Fisika Inti



Telah diketahui bahwa penemu sinar x adalah Rontgen. Sinar x terjadi ketika sinar katoda yang berupa elektron berkecepatan tinggi menumbuk elektroda tembaga. Akibat tumbukan tersebut, tembaga melepaskan elektron terluarnya dan tempat elektron yang kosong ini selanjutnya diisi oleh elektron tembaga dari tingkat energi lain yang lebih tinggi. Pengisian tempat kosong oleh elektron tembaga dari tingkat energi yang lebih tinggi menyebabkan terjadinya pemancaran radiasi. Radiasi ini oleh Rontgen disebut sebagai sinar x.

Pemahaman mengenai inti atom selanjutnya dijelaskan oleh percobaan Moseley. Moseley melakukan penelitian untuk mengukur panjang gelombang sinar x berbagai unsur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap unsur memancarkan radiasi sinar x dengan panjang gelombang yang khas. Panjang gelombang yang dihasilkan tergantung pada jumlah ion positif didalam inti atom. Penelitian juga menunjukkan bahwa inti atom mempunyai muatan yang berharga kelipatan dari +1,6×10-9C. Moseley selanjutnya menyebut jumlah proton dalam atom adalah nomor atom.



Tabung sinar X



Wilhelm Conrad Rontgen

Nomor Atom dan Nomor Massa

Inti atom mengandung proton dan netron. Nomor atom sama dengan jumlah proton didalam inti atom sedangkan nomor massa sama dengan jumlah proton dan netron didalam inti atom. Notasi untuk menyatakan susunan inti atom yaitu proton dan netron dialam inti atom dapat dinyatakan sebagai berikut:




Isotop, Isoton dan Isobar


1. Isotop
Atom yang mempunyai nomor atom yang sama tetapi memiliki nomor massa yang berbeda disebut dengan isotop

Nomor atom 7 Nomor atom 7
Nomor massa 14 Nomor massa 15

2. Isoton
Isoton ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda),tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama.Karena nomor atomnya berbeda maka sifat-sifatnya juga berbeda.



3. Isobar
Isobar adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah nomor massa yang sama. Karena nomor atomnya berbeda maka sifat-sifatnya juga berbeda.




 
A. GETARAN

Gejala getaran banyak dijumpai dalam kehidupan sehari– hari. Senar gitar, beduk, pita suara, bandul, dan mistar merupakan benda– benda yang dapat memperlihatkan gejala getaran. Pada saat senar gitar dipetik , maka senar tampak bergerak ke atas dan ke bawah secara berulang– ulang. Kulit beduk juga
bergerak naik turun secara berulang– ulang bila dipukul. Saat berbicara selaput suara kita bergetar. Apabila diperhatikan dengan cermat, ternyata senar gitar dan kulit beduk bergerak naik turun secara teratur (secara periodik) melewati titik yang sama. Jadi getaran adalah gerak bolak- balik benda secara teratur melalui titik keseimbangan


1. Simpangan dan Amplitudo Getaran


Ketika tarikan dilepas, beban akan bergerak bolak– balik di sekitar titk keseimbangannya. Misalkan, titik keseimbangan kita namai a, titik saat beban berada di bawah titik keseimbangan dinamai b, dan titik saat beban berada di atas titik keseimbangan dinamai c. setelah beban disimpangkan ke bawah sampai titik b, beban melakukan gerakan dari b ke c nelalui a dan dari c kembali ke b melalui a. gerakan ini terjadi secara berulang– ulang. Beban dikatakan melakukan satu kali jika telah melakukan gerak dari b ke c melalui a, kemudian dari c kembali ke b melalui a (b-a-c-a-b)
Jarak beban ke titik setimbang disebut simpangan. Simpangan suatu getaran memiliki jarak dari nol sampai mencapai nilai terbesar. Simpangan terbesar dari suatu getaran disebut amplitudo. Besaran amplitudo sering dilambangkan dengan huruf A. amplitudo getaran beban pada gambar di atas adalah jarak a-b atau jarak a-c


2. Periode Getaran

 



Waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran penuh disebut periode getaran. Periode getaran dilambangkan dengan huruf T. Untuk menentukan periode getaran kita dapat mengukur langsung waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran penuh.

