rangkuman-materi-fisika-smp.pdf

1

fisikareview.wordpress.com

BAB 1. PENGUKURAN

A. BESARAN DAN SATUAN

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan

dengan angka.

Satuan adalah ukuran besaran.

Pengukuran adalah kegiatan membandingkan suatu besaran dengan

besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

Di dalam ilmu fisika dikenal dua besaran, yaitu besaran pokok dan

besaran turunan.

1. Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan

lebih dahulu sesuai dengan Sistem Internasional (SI). Dalam fisika

ada 7 besaran pokok yang harus diingat, yaitu :

No Besaran Pokok Satuan Singkatan

1. Panjang meter m

2. Massa kilogram kg

3. Waktu sekon s

4. Kuat Arus ampere A

5. Suhu kelvin K

6. Intensitas Cahaya candela Cd

7. Jumlah Zat mol mol

2. Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang dibentuk atau diturunkan dari

besaran pokok. Berikut beberapa contoh besaran turunan.

No Besaran Turunan Satuan

MKS CGS

1. Luas m2 cm

2

2. Volume m3 cm

3

3. Kecepatan m/s cm/s

4. Percepatan m/s2 cm/s

2

5. Gaya Newton (N) dyne

6. Energi Joule (J) erg

Berdasakan nilai dan arahnya, besaran ada dua yaitu besaran skalar

dan besaran vektor.

Besaran vektor, yaitu besaran yang mempunyai nilai dan arah.

Contohnya : gaya, kecepatan dan percepatan

Besaran skalar, yaitu besaran yang hanya mempunyai nilai dan

tidak mempunyai arah. Contohnya: panjang, waktu, massa

3. Sistem Satuan

Dalam sistem satuan dikenal singkatan, awalan, dan pangkat

bilangan sepuluh seperti

Awalan Simbol Konversi

Yotta Y 1024

Zetta Z 1021

Eksa E 1018

Peta P 1015

Tera T 1012

Giga G 109

Mega M 106

kilo k 103

hekto h 102

deka da 101

desi d 10-1

centi c 10-2

mili m 10-3

mikro 10-6

nano n 10-9

piko p 10-12

Femto f 10-15

Atto a 10-18

Zepto z 10-21

Yokto y 10-24

Contoh: 15 nm = ..... m

= 15 10-9 m atau 0,000 000 015 m

a. Satuan Internasional (SI)

Pada tahun 1960 ditetapkan sistem satuan yang berlaku secara

internasional yang berfungsi sebagai satuan standar dan disebut

Sistem Internasional (SI).

Syarat Satuan Internasional :

(1) Tetap, tidak mengalami perubahan dalam keadaan apapun.

(2) Bersifat internasional, sehingga dapat dipakai di manapun

(3) Mudah ditiru oleh setiap orang yang menggunakan.

b. Satuan MKS (meter-kilogram-sekon)

Panjang; satuannya meter (m).

Massa; satuannya kilogram (kg).

Waktu; satuannya sekon (s).

c. Satuan CGS (centimeter-gram-sekon)

Panjang; satuannya centimeter (cm).

Massa; satuannya gram (g).

Waktu; satuannya sekon (s).

d. Satuan Baku dan Tidak Baku

Satuan baku; satuan yang sudah diakui secara internasional

sehingga dapat digunakan di negara manapun. Contoh: meter,

kilogram dan liter.

Satuan tidak baku; satuan yang tidak diakui secara internasional,

sehingga hanya digunakan di daerah tertentu saja. Contoh:

hasta, depa, jengkal, dan gayung.

B. PENGUKURAN

Ada dua macam kesalahan pada pengukuran, yaitu sebagai berikut

a. Kesalahan karena alat ukur yang digunakan tidak berfungsi

dengan baik. Contoh:

- Kesalahan titik nol (zerro error) adalah kesalahan

pengukuran yang disebabkan oleh bacaan alat ukur tidak

tepat pada posisi nol.

- Skala alat ukur tidak jelas atau kurang bisa dibaca.

b. kesalahan yang dilakukan oleh manusia yang melakukan

pengukuran. Contoh:

- Kesalahan paralaks (paralax error) adalah kesalahan

pembacaan alat ukur yang disebabkan oleh posisi mata yang

tidak tepat/miring

- Kesalahan penggunaan alat ukur, misal tidak memulai

pengukuran dari skala terkecil

1. Pengukuran Panjang

Standar panjang dalam SI adalah meter (m). Satu meter didefinisikan

sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama

selang waktu 1/299.792.458 sekon.

Alat ukur besaran panjang diantaranya:

a. Pita ukur

b. Mistar, memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm

c. Jangka sorong, memiliki ketelitian 0,1 mm atau 0,01 cm

d. Mikrometer sekrup, memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm

Cara Pengukuran Panjang

1. Mistar & Pita Ukur

Hasil Pengukuran: 2,3 cm

2. Jangka Sorong

Jangka sorong memiliki 2 jenis skala

a. skala utama (dalam satuan cm)

b. skala noninus (dalam satuan mm)

Hasil pengukuran pada jangka sorong:

1. Skala utama: 2,8 cm

2. Skala noninus: 0,01 cm x 4 = 0,04 cm

3. Hasil pengukuran: 2,8 + 0,04 = 2,84 cm

2


3. Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup memiliki 2 jenis skala

a. skala utama (dalam satuan mm)

b. skala noninus (dalam satuan mm)

Hasil pengukuran pada mikrometer sekrup:

1. Skala utama: 15 mm

2. Skala noninus: 0,01 mm x 33 = 0,33 mm

3. Hasil pengukuran: 15 + 0,33 = 15,33 mm

2. Pengukuran Massa

Massa suatu benda adalah banyaknya zat yang terkandung dalam

suatu benda. Satuan massa dalam SI adalah kilogram (kg). Alat ukur

massa dinamakan neraca. Beberapa jenis neraca yang sering

digunakan adalah:

a. Neraca pasar, biasa disebut timbangan.

b. Neraca dua lengan yang sama.

c. Neraca tiga lengan.

d. Neraca kimia, biasa digunakan untuk mengukur massa yang kecil

(dalam gram).

e. Neraca elektronik/digital, hasil pengukuran langsung terbaca di

layar.

3. Pengukuran Waktu

Satuan standar untuk waktu adalah sekon (s) atau detik. Satu sekon

didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh atom Cesium-133

untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

Beberapa alat ukur besaran waktu:

a. Jam matahari, jam air, jam pasir, yang digunakan di zaman dulu.

b. Arloji, banyak digunakan untuk menetukan terjadinya suatu

peristiwa.

c. Stopwatch, untuk mengukur selang waktu yang singkat.

Misalnya : selang waktu pelari.

4. Pengukuran Kuat Arus Listrik

Alat ukur arus listrik dinamakan amperemeter. Bagian terpenting

dari amperemeter adalah galvanometer. Galvanometer bekerja

dengan prinsip gaya antara medan magnet dengan kumparan

berarus

5. Pengukuran Suhu

Alat ukur suhu dinamakan termometer. Termometer terdiri dari

banyak jenis. Pada umumnya termometer dibagi menjadi dua yaitu

termometer non-logam dan termometer logam.

Jenis-jenis termometer akan dijelaskan secara rinci di BAB SUHU

6. Pengukuran Intensitas Cahaya

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran intensitas cahaya

disebut candlemeter atau luxmeter

7. Pengukuran Jumlah Zat

Jumlah zat tidak dapat diukur secara langsung, tetapi dilakukan

dengan cara mengukur massa zat terlebih dahulu.

Tambahan:

Beberapa konversi satuan yang penting

1 ton = 1000 kg

1 kw (kuintal) = 100 kg

1 ons = 0,1 kg

1 ha = hm2

1 L (liter) = 1 dm3

1 mL (mililiter) = 1 cm3

1 jam = 60 menit

1 menit = 60 s

1 jam = 3600 s

3


BAB 2. SUHU

Suhu adalah suatu besaran yang menyatakan ukuran derajat panas

atau dinginnya suatu benda.

Satuan suhu dalam SI adalah Kelvin (K)

Alat untuk mengukur suhu adalah termometer

A. JENIS-JENIS TERMOMETER

Sifat-sifat fisika zat yang dapat digunakan untuk membuat

termometer adalah :

a. pemuaian volume cairan dalam suatu pipa kapiler

b. Hambatan listrik pada seutas kawat platina

c. Beda potensial pada suatu termokopel

d. Pemuaian panjang keping bimetal

e. Muai tekanan gas pada volum tetap

f. Radiasi yang dipancarkan benda mis: pirometer

Sifat mutlak yang dibutuhkan oleh sebuah termometer:

a. Skalanya mudah dibaca

b. Aman untuk digunakan

c. Kepekaan pengukurannya

d. Jangkauan suhu yang mampu diukur

1. Termometer Cairan

Termometer yang berisi cairan disebut termometer cairan. Contoh:

termometer raksa dan termometer alkohol.

a. Termometer Raksa

Keuntungan Kerugian

a. mudah dilihat karena mengkilap a. harganya mahal

b. Volume raksa berubah secara

teratur ketika terjadi perubahan

suhu

b. termasuk zat berbahaya

(disebut juga air keras)

c. tidak membasahi kaca c. tidak dapat digunakan

untuk mengukur suhu yang

sangat rendah (misalnya suhu

di kutub )

d. Jangkauan suhu raksa cukup

lebar (-40oC - 350

oC)

e. dapat terpanasi secara merata

sehingga menunjukkan suhu

dengan cepat dan tepat

b. Termometer Alkohol

Keuntungan Kerugian

a. lebih murah dibandingkan

dengan raksa

a. membasahi dinding kaca

b. teliti karena untuk kenaikan

suhu yang kecil, alkohol mengalami

perubahan volum yang lebih besar

b. tidak berwarna, sehingga

harus diberi warna dulu agar

mudah dilihat

c. Alkohol dapat mengukur suhu

yang sangat rendah (dingin) karena

titik beku Alkohol sangat rendah,

yaitu -122oC

c. memiliki titik didih rendah,

yaitu 78oC sehingga

pemakaiannya terbatas

Alasan tidak dipakainya air sebagai pengisi pipa termometer:

(1) Air mebasahi dinding kaca sehingga meninggalkan titik-titik air

pada kaca dan ini akan mempersulit membaca ketinggian air

pada tabung

(2) Air tidak berwarna sehingga sulit dibaca

(3) Jangkauan suhu air terbatas (0 o

C 100 o

C)

