partikel tersebut.
6)
Titik uap atau titik lebur adalah suhu yang membatasi wujud cair dan gas
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 170/288
170
7) Titik leleh atau titik lebur atau titik beku adalah suhu yang membatasi wujud padat
dan cair
8)
Gaya kohesi adalah gaya tarik antar atom atau molekul dari zat yang sama
9) Gaya adhesi adalah gaya tarik antar atom atau molekul dari zat yang berbeda
10) Meniskus yang berupa kelengkungan permukaan zat cair yang bersentuhan dengan zat
padat ditentukan oleh kekuaran gaya adhesi dan gaya kohesi.
11) Jika gaya adhesi lebih kuat daripada gaya kohesi maka terjadi meniscus cekung
12) Jika gaya adhesi lebih lemah daripada gaya kohesi maka terjadi meniscus cembung.
13)
Kapilaritas adalah proses naiknya permukaan zat cair dalam kolom-kolom sempit.
Kapilaritas terjadi karena gaya adhesi lebih kuat daripada gaya kohesi
Kegiatan
Kegiatan 4.1
Saifat Zat Cair
Tujuan
Memahami sifat-sifat yang dimiliki zat cair
Alat dan bahan
a) Gelas
b) Botol
c)
Mangkuk bening
d) Air satu botol kecil (ukuran sekitar 500 ml)
Langkah Kerja
1. Tuangkan air ke dalam gelas hingga mengisi kira-kira setengahnya. Amati bentuk air
dalam gelas serta bentuk permukaannya.
2. Sedikit miringkan gelas tersebut. Amati bentuk air dalam gelas sekarang.
3. Lakukan langkah yang sama dengan memasukkan air ke dalam botol dan mangkuk
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 171/288
171
Pertanyaan
1.
Bagainana bentuk air dalam wadah? Apakan mengikuti bentuk wadah?
2. Bagaimana pula bentuk permukaan air ketika wadah tegak dan dimiringkan?
Kegiatan 4.2
Perubahan Wujud Zat
Tujuan
Mengamati perubahan wujud zat dan memahami sejumlah kegiatan yang diperlukan untuk
mengamati perubahan wujud zat
Alat dan Bahan
Kompor minyak tanah atau kompor gas
Gelas kimia
Lilin
Kampur barus
Spiritus
Es batu
Langkah Kerja
1. Letakkan pelat besi atau aluminium di atas kompor
2. Nyalakan kompor
3.
Masukkan potongan es batu ke dalam gelas kimia.
4. Tempatkan gelas kimia yang bersisi es batu di atas pelat besi tersebut. Catat pengamatan
kamu
5.
Panaskan terus beberapa lama dan catat perubahan apa saja yang kamu amati
6. Lakukan langkah 3-4 untuk potongan lilin
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 172/288
172
7. Letakkan sebutir kapur barus di atas tempat yang kering. Cibu cium dari jarak sekitar 50
cm. Apakah kamu mencium adanya bau?
8.
Tunggu beberapa menit. Cium lagi dari jarak 50 cm. Apakah sekarang bau kapur barus
terasa atau makin kuat dibandingkan dengan sebelumnya? Apa yang dapat kamu
simpulkan dari hasil ini?
9.
Oleskan sedikit spirtus di telapak tanganmu. Amati, apakah tangamu kelihatan basah?
10. Tunggu beberapa menit. Amati lagi, apakah tanganmu masih basah? Apa yang dapat
kamu simpuljkan?
Kegiatan 4.3
Partikel Dapat Bergerak
Tujuan
Membuktikan bahwa partikel selalu bergerak
Alat dan Bahan
Air dingin satu gelas
Satu sendok gula (yang memiliki butir-butir kecil)
Langkah Kerja
Penuhi gelas dengan air
Masukkan satu sendok gula secara hati-hati ke dasar gelas
Cicipi rasa air di permukaan gelas. Apakah terasa manis?
Diamkan air tersebut selama setengah jam. Cicipi kembali rasa air. Apakah terasa manis?
Apa yang dapat kamu simpulkan dari percobaan ini? Apakah molekul-molekul gula bergerak
ke seluruh ruang dalama air?
Evaluasi
1) Mengapa parfum yang membasahi kulit lama-lama akan menghilang?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 173/288
173
2)
Di atas daun talas yang basah terbentuk butiran-butiran air. Begitu juga jika di atas
lapisan minyak disirami air. Apakah dua kejadian tersebut sama? Jelaskan
3) Tabung gas 12 kg yang sudah kosong memiliki mass 15,2 kg. Jika tabung tersebut
diisi penuh dengan gas LPG maka massa menjadi 27,2 kg. Selisih massa 12 kg
merupakan massa gas. Ini menunjukkan bahwa gas memiliki massa.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 174/288
174
Jika volum gas di dalam tabung tersebut adalah 6,7 liter, tentukan massa jenis gas dalam
tabung saat terisi penuh.
4) Es mengapung di atas air. Ini menunjukkan bahwa masa jenis es lebih kecil daripada
massa jenis air. Mengapa demikian?
5) Mengapa di kutub utara air laut yang berada di kedalaman tertentu tidak membeku,
walaupun suhunya di bawah 0 oC? Jelaskan
6) Sebuah silinder tertutup berisi udara 5 dm3 diletakkan di dalam ruang hampa
berukuran 5 x 4 x 3 m3. Jika massa jenis udara 1,3 kg/m3, tentukan
a.
Volum udara jika tutup tabung dibuka
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 175/288
175
b. Massa udara
7) Guru meminta Ana menentukan logam yang ada dalam laci meja laboratorium. Ana
mengisi gelas ukur dengan air sebanyak 25 cm3, kemudian menimbangnya. Massa air
dan gelas ukur terbaca 65 g. Selanjutnya Ana memasukkan potongan logam ke dalam
air dan membaca volum air memjadi 35 cm3. Ketika ditimbang lagi terbaca massa
279 g. Logam apakah yang diteliti Ana?
8) Satu centimeter kubik emas batangan memiliki massa 19,3 g
a) Berapa massa emas batangan yang berukuran 1 cm x 2 cm x 25 cm
b)
Berapa jumlah batangan emas di atas yang sanggup kamu angkat?
9) Di muara sungai air laut tidak segera bercampur dengan air sungai. Mengapa
demikian?
Air asin dan air tawar yang tidak bercampur (Sumber: http:// waroengbejatz.wordpress.com)
10) Jika orang memiliki emas batangan dan ingin mengubah menjadi bentuk perhiasan
dengan pola-pola yang indah maka langkah terbaik adalah memanfaatkan perubahan
wujud zat. Jelaskan tahap-tahapan yang ditempuh dan perubahan wujud apa yang
dimanfaatkan?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 176/288
176
11) Sejumlah minyak yang digali dari sumur pengeboran memiliki titik lebur rendah.
Seringkali minyak tersebut harus dikirim ke tempat pengolaahn yang lokasinya cukup
jauh. Dari sumur pengeboran, minyak mentah dikirim melaui pipa-pipa besar. Tetatpi
sering terjadi minyak hyaris membeku atau bahkan membeku di dalam pipa jika suhu
lingkungan cukup rendah. Bagaimana caranya agar minyak tersebut tidak membeku
dan tetap dapat dialirkan dengan baik?
Sumber: http://Dumaipos.com
12) Mengapa air tidak bisa mencapai suhu di atas 100 oC pada tekanan 1 atmosfer
meskipun terus-menerus dipanaskan?
13) Sebutkan masing-masing tiga contoh perubahan wujud yang kamu ketahui
14) Viskositas adalah ukuran kekentalan zat cair. Makin tinggi viskositas maka makin
kental zat cair tersebut. Minyak goring memiliki viskositas lebih besar daripada air.
Satuan viskositas adalah Poise (P). Nilai viskositas sering tertera pada kaleng/wadah
minyak pelumas. Di bagian luar wadah sering tertulis SAE aWb. SAE adalah
singkatan dari Society of Automotive Engineers yang mengeluarkan kode untuk
standar viskositas minyak pelumas. Nilai a menyatakan suhu terendah dalam skala
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 177/288
177
Fahrenheit yang masih memungkinkan pelumas bekerja secara efektif. Nilai b
menyatakan derajat viskositas minyak. Makin tinggi nilai ini maka minyak makin
kental. Huruf W adalah singkatan dari winter (musim dingin). Contoh pelumas
dengan SAE 15W50 artinya suhu terendah agar pelumas bekerja efektif adalah 15 oF
dan derajat viskositas minyak adalah 50.
Menurut kamu, jika suhu mamkin tinggi apakah viskositas makin naik atau makin turun?
Kamu dapat membuktikan dengan meletakkan minyak di penggorengan dan amati kekentalan
minyak ketika suhunya makin tinggi.
15) Jika parfum berada dalam botol terbuka maka parfum menguap lebih lambat
dibandingkan dibandingkan dengan parfum dalam jumlah yang sama disebar di lantai.Jelaskan jawabanmu
16) Minyak yang menempel di penggorengan tidak dapat dibersihkan secara sempurna
hanya dengan menggunakan air. Tetapi jika ke dalama ir ditambahkan sabun maka
minyak di penggorengan akan lepas. Jelaskan mengapa sabun dapat melepas minyak
yang menempel?
17)
Tukang mengencerkan cat kayu menggunakanz at cair yang namanya thinner. Air
tidak dapat mengencerkan sebagian besar cat kayu. Dapatkah kalian jelaskanmengapa?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 178/288
178
18) Di udara terbuka air hanya dapat dipanaskan hingga suhu 100 oC. Namun, di dalam
presto air dapat dipanaskan hingga di atas 200 oC. Jelaskan mengapa demikian
Di sini air hanya bisa
mencapaisuhu 100 oC
Di sini air hanya bisa
mencapaisuhu di atas 200 oC
19) Jelaskan bagaimana cara mendapatkan air bersih dari air yang mengandung lumpur?
20) Jelaskan bagaimana cara mendapatkan air minum dari air laut?
21)
Ketika menjemur pakaian maka pakaian tersebut harus dibentangkan agar cepat
kering. Mengapa demikian?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 179/288
179
22) Dapatkan pakaian basah menjadi kering dalam ruangan bersuhu rendah?
23) Ketika hujan turun dan semua kaca mobil ditutup maka kaca mobil biasanya menjadi
buram. Jika AC dihidupkan maka kaca menjadi terang kembali.
a) Apa yang membuat kaca mobil buram?
b) Mengapa AC dapat menghilangkan buram kaca mobil
Pilih satu jawaban yang benar
1) Grafik berikut ini memperlihatkan efek jumlah sukrosa terlarut terhadap titik didik air.
Tampak bahwa titik didih air makin tinggi jika jumlah zat terlarut makin banyak.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 180/288
180
Air murni
Molaritas sukrosa, M [mol/L]
T i t i k
d i d i h a
i r ,
T
[ o C ]
Persamaan yang paling tepat yang menghubungkan molaritas sukrosa dengan titik didih air
adalah
A)
T = 0,5 M
B) T = 100 + 0,5 M
C) M = 0,5 T
D)
M = 100 + 0,5 T
E)
T = 100 M2) Berdasarkan grafik di nomor 1) tititk didih air ketika jumlah sukrosa yang terlarut
adalah 0,35 mol/L adalah
A) 101,75 oC
B) 101,5 oC
C)
107 oC
D) 117,5 oC
E) 105 oC
3) Carbon nanotube (CNT) adalah material berbentuk seperti selang yang hanya tersusun atas
atom karbon. Diameternya hanya beberapa nanometer (1 nanometer = seper satu miliar meter
= 0,000000001 meter = 10-9 meter). Begitu kecilnya, CNT hanya dapat diamati dibawah
mikroskop electron beresolusi sangat tinggi. Gambar di bawah ini adalah contoh bayangan
CNT yang diamati dengan mikroskop yang sangat tinggi. Berdasarkan gambar tersebut maka
diameter luar CNT kira-kira
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 181/288
181
Sumber : (kiri) http:// inhabitat.com dan (kanan) http://endomoribu.shinshu-u.ac.jp
A)
5 nm
B) 5 m
C) 5 mm
D)
15 nm
E) 10 nm
4)
Berdasarkan gambar kanan di soal nomor 3) kulit CNT terdiri dari beberapa lapis
atom karbon. Jarak antar lapisan tersebut kira-kira
A) 1 mm
B) 5 mm
C) 1 nm
D) 5 nm
E) 0,3 nm
5) Dari daftar berikut ini, yang tidak melibatkan gaya adhesi adalah
A)
Air menempel di kaca
B)
Kaki cecak menempel di tembok
C) Terbentuknya zat cair
D) Spidol menempel di white board
E)
Minyak menempel di panic
6) Salah satu sifat penting katalis yang digukanan di pabrik-pabrik kimia adalah luas
permukaan spesifik. Luas permukaan spesifik sama dengan luas permukaan benda
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 182/288
182
dibagi volume. Jika ada katalis yang berbentuk kubus dengan sisi-sisi 1 mm, maka
luas permukaan spesifik adalah
A)
1 mm3
B) 1 mm2
C) 6 mm2
D)
6 mm-1
E) 1 mm-1
7) Untuk memperbesar luas permukaan spesifik maka ukuran material diperkecil. Bubuk
memiliki luas permukaan spesifik lebih besar daripada pasir. Jika kubus dengan sisi 1
cm dibagi atas 1000 kubus kecil dengan sisi-sisi yang sama, berapa kali peningkatan
luas permukaan spesifik?
A)
10 kali
B) 100 kali
C) 60 kali
D)
600 kali
E) Tidak dapat dihitung karena informasi kurang lengkap
8) Massa jenis alkohoh adalah 789 kg/m3. Jika 250 mL alcohol dicampur dengan 250
mL air maka volume akhir campuran hanya 480 mL karena adanya penyusutan
volum. Berapa massa jenis campuran tersebut?
A) 894,5 kg/m3
B)
931,8 kg/m3
C) 789 kg/m3
D) 1000 kg/m3
E)
612,7 kg/m3
9) Perunggu biasanya terbuat dari 88% tembaga dan 12% timah putih. Bahan ini
digunakan untuk membuat medali perunggu bagi pemenang ke-3 dalam pertandingan.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 183/288
183
Jika mass jenis tembaga adalah 8.960 kg/m3 dan massa jenis timah putih adalah 0,728 g/cm3
maka massa jenis perunggu adalah
A) 8.758,4 kg/m3
B)
7.972,2 kg/m3
C) 7.884,9 kg/m3
D) 7.481,6 kg/m3
E)
1.715,8 kg/m3
10) Karat adalah ukuran kemurnian emas. Emas murni memiliki karat 24. Emas dengan
nilai karat kurang dari 24 mengandung logam lain yang dicampurkan dalam emes
tersebut. Rumus nilai karat untuk emas adalah
total
em
M
M X 24
dengan X adalah nilai karat, Mem adalah massa emas saja dalam perhiasan tersebut
dan Mtotal adalah massa perhiasan.
Berapakah massa emas saja dalam perhiasan emas 5 gram 18 karat?
A) 5 g
B) 3,75 g
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 184/288
184
C) 15 g
D) 3 g
E)
4,5 g
11) Pada proses pengelasan logam terjadi peristiwa
A) Peleburan
B)
Penguapan
C) Penyubliman
D) Kondensai
E)
Deposisi
12) Jika partikel-partikel zat cair mendapat energy besar sehingga terlepas ikatannya
dengan partikel-partikel lain maka persitiwa ini adalah
A)
Peleburan
B) Penguapan
C) Kondensasi
D)
Pembekuan
E) Sublimasi
13) Gambar di bawah ini menunjukkan susunan atom-atom zat saat terjadi perubahan
wujud.
Gambar soal nomor 4 di halaman 85 buku Fisika kelas 1
Perubahan wujud yang terjadi adalah
A) Padat ke cair
B) Cair ke padat
C) Cair ke gas
D) Gas ke cair
E) Padat ke gas
14) Peristiwa di bawah ini yang membutukan kalor adalah
A) Membeku, menguap, meyublim, kondensasi
B) Membeku, kondensai, menguap
C)
Menguap, mencair
D) Membeku, kondensasi
E)
Deposisi, menguap, mencair
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 185/288
185
15) Jika kapur barus diletaklkan di tempat yang kering maka lama-kelamaan akan habis.
Ini menunjukkan bahwa partikel-partikel penyusun kapur barus
A)
Tetap pada posisinya
B) Berpindah tempat tetapi masih dalam kelompok semula
C) Bergerak bebas meninggalkan kelompoknya
D)
Bergetar di sekitar posisi semula
E) Bergetar lebih kencang sehingga ikut menggetarkan partikel udara di sekitarnya
16) Kekuatan suatu material ditentukan oleh
A)
Ukuran atom-atom penyusunya
B) Kecepatan getaran atom-atom penyusunnya
C) Massa atom-atom penyusunan
D)
Gaya kohesi antar atom-atom penyusunya
E) Jarak antar atom-atom penyusunya
17) Garam dapur disusun oleh atom Na dan atom Cl dalam jumlah yang sangat banyak.
Massa atom Na adalah 23 satuan massa atom (sma) sedangkan massa atom Cl adalah
35,5 satuan massa atom (sma). Dalam 100 gram garam dapur, jumlah massa Cl adalah
A) 35,5 g
B) 58,5 g
C)
23 g
D) 60,7 g
E)
39,3 g
18) Perhatikan peristiwa perpindahan molekul suatu zat di dalam air berikut ini
Yang menyebabkan terjadinya proses tersebut adalah
A) Gerak brown
B) Gaya adhesi
C) Gaya kohesi
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 186/288
186
D) Tegangan permukaan
E) Perbedaan ukuran molekul
19)
Peristiwa apa yang diilustrasikan oleh gambar berikut ini
Butir
gula Molekul
gula
A) Penguapan
B) Pencairan
C) Sublimasi
D)
Difusi
E)
Kondensasi
20) Dari struktur pembuluh darah berikut ini, pada bagian manakah terjadi proses
kapilaritas?
