MAKALAH PRAKTIKUMFISIKA DASAR II

Disusun Oleh :

Nama: Wandy GunawanNim: 1301116SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMIBALIKPAPAN 2014BAB IHUKUM KIRCHOFFDi peralatan listrik, kita sudah biasa menjumpai serangkaian listrik yang bercabang-cabang. Untuk menghitung besarnya arus listrik yang mengalir pada setiap cabang yang dihasilkan oleh sumber arus listrik. Gustav Kirchhoff (1824-1887) mengemukakan dua aturan hukum yang dapat digunakan untuk membantu perhitungan tersebut. Hukum Kirchoff Idisebut hukum titik cabang dan Hukum Kirchhoff IIdisebut hukum loop.

Gambar 1.1. Foto Robert Gustav Kirchoff1.1. Hukum kirchoff I

Di pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian di kenal dengan Hukum Kirchoff I.

Hukum I Kirchoff berbunyi :jumlah kuat arus listrik yang masuk titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik percabangan.

Gambar 1.2. Persamaan kuat arus listrik

Bila digambarkan dalam bentuk rangkaian bercabang maka akan diperoleh sebagai berikut:

Gambar 1.3. rumus kuat arus pada rangkaian bercabangMuatan listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik bersifat kekal artinya muatan listrik yang mengalir ke titik percabangan dalam suatu rangkaian besarnya sama dengan muatan listrik yang keluar dari titik percabangan itu. Perhatikan Gambar berikut.Muatan Q1, Q2 dan Q5 menuju titik percabangan P dan muatan Q3 dan Q4 keluar dari titik percabangan P. Secara umum muatan listrik bersifat kekal, maka jumlah muatan listrik yang masuk percabangan P sama dengan jumlah muatan listrik yang keluar dari titik percabangan P. Dalam hal ini berlaku persamaan:

Gambar 1.4. persamaan muatan listrikJika muatan mengalir selama selang waktu t, kuat arus yang terjadi:

Gambar 1.5. persamaan muatan dengan waktu

Bagaimanakah penerapan Hukum I Kirchoff pada rangkaian listrik?

Gambar 1.6. Jumlah muatanyang masuk maupun yang keluarpercabangan P tiap satuan waktusamaHukum I Kirchoff yang membahas kuat arus yang mengalir pada rangkaian listrik dapat diterapkan pada rangkaian listrik tak bercabang (seri) maupun rangkaian listrik bercabang (paralel).

1.2. Hokum Kirchoff II

Hukum Kirchoff secara keseluruhan ada 2, setelah yang diatas dijelaskan tentang hukum beliau yang ke I. Hukum Kirchoff II dipakai untuk menentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam keadaan tertutup). Perhatikan gambar berikut!

Gambar 1.7. Rangkaian tertutup

Hukum Kirchoff 2 berbunyi: "Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabbar GGL (E) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol". Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau dalam arti semua energi listrik bisa digunakan atau diserap.

Dari gambar diatas kuat arus yang mengalir dapat ditentukan dengan menggunakan beberapa aturan sebagai berikut:1) Tentukan arah putaran arusnya untuk masing-masing loop2) Arus yang searah dengan arah perumpamaan dianggap positif3) Arus yang mengalir dari kutub negatif ke kutup positif di dalam elemen dianggap positif4) Pada loop dari satu titik cabang ke titik cabang berikutnya kuat arusnya sama5) Jika hasil perhitungan kuat arus positif maka arah perumpamaannya benar, bila negatif berarti arah arus berlawanan dengan arah pada perumpamaan.

BAB IIHUKUM OHM

2.1. Pengertian dan bunyi Hukum Ohm

Gambar 2.1Hukum Ohmadalah suatu pernyataan bahwa besararus listrikyang mengalir melalui sebuahpenghantarselalu berbanding lurus denganbeda potensialyang diterapkan kepadanya atau juga menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor.Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilairesistansinyatidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan sejarah. Hukum ini dicetuskan olehGeorg Simon Ohm, seorangfisikawandariJermanpada tahun1825dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudulThe Galvanic Circuit Investigated Mathematicallypada tahun1827.

Ada 2 bunyi hukum Ohm yaitu :1. Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I V atau V I, Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan Hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan (Ohm).2. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.

Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:

Gambar 2.2dimanaIadalaharus listrikyang mengalir pada suatu penghantar dalam satuanAmpere,Vadalahtegangan listrikyang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuanvolt, danRadalah nilaihambatan listrik(resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuanohm.

Fungsi utama hukum Ohm adalah digunakan untuk mengetahui hubungan tegangan dan kuat arus serta dapat digunakan untuk menentukan suatu hambatan beban listrik tanpa menggunakan Ohmmeter. Kesimpulan akhir hukum Ohm adalah semakin besar sumber tegangan maka semakin besar arus yang dihasilkan. Kemudian konsep yang sering salah pada siswa adalah hambatan listrik dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik. Konsep ini salah, besar kecilnya hambatan listrik tidak dipengaruhi oleh besar tegangan dan arus listrik tetapi dipengaruhi oleh panjang penampang, luas penampang dan jenis bahan.