(4) Perubahan volume air sangat kecil ketika suhunya dinaikkan

(5) Hasil bacaan yang didapat kurang teliti karena air termasuk

penghantar panas yang sangat jelek

c. Beberapa Termometer Cairan dalam Keseharian

1. Termometer Klinis :

Biasanya digunakan oleh dokter untuk mengukur suhu tubuh

manusia

Cairan yang digunakan untuk mengisi pipa adalah raksa

Skala suhu diantara 35 o

C s/d 42 o

C

2. Termometer Dinding :

Digunakan untuk mengukur suhu ruangan

Skala yang digunakan mengcakup suhu di atas dan di bawah

suhu yang dapat terjadi dalam ruang

Skala suhu diantara -50oC s/d 50

oC

3. Termometer maksimum minimum six bellani :

Digunakan dalam rumah kaca

Berisi alkohol dan raksa

Skala yang digunakan ada 2 yaitu skala minimum dan skala

maksimum

2. Termometer-Termometer Lainnya

a. Termometer Gas

Prinsip: Jika suhu naik, tekanan gas naik dan dihasilkan beda

ketinggian yang lebih besar

Lebih teliti dari termometer cairan

Lebar jangkauan suhu -250 o

C s.d 1500 o

C

b. Termometer Platina

Prinsip: ketika suhu naik, hambatan platina naik

Keuntungan: jangkauan suhunya lebar (-250 o

C s.d 1500 o

C),

teliti, dan peka

Kerugian: suhu tidak dapat dibaca secara langsung dan

pembacaannya lambat sehingga tidak cocok untuk mengukur

suhu yang berubah-ubah

c. Termometer Termistor

Prinsip: ketika suhu naik, hambatan Turn

Keuntungan: dapat dihubungkan ke rangkain lain atau komputer

Kerugian: jangkauan suhu terbatas yaitu -25 o

C s.d 180 o

C

d. Termometer Termokopel

Prinsip: suhu berbeda akan menghasilkan arus listrik yang

berbeda

Keuntungan: jangkauan suhunya besar ( 100 o

C s.d 1500oC ),

ukuran termometer kecil, dapat mengukur suhu dengan cepat

dan dapat dihubungkan ke rangkaian lain atau komputer

Kerugian: kurang teliti jika dibandingkan termometer gas dan

temometer platina

e. Termometer Bimetal

Prinsip: makin besar suhu, keping bimetal makin melengkung

untuk menunjukkan suhu yang lebih besar

f. Pirometer

Merupakan termometer yang digunakan untuk mengukur suhu

yang sangat tinggi (diatas 1000 o

C ) seperti suhu peleburan

logam atau suhu permukaan matahari

Prinsip: mengukur radiasi yang dipancarkan oleh benda tersebut

Jenis: Pirometer optik dan pirometer radiasi total

B. SKALA TERMOMETER

Untuk menentukan skala sebuah termometer diperlukan dua titik

tetap yaitu titik ketika zat mengalami perubahan wujud (melebur

dan mendidih). Titik tetap ketika zat melebur disebut titik tetap

bawah. Titik tetap ketika zat mendidih disebut titik tetap atas.

Biasanya dipakai titik beku es 0 o

C dan titik didih air 100 o

C

Kalibrasi Termometer

Kalibrasi Termometer adalah proses memberi skala pada sebuah

termometer polos.

Langkah-langkah Kalibrasi:

a. Menentukan titik tetap bawah

b. Menentukan titik tetap atas

c. Membagi jarak antara kedua titik tersebut menjadi beberapa

bagian yang sama

d. Dapat memperluas skala di bawah titik tetap bawah dan di atas

titik tetap atas

Skala Termometer Celsius

Skala suhu Celsius ditetapkan berdasarkan titik lebur es (0 o

C) dan

titik didih air (100 o

C) diusulkan pertama kali oleh astronom swedia

bernama Anders Celsius

Skala Termometer Fahrenheit

Titik beku es 32 o

F dan titik didih air 212 o

F

Skala Termometer Reamur

Titik beku es 0 o

R dan titik didih air 80 o

R

Skala Termometer Kelvin

Titik beku es 273 K dan titik didih air 373 K

Suhul Nol Mutlak = 0 K = 273 oC, suhu dimana partikel-partikel berhenti bergerak.

4


C. MENGUBAH SKALA SUHU TERMOMETER

Cara untuk mengubah suhu, antara lain:

a. menggunakan cara kalibrasi termometer

Contoh:

Suhu 50 o

F = _________ o

C

Fx

x

x

010

1800180

180

100

3250

0

=

=

=

b. menggunakan rumus perbandingan suhu

Perbandingan Skala

5:4:9:5

100:80:180:100

)273373(:)080(:)32212(:)0100(

=

=

=

Rumus Perbandingan Suhu

5:4:9:5)273(::)32(: = KRFC

Perubahan Suhu (T)

T = perubahan suhu, kenaikan suhu, penurunan suhu, perbedaan

suhu.

Rumus Perbandingan Perubahan Suhu

5:4:9:5::: = KRFC

5


BAB 3. ZAT DAN WUJUDNYA

A. WUJUD ZAT

Zat adalah segala sesuatu yang memiliki massa (m) dan menempati

ruang (V). Ada 3 jenis wujud zat yaitu padat, cair dan gas.

1. Sifat-Sifat Wujud Zat

Wujud Bentuk Volume Sifat Partikel

Padat Tetap Tetap

Susunan partikel berdekatan

dan teratur

Gaya tarik antar partikel

sangat kuat

Gerak Partikel hanya

bergetar pada tempatnya

Cair Berubah Tetap

Susunan partikel agak

berjauhan dan kurang teratur


lemah dan mudah dipisahkan

Gerak partikel bebas, tetapi

tidak meninggalkan

kelompoknya

gas Berubah Berubah

Susunan partikel berjauhan

dan tidak teratur


sangat lemah (tidak ada)

Gerak partikel sangat bebas,

cepat dan menyebar

2. Perubahan Wujud Zat

Membeku yaitu perubahan wujud zat dari cair ke padat.

Mencair atau melebur yaitu perubahan wujud zat dari padat ke

cair.

Mengkristal yaitu perubahan wujud zat dari gas ke padat.

Menyublim yaitu perubahan wujud zat dari padat ke gas.

Menguap yaitu perubahan wujud zat dari cair ke gas.

Mengembun yaitu perubahan wujud zat dari gas ke cair.

3. Perubahan Wujud Zat Menurut Teori Partikel

(1) Zat padat dipanaskan, partikel bergerak makin cepat, lama

kelamaan jarak antar partikel makin besar dan gaya tarik antar

partikel semakin kecil sehingga berubah wujud menjadi cairan

(2) Cairan bila dipanaskan terus, maka gerakan partikel makin

besar, dan makin bebas. Jarak antar partikel semakin jauh dan

gaya tarik antar partikel semakin kecil sehingga berubah wujud

menjadi gas

(3) Gas akan meyebar memisahkan diri dari kelompoknya.

4. Kohesi dan Adhesi

Kohesi adalah gaya tarik antar partikel-partikel yang sejenis. Contoh:

gaya tarik antar partikel kayu pada sepotong kayu, gaya tarik antar

partikel plastik pada penggaris

Adhesi adalah gaya tarik antar partikel-partikel yang tidak sejenis.

Contoh: gaya tarik antar partikel tinta dengan partikel kertas, gaya

tarik antar partikel kapur dengan partikel papan

5. Meniskus Cekung dan Meniskus Cembung

Meniskus Cekung: permukaan cairan dalam tabung reaksi

berbentuk cekung disebabkan karena Adhesi antara dinding tabung

dengan cairan lebih besar dari Kohesi antar cairan dalam tabung.

Meniskus Cembung: permukaan cairan dalam tabung reaksi

berbentuk cembung disebabkan karena Kohesi antar cairan dalam

tabung lebih besar dari Adhesi antara dinding tabung dengan cairan.

6. Kapilaritas

Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan zat cair di

dalam pipa kapiler.

Manfaat Kapilaritas:

Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor, naiknya air melalui

akar tumbuhan, sifat mengisap air pada handuk, tissue, dan kain

Kerugian Kapilaritas:

Merembesnya air membasahi dinding rumah dan dapat merusak

dinding rumah

7. Tegangan Permukaan Zat Cair

Adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang

sehingga permukaannya seperti ditutupi lapisan elastis.

Contoh: Jarum dapat terapung di atas permukaan zat cair, nyamuk

dapat berjalan di atas permukaan air, dll

B. MASSA JENIS ZAT

Massa Jenis zat adalah perbandingan massa zat (m) dengan

volumenya (V)

= massa jenis zat (kg/m3) (g/cm3) m = massa zat (kg) (g)

V = volume zat (m3)

(

cm

3)

Satuan SI untuk massa jenis adalah kg/m3

Ingat: massa jenis air adalah 1000 kg/m3 (air = 1000 kg/m

3)

Massa Jenis Campuran

Adalah massa total zat dibandingkan dengan volume total zat

VVmm

21

21

+

+=

Perbandingan massa jenis 2 zat dimana volume kedua zat sama

mm

cairanB

cairanA

cairanB

cairanA =

Catatan: Konversi satuan massa jenis

g/cm3

kg/m3

(dikalikan 1000)

kg/m3

g/cm3

(dibagi 1000)

=

6


BAB 4. PEMUAIAN

Apabila zat dipanaskan, energinya akan bertambah, partikel-

partikelnya akan bergerak lebih cepat, akibatnya jarak antar

partikelnya bertambah, hal inilah yang menyebabkan terjadinya

pemuaian.

Zat padat dapat mengalami muai panjang, luas dan volume

Zat cair dapat mengalami muai volume

Gas dapat mengalami muai volume dan/atau tekanan

A. PEMUAIAN PANJANG PADA ZAT PADAT

Dari percobaan musschenbroek, diperoleh kesimpulan bahwa

pertambahan panjang logam yang dipanaskan bergantung kepada

a. panjang logam mula-mula (l1)

b. jenis logam ()

c. kenaikan suhu (t)

Jika pada suhu mula-mula (t1) panjang benda adalah l1, setelah

dipanaskan sampai suhu t2, panjang benda menjadi l2, maka

pertambahan panjang benda, dapat dihitung dengan rumus:

tll = ..1

l = pertambahan panjang (m, cm, mm)

1l = panjang mula-mula (m, cm, mm)

= koefisien muai panjang (/oC, /K) t = perubahan suhu (oC, K)

Untuk mencari panjang akhir benda (l2), dipakai rumus

lll += 12 atau ).1(12 tll +=

koefisien muai panjang () benda bergantung pada jenis bendanya. Makin besar koefisien muainya, makin mudah benda untuk memuai.

Tabel koefisien muai panjang berbagai jenis zat

Jenis Zat Koefisien muai panjang ( / o

C) (/ K)

Timah hitam 0,000029 = 29 x 10-6

Aluminium 0,000024 = 24 x 10-6

Perunggu 0,000019 = 19 x 10-6

Tembaga 0,000017 = 17 x 10-6

Besi 0,000012 = 12 x 10-6

Baja 0,000011 = 11 x 10-6

Kaca biasa 0,000009 = 9 x 10-6

Grafit 0,000008 = 8 x 10-6

Kaca pyrex 0,000003 = 3 x 10-6

Berlian 0,000001 = 1 x 10-6

B. PEMUAIAN LUAS PADA ZAT PADAT

Jika pada suhu mula-mula (t1) luas benda adalah A1, setelah

dipanaskan sampai suhu t2, luas benda menjadi A2, maka

pertambahan luas benda, dapat dihitung dengan rumus:

tAA = ..1

A = pertambahan luas (m2, cm2, mm2)

1A = luas mula-mula (m2, cm

2, mm

2)

= koefisien muai luas (/oC, /K)

t = perubahan suhu (oC, K)

Untuk mencari luas akhir benda (A2), dipakai rumus

AAA += 12 atau ).1(12 tAA +=

Catatan: Koefisien muai luas = dua kali koefisien muai panjangnya

.2=

C. PEMUAIAN VOLUME

Jika pada suhu mula-mula (t1) volume benda adalah V1, setelah

dipanaskan sampai suhu t2, volume benda menjadi V2, maka

pertambahan volume benda, dapat dihitung dengan rumus:

tVV = ..1

V = pertambahan volume (m3, cm3, mm3)

1V = Volume mula-mula (m3, cm

3, mm

3)

= koefisien muai volume (/oC, /K)

t = perubahan suhu (oC, K)

Untuk mencari volume akhir benda (V2), dipakai rumus

VVV += 12 atau ).1(12 tVV +=

Catatan: Koefisien muai luas = tiga kali koefisien muai panjangnya

.3=

Tabel koefisien muai volume berbagai jenis zat

Jenis Zat Koefisien muai volume ( / o

C) (/ K)

Alkohol 0,00112 = 1,12 x 10-3

Benzena 0,00124 = 1,24 x 10-3

Raksa 0,0018 = 1,8 x 10-3

Bensin 0,0096 = 9,6 x 10-3

D. ANOMALI AIR

Air jika dipanaskan dari suhu 0 o

C sampai suhu 4 o

C, volumenya tidak

bertambah, melainkan berkurang. Di atas 4 o

C, jika dipanaskan maka

volumenya akan bertambah.