Pembuluh rambut
1
2
3
4
5
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 187/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 188/288
188
Bab 6 Kalor
Isi Bab Ini
Bab ini membahas tentang konsep energy kalor dan perubahan sifat zat ketika menyerap atau
melepas kalor. Kita akan mempelajari mengapa suhu benda meningkat jika dipanaskan dan
menurun jika didinginkan. Apa yang terjadi dengan jat tersebut? Ketika diberi kalor zat dapat
mengalami perubahan wujut dari padat ke cair dan dari cair ke gas. Sebaliknya terjadi
perubahan wujud dari gas ke cair dan dari cair ke padat ketika zat melepas kalor. Aplikasi
sifat-sifat kalor juga dibahas dalam bab ini.
Penguasaan Awal
Untuk memahami materi di dalam bab ini tidak dibutuhkan pemahaman material pendahuan.
Pemahaman tentang pelajaran sains di sekolah dasar sudah cukup untuk memahami materi
dalam bab ini
Tujuan Ban Ini
Tujuan bab ini adalah
1. Siswa memahami bahwa kalor dapat mengubah suhu benda
2. Siswa memahami konsep kapasitas kalor, kalor jenis, kalor lebur, dan kalor uap.
3. Siswa dapat mengitung kebutuhan kalor untuk mengubah suhu benda atau mengubah
wujud benda
4. Siswa memahami cara perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain.
5. Siswa menyadari penerapan sifat-sifat kalor dalam kehidupan sehari-hari maupun
proses alam.
Perhatikan dua peristiwa (fenomena) berikut ini.
Peristiwa 1.
Jika kita menyentuhkan dua benda, satu benda suhunya tinggi dan yang lain suhunya
rendah. Jika ditunggu cukup lama maka akan kita amati.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 189/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 190/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 191/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 192/288
192
h
m
Air murni
Baling-baling
memutar dan
memanaskan
air
v
Gambar 6.4 Percobaan Joule untuk mencari hubungan antara satuan kalori dan satuan joule.
Percobaan Joule dapat dijelaskan sebagai berikut.Air murni dimasukkan dalam tangki
yang berisi baling-baling.Tangki tersebut tersekat dengan baik sehingga tidak ada kalor yangdapat masuk atau keluar.Baling-baling dihubungkan dengan beban melalui katrol.Beban yang
bermassa m dilepas dari keadaan diam. Setelah turun sejauh h, laju beban diukur.
Kalau beban bermassa m yang jatuh tidak memutar baling-baling maka rnergi kinetik
beban saat turun sejauh hsama dengan pengurangan energi potensial beban, atau
mghmv 2
2
1
(6.1)
Karena pada percobaan Joule beban yang jatuh memutar baling-baling maka persamaan (6.1)
tidak berlaku.Pengukuran Joule menunjukkan bahwa energi kinetik beban setelah turun
sejauh h lebih kecil daripada mgh . Jadi ada sebagian energi kinetik yang hilang.Energi
kinetik yang hilang tersebut berubah menjadi kalor yang memanaskan air yang merupakan
hasil konversi putaran baling-baling.Joule mengukur pertambahan energi air dan kehilangan
energy kinetik beban.Joule sampai pada kesimpulan bahwa untuk menaikkan suhu satu
kilogram air murni sebesar satu derajat celcius maka perlu kehilangan energy kinetik sebesar
4,184 Joule.
Jadi kesetaraan satuan kalor dan satuan joule yang diterima hingga saat ini adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 193/288
193
1 kalori = 4,184 joule
Contoh 6.1
Berapa kalori kah energi 7,3 joule?
Jawab
1 kalori = 4,184 joule atau1 joule = 1/4,184 kalori = 0,239 kalori
Jadi, energi 7,3 joule = 7,3 0,239 kalori = 1,745 kalori
Contoh 6.2
Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 3,5 kg air murni sebesar 5 oC?
Jawab
Untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1 oC diperlukan kalor 1 kalori.
Untuk menaikkan suhu 3,5 kg air sebesar 1 oC diperlukan kalor 3,5 1 kalori = 3,5 kalori.
Untuk menaikkan suhu 3,5 kg air sebesar 5 oC diperlukan kalor 5 3,5 kalori = 17,5 kalori
Contoh 6.3
Air dalam botol mineral sebanyak 600 ml memiliki suhu 27 oC. Air tersebut dimasukkan
dalam kulkas sehingga beberapa jam berselang suhunya turun menjadi 5 oC. Berapa joule
kalor yang dilepas air?
Jawab
Pertama kita hitung massa air. Karena massa jenis air = 1 g/ml maka massa 660 ml air = 660
ml 1 g/ml = 660 g.
Penurunan suhu air T = 27 – 5 = 22 oC
Kalor yang dilepas air = 660 22 = 14.520 kalori = 14,52 kkal.
Latihan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 194/288
194
1) Air sebanyak 4 liter yang bersuhu 10 oC diletakkan di dalam panci. Ke dalam panci
dimasukkan pemanas listrik. Setelah pemanasan dinyalakan selama 5 menit, suhu air
meningkat menjadi 90 oC.
a) Berapa kalor yang diserap air?
b)
Berapa laju serapan kalor oleh air?c) Menurut kamu apakah jumlah kalor yang diserap air persis sama dengan jumlah kalor
yang dihasilkan pemanas?
2)
Suhu di dalam freezer kulkas adalah -5 oC. Air satu gelas sebanyak 250 ml yang
bersuhu 60 oC dimasukkan ke dalam frezer. Berapa energi kalor yang harus ditarik
freezer dari air agar air mencapai suhu 0 oC?
6.2 Beberapa Fenomena yang Diakibatkan Kalor
Ketika benda menyerap kalor maka getaran atom dalam benda tersebut akan meningkat.
Getaran makin kencang jika kalor yang diserap makin besar. Ini akan menimbulkan sejumlah
fenomena yang dapat kita amati, baik secara langsung maupun dengan menggunakan alat
ukur.
6.2.1 Kalor dapat Mengubah Suhu Benda
Ketika suatu benda menyerap kalor maka suhu benda akan meningkat. Meningkatnya suhu
disebabkan getaran atom benda makin kencang. Masukkan air dingin dalam panci, laluletakkan dalam kompor menyala. Maka lama-kelamaan suhu air dalam panci
meningkat.Makin lama dilakukan pemanasan maka makin tinggi suhu air dalam panci.
Hal serupa adalah ketika kita letakkan batang besi dingin di dekat api. Suhu batang besi lama-
lama meningkat akbiat menyerapan kalor.
6.2.2 Kalor dapat Mengubah Wujud Zat
Zat dapat berada dalam wujud padat, cair, dan gas. Pada suhu di bawah 0 oC, air beradadalam wujud padas (es), antara 0 oC sampai 100 oC berada dalam wujud cair (kita sebut air),
dan di atas 100 oC berada dalam wujut gas (uap air).
Es yang memiliki suhu di bawah 0 oC akan mengalami kenaikan suhu jika menyerap kalor.
Ketika kalor diberikan terus maka suhunya terus naik hingga mencapai 0 oC.Ketika kalor
diberikan pada es yang bersuhu 0 oC, maka tidak terjadi pertambahan suhu.Yang terjadi
adalah perubahan es menjadi air namun semuanya berada pada suhu 0 oC.Es yang bersuhu 0
oC berubah menjadi air yang bersuhu 0 oC (Gambar. 6.5). Ini adalah contoh perubahan fasa,
yaitu dari fasa padat ke fasa cair. Perubahan fasa ini sering disebut peleburan.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 195/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 196/288
196
1) Berikan lima contoh peristiwa perubahan suhu benda akibat menyerap kalor.
2) Berikan masing-masing empat contoh peristiwa perubahan wujud zat akibat menda
menyerap dan melepas kalor.
3) Air yang berada di daun berikut ini berasal dari perubahan wujud apa ke apa? Dan
pada perubahan wujud tersebut apakah kalor dilepas atau diterima oleh air?
6.3 Kapasitas Kalor
Pada bab ini kita simbolkan energi kalor dengan huruf Q. Energi kalor 5,5 kalori ditulis Q =
5,5 kalori.Kalau kalian panaskan berbagai macam benda di atas kompor yang sama selama
selang waktu yang sama maka kalian akan amati bahwa kenaikan suhu benda tersebut secara
umum tidak sama. Ada benda yang tinggi kenaikan suhunya.Contoh benda ini adalah
aluminium, besi, atau logam lainnya.Ada benda yang lebih kecil kenaikan suhunya.Contoh benda ini adalah air. Karena dipanaskan selama selang waktu yang sama maka semua benda
tersebut meenyerap energi kalor yang sama. Tetapi mengapa kenaikan suhu berbeda?
Untuk membedakan benda satu dengan benda lain berdasarkan berapa besar perubahan suhu
apabila diberikan energi kalor maka kita definisikan suatu besaran yang dinamakan kapasitas
kalor. Besaran tersebut memiliki rumus
T
QC
(6.2)
dengan
C : kapasitas kalor
Q : jumlah kalor yang diberikan atau ditarik dari benda tersebut
T : perumabahn suhu benda
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 197/288
197
Satuan Q adalah kalori atau joule.Satuan T adalah oC.Jadi satuan kapasitas kalor dapat
berupa kal/oC atau J/oC.
Persamaan (6.2) jelas mengatakan bahwa:
a) Jika kapasitas kalor sebuah benda bernilai besar maka diperlukan kalor yang banyak
untuk mengubah suhu benda.
b) Sebaliknya, jika kapasitas kalor sebuah benda bernilai kecil maka cukup diperlukan
kalor sedikit untuk mengubah suhu benda.
Contoh 6.4
Misalkan kamu memiliki sejumlah benda: potongan besi, potongan aluminium, dan potongantembaga. Suhu awal semua potongan logam diukur.Potongan tersebut dimasukkan ke dalam
2.000 g air secara bergantian.Setelah suhu air turun 5 oC, potongan dikeluarkan dari air dan
suhu potongan logam diukur.Tabel berikut adalah data yang diperoleh. Hitunglah kapasitas
kalor masing-masing potongan
Jenis logam Suhu awal (oC) Suhu akhir (oC)
Besi 23 33
aluminium 25,5 31
tembaga 23,5 33,5
Jawab
Dari semua proses di atas, penurunan suhu air disebabkan oleh perpindahan kalor dari air ke
potongan logam. Jadi besar pengurangan energi kalor air sama dengan besar kalor yang
diserap potongan logam.
Karena air mengalami penurunan suhu yang sama maka kalor yang diserap semua potongan
logam dari air sama besar, yaitu Q = massa air 1 kalori perubahan suhu air = 2.000 1 5
= 10.000 kalori. Dari data table di atas, kita dapatkan data kapasitas kalor seperti ditunjukkan
pada table di bawah ini.
Jenis logam Suhu awal
(oC)
Suhu akhir
(oC)
Perubahan
suhu, T
(oC)
Kalor yang
diserap Q
(kal)
Kapasitas kalor C =
Q/T (kal/oC)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 198/288
198
Besi 23 33 10 10.000 1.000
aluminium 25,5 31 5,5 10.000 1.820
tembaga 23,5 33,5 10 10.000 1.000
Latihan
Benda-benda berikut dimasukkan ke dalam air yang memiliki volum 2,5 kg. Suhu awal dan
suhu akhir benda maupun air diukur.Tentukan kapasitas kalor masing-masing benda dalam
satuan J/oC.
Benda Suhu awal
benda (oC)
Suhu akhir
benda (oC)
Suhu awal air
(oC)
Suhu akhir
air (oC)
Kapasitas
kalor benda
(J/oC)
Besi 20 27 40 43,5
Aluminium 25 33 45 50
Tembaga 23 27 38 40,5
kuningan 23 29 50 54,5
Kapasitas Kalor Bukan Sifat Khas Benda. Kita masukkan air dalam panci lalu tempatkan
di atas kompor yang menyala. Lakukan berkali-kali dengan jumlah air yang berbeda.Jangan
lupa mengukur suhu air sebelum ditempatkan di atas kompor dan suhu saat melakukan
pemanasan.Apa yang akan kamu amati?
Jika jumlah air makin banyak maka perlu pemanasan lebih lama untuk menaikkan
suhu air 1 oC.
Pemanasan lebih lama bermakna pemberian kalor lebih banyak.Jadi, untuk menaikkan suhu
sebesar 1 oC, air yang lebih banyak memerlukan kalor lebih banyak.
Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air sebesar 1 oC merupakan definisi kapasitas
kalor. Jadi kita simpulkan:
a) Kapasitas kalor suatu zat makin besar jika massa zat makin besar
b) Kapasaitas kalor suatu zat bukan merupakan besaran yang khas
c) Zat yang sama memiliki kapasitas kalor yang berbeda jika massanya berbeda
d)
Zat yang berbeda dapat memiliki kapasitas kalor yang sama jika memiliki
perbandingan massa tertentu.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 199/288
199
Contohnya, kapasitas kalor 1 kg tembaga sama dengan kapasitas kalor 3 kg emas sama
dengan kapasitas kalor 0,43 kg aluminium = kapasitas kalor 0,83 kg baja.
Besi
1 kg 2 kg 3 kg 4 kg
BesiBesi
Besi
Kapasitas kalor berbeda
Tembaga
1 kg3 kg
Emas
Aluminium
0,4 kg
Baja
0,8 kg
Kapasitas kalor sama
Gambar 6.7 Zat yang sama dapat memiliki kapasitas kalor yang berbeda. Sebaliknya zat yang berbeda dalam memiliki kapasitas kalor yang sama.
6.4 Kalor Jenis
Tabel 6.1 adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air, besi, dan aluminium
sebesar 1 oC. Jumlah massa masing-masing zat berbeda-beda.
Tabel 6.1 Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sejumlah zat pada berbagai massa
sebesar 1 oC.
Zat/Massa Kalor untuk menaikkan
suhu sebesar 1 oC (kkal)
Kapasitas kalor
(kkal/oC)
Kapasitas kalor/massa
(kkal/kg oC)
Air
2 kg 2 2 1
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 200/288
200
5 kg 5 5 1
20 kg 20 20 1
Besi
0,5 kg 0,0555 0,0555 0,111
4 kg 0,444 0,444 0,111
10 kg 1,111 1,111 0,111
Aluminium
0,1 kg 0,0214 0,0214 0,214
1,8 kg 0,3852 0,3852 0,214
9,5 kg 2,033 2,033 0,214
Perhatikan kolom paling kanan dalam Tabel 6.1. Kapasitas kalor dibagi massa selalu sama
nilainya untuk zat yang sama. Berapa pun massa zat maka perbandingan kapasitas kalor
dengan massa selalu tetap. Kita simpulkan bahwa perbandingan kapasitas kalor dan massa
merupakan sifat khas suatu zat. Besaran ini kita namai kalor jenis, dan dihitung dengan persamaan
m
C c
(6.3)
dengan c adalah kalor jenis dengan satuan kal/kg oC atau J/kg oC. Tabel 6.2 adalah kalor jenis
sejumlah zat.
Tabel 6.2 Kalor jenis sejumlah zat.
Zat Kalor jenis
Satuan kal/g oC Satuan J/g oC
Udara (tekanan 1 atm, suhu 0 oC) 0,24 1,0035
aluminium 0,214 0,897
argon 0,124 0,5203
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 201/288
201
tembaga 0,092 0,385
intan 0,122 0,5091
etanol 0,583 2,44
kaca 0,2 0,84
grafit 0,17 0,710
emas 0,03 0,129
hidrogen 3,418 14,30
besi 0,108 0,450
timbal 0,031 0,129
Air raksa 0,033 0,1395
lilin 0,598 2,5
perak 0,056 0,233
titanium 0,125 0,523
baja 0,111 0,466
air 1,00 4,184
es 0,504 2,108
seng 0,092 0,387
Ketika benda menyerap atau melepas kalor maka besar kalor dapat dihitung dengan rumus
T C Q (6.4)
Jika kita belum mengetahui nilai kapasitas kalor, C, maka kita hitung kapasitas kalor dengan
rumus mcC .
Contoh 6.5
Sebanyak 0,4 kg besi di tempat pandai besi dibakar sehingga suhunya naik dari 30 oC
menjadi 450 oC. Berapa jumlah kalor yang diserap besi?
Jawab
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 202/288
202
Karena tidak ada informasi kapasitas kalor, maka kita hitung dulu kapasitas kalor.Untuk itu
perlu informasi tentang kalor jenis besi. Berdasarkan Table 5.2 kalor jenis besi adalah c =
0,108 kal/g oC. Massa besi di soal adalah m = 0,4 kg = 400 g. Maka kaapsitas kalor besi
mcC = 400 0,108 = 43,2 kal/oC
Kenaikan suhu besi, T = 450 – 30 = 420 oC
Kalor yang diserap besi
T C Q = 43,2 420 = 18.144 kal = 18,144 kkal.
Contoh 6.6
Sebuah benda yang tidak diketahui massa maupun jenis bahan penyusunnya memilikikapasitas kalor 0,54 kkal/oC. Benda tersebut ditempatkan di sekitar api unggun sehingga
mengalami kenaikan suhu sebesar 9,5oC. Berapa kalor yang telah diserap benda tersebut?