Namun, cara mengukur semacam ini seringkali menimbulkan kesalahan karena satu getaran biasanya berlangsung sangat singkat. Oleh karena itu, biasanya untuk mengukur waktu yang diperlukan benda untuk melakukan sejumlah getaran. Periode getaran dapat dihitung dari waktu yang tercatat dibagi jumlah getaran.



T : periode getaran (sekon)

n : jumlah getaran

t : waktu yang diperlukan untuk n kali getaran (sekon)

Bila pengukuran dilakukan dengan teliti didapatkan bahwa periode tidak bergantung pada amplitudo, artinya berapapun simpangan yang kita inginkan, waktu untuk melakukan satu getaran tetap sama. Misalkan kamu memukul drum atau beduk. Betapa pun kerasnya kamu memukul drum, waktu yang dibutuhkan kulit drum untuk bergetar satu kali tetap sama. Berarti periode tidak bergantung pada simpangan senar atau kulit drum.

3. Frekuensi Getaran

Frekuensi Getaran adalah Banyaknya getaran yang dilakukan benda selama satu sekon. Frekuensi dilambangkan dengan huruf f. Satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau sering diberi istilah khusus yaitu Hertz (Hz).



f : frekuensi getaran

n : jumlah getaran

t : waktu yang diperlukan untuk n kali getaran

Menurut definisi, jumlah getaran yang dilakukan benda selama satu sekon disebut frekuensi getaran, dengan demikian kita dapat menentukan frekuensinya jika periode sudah diketahui. Misalkan frekuensi getaran 100 Hz, dan periode 0,01.jika frekuensi dan periode dikalikan, maka diperoleh fT = 100 x 0,01 = 1. jadi, hubungan antara frekuensi dan periode dapat dinyatakan sebagai berikut ;



Dengan demikian, apabila frekuensi getaran diketahui, periodenya juga dapat diketahui. Demikian pula sebaliknya. Frekuensi dan periode bukan besaran yang saling lepas. Perubahan nilai salah satu besaran juga diikuti oleh perubahan nilai besaran yang lainnya.karena periode tidak bergantung dengan amplitudo, maka frekuensi juga tidak bergantung pada ampitudo.

B. GELOMBANG

Gelombang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari– hari. Cahaya matahari, bunyi, adalah termasuk gelombang. Permukaan air yang tampak beriak merupakan suatu gejala gelombang. Apabila sebutir kerikil dilempat kepermukaan air kolam yang tenang, maka pada permukaan air kolam timbul getaran. Getaran ini berbentuk lingkaran yang bergerak merambat menjauhi pusat getaran (tempat jatuhnya batu). Getaran yang merambat inilah yang disebut dengan gelombang.

Gelombang dibedakan menjadi 2, yaitu :

1. Gelombang elektromagnetik

Adalah gelombang yang dapat merambat dalam ruang hampa udara.

Contohnya : cahaya matahari, cahaya matahari dapat merambat di ruang hampa hingga sampai kepermukaan bumi secara radiasi.

2. Gelombang mekanik

Adalah gelombang yang memerlukan medium sebagai tempat perambatannya. Contohnya gelombang air, gelombang bunyi, dan gelombang pada slinki. Gelombang air merambat melalui medium, yaitu air. Gelombang bunyi merambat melalui medium, yaitu udara. Gelombang slinki merambat melalui medium, yaitu slinki.

 

GELOMBANG TRANSVERSAL

Gelombang mekanik dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Pembagian ini didasarkan pada arah rambat gelombang terhadap arah getaran.

1. Gelombang transversal

Adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarannya.
Perhatikan gelombang tali yang terbentuk bila tali digetarkan naik turun.
Getaran merambat melalui tali dalam bentuk bukit dan lembah gelombang. Bukit dan lembah gelombang terbentuk akibat gaya di dalam tali menentang perubahan bentuk tali. Bila ujung A digerakkan ke atas, maka bagian tali yang ada di dekatnya ikut naik. Gerakan ke atas ini terus berlangsung hingga gaya tidak mampu lagi melawan perubahan bentuk tali. Bila hal ini sudah tercapai, maka tali akan bergerak ke bawah. Demikian pula bila ujung A digerakkan ke bawah, maka bagian tali di dekatnya ikut bergerak ke bawah. Dengan demikian gerak pada salah satu titik pada tali selalu menghasilkan gerak pada titik yang lain.
Selama perambatan gelombang seolah– olah ada suatu gelombang yang berpindah tempat. Padahal sebenarnya tidak ada suatu titik pun pada tali yang berpindah tempat. Apa yang berpindah hanya gerak tali, bukan partikel tali.