Sifat pemuaian air (dari 0oC4oC) inilah yang disebut dengan

anomali air (keanehan air)

Ini berarti bahwa volume air paling kecil pada suhu 4 o

C, bukan pada

0 o

C dan massa jenis air paling besar pada suhu 4 o

C

Contoh anomali air dalam keseharian: Pada suatu danau yang

dilapisi es, akan terdapat air di bawah lapisan es tersebut, karena

pada bagian bawah, suhu air adalah 4 o

C

E. PEMUAIAN GAS

Gas dapat mengalami muai volume (V) dan muai tekanan (p).

Koefisien muai volume gas adalah 1/273 K = 0,00367/K

Rumus muai volume atau tekanan gas (Hukum Boyle-Gay-Lussac)

adalah:

T

Vp

T

Vp

2

22

1

11..

=

p1 = tekanan gas awal (Pa, atm, cmHg)

p2 = tekanan gas akhir (Pa, atm, cmHg)

V1 = volume gas awal (m3, L, cm

3)

V2 = volume gas akhir (m3, L, cm

3)

T1 = suhu mutlak gas awal (K)

T2 = suhu mutlak gas akhir (K)

7


BAB 5. KALOR DAN PERPINDAHANNYA

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang mengalir dari benda

bersuhu lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.

Dalam sistem SI satuan kalor dinyatakan dalam Joule (J).

Sedangkan satuan lain yang digunakan adalah Kalori (kal).

A.PENGARUH KALOR TERHADAP SUATU ZAT

1. Mengubah Suhu Zat

Apabila suatu zat menyerap kalor, maka suhu zat itu naik.

(Q bertanda postiif)

Apabila suatu zat melepaskan kalor, maka suhu zat itu akan

turun. (Q bertanda negatif)

Besarnya kalor yang diserap atau dilepas dirumuskan:

Dengan:

Q = kalor (J) (kal)

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (J/kgoC)

T = perubahan suhu (oC)

Kalor Jenis (c) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu 1 kg (atau 1 g) zat sebesar 1oC.

Kapasitas kalor (C) adalah banyaknya kalor yang diperlukan

untuk menaikkan suhu 1oC.

2. Merubah Wujud Zat

Jika suatu benda diberi kalor, benda tersebut dapat mengalami

perubahan wujud dari satu bentuk ke bentuk lain. Wujud zat

tersebut dapat berupa padat, cair, atau gas. Pada saat terjadi

perubahan wujud suhu benda tidak berubah.

Perubahan wujud zat akibat kalor dapat digambarkan sebagai

berikut:

a. Melebur dan membeku

Melebur adalah perubahan wujud dari zat padat menjadi zat

cair. Sebaliknya membeku adalah perubahan wujud dari zat cair

menjadi zat padat.

Kalor lebur (L) adalah kalor yang diperlukan untuk meleburkan 1

kg zat padat menjadi 1 kg zat cair pada titik leburnya

Kalor beku adalah kalor yang dilepaskan pada waktu 1 kg zat

membeku menjadi 1 kg zat padat pada titik bekunya.

Rumus:

Titik lebur adalah suhu ketika zat melebur.

Titik lebur dipengaruhi oleh beberapa faktor:

- Tekanan; jika tekanan pada zat dinaikkan, titik lebur zat

akan turun.

- Ketidakmurnian Zat; titik lebur es dapat diturunkan menjadi

di bawah 0 o

C dengan cara menambah garam pada

campuran es dan air.

b. Menguap, Mengembun, dan Mendidih

Menguap adalah perubahan wujud zat dari zat cair menjadi gas.

Sebaliknya mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi

zat cair.

# Menguap

Faktor-faktor yang mempercepat penguapan adalah

(1) Memanaskan atau menaikkan suhu.

(2) Memperluas permukaan.

(3) Meniupkan udara kering di atas permukaan.

(4) Mengurangi tekanan pada permukaan.

# Mendidih

Zat cair dikatakan mendidih jika gelembung-gelembung uap

terjadi di dalam seluruh zat cair dan dapat meninggalkan zat

cair.

Kalor uap (U) adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk

menguapkan 1 kg zat cair menjadi 1 kg gas pada titik didihnya.

Rumus :

Titik didih adalah suhu ketika zat mendidih

Titik didih suatu zat dipengaruhi oleh beberapa faktor:

- Tekanan; semakin besar tekanan pada zat, semakin besar

titik didihnya.

- Ketidakmurnian zat dapat menaikkan titik didih.

c. Menyublim

Menyublim adalah perubahan wujud dari zat padat menjadi gas

tanpa melalui fase cair. Sebaliknya mengkristal adalah perubahan

wujud gas menjadi padat. Contoh zat yang dapat menyublim adalah

kapur barus, naftalin.

DIHAPAL!!!

3. Diagram Kalor

Diagram kalor menunjukkan proses perubahan suhu atau wujud dari

suatu zat

Cth: Diagram kalor untuk mengubah es -40 o

C menjadi uap 120 o

C

Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

B. PERUBAHAN ENERGI LISTRIK MENJADI KALOR

Air dapat dipanaskan dengan alat pemanas air (heater). Prinsip kerja

heater adalah mengubah energi listrik menjadi kalor.

Rumus: W = energi lisrtik (J)

P = daya (W)

t = waktu (s)

1 kal = 4,2 J

1 J = 0,24 kal

= . .

= . = .

=

=

=

Untuk mempermudah pengerjaan soal-soal kalor, sebaiknya

menggunakan diagram kalor

L = 80 kal/g atau 80 kkal/kg atau 336.000 J/kg,

U = 540 kal/g atau 540 kkal/kg atau 2.256.000 J/kg

cair = 1 kal/g0C atau 1 kkal/kg

0C atau 4200 J/kg

0C

ces = 0,5 kal/g0C atau 0,5 kkal/kg

0C atau 2100 J/kg

0C

cuap = 0,48 kal/g0C atau 0,48 kkal/kg

0C atau 2010 J/kg

0C

8


Jika semua energi listrik diubah menjadi kalor, maka:

C. PERPINDAHAN KALOR

Secara alamiah kalor dapat berpindah dari benda yang suhunya

tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Ada tiga cara

perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi atau Hantaran

Konduksi atau hantaran adalah perpindahan kalor melalui zat tanpa

disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Konduksi terjadi

pada zat padat.

- Konduktor: zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik.

Contohnya logam.

- Isolator: Zat yang buruk dalam menghantarkan kalor. Contohnya

plastik, wol, kaca, kayu.

2. Konveksi atau Aliran

Konveksi atau aliran adalah perpindahan kalor yang disertai dengan

perpindahan partikel-partikel zat tersebut yang disebabkan adanya

perbedaan massa jenis zat. Konveksi terjadi pada gas dan zat cair.

Contoh:

a. Pada peristiwa air mendidih. Partikel-partikel air bagian bawah

lebih cepat panas sehingga lebih ringan. Partikel air bagian

bawah akan naik dan partikel air bagian atas akan turun.

b. Terjadinya angin laut. Pada siang hari daratan lebih cepat panas

dari pada laut, maka udara di atas daratan naik dan udara sejuk

di atas laut bergerak ke daratan karena tekanan udara di atas

permukaan laut lebih besar, maka terjadilah angin laut yang

bertiup dari laut ke daratan. Sebaliknya pada malam hari

daratan lebih cepat dingin dari pada laut, sehingga udara

bergerak dari daratan ke laut yang disebut dengan angin darat.

c. Cerobong asap

d. Sistem ventilasi rumah

e. Sistem pendingin mobil (radiator)

f. Lemari es

3. Radiasi atau Pancaran

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara (medium).

Contoh: Sinar matahari sampai ke bumi melalui radiasi.

Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap dan juga

pemancar kalor yang baik.

Permukaan yang putih dan mengkilat adalah penyerap dan juga

pemancar kalor yang buruk.

Alat yang digunakan untuk mengetahui pemancaran kalor

adalah termoskop.

Beberapa pemanfaatan dari sifat permukaan yang memancarkan

kalor dengan baik dan buruk antara lain:

(1) Sirip-sirip pendingin yang terdapat di belakang lemari es dicat

hitam dan kusam agar memancarkan radiasi ke lingkungan

sekitarnya

(2) Panel surya pemanas dicat hitam agar dapat menyerap radiasi

dari matahari

(3) Rumah dicat putih agar dapat memantulkan kalor radiasi dari

sinar Matahari

(4) Bagian dalam termos dilapisi perak mengkilap agar

memantulkan radiasi kembali ke dalam termos

D. PENERAPAN PRINSIP PERPINDAHAN KALOR

1. Termos Air Panas

Bagian dalam dibuat kaca yang mengkilat agar kalor dari air

panas tidak diserap dinding.

Bagian luar dibuat kaca mengkilat agar tidak terjadi radiasi.

Ruang hampa untuk mencegah aliran kalor secara konveksi.

Gabus berfungsi sebagai isolator untuk mencegah konduksi.

2. Setrika Listrik

Prinsip kerjanya mengubah energi listrik menjadi panas yang

dialirkan pada alas besi tebal bagian bawah setrika secara konduksi.

3. Radiator

Radiator adalah alat pendingin mesin mobil dengan prinsip konveksi

E. AZAS BLACK

Jika sejumlah zat bersuhu tinggi dicampur dengan sejumlah zat lain

yang suhunya rendah, maka akan dicapai suhu kesetimbangan, di

mana zat yang suhunya tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat

yang suhunya rendah akan menerima kalor tersebut.

Untuk mengerjakan soal-soal berprinsip azas black, sebaiknya

menggunakan diagram kalor

Contoh: Diagram untuk pencampuran 100 g es 50C dengan 200 g

air 300C

= = + !+ "

= =

=

9


BAB 6. GERAK LURUS

A. PENGERTIAN GERAK

Sebuah benda dikatakan bergerak apabila kedudukan benda

tersebut berubah terhadap titik acuan.

Titik acuan adalah suatu titik di mana kita mulai mengukur

perubahan kedudukan suatu benda.

Gerak bersifat relatif, artinya suatu benda dapat dikatakan bergerak

terhadap suatu benda tertentu, tetapi belum tentu dikatakan

bergerak terhadap benda lainnya.

