zat dan kalor

Zat dan Kalor

Pendahuluan Zat Padat

Apabila gaya yang diterapkan terhadap suatu bahan dihilangkan, bahan tersebut akan kembali ke bentuknya semula, contohnya pegas dan karet. Ada juga benda yang mengalami bentuk secara permanen jika dikenai gaya, contohnya tanah liat dan lilin. Untuk membedakan karakteristik kedua jenis benda ini, benda dikatakan memiliki sifat elastis

Elastisitas

Untuk memahami elastisitas benda dapat dilakukan percobaan menggunakan pegas. Jika hasil yang diperoleh digambarkan dalam bentuk grafik antara gaya berat benda (F) dengan pertambahan panjang pegas (x), akan tampak pada grafik berikut

Dari grafik:•Garis lurus 0 – A : F sebanding dengan x•Garis A – B : batas linearitas pegas•Garis 0 – B : daerah elastis•Garis B – C : daerah plastis

0 Pertambahan panjang x

Batas elastisitasBatas

linearitas

Daerah elastis

Daerah plastis

Gay

a F Titik patah

A

B

C

Tegangan dan ReganganAda tiga jenis perubahan bentuk benda: regangan , mampatan, dan geseran

Perubahan bentuk benda terjadi karena gaya yang bekerja pada benda, disebut tegangan.Tegangan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas

Jika benda diberi gaya, akan mengalami perubahan panjang. Perbandingan perubahan panjang mula-mula dengan panjang benda disebut regangan

A

F

F = gaya (N)A = luas (m2) = Tegangan (N/m2)

0L

L L= perubahan panjang (m)

L = panjang mula-mula (m) = regangan

mampatan regangan geseran

ModulusModulus (E) merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan

Pada benda elastis, dikenal sebagai modulus Young

E

0LL

AF

Y

LA

LFY

.

. 0

Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas dengan pertambahan panjang pegas pada daerah elastis pegas.

Berdasarkan Hukum III Newton (aksi-reaksi), pegas akan mengadakan gaya yang besarnya sama tetapi arah berlawanan

Hukum Hooke

xkF

xkF

FF

p

p

F = gaya pada pegas (N)x = pertambahan panjang (m)k = tetapan pegas (N/m)

Fp = gaya pegas

Perbandingan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (x) merupakan garis lurus (k), seperti pada grafik

F

x

k

Susunan PegasUntuk memperoleh konstanta pegas sesuai yang diinginkan, pegas dapat disusun seri, paralel, dan seri-paralel (campuran)

Apa itu tekanan hidrostatik ???

Tekanan hidrostatik : tekanan oleh zat cair

Darimana asalnya ???

Dari gaya hidrostatik

Apa itu gaya hidrostatik ???

Gaya yang berasal dari berat air

Apa yang mempengaruhi tekanan hidrostatik ???

h ρ

Apakah jumlah air mempengaruhi tekanan

hidrostatik ???

Bila semakin dalam, bagaimana tekanan hidrostatiknya ???

Membuat bukit

pasir !!!

Asyiknya mencoba

Isi gelas dengan air dan pasir, lalu aduk. Apa yang terjadi ? Koq bisa begitu ???

Asyiknya mencoba

Bagian bawah sebuah botol plastik diberi tiga lubang (lihat gambar). Kemudian botol diisi air. Lubang C akan memancarkan air paling jauh. Mengapa?

A

B

C

Tekanan hidrostatik tergantung:

massa jenis zat cair kg/m3

percepatan gravitasi m/s2

kedalaman m

Orang yang menyelam dalam laut mengalami tekanan hidrostatik yang besar dari air laut di sekelilingnya. Telinga para penyelam akan

terasa sakit apabila menyelam semakin dalam.

Tekanan Zat Cair & Tekanan Zat Cair & Tekanan Benda PadatTekanan Benda Padat

Apa yang membedakan tekanan zat cairzat cair dan tekanan benda padat ???

Asyiknya mencoba

Mengapa air mancurnya sama ???