Jawab
Di sini diberikan kapasitas kalor. Jadi kita langsung meghitung kalor yang diserap dengan
persamaan
T C Q = 0,54 9,5 = 5,13 kkal.
Contoh 6.7
Jika 500 g tembaga yang bersuhu 50 oC dimasukkan ke dalam 200 g air yang bersuhu 20 oC,
berapa suhu akhir ketika dua benda tersebut dalam keseimbangan (mencapai suhu yang
sama)?
Jawab
Misalnya suhu akhir T.
Penurunan suhu tembaga: T1 = 50 – T
Kalor yang dilepas tembaga: 1111 T cmQ = 500 0,092 (50 – T) = 46 (50 – T) = 2.300 –
46 T
Kenaikan suhu air: T2 = T – 20
Kalor yang diserap air: 2222 T cmQ
= 200 1 (T - 20) = 200T – 4.000
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 203/288
203
Kalor yang dilepas tembaga persis sama dengan kalor yang diserap air.
2.300 – 46 T = 200T – 4.000
246 T = 6.300
Atau
T = 6.300/246 = 25,6 oC
Latihan
1) Ketika diletakkan dekat api unggun pada jarak yang sama, suhu sepotong besi naik lebih
cepat daripada suhu sepotong benda X. Manakah dari pernyataan berikut yang benar?
a)
Kalor jenis besi lebih kecil daripada kalor jenis benda X
b) Kapasitas kalor besi lebih kecil daripada kapasitas kalor benda X
Jelaskan alasan dari jawaban kamu di atas
2) Dengan mengacu pada Tabel 6.2, berapa perbandingan massa potongan besi dan tembga
agar memiliki kapasitas kalor yang sama?
3) Sejumlah paku dengan massa 337 g dimasukkan ke dalam air panas yang memiliki massa
100 g. Suhu awal paku adalah 20 oC dan suhu awal air adalah 50 oC. Setelah ditunggu sekian
lama suhu paku dan air menjadi sama, yaitu 42o
C.
a) Berapa kapasitas kalor paku?
b) Berapa kalor jenis paku?
Petunjuk: kalor yang dilepas air persis sama dengan kalor yang diserap paku.
4) Urutkan benda berikut ini mulai dari yang memiliki kapasitas kalor paling kecil: 1,5 kg air,
500 g besi, 0,75 kg aluminium, 250 g air, 300 g tembaga.
6) 250 g tembaga yang bersuhu 80 oC dan 200 g timbale yang bersuhu 90 oC dimasukkan ke
dalam 150 air yang bersuhu 25 oC. Berapa suhu kesetimbangan ketiga benda tersebut?
6.5 Kalor Lebur
Berapa jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur zat padat menjadi zat cair? Jumlah kalor
tersebut bergantung pada mass zat yang akan dilebur serta jenis zat. Besar kalor yang
diperlukan memenuhi persamaan
mLQ
(6.5)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 204/288
204
dengan
m adalah massa zat yang dilebur (kg)
L disebut kalor lebur zat (kal/kg atau J/kg).
Zat yang berbeda memiliki nilai L yang berbeda. Nilai L ditentukan oleh kekuatan
gaya tarik antar atom penyusun zat padat tersebut. Pada dasarnya peleburan adalah pelepasan
ikatan antar atom-atom penyusun zat padat menjadi ikatan atom-atom dalam wujud cair.
Makin kuat ikatan antar atom dalam zat padat maka makin tinggi kalor yang diperlukan untuk
meleburkan zat tersebut.Kalor yang diperlukan untuk meleburkan lilin atau mentega sangat
kecil.Sebaliknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan besi atau baja sangat besar. Tabel
6.3 adalah kalor lebur sejumlah zat padat dan suhu peleburan (titik lebur)
ikatan
antar
atom
atom
Gambar 6.8 Kekuatan ikatan antar atom dalam wujud padat menentukan kalor lebur. Makin
kuat gaya antar atom maka makin besar kalor lebur.
Tabel 6.3 Kalor lebur zat padat dan suhu peleburan
Zat Titik lebur (oC) Kalor lebur (kJ/kg)
es 0 334
aluminium 660 321
kuningan 900 168
cadmium 321 46
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 205/288
205
cobalt 1495 243
tembaga 1085 176
gliserin 18 200
emas 1065 67
iodine 114 62,2
Air raksa -39 11,6
platina 1768 113
perak 962 88
timbal 327 23
Timah putih 232 25,2
seng 420 118
Contoh 6.8
Berapa energi yang diperlukan untuk meleburkan 100 g timah putih padat pada titik lebur
sehingga menjadi cair seluruhnya
Jawab
Kalor lebur timah putih adalah L = 25,2 kJ/kg.
Untuk memerlukan timah putih sebesar m = 100 g = 0,1 kg diperlukan kalor
2,251,0 mLQ = 2,52 kJ
Contoh 6.9
Tentukan kalor total yang diperlukan untuk mengubah 500 g es yang bersuhu -5 oC sehingga
menjadi air yang bersuhu 25 oC.
Jawab
Berdasarkan Tabel 6.2 kalor jenis es, ces = 2,108 J/g dan kalor jenis air cair = 4,184 J/g.
Berdasarkan Tebel 6.3, kalor lebur es adalah Les = 334 J/g.
Di sini ada tiga proses yang berlangsung, yaitu:
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 206/288
206
i. Memanaskan es dari suhu -5 oC menjadi es bersuhu 0 oC dengan kalor Q1
ii. Meleburkan es pada suhu 0 oC menjadi air yang bersuhu 0 oC dengan kalor Q2
iii. Memanaskan air dari suhu 0 oC menjadi air bersuhu 25 oC dengan kalor Q3
Es: - 5 oC
Es: 0 oC Air: 0 oC
Air: 25 oC
Memanaskan es: Q1
Memanaskan air: Q3
Meleburkan es: Q2
Awal
Akhir
Kita hitung masing-masing kalor tersebut.
11 T cmQ eses = 500 2,108 [0 – (-5)] = 5.465 J
eses LmQ 2 = 500 334 = 167.000 J
22 T cmQ air air = 500 4,184 [25 - 0] = 52.300 J
Total kalor yang dibutuhkan = Q1 + Q2 + Q3 = 5.464 + 167.000 + 52.300 = 224.765 J
Latihan
1) Dalam suatu pabrik pengecoran aluminium, sebuah balok aluminium dengan massa
2,5 kg dan berada pada suhu 30 oC ingin dicor dalam satu cetakan. Oleh karena itu
aluminum tersebut harus dicairkan seluruhnya. Berapa kalor yang diperlukan untuk
mencairkan balok aluminium tersebut?
2) Cairan emas 10 g dimasukkan ke dalam cetakan perhiasan. Setelah perhiasan
mendingin hingga suhu kamar (25 oC), berapa kalor yang telah dilepas perhiasan
tersebut?
3) Di dalam suatu freezer, air yang bersuhu 27 oC ingin diubah menjadi es. Air tersebut
diisi ke dalam pembungkus plastik. Isi tiap plastik adalah 250 ml dan jumlah plastic di
dalam frezer ada 40 bungkus. Setelah beberapa jam, semua air telah berubah menjadi
es pada suhu -4 oC. Berapa kalor yang telah diserap freezer dari air?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 207/288
207
6.6 Kalor Uap
Jika air yang bersuhu 100 oC diberi kalor terus maka suhunya tidak berubah-ubah, tetap 100
oC. Yang terjadi adalah volume air makin sedikit. Ini berarti air mengalami penguapan.Molekul-molukul air mulai lepas dari air dan menjadi molekul bebas (uap air). Proses ini
disebut penguapan dan suhu 100 oC untuk air disebut titik uap. Pertanyaan selanjutnya
adalah, berapa kalor yang diperlukan untuk menguapkan satu kilogram air pada titik uapnya?
Kalor yang diperlukan untuk mengubah zar cair menjadi gas seluruhnya (menguapkan)
memenuhi persamaan
mU Q
(6.6)
dengan
m adalah massa zat (kg)
U disebut kalor uap (J/kg)
Perhatikan bahwa rumus untuk kalor uap sama dengan rumus untuk kalor lebur. Nilai kalor
uap sangat ditentukan oleh kekuatan ikatan antar atom-atom atau molekul-molekul dalam
wujud cair. Makin kuat ikatan antar atom-atom tersebut maka makin sulit atom-atom dilepas
dari zati cair sehingga makin sulit zat diuapkan. Zat seperti ini memiliki kalor uap yang
tinggi.Tabel 6.4 adalah kalor uap sejumlah zat cair dan suhu penguapan (titik uap)
ikatan
antar
atom
atom
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 208/288
208
Gambar 6.9 Kekuatan ikatan antar atom dalam wujud cair menentukan kalor uap. Makin
kuat gaya antar atom maka makin besar kalor uap.
Tabel 6.4 Kalor uap zat padat dan suhu penguapan (titik uap)
Zat Titik uap (oC) Kalor uap (kJ/kg)
air 100 2.260
magnesium 1.090 5.300
aluminium 2.467 10.890
mangan 2.061 3.746
besi 2.861 6.070
Kobalt 2.927 6.730
nikel 2.913 6.400
Tembaga 2.567 4.724
seng 907 2.050
Perak 2.167 2.390
kadmium 767 890
Timah putih 2.602 2.510
iodium 184 328
platina 3.825 2.410
emas 2.856 1.645
Air raksa 357 295
timbal 1.749 867
Contoh 6.10
Berapa kalor yang dibutuhkan untuk mengubah 50 g air yang bersuhu 50 oC sehingga
seluruhnya menjadi uap?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 209/288
209
Jawab
Di sini ada dua tahapan: menaikkan suhu air dari 50 oC menjadi 100 oC dan mengubah air
yang bersuhu 100 oC menjadi uap yang bersuhu 100 oC (lihat skema beriku ini).
Air: 50 oC
Air: 100 oCUap: 100 oC
Memanaskan air: Q1
Menguapkan air: Q2
Awal
Akhir
Kalor untuk memanaskan air
Q1 = m c T = 50 g 1 kal/g oC (100 oC – 50 oC) = 2.500 kal
Kalor untuk menguapkan air
Q2 = m Luap = 0,05 kg 2.260 kJ/kg = 113 kJ = 113.000 J = 113.000/4,186 = 27.000 kal
Kalor total yang dibutuhkan
Q = Q1 + Q2 = 2.500 + 27.000 = 29.500 kal = 29,5 kkal
Contoh 6.10
Deposisi termal adalah melapisi suatu bahan dengan bahan lain melalui penguapan bahan
pelapis. Dalam suatu wadah vakum, bahan yang akan dilapisi dimasukkan. Bahan pelapis
juga ada dalam wadah tersebut. Bahan pelapis kebudian dipanaskan hingga menguap dan uap
tersebut mengenai bahan yang akan dilapis sehingga terjadi kondensasi dan pemadatan di
situ. Akhirnya seluruh permukaan bahan yang akan dilapisi tertutup oleh bahan pelapis.
Misalkan suatu bahan ingin dilapisi dengan emas. Mula-mula suhu kawat emas di dalam
wadah adalah 30 oC. Kawat tersebut kemudian dipanaskan hingga menguap. Setelah selesai proses jumlah emas yang hilang di kawat adalah 1 mg. Berapa kalor yang telah digunakan
untuk menguapkan emas? Kalor jenis emas cair adalah 0,345 J/g oC. Data lain ada di table di
atas.
Jawab
Massa emas m = 1 mg = 0,001 g.
Beberapa tahap yang berlaku di sini adalah:
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 210/288
210
a) Menaikkan suhu emas dari 30 oC ke suhu peleburan emas sebesar 1.065 oC, Q1.
Kalor jenis cem-pdt = 0,129 J/g oC
b) Melelehkan emas pada suhu 1.065 oC, Q2. Kalor lebur Llebur = 67 kJ/kg = 67 J/g
c) Menaikkan suhu emas cair dari 1.065 oC ke titik uap emas 2.856 oC, Q3. Kalor jenis
cem-cair = 0,345 J/g oC.d) Menguapkan emas pada suhu 2.865 oC, Q4. Kalor uap Luap = 1.645 kJ/kg = 1.645 J/g
Mari dihitung satu per satu.
Q1 = m cem-pdt T1 = 0,001 0,129 (1.065 – 30) = 0,134 J
Q2 = m Llebur = 0,001 67 = 0,067 J
Q3 = m cem-cair T2 = 0,001 0,345 (2.865 - 1.065) = 0,621 J
Q4 = m Luap = 0,001 1.645 = 1,645 J
Total kalor yang diperlukan adalah
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0,134 + 0,067 + 0,621 + 1,645 = 2,467 J
Latihan
1) Pada proses pengecoran besi, batang besi dengan massa 7,5 kg dan bersuhu 35 oC
dipanaskan hingga mencair seluruhnya. Semua cairan besi kemudian dimasukkan
dalam alat cetak. Berapa kalor yang telah diberikan kepada besi tersebut?
2) Sebanyak 1,5 gram perak yang bersuhu 25 oC ingin diubah seluruhnay menjadi uap
pada titik uapnya. Berapa kalor yang dibuthkan? Kapasitas panas perak cair adalah
0,31 J/g oC.
6.7 Perpindahan Kalor
Seperti dijelaskan di atas, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu
rendah. Perpindahan kalor berhenti ketika suhu kedua benda sudah sama. Kondisi ketika dua benda memiliki suhu sama disebut kesetimbangan panas atau kesetimbangan termal . Selama
ada perbedaan suhu maka kalor selalu berpindah hingga tercapai kesetimbangan panas.
Pertanyaan selanjutnya adalah bagaimana cara kalor berpindah dari satu benda ke benda
lainnya? Para ahli akhirnya menyimpulkan bahwa hanya ada tiga cara perpindahan kalor
antara benda, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi (Gbr. 6.10).
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 211/288
211
Konduksi
Radiasi
Konveksi
Gambar 6.10. Tiga cara perpindahan kalor: konduksi, konveksi, dan radiasi (sumber gambar:
http:// beodom.com)
6.7.1 Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain melaui benda. Tetapi
selama kalor berpindah tidak ada bagian benda maupun atom-atom benda yang ikut
berpindah.
Perpindahan kalor secara konduksi ditemukan di zat padat. Contohnya, ketika salah satu
ujung besi dipanaskan maka ujung lainnya akan ikut panas. Ini diakibatkan adanya kalor yang
berpindah dari ujung yang dipanaskan ke ujung yang dingin. Di sini tidak ada bagian besi
yang berpindah. Ketika bagian dasar panci dipanaskan maka bagian atas atau ujung panci ikut
panas. Ini terjadi karena perpindahan kalor dari bagian dasar panci ke bagian lainnya. Tidakada bagian panci yang bergerak. Jika kita mengaduk teh panas dengan sendok yang dingin
maka lama-lama pegangan sendok menjadi panas. Terjadi aliran kalor dari ujung sendok
yang bersentuhan dengan teh dengan ujung sendok yang dipegang tangan.
Cepat perambatan kalor dalam zat padat berbeda untuk zat yang berbeda. Ada zat yang
sangat mudah memindahkan kalor dan ada yang sangat sulit. Zat yang mudah memindahkan
kalor contohnya besi, tembaga, aluminium. Semua logam termasuk zat yang mudah
memindahkan kalor. Zat semacam ini disebut juga konduktor kalor. Umumnya konduktor
kalor juga merupakan konduktor listrik. Artinya jika zat mudah menghantar kalor maka zat
tersebut juga mudah menghantar listrik.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 212/288
212
Contoh zat yang sulit menghantar kalor adalah kaca, karet, kayu, batu. Zat yang sulit
menghantarkan kalor juga disebut isolator kalor. Zat padat yang sulit menghantarkan kalor
umumnya juga sulit menghantarkan listrik. Ketika satu ujung zat ini dipanaskan maka
diperlukan waktu yang sangat lama bagi ujung lain untuk panas.
Ukuran kemampuan zat menghantar kalor dikenal dengan konuktivitas panas. Laju
perambatan kalor dalam bahan memenuhi persamaan
L
T T kAq r t
(6.6)
Dengan q adalah kalor yang dirambatkan per detik (J/s), Tt adalah suhu satu ujung benda(suhu tinggi), Tr adalah suhu ujung benda yang lain (suhu rendah), L adalah panjang benda
(m), A adalah luas penampang benda (m2), dan k disebut konduktivitas panas (J/m s oC).
Sebagai ilustrasi lihat Gbr. 6.11. Kondusktivitas panas sejumlah zat tampak pada Tabel 6.5.
T t T r
L
q
Gambar 6.11 Parameter untuk menentukan perpindahan panas dalam bahan
Tabel 6.5 Konduktivitas panas sejumlah zat
Zat Konduktivitas panas (J/m s oC)
aluminium 205
perunggu 42
tembaga 385
kaca 0,8
emas 315
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 213/288
213
es 2
besi 72
timbal 35
nikel 91
perak 427
Stainless stell 17
air 0,6
Contoh 6.11
Sebuah silinder tembaga memiliki panjang 10 cm dan jari-jari 5 cm. Satu ujung silinder
dipertahankan pada suhu 200 oC desangkan ujung lainnya pada suhu 50 oC. Tentukan
a) Laju perambatan kalor dalam batang
b) Jumlah kalor yang dipindahkan selama 5 menit
Jawab
Diberikan di soal
L = 10 cm = 0,1 m
R = 5 cm = 0,05 m
Luas penampang silinder A = R 2 = 3,14 (0,05)2 = 0,00785 m3
Tt = 200 oC
Tr = 50 oC
Berdasarkan Tabel 6.5, k = 385 J/m s oC
a) Laju perambatan kalor adalah
1,0
5020000785,0385
L
T T kAq r t
= 4.533 J/s
b) Selama selang waktu 5 menit = 300 s, jumlah kalor yang berpindah adalah 4.533
300 = 1,36 106 J.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 214/288
214
Contoh 6.12
Untuk memindahkan kalor dari air mendidih ke lokasi yang memiliki suhu 25 oC digunakan
sebuah batang aluminium. Jarak dua lokasi tersebut adalah 3 meter. Aluminium dibungkusdengan isolator ideal sehingga tidak ada kalor yang terbuang selama perpindahan. Berapakah
jari-jari batang aluminium (anggap berbentuk silinder) agar laju perpindahan kalor adalah 50
J/s.