2.2. Konsep Hambatan Listrik

Misalkan kita punya sebatang kawat, maka didalam kawat itu sebenarnya punya jutaan elektron yang bergerak secara acak dengan kelajuan 10 pangkat 5 m/s. Ketika kawat ini tidak kita hubungkan dengan sumber tegangan maka elektron akan bergerak disekitar tempat nya saja, dia tidak akan bisa jauh-jauh dari tempatnya semula. Hal ini disebabkan karena disekitarnya berdesak desakan dengan elektron lain dan juga ada pengaruh gaya ikat inti. Bagaimana jika kawat tersebut kita hubungkan dengan sumber tegangan maka elektron mulai mengalir dengan kelajuan 1 mm/s. Menurut para ahli energi yang diperoleh dari sumber tegangan digunakan elektron untuk berpindah, dan saat berpindah elektron juga mengeluarkan energi. Dalam perjalanannya elektron juga mendapat halangan elektron elektron yang lain. Besarnya halangan yang dialami elektron inilah yang disebut dengan hambatan listrik suatu benda.Seperti penjelasan awal tadi hambatan dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu panjang, luas dan jenis bahan. Hambatan berbading lurus dengan panjang benda, semakin panjang maka semakin besar hambatan suatu benda. Hambatan juga berbading terbalik dengan luas penampang benda, semakin luas penampangnya maka semakin kecil hambatannya.. Inilah alasan mengapa kabel tiang listrik dibuat besar-besar, tujuannya adalah untuk memperkecil hambatan sehingga tegangan bisa mengalir dengan mudah. Hambatan juga berbanding lurus dengan jenis benda (hambatan jenis) semakin besar hambatan jenisnya maka semakin besar hambatan benda itu. Secara matematika dapat dituliskan :

Gambar 2.3 persamaan hambatan

dimana adalah hambatan jenis (ohm/m), L adalah panjang benda (m) dan A adalah luas penampang (m kuadrat) biasanya luas penampang bentuknya lingkaran.

2.3. Rangkaian Resistor Seri dan Paralel

Untuk menghitung resistansi total pada resistor yang disusun secara seri dan paralel memerlukan suatu perhitungan matematika yang tidak terlalu sulit. Jika menghitung resistansi total pada resistor seri dapat dilakukan cara menjumlahkan secara langsung seluruh resistor yang terhubung seri sedangkan pada resistor paralel membutuhkan perhitungan khusus.1) Untuk rangkaian resistor seri :

Gambar 2.4 rangkaian resistor seri

2) Untuk rangkaian resistor paralel:

Gambar 2.5 rangkaian resistor paralel

BAB IIILISTRIK MAGNET3.1. Pengertian Listrik magnet

Pada pelajaran listrik telah dikaji bahwa jika sebuah muatan diletakkan dalam medan listrik, ia mengalami gaya listrik dan energi listriknya dapat dipakai sebagai tenaga gerak untuk berpindah tempat. Hal yang sama terjadi pada magnet. Jika sebatang magnet diletakkan dalam suatu ruang, maka terjadi perubahan dalam ruang ini, yaitu pada setiap titik dalam ruang akan terdapat medan magnetik.Arah medan magnetik di suatu titik didefinisikan sebagai arah yang ditunjukkan oleh kutub utara jarum kompas ketika ditempatkan pada titik tersebut. Perhatikan Gambar 3.1a.

(a) (b)Gambar 3.1. (a) Arah medan magnet, (b) Garis-garis medan magnetSama seperti medan listrik, medan magnetikpun dapat digambarkan dalam bentuk garis-garis khayal yang disebut garis medan magnetik. Garis medan magnetik dapat digambarkan dengan pertolongan sebuah kompas. Untuk menunjukkan garis medan magnet yang disebabkan oleh sebuah magnet batang, dilakukan dengan jarum kompas. Arah medan magnetik di suatu titik pada garis medan ini ditunjukkan dengan arah garis singgung di titik tersebut. Gambar 3.1(b) menunjukkan garis-garis medan magnetik.Selama bertahun-tahun Hans Cristian Oersted, seorang guru fisika dari Denmark, mempercayai ada suatu hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, namun dia tidak dapat membuktikan secara eksperimen. Baru pada tahun 1820 dia akhirnya Oersted mengamati bahwa ketika sebuah kompas diletakkan dekat kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang atau bergerak, segera setelah arus mengalir melalui kawat tersebut. Ketika arah arus tersebut dibalik, jarum kompas tersebut bergerak dengan arah sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik mengalir melalui kawat tersebut, jarum kompas tersebut tetap diam. Karena sebuah jarum kompas hanya disimpangkan oleh suatu medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa suatu arus listrik menghasilkan suatu medan magnet.

Gambar 3.2. Arus yang mengalir melalui sebuah kawat akan menimbulkan medan magnet

Perhatikan Gambar 3.2, ketika kompas-kompas kecil tersebut diletakkan di sekitar penghantar lurus yang tidak dialiri arus listrik, jarum-jarum kompas tersebut sejajar (semuanya menunjuk ke satu arah). Keadaan ini memperlihatkan bahwa jarum kompas tersebut hanya dipengaruhi oleh medan magnet Bumi. Dengan demikian suatu arus listrik yang mengalir melalui sebuah kawat menimbulkan medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus listrik tersebut. Garis gaya magnet yang dihasilkan oleh arus dalam sebuah kawat lurus berbentuk lingkaran dengan kawat berada di pusat lingkaran.Oersted mengamati bahwa ketika sebuah kompas diletakkan dekat kawat berarus, jarum kompas tersebut menyimpang atau bergerak, segera setelah arus mengalir melalui kawat tersebut. Ketika arah arus tersebut dibalik, jarum kompas tersebut bergerak dengan arah sebaliknya. Jika tidak ada arus listrik mengalir melalui kawat tersebut, jarum kompas tersebut tetap diam. Karena sebuah jarum kompas hanya disimpangkan oleh suatu medan magnet, Oersted menyimpulkan bahwa suatu arus listrik menghasilkan suatu medan magnet..3.2. Hukum Biot SavartSebuah kawat apabila dialiri oleh arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang garis-garis gayanya berupa lingkaran-lingkaran yang berada di sekitar kawat tersebut. Arah dari garis-garis gaya magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan (apabila kita menggenggam tangan kanan ibu jari sebagai arah arus listrik sedang keempat jari yang lain merupakan arah medan magnet)Apabila sebuah jarum kompas ditempatkan disekitar kawat berarus ( lihat gambar), maka jarum kompas akan mengarah sedemikian sehinga selalu mengikuti arah medan magnet. Kuat medan magnet di suatu titik di sekitar kawatberarus listrik disebut induksi magnet (B). Besar Induksi maget (B) oleh Biot dan Savart dinyatakan : Berbanding lurus dengan arus listrik (I) Berbanding lurus dengan panjang elemen kawat penghantar () Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik itu ke elemen kawat penghantar Berbanding lurus dengan sinus sudut antara arah arus dan garis penghubung titik itu ke elemen kawat penghantar