Hukum Pascal

Tekanan yang dialami oleh zat cair akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar

Bejana Pascal

Tekanan diteruskan ke semua bejana

dengan sama besar

Sama tinggi

Penerapan Hukum Pascal

Pengangkat mobil

A1

F1F2

A2

Pengangkat mobil

Tekanan pada penampang yang lebih kecil (A1) diteruskan pada penampang yang lebih besar (A2)

A1 < A2

Asyiknya mengungkap rahasia

Cara kerja pengangkat mobil

Penerapan Hukum Pascal

Jarum suntik

Bejana berhubungan

Jika pendorong kedua suntikan ditempelkan dan diadu, suntikan mana yang terdorong ?

Asyiknya mencoba

Bejana Berhubungan

Pada kondisi kesetimbangan : tekanan di titik A1 = tekanan di titik A2

A B C

Paradoks Hidrostatik

Bejana mana yang menampung volume air paling besar ???

Bejana A

paling kecil ???

Bejana B

A B C

Paradoks Hidrostatik

Bejana mana yang mempunyai berat air paling besar ???

Bejana A

paling kecil ???

Bejana B

A B C

Paradoks Hidrostatik

Bejana mana yang menampung massa air paling besar ???

Bejana A

paling kecil ???

Bejana B

Dasar bejana mana yang mendapat

tekanan paling besar ???

A B C

Paradoks Hidrostatik

Mengapa ???

Sama besar

Paradoks Hidrostatik

A B C

Bejana A : gaya berat air yang mengenai sisi miring ditahan oleh sisi miring. Berat efektif yang

ditanggung berasal dari air yang diarsir saja.

Jadi, PA = PC

Bejana B : tekanan akibat air yang tidak diarsir dinetralisir oleh bagian yang miring. Tekanan air

hanya disebabkan oleh bagian yang diarsir.

A B C

Paradoks Hidrostatik

Jadi, PB = PC

Benda yang dimasukkan ke dalam air akan terasa lebih ringan.

Benarkan demikian ???

Asyiknya mencoba

Air

Cincin dalam air seolah-olah lebih

ringan !! Mengapa ???

Hukum Archimedes

Cincin atau batu di dalam air seolah-olah lebih ringan karena air memberikan gaya apung pada cincin.

Semua benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan menerima gaya ke atas yang disebut gaya apung.

Apa kira-kira yang menyebabkan gaya

apung ???

Dari atas ada yang menarik

atau

Air menekan ke segala arah.Tekanan memberikan gaya dorong.Air di atas benda menekan benda ke bawah.Air di bawah benda menekan benda ke atas.

Pb

Pa

A

B

Penyebab Gaya Apung

Pa = tekanan di A

Pb = tekanan di B

Pb

Pa

A

B

Penyebab gaya apung

Ada perbedaan tekanan

Pb > Pa

Apakah gaya apung bisa diukur ??? Bagaimana caranya ???

Asyiknya mencoba

Ditimbang di udara

Ditimbang di dalam air

Kok lebih kecil di air ???

Kemana berat yang hilang ???

Mengukur Gaya Apung

Gaya apung/gaya ke atas = berat zat cair yang dipindahkan/tumpah

7 kg4 kg

3 kg air

Apa saja faktor-faktor yang

mempengaruhi gaya apung ???

Gaya Apung

Cairan yang berbeda menimbulkan gaya apung yang berbeda.

W1 = berat di udara

W2 = berat di dalam air

W3 = berat di dalam sirupAir Sirup

Gaya Apung

Kubus bervolume V1

Kubus bervolume V2

Bila volume benda yang dicelupkan berbeda, maka besar gaya apung/gaya ke atas, juga berbeda.

Besi pejal Balok plastisin

Massa besi pejal = massa balok plastisin

Dua benda bervolume sama, berbeda massa dicelupkan ke dalam cairan yg sama.

Balok plastisinBesi pejal

Massa yang berbeda tidak mempengaruhi

gaya apung

Apabila air yang tumpah ditampung,

maka volume air yang tumpah sama !!!

Bagaimana volume air yang tumpah ???