Contoh: seseorang yang mengemudikan mobil dikatakan bergerak

jika titik acuannya adalah pohon yang di pinggir jalan Akan tetapi jika

titik acuannya adalah kursi pengemudi, maka pengemudi dikatakan

diam.

Akibatnya:

a. benda yang bergerak dapat kelihatan bergerak

b. benda yang bergerak dapat kelihatan diam

c. benda yang diam dapat kelihatan bergerak (gerak semu)

Gerak semu adalah gerak di mana suatu benda yang diam tampak

seolah-olah bergerak. Contohnya: pada saat kita berada di dalam

mobil yang berjalan, tampak pohon-pohon yang dilalui bergerak

melewati kita.

B. JARAK DAN PERPINDAHAN

Jarak adalah panjang seluruh lintasan yang ditempuh benda. Jarak

merupakan besaran skalar, artinya mempunyai nilai tetapi tidak

mempunyai arah.

Perpindahan adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda.

Benda dikatakan melakukan perpindahan jika posisinya berubah.

Perpindahan merupakan besaran vektor, artinya mempunyai arah

dan nilai.

Contoh: seekor tikus berjalan dari A ke B sejauh 100 m, kemudian

dari B ke C sejauh 50 m dan terakhir dari C ke D sejauh 100 m seperti

pada gambar berikut

Jarak = AB + BC + CD

= 100 + 50 + 100 = 250 m

Perpindahan = AD = 50 m

C. KELAJUAN DAN KECEPATAN

1. Kelajuan

Kelajuan suatu benda adalah perbandingan antara jarak yang

ditempuh benda terhadap waktu tempuhnya. Kelajuan merupakan

besaran skalar.

Rumus:

v = kelajuan (m/s) (km/jam)

s = jarak (m) (km)

t = waktu (s) (jam)

Jika laju benda berubah setiap saat, maka dapat kita cari laju rata-

ratanya. Kelajuan rata-rata adalah hasil bagi antara jarak total yang

ditempuh dengan waktu totaknya.

Jika data yang diberikan adalah kecepatan (v) dan waktu (t) maka

kelajuan rata-rata dapat ditentukan dengan rumus:

2. Kecepatan

Kecepatan suatu benda adalah perbandingan antara perpindahan

dengan waktu tempuhnya. Kecepatan merupakan besaran vektor.

Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perpindahan dengan

selang waktu

Rumus:

# = kecepatan rata-rata X1 = posisi benda pada saat t1

X2 = posisi benda pada saat t2

t = selang waktu

Satuan SI untuk kelajuan dan kecepatan adalah m/s

Alat ukur kecepatan disebut velocitometer

Alat ukur kelajuan disebut spidometer

Alat ukur jarak disebut odometer

D. GERAK LURUS PADA LINTASAN HORIZONTAL

Lintasan adalah titik-titik yang dilalui oleh benda ketika bergerak.

Gerak Lurus adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis

lurus.

Ada 2 jenis gerak lurus, yaitu: gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak

lurus berubah beraturan (GLBB)

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang

lintasannya lurus dan kecepatannya selalu tetap. Benda yang

melakukan gerak lurus beraturan dalam selang waktu yang sama

akan menempuh jarak yang sama.

- Grafik GLB

- Bila diselidiki dengan pewaktu ketik (ticker timer), akan

diperoleh hasil berikut :

- Rumus:

- INGAT: Pada GLB, v tetap, a = 0

- Pada grafik v-t, untuk mencari jarak (s) sama dengan luas daerah

yang dibatasi oleh grafik.

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan adalah gerak suatu benda yang

lintasannya garis lurus, dan kecepatannya mengalami perubahan

yang sama setiap sekon. Perubahan kecepatan setiap satuan waktu

disebut percepatan. Jika perubahan kecepatan selalu sama dalam

selang waktu yang sama maka benda bergerak dengan percepatan

tetap. Secara matematis, percepatan rata-rata dirumuskan sbb:

$% = percepatan rata-rata (m/s2) v1 = kecepatan benda pada saat t1

v2 = kecepatan benda pada saat t2

t = selang waktu (s)

v = perubahan kecepatan (m/s)

= &

# = '(( = ' + '! + '" + + ! + " +

# = * = *! *!

& = .

# = + !! + "" + + ! + " + $% = = ! !

Jarak = Luas 1 + Luas 2

= Luas persegi panjang + Luas

trapesium

10


Rumus Rumus GLBB:

Dengan:

vo = kecepatan mula-mula benda (m/s)

vt = kecepatan akhir (m/s)

s = jarak yang ditempuh (m)

t = waktu (s)

a = percepatan benda (m/s2)

GLBB dipercepat

GLBB dipercepat adalah GLBB yang kecepatannya bertambah setiap

saat. Contoh:

- Benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu

- Benda yang meluncur dari puncak bidang miring

- Meterorit jatuh ke bumi

- Anak-anak meluncuri seluncuran

Untuk GLBB dipercepat nilai percepatan adalah positif (a > 0)

Grafik GLBB dipercepat:

Bila diselidiki dengan ticker timer diperoleh sbb :

GLBB diperlambat

GLBB diperlambat adalah GLBB yang kecepatannya berkurang setiap

saat. Contohnya:

- Bola yang dilemparkan vertikal ke atas

- Mobil yang bergerak dengan kecepatan tertentu kemudian

direm sehingga kecepatannya berkurang setiap saat dan

akhirnya berhenti.

- Bola menggelinding ke atas bidang miring

Untuk GLBB dipercepat nilai percepatan adalah negatif (a < 0)

Grafik GLBB diperlambat:

Bila diselidiki dengan ticker timer diperoleh sbb :

INGAT: Pada GLBB, v berubah secara teratur, a tetap

E. GERAK LURUS PADA LINTASAN VERTIKAL

Gerak vertikal merupakan adalah suatu gerak benda yang

menempuh lintasan vertikal terhadap tanah.

Dalam gerak vertikal, percepatan yang dialami benda adalah

percepatan gravitasi (g).

Besar percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2. Dalam soal biasanya

diketahui g = 10 m/s2

untuk memudahkan perhitungan.

Gerak Vertikal merupakan GLBB, oleh karena itu rumus untuk gerak

vertikal sama dengan rumus GLBB, yaitu:

Lambang percepatan a digantikan dengan g

Lambang perpindahan s digantikan dengan h (ketinggian benda)

1. Gerak Vertikal Ke Bawah

Adalah gerak vertikal suatu benda yang dijatuhkan dari suatu

ketinggian tertentu.

Pada gerak vertikal ke bawah, nilai percepatan gravitasi (g) adalah

positif.

2. Gerak Jatuh Bebas

Adalah gerak vertikal suatu benda yang dijatuhkan dari suatu

ketinggian tanpa kecepatan awal.

Ingat: pada gerak jatuh bebas vo = 0 m/s

3. Gerak Vertikal ke Atas

Adalah gerak vertikal suatu benda yang dilemparkan ke atas.

Pada gerak vertikal ke bawah, nilai percepatan gravitasi (g) adalah

negatif.

Ingat: pada ketinggian maksimum vt = 0 m/s

Catatan:

Untuk konversi satuan

= ( $. & = ( . 12 $. ! ! = (! 2. $. & = ( ..

= (. 12 .. ! ! = (! 2. ..

11


BAB 7. GAYA DAN PERCEPATAN

Gaya adalah suatu dorongan/tarikan pada suatu partikel/benda.

Akibat gaya pada suatu benda:

(1) Kecepatan benda berubah

(2) Benda diam menjadi bergerak.

(3) Benda bergerak menjadi diam.

(4) Arah gerak benda berubah.

(5) Bentuk dan ukuran benda berubah.

Alat untuk mengukur gaya adalah Neraca Pegas atau dinamomenter

Satuan gaya menurut SI adalah Newton (N) (kg m/s2)

A. JENIS-JENIS GAYA

Berdasarkan penyebabnya, gaya dapat dibagi menjadi:

a. Gaya gravitasi yaitu gaya tarik oleh bumi.

b. Gaya magnet yaitu gaya yang berasal dari magnet.

c. Gaya mesin yaitu gaya yang berasal dari mesin.

d. Gaya pegas yaitu gaya yang ditimbulkan oleh pegas.

e. Gaya listrik yaitu gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik.

Berdasarkan sifatnya, gaya dapat dibagi menjadi:

a. Gaya sentuh; yaitu gaya yang titik kerja gayanya bersentuhan

langsung dengan bendanya. Contohnya: gaya otot, gaya pegas,

gaya gesekan, gaya tegangan tali, gaya normal

b. Gaya tak sentuh (gaya medan); yaitu gaya yang titik kerja

gayanya tidak bersentuhan dengan bendanya. Contohnya: gaya

magnet, gaya listrik, gaya gravitasi.

B. MELUKIS GAYA

Gaya merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besar dan arah.

Panjang anak panah menunjukkan besarnya gaya, sedangkan arah

panah menunjukkan arah gaya.

Artinya gaya sebesar 3 N ke kanan atau dalam arah OP

O = titik tangkap gaya

Panjang OP = besar gaya

Arah anak panah sebagai arah gaya

C. RESULTAN (PENJUMLAHAN) DAN SELISIH GAYA, (F)

Beberapa gaya yang bekerja pada suatu benda dalam satu garis

kerja dapat diganti oleh sebuah gaya yang dinamakan resultan gaya.

R = F1 + F2 + F3 + R = Resultan gaya

F = + (jika arah gaya ke kanan atau ke atas)

F = - (jika arah gaya ke kiri atau ke bawah)

Gaya-gaya Searah

R = F1+F2

Gaya-gaya yang Berlawanan Arah

R = F1-F2

Gaya-gaya yang Seimbang

F1 = F2

R = F1- F2 = 0

D. GAYA GESEKAN (FRICTION) (f)

Gaya gesekan adalah gaya yang berlawanan dengan arah

kecenderungan gerak benda. Gaya gesekan timbul karena

persentuhan langsung antara dua permukaan benda.

Gaya gesekan dapat terjadi pada zat padat, cair dan udara.

Gaya gesekan di udara dan di zat cair dipengaruhi oleh luas

bentangan benda. Cth: gesekan udara penerjun payung, gesekan

angin pada mobil yang melaju, gesekan air pada kapal.

Untuk mengurangi gaya gesekan di udara dan zat cair, maka bentuk

benda dibuat lebih pipih (streamline). Misalnya: desain mobil balap,

pesawat terbang, kapal selam, dll

Gaya gesekan pada permukaan zat padat dipengaruhi oleh:

1. kekasaran permukaan zat padat yang bersentuhan

2. gaya normal.

Gaya gesekan pada permukaan zat padat tidak dipengaruhi luas

bidang sentuh antara permukaan benda yang bersentuhan.

Gaya gesekan ada dua yaitu:

a. Gaya gesekan statis (fs) adalah gaya gesekan yang dialami benda

ketika masih diam (belum bergerak). Besar gaya gesekan statis dari

nol sampai nilai maksimum tertentu. Gaya gesekan statis maksimum

dialami benda yang akan mulai bergerak.

b. Gaya gesekan kinetis (fk) adalah gaya gesekan yang dialami benda

ketika benda telah bergerak. Gaya gesekan kinetis besarnya tetap

dan selalu lebih kecil dari gaya gesekan statis maksimum.