3.3. Medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrikDi sekitar kawat yang berarus listrik terdapat medan yang dapat mempengaruhi posisi magnet lain. Magnet jarum kompas dapat menyimpang dari posisi normalnya bila dipengaruhi oleh medan magnet. Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Oersted pada tahun 1820. Untuk melihat model percobaan ini lihat bagian kerja ilmiah. Berdasarkan percobaan ini dapat disimpulkan bahwa arus listrik (muatan yang bergerak) dapat menimbulkan medan magnetik.Pada pembahasan listrik statis telah dibahas bahwa muatan listrik statis tidak berinteraksi dengan batang magnet. Penemuan Oersted telah membuka wawasan baru mengenai hubungan listrik dan magnet, yaitu bahwa suatu muatan listrik dapat berinteraksi dengan magnet ketika muatan itu bergerak. Penemuan ini membangkitkan kembali teori tentang muatan magnet, yaitu bahwa magnet terdiri dari muatan listrik. Ampere mengusulkan bahwa sesungguhnya batang magnet yang statis (diam) itu terdiri dari muatan-muatan listrik yang senantiasa bergerak dan kemagnetan itu adalah suatu fenomena. Konsep muatan magnet dari Ampere ini akan kita bahas nanti (lihat konsep Ampere).3.4. Arah Medan Magnetik Akibat Kawat BerarusArah medan magnetik yang disebabkan oleh kawat berarus dapat ditentukan dengan 2 cara:3.4.1. Dengan menggunakan jarum kompas

Suatu jarum kompas yang ditempatkan dalam suatu medan magnetik akan mensejajarkan dirinya dengan garis medan magnetik. Kutub utaranya akan menunjukkan arah medan magnetik di titik itu.(Perhatikan Gambar 3.3.a).

Gambar 3.3.a Gambar 3.3.bSekarang amati jarum sebuah kompas yang digerakkan pada titik sekitar kawat berarus. Jarum kompas tampak bergerak sesuai dengan arah garis singgung lingkaran yang berpusat pada kawat.(Perhatikan Gambar 3.3.b).Dari sini dapat disimpulkan bahwa arah garis medan magnetik akibat kawat berarus adalah sejajar garis singgung lingkaran-lingkaran yang berpusat pada kawat dengan arahnya ditunjukkan oleh kutub utara kompas.

3.4.2 Dengan aturan tangan kananGenggam kawat dengan tangan kanan Anda sedemikian sehingga ibu jari Anda menunjukkan arah arus. Arah putaran genggaman keempat jari Anda menunjukkan arah medan magnetik. Perhatikan Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Aturan kaidah tangan kanan

3.5. Medan magnet di sekitar kawawt melingkar berarus listrikBesar dan arah medan magnet disumbu kawat melingkar berarus listrik dapat ditentukan dengan rumus :

Gambar 3.5.medan magnet di kawat melingkar

Keterangan: BP = Induksi magnet di P pada sumbu kawat melingkar dalamtesla( T) I = kuat arus pada kawat dalamampere( A ) a = jari-jari kawat melingkar dalammeter( m ) r = jarak P ke lingkaran kawat dalammeter( m ) = sudut antara sumbu kawat dan garis hubung P ke titik pada lingkaran kawat dalamderajad() x = jarak titik P ke pusat lingkaran dalam mater ( m ) dimana Besarnya medan magnet di pusat kawat melingkar dapat dihitung

B = Medan magnet dalamtesla ( T ) o = permeabilitas ruang hampa = 4 . 10 -7Wb/amp. m I = Kuat arus listrik dalamampere( A ) a = jarak titik P dari kawat dalammeter(m) = jari-jari lingkaran yang dibuatArah ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Sebuah kawat melingkar berada pada sebuah bidang mendatar dengan dialiri arus listrik. Apabila kawat melingkar tersebut dialiri arus listrik dengan arah tertentu maka disumbu pusat lingkaran akan muncul medan magnet dengan arah tertentu. Arah medan magnet ini ditentukan dengan kaidah tangan kanan.Dengan aturan sebagai berikut:Apabila tangan kanan kita menggenggam maka arah ibu jari menunjukkan arah medan magnet sedangkan keempat jari yang lain menunjukkan arah arus listrikKeterangan gambar :

3.6. Medan magnet pada selonoidaSebuah kawat dibentuk seperti spiralyang selanjutnya disebut kumparan , apabila dialiri arus listrik maka akan berfungsi seperti magnet batang. Kumparan ini disebut dengan Solenida. Besarnya medan magnet disumbu pusat (titik O) Solenoidadapat dihitung

Bo = medan magnet pada pusat solenoida dalam tesla ( T )0 = permeabilitas ruang hampa= 4 . 10-7Wb/amp. MI= kuat arus listrik dalam ampere ( A )N= jumlah lilitan dalam solenoidaL= panjang solenoida dalam meter ( m )

Dengan arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arah arus menentukan arah medan magnet pada Solenoida.