 



 

Istilah- istilah yang berkaitan dengan gelombang transversal adalah

  • Simpangan adalah jarak suatu titik pada gelombang terhadap posisi setimbang
  • Gelombang adalah titik tertinggi pada gelombang
  • Dasar gelombang adalah titik terendah pada gelombang
  • Bukit gelombang adalah lengkungan yang berada di atas posisi setimbang
  • Lembah gelombang adalah lengkungan yang berada di bawah posisi setimbang
  • Amplitudo adalah jarak puncak gelombang atau dasar gelombang terhadap posisi setimbang
  • Panjang gelombang () adalah panjang satu gelombang yang terdiri dari satu bukit dan satu lembah gelombang
 

GELOMBANG LONGITUDINAL

2. Gelombang longitudinal

Adalah gelombang yang arah getarannya sejajar dengan arah rambatnya.
Gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan renggangan yang merambat sepanjang slinki.pada gelombang longitudinal tidak terdapat bukit dan lembah gelombang. Panjang satu gelombang untuk gelombang longitudinal terdiri dari satu rapatan dan satu renggangan.




 

 

Periode, Frekuensi, dan Cepat Rambat Gelombang.

Gelombang adalah getaran yang merambat, oleh karena itu pengertian periode dan frekuensi pada gelombang hamper sama dengan pengertian periode dan frekuensi pada getaran.

Gelombang juga memerlukan waktu dalam perambatannya. Selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut periode. Periode disini sama artinya dengan selang waktu yang diperlukan untuk terjadinya satu gangguan (getaran). Satuan periode adalah sekon.

Frekuensi adalah gelombang yang terjadi dalam satu sekon. Satuan frekuensi adalah gelombang per sekon atau Hertz (Hz). Sama seperti getaran, periode dan frekuensi gelombang juga memiliki hubungan berikut:



Kecepatan gelombang sering disebut cepat rambat gelombang (v). Waktu yang diperlukan gelombang untuk berpindah sejauh satu panjang gelombang sama dengan satu periode. Dengan kata lain, untuk perpindahan sejauh s = diperlukan waktu t = T. Cepat rambat gelombang memenuhi persamaan berikut :

 



v : cepat rambat gelombang (m/s)

T : Periode Gelombang (s)

: panjang gelombang (m)

f : frekuensi gelombang (Hz)

 

Pemantulan Gelombang

Gelombang dapat merambat dari satu tempat ke tempat yang lain melalui suatu medium. Apa yang terjadi jika gelombang yang merambat menumbuk suatu permukaan keras ??? Saat mencapai dinding, gelombang itu menghilang dan kemudian muncul lagi. Gelombang pantulan ini berlawanan arah dengan gelombang datangnya. Misalkan, jika gelombang datang dari arah kiri dan menumbuk dinding dengan puncak gelombang, maka gelombang pantulnya akan mengarah ke kiri dengan lembah gelombang. Dengan kata lain, gelombang tadi tidak dapat meneruskan perambatannya karena ujung tali terikat.
Gelombang itu akan memantul sebagian atau seluruhnya dengan amplitudo yang tetap besarnya namun berbalik arah. Hal ini terjadi karena pada saat itu mencapai ujung tali, tali menghasilkan gaya aksi yang arahnya ke kanan dan ke atas pada dinding.




Bentuk gelombang tali dengan ujung terikat

 

Sesuai dengan gukum Newton III Newton, gaya aksi itu akan menyebabkan timbulnya gaya reaksi yang sama besarnya namun berlawanan arah (ke kiri dan ke bawah). Akibatnya, gelombang pantulan yang terjadi pun memiliki arah sesuai dengan gaya reaksi.