Jawab
Informasi yang diberikan di soal
L = 2 m
Tt = suhu didih air = 100 oC
Tr = 25 oC
D = 50 J/s
Berdasarkan Tabel 6.5, k = 205 J/m s oC
Dari persamaan (6.6) kita dapat menulis
)25100(205
250
)(
r t T T k
qL A
= 0,0065 m2
Karena silinder berbentuk silinder maka jari-jari memenuhi A = R 2, atau
14,3
0065,0
A R = 0,046 m = 4,6 cm
Latihan
1) Batang besi dan aluminium memiliki dimensi yang persis sama. Berapa
perbandingkan laju aliran kalor pada besi dan aluminium?
2) Satu ujung batang besi dihubungkan dengan air mendidih dan ujung lainnya
dihubungkan dengan es yang berada pada suhu 0 oC. Batang besi tersebut memiliki
panjang 50 cm dan diameter 1 cm. Andaikan seluruh kalor yang merambat dalam
batang besi digunakan untuk mencairkan es. Berapa lama waktu yang diperlukan utuk
mencairkan 1 kg es?
3)
Sebutkan tiga contoh aplikasi industri dari peristiwa konduksi panas.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 215/288
215
6.7.2 Konveksi
Cara kedua perambatan kalor adalah konveksi. Pada cara ini kalor merambat karena
perpindahan molekul atau atom penyusun benda. Ketika satu bagian benda menerima kalormaka atom-atom penyusunnya bergerak lebih cepat. Akibatnya, atom-atom tersebut
terdorong (berpindah) ke lokasi di mana atom-atom masih bergetar lambat. Perpindahan atom
yang telah bergerak cepat membawa energi kalor. Dengan demikian terjadi perpindahan kalor
dari lokasi yang bersuhu tinggi ke lokasi yang bersuhu rendah.
Konveksi hanya terjadi di dalam benda yang memiliki atom atau molekul yang dapat
bergerak bebas. Benda seperti ini adalah fluida yang terdiri dari zat cair dan gas. Jadi,
konveksi terjadi dalam zat cair atau gas. Ketika air di dalam panci dipanaskan maka bagian
air yang menerima panas adalah bagian yang bersentuhan dengan panci, khususnya bagiandasar panci. Namun, lama-lama seluruh bagian air menjadi panas karena
Konveksi terjadi lebih intensif jika terjadi perbedaan massa jenis fluida yang dipanaskan.
Fluida yang dipanaskan akan memuai. Karena massa tidak berubah maka massa jenis fluida
mengecil. Akibatnya fluida tersebut akan bergerak ke atas. Benda yang massa jenis lebih
kecil akan berada di lapisan atas dan yang massa jenis besar akan berada di lapisan bawah.
Jika air dan minyak dicampur maka minyak pada akhirnya berada di lapisan atas karena
massa jenisnya lebih kecil daripada air.
Fluida yang berada di atas dan bersuhu lebih rendah (memiliki massa jenis lebih besar) akan
bergerak turun mengisi tempat kosong yang ditinggalkan fluida panas. Akibatya terjadi
pergantian posisi fluida (Gambar 6.12). Yang panas di atas dan yang dingin di bawah. Fluida
dingin yang baru sampai di bawah mengalami pemanasan sehingga massa jenisnya mengecil
dan selanjutnya bergerak ke atas. Fluida yang berada di atas dan memiliki suhu lebih rendah
turun mengisi ruang yang ditinggalkan di dasar panci. Begitu seterusnya sehingga terjadi
aliran terus-menerus fluida dari dasar panci ke atas. Dan pada akhirnya semua bagian fluida
menacapai suhu yang sama.
Air panasmengalir naik
Air dingin mengalir turun
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 216/288
216
Gambar 6.12 Fenomena konvekssi pada air yang dipanaskan dalam panci. Terjadi perputaran
air dari atas ke bawah secara terus menerus karena perbedaan massa jenis air panas dan air
dingin.
Fenomena konveksi berperan sangat penting dalam kehidupan manusia. Aliran udara atau
angin adalah peristiwa konveksi. Udara di tempat yang bersuhu tinggi mengalami penurunan
massa jenis akibat pemuaian volum sehingga mengalir ke atas. Tempat kosong yang
ditinggalkan akan diisi oleh udara dingin yang memiliki massa lebih kecil dari atas samping
yang memiliki massa jenis lebih besar sehingga terjadi angin arah mendatar (Gambar 6.13).
U D A R A
P A N A S
U D A R A
D I N G I N
ANGIN
TANAH DINGIN TANAH PANAS
Gambar 6.13 Salah satu mekanisme terjadinya angin akibat konveksi
Tiap kali terjadi kebakaran, petugas pemadam kebakaran sering kesulitan memadamkan api
karena angin cukup kencang. Harap diketahui bahwa jika terjadi kebakaran pasti timbul angin
kencang. Udara di tempat kebakaran mengalami pemanasan sehingga terjadi aliran konveksi
ke atas secara cepat. Lokasi tempat kebakaran mengalami kekosongan udara. Udara dingin
dari sekeliling cepat mengalir mengisi kekosongan tersebut sehingga timbul angin cukup
kencang (Gambar 6.14).
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 217/288
217
Udara panas
mengalir ke atas
Udara dinginUdara dingin
Gambar 6.14 Kebakaran sering memicu munculnya angin kencang dari sisi menuju ke lokasi
kebakaran. Ini adalah fenomena konveksi.
Keluarnya magma dari dalam bumi menuju ke permukaan melalui gunung api juga adalah
proses konveksi. Inti bumi memiliki suhu yang tinggi. Suhu yang tinggi tersebut mencairkan
material batuan di dalam bumi sehingga dapat mengalir. Bagian bawah cairan memiliki suhu
lebih tinggi sehingga massa jenisnya lebih kecil. Massa jenis yang kecil menyebabkan cairan
tersebut bergerak ke atas dan bisa keluar ke permukaan bumi melalui lubang gunung api
(gambar 6.15).
Tempat keluarmagma(kawah gunung api)
KonveksiKonveksi
Lebih panasLebih panas
Lebih dingin Lebih dingin
Contoh 6.15 Konveksi magna di dalam bumi.
Latihan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 218/288
218
1) Jelaskan prinsip kerja pemanas air yang menggunakan matahari berikut ini.
2)
Cara pemadam kebakaran memasuki suatu ruangan yang di dalamnya ada benda yang
terbakar adalah merangkak, seperti pada gambar berikut ini. Kalian jelaskan mengapa
demikian? (sumber gambar: http:// nist.gov)
3) Cari di sejumlah pustaka (termasuk internet) lima peristiwa konveksi di alam dan beri
penjelasan.
4) Cari di sejumlah pustaka (termasuk internet) lima peristiwa konveksi di industri dan
beri penjelasan.
6.7.3 Radiasi
Bentuk ketiga perpindahan kalor adalah radiasi. Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa
melalui medium. Ruang antara matahari dan bumi kebanyakan hampa. Tetapi panas matahari
dapat mencapai bumi. Ini salah satu bukti bahwa kalor dapat merambat tanpa perlu medium.
Lampu pijar mengandung filamen di tengahnya (kawat kecil). Ruang antara filamen adan
kaca lampu adalah hampa. Ketika lampu disambung ke tegangan listrik PLN maka filamen
memanas. Suhunya bisa mencapai 5.000 oC. Tetapi panas dapat dirasakan sampai ke kaca
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 219/288
219
lampu dan bisa juga dirasakan sampai di luar (Gbr. 6.16). Ini menunjukkan bahwa panas
filamen dapat merambat melalui ruang hampa dalam lampu hingga mencapai lokasi di luar
lampu.
Ruang
hampa
Filamen
bersuhu
tinggi
Kalor berpindah
secara radiasi
Gambar 6.16 Ruang antara filamen dan adalah hampa. Panas dari filamen dapat mencapai
kaca lampu adalah bukti bahwa panas dapat merambat melalui ruang hampa. Ini adalah
peristiwa radiasi panas.
Udara adalah penghantar panas yang tidak baik. Ketika kita menyalakan api unggun maka
dalam sekejap kita yang duduk sekitar setengah meter dari api unggun merasakan panas (Gbr.
6.17). Ini bukan karena panas merambat melalui udara, tetapi panas merambat melalui
radiasi. Kalau menunggu panas merambat melalui udara maka diperlukan waktu yang lama
bagi kita yang duduk setengah meter dari api unggun untuk merasakan panas.
radiasiradiasi
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 220/288
220
Gambar 6.17 Panas api unggun dengan segera dirasakan oleh orang yang duduk di sekeliling
api unggun. Panas tersebut merambat melalui radiasi, bukan konduksi atau konveksi melalui
udara antara orang dan api unggun (sumber: http:// shabrinat.blogspot.com)
Pertanyaan berikutnya adalah, mengapa panas bisa merambat secara radiasi? Jawabannya
adalah panas tersebut dibawa oleh gelombang elektromagnetik (Gbr. 6.18). Setiap benda
memancarkan gelombang elektromagnetik. Energi gelombang yang dipancarkan makin besar
jika suhu benda masing tinggi. Salah satu komponen gelombang yang dipancarkan tersebut
adalah gelombang inframerah yang membawa sifat panas. Makin tinggi suhu benda maka
makin banyak pula energi gelombang inframerah yang dipancarkan sehingga makin panas
benda tersebut terasa pada jarak tertentu.
Radiasi
Gambar 6.18 Panas dapat merambat secara radiasi karena panas tersebut dibawa oleh
gelombang elektromagnetik (sumber gambar: http://sciencelearn.org.nz)
Latihan
(1) Berikut ini adalah alat pemantul panas. Jelaskan cara kerjanya (sumber gambar: http://
cdxetextbook.com)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 221/288
221
(2) Detector inframerah mendeteksi gelombang pembawa panas (gelombang inframerah)
yang dipancarkan benda. Gambar berikut ini adalah hasil pemotretan menggunakan
detector inframerah seekor srigala (sumber gambar: http:// m.teachastronomy.com).
Berdasarkan informasi diagram di sebelah kanan, perkirakan suhu mulut, mata,
hidung, dan telinga srigala tersebut.
(3)
Cari di sejumlah pustaka (termasuk internet) lima peristiwa radiasi di alam dan beri
penjelasan.
(4)
Cari di sejumlah pustaka (termasuk internet) lima peristiwa radiasi di industri dan beri
penjelasan
6.8 Pemanfaatan Sifat Kalor
Setelah mengetahui sejumlah sifat kalor maka para ahli memikirkan pemanfaatannya bagi
manusia. Berikut ini akan dijelaskan sejumlah pemanfaatan yang kita ketahui selama ini.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 222/288
222
6.8.1 Cairan Radiator
Cairan radiator digunakan pada kendaraan untuk mendinginkan mesin. Cairan ini berfungsi
untuk menyerap panas dari mesin dan melepas panas ke udara. Dengan cara seperi ini maka
mesin kendaraan tidak terlampau panas. Cairan radiator disirkulasikan melewati mesin yang
mengalami pembakaran, dan sesampainya di bagian radiator, cairan tersebut mengalami
pendinginan oleh aliran udara dari depan mobil.
Bahan utama cairan radiator adalah air. Mengapa air? Karena air adalah zat cair yang
memiliki kalor jenis besar. Dengan kalor jenis besar maka walaupun kalor yang diserap air
dari mesin cukup besar, kenaikan suhu air tidak terlampau tinggi. Ingat rumus, T mcQ ,
atau mcQT / . Karena c besar maka meskipun Q besar, kenaikan suhu T tidak terlalu
besar. Air radiator biasa dilengkapi dengan zat antikarat sehingga selama bersirkulasi tidak
terlalu cepat menimbulkan karat pada pipa aliran. Maka dari itu banyak cairan radiator yang
berwarna, seperti hijau, biru, atau kuning. Zat warna tersebut adalah zat antikarat.
Prinsip kerja radiator adalah air disirkulasi antara radiator dan mesin kendaraan. Cairan dari
bagian radiator mengalir ke mesin yang memiliki suhu tinggi sehingga menyerap sebagian
kalor mesin tersebut. Akibatnya suhu air meningkat dan suhu mesin turun. Air yang sudah
panas mengalir kembali ke bagian radiator. Ketika mobil sedang bergerak maka bagian
radiator akan tertiup oleh angin (yang memiliki suhu rendah) sehingga kalor dalam air yang
baru sampai ke radiator dilepas ke udara. Suhu air menjadi turun. Selanjutnya air tersebut
mengalir kembali ke mesin dan menyerap kembali kalor dari mesin. Begitu sampai ke
radiator maka panas kembali dilepas ke udara. Radiator memiliki bentuk seperti sekarang
untuk memudahkan pelepasan panas ke udara. Gambar 6.19 adalah ilsutrasi pemasangan
radiator pada mobil dan Gbr. 6.20 adalah contoh radiator dan pengisian cairan ke dalam
radiator.
Gambar 6.19 Ilustrasi pemasangan radiator pada mobil (sumber gambar: http://
autorepairshopsanjose.com)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 223/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 224/288
224
Air campur
zat lain
Wadah
Termometer
Air pendingin
keluar Air pendingin
masuk
Pendingin
Air murni
Aliran uap air
Uap air
Gambar 6.21 Contoh skema alat penyuling
Dapatkah penyulingan digunakan untuk menghasilkan air minum? Jawabnya dapat. Air hasil
penyulingan memang dapat langsung diminum. Tetapi masalahnya adalah biaya listrik yangdigunakan untuk menghasilkan air suling sangat mahal. Biaya listrik yang digunakan untuk
menghasilkan satu liter air suling lebih mahal dari biaya yang digunakan untuk menghasilkan
satu liter air dengan metode lain, seperti pengolahan pada instalasi air minum. Juga biaya
listrik yang diperlukan untuk menghasilkan satu liter air suling lebih mahal daripada harga
satu liter air kemasan.
6.8.3 Pembuatan Garam
Garam dibuat dengan menjemur air laut. Di dalam air laut terlarut zat-zat pembentuk garam
seperti NaCl. Air laut sendiri tidak dapat langsung diubah menjadi garam karena konsentrasi
zat terlarut masih rendah. Garam hanya bisa terbentuk jika konsentrasi zat terlarut dalam air
laut sangat tinggi. Untuk mencapai konsentrasi tinggi tersebut maka air laut perlu diuapkan
dengan cara menjemur di tempat penampungan. Lama-kelamaan jumlah air makin sedikit
sehingga konsentrasi zat terlarut makin tinggi. Pada konsentrasi yang sangat tinggi (setelah
penguapan yang lama) tiba-tiba terbentuk kristal garam (Gbr. 6.22). Jadi dalam proses
pembuatan garam terjadi perubahan wujud zat cair (air laut) menjadi uap air akibat
penyerapan kalor dari matahari.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 225/288
225
Pembuatan garam efektif dilakukan saat musim kemarau. Saat ini sinar matahari sangat
banyak dan tidak ada hujan yang jatuh di lokasi penjemuran air laut yang dapat menurunkan
kembali konsentrasi zat terlarut.
Gambar 6.22 Garam baru akan terbentuk jika sudah banyak air yang menguap sehingga
konsentrasi zat dalam air laut sangat tinggi. Ini dicapai dengan penjemuran yang cukup lama.
(sumber gambar: http://lensaindonesia.com)
6.9 Pemanfaatan Sifat Perpindahan Kalor
Di bagian sebelumnya kita bahas pemanfaatan sifat penyerapan kalor oleh zat yang dapat
menyebabkan suhu naik/turun atau perubahan wujud zat. Berikut ini adalah beberapa aplikasi
sifat perpindahan kalor.
6.9.1 Setrika
Setrika memanfaatkan sifat konduksi logam yang digunakan untuk membuat dasar setrika.
Pada setrika jaman dulu, yang dimasukkan ke dalam setrika adalah arang (Gbr. 6.23 kiri).
Arang tersebut dibakar sehingga mengalami peningkatan suhu. Sisi atas logam alas setrika
menjadi panas. Karena alas setrika dibuat dari bahan konduktor panas maka sisi bawah ikut
panas yang selanjutnya digunakan untuk menghaluskan pakaian.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 226/288
226
Pengunci
Tempat arang
Pegangan
Pengatur suhu
Gambar 6.23 Desain setrika arang dan sertika listrik (sumber gambar: http://kalinggasepeda.wordpress.com dan http:// depopelita.com)
Pada setrika listrik (Gbr. 6.23 kanan), sebuah elemen pemanas dipasang bersentuhan dengan
sisi atas alas setrika. Ketika dialiri arus listrik, filament memanas sehingga memanaskan sisi
atas alas setrika. Karena alas setrika dibuat dari konduktor panas maka sisis bawah alas juga
akan panas dan siap untuk digunakan untuk melicinkan pakaian.