Gambar 3.6.Besarnya medan magnet di ujung Solenida (titik P) dapat dihitung:

BP = Medan magnet diujung Solenoida dalam tesla ( T )N= jumlah lilitan pada Solenoida dalam lilitanI= kuat arus listrik dalam ampere ( A )L= Panjang Solenoida dalam meter ( m )

BAB IVRESONASI BUNYI

4.1. ResonasiResonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi itu. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, resonansi bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bunyi. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dibuat berbagai macam alat musik. Alat musik pada umumnya dibuat berlubang agar terjadi resonansi udara sehingga suara alat musik tersebut menjadi nyaring. Contoh alat musik itu antara lain: seruling, kendang, beduk, ketipung dan sebagainya. Resonansi sangat penting di dalam dunia musik. Dawai tidak dapat menghasilkan nada yang nyaring tanpa adanya kotak resonansi. Pada gitar terdapat kotak atau ruang udara tempat udara ikut bergetar apabila senar gitar dipetik. Udara di dalam kotak ini bergerak dengan frekuensi yang sama dengan yang dihasilkan oleh senar gitar. Udara yang mengisi tabung gamelan juga akan ikut bergetar jika lempengan logam pada gamelan tersebut dipukul. Tanpa adanya tabung kolom udara di bawah lempengan logamnya, Anda tidak dapat mendengar nyaringnya bunyi gamelan tersebut. Reonansi juga dipahami untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Untuk mengetahui proses resonansi, kita tinjau dua garputala yang saling beresonansi seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Dua garputala yang saling beresonansiJika garputala dipukul, garputala tersebut akan bergetar. Frekuensi bunyi yang dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garputala tersebut.4.1.1.RESONASI PADA KOLOM UDARAApabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air digetarkan sebuah garputala, molekul-molekul di dalam udara tersebut akan bergetar. Perhatikan Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Sebuah kolom udara di atas permukaanair digetarkan oleh sebuah garputala Syarat terjadinya reronansi, yaitu:(a) pada permukaan air harus terbentuk simpul gelombang;(b) pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang.Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi petama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air , resonansi ke dua , resonansi ke tiga 5/4 , dan seterusnya.Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi di atas berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa resonansi ini dapat dipakai untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Agar dapat terjadi resonansi, panjang kolom udaranya adalah l = (2n-1) dengan n = 1, 2, 3, . . .Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat ditentukan bahwa resonansi bertuturutan dapat Anda dengar apabila suatu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak l = . Jika frekuensi garputala diketahui, cepat rambat gelombang bunyi di udara dapat diperoleh melalui hubungan:v= f ....................................................(4.1.)Peristiwa resonansi juga dapat menimbulkan masalah dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, gelas piala bertangkai bisa pecah bila diletakkan didekat penyanyi yang sedang menyanyi. Hal ini terjadi karena gelas memiliki frekuensi alami yang sama dengan suara penyanyi sehingga gelas mengalami resonansi dan mengakibatkan pecahnya gelas tersebut. Peristiwa resonansi juga dapat menyebabkan runtuhnya jembatan gantung jika frekuensi hentakan kaki serentak orang yang berbaris di atas jembatan gantung sama dengan frekuensi alami jembatan sehingga jembatan akan berayun hebat dan dapat menyebabkan runtuhnya jembatan.

4.2 Gelombang Bunyi pada Dawai atau SenarAnda tentu pernah melihat orang memainkan gitar. Pada senar atau dawai pada gitar kedua ujungnya terikat dan jika digetarkan akan membentuk suatu gelombang stasioner. Getaran ini akan menghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada dawai tersebut. Pola gelombang stasioner ketika terjadi nada dasar (harmonik pertama), nada atas pertama (harmonik kedua) dan nada atas kedua (harmonik ke tiga) ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 4.3. Pola Panjang Gelombang pada Dawai.Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk. Secara umum, ketiga panjang gelombang di atas dapat dinyatakan dengan persamaan :(4.2)

Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan (4.2)

Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan :(4.3)

Keterangan :v:Cepat rambat gelombang pada dawai (m/s)

fn:Frekuensi nada ke-n (Hz)

n :Panjang gelombang ke-n

L:Panjang dawai

n:Bilangan yang menyatakan nada dasar, nada atas ke-1, dst. (0, 1, 2, ...)

4.2.1.Pola gelombang pada DawaiContoh pemanfaatan dawai ini adalah gitar. Pernahkah kalian bermain gitar? Apa yang terjadi saat dawai itu dipetik? Jika ada dawai yang terikat kedua ujungnya, maka saat terpetik dapat terjadi pola-pola gelombang seperti pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Pola gelombang pada dawaiKemungkinan pertama terjadi seperti pada Gambar 4.4(a). Pola ini disebut nada dasar (n = 0). Pada gelombang stasionernya terjadi 2 simpul dan 1 perut dan memenuhi l = 1/2. Jika dipetik di tengah dawai, maka akan terbentuk pola gelombang seperti Gambar 4.4.(b). Ada 3 simpul dan 2 perut. Pola ini dinamakan nada atas pertama (n =1) dan berlaku l = . Sedangkan pada Gambar 4.4.(c) dinamakan nada atas kedua, l = 3/2. Jika pola gelombangnya digambarkan terus, maka setiap kenaikan satu nada akan bertambah gelombang lagi. Sifat dawai ini dapat dituliskan seperti berikut.Pola gelombang dawai nada ,n = 0, 1, 2, ...panjang, l = , , 3/2, ....Bagaimana jika ingin menghitung frekuensi nadanya? Sesuai sifat gelombang, pada bunyi juga berlaku hubungan v = f. Panjang gelombang dapat ditentukan, v dapat ditentukan dari hukum Melde, v = . Dengan demikian, pada nada dasar dapat berlaku:l=1/2; = 2l .........................................(4.4)

4.3. Pipa OrganaPipa organa merupakan sejenis alat musik tiup. Bisa dicontohkan sebagai seruling bambu. Anda tentu pernah melihat bahwa ada dua jenis seruling bambu. Demikian juga dengan karakteristik pipa organa. Ada pipa organa terbuka (kedua ujungnya terbuka) dan pipa organa tertutup (salah satu ujungnya tertutup). Pipa organa merupakan semua pipa yang berongga di dalamnya, bahkan Anda dapat membuatnya dari pipa paralon. Pipa organa ini ada dua jenis yaitu pipa organa terbuka berarti kedua ujungnya terbuka dan pipa organa tertutup berarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka. Kedua jenis pipa ini memiliki pola gelombang yang berbeda.