Bentuk gelombang tali dengan ujung bebas



Sekarang ujung tali tidak terikat di dinding, melainkan terikat secara longgar pada sebuah tiang. Dengan begitu, ujung tali tadi dapat bergerak naik turun secara bebas.
Tentu saja gelombang tali akan terpantulkan. Namun, kali ini bentuk gelombang pantulannya tidak berbalik arah (sama dengan arah gelombang datangnya). Misalkan, jika gelombang datang dari arah kiri dan menumbuk tiang dengan puncak gelombang, gelombang pantulannya akan mengarah ke kiri dengan puncak gelombang juga. Hal ini terjadi karena ujung tali tidak menghasilkan gaya aksi yang arahnya ke atas pada tiang. Ujung tali ikut bergerak ke atas karena terikat longgar pada tiang. Akibatnya, meskipun tali menghasilkan gelombang pantulan, bentuk gelombang pantulannya tidak terbalik.
Pada umumnya gelombang dapat dipantulkan. Contoh pemantulan dapat ditemui di tepi laut. Gelombang yang datang dari tengah laut akan dipantulkan kembali ke tengah laut akan dipantulkan kembali ke tengeh saat mencapai pantai.


 

 

BUNYI

 

Setiap hari, kita dapat mendengar orang- orang bercakap- cakap, burung berkicau, klakson mobil atau kendaraan bermotor, dan sebagainya. Sesuatu yang kita dengar tersebut dinamakan bunyi. Secara umum dapat dikatakan bahwa bunyi adalah sesuatu yang dapat didengar. Contohnya yaitu selama kita berbicara, tenggorokan kita dalam keadaan bergetar. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Benda bergetar yang menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi.

  1. Cepat Rambat Bunyi
Adalah jarak yang ditempuh bunyi dalam satu detik

Bunyi memerlukan waktu tertentu dalam menempuh suatu jarak. Jika jarak yang ditempuh bunyi s dan waktu yang diperlukan t, cepat rambat bunyi v, dapat dirumuskan

V=s/t

 

V= cepat rambat bunyi (m/s)

s= jarak tempuh bunyi (m)

t= waktu yang diperlukan (s)

  1. Frekuensi Bunyi
Bunyi merambat dalam bentuk gelombang longitudinal. Setiap gelombang selalu mempunyai panjang gelombang, frekuensi atau periode, dan amplitudo gelombang. Dengan demikian, bunyi juga mempunyai besaran- besaran tersebut. Besaran- besaran itulah yang menentukan jenis bunyi. Jika kita memukul bedug atau gendang, kita akan mendengar bunyi bedug. Semakin kuat kita memukul, semakin keras bunyi yang kita dengar. Saat kita memukul bedug lebih keras, getaran yang terjadi juga lebih kuat. Artinya amplitudo getaran yang terjadi lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa kuat lemahnya bunyi ditentukan oleh amplitudonya.

Bunyi dibedakan menjadi 3, yaitu

  • Audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya terletak antara 20 Hz – 20.000 Hz. Jadi manusia termasuk audiosonik.
  • Infrasonik adalah bunyi yang memliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Contohnya adalah jangkrik dan anjing.
  • Ultrasonik adalah bunyi yang memliki frekuensi lebih dari 20 Hz. Contohnya adalah untuk mengukur kedalaman laut, mendeteksi cacat dan retak pada logam
Diantara bunyi yang dapat kita dengar, ada yang enak didengar dan ada yang tidak enak. Suatu bunyi akan enak didengar jika frekuensinya teratur. Bunyi yang mempunyai frekuensinya teratur disebut nada. Tinggi rendahnya nada tergantung pada frekuensinya, sedangkan kuat lemahnya nada ditntukan oleh amplitudonya. Contoh nada antara lain bunyi alat musik, seperti seruling, gitar, piano, dan biola. Berbagai jenis nada dapat dideteksi (diamati) dengan garputala.Bunyi yang frekuensinya tidak teratur dan tidak enak didengar disebut desah. Contoh desah anatara lain bunyi kaleng yang dipukul- pukul, suara ombak di laut, dan suara bangunan runtuh. Adapun suara desah yang sangat keras disebut dentum, contohnya suara petir.

  1. Resonansi Bunyi
Tahukah kalian, mengapa kayu berongga (kentongan) menghasilkan bunyi yang lebih nyaring (keras) dari pada kayu yang tidak berongga ketika dipukul?

Bunyi yang dihasilkan tersebut akan lebih nyaring lagi jika volum rongga diperbesar. Gejala seperti ini juga terjadi pada alat- alat musik, seperti gitar, seruling, dan gendang. Mengapa gejala seperti itu dapat terjadi? Telah kita ketahui bersama bahwa bunyi merupakan getaran yang merambat dalam bentuk gelombang longitudinal. Getaran tersebut mempengaruhi medium disekitarnya. Artinya, medium yang dilalui bunyi ikut bergetar. Salah satu akibat pengaruh getaran terhadap medium disekitarnya (udara) adalah timbulnya bunyi yang semakin keras. Gejala seperti ini dinamakan resonansi.