Setrika listrik yang ada sekarang telah dilengkapi dengan sensor suhu. Kalau suhu terlalutinggi maka arus listrik tiba-tiba putus sehingga elemen pemanas berhenti dipanaskan. Suhu
setrika tidak lagi bertambah panas. Ketika suhu kembali turun maka arus listrik kembali
tersambung dan filament kembali mengalami pemanasan dan suhu setrika kembali naik.
Dengan adanya sensor ini maka kita dapat mengatus suhu setrika sesuai dengan jenis kain
yang akan dihaluskan.
6.9.2 Termos
Termos digunakan untuk menyimpan air panas sehingga panas dapat bertahan cukup lama.
Ini hanya mungkin kalau dinding termos terbuat dari bahan isolator panas. Karena selalu
dibawa-bawa maka termos harus cukup kuat dan ringan. Material yang kuat biasanya logam.
Tetapi logam bukanlah isolator panas sehingga tidak dapat digunakan langsung sebagai
dinding termos. Oleh karena itu, ide yang dilakukan adalah menggunakan ruang hampa
sebagai dinding termos dan dinding paling luar adalah logam (Gbr. 6.24). Desain termos
adalah air ditempatkan dalam tabung kaca. Setelah tabung kaca dibuat raung hampa dan di
luar ruang hampa digunakan logam untuk menghasilkan kekuatan. Karena antara tabung kaca
tempat menyimpan air dan dinding logam terdapat ruang hampa maka panas dari tabung kaca
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 227/288
227
tidak dapat merambat ke dinding luar yang terbuat dari logam. Akibatnya panas air akan
bertahan lama.
Penutup (isolator)
Penyangga (isolator)
Tabung kaca yang
ada ruanghampa (vakum)
Pembungkusluar (logam)
Gambar 6.24 Skema termos air panas
6.9.3 Sandal
Sandal yang sering dijumpai di hotel dibuat dari bahan yang sangat sederhana. Bahan
utamanya adalah kain (Gbr. 6.25). Kain termasuk bahan yang sulit dilewati kalor. Sandal
tersebut digunakan untuk melindungi kaki dari dinginnya lantai.
Gambar 6.25 Contoh sandal yang digunakan di hotel-hotel.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 228/288
228
Sandal tersebut juga dijumpai di rumah warga yang tinggal di daerah bersalju. Saat salju
turun suhu sangat rendah termasuk suhu lantai ruangan. Dan saat musim salju inilah sandal
tersebut digunakan untuk menghindari dingin telapak kaki.
6.9.4 Jaket
Fungsi jaket sebenarnya mirip dengan sandal, yaitu menghindari perpindahan panas dari
tubuh ke udara di luar. Jadi bahan utama jaket adalah material isolator panas (Gbr. 6.26).
Pada saat udara dingin, panas tubuh disekat oleh jaket sehingga suhu tubuh tidak terlalu jauh
turun. Suhu tubuh akan bertahan di sekitar suhu normal. Jika jekat tidak digunakan maka
kalor akan mengalir langsung dari tubuh ke udara luar. Perpindahan kalor tersebut
menyebabkan suhu tubuh turun. Jika turunnya sangat jauh maka bisa terjadi gangguanmetabolisme.
Gambar 6.26 Jaket digunakan untuk menghindari perpindahan panas dari tubuh ke udara luar
yang dingin (sumber gambar: http://ajilbab.com)
6.9.5 Pegangan Alat Masak
Pegangan alat masak terbuat dari bahan isolator panas. Ketika kita memasak, bagian logam
seperti penggorengan akan bersentuhan dengan api atau makanan panas lainnya. Agar benda
tersebut tetap dapat dipegang maka pegangan harus tetap dingin. Oleh karena itu material
pembuatnya haruslah isolator panas (Gbr. 6.27). Kebanyakan bahan untuk pegangan alat
masak adalah plastik atau kayu.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 229/288
229
Gambar 6.27 Alat masak beserta pegangan yang terbuat dari bahan isolator panas
6.9.6 Pendingin IC
Pernahkan kalian melihat motherboard computer, yaitu rangkaian utama dalam computer.
Jika kalian lihat maka IC processor yang ada dalam motherboard tersebut ditutupi logam
aluminium seperti pada Gambar 6.28. Apa guna logam aluminium tersebut?
Ketika computer dinyalakan maka miroprosessor mulai bekerja. Mikroprosessor adalah otak
computer dan bekerja sangat intensif mengendalikan semua data dan infromasi dalam
computer. Ukuran mikroprosessor tidak terlalu besar, namun panas yang dihasilkan cukup
besar. Andaikan panas tersebut tidak segera dibuang maka suhu prosessor bisa sangat tinggi
dan merusak komponen serta rangkaian di dalamnya. Untuk diketahui, ukuran satu
komponen dalam proresor ada yang kurang dari 0,1 µm sehingga sangat rentan terhadap pemanasan.
Komputer dirancang sedemikian rupa sehingga panas yang dihasilkan prosessor dapat segera
dibuang ke udara. Salah satu alat untuk membuang panas tersebut adalah aluminium yang
ditempelkan pada permukaan prosessor. Ketika terjadi pemanasan pada prosessor maka panas
dapat segera mengalir ke aluminium. Aluminium termasuk konduktor panas yang baik
sehingga panas prosessor dapat segera berpindah ke aluminium. Aluminium dibuat berjari-
jari sehingga memiliki luas permukaan besar (bagian yang bersentuhan dengan udara sangat
luas) sehingga panas dapat dipindahkan ke udara dalam waktu cepat. Kadang, aluminium
tersebut dilengkapi kipas angin kecil untuk lebih mempercepat lagi pembuangan panas.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 230/288
230
Aluminium
pembuangpanas
Gambar 6.28 Mother board computer yang memiliki pendingin panas dari aluminum (heat
sink) untuk membuang panas yang dihasilkan mikroprosessor (sumber gambar: http://
en.community.dell.com)
Latihan
1) Jelaskan prinsip kerja AC mendinginkan ruangan
2) Berikut ini adalah salah satu contoh pemanas ruangan listrik yang dapat ditempatkan di
mana saja di dalam ruangan. Di daerah bermusim dingin pemanas ini sering digunakan untuk
memanaskan ruangan saat turun salju. Jelaskan prinsip kerja alat tersebut.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 231/288
231
Evaluasi
Pilih satu jawaban yang benar
1) Berikut adalah pernyataan yang TIDAK benar tentang kalor
a)
Kalor adalah salah satu bendat energi
b) Kalor dapat merambat spontan dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi
c) Kalor dapat merambat spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah
d) Satuan energi kalor adalah joule
e) Energy kalor dapat diubah ke energy bentuk lain
2) Jika semua energy kalor 1 kilokalori digunakan untuk mengangkat benda yang
bermassa 5 kg dari tanah maka benda tersebut naik setinggi
a) 85 m
b) 8,5 m
c)
0,85 md) 0,085 m
e) 1 m
3) Manakah dari pernyataan berikut ini yang yang benar
a)
Kapasitas kalor adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu kilogram zat
sebesar satu derajat
b)
Kapasitas kalor adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar satu
derajat
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 232/288
232
c) Kalor jenis adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar satu
derajat
d) Zat yang sama selalu memiliki kapasitas kalor yang sama
e) Zat yang memiliki kalor jenis lebih besar pasti memiliki kapasitas kalor lebih besar
4) Urutan benda berikut ini mulai dari yang memiliki kapasitas kalor paling besar adalah
a)
1 kg aluminium, 1 kg tembaga, 2 kg perak, 0,5 kg besi
b)
2 kg perak, 0,5 kg besi, 1 kg aluminium, 1 kg tembaga
c)
1 kg aluminium, 1 kg tembaga, 2 kg titanium, 0,5 kg air
d)
1 kg aluminium, 1 kg tembaga, 1 kg perak, 1 kg air
e) 2 kg perak, 1 kg aluminium, 1 kg besi, 1 kg tembaga
5) Volum air raksa dalam sebuah thermometer adalah 1 ml. Massa jenis air raksa adalah 13,6
g/ml. Mula-mula thermometer menunjukkan suhu 25 oC. Ketika digunakan untuk mengukur
suhu tubuh, thermometer menunjukkan suhu 37,5 oC. Kalor yang telah diserap air raksadalam thermometer adalah
a)
0,561 kal
b)
0,561 J
c)
1,112 kal
d)
1,683 kal
e)
1,112 J
6) Kalor yang diperlukan untuk melelehkan 10 kg es yang bersuhu 0 oC sehingga seluruhnya
menjadi air yang bersuhu 0 oC adalah
a) 3.340 J
b) 3.340 kal
c) 3.340 kJ
d) 3.340 kkal
e) 22.600 kJ
7) Sepotong es memiliki suhu -10 oC. Ketika diberikan kalor 2,5 kJ es tersebut seluruhnya
berubah menjadi air yang bersuhu 5 oC. Massa potongan es adalah
a) 6,6 g
b) 7 g
c) 7,5 g
d) 119 g
e) 120 g
8) Es yang bersuhu -5 oC dan memiliki massa 100 g dimasukkan ke dalam 500 g air yang
bersuhu 50 oC. Ketika tercapai kesetimbangan maka diperoleh
a) Masih ada sisa potongan es di dalam air yang bersuhu 50 oC
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 233/288
233
b) Campuran air dan es yang bersuhu 0 oC
c) Hanya air yang bersuhu 0 oC
d) Semua menjadi es pada suhu 0 oC
e) Semua dalam wuhut air pada suhu 28 oC
9) Jika air dalam panci terbuka disimpan di bawah sinar matahari maka jumlah air akan
berkurang. Ketika diukur suhu air tersebut hanya sekitar 50 oC. Peristiwa ini menunjukkan
bahwa
a)
Air dapat menguap pada suhu di bawah 100 oC
b)
Air mengalami konveksi pada suhu 50 oC
c) Air mengalami konduksi pada suhu 50 oC
d) Air hanya dapat menguap pada suhu 100 oC
e) Air dapat mendidih di tempat terbuka pada suhu 50 oC
10) Pada gambar di bawah ini volume air dalam empat wadah sama. Keempat wadahdipanaskan pada suhu yang sama. Pada wadah mana air menguap paling cepat?
(1) (2) (3) (4)
a) Wadah 1
b) Wadah 2
c) Wadah 3
d) Wadah 4
e) Semua wadah mengalami kecepatan penguapan yang sama
11) Volume air dalam wadah tertutup beriku ini sama. Jika dipanaskan, air di wadah mana
yang mendidih pada suhu paling tinggi?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 234/288
234
(1) (2) (3) (4)
a) Wadah 1
b)
Wadah 2c) Wadah 3
d) Wadah 4
e) Semua wadah mengalami kecepatan penguapan yang sama
12) Pernyataan berikut yang benar adalah
a) Kalor berpindah secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang
bersuhu rendah dan berhenti berpindah ketika suhu kedua benda sama
b) Kalor berpindah secara spontan dari benda besuhu rendah ke benda bersuhu tinggi
dan berhenti berpindah ketika suhu kedua benda samac) Kalor berpindah secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang
bersuhu rendah hingga suhu kedua benda berbalik
d) Kalor berpindah secara spontan dari benda yang bersuhu rendah ke benda yang
bersuhu tinggi hingga suhu kedua benda berbalik
e) Jika dua benda bersuhu sama disentuhkan maka kalor berpindah dari benda yang
memiliki kapasitas kalor besar ke benda yang memiliki kapasitas kalor kecil
13) Benda yang paling mudah mengalami perubahan suhu ketika menerima atau melepas
kalor adalah
a) Benda yang memiliki kalor jenis kecil
b) Benda yang memiliki kalor jenis besar
c)
Benda yang memiliki kapasitas kalor kecil
d)
Benda yang memiliki kapasitas kalor besar
e)
Benda yang memiliki koduktivitas kalor besar
14) Mula-mula benda A dan B memiliki suhu yang sama. Benda A kemudian menyerap
energy kalor dua laki lebih banyak daripada benda B. Pernyataan berikut yang benar adalah
a)
Jika benda A dan B disentukan maka kalor mengalir dari benda A ke benda B
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 235/288
235
b) Jika benda A dan B disentukan maka kalor mengalir dari benda B ke benda A
c) Jika suhu akhir benda A dan B sama maka kalor tidak berpindah dari benda A ke B
atau sebaliknya
d) Suhu benda A lebih besar daripada suhu benda B
e)
Suhu benda A lebih kecil daripada suhu benda B
15) Makin jauh suhu benda berada di bawah suhu lingkungan maka
a)
Makin cepat kalor berpindah dari benda ke lingkungan
b)
Makin cepat benda menyerap kalor dari lingkungan
c)
Makin lambat kalor berpindah dari benda ke lingkungan
d) Makin lambat benda menyerap kalor dari lingkungan
e) Kecepatan perpindahan kalor antar benda dan lingkungan tidak bergantung pada
perbedaan suhu keduanya. Betapa pun perbedaan suhu maka kecepatan perindahan
kalor tetap sama.
16) Makin besar massa benda maka
a)
Kalor jenisnya makin besar
b)
Kapasitas kalornya makin besar
c)
Kalor lebur makin besar
d)
Kalor uap makin besar
e)
Konduktivitas kalor makin besar
17) Jika spirtus dieteteskan di kulit maka kulit terasa dingin. Peristiwa ini membuktikan
bahwa
a) penguapan memerlukan kalor
b) penguapan melepaskan kalor
c) spirtus bereaksi dengan kulit
d) ada molekul spirtus yang masuk ke dalam pori-pori kulit
e) terjadi perubahan spirtus menjadi es di permukaan kulit
18) suatu zat dipanaskan dengan memberi kalor dalam jumlah tetap per satu detik. Grafik di
bawah ini menunjukkan perubahan suhu terhadap waktu. Perubahan wujud zat ditunjukkan
oleh bagian mana dari kurva tersebut?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 236/288
236
P
Q
R
ST
Waktu
S u h u
a)
P dan R
b)
R dan T
c)
Q dan S
d)
P dan T
e)
P, R, dan T
19) Termometer x dan y diposisikan sedemikian rupa sehingga thermometer x berada di atas
balok es dan thermometer y berada di bawah balok es seperti pada gambar berikut ini.
Thermometer mana yang lebih cepat menunjukkan perubahan bacaan dan alasannya apa?
a) thermometer x karena udara yang didinginkan es bergerak ke atas lebih cepat daripada
bergerak ke bawah
b) thermometer x karena udara panas dari thermometer x bergerak lebih cepat ke es daripada
udara panas dari thermometer y yang berberak ke arah es.
c) thermometer y karena udara yang didinginkan es bergerak ke bawah lebih cepat daripada
bergerak ke atas
d) thermometer y karena radiasi kalor ke bawah lebih cepat daripana ke atas
e) dua thermometer mengalami perubahan suhu yang sama cepatnya
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 237/288
237
x
y
Balok es
20) Pada gamber berikut ini potongan es dimasukkan dalam minuman untuk menurunkan
suhu minuman. Proses utama yang menyebabkan minuman menjadi dingin adalah
a)
Peleburan es
b)
Radiasi panas dari minuman ke lingkungan
c)
Konduksi panas dari minuman ke gelas
d) Pembekuan sebagian air minuman menjasi es
e) Penyerapan panas oleh sari buah di dalam minuman
21) sebanyak 10 g besi dipanaskan dari suhu 10 oC menjadi 60 oC. Kalor jenis besi adalah
0,11 kal/g oC. Jumlah total kalor yang diserap besi pada pemanasan tersebut adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 238/288
238
a) 63,8 kal
b) 11 kalo
c) 66 kal
d) 1,1 kal
e) 5,5 kal
22) Pada suatu eksperimen sebuah thermometer dicelupkan ke dalam zat cair yang sedang
mengalami pendinginan. Pembacaan thermometer tiap setengah menit dicatat. Hasil
pencatatan tampak pada table di bawah ini. Berdasarkan data tersebut kita simpulkan
Waktu
(menit)
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5
Suhu(oC)
95 86 67 55 55 55 54 50 48 42 36 30 26 24 22 21
a)
Titik uap zat adalah 95 oC
b)
Titik uap zat adalah 55 oC
c)
Titik lebur zat adalah 95 oC
d)
Titik lebur zat adalah 55 oC
e)
Titik lebur zat adalah 21 oC
23) kalor jenis emas adalah 129 J/kg oC dan kalor leburnya adalah 64,5 kJ/kg. Kalor yang
diperlukan untuk mengubah 100 g emas yang semula berada pada suhu 0 oC menjadi cair
pada titik leburnya 1.060 oC adalah
a) 20.124 J
b) 13.819 J
c) 7.379 J
d) 6.450 J
e) 10.600 J
24) sepotong tembaga memiliki suhu 0 oC. Jika diberikan kalor 500 kal suhunya menjadi 1
oC. Jika ditambahkan kalor lagi 1.500 kal maka suhunya menjadi
a) tetap 1 oC
b) menjadi 2 oC
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 239/288
239
c) menjadi 3 oC
d) menjadi 4 oC
e) menjadi 5 oC
25) grafik berikut ini menunjukkan perubahan suhu ketika 575 g suatu zat cair diberikan
kalor. Berdasarkan kurva tersebut kita simpulkan kalor jenis zat cair adalah
Kalor (J)
S u h u ( o C )
5.000
50
00
a) 0,042 kal/g oC
b) 0,42 kkal/g oC
c) 0,41 kal/g oC
d) 0,41 kkal/g oC
e) 0,42 J/g oC
26) jika dua benda disentuhkan maka kalor tidak akan mengalir dari satu benda ke benda
lainnya jika
a) dua benda memiliki kapasitas kalor yang sama
b) dua menda memiliki kalor jenis yang sama
c) dua benda memiliki massa yang sama
d) dua benda memiliki volume yang sama
e) dua benda memiliki suhu yang sama
27) saat memasak air, hanya bagian dasar air yang dipanaskan. Namun lama-kelamaan semua
bagian air mengalami pemanasan. Proses yang hal tersebut terjadi adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 240/288
240
a) air mengalami peristiwa konduksi
b) air mengalami peristiwa radiasi
c) air mengalami peristiwa konveksi
d) air mengalami perubahan wujud
e) terjadi penguraian sejumlah molekul air menjadi atom-atom
28) sebongkah es ditahan di dasar tabung yang berisi air. Ketika air dipanaskan pada mulit
tabung hingga mendidih, es di dasarnya tidak mencair. Peristiwa ini menunjukkan bahwa
a) peristiwa konveksi tidak terjadi efektif sehingga air di dasar tabung tetap dingin
b) terjadi peningkatan titik lebur es sehingga es sulit mencair
c) massa jenis air tidak berubah selama pemanasan
d) tekanan di dalam air meningkat saat pemanasan
e) pemanasan di permukaan tabung justru menyebabkan suhu es makin menurun
29) sisi dalam dinding termos bersifat cermin dengan tujuan untuk
a) mengurangi perpindahan kalor secara konduksi
b) mengurangi perpindahan kalor secara radiasi
c) mengurangi permindahan kalor secara konveksi
d) memperlancar pertukaran kalor dengan udara di dinding termos
e) menekan proses pengkaratan
30) bagian alas setrika sebagiknya dibuat dari bahan
a) pemancar kalor yang baik
b) penyerap kalor yang baik
c) penghambat kalor yang baik
d) penghantar kalor yang baik
e) zat yang memiliki kapasitas kalor sangat tinggi
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 241/288
241
31) salah satu cara mempercepat konveksi adalah
a) memperbanyak jumlah zat
b) menggunakan zat alir yang lebih kental
c) menggunakan zat alir yang memiliki molekul lebih besar
d) melakukan pengadukan
e) meniupkan udara di permukaan zat
32) sebatang korek api disekatkan pada nyala api. Kamu akan amati korek api tidak menyala
karena
a) nyala api kurang panas
b) udara adalah konduktor yang buruk sehingga panas nyala api sulit sampai ke korek api
c) korek api memantulkan panas yang dipancarkan nyala api
d) nyala api tidak meradiasi panas ke korek api
e) hanya penggosokan yang bisa menyebabkan korek api menyala.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 242/288
242
Bab 7 Gerak
I si Bab I ni
Bab ini membahas pengertian gerak dan besar-besaran fisika yang mendeskripsikan tenang
gerak
Penguasaan Awal
Untuk memahami materi yang akan dibahas di dalam bab ini kalian cukup bermodalkan
penguasaan materi di Bab 1 tentang satuan.