4.3.1. Pipa Organa TerbukaJika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal. Kolom udara dapat beresonansi, artinya dapat bergetar. Kenyataan ini digunakan pada alat musik yang dinamakan Organa, baik organa dengan pipa tertutup maupun pipa terbuka. Pola gelombang untuk nada dasar ditunjukkan pada Gambar 3.7. Panjang kolom udara (pipa) sama dengan (jarak antara perut berdekatan).

Gambar: 4.5.Pipa Organa TerbukaDengan demikian L = atau 1= 2LDan frekuensi nada dasar adalahf1 = (4.5)Pada resonansi berikutnya dengan panjang gelombang 2 disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada Gambar 3.7b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga terjai 3 perut dan 2 simpul. Panjang pipa sama dengan 2. Dengan demikian, L = 2 atau 2 = LDan frekuensi nada atas kesatu ini adalahf2 = (4.6)Tampaknya persamaan frekuensi untuk pipa organa terbuka sama dengan persamaan frekuensi untuk tali yang terikat kedua ujungnya. Oleh karena itu, persamaan umum frekuensi alami atau frekuensi resonansi pipa organa harus sama dengan persamaan umum untuk tali yang terikat kedua ujungnya, yaitu............................................................(4.6)Dengan v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara dan n = 1, 2, 3, . . . . Jadi, pada pipa organa terbuka semua harmonik (ganjil dan genap) muncul, dan frekuensi harmonik merupakan kelipatan bulat dari harmonik kesatunya. Flute dan rekorder adalah contoh instrumen yang berprilaku seperti pipa organa terbuka dengan semua harmonik muncul.

4.3.2. Pipa Organa Tertutup

Jika ujung pipa organa tertutup, maka pipa organa itu disebut pipa organa tertutup. Pada ujung pipa tertutup, udara tidak bebas bergerak, sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul. Tiga keadaan resonansi di dalam pipa organa tertutup ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Gambar 4.6.Pipa Organa Tertutup Pola gelombang untuk nada dasar ditunjukkan pada gambar 3.8a, yaitu terjadi 1 perut dan 1 simpul. Panjang pipa sama dengan (jarak antara simpul dan perut berdekatan). Dengan demikian, atau 1 = 4L, dan frekuensi nada dasar adalah.......................................(4.7)Pola resonansi berikutnya dengan panjang gelombang 3 disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada gambar 3.8b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga terjadi 2 perut dan 2 simpul. Panjang simpul sama dengan . Dengan demikian, atau , dan frekuensi nada atas kesatu ini adalah.....................................(4.8)Perhatikan bahwa frekuensi ini sama dengan tiga kali frekuensi nada dasar. Selanjutnya akan Anda peroleh bahwa frekuensi nada atas kedua, yang getarannya seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8c adalah(4.9)Tampak bahwa pada kasus pipa organa tertutup hanya harmonik-harmonik ganjil yang muncul. Harmonik kesatu, f1, harmonik ketiga f3 = 3f1, harmonik kelima f5 = 5f1, dan seterusnya. Secara umum, frekuensi-frekuensi alami pipa organa tertutup ini dinyatakan oleh :.............................(4.10)Alat musik yang termasuk keluarga klarinet merupakan contoh pipa organa tertutup dengan harmonik ganjil untuk nada-nada rendah4.4. Efek DopplerFenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, pertama kali diamati oleh Christian Doppler. Jika antara sumber bunyi dan pendengar tidak ada gerakan relatif, maka frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Namun, jika antara sumber bunyi dan si pendengar ada gerak relatif, ternyata antara frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh, misalnya ketika Anda naik bis dan berpapasan dengan bis lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi, berarti frekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena frekuensi bunyi yang didengar berkurang. Peristiwa ini dinamakan Efek Doppler.Jadi, Effek Doppler adalah peristiwa berubahnya harga frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) dari frekuensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadi gerakan relatif antara P dan S. Oleh Doppler dirumuskan sebagai :.........................................................(4.11)Dengan :fP adalah frekuensi yang didengar oleh pendengar.fS adalah frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi.vP adalah kecepatan pendengar.vS adalah kecepatan sumber bunyi.v adalah kecepatan bunyi di udara.Tanda + untuk vP dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.Tanda - untuk vP dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.Tanda + untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.Tanda - untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar4.4.1. Pengaruh AnginPersamaan (3.24) untuk efek Doppler diperoleh dengan mengabaikan kecepatan angin vw. Jika kecepatan angin cukup berarti sehingga tak dapat diabaikan, maka kecepatan angin vw harus dimasukkan ke dalam persamaan efek Doppler. Dengan demikian efek Doppler dengan memasukkan pengaruh angin adalah ....................................(4.12)Perjanjian tanda untuk vw sama seperti vp dan vs yaitu positif jika searah dengan arah dari sumber ke pendengar.

4.5. Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi4.5.1. Intensitas Intensitas didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan tiap satuan luas tiap satuan waktu. Karena energi tiap satuan waktu kita ketahui sebagai pengertian daya, maka intensitas bisa dikatakan juga daya tiap satuan luas. Secara matematis :(4.13)

Keterangan :I:Intensitas bunyi (W/m2)

P:Energi tiap waktu atau daya (W)

A:Luas (m2)

Jika sumber bunyi memancarkan ke segala arah sama besar (isotropik), luas yang dimaksud sama dengan luas permukaan bola, yaitu :(4.14)

Sehingga, persamaan (3.21) dapat kita modifikasi menjadi :(4.15)

Persamaan 3.23 tersebut menunjukkan bahwa intensitas bunyi yang didengar di suatu titik (tempat) berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.Intensitas bunyi terendah yang umumnya didengar manusia memiliki nilai 10-12 W/m2. Biasanya disebut sebagai intensitas ambang (I0). Jangkauan intensitas bunyi ini sangat lebar berkaitan dengan kuat bunyi, sehingga secara tidak langsung kuat bunyi sebanding dengan intensitasnya.