Cara memperkecil gaya gesekan:

(1) Memperlicin permukaan, misalnya dengan memberi minyak

pelumas.

(2) Menaruh benda di atas roda-roda sehingga lebih mudah

bergerak.

(3) Memisahkan kedua permukaan yang akan bersentuhan dengan

udara.

Gaya gesekan yang menguntungkan:

(1) Gaya gesekan pada rem, misalnya piringan rem sepeda motor

yang digunakan untuk memperlambat laju sepeda motor.

(2) Gaya gesekan antara ban mobil yang dibuat bergerigi dengan

permukaan jalan agar tidak selip.

(3) Gaya gesekan antara tangan dengan benda yang kita pegang,

sehingga benda dapat dibawa ke mana-mana.

(4) Gaya gesekan antara kaki dan permukaan jalan, sehingga kita

dapat berjalan tanpa tergelincir.

Gaya gesekan yang merugikan:

(1) Gaya gesekan antara ban kenderaan dengan jalan sehingga ban

cepat aus dan tipis.

(2) Gaya gesekan antara sepatu dengan lantai sehingga tumit

sepatu cepat tipis.

(3) Gaya gesekan antara angin dengan mobil yang menghambat

lajunya mobil, dapat diatasi dengan mendesain mobil

streamline (aerodinamis). Mobil dengan desain streamline

disebut juga mobil aerodinamis.

(4) Gaya gesekan antara kopling dengan mesin mobil menimbulkan

panas sehingga mesin mobil cepat aus.

E. BERAT BENDA / GAYA BERAT / GAYA GRAVITASI (w)

Massa adalah ukuran banyaknya zat yang dikandung suatu benda.

Berat benda adalah besarnya gaya tarik bumi yang bekerja pada

benda yang bermassa. Arah gaya berat selalu ke pusat bumi dan

besarnya tidak konstan, bergantung pada percepatan gravitasi bumi.

dengan:

w = berat benda (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2) = 10 m/s

2

ingat: massa benda selalu tetap (konstan) sedangkan berat dapat

berubah-ubah tergantung pada tempatnya (percepatan gravitasinya)

Misalnya Budi bermassa 40 kg jika berada di bumi pergi ke bulan,

massa Budi di bulan juga 40 kg, sedangkan berat Budi di bulan akan

berbeda dengan berat Budi di bumi karena percepatan gravitasi

bulan lebih kecil dari percepatan gravitasi bumi

0 = . .

12


F. HUKUM NEWTON

1. Hukum I Newton

Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol

(seimbang), maka benda yang mula-mula diam akan terus diam

(mempertahankan keadaan diam), sedangkan jika benda mula-mula

bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap (GLB).

Benda sedang diam; atau

F = 0 Benda sedang bergerak dengan

kecepatan tetap (GLB)

Hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman (inersia)

(kemalasan)

Inersia adalah sifat benda yang cenderung mempertahankan

keadaan geraknya (diam atau bergerak)

Contoh penerapan hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari:

1. Jika kita sedang naik mobil, tiba-tiba mobil direm, kita akan

terdorong ke depan. Hal ini disebabkan kita tadinya akan

bergerak ke depan sehingga ingin terus bergerak ke depan

meskipun mobil direm.

2. Pemain ice skating akan terus meluncur pada lintasannya, jika

tidak ada gaya luar yang mempengaruhinya

3. Satelit akan terus meluncur pada lintasannya, karena dalam

keadaan seimbang.

2. Hukum II Newton

Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada

suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan

resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.

atau

Dimana: F = resultan gaya (kg m/s2) (N)


a = percepatan benda (m/s2)

Contoh hukum II Newton:

(1) Diperlukan gaya yang lebih besar untuk mendorong truk

daripada mendorong sedan.

(2) Untuk benda yang massanya lebih kecil apabila didorong akan

menghasilkan percepatan yang lebih besar.

(3) Ketika supir menginjak pedal gas, mobil bergerak lebih cepat.

(4) Buah kelapa jatuh dari pohon akibat gaya berat.

(5) Balok yang didorong di lantai dapat berhenti akibat gaya

gesekan.

3. Hukum III Newton

Jika benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua (disebut

aksi), maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda

pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan (disebut

reaksi)

Ciri-ciri pasangan gaya aksi-reaksi:

(1) besarnya sama,

(2) arahnya berlawanan,

(3) bekerja pada dua benda yang berbeda.

Contoh Hukum III Newton:

(1) Ketika peluru ditembakkan dari sebuah senapan yang kita

pegang, maka senapan akan terdorong ke belakang. Hal ini

disebabkan adanya gaya yang bekerja pada senapan akibat

peluru.

(2) Ketika kaki menendang tembok dengan keras, maka tembok

akan memberikan gaya yang sama besarnya pada kaki,

akibatnya kaki menjadi sakit.

(3) Ketika kaki mendorong lantai ke belakang, maka lantai akan

mendorong kaki ke depan, akibatnya badan kita berjalan maju

ke depan.

(4) Ketika kaki mendorong lantai ke bawah dengan gaya yang lebih

besar dari berat badan, maka lantai mendorong badan ke atas

dengan gaya yang sama besarnya, akibatnya badan meloncat ke

udara.

(5) Ketika seekor kuda menarik sebuah kereta, kaki kuda

mendorong tanah ke belakang, maka gaya yang menyebabkan

kuda bergerak maju adalah gaya yang dikerjakan tanah pada

kaki kuda.

(6) Gaya tarik menarik antar benda yang bermassa.

(7) Gaya tarik menarik antara dua muatan tidak sejenis.

(8) Gaya tolak menolak antara dua muatan sejenis.

$ = 12 12 = . $

123 = 123

13


BAB 8. USAHA, ENERGI DAN PESAWAT

SEDERHANA

A. USAHA

Suatu gaya yang bekerja pada benda dikatakan melakukan usaha jika

gaya tersebut menyebabkan benda berpindah tempat.

Jika benda tidak berpindah, maka usahanya nol

Jika gaya tegak lurus arah perpindahannya, maka usahanya nol

Jika benda berpindah dengan kecepatan tetap, maka usahanya

nol

Jika gaya dan perpindahannya searah, maka usahanya positif

Jika gaya dan perpindahannya berlawanan arah, maka usahanya

negatif

Satuan SI untuk usaha adalah Joule

Dimana:

W = usaha (J)

F = resultan gaya (N)

s = perpindahan (m)

B. ENERGI

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha

Satuan SI untuk energi adalah Joule

1. Bentuk-bentuk energi

a. Energi potensial; energi potensial gravitasi bumi adalah energi

yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukannya terhadap

bumi.

Ep = energi potensial (J)


g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian (m)

b. Energi kinetik; energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya

atau kelajuannya

Ek = energi kinetik (J)


v = kecepatan benda (m/s)

c. Energi mekanik; energi yang berkaitan dengan gerak atau

kemampuan untuk bergerak.

d. Energi kimia; energi yang tersimpan dalam zat, atau bahan

bakar

e. Energi listrik; energi yang dihasilkan oleh muatan listrik yang

bergerak melalui kabel

f. Energi kalor (panas); energi yang dihasilkan oleh gerak internal

partikel-partikel dalam suatu zat

g. Energi bunyi; energi yang dihasilkan oleh getaran partikel-

partikel udara di sekitar sebuah sumber bunyi

h. Energi cahaya; energi yang dihasilkan oleh radiasi gelombang

elektromagnetik

i. Energi nuklir; energi yang dihasilkan oleh reaksi inti atom

2. Hukum Kekekalan Energi

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan,

namum dapat berubah dari satu bentuk yang lain.

3. Perubahan Bentuk Energi

Energi Asal Energi Akhir Contoh

Energi listrik

Energi cahaya Lampu, senter Energi kalor Setrika listrik, kompor listrik,

solder, lampu

Energi mekanik Kipas angin, motor listrik, jam tangan, jam dinding Energi kimia Pengisian aki

Energi bunyi Mikrofon, organ, dan alat musik lainnya

Energi

mekanik

Energi kalor Benda yang saling bergesekan

Energi bunyi Gong atau bedok yang dipukul Energi listrik Turbin, dinamo, generator

Energi kimia Energi kalor Bahan bakar ketika

memasak Energi listrik Pemakaian aki, baterai Energi cahaya

Energi kalor Menjemur pakaian Energi listrik Solar sel Energi kimia Mengubah struktur kimia

pada kamera film

4. Hukum Kekekalan Energi Mekanik 56 = 56! 53 + 57 = 53! + 57! 12 . . ! + . .. = 12 . . !! + . .. !

5. Hubungan antar usaha dan energi

Usaha sama dengan perubahan energi

C. DAYA

Daya adalah usaha atau perubahan energi setiap satuan waktu

P = daya (W) (Watt) (hp)

F = gaya (N)

v = kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

s = perpindahan (m)

1 hp = 746 watt

hp = horse power

D. PESAWAT SEDERHANA

Pesawat sederhana berfungsi untuk mempermudah usaha bukan

untuk memperkecil usaha

Dengan menggunakan pesawat sederhana akan diperoleh

keuntungan mekanis (KM)

Jenis-Jenis Pesawat Sederhana:

1. Tuas/Pengungkit

Tuas adalah pesawat sederhana yang berbentuk batang keras

sempit yang dapat berputar di sekitar titik tumpu, contohnya

linggris.

Rumus:

F = kuasa (N)

w = berat beban (N)

lF = lengan kuasa (m)

lw = lengan beban (m)

Rumus panjang tuas:

Keuntungan mekanis:

5 = . ..

53 = 12 . . !

56 = 57 + 53

= 5 = 53

= = 2. & = 2.

89 = 02

2 :; = 0 :<

l = lF + lw

89 = 02 = :;:<

= 12. &

14


Tuas berfungsi memperbesar gaya, sehingga usaha lebih mudah

dilakukan, tetapi tidak mengurangi usaha yang harus dilakukan

Tuas dikelompokkan menjadi 3 yaitu:

a. Tuas kelas pertama; titik tumpu selalu berada di antara kuasa

dan beban. Contoh : linggris, gunting, tang, dan pembuka kaleng,

sekop, dongkrak mobil, lengan yang mengangkat barbell

b. Tuas kelas kedua; kuasa dan beban berada pada sisi yang sama

dari titik tumpu, dan beban lebih dekat ke titik tumpu daripada

kuasa. Contoh : catut, pembuka botol, dan stapler, gerobak pasir

c. Tuas kelas ketiga; beban dan kuasa berada pada sisi yang sama

dari titik tumpu, tetapi kuasa lebih dekat ke titik tumpu daripada

beban. Contoh: sapu

2. Katrol

Katrol berfungsi mengangkat benda dengan mudah. Cara kerja

katrol sama dengan prinsip tuas.

a. Katrol tunggal tetap

Fungsi: mengubah arah gaya

KM = 1, sehingga F = w

O = titik tumpu

OA = lengan kuasa

OB = lengan beban

Rumus usaha:

W = beban x kenaikan beban

W = w x Sw

b. katrol tunggal bergerak

Fungsi: memperbesar gaya, kuasa

KM = 2, sehingga F = w

Rumus usaha:

W = beban x kenaikan beban

W = w x Sw

O = titik tumpu,

OA = lengan beban

OB = lengan kuasa

Untuk sistem katrol (takal) yaitu sistem yang terdiri dari beberapa

buah katrol maka keuntungan mekanis takal sama dengan banyak

tali penanggung beban.