Tujuan Ban I ni
Tujuan bab ini adalah
18. Siswa memahami apa yang dimaksud gerak dan besaran-besaran gerak
19.
Siswa dapat menghitung jarak tempuh, kelajuan, dan percepatan
20.
Siswa dapat membedakan berbagai macam gerak lurus seperti gerak lurus dengankelajuan tetap, gerak lurus dengan percepatan tetap, dan gerak lurus yang sembarang
21. Siswa dapat membaca grafik posisi terhadap waktu dan menyimpulkan jenis gerak
berdasarkan grafik tersebut.
7.1 Pendahuluan
Banyak peristiwa dalam kehidupan kita sehari-hari yang berkaitan dengan gerak. Mobil yang
melintas di jalan, daun-daun yang ditiup angin, hewan yang sedang berlari, dan air hujanadalah contoh gerak yang sering kamu amati. Dari pengertian fisika, apa definisi gerak itu?
7.2 Besaran Gerak
Sebelum kita membahas tentang gerak maka ada beebrapa besaran yang perlu kita ketahui
dahulu. Besaran-besaran tersebut secara langsung mendeskripsikan gerak benda.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 243/288
243
7.2.1 Kerangka Acuan
Kerangka acuan adalah benda yang kita pilih sebagai tempat acuan gerak. Kerangka acuan
yang paling sering kita gunakan adalah tanah. Mobil dikatakan bergerak karena posisinya
selalu berubah-ubah terhadap tanah. Dedaunan yang ditiup angin dikatakan bergerak karena
kita menggunakan tanah sebagai acuan.
Kerangka acuah tidak harus tanah. Kita bisa memiliki benda apa saja sebagai kerangka acuan,
baik benda yang diam maupun benda yang bergerak. Kita bisa memilih mobil yang sedang
melintas sebagai kerangka acuan. Kalau mobil tersebut yang dipilih sebagai kerangka acuan
maka yang diam adalah mobil dan yang bergerak adalah tanah.
Gambar berikut ini adalah foto cepat (strobe) benda. Kamera diam terhadap tanah sehingga
tanah merupakan kerangka acuan. Tampak sekali gerakan benda yang ditunjukkan oleh
perubahan posisi.
Gambar 7.1 Bola yang dipantulkan di tanah memperlihatkan perubahan posisi terhadap
kerangka acuan, yaitu tanah itu sendiri (sumber: http:// visualphotos.com)
7.2.2 Posisi
Posisi atau kedudukan adalah lokasi benda diukur dari kerangka acuan. Misalnya di tanah
kamu pasang sebuah patok. Maka patok tersebut dapat menjadi titik awal pengukuran. Posisi
benda menyatakan berapa jarak benda dari patokan tersebut. Misalkan jarak kamu berdiri dari
patokan adalah 3 meter dan jarak teman kamu dari parokan 10 meter maka posisi kamu
adalah 3 meter dan posisi teman kamu adalah 10 meter.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 244/288
244
Jika mobil yang melaju diambil sebagai kerangka acuan maka titik acuan bisa dipilih ujung
belakang mobil. Posisi benda adalah jarak benda dari ujung belakang mobil.
Latihan
Tentukan posisi benda yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini dan waktu pada berbagai
posisi tersebut. Pentunjuk: pada gambar ada skala wakyu dan skala posisi. Gunakan skala
tersebut untuk menentukan berbagai waktu dan posisi. Kalian perlu menggunakan mistar
untuk maksut tersebut.
t = 1 s
5 s
x = 0 m
2 m
(Gambar dimodifikasi dari: http://www.ux1.eiu.edu/~cfadd/1350/09Mom/CoM.html)
7.2.3 Perpindahan
Jika posisi benda berubah maka benda dikatakan berpindah. Definsi perpindahan adalah
Perpindahan = posisi akhir –
posisi awal
Misalkan mula-mula posisi kamu 3 meter dari titik acuan (patok). Kamu kemudian bergerak
sehingga posisi kamu menjadi 15 meter. Maka perpindahan kamu adalah 15 – 3 = 12 meter.
Untuk lebih jelas tentang perpindahan, lihat Gbr 7.2.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 245/288
245
Titik acuan
3 m7 m
11 m
1 3 2
Gambar 7.2 Ilustrasi tentang perpindahan
Seseorang yang mula-mula pada posisi (1) bergerak ke posisi (2) lalu balik ke posisi (3).
Perpindahan orang tersebut sebagai berikut.
Dari posisi (1) ke posisi (2): 11 m – 3 m = 8 m
Dari posisi (1) ke posisi (3): 7 m – 3 m = 4 m
Dari posisi (2) ke posisi (3): 7 m – 11 m = -4 m
Kamu lihat, meskipun orang tersebut mencapai posisi (3) setelah balik dari posisi (2), namun
perpindahan benda saat di posisi (3) lebih kecil daripada di posisi (2). Perpindahan adalah jarak yang diukur menurut garis lurus.
Kalau kamu naik mobil dari Bandung ke Jakarta maka jarak yang kamu tempuh sekitar 140
km. Namun, nilai ini bukan perpindahan. Perpindahan adalah panjang garis lurus yang
mengubungkan Bandung-Jakarta (lihat Gbr. 7.3)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 246/288
246
Gambar 7.3 Perpindahan dari Bandung ke Jakarta sama dengan panjang garis lurus yang
menghubungkan Bandung dan Jakarta, bukan panjang jalan dari Bandung ke Jakarta.
7.2.4 Jarak Tempuh
Jarak tempuh adalah jarak sebenarnya yang ditempuh benda ketika bergerak dari satu titik ke
titik lainnya. Dari Bandung ke Jakarta, jarak tempuh kendaraan adalah 140 km. Makin
banyak tikungan yang dilewati benda untuk beripindah dari satu titik ke titik lainnya maka
jarak tempuh akan makin banyak.
Perhatikan Gbr. 7.4. Ada tiga lintasan yang dapat ditempuh untuk berpindah dari Bandung ke
Jakarta. Tetapi perpindahan yang dihasilkan pada setiap lintasan yang diambil selalu sama
karena garis lurus yang mengubungkan Bandung-Jakarta selalu sama. Namun, jarak tempuh
lintasan (3) lebih besar daripada lintasan (2) dan lebih besar daripada lintasan (1).
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 247/288
247
(1)
(2)
(2)
Gambar 7.4 Jarak tempuh Bandung-Jakarta melalui lintasan (1), (2), dan (3) berbeda. Tetapi
pepindahan dari Bandung ke Jakarta tetap sama, tidak bergantung pada lintasan yang diambil.
Latihan
1) Berdasarkan peta pulau Jawa berikut ini, perkirakan perpindahan Surabaya-Jakarta
san jarak tempu ketika melintasi jalur Pantai Utara (Pantura) dari Surabaya ke Jakarta
(melalui Bandung). Petunjuk: gunakan skala pada peta untuk memperkirakan jarak .
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 248/288
248
2) Berdasarkan gambar betikut, perkirakan perpindahan gelombang gempa ketika
mencapai kota Bandung, Jakarta, Tangerang, Tanjungkarang
7.2.5 Kelajuan
Jika siput dan kodok disuruh berpindah sejauh 1 meter, yang mana yang duluan sampai (Gbr.
7.5)? Pasti kodok kan. Kita katakan bahwa kodok memiliki kelajuan yang lebih besar dari
siput. Kelajuan mengukur berapa cepat benda berpindah.
Jika benda memerlukan waktu lebih pendek untuk menempuh jarak yang sama maka
benda tersebut memiliki kelajuan lebih besar.
Jika benda menempuh jarak lebih jauh pada selang waktu yang sama maka benda
tersebut memiliki kelajuan lebih besar.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 249/288
249
Gambar 7.5 Kodok berpindah sejauh satu meter dalam waktu lebih singkat daripada siput.
Maka kelajuan kodok lebih besar daripada siput.
Kalau dinyatakan secara matematis, maka kelajuan memenuhi rumus
Kelajuan = jarak tempuh/waktu tempuh
atau
t
sv
(7.1)
v = kelajuan (m/s)
s = jarak tempuh (m)
t = waktu tempuh (s)
Contoh 7.1
Sebuah mobil rental menempuh perjalanan Bandung-Jakarta dalam waktu 2 jam 15 menit.
Jarak Bandung-Jakarta adalah 140 km. Berapa kelajuan mobiol tersebut?
Jawab
s = 140 km = 140.000 m
t = 2 jam 15 menit = 2 x 3.600 s + 15 x 60 s = 8.100 s
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 250/288
250
Kelajuan mobil adalah
3,17100.8
000.140
t
sv m/s
Contoh 7.2
Sebuah mobil meluncur di jalanan. Ketika jalan lengang mobil menempu jarak 200 m dalam
10 s. Kemudian mobil meleati kemacetan dan hanya berpindah sejuah 2 m dalam 10 s.
Berapa kelajuan mobil
a) Saat 10 s lancar
b) Saat 10 s macet
c) Selama total perjalanan 20 s
Jawab
a)
Selama 10 s lancar: jarak tempuh 200 m dan waktu tempuh 10 s. Jadi kelajuan =
200/10 = 2 m/s
b)
Selama 10 s macet: jarak tempuh 2 m dan waktu tempuh 10 s. Jadi kelajuan = 2/10 =
0,2 m
c)
Selama total 20 s perjalanan: jarak tempuh = 200+2 = 202 m dan waktu tempuh = 10
+ 10 = 20 s. Jadi kelajuan = 202/20 = 10,1 m/s
7.2.6 Kelajuan Sesaat
Selama mobil menempuh perjalanan Bandung-Jakarta, tentu saja kelajuan mobil tidak tetap.
Di bagian jalan yang lurus dan tidak macet kelajuan mobil sangat tinggi. Di tikungan atau
jalan macet, kelajuan mobil bisa sangat lambat. Dan di lampu merah, kelajuan mobil nol
(berhenti). Kelajuan yang dihitung dengan persamaan (7.1) adalah kelajuan rata-rata. Pada
perhitungan ini kita tidak peduli bagaimana cara gerak mobil. Apakah mobil sering berhenti
lalu ngebut tidak penting. Yang penting hanyalah berapa jarak tempuh mobil dan berapa
waktu tempuh.
Kalau kita ingin mengetahui kelajuan kendaraan tiap saat maka kita dapat membaca pada alat
yang namanya speedometer . Speedometer ditempatkan di depan stir mobil atau di antara stir
motor (Gbr. 7.6 dan 7.7). Speedometer harus mudah dilihat pengendara sehingga pengendara
mengetahu berapa kelajuan dia saat ini. Ini penting supaya pengendara mengerem kendaraan
jika lajunya terlalu tinggi.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 251/288
251
Speedometer Stir mobil
Gambar 7.6 Lokasi speedometer mobil (sumber: http://cocomponents.com)
Gambar 7.7 Lokasi speedometer motor (sumber: http:// motorcycles.about.com)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 252/288
252
Pembacaan speedometer berhubungan dengan perputaran roda kendaraan. Bagian
speedometer yang ditempatkan di dekat roda kendaraan memiliki magnet yang ikut berputar
bersama roda. Putaran magnet menghasilkan tegangan listrik. Makin cepat magnet berputar
maka tegangan listrik yang dihasilkan makin besar. Tegangan listrik tersebut dikonversikan
ke penunjukan jarum speedometer (Gbr. 7.8).
Roda
Sensor pengubah
putaran roda menjaditegangan listrik
Rangkaianelektronik
pengubah teganganlistrik menjadi
kelajuan kendaraan
Meter penunjuk
kelajuan mobil
Gambar 7.8 Urutan proses pengubahan kelajuan kendaraan menjadi pembacaan pada
speedometer .
Gambar 7.9 memperlihatkan penunjukan speedometer ketika mobil dalam keadaan berbeda.
Speedometer atas menunjukkan mobil dalam keadaan diam. Speedometer bawah menunjukkn
mobil sedang bergerak dengan kelajuan 120 km/jam yang setara dengan 70 mil/jam (MPH).Sebagian speedometer dilengkapi dengan dua skala: skala km/h (kilometer/jam) dan MPH
(mil/jam)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 253/288
253
Gambar 7.9 Posisi jarum speedometer pada dua keadaan: (atas) kendaraan berhenti dan (b)
kendaraan sedang bergerak dengan kelajuan 120 km/jam atau 70 mil/jam.
Contoh 7.3
Seseorang duduk di samping sopir dan mencatat pembacaan speedometer selama 50 detik.
Hasil catatan sebagai berikut
i. Antara 0 s sampai 10 s: pembacaan speedometer 40 km/jam
ii. Antara 10 s sampai 25 s: pembacaan speedometer 60 km/jam
iii. Antara 25 s dampai 30 s: pembacaan speedometer 0
iv. Antara 30 s dampai 50 s: pembacaan speedometer 45 km/jam
a)
Berapa jarak tempuh mobil antara 0 s sampai 10 s? b) Berapa jarak tempuh mobil antara 0 s sampai 25 s?
c) Berapa kelajuan mobil antara 0 s sampai 25 s?
d) Berapa kelajuan mobil antara 0 s sampai 30 s?
e) Berapa kelajuan mobil antara 10 s sampai 50 s?
Jawab
Pertama kita konversi kelajuan dalam satuan m/s.
Antara 0 s sampai 10 s: kelajuan = 40 1.000 m/3.600 s = 11 m/s
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 254/288
254
Antara 10 s sampai 25 s: kelajuan = 60 1.000 m/3.600 s = 17 m/s
Antara 25 s sampai 30 s: kelajuan = 0 m/s
Antara 30 s sampai 50 s: kelajuan = 45 1.000 m/3.600 s = 12,5 m/s
a) Jarak tempuh antara 0 s dampai 10 s adalah s = 11 10 = 110 m
b) Jarak tempuh mobil antara 10 s sampai 25 s (t = 15 s) adalah 17 15 = 225 m
c) Jarak total yang ditempuh mobil antara 0 s sampai 25 s = jarak antara 0 s sampai 10 s
+ jarak antara 10 s sampai 25 s = 110 + 225 = 335 m.
Waktu tempuh total = 25 s.
Jadi kelajuan = 335/25 = 13,4 m/s
d) Karena antara 25 s sampai 30 s mobil diam maka jarak tempuh mobil antara 0 s
sampai 30 s = jarak tempuh antara 0 s sampai 25 s = 335 m.
Waktu total = 30 s.
Jadi kelajuan = 335/30 = 11,2 m/s
e) Kita hitung dulu jarak tempuh mobil antara 10 s sampai 50 s.
Antara 10 s sampai 25 s jarak tempuh adalah 225 m (lihat jawaban b).
Antara 25 s sampai 30 s jarak tempuh = 0 (mobil diam).
Antara 30 s sampai 50 s, jarak tempuh = 12,5 20 = 250 m.