4.5.2. Taraf Intensitas BunyiHubungan antara kuat bunyi dan intensitas bunyi diberikan oleh Alexander Graham Bell dengan mendefiniskannya sebagai taraf intensitas bunyi. Taraf Intensitas Bunyi adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang. Secara matematis, taraf intensitas bunyi didefinisikan sebagai :(4.16)

Keterangan :TI:Taraf intensitas bunyi (desiBell disingkat dB)

I:Intensitas bunyi (W/m2)

I0:Intensitas ambang pendengaran manusia (10-12 W/m2

Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirine yang dinyalakan bersama-sama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan sebagai :(4.17)

TI1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber.Jika didengar di dua titik yang jaraknya berbeda, besar intensitas bunyi di titik ke-2 bisa dinyatakan sebagai :(4.18)

4.6. Aplikasi Gelombang Bunyia. Aplikasi ultrasonicGelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan antara lain: 1) Kacamata tunanetra, dilengkapi dengan alat pengirim dan penerima ultrasonik memanfaatkan pengiriman dan penerimaan ultrasonik. Perhatikan bentuk kaca tuna netra pada gambar berikut.

Gambar 4.7. kaca mata tunanetra

2) Mengukur kedalaman laut, untuk menentukan kedalaman laut (d) jika diketahui cepat rambat bunyi (v) dan selang waktu (t), pengiriman dan penerimaan pulsa adalah : (4.19)

Gambar 4.8. pemancaran dan penerimaan gelombangUltrasonic oleh kapal

3) Alat kedokteran, misalnya pada pemeriksaan USG (ultrasonografi). Sebagai contoh, scaning ultrasonic dilakukan dengan menggerak-gerakan probe di sekitar kulit perut ibu yang hamil akan menampilkan gambar sebuah janin di layar monitor. Dengan mengamati gambar janin, dokter dapat memonitor pertumbuhan, perkembangan, dan kesehatan janin. Tidak seperti pemeriksaan dengan sinar X, pemeriksaan ultrasonik adalah aman (tak berisiko), baik bagi ibu maupun janinnya karena pemerikasaan atau pengujian dengan ultrasonic tidak merusak material yang dilewati, maka disebutlah pengujian ultrasonic adalah pengujian tak merusak (non destructive testing, disingkat NDT). Tehnik scanning ultrasonic juga digunakan untuk memeriksa hati (apakah ada indikasi kanker hati atau tidak) dan otak. Pembuatan perangkat ultrasound untuk menghilangkan jaringan otak yang rusak tanpa harus melakukan operasi bedah otak. Dengan cara ini, pasien tidak perlu menjalani pembedahan otak yang berisiko tinggi. Penghilangan jaringan otak yang rusak bisa dilakukan tanpa harus memotong dan menjahit kulit kepala atau sampai melubangi tengkorak kepala.b. Manfaat cepat rambat bunyi dalam kehidupan sehari-hari1) Cepat rambat gelombang bunyi juga dimanfaatkan oleh para nelayan untuk mengetahui siang dan malam.2) Pada malam hari kita mendengar suara lebih jelas daripada siang hari karena kerapatan udara pada malam hari lebih rapat dibandingkan dengan siang hari.

c. Manfaat resonasiPemanfaatan resonansi pada alat musik seperti seruling, kendang, beduk dan lainnya.d. Manfaat pemantulan bunyi1) Menentukan kedalamaan lautPada dinding kapal bagian bawah dipasang sebuah sumber getaran (osilator). Di dekat osilator dipasang alat penerima getaran (hidrofon). Jika waktu getaran (bunyi) merambat (t) sekonuntuk menempuh jarak bolak-balik yaiu 2 L meter, maka cepat rambat dapat dihitung sebagai berikut. (4.20)Di mana:v = cepat rambat bunyi (m/s)L = dalamnya laut (m)t = waktu (t)

2) Melakukan survey gofisikamendeteksi, menentukan lokasi dan mengklasifikasikan gangguan di bumi atau untuk menginformasikan struktur bumi, mendeteksi lapisan batuan yang mengandung endapan minyak3) Prinsip pemantulan ultrasonik dapat digunakan untuk mengukur ketebalan pelat logam, pipa dan pembungkus logam yang mudah korosi (karat).

4) Mendeteksi retak-retak pada struktur logamUntuk mendeteksi retak dalam struktur logam atau beton digunakan scanning ultrasonic inilah yang digunakan untuk memeriksa retak-retak tersembunyi pada bagian-bagian pesawat terbang, yang nanti bisa membahayakan penerbangan pesawat. Dalam pemerikasaan rutin, bagian-bagian penting dari pesawat di-scaning secara ultrasonic. Jika ada retakan dalam logam, pantulan ultrasonic dari retakan akan dapat dideteksi. Retakan ini kemudian diperiksa dan segera diatasi sebelum pesawat diperkenankan terbang.

BAB VKALORIMETER5.1.Pengertian Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalor jenis suatu zat dapat di hitung dengan menggunakan massa air dingin, massa bahan contoh, massa kalorimeter, dan mengukur suhu air dan bahan contoh sebelum dan sesudah percobaan.Ada beberapa jenis kalorimeter, yaitu:1. Kalorimeter alumunium2. Kalorimeter elektrik

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu calorimeter sebesar 10oC pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan calorimeter. Dalam proses ini berlaku Azas Black, yaitu:Qlepas= QteriimaQair panas =Qair dingin + Qkalorimeterm1 c (Tp-Tc)=m2 c (Tc-Td) + C (Tc Td)(5.1)Keterangan:m1= massa air panasm2= massa air dinginc= kalor jenis airC= kapasotas kalorTc= suhu air panasTp= suhu air campuranTd= suhu air dinginSedang hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika. Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan.Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem (Keenan, 1980).Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangkan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak menunjukan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit di atas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif.