Hukum Marsenne

Frekuensi dawai yang bergetar bergantung pada beberapa faktor

  • Panjang dawai; makin pendek dawai, makin tinggi frekensi yang dihasilkan
  • Tegangan dawai; makin tegang dawai, makin tinngi frekuensi yang dihasilkan
  • Massa jenis bahan dawai; makin besar massa jenisnya, frekuensi yang dihasilkan makin rendah
  • Penampang dawai; makin luas penampang dawai, frekuensi yang dihasilkan
makin rendah

  1. Pemantulan Bunyi
Hukum Pemantulan Bunyi

  1. bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar
  2. besar sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r)
Dalam perambatannya, suatu bunyi mempunyai cepat rambat tertentu. Besarnya cepat rambat tersebut ditentukan oleh medium yang dilalui bunyi. Bunyi yang melalui medium zat padat akan merambat lebih cepat dari pada melalui medium air atau gas. Cepat rambat bunyi yang paling rendah jika bunyi melalui medium udara. Selama melalui medium yang sama, cepat rambat bunyi tetap. Cepat rambat bunyi akan nerubah jika melalui medium yang berbeda.

Berdasarkan jarak antara pendengar dan pemantul, bunyi pantul dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu

  1. Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli
Bunyi pantul dapat memperkuat bunyi asli jika jarak antara pendengar dan bidang pemantul sangat dekat. Karena jaraknya sangat dekat, bunyi asli terdengar secara bersamaan dengan bunyi pantul. Hal ini menyebabkan bunyi pantul memperkuat bunyi asli. Itulah sebabnya, menyanyi dikamar terdengar lebih keras dibandingkan di ruang terbuka dan suara pertunjukan musik di ruang tertutup lebih keras dari pada di lapangan terbuka.

Kuat bunyi yang terdengar tergantung pada empat faktor

  • Amplitudo sumber bunyi
  • Jarak antara sumber bunyi dan pendengar
  • Resonansi
  • Jarak antara pendengar dan dinsing pemantul
  1. Gaung atau Kerdam
Jika kita mengucapkan suatu kata (berteriak) dalam ruangan gedung yang luas (aula), kita akan mendengar kata tersebut kurang jelas. Suku kata yang pertama dan terakhir terdengar jelas, tetapi suku kata tengah kurang jelas terdengar. Hal ini disebabkan sebagian bunyi pantul terdengar bersamaan dengan bunyi asli. Bunyi seperti inilah yang disebut gaung atau kerdam

Gaung atau Kerdam adalah bunyi yangt terdengar kurang atau tidak jelas akibat sebagian bunyi pantul terdengar bersamaan dengan bunyi asli

  1. Gema
Jika kita berteriak di lereng bukit dari jarak yang cukup jauh (lebih dari 150 m) maka kita akan mendengar bunyi dua kali secara berturutan. Bunyi yang pertama merupakan bunyi asli (keras), sedangkan bunyi yang kedua merupakan bunyi pantul. Bunyi seperti inilah yang disebut Gema

Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli.

 
Hukum Archimedes (Hukum Pengapungan)

Posted: December 3, 2009 in Engineering Science
Tags: berat jenis air tawar, force of buoyancy, gaya tekan, Hukum Pengapungan, Titik tangkap, volume benda



Hukum Archimedes mengatakan bahwa apabila sebuah benda sebagian atau seluruhnya terbenam kedalam air, maka benda tersebut akan mendapat gaya tekan yang mengarah keatas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang terbenam tersebut. Telah sama-sama kita ketahui bahwa berat jenis air tawar adalah 1.000 kg/m3, apabila ada sebuah benda yang terbenam kedalam air tawar; maka berat benda tersebut seolah-olah akan berkurang sebesar 1.000 kg untuk setiap 1 m3 air yang dipindahkan. Konsep ini akan lebih jelas bila diterangkan dengan gambar dibawah ini.


