buku fisika kelas 1 smp

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



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.



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.



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?



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



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

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.



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



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



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.



11

Watashi wa ichi

metoru yoku

wakarimashita

Saya juga paham

panjang satu

meter lho

I understand

very well one

meter length



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



13

dapat

diukur

1 mm 1 meter

1 mm 5 meter

0,1

mm

20 cm



14

0,01

mm

5 cm

0,001 g 100 g



15

1 kg 150 kg

1 s 12 jam



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?



17

Sumber: http:// sam42inchplasma.lcdtvsbestprices.com

Gambar 1.11 Layar LCD Samsung ini memiliki ukuran 42 inci. Berapa meterkah ukuran

layar tersebut?



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



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.



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.



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.



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).



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?



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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?



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?



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?



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



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?



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?



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

)(



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.



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.



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


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



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.



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.



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.



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



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



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



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


100.


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


212.


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



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



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)



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



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


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




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


326,365

932

5

9 c f t t = 97,9 oF




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?



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



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



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.



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.



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.



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



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



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



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.



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.



70



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



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



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



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



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



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



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



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



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.



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


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



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.



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.



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



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.



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.



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?



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)



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



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.



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.



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



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



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.



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?



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?



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.



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


Tujuan

Menentukan panjang benda menggunakan jangka sorong

Alat/Bahan

1)

Janga sorong

2) Potongan pipa paralon



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.



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.



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



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?



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


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



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



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



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.



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



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



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.



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?



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.



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



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



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.



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.



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.



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.



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.



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.



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.



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)



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



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



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.



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



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?



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?



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



129

9) Berapa selang waktu yang ditunjukkan stopwatch berikut ini?

10) Berapa selang waktu antara dua kejadian yang ditunjukkan oleh arloji berikut ini?



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?



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.



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)



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



145

a) Bagian A

b) Bagian B

c)

Bagian C

d) Bagian D

e) Bagian E



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



Tujuan Ban I ni


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



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.



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.



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.



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.



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



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.



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



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.



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



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.



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.



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.



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.



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).



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.



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.



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.



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.



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.



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



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



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



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



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



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



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?



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.



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



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?



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



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?



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?



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


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.



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



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



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.



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



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



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



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



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


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.



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



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



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.



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



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)



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.



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



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



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



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



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)



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



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:



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?



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



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?



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:



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).



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.



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



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.



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.



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



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).



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



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



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



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)



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.



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)



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.



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.



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



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.



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.



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.



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.



231

Evaluasi


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



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



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?



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



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?



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



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



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)


e)


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



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



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



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.



242

Bab 7 Gerak

I si Bab I ni

Bab ini membahas pengertian gerak dan besar-besaran fisika yang mendeskripsikan tenang

gerak

Penguasaan Awal



Tujuan Ban I ni


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.



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.



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.



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)



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).



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 .



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.



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



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.



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)

http://cocomponents.com/






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)



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



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.



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.



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.

http://republika.co.id/






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



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.



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



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)



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.



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?



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.



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



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



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.


waktu. Ini berati benda memiliki kelajuan. Karena dalam selang waktu ini grafik


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



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


Selama selang waktu 8 s, posisi berubah


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



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.


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


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.



270

Waktu(s)

P o s i s i ( m )

0 15 40 480

100

150

Kendaraan diam (posisi tidak berubah)


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


posisi -50 m

Gambar 7.22 Contoh lain grafik posisi benda pada berbagai waktu


pada Gbr. 7.23

100 m

150 m

t = 0 s

t = 40 s sampai

48 s t = 15 s




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


menjauhi titik patok

Posisi benda berkurang


Kembali ke arah titik patok

Posisi benda berkurang


Kembali ke arah titik patok

Gambar 7.24 Contoh lain grafik posisi benda pada berbagai waktu


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



272


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.



273

100 m

120 m

220 m

t = 0 s

t = 14 s

t = 40 s

t = 28 s

t = 48 s

Essay


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



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



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)


c)


d)


e)


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



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



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



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



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



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



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)



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



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?



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?



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.



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?



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.

buku fisika kelas 1 smp

Documents