Kalor jenis dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat (c) dan perubahan suhu (T), yang dinyatakan dalam persamaan berikut:Q = m.c. T

Keterangan:Q= Jumlah kalor (joule) m= massa zat (gram)c= kalor jenisT = peruubahan suhu ( Takhir Tawal)Kalorimeter adalah jenis zat dalam pengukuran panas dari reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan kalorimeter. Kata kalormetri berasal dari bahasa latin yaitu calor, yang berarti panas. Kalorimetri tidak langsung (indirect calorimetry) menghitung panas pada makhluk hidup yang memproduksi karbon dioksida dan buangan nitrogen (ammonia, untuk organisme perairan, urea, untuk organisme darat) atau konsumsi oksigen. Lavoisier (1780) menyatakan bahwa produksi panas dapat diperkirakan dari konsumsi oksigen dengan menggunakan regresi acak. Hal ini membenarkan teori energi dinamik. Pengeluaran panas oleh makhluk hidup ditempatkan di dalam kalorimeter untuk dilakukan langsung, di mana makhluk hidup ditempatkan di dalam kalorimeter untuk dilakukan pengukuran. Jika benda atau sistem diisolasi dari alam, maka temperatur harus tetap konstan. Jika energi masuk atau keluar, temperatur akan berubah. Energi akan berpindah dari satu tempat ke tempat yang disebut dengan panas dan kalorimetri mengukur perubahan suatu tersebut. Bersamaan dengan kapasitas dengan kapasitas panasnya, untuk menghitung perpindahan panas.Kalor adalah berbentuk energi yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu. Jika zat menerima kalor, maka zat itu akan mengalami suhu hingga tingkat tertentu sehingga zat tersebut akan mengalami perubahan wujud, seperti perubahan wujud dari padat menjadi cair. Sebaliknya jika suatu zat mengalami perubahan wujud dari cair menjadi padat maka zat tersebut akan melepaskan sejumlah kalor. Dalam Sistem Internasional (SI) satuan untuk kalor dinyatakan dalam satuan kalori (kal), kilokalori (kkal), atau joule (J) dan kilojoule (kj).1 kilokalori= 1000 kalori1 kilojoule= 1000 joule1 kalori = 4,18 joule(5.2)

1 kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik sebesar 1oC atau 1K. jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1oC atau 1K dari 1 gram zat disebut kalor jenis Q=m.c. T, satuan untuk kalor jenis adalah joule pergram perderajat Celcius (Jg-1oC-1) atau joule pergram per Kelvin (Jg-1oK-1) (Petrucci, 1987).

5.2.Cara kerjaSebelum zat-zat pereaksi di reaksikan di dalam calorimeter, terlebih dahulu suhunya di ukur, dan usahakan agar masing-masing pereaksi ini memiliki suhu yang sama. Setelah suhunya diukur kedua larutan tersebut dimasukkan kedalam calorimeter sambil diaduk agar zat-zat bereaksi dengan baik, kemudian suhu akhir diukur.Jika reaksi dalam calorimeter berlangsung secara eksoterm maka kalor yang timbul akan dibebeaskan ke dalam larutan itu sehingga suhu larutan akan naik, dan jika reaksi dalam kalorimeter berlangsung secara endoterm maka reaksi itu akan menyerap kalor dari larutan itu sendiri, sehingga suhu larutan akan turun. Besarnya kalor yang diserap atau dibebaskan reaksi itu adalah sebanding dengan perubahan suhu dan massa larutan, jadi:Qreaksi = mlarutan . clarutan . T(5.3)Kalorimetri yang lebih teliti adalah yang lebih terisolasi serta memperhitungkan kalor yang diserap oleh perangkat kalorimeter (wadah, pengaduk, termometer). Jumlah kalor yang diserap/dibebaskan kalorimeter dapat ditentukan jika kapasiatas kalor dari kalorimeter diketahui. Dalam hal ini jumlah kalor yang dibebaskan /diserap oleh reaksi sama dengan jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh kalorimeter ditambah dengan jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh larutan di dalam kalorimeter. Oleh karena energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, makaQreaksi= (-Qkalorimeter- Qlarutan)(5.4)Kalorimeter sederhanaPengukuran kalor reaksi, setara kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dan gelas stirofoam. Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung dalam fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam-basa/netralisasi, pelarutan dan pengendapan) (Syukri, 1999).

BAB VIISTILAH MEDAN DALAM ILMU FISIKA

Medan dalam ilmu fisika adalah kehadiran besaran fisika di setiap titik dalam ruang (atau, secara lebih umum, ruang-waktu). Kekuatan medan biasanya berubah-ubah dalam suatu wilayah.. Medan biasanya direpresentasikan secara matematis oleh medan skalar, vektor atau tensor. Sebagai contoh kita dapat memodelkan medan gravitasi menggunakan medan vektor. Pada medan ini suatu vektor melambangkan percepatan yang akan didapat titik massa pada tiap titik di dalam ruang. Contoh lain adalah medan temperatur atau medan tekanan udara, yang kerap diilustrasikan dalam laporan cuaca sebagai isoterm dan isobar, dengan menghubungkan titik-titik yang memiliki suhu atau tekanan yang sama.