a. Berat benda pada saat diudara dan setelah terbenam dalam air tawar

Pada saat ditimbang diudara benda mempunyai berat 4.000 kg pada skala pengukur berat, sedang setelah dimasukan kedalam air berat benda menjadi 3.000 kg. Padahal masa benda tidak berubah, berkurangnya berat benda tersebut diakibatkan adanya gaya tekan keatas dari air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada didalam air (force of buoyancy), dengan arah kerja gayanya mengarah keatas; sedang garis kerja gayanya segaris dengan garis kerja dari gaya berat benda. Titik tangkap garis kerja gaya buoyancy biasa disebut dengan titik buoyancy atau titik B. Didalam sistem bangunan terapung titik B ini disebut juga dengan titik berat dari volume benda yang ada dibawah garis air (gambar dibawah ini)


b. Ilustrasi letak titik G dan titik B dari bangunan apung

Selanjutnya perhatikan gambar c dibawah ini; dimana pada gambar tersebut mengilustrasikan sebuah benda dengan masa sebesar 4.000 kg namun volume bendanya 8 m3. Pada awalnya benda tersebut dibenamkan kedalam air, kemudian dilepaskan. Apabila keseimbangan telah terjadi, maka benda tersebut akan mengapung seperti ditunjukan pada gambar a. Keseimbangan akan tercapai apabila besarnya gaya buoyancy sama dengan berat air yang dipindahkan oleh bagian benda yang ada didalam air atau apabila benda tersebut mengapung dengan separuh dari volumenya.

Berat benda     = berat dari volume air yang dipindahkan

4000          = S x V

4000          = 1000 kg/m3 x V

atau

V          = 4 m3


c. Benda terapung pada posisi seimbang





 
PENGEKURAN

 

    Mengukur adalah membandingkan sesuatu yang dapat diukur dengan sesuatu yang dijadikan sebagai acuan. Sesuatu yang dapat diukur,kemudian hasilnya dinyatakan dengan angka-angka, dinamakan besaran. Besaran Fisika dikelompokkan menjadi Besaran Pokok dan Besaran Turunan. Besaran pokok adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu dan merupakan besaran dasar. Sedangkan besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Panjang, massa, waktu, suhu dan arus listrik merupakan contoh besaran pokok. Luas, volume, massa jenis, kecepatan dan gaya merupakan contoh dari besaran turunan. Dalam Sistem Internasional (SI) terdapat tujuh besaran pokok yang mempunyai satuan dan dua besaran pokok yang tidak mempunyai satuan. Sedangkan untuk mengukur suatu besaran fisika biasanya menggunakan alat ukur sebagaimana yang telah diperlihatkan pada gambar berbagai pengukuran besaran fisika di atas.

Berikut ini adalah besaran pokok fisika
  1. Massa
  2. Waktu
  3. Panjang
  4. Kuat Arus
  5. Jumlah Molekul
  6. Intensitas Cahaya


Tabel Besaran Pokok

Saat melakukan pengukuran, informasi yang kita peroleh dari hasil pengukuran dapat berupa angka-angka yang disebut dengan angka penting. Angka penting sendiri terdiri dari angka pasti dan angka tangsiran. Disamping angka-angka, digunakan juga satuan pengukuran besaran fisika yang sesuai dengan Sistem Internasional (SI) sebagaimana tabel di atas. Dengan demikian, kegiatan pengukuran menjadi bagian dari kegiatan pembelajaran fisika. Oleh karenanya, saat Anda akan melakukan pengukuran besaran fisika, lakukanlah secara benar dengan mengikuti aturan-aturan sistem internasional yang telah disepakati bersama.

1. Pengukuran panjang dengan menggunakan mistar/penggaris

2. Pengukuran panjang dengan menggunakan jangka sorong


3. Pengukuran panjang dengan menggunakan mikrometerskrup


4. Pengukuran massa dengan menggunakan neraca/timbangan

5. Pengukuran waktu dengan menggunakan stopwatch

6. Pengukuran suhu/temperatur dengan menggunakan thermometer

7. Pengukuran arus listrik dengan menggunakan amperemeter





 
Pengertian Magnet

Jika sebelumnya sudah dijelaskan tentang Listrik, Muatan atom (positif dan negatif), konduktor, semikonduktor dan isolator, maka kali ini kita akan membahas Magnet.  Secara sederhana pengertian magnet dapat diartikan sebagai benda (besi) yang mempunyai inti  atom. Atom tersebut mempunyai sejumlah elektron yang selalu bergerak mengitari inti atom ( proton dan neutron ).Besi magnet mempunyai 2 (dua) kutub (ujung), yaitu kutub utara dan kutub selatan. Pada kutub-kutub itulah terpusatkan gaya magnet, yaitu gaya tarik dan gaya tolak.