Bagaimana penunjukan timbangan ???

Menghitung Gaya Apung

percepatan gravitasi (g) m/s2

Gaya apung (Fa ) tergantung :

volume benda (V) m3

massa jenis cairan (ρc ) kg /m3

Fa

V

ρc

Fa = ρ V g Newton

Tenggelam, Melayang, dan Terapung

Tenggelam, ρbenda > ρcairan

Melayang, ρbenda = ρcairan

Terapung, ρbenda < ρcairan

Magic egg trick

Asyiknya mencoba

Penerapan Hukum Archimedes

Kapal selam

Asyiknya mencoba

Prinsip Archimedes: Eksperimen kapal

selam

Cara kerja kapal selam

Asyiknya mengungkap rahasia

ρair > ρminyak

Mengapa kompor minyak yang terbakar tidak dapat dipadamkan dengan air ?

Asyiknya mengungkap rahasia

Asyiknya mengungkap rahasia

Rahasia balon gas

Udara panas

Tekanan Atmosfir

Lapisan bumi yang berisi udara : atmosfir

78 % nitrogen, 20 % oksigen, dan 1 % gas-

gas lainnya.

Mempunyai berat → menyebabkan adanya tekanan udara.

Tekanan ini besarnya 1 atmosfir atau 1,01×105 Pa

Tekanan udara dapat mengangkat seorang pria dewasa.

Bagaimana meremukkan kaleng

tanpa kekuatan manusia ???

Asyiknya mencoba

Asyiknya mencoba

A B C

!!! Air masuk ke dalam gelas !!!

Asyiknya mencoba

Telur masuk ke dalam botol !!! Koq bisa ???

Bisa keluar lagi ga ???

Mengukur Tekanan Atmosfir

Pipa Torricelli

Tekanan di A = tekanan di B

Air raksa

raksa = massa jenis raksa

hraksa = ketinggian raksa

g = percepatan gravitasi

PA = Patmosfir = berbanding lurus dengan :

Mengerjakan soal tanpa rumus

Sebuah peti memiliki luas alas 4 m2.

Tekanan yang dikerjakan oleh alas peti tersebut sebesar 8000 Pa. Berapakah massa peti tersebut?

Jawab:

tekanan = 1 Pa luas = 1 m2 gaya = 1 N

tekanan = 1.000 Pa luas = 1 m2 gaya = 1.000 N

tekanan = 8.000 Pa luas = 1 m2 gaya = 8.000 N

tekanan = 8.000 Pa luas = 4 m2 gaya = 32.000 N

gaya 32.000 N massa 3.200 kgg = 10 m/s2

Karno beratnya 600 N, tidur di atas meja paku. Luas tubuh Karno yang terkena paku 2m2. Hitung tekanan yang dialami tubuh Karno akibat reaksi paku pada tubuh Karno.

Tekanan : gaya yang bekerja pada satu satuan luas. Jadi, tekanan paku pada tubuh Karno adalah 600 N / 2 m2 = 300 N/m2.

Sebuah dengan ketinggian 900 meter di atas permukaan laut. Setiap kali naik 100 meter, tekanan udara turun 1 cmHg. Tekanan udara pada permukaan laut 76 cmHg. Hitung tekanan udara di tempat tersebut.

Setiap kali naik 100 meter, tekanan udara turun sebesar 1 cmHg. Karena tinggi tempat 900 meter, maka tekanan udara turun 900/100 = 9 cmHg. Jadi, tekanan udara di tempat itu adalah 76 cmHg – 9 cmHg = 67 cmHg.

Suatu balon helium massanya 18 kg; mendapat gaya apung sebesar 1250 N. Hitung berapa beban yang bisa dibawa balon helium.

Agar balon dapat terbang, berat beban tidak boleh > gaya apung yang bekerja pada balon. Yaitu, tidak boleh lebih dari 1250 N.

Jadi, massa beban yang diperbolehkan = 1250 N/10 ms2 = 125 kg. Karena massa helium 18 kg, massa yang boleh ditambahkan = 125 kg – 18 kg = 107 kg