3. Bidang Miring

Bidang miring adalah suatu permukaan miring yang penampangnya

berbentuk segitiga.

Rumus:

Keuntungan mekanis:

s = panjang bidang miring

h = tinggi bidang miring

Contoh bidang miring: baji, sekrup, tangga, pisau, kapak, jalan ke

gunung

0. = 2. &

89 = 02 = &

15


BAB 9. TEKANAN

A. TEKANAN PADA ZAT PADAT

Tekanan adalah gaya per satuan luas bidang di mana gaya tersebut

bekerja

Rumus: A

FP =

Dengan:

P = tekanan (N/m2) atau Pa

F = gaya tekan (N)

A = luas bidang tekan (m2)

Ingat: 1 atm = 76 cmHg = 105 Pa

B. TEKANAN DALAM ZAT CAIR

Tekanan yang dakibatkan oleh zat cair pada kedalaman tertentu

disebut tekanan hidostatis

Sifat tekanan hidrostatis:

Pada kedalaman yang sama, tekanan sama besar dan ke segala

arah

Semakin ke dalam tekanannya semakin besar

Bergantung pada massa jenis cairan

Bergantung pada percepatan gravitasi bumi

Tidak bergantung pada bentuk wadahnya

Rumus:

Dengan:

P = tekanan hidrostatis di titik A (Pa)

= massa jenis cairan (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = kedalaman (m)

S = berat jenis (N/m3)

1. Hukum Pascal

Hukum Pascal dikemukakan oleh Blaise Pascal yang berbunyi:

Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup akan

diteruskan ke segala arah dengan sama besar

2

2

2

1

2

1

2

1

2

1

21

dd

FF

AA

FF

PP

atau ==

=

Ingat: Tekanan sama bukan gaya

Dengan:

F1 = gaya pada penampang A1 (N)

F2 = gaya pada penampang A2 (N)

A1 = luas penampang 1 (m2)

A2 = luas penampang 2 (m2)

Manfaat hukum Pascal yaitu dengan gaya yang kecil dapat

dihasilkan gaya yang besar.

AlatAlat yang bekerja berdasarkan Hukum Pascal yaitu: dongkrak

hidrolik, pompa hidrolik ban sepeda, rem hidrolik, alat pengangkat

mobil hidrolik, kursi dokter gigi atau pemangkas rambut, elevator

hidrolik.

2. Bejana Berhubungan

Jika bejana berhubungan diisi zat cair sejenis maka tinggi

permukaan zat cair akan sama

Jika bejana berhubungan diisi zat cair tidak sejenis maka tinggi

permukaan zat cair tidak sama

Rumus: hhPP atau 221121 .. == Dengan:

1 = massa jenis cairan 1 (kg/m3) (g/cm

3)

1 = massa jenis cairan 2 (kg/m3) (g/cm

3)

h1 = tinggi zat cair 1 dari bidang batas titik (cm)

h2 = tinggi zat cair 2 dari bidang batas titik (cm)

3. Hukum Archimedes

Setiap benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam

zat cair akan mendapat gaya ke atas(FA) sebesar berat zat cair yang

didesak oleh benda itu

Rumus:

VgwwF aauA .==

Dengan:

FA = gaya angkat ke atas pada benda (N)

Wu = berat benda di udara

Wa = berat benda di dalam zat cair (N)

= massa jenis cairan (kg/m3)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Va = volume benda yang tercelup (m3)

Dengan adanya gaya angkat ke atas pada benda, maka benda dapat

terapung, melayang, dan tenggelam

a. Benda terapung; benda < cairan

b. Benda melayang; benda = cairan

c. Benda tenggelam; benda > cairan

Ingat: untuk benda melayang atau terapung berlaku

Penerapan hukum archimedes antara lain:

Jembatan ponton (jembatan apung), balon udara, kapal laut dan

kapal selam, hidrometer (alat untuk mengukur massa jenis zat cair),

galangan kapal

C. TEKANAN GAS

Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi. Karena

udara mempunyai berat, maka menyebabkan adanya tekanan dalam

udara yang disebut tekanan atmosfer. Arah tekanan ini ke segala

arah

1. Tekanan Gas Dalam Ruang Terbuka

Torricelli berhasil mengukur tekanan udara di ruang terbuka dengan

alat barometer

Dari hasil percobaan didapatkan :

a. Tekanan udara akibat lapisan atmosfer bumi tepat di

permukaan laut adalah sekitar 76 cm air raksa atau 76 cmHg

yang disebut dengan satu atmosfer (1 atm)

b. Setiap kenaikan 100 m dari permukaan laut tekanan udara

berkurang 1 cmHg

Apabila percobaan Torricelli menggunakan air, maka tinggi air yang

dapat ditahan oleh udara sekitar 10 meter.

0 = 2=

> = . .. > = '.

16


Rumus Barometer raksa terbuka:

Dimana:

Pudara = tekanan udara (cmHg)

h = ketinggian tempat (m)

2. Tekanan Gas Dalam Ruang Tertutup

Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan

udara di dalam ruang tertutup

a. Manometer zat cair terbuka

Pgas = tekanan gas (cmHg) (atm)

P0 = tekanan udara luar (cmHg) (atm) = massa jenis zat (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s

2)

h = kedalaman zat cair (m)

Jika zat cair adalah raksa maka:

b. Manometer raksa tertutup

c. Manometer Air Terbuka

3. Hukum Boyle

Robert Boyle menyatakan bahwa:

hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah

konstan

Rumus:

Alat-alat yang berkerja berdasarkan hukum Boyle:

Manometer air raksa terbuka, manometer air raksa tertutup,

manometer logam, pompa air, pompa udara, pipet, siphon, pompa

tekanan udara, botol setan, tempat minum burung.

?@ = A76 100E F. = G76 HI * 100

J = ( + . J = ( .

J = ( + J = (

J = GI F.

K = !K!

J = AL + 13,6E F.

17


BAB 10. GETARAN DAN GELOMBANG

A. GETARAN

Getaran adalah gerak bolak-balik suatu benda melalui titik seimbang

secara periodik.

Satu getaran adalah satu kali melakukan gerak bolak balik.

A-O-B-O-A = 1 getaran (n=1)

O-B-O-A-O = 1 getaran (n=1)

B-O-A-O-B = 1 getaran (n=1)

A-O-B = getaran (n= )

O-B-O = getaran (n= )

A-O = getaran (n= )

O-B = getaran (n= )

Titik O adalah titik keseimbangan

1. Simpangan dan Amplitudo

Simpangan getaran adalah posisi partikel yang bergetar terhadap

titik keseimbangannya.

Amplitudo getaran (A) adalah simpangan maksimum suatu getaran.

2. Periode dan Frekuensi

Periode (T) getaran adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai

satu kali getaran.

Frekuensi (f) getaran adalah banyaknya getaran tiap satuan waktu.

Rumus:

Dengan:

T = periode (s)

f = frekuensi (1/s) (Hz)

t = waktu yang diperlukan untuk melakukan sejumlah getaran (s)

n = jumlah getaran dalam waktu t sekon

B. GELOMBANG

Gelombang adalah getaran yang merambat. Dalam perambatannya

gelombang memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain,

sedangkan medium yang dilaluinya tidak ikut merambat.

Menurut mediumnya gelombang dibagi menjadi dua, yaitu :

a. Gelombang mekanik; gelombang yang dalam perambatannya

memerlukan medium perantara.

Contoh: gelombang bunyi, gelombang pada tali, gelombang air.

b. Gelombang elektromagnetik; gelombang yang dapat merambat

di ruang hampa/tanpa medium.

Contoh: cahaya, gelombang radar, gelombang radio.

Menurut arah rambatnya, gelombang dapat dibagi menjadi dua,

yaitu:

a. Gelombang Transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya

tegak lurus terhadap arah rambatannya.

Contoh: gelombang pada tali, gelombang cahaya, gelombang

permukaan air.

Puncak B,F

Dasar D,H

Bukit ABC, EFG

Lembah CDE, GHI

Amplitudo BB, DD, FF, HH

Panjang satu gelombang (O) Dibaca: lambda

A C E , E G I

B F (puncak ke puncak)

D H (dasar ke dasar)

b. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya

sejajar terhadap arah rambatannya.

Contoh: gelombang pada slinki dan gelombang bunyi.

Panjang satu gelombang () adalah jarak 1 renggangan dan 1

rapatan; jarak pusat rapatan ke pusat rapatan; atau jarak pusat

renggangan ke pusat renggangan.

1. Periode dan Frekuensi gelombang

Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu panjang gelombang.

Frekuensi gelombang (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi

setiap sekon.

Hubungan frekuensi dengan periode gelombang

2. Cepat rambat gelombang

Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang

dibagi dengan waktu untuk merambat.

Hubungan panjang gelombang, periode, frekuensi dan cepat

rambat

= tn S = nt = 1f = tn S = nt = 1f

= T = . f

= &

18


BAB 11. BUNYI

A. SIFAT-SIFAT BUNYI

Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar.

Bunyi merupakan gelombang longitudinal, sehingga merambat

dalam bentuk rapatan dan regangan molekul-molekul medium

yang dilaluinya.

Bunyi termasuk gelombang mekanik, karena memerlukan

medium (padat, cair, gas) untuk merambat.

Bunyi merambat paling baik dalam zat padat dan paling buruk

dalam gas.

Bunyi dapat mengalami pemantulan.

B. CEPAT RAMBAT BUNYI

Cepat rambat bunyi didefinisikan sebagai hasil bagi antara jarak

sumber bunyi ke pendengar dengan selang waktu yang diperlukan

bunyi untuk merambat sampai ke pendengar.