6.1 Teori MedanTeori Medan biasanya mengacu pada konstruksi dinamika suatu medan, yaitu spesifikasi bagaimana suatu medan berubah terhadap waktu atau terhadap komponen lain dari medan tersebut. Biasanya ini dilakukan dengan menulis Lagrangian atau Hamiltonian dari medan tersebut, dan memperlakukannya sebagai sistem mekanika klasik atau kuantum dengan jumlah derajat kebebasan tak terhingga. Teori medan yang dihasilkan disebut sebagai teori medan klasik atau teori medan kuantum.Dalam fisika modern, medan yang paling sering dipelajari adalah model empat gaya fundamental yang pada suatu hari mungkin menghasilkan Teori Medan Terpadu

6.1.1 Medan KlasikTerdapat beberapa contoh medan klasik. Dinamika suatu medan klasik biasanya dispesifikasikan oleh kerapatan Lagrange dalam komponen medan. Dinamika tersebut dapat diperoleh menggunakan prinsip Aksi.Michael Faraday pertama kali menyadari pentingnya medan sebagai objek fisika, selama penyelidikannya tentang magnetisme. Dia menyadari bahwa medan listrik dan medan magnet tidak hanya medan gaya yang menentukan gerakan partikel, tetapi juga memiliki realitas fisika sendiri, karena mereka mengandung energi.Gagasan ini pada akhirnya berujung pada penciptaan teori medan terpadu pertama oleh James Clerk Maxwell, dengan diperkenalkannya persamaan untuk medan elektromagnetik. Versi modern persamaan ini disebut sebagai Persamaan Maxwell. Pada akhir abad ke-19, medan elektromagnetik dipahami sebagai kumpulan dua medan vektor dalam ruang. Saat ini, para fisikawan merumuskannya sebagai medan tensor tunggal asimetris orde-2 dalam ruang-waktu.Teori gravitasi Einstein, teori relativitas umum, adalah contoh lain teori medan. Di sini medan utama adalah tensor metrik, medan tensor orde-2 simetris dalam ruang-waktu.6.1.2 Medan MaknumSaat ini para fisikawan percaya bahwa mekanika kuantum semestinya mendasari semua fenomena fisis, sehingga suatu teori medan klasik, paling tidak dalam prinsipnya, dapat dirumuskan dalam bentuk mekanika kuantum. Keberhasilan kuantisasi ini menghasilkan teori medan kuantum yang terkait. Sebagai contoh kuantisasi elektrodinamika klasik menghasilkan elektrodinamika kuantum. Elektrodinamika kuantum dapat disebut sebagai teori ilmiah paling berhasil. Data percobaan mengkonfirmasi ramalannya dengan kecermatan lebih tinggi daripada teori lain manapun. Dua teori medan kuantum dasar lainnya adalah kromodinamika kuantum dan teori elektrolemah. Ketiga teori medan kuantum ini dapat diturunkan sebagai kasus khusus model standar fisika partikel. Teori Relativitas Umum, teori medan gravitasi klasik, sampai saat ini belum berhasil dikuantisasi.Teori medan klasik masih bermanfaat pada keadaan sifat-sifat kuantum tidak muncul, dan dapat menjadi wilayah penelitian aktif. Elastisitas bahan, dinamika fluida, dan persamaan Maxwell merupakan contoh-contohnya.6.1.3 Medan Acak KontinuMedan klasik seperti disebut di atas, seperti medan elektromagnetik, biasanya merupakan fungsi yang dapat diturunkan (diferensiabel), namun pada setiap kasus medan-medan tersebut hampir selalu dapat diturunkan dua kali. Namun fungsi tergeneralisasi tidaklah kontinu. Ketika berurusan dengan medan klasik pada temperatur terhingga, metode matematika medan acak kontinu mesti dipakai, karena medan klasik yang berfluktuasi secara termal tidak dapat diferensiasikan di mana pun (nowhere differentiable).

6.2 Simetri MedanCara yang mudah menggolongkan medan (klasik atau kuantum) adalah melalui kesetangkupan (simetri) yang dimilikinya. Biasanya ada dua jenis simetri fisis:6.2.1 Simetri Ruang-WaktuMedan kerap kali diklasifikasikan dalam kelakuan mereka terhadap transformasi simetri ruang-waktu. Istilah yang digunakan dalam klasifikasi ini adalah: Medan skalar (seperti temperatur), yang nilai-nilainya diberikan oleh variabel tunggal pada tiap titik dalam ruang. Nilai ini tidak berubah dengan transformasi ruang. Medan vektor (seperti besar dan arah gaya pada tiap titik dalam medan magnet yang diberikan dengan menempatkan vektor pada tiap titik dalam ruang. Komponen-komponen vektor ini bertransformasi seperti biasa dalam rotasi dalam ruang. Medan tensor (seperti tensor tegangan kristal) diberikan oleh tensor pada tiap titik ruang. Komponen tensor ini bertransformasi seperti biasa dalam rotasi dalam ruang. Medan spinor berguna dalam teori medan kuantumPada teori relativitas penggolongan yang mirip berlaku, dengan perkecualian skalar, vektor, dan tensor didefinisikan terhadap simetri Poincar dari ruang-waktu.6.2.2 Simetri InternalMedan boleh jadi memiliki simetri internal selain simetri ruang-waktu. Dalam banyak keadaan bisa muncul keperluan terhadap medan yang merupakan senarai skalar ruang-waktu: (1,2...N). Sebagai contoh, dalam ramalan cuaca skalar-skalar tersebut adalah suhu, tekanan, kelembapan, dan sebagainya. Dalam fisika partikel, simetri muatan warna interaksi quark adalah contoh simetri internal interaksi kuat, seperti juga simetri isospin atau flavor.Bila ada simetri suatu masalah yang tidak melibatkan ruang-waktu, yang didalamnya komponen-komponen ini bertransformasi ke dalam satu sama lain, maka himpunan simetri ini dinamakan simetri internal. Klasifikasi muatan medan dapat juga dibuat di bawah simetri internal