Jadi jarak tempuh antara 10 s sampai 50 s = 225 + 0 + 250 = 475 m.
Waktu tempuh = 50 – 30 = 20 s.
Maka kelajuan = 475/20 = 23,75 m/s
Latihan
1) Berdasarkan penunjukan speedometer berikut ini, berapakah kelajuan mobil?
2)
Sebuah mobil bergerak dengan kelajuan sangat tinggi di jalan tol. Ketika dicatat
penunjukan speedometer antar berbagai selang waktu tampak pada gambar berikut
ini. Ambil angka paling dekat dengan jarum sebagai kelajuan mobil.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 255/288
255
t = 1 menit
sampai5 menit
t = 5 menit
sampai15 menitt = 15 menit
sampai20 menit
Tentukan
a) Jarak tempuh antara 1 menit sampai 5 menit
b) Jarak tempuh antara 5 menit sampai 20 menit
c) Kelajuan antara 1 menit sampai 15 menit
d) Kelajuan antara 1 menit sampai 20 menit
7.2.7 Percepatan
Jika mobil mula-mula diam lalu digas maka mobil makin lama makin cepat. Dalam kondisi
ini mobil dikatakan sedang memiliki percepatan. Jika mobil yang sedang berlari kencang
direm maka kelajuan mobil makin lama makin kecil. Dalam kondisi ini pun mobil dikatakan
memiliki percepatan. Pedal gas dan rem mobil ada di bagian kaki supir (Gbr. 7.11). Apa
perbedaraan percepatan saat mobil digas dan direm?
Pada saat digas, percepatan mobil positif sehingga makin memperbesar kelajuan.
Pada saat mobil direm maka percepatan mobil negatif sehingga memperkecil
kelajuan.
Secara umum, jika benda mengalami perubahan kelajuan maka benda tersebut sedangmemiliki percepatan. Jika mobil sedang bergerak dengan kelajuan 100 km/jam dan
kelajuan tetap 100 km/jam itu maka percepatan mobil nol.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 256/288
256
Pedal gasPedal rem
Pedal kopling
Gambar 7.11 Pedas gas (untuk mempercepat), pedal rem (untuk memperlambat), dan pedal
kopling (untuk mengganti gigi) mobil (sumber http://Republika.co.id). Ketiga pedal tersebut
berlokasi di bagian kaki sopir.
Secara matematika, percepatan dapat dihitung dengan rumus
t
vva 12
(7.2)
dengan
a adalah percepatan (m/s2)
v1 adalah kelajuan awal (m/s)
v2 adalah kelajuan akhir (m/s)
t adalah lama waktu (s).
Contoh 7.4
Berikut ini adalah Ferrari California. Mobil ini memiliki kelajuan maksimum 310 km/jam.
Dari keadaan diam hingga mencapai kelajuan 100 km/jam, mobil ini hanya membutuhkan
waktu 4 detik.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 257/288
257
(sumber gambar: pistonheads.com)
a) Berapa jarak tempuh mobil tersebut ketika bergerak dalam kelajuan maksimum
selama 5 menit?
b) Berapa percepatan mobil dari keadaan diam hingga mencapai kelajuan 100 m/s dalam
4 detik?
Jawab
Kelajuan maksimum mobil, vmaks = 310 km/jam
Karena 1 km = 1.000 m dan 1 jam = 3.600 s maka
vmaks = 310 x 1.000 m/3.600 s = 86,1 m/s
a) Jarak tempuh mobil selama t = 5 menit = 5 x 60 s = 300 s ketika bergerak pada
kelajuan maksimum adalah
S = vmaks t = 86,1 x 300 = 25.830 m = 25,83 km
b)
Kelajuan awal mobil (diam): v1 = 0 m/s
Kelajuan akhir mobil: v2 = 310 km/s = 86,1 m/s
Lama waktu: t = 4 s
Percepatan mobil
4
1,86
4
01,8612
t
vva = 25,5 m/s2
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 258/288
258
Latihan
1)
Mobil Bugatti Veyron Super Sport adalah mobil yang memiliki percepatan paling
besar di dunia. Dari keadaan diam mobil ini sanggup mencapai kelajuan 96,6 km/jamdalam waktu 2,4 detik.
a)
Hitung percapatan mobil tersebut
b)
Hitung jarak tempuh mobil selama 7,5 menit jika bergerak pada kelajuan
maksimum.
(sumber gambar: http:// fastmotoring.com)
2)
Pesawat terbang buatan IPTN CN-235 dapat mencapai kelajuan 250 km/jam dalam
waktu 25 detik saat bergerak di landasan untuk lepas landas (takeoff). Pesawat
tersebut dapat mulai lepas dari tanah jika kelajuannya 200 km/jam.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 259/288
259
(sumber gambar: http:// saairforce.co.za)
a) Hitung percrpatan pesawat saat bergerak di landasan
b) Hitung panjang minimum landasan yang dibutuhkan pesawat tersebut
7.3 Gerak Lurus
Mobil bergerak mengikuti jalan dan kereta api bergerak mengikuti rel. Jalan atau rel memiliki
bagian yang lurus dan bagian yang menikung. Pada bagian yang lurus biasanya kendaraan
dapat dipacu pada kelajuan tinggi dan pada bagian yang menikung kelajuan harus dikurangi
untuk menghindari kendaraan tersebut terlempar keluar.
Ketika kamu menonton balapan Formula 1 atau MotoGP di televisi kamu melihat kelajuan
yang sangat tinggi pada lintasan lurus dan kendaraan sangat lambat di tikungan tajam.
Beberapa kendaraan terlempar keluar di tikungan karena kelajuannya masih terlalu besar
(Gbr. 7.12).
Gambar 7.12 Kendaraan balap Formula 1 terlempar keluar lintasan karena memiliki kelajuan
terlalu besar saat melewati tikungan (sumber gambar: http:// photo.net)
Gerak yang paling mudah dipelajari sifatnya adalah gerak di lintasan lurus. Pada lintasan
yang lurus kendaraan dapat dipacu pada kelajuan berapa saja. Pengendara dapat mengatur
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 260/288
260
kelajuan tersebut. Sebaliknya, pada tikungan kadang kelajuan sulit diatur dan biasanya
disesuaikan dengan jenis tikungan. Pada lintasan lurus kendaraan dapat diatur pada kelajuan
yang konstant sedangkan pada tikungan biasanya kelajuan tidak konstan.
Gerakan pada lintasan lurus sering disebut gerak lurus atau gerak linier. Contoh gerak lurus
adalah gerak benda yang dijatuhkan, gerak mobil atau kereta api di lintasa lurus, dan gerak
pelari sprinter 100 m (Gambar 7.13).
Gambar (7.13) Sejumlah contoh gerak lurus (sumber gambar: en.wikipedia.org,
pictures.polandforall.com, ecofriend.com, beritasatu.com)
7.3.1 Gerak Lurus Beraturan
Istilah gerak lurus beraturan (GLB) adalah istilah yang umum dipakai di Indonesia untuk
menamai gerak lurus dengan kelajuan konstan. Pada gerak ini kita mudah menghitung jarak
tempuh. Jarak tempuh sama dengan perkalian kelajuan dengan waktu tempuh atau
vt s (7.3)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 261/288
261
dengan
s adalah jarak tempuh (m)
v adalah kelajuan (m/s)
t adalah waktu tempuh (s)
Dengan rumus yang sederhana tersebut maka kalau kita gambarkan kurva jarak tempuh
terhadap waktu maka kurvanya berbentuk garis lurus. Gambar 7.14 memperlihatkan kurva
dua gerak lurus berubah beraturan dengan kelajuan berbeda: 5 m/s dan 15 m/s. Makin tinggi
kelajuan benda maka makin miring kurvavanya.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10 20 30 40 50 60
Waktu tempuh (s)
J a r a k t e m p u h ( m )
Gambar 7.14 Kurva jarak tempuh dua benda yang melakukan gerak lurus dengan kelajuan
berbeda: (atas) kelajuan 15 m/s dan (bawah) kelajuan 5 m/s.
Pada GLB, setiap selang waktu yang sama, jarak tempuh benda selalu sama. Kalau kita beri
tanda posisi benda setiap selang waktu yang sama maka jarak antar tanda tersebut selalu
sama. Untuk mendemonstrasikan, kamu bisa naik dalam mobil bak terbuka di jalan yang
lurus. Kamu dan temanmu berdua di bagian belakang mobil. Kamu memegang air yang bisa
ditumpahkan ke jalan dan temanmu memejan penunjuk waktu (stop watch atau jam). Minta
sopir mengendarai pada kelajuan konstan, misalnya 10 km/jam. Tiap perubahan waktu 2
detik, temanmu menyuruh kamu menjatuhkan sedikit air ke jalan sebagai penanda (Gbr.
7.15). Setelah sekitar 20 detik, kalian turun dan amati kolasi pendanda. Kamu akan dapatkan
bahwa jarak pendanda yang berdekatan selalu sama.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 262/288
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 263/288
263
Antara 15 s – 20 s 175
Antara 20 s – 25 s 225
Antara 25 s – 30 s 275
Antara 30 s – 35 s 325
Antara 35 s – 40 s 375
Antara 40 s – 45 s 425
2 5 m
7 5 m
1 2 5 m
1 7 5 m
2 2 5 m
2 7 5 m
3 2 5 m
3 7 5 m
4 2 5 m
0 s
5 s
10 s
15 s
20 s
25 s
30 s
35 s
40 s
40 s
Gambar 7.16 Posisi benda pada berbagai waktu untuk benda yang memiliki percepatan 2
m/s2.
Agar bentuk perpindahan seperti tampak pada Gbr. 7.** maka persamaan matematika untuk
gerak lurus berubah bertauran adalah
2
2
1at s
(7.3)
dengan
s adalah jarak tempuh (m)
a adalah percepatan (m/s2)
t adalah waktu (s)
Contoh 7.5
Mobil Bugatti Veyron Super Sport sebagai mobil yang memiliki percepatan paling besar di
dunia dapat berubah dari keadaan diam hingga mencapai kelajuan 96,6 km/jam dalam waktu
2,4 detik. Berapa jarak tempuh mobil saat mencapai kelajuan 96,6 km/jam?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 264/288
264
Jawab
Pertama kita hitung percepatan mobil. Percepatan ditentukan berdasarkan kelajuan awal dan
kelajuan akhir mobil.
Kelajuan awal, v1 = 0 m/s
Kelajuan akhir, v2 = 96,6 km/jam = 96,6 1.000 m/3.600 s = 27 m/s
Selang waktu perubahan laju, t = 2,4 s
Percepatan mobil
4,2
02712
t
vva = 11,25 m/s2
Jarak tempuh mobil dihitung dengan persamaan (7.3) yaitu
4,32)4,2(25,112
1
2
1 22 at s m
Contoh terkenal untuk GLBB adalah gerak benda jatuh bebas. Benda yang jatuh bebas
memiliki percepatan ke bawah akibat tarikan gravitasi bumi (Gbr. 7.17). Besar percepatan
adalah a = 10 m/s2. Jika kalian jatuhkan batu dari ketianngian tertentu maka batuh akan
bergerak jatuh mengikuti GLBB.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 265/288
265
Gambar 7.17 Contoh perubahan posisi benda yang melakukan gerak jatuh bebas (sumber:
http:// fphoto.photoshelter.com)
7.3.3 Gerak Lurus Sembarang
GLB dan GLBB hanyalah bagian kecil dari gerak lurus. Gerak lurus bisa lebih bervariasi dari
itu di mana kelajuan maupun percepatan berubah-ubah. Jadi, gerak lurus bukan hanya GLB
dan GLBB. Gerakan mobil di jalan lurus tetapi macet maupun berlubang banyak merupakan
contoh gerak lurus yang sembarang yang tidak tergolong GLB maupun GLBB. Kendaraan
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 266/288
266
pada Gbr. 7.18 melakukan geral lurus, karena lintasanya lurus. Tetapi jenis geraknya bukan
GLB dan bukan GLBB karena baik percepatan maupun kelajuan tidak ada yang konstan.
Gambar 7.18 Kendaraan sedang melakukan gerak lurus sembarang karena kemacetan, bukan
GLB maupun GLBB (sumber: http://rimanews.com)
Kendaraan pada Gbr. 19 juga sedang melakukan gerak lurus, tetapi bukan termasuk GLB
maupun GLBB. Dengan kondisi jalan yang rusak baik kelajuan maupun percepatankendaraan tidak ada yang constant. Kedua besaran tersebut berubah tidak teratur
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 267/288
267
Gambar 7.19 Kendaraan sedang melakukan gerak lurus sembarang karena jalan rusak, bukanGLB maupun GLBB (sumber: http:// wartapakwan.com)
7.4 Deskrpisi Gerak Dengan Grafik
Salah satu cara untuk mendeskripsi gerak adalah dengan grafik. Dengan grafik kita bisa
langsung membaca berapa posisi benda pada berbagai waktu. Dari situ pun kita bisa
menghitung peroindahan benda antara dua waktu.
Gambar 7.20 adalah contoh grafik posisi benda pada berbagai waktu. Deskripsi gerak benda
sebagai berikut.
Pada saat t = 0 posisi benda adalah 50 meter. Artinya pada saat t = 0 lokasi benda
berada pada jarak 50 meter dari patok.
Antara t = 0 s sampat t = 10 s posisi benda makin bertambah dengan bertambahnya
waktu. Ini berarti benda memiliki kelajuan. Karena dalam selang waktu ini grafik
posisi terhadap waktu berupa garis lurus maka menda melakukan gerak lurus dengan
kelajuan tetap. Selama selang waktu ini (10 s) jarak tempuh adalah 100 m – 50 m =
50 m. Dengan demikian kelajuan adalah
v = jarak tempuh/selang waktu = 50/10 = 5 m/s.
Antara selang waktu t = 10 s sampai t = 40 s posisi benda tidak berubah, yaitu tetap
pada 100 m. Ini berarti pada selang waktu ini benda diam.
Antara t = 40 s sampat t = 48 s posisi benda makin bertambah dengan bertambahnya
waktu. Ini berati benda memiliki kelajuan. Karena dalam selang waktu ini grafik
posisi terhadap waktu berupa garis lurus maka menda melakukan gerak lurus dengan
kelajuan tetap. Selama selang waktu ini (48 s – 40 s = 8 s) jarak tempuh adalah 180 m
– 100 m = 80 m. Dengan demikian kelajuan adalah
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 268/288
268
v = jarak tempuh/selang waktu = 80/8 =10 m/s.
Waktu(s)
P o s i s i ( m )
0 10 40 480
50
100
180
Kendaraan diam (posisi tidak berubah)
Kendaraan bergerak dengan kelajuan 5 m/s.
Selama selang waktu 10 s, posisi berubah
dari 50 m menjadi 100 m, atau terjadi perubahan
posisi 50 m
Kendaraan bergerak dengan kelajuan 10 m/s.
Selama selang waktu 8 s, posisi berubah
dari 100 m menjadi 180 m, atau terjadi perubahan
posisi 80 m
Gambar 7.20 Contoh grafik posisi benda pada berbagai waktu
Jika kita gambarkan lintasan mobil di jalan maka posisi mobil pada berbagai waktu tampak
pada Gbr. 7.21
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 269/288
269
50 m
100 m
180 m
t = 0 s
t = 10 s sampai
40 s t = 48 s
Gambar 7.21 Posisi mobil di jalan pada berbagai waktu
Gambar 7.22 adalah contoh lain kurva posisi sebagai fungsi waktu. Deskripsi gerak benda
sebagai berikut.
Pada saat t = 0 posisi benda adalah 0 meter.
Antara t = 0 s sampat t = 15 s posisi benda makin bertambah dengan bertambahnya
waktu. Ini berarti benda memiliki kelajuan tetapi dalam arah menuju ke lokasi awal.
Karena dalam selang waktu ini grafik posisi terhadap waktu berupa garis lurus maka
menda melakukan gerak lurus dengan kelajuan tetap. Selama selang waktu ini (15 s)
jarak tempuh adalah 0 m – 150 m = 150 m. Dengan demikian kelajuan adalah
v = jarak tempuh/selang waktu = 150/15 = 10 m/s.
Antara t = 15 s sampat t = 40 s posisi benda makin berkurang dengan bertambahnya
waktu. Ini berarti benda memiliki kelajuan. Karena dalam selang waktu ini grafik
posisi terhadap waktu berupa garis lurus maka menda melakukan gerak lurus dengan
kelajuan tetap. Selama selang waktu ini (40 s – 15 s = 25 s) jarak tempuh adalah 150
m – 100 m = 50 m. Dengan demikian kelajuan adalah
v = jarak tempuh/selang waktu = 50/25 =2 m/s.
Antara selang waktu t = 40 s sampai t = 48 s posisi benda tidak berubah, yaitu tetap
pada 100 m. Ini berarti pada selang waktu ini benda diam.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 270/288
270
Waktu(s)
P o s i s i ( m )
0 15 40 480
100
150
Kendaraan diam (posisi tidak berubah)
Kendaraan bergerak dengan kelajuan 10 m/s.
Selama selang waktu 15 s, posisi
Dari 0 m menjadi 150 m, atau terjadi perubahan
posisi 150 m
Kendaraan bergerak dengan kelajuan 2 m/s
Dalam arah berlawanan dengan arah gerak semula
(mendekatipatok). Selama selang waktu 25 s, posisi berubah
dari 150 m menjadi 100 m, atau terjadi perubahan
posisi -50 m
Gambar 7.22 Contoh lain grafik posisi benda pada berbagai waktu
Jika kita gambarkan lintasan mobil di jalan maka posisi mobil pada berbagai waktu tampak
pada Gbr. 7.23
100 m
150 m
t = 0 s
t = 40 s sampai
48 s t = 15 s
Gambar 7.23 Posisi mobil di jalan pada berbagai waktu
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 271/288
271
Gambar 7.24 adalah contoh kurva posisi gerak lurus yang umum. Gerak semacam ini tidak
termasuk GLB maupun GLBB. Kelajuan maupun percepatan tidak konstan.