Dimana:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

s = jarak sumber bunyi ke pendengar (m)

t = waktu yang diperlukan bunyi untuk merambat (s)

Pada gelombang bunyi juga berlaku rumus

Dimana:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

= panjang gelombang bunyi (m)

f = frekuensi bunyi (Hz)

1. Pengaruh suhu pada cepat rambat bunyi

Semakin tinggi suhu udara, semakin besar cepat rambatnya

Semakin rendah suhu udara, semakin kecil cepat rambatnya

Dimana:

v = cepat rambat bunyi pada suhu toC

vo= cepat rambat bunyi pada suhu 0oC = 332 m/s

t = suhu udara (oC)

Syarat untuk terjadi dan terdengarnya bunyi yaitu:

(1) Adanya benda yang bergetar (sumber bunyi)

(2) Adanya zat perantara (medium)

(3) Adanya penerima yang berada di dekat sumber

2. Jenis-jenis bunyi berdasarkan frekuensinya

1. Infrasonik

infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz

infrasonik dapat didengar oleh jangkrik, anjing

2. Audiosonik

Audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya berkisar 20 Hz

20.000 Hz

Audiosonik dapat didengar oleh telinga manusia

3. Ultrasonik

Ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz

Ultrasonik dapat didengar oleh lumba-lumba dan kelelawar

Ultrasonik dimanfaatkan untuk :

a. Kaca mata tuna netra

b. Ultrasonografi (USG)

c. Membunuh bakteri dalam makanan yang akan diawetkan

d. Mencampur logam agar merata

e. Mengukur kedalaman laut

3. Macam-macam bunyi

Nada, yaitu bunyi yang frekuensinya tetap dan teratur

Tinggi rendahnya nada pada bunyi tergantung pada frekuensi

bunyi

Kuat lemahnya bunyi tergantung pada amplitudo bunyi

Desah, yaitu bunyi yang frekuensinya tidak teratur. Contoh:

suara angin, suara ombak

Dentum, yaitu bunyi yang frekuensinya tinggi tetapi masih

didengar oleh telinga manusia. Contoh: bunyi bom

Warna bunyi/timbre/kualitas bunyi adalah perbedaan nada yang

dihasilkan sumber bunyi, meskipun frekuensinya sama. Contoh:

nada seruling, gitar, piano tetap dapat dibedakan bunyinya

meskipun frekuensinya sama

Warna bunyi berbeda disebabkan oleh bentuk gelombang yang

berbeda

Bentuk gelombang bunyi berbeda karena adanya perbedaan

frekuensi nada-nada atas, tetapi frekuensi nada dasarnya sama

4. Frekuensi Bunyi pada Interval Nada

Perbandingan frekuensi nada (interval nada)

Perbandingan frekuensi nada dengan nada C

C : C = 24 : 24 = 1 : 1 prime D : C = 27 : 24 = 9 : 8 sekunde E : C = 30 : 24 = 5 : 4 terts F : C = 32 : 24 = 4 : 3 kuart G : C = 36 : 24 = 3 : 2 kuint A : C = 40 : 24 = 5 : 3 sext B : C = 45 : 24 = 15 : 8 septime C : C = 48 : 24 = 2 : 1 oktaf

C. HUKUM MARSENNE

Menurut Marsenne, faktor faktor yang mempengaruhi frekuensi

bunyi seutas senar atau dawai:

1. Panjang senar; semakin panjang senarnya semakin rendah

frekuensinya

2. Luas penampang; semakin besar luas penampangnya, semakin

rendah frekuensinya

3. Massa jenis senar; semakin besar massa jenisnya, semakin

rendah frekuensinya

4. Tegangan senar; semakin besar tegangan senar, semakin tinggi

frekuensinya

Rumus Marsenne

= massa jenis senar (kg/m3)

f = frekuensi senar (Hz)

L = panjang senar (m)

T = tegangan senar (N)

A = luas penampang senar (m2)

Untuk perbandingan dua buah senar berlaku

D. RESONANSI

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda bila benda lain

bergetar didekatnya.

Frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi benda

yang ikut bergetar

Misalnya pada gambar, jika bandul A digetarkan maka bandul C

ikut bergetar (beresonansi)

Rumus Panjang kolom udara

L = panjang kolom udara

= panjang gelombang

Resonansi pertama (n=1)

Resonansi kedua (n=3)

Resonansi ketiga (n=5), dst

= &

= O. S

= L + 0,6.

S!S = V!. .VWV. !. VW!

S = 12 X . W

= Y4 O

1 : 2 : 3 : 4 : 5 DIHAPAL!!!

oktaf kuint kuart terts

19


E. PEMANTULAN BUNYI

1. Hukum Pemantulan Bunyi

a. Bunyi datang, bunyi pantul dan garis normal terletak pada satu

bidang datar.

b. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

2. Macam-macam bunyi pantul

(a) Bunyi pantul yang bersamaan dengan bunyi asli

Bunyi ini terjadi jika jarak antara sumber bunyi dengan dinding

pemantul cukup dekat. Bunyi ini memperkuat bunyi asli.

Misalnya di dalam kamar, di ruang kelas.

(b) Gaung/kerdam adalah bunyi pantul yang sebagian bersamaan

dengan bunyi aslinya, sehingga bunyi aslinya tidak jelas. Bunyi ini

terjadi jika jarak antara sumber dengan dinding pemantul agak

jauh. Misalnya di dalam gedung bioskop

Misalkan kita mengucapkan kata matahari

Bunyi asli : Ma ta ha ri

Bunyi pantul Ma ta ha ri

Terdengar : Ma ri

(c) Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli

selesai diucapkan. Bunyi ini tejadi jika jarak antara sumber

dengan dinding pemantul cukup jauh. Misalnya di lereng bukit

dan lembah

Misalkan kita mengucapkan kata matahari

Bunyi asli : Ma ta ha ri

Bunyi pantul Ma ta ha ri

Terdengar : Ma ta ha ri Ma ta ha ri

Zat-zat yang dapat menyerap bunyi yang diterimanya disebut zat

peredam bunyi. Misalnya karpet, karet, karton, busa, wol, gabus,

dsb.

3. Manfaat Bunyi Pantul

(1) Mengukur kedalaman laut

(2) Survey geofisika

(3) Ultrasonografi (USG)

(4) Kacamata tunanetra

(5) Mendeteksi cacat dan retak pada logam

(6) Mengukur ketebalan pelat logam

(7) Menentukan cepat rambat bunyi di udara

(8) Sebagai sonar

4. Faktor-faktor yang mempengaruhi kuat bunyi

1. Amplitudo sumber bunyi

2. Jarak antara sumber bunyi dengan pendengar

3. Adanya resonansi

4. Adanya dinding pemantul

Rumus pemantulan bunyi:

d = jarak bunyi ke dinding pemantul (m)

t = waktu (s)

F. EFEK DOPPLER

Efek Doppler adalah efek berubahnya frekuensi yang terdengar oleh

pendengar karena gerak sumber bunyi atau pendengar. Jika sumber

bunyi mendekati pendengar, maka pendengar akan menerima

getaran yang lebih banyak sehingga frekuensi bunyi lebih tinggi.

Sebaliknya, jika sumber bunyi menjauhi pendengar, pendengar akan

menerima getaran lebih sedikit sehingga frekuensi bunyi lebih

rendah, tetapi frekuensi asal tidak berubah.

= & = 2[

20


BAB 12. CAHAYA

Cahaya merupakan salah satu spektrum gelombang elektromagnetik

sehingga dapat merambat tanpa memerlukan medium perantara

(vakum).

Sifat-sifat cahaya:

(1) merambat lurus

(2) memiliki energi dalam bentuk radiasi

(3) dapat dipantulkan

(4) dapat dibiaskan

(5) dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi),

perpaduan (interferensi), lenturan (difraksi), pengutuban

(polarisasi)

Identifikasi cahaya

Merupakan gelombang elektromagnetik, dapat merambat

melalui vakum (hampa udara)

Merupakan gelombang transversal

Kelajuan cahaya (c) = 300 000 000 m/s

Cahaya merambat menurut garis lurus, sehingga apabila mengenai

suatu benda dapat menghasilkan bayangan. Bayang-bayang terdiri

dari bayang-bayang gelap (umbra) dan bayang-bayang kabur

(penumbra)

A. PEMANTULAN CAHAYA (REFLECTION)

Cahaya dapat dipantulkan. Ada 2 jenis pemantulan cahaya yaitu :

1. Pemantulan teratur adalah pemantulan yang terjadi jika

permukaan benda yang memantulkan rata (licin/mengkilap) dan

halus

2. Pemantulan baur (difus) adalah pemantulan yang terjadi jika

permukaan benda yang memantulkan tidak rata atau kasar

1. Hukum pemantulan Cahaya

1. Sinar datang, garis normal, sinar pantul, berpotongan pada satu

titik dan terletak pada satu bidang datar.

2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

2. Pemantulan pada cermin datar

Sifat-sifat bayangan pada cermin datar

1. maya (di belakang cermin, tidak dapat ditangkap layar)

2. sama besar dengan bendanya

3. tegak

4. menghadap terbalik dengan bendanya

5. jarak benda ke cermin = jarak bayangan dari cermin

3. Pemantulan pada cermin lengkung

a. Pemantulan Cahaya pada cermin cekung (concave mirror)

Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya sehingga disebut

cermin konvergen

Bagian-bagian cermin cekung

Keterangan:

M = R = 2f = pusat kelengkungan cermin, jari-jari

F = titik fokus, titik api

O = titik pusat bidang cermin

Ruang I diantara O dan F Ruang III > OM

Ruang II diantara F dan M Ruang IV di belakang cermin

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

1. sinar datang sejajar dengan sumbu utama cermin, dipantulkan

melalui titik fokus

2. sinar datang melalui titik fokus, dipantulkan sejajar sumbu

utama cermin

3. sinar datang melalui titik pusat kelengkungan M, dipantulkan

melalui titik pusat kelengkungan tsb

Penggunaan cermin cekung: untuk berdandan, pemantul pada

lampu sorot mobil dan lampu senter

b. Pemantulan pada cermin cembung (conveks mirror)

Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut

dengan cermin divergen.

Bagian-bagian cermin cembung

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

1. sinar datang sejajar dengan sumbu utama cermin, dipantulkan

seolah-olah datang dari titik fokus f

Catatan:

1. Apabila cermin digeser sejauh x cm, maka jarak antara

bayangan awal dan bayangan akhir bergeser sejauh 2x cm

2. Untuk melihat bayangan seluruh badan kita, panjang

cermin minimal yang diperlukan = setengah dari tinggi

seluruh badan

3. Untuk dua cermin datar yang membentuk sudut , dapat

menghasilkan bayangan sebanyak Y = "\L] 1

Cara menghafal sifat bayangan

1. Ruang benda + Ruang bayangan = 5

2. Jika bayangan di depan cermin: nyata, terbalik

Jika bayangan di belakang cermin: maya, tegak

3. Jika ruang bayangan > ruang benda: bayangan diperbesar

Jika ruang bayangan < ruang benda: bayangan diperkecil

4. Jika benda yang terletak di depan cermin digerakkan mendekati

cermin maka diperoleh bayangan makin besar.

21


2. Sinar datang menuju titik fokus, dipantulkan sejajar sumbu

utama cermin

3. sinar datang menuju titik pusat kelengkungan M, dipantulkan

seolah-olah dari titik pusat kelengkungan tsb.

Sifat bayangan pada cermin cembung selalu: maya, tegak,

diperkecil. (karena benda selalu di ruang IV, sehingga bayangan

selalu di ruang I)

Penggunaan cermin cembung: kaca spion mobil, kaca yang

dipasang pada persimpangan jalan

4. Rumus pembentukan bayangan pada cermin

Keterangan:

f = fokus cermin

s = jarak benda ke cermin

s = jarak bayangan ke cermin

M = perbersaran cermin

h = tinggi benda

h = tinggi bayangan

B. PEMBIASAN CAHAYA (REFRACTION)

Pembiasan adalah peristiwa pembelokan cahaya pada saat

mengenai bidang batas antara dua medium yang berbeda

kerapatannya.

1. Hukum Snellius tentang Pembiasan

Hukum I Snellius: sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak

pada satu bidang datar.

Hukum II Snellius: jika sinar datang dari medium kurang rapat ke

medium lebih rapat, maka sinar dibelokkan mendekati garis normal;

dan sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat,

maka sinar dibelokkan menjauhi garis normal.

Rapat atau tidaknya medium ditentukan berdasarkan angka indeks

bias mediumnya (n). Makin besar nilai indeks bias mediumnnya

maka semakin rapat mediumnya.

Medium Indeks bias

Vakum 1,0000

Udara 1,0003 = 1

Air 1,33 = 4/3

Gelas 1,5 1,9

Intan 2,42

Sewaktu cahaya merambat dari suatu medium ke medium lainnya

maka:

1. cepat rambat gelombang berubah (v)

2. panjang gelombang berubah ()

3. frekuensi gelombang cahaya tetap (f)

Keterangan:

c = cepat rambat cahaya dalam vakum/udara (3 108 m/s) n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

1 = panjang gelombang pada medium 1

2 = panjang gelombang pada medium 2

v1 = cepat rambat gelombang pada medium 1

v2 = cepat rambat gelombang pada medium 2

Ketika cahaya melewati dua medium yang berbeda, selain

mengalami pembiasan, cahaya juga mengalami pemantulan

2. Pemantulan Sempurna

Keterangan:

(1) Sinar datang tegak lurus (sudut datang 0o) dari air ke udara,

tidak dibiaskan tetapi diteruskan

(2) Sinar datang dari air ke udara dibiaskan menjauhi garis normal

(3) Sinar datang dari air ke udara, dibiaskan maksimum 90o. Sudut

datang ini disebut sudut kritis (sudut batas).

(4) Sinar datang lebih besar dari sudut kritis, tidak mengalami

pembiasan lagi, tetapi mengalami pemantulan sempurna.

3. Syarat terjadinya pemantulan sempurna

1. Sinar harus datang dari medium lebih rapat ke medium kurang

rapat.

2. Sudut datang harus lebih besar dari sudut kritis (ik)

Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias 900

Contoh pemantulan sempurna:

1. fatamorgana: permukaan jalan tampak berair

2. pemantulan sempurna pada kabel serat optic

3. berlian tampak berkilau

4. pemantulan sempurna pada prisma kaca,dll.

4. Pembiasan cahaya pada lensa

Lensa adalah benda optik tembus cahaya yang dibatasi oleh dua

permukaan bidang lengkung

a. Pembiasan cahaya pada lensa cembung (convex lens)

Lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya sehingga disebut

lensa konvergen

Jenis-jenis lensa cembung

1. Lensa Cembung rangkap (bikonbeks)

2. Lensa Cembung yang datar (Plan-konveks)

3. Lensa Cembung yang cekung (Konveks-konkaf)

1S = 1& + 1& S = _2

S = &. && + & & = &. S& S & = &. S& S 9 = ` & K& ` =

K

Perjanjian tanda pada cermin

s bertanda + jika benda terletak di depan cermin (benda nyata)

s bertanda jika benda terletak di belakang cermin (benda maya)

s bertanda + jika bayangan di depan cermin (bayangan nyata)

s bertanda jika bayangan di belakang cermin (bayangan maya)

f dan R bertanda + untuk cermin cekung

f dan R bertanda untuk cermin cembung

Y = ! Y! O Y = O! Y! Rumus pembiasan cahaya

Y =

22


Bagian-bagian lensa cembung

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

1. sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus

aktif f1

2. sinar datang melalui titik fokus pasif f2, dibiaskan sejajar sumbu

utama

3. sinar datang melalui titik pusat optik O, diteruskan tanpa

dibiaskan

Cara menghafal sifat bayangan pada lensa cembung sama dengan

pada cermin cekung

Penggunaan lensa cembung: kacamata rabun dekat, lup (kaca

pembesar), lensa-lensa pada teropong, mikroskop, dsb.

b. Pembiasan pada lensa cekung (concave lens)

Lensa cekung bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut

dengan lensa divergen

Jenis-jenis lensa cekung

1. Lensa Cekung rangkap (bikonkaf)

2. Lensa Cekung yang datar (Plan-konkaf)

3. Lensa Cekung yang cembung (Konkaf-konveks)

Bagian bagian lensa cekung

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

1. sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan akan

berasal dari titik fokus aktif f1

2. sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif f2, dibiaskan

sejajar sumbu utama

3. sinar datang melalui titik pusat optik O, diteruskan tanpa

dibiaskan

Sifat bayangan pada lensa cekung selalu: maya, tegak, diperkecil.

Penggunaan lensa cekung: kacamata rabun jauh, lensa pada

teropong panggung (Galileo), dsb.

5. Rumus Pembentukan bayangan pada lensa

6. Kekuatan Lensa

Untuk menambah kekuatan lensa kita dapat gunakan gabungan

lensa dengan sumbu utama dan bidang batas kedua lensa saling

berhimpit satu sama lain. Dari penggabungan lensa ini maka akan

didapatkan fokus gabungan yang memenuhi hubungan

Keterangan:

f = fokus lensa

s = jarak benda ke lensa

s = jarak bayangan ke lensa

M = perbesaran lensa

P = kekuatan lensa (dioptri)

1S = 1& + 1& S = _2

S = &. && + & & = &. S& S & = &. S& S 9 = ` & K& ` =

K

= 1SGI = 100SGI

1SJa = 1S + 1S! + 1S" + + 1Sb Ja = + ! + " + b

Perjanjian tanda pada lensa

s bertanda + jika benda terletak di depan lensa (benda nyata)

s bertanda jika benda terletak di belakang lensa (benda maya)

s bertanda + jika bayangan di belakang lensa (bayangan nyata)

s bertanda jika bayangan di depan lensa (bayangan maya)

f dan R bertanda + untuk lensa cembung atau konveks

f dan R bertanda untuk lensa cekung atau konkaf

23


BAB 13. ALAT-ALAT OPTIK

A. MATA

1. Bagian-bagian mata

Kornea mata

(cornea)

Lapisan terluar mata yang dilapisi selaput bening

dan berfungsi menerima dan meneruskan

cahaya yang masuk pada mata, serta melindungi

bagian mata

Iris Selaput tipis yang membentuk celah lingkaran

dan berfungsi memberi warna pada mata

Pupil Celah lingkaran yang dibentuk iris dan berfungsi

mengatur banyaknya (intensitas) cahaya yang

masuk ke dalam mata

Lensa mata Berbentuk cembung, elastis, dan bening dan

berfungsi untuk membiaskan cahaya dari benda

supaya terbentuk bayangan pada retina

Retina Tempat jatuhnya cahaya yang masuk ke mata

Aqueous

humour

Cairan di depan lensa mata untuk membiaskan

cahaya ke dalam mata

Otot siliar

(Ciliary muscle)

Otot yang mengatur cembung pipihnya lensa

mata atau yang mengatur jarak fokus lensa mata

Saraf mata

(Optic nerve)

Berfungsi meneruskan rangsangan bayangan dari

retina menuju ke otak

Bayangan yang dibentuk oleh mata bersifat nyata, terbalik dan

diperkecil

Daya akomodasi mata adalah kemampuan mata untuk

mencembung atau memipihkan lensa mata

Ketika mata dalam keadaan cembung minimum (paling pipih)

untuk melihat sesuatu pada jarak paling jauh yang masih dapat

dilihat oleh mata (titik jauh mata) dikatakan mata tidak

berakomodasi

Ketika mata dalam keadaan cembung maksimum untuk melihat

sesuatu pada jarak paling dekat (titik dekat mata) yang masih

dapat dilihat oleh mata dikatakan mata berakomodasi

maksimum

Titik dekat mata (Punctum Proximum = PP) adalah titik terdekat

yang dapat dilihat oleh mata dengan jelas

Titik jauh mata (Punctum Remotum = PR) adalah titik terjauh

yang dapat dilihat oleh mata dengan jelas

Untuk mata normal (emetropi) : PP = 25 cm dan PR = ~

2. Cacat Mata

a) Rabun jauh/ terang dekat/ nearsighted (miopi)

Mata rabun jauh dapat melihat benda dekat, tetapi tidak dapat

melihat benda jauh

PP < 25 cm dan PR = jarak tertentu (x)

Ketika melihat benda jauh (tanpa akomodasi) bayangan jatuh di

depan retina

Untuk mengoreksi miopi digunakan lensa cekung yang bersifat

divergen

Pada lensa kacamata berlaku

b) Rabun dekat/ terang jauh/ farsighted (hipermetropi)

Mata rabun dekat dapat melihat benda jauh, tetapi tidak dapat

melihat benda dekat

PP > 25 cm dan PR = ~

Ketika melihat benda dekat (berakomodasi maksimum)

bayangan jatuh di belakang retina

Untuk mengoreksi hipermetropi digunakan lensa cembung yang

bersifat konvergen

Pada lensa kacamata berlaku

P = kekuatan lensa (dioptri)

c) Mata tua (Presbiop)

Mata tua sulit melihat benda jauh maupun dekat

PP > 25 cm dan PR = jarak tertentu

Untuk mengoreksi presbiop digunakan lensa rangkap (bifocal)

yaitu lensa atas cekung dan lensa bawah cembung

d) Astigmatis

Astigmatis disebabkan oleh kornea atau lensa yang kurang bundar

sehingga benda titik difokuskan sebagai garis pendek, yang

mengaburkan bayangan. Hal ini dikarenakan kornea berbentuk sferis

dengan bagian silindrisnya bertumpuk.

e) Katarak atau glukoma

B. KAMERA

Bagian-bagian kamera

Lensa Memfokuskan objek

Aperture (diafragma) Mengatur banyaknya cahaya yang masuk

Film Tempat jatuh bayangan yang difokuskan

Bayangan yang dihasilkan oleh kamera bersifat nyata, terbalik dan

diperkecil

Rumus pada kamera sama dengan rumus pada lensa

C. SLIDE PROYEKTOR

Slide proyektor digunakan untuk memproyeksikan sebuah benda

diapositif sehingga diperoleh bayangan nyata, terbalik dan

diperbesar pada layar.

D. LUP (KACA PEMBESAR)

- Lup adalah lensa cembung yang dapat dipakai untuk melihat

benda yang sangat kecil karena lup memiliki perbesaran anguler

- Perbesaran anguler (Ma) adalah perbandingan ukuran anguler

yang dilihat oleh alat optik () dengan yang dilihat oleh mata

telanjang (0)

- Untuk melihat bayangan pada lup dengan jelas benda harus

diletakkan di antara O dan F atau di ruang I

- Sifat bayangan yang dihasilkan lup : maya, tegak, dan diperbesar

- Penggunaan normal sebuah lup adalah untuk mata berakomodasi

maksimum

s = - PR dan s = ~

s = - PP dan s = 25 cm

[ = &3> &

24


- Perbesaran Lup untuk emetrop (PP = 25 cm atau 30 cm, PR = ~)

E. MIKROSKOP

- Mikroskop dipakai untuk melihat benda yang sangat kecil dan

memiliki perbesaran anguler yang lebih besar dari lup

- Terdiri dari dua lensa cembung, yaitu lensa objektif (dekat ke

benda) dan lensa okuler (dekat ke mata)

- Jarak fokus okuler (fok) lebih besar dari jarak fokus lensa objektif

(fob)

- Letak benda harus di antara fob dan 2f0b

- Sifat bayangan pada lensa objektif : nyata, terbalik, diperbesar

- Sifat bayangan pada lensa okuler : maya, tegak, diperbesar

- Sifat bayangan akhir oleh mikroskop : maya, terbalik, diperbesar

F. TEROPONG ATAU TELESKOP

- Teropong dipakai untuk melihat benda yang sangat jauh agar

tampak lebih dekat dan jelas

- Ada 2 jenis utama teropong

a. Teropong bias: disusun dari beberapa lensa

cth: teropong bintang/astronomi, teropong bumi, teropong

panggung (Galileo)

b. Teropong pantu

rangkuman-materi-fisika-smp.pdf

Documents