Waktu(s)
P o s i s i ( m )
0 14 40 480
100
220
Benda diam sesaat
120
28
Benda diam sesaat
Benda diamsesaat
Posisi benda bertambah
maka benda sedang bergerak
menjauhi titik patok
Posisi benda bertambah
maka benda sedang bergerak
menjauhi titik patok
Posisi benda berkurang
maka benda sedang bergerak
Kembali ke arah titik patok
Posisi benda berkurang
maka benda sedang bergerak
Kembali ke arah titik patok
Gambar 7.24 Contoh lain grafik posisi benda pada berbagai waktu
Jika kita gambarkan lintasan mobil di jalan maka posisi mobil pada berbagai waktu tampak
pada Gbr. 7.25
100 m
120 m
220 m
t = 0 s
t = 14 s
t = 40 s
t = 28 s
t = 48 s
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 272/288
272
Gambar 7.25 Posisi mobil di jalan pada berbagai waktu
Latihan
1)
Jelaskan jenis gerakan benda yang memiliki kurva berikut ini dan Gambarkan juga
posisi mobil di jalan pada berbagai waktu
Waktu (s)
P o s i s i ( m )
0 15 40 600
100
220
120
30
50
2)
Berdasarkan gambar berikut ini, buatkan kurva posisi sebagai fungsi waktu.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 273/288
273
100 m
120 m
220 m
t = 0 s
t = 14 s
t = 40 s
t = 28 s
t = 48 s
Essay
Pilih satu jawaban yang benar
1) Annisa berjalan sejauh 5 km. Bagi Annisa, nilai 10 km merupakan
a) posisi
b) perpindahan
c) kelajuan
d) percepatan
e) kelajuan sesaat
2) Di dalam kendaraan kita melihat pohon-pohon yang ada di tepi jalan bergerak ke belakang.
Ini disebabkan kerangka acuan yang kita pilih adalah
a) tanah
b) pohon
c) kendaraan yang kita naiki
d) tiang listrik
e) kendaraan lain
3) Benda A mengalami perubahan jarak sebesar 20 terhadap benda B dalam waktu 20 s.
Pernyataan berikut yang benar adalah
a) A diam terhadap B
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 274/288
274
b) B diam terhadap A
c) B bergerak terhadap A
d) A bergerak terhadap A
e) B bergerak terhadap B
4) Misalkan kelajuan mobil di lintasan lurus jalan tol adalah 80 km/jam. Dalam keadaan ini
kita katakana mobil sedang melakukan
a) gerak lurus dengan kelajuan konstan terhadap jalan tol
b) gerak lurus dengan kelajuan constant terhadap penumpang dalam mobil
c) gerak lurus dengan kelajuan constan terhadap speedometer
d) gerak lurus dengan percepatan constant terhadap jalan tol
e) gerak lurus sembarang
5) Pada speedometer sebuah mobil ada tulisan MPH. Pada saat itu jarum speedometer
menunjukkan angka 50. Kita simpulkan
a) mobil sedang bergerak dengan kelajuan tetap 50 km/jam
b) mobil sedang bergerak dengan kelajuan tetap 50 m/s
c) mobil sedang bergerak dengan kelajuan tetap 50 mil/jam
d) mobil sedang bergerak dengan kelajuan tetap 50 km/jam
e) mobil sedang bergerak dengan percepatan 50 mil/jam
6) Berdasarkan kurva berikut ini kita sampulkan bahwa
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 275/288
275
Waktu (detik)
P o s i s i ( m e t e r )
0 10
50
80
a)
Kelajuan benda adalah 8 m/s
b)
Kelajuan benda adalah 5 m/s
c)
Kelajuan benda adalah 3 m/s
d)
Kelajuan benda adalah 10 m/s
e)
Kelajuan benda adalah 80 m/s
7) Pada gambar berikut ini, benda berhenti sesaat pada keadaan
Waktu (detik)
P o s i s i ( m e t e r )
A
B
C
D
a) Keadaan A
b) Keadaan B
c) Keadaan C
d) Keadaan D
e) Benda tidak pernah berhenti
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 276/288
276
8) Selama 5 menit pertama kendaraan bergerak dengan kelajuan 50 km/jam dan 15 menit
berikutnya nergerak dengan kelajuan 40 km/jam. Kelajuan kedaraan selama 20 menit tersebut
adalah
a) 40 km/jam
b) 50 km/jam
c) 45 km/jam
d) 42,5 km/jam
e) 90 km/jam
9) Jarak tempuh bola yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu selama 4 detik adalah (gunakan
percepatan gravitasi bumi 10 m/s)
a) 40 m
b) 160 m
c) 80 m
d) 2,5 m
e) 0,4 m
10) Panjang mobil sedang berikut ini 4,25 m. Selama 2 detik perpindahan posisi mobil
tampak seperti gambar. Berapakah kelajuan mobil?
10 m
a) 2,125 m/s
b) 5 m/s
c) 7,125 m/s
d) 2,875 m/s
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 277/288
277
e) 9,25 m/s
11) Laju cahaya dalam ruang hampa adalah 300.000 km/s. Jarak Bumi-Matahari sekitar 150
juta km. Waktu yang diperlukan cahaya matahari mencapai bumi adalah
a) 5.000 s
b) 500 s
c) 50 s
d) 5 s
e) 2.000 s
12) Jarak planet Jupiter ke Matahari adalah 4,95 AU (astronomical unit). Panjang 1 AU
adalah jarak Bumi-Matahari = 150 km. Berapa waktu yang diperlukan cahaya Mataharimencapai Jupiter?
a) 165.000 s
b) 165 jam
c) 500.000 s
d) 5.000 s
e) 2.475 s
13) Berdasarkan gambar berikut ini, berapakah percepatan benda?
a)
10 m/s2
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 278/288
278
b) 20 m/s2
c) 30 m/s2
d) 40 m/s2
e) 50 m/s2
14) Ketika seseorang meloncat maka ada posisi di mana orang tersebut berhenti sesaat. Pada
gambar berikut ini, di posisi manakah orang tersebut berhenti sesaat?
A
B
C
D
E
a)
Posisi A
b)
Posisi B
c)
Posisi C
d) Posisi D
e) Posisi E
15) sepeda yang dikendarai Naila bergerak dengan kelajuan 20 km/jam selama 30 menit dan
selama 1 jam berikutnya bergerak dengan kelajuan 25 km/jam. Jarak yang ditempuh Naila
selama 1,5 jam perjalanannya adalah
a) 45 km
b) 37,5 km
c) 35 km
d) 5 km
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 279/288
279
e) 10 km
16) Pada tahun 1979 Bryan Allen mengendarai kapal terbang yang digerakkan dengan pedal.
Ia berangkat dari Folkestone (Inggris) ke Tanjung Gris Nez (Perancis). Ia menempuh jalur
lurus sepanjang 38,5 km dan membutuhkan waktu 2 jam 49 menit. Kelajuan kapal tersebut
adalah
a) 108,57 km/jam
b) 54,28 km/jam
c) 27,3 km/jam
d) 13,67 km/jam
e) 6,8 km/jam
19) kereta api berhenti di suatu stasiun. Setelah pluit tanda jalan dibunyikan pada pukul
08.40, masinis menjalankan kereta dan mencapai kelajuan 95 km/jam pada pukul 09.30.
Dengan anggapan kereta bergerak dengan percepatan tetap maka percepatan kereta adalah
a) 8,8 10-1 m/s2
b) 8,8 10-2 m/s2
c) 8,8 10-3 m/s2
d) 8,8 10-4 m/s2
e) 8,8 10-5 m/s2
20) Jika mengayuh sepeda di daerah perbukitan maka secara umum jenis gerak yang kita
lakukan adalah
a) gerak dengan kelajuan nol
b) gerak dengan kelajuan tetap
c) gerak dengan percepatan nol
d) gerak dengan percepatan tetap
e) gerak dengan kelajuan maupun percepatan yang tidak beraturan
21) Sebuah kereta sedang bergerak dengan kelajuan 100 km/jam. Menurut orang yang
berjalan searah dengan kereta, maka kelajuan kereta tersebut adalah
a) 100 km/jam
b) kurang dari 100 km/jam
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 280/288
280
c) lebih dari 100 km/jam
d) sama dengan nol
e) berubah-ubah
22) Sebuah mobil bergerak ke kanan dengan kelajuan 8 m/s. Setelah bergerak sejauh 1 km,
mobil lain menyusul dengan kelajuan 10 m/s. Setelah berapa detik sejak mulai meluncur,
mobil kedua menyalip mobil pertama?
a) 500 s
b) 125 s
c) 100 s
d) 56 s
e) tidak akan pernah menyalip
23) percepatan gravitasi benda yang jatuh adalah 10 m/s. Berapa waktu yang diperlukan
benda jatuh dari puncak bbangunan tertinggi di dunia, Burj Khalifa dai Dubai? Tinggi
bangunan tersebut adalah 830 m
a) 83 s
b) 13 s
c) 8,3 s
d) 1,3 s
e) 69 s
24) Jarak bintang terdekat ke Bumi (selain Matahari) adalah Proxima Centauri dengan jarak
4,243 tahun cahaya. Laju cahaya dalam ruang hampa adalah 300.000 km/s. Jarak 1 tahun
cahaya sama dengan jarak yang ditempuh cahaya dalam waktu 1 tahun. Jika satu tahun
diambil 365,25 hari maka jarak Proxima Centauri dari bumi adalah
a) 1,27 106 km
b) 4,64 108 km
c) 2,63 109 km
d) 1,58 1011 km
e) 4.02 1013 km
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 281/288
281
25) Radar mendeteksi pesawat dengan menggunakan gelombang radar. Kelajuan gelombang
radar sama dengan kelajuan cahaya. Jarak pesawat ditentukan dengan mengirimkan pulsa
radar kea rah pesawat. Pulsa yang dipantulkan pesawat ditangkap kembali. Berdasarkan
waktu pula ditangkap kembali itulah jarak pesawat ditentukan. Sebuah pesawat radar
menerima kembali pulsa yang dipanpulkan pesawat setelah 0,0013 detik dipancarkan.Berapakan jarak pesawat dari lokasi radar?
(sumber gambar: science.howstuffworks.com)
a)
390 km b) 780 km
c) 195 km
d) 231 km
e) 433 km
Jawab pertanyaan berikut ini
1) Gambar beerikut memperlihatkan posisi pemain anggar pada berbagai waktu.
Gambarkan kurva posisi pemain sebagai fungsi waktu (sumber gambar: http://
cpn.canon-europe.com)
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 282/288
282
1 m
t = 0 s t = 2 s t = 3 s t = 6 s t = 7 s t = 8 s t = 9 st = 13 s
2) Jika aturan pada gambar berikut ini dipatuhi, berapa jarak terjauh yang bisa ditempuh
kendaraan selama 5 menit? (sumber gambar: http://edorusyanto.wordpress.com)
3)
Parkir liar semacam ini menghasilkan kerugian ekonomi dan lingkungan yang luar
biasa. BBM terbuang sia-sia, waktu yang hilang sia-sia, polusi yang meningkat.
Penyebabnya adalah laju kendaraan menjadi sangat lambat. Tarif parkir yang
dipungut tidak sebanding dengan kerugian yang yang ditimbulkan. Jika tidak ada
parkir sembarang maka kendaraan dapat bergerak dengan kelajuan 50 km/jam.
Dengan adanya parkir liar, kelajuan kendaraan menjadi 10 km/jam. Berapa
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 283/288
283
kehilangan waktu akibat parkir liar pada jalan sepanjang 2 km? (sumber gambar:
http:// suarapembaruan.com).
4)
Linda berjoging sejauh 125 meter dalam waktu 15 s. Brapa kelajuan Linda?
5)
Bapak berjalan sejauh 50 meter dalam waktu 10 s kemudian berlari kecil sejauh 150
meter dalam waktu 1 menit. Berapa kelajuan bapak semala 0 s sampai 10 s dan
selama 0 s sampai 1 menit?
6) Sirkuit de Catalunya, Spanyol memiliki panjang lintasan 4.655 km. Rekor tercepat si
sirkuit ini dibukukan oleh Kimmi Raikkonen dengan waktu 1 jam 21,670 menit untuk
menempuh 66 putaran. Berapa kelajuan Raikokonen saat itu?
7)
Sebuah motor melintas jalan raya dengan kelajuan 10 m/s. Barapa jarak tempu motor
selama 15 menit?
8)
Jarak antara dua crayon berdekatan pada gambar berikut ini sama yaitu 5 cm. Crayon
tersebut ditembak dengan pistol sehingga peluru menembus empat crayon dalam
waktu yang sangat singkat. Jika kelajuan peluru adalah 680 mil/jam, berapa waktu
yang diperlukan peluru sejak menembus crayon paling kanan hingga menembus
crayon paling kiri?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 284/288
284
9) Berikut ini adalah contoh tikek pesawat dari Jakarta ke Surabaya dan sebaliknya.
Jarak Jakarta-Surabaya adalah 665 km.
Berapa kelajuan rata-rata pesawat terbang dari Jakarta ke Surabaya.
10) Kelajuan pesawat jet seperti Boeing 737-800 dapat mencapai 853 km/jam dan
biasanya terjadi pada lintasan tertinggi (cruising). Jika dari lepas landas sampai
mendarat pesawat bergerak dengan kelajuan ini, berapa lama perjalanan Jakarta-
Surabaya?
11) Saat akan lepas landas, pesawat harus berlari dulu di landasan hingga mencapai
kelajuan tertentu. Saat kelajuan inilah pesawat baru boleh lepas dari tanah. Untuk pesawat Airbus A320, kelajuan saat lepas landas adalah 80 m/s. Panjang landasan
Hussein Sastranegara, bandung adalah 2.250 meter.
a) Agar pesawat Airbus A320 lepas landas dari bandara tersebut, berapa percepatan
minimum pesawat?
b) Saat mendarat, kelajuan pesawat ini saat menginjak landasan sekitar 245 km/jam.
Berapakah percepatan pengereman agar pesawat mendarat amat di lanadasan
Hussein Sastranegara?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 285/288
285
12)
Sandy menumpang sebuah bus yang melaju dengan kelajuan 110 km/jam untuk pergi
dari kota A ke kota B yang berjarak 275 km. Berapa waktu yang diperlukan Sandy
jika kelajuannya tetap?
13) Burung yang dapat terbang dengan kelajuan terbesar adlah swift. Burung ini bisa
terbang dengan kelajuan 171 km/jam. Berapa waktu yang diperlukan burung ini
terbang sejauh 3 km pada kelajuan maksimum?
14)
Pesawat yang diakui memiliki kelajuan terbesar adalah pesawat buatan NASA
Amerika serikat dengan kode X-43A. Pesawat ini mampu mempunyai kelajuan 6,72
match (6,72 kali kelajuan suara di udara). Kelajuan suara di udara sekitar 1.236km/jam.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 286/288
286
X-43A
Hitung
a) Jarak tempuh pesawat dalam waktu 2,5 jam
b)
Waktu yang diperlukan pesawat mengelilingi bumi satu kali. Keliling bumi sekitar
40.000 km.
15) Pelari Usain Bolt memecahkan rekor dunia lari 100 meter dengan catatan waktu 9,58
s.
a)
Berapa kelajuan Usain Bolt saat memecahkan rekor dunia tersebut?
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 287/288
287
b) Berapakah kelajuan agar tercipta rekor baru 9,55 s?
c) Usain Bolt juga memegang rekor dunia lari 200 m dengan catatan waktu 19,19 s.
Berapa kelajuan Usain Bolt saat menciptakan rekor ini?
16) Pelari Kenya, Patrick Makau, memecahkan rekor dunia marathon dengan mencatat
waktu 2 jam 3 menit 38 detik. Hasil ini memecahkan rekor sebelumnya 2 jam 3 menit39 detik yang diciptakan pelari Ethiopia, Haile Gebrselassie.
Patrick Makau (sumber gambar: http:// usatoday30.usatoday.com)
Panjang lintasan marathon adalah 42,195 km. Hitung
a) Berapa kelajuan rata-rata Patrick Makau?
b) Berapa kelajuan rata-rata Haile Gebrselassie?
c) Berapa selisih jarak tempuh Patrick Makau dan Haile Gebrselassie dalam 1 jam
pertama?
17) Pemukul pada pewaktu ketik bergetar 100 kali dalam 1 detik. Ketikan tersebut
digunakan untuk memberi tanda pada pita kertas yang ditarik dengan kelajuan tetap.
Jika jarak antar tiap tanda pada pita kertas 0,65 cm, berapa kelajuan penarikan kertas?18) Riza berlalri pada sebuah aula olah raga yang datar dan lurus dengan kelajuan 5 m/s.
Rizal kemudian memperlambat larinya dengan percepatn 0,8 m/s2. Hitung waktu
yang diperlukan Rizal hingga berhenti.
19) Pada circuit Formula 1 berikut ini, jelaskan di posisi mana pembalap akan menginjak
gas dan menginjak rem dan jelaskan alasannya. Jawaban kalian bisa sangat bervariasi.
7/17/2019 Buku Fisika Kelas 1 SMP
http://slidepdf.com/reader/full/buku-fisika-kelas-1-smp 288/288
top related