Dari percobaan-percobaan dengan jalan mendekatkan dua kutub ternyata bahwa: Kutub-kutub senama saling tolak menolak, sedangkan kutub-kutub yang berbeda (tidak senama) akan saling tarik menarik.

Teori dan Pengertian Magnet

Teori tentang magnet tidak terlepas dari penjelasan tentang listrik. Bahkan kemagnetan adalah merupakan gejala yang dihasilkan oleh perilaku listrik. Setiap atom terdapat elektron-elektron yang yang selalu bergerak mengelilingi inti (proton dan neutron). Gerakan elektron inilah yang menghasilkan gaya-gaya magnet. Gaya magnet berbentuk lingkaran tertutup di luar elektron pada saat elektron bergerak.

Hal ini dapat dibuktikan pada percobaan berikut tentang adanya magnet di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik.

Berdasarkan teori di atas, garis gaya yang timbul disekitar sepotong magnet sebenarnya adalah merupakan kumpulan / penimbunan garis-garis gaya yang dihasilkan oleh gerakan elektron yang mengitari intinya. Sedangkan pada logam yang bukan magnet, garis edar elektronnya tidak teratur sehingga garis gaya dihasilkan setiap elektron saling memindahkan. Dengan demikian gaya di sekitar magnet tidak muncul.

Baja atau besi dapat pula dimagneti oleh arus listrik.

Baja atau besi itu dimasukkan ke dalam kumparan kawat, kemudian ke dalam kumparan kawat dialiri arus listrik yang searah. Ujung-ujung sebuah magnet disebut Kutub Magnet. Garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet disebut sumbu magnet dan garis tegak lurus sumbu magnet serta membagi dua sebuah magnet disebut garis sumbu.



Sebuah magnet batang digantung pada titik beratnya. Sesudah keadaan setimbang tercapai, ternyata kutub-kutub batang magnet itu menghadap ke Utara dan Selatan.

Kutub magnet yang menghadap ke utara di sebut kutub Utara.

Kutub magnet yang menghadap ke Selatan disebut kutub Selatan.
PENGERTIAN MEDAN MAGNET.

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = ITENSITY.

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam : atau dalam

Garis Gaya.

Garis gaya adalah : Lintasan kutub Utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikian hingga kuat medan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya.

Sejalan dengan faham ini, garis-garis gaya keluar dari kutub-kutub dan masuk ke dalam kutub Selatan. Untuk membuat pola garis-garis gaya dapat dengan jalan menaburkan serbuk besi disekitar sebuah magnet.

Gambar pola garis-garis gaya.



Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.



Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.



B = rapat garis-garis gaya.

= Permeabilitas zat itu.

H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut : medan magnet serba sama ( homogen )



Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya (
) yang menembus bidang seluar A m2 dan mengapit sudut dengan kuat medan adalah : = B.A Sin Satuanya : Weber.

Diamagnetik Dan Para Magnetik.

Sehubungan dengan sifat-sifat kemagnetan benda dibedakan atas Diamagnetik dan Para magnetik.

Benda magnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung-ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.

Benda paramagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik.

Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK.

Percobaan OERSTED

Di atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya.

Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.



Cara menentukan arah perkisaran jarum.

a. Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

b. Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat.



Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

HUKUM BIOT SAVART.

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

B = k . k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

k =
= 10-7

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB =


Persamaan ini disebut hukum Ampere.

INDUKSI MAGNETIK

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.



Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B =
.

B dalam W/m2

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik H =
= =

mr udara = 1



Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus :


Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.



Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B =
. atau B = .

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 900

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B =
.

B dalam W/m2.

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.



Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral.

Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar :



Besar induksi magnetik dalam solenoide.



Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah :
atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a1= 0 0 dan a2 = 180 0

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :



Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a1= 0 0 dan a2 = 90 0



Toroida

Sebuah solenoide yanfg dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida.

Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.



n dapat diganti dengan


N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

Fungsi Magnet, Pengertian Magnet - Magnet, pasti kita sudah sering mendengar nama benda yang satu ini. Magnet adalah sebuah logam yang mempunyai gaya tarik terhadap logam lain misalnya besi.




Dalam pelajaran disekolah pasti pernah membahas tentang fungsi magnet, tapi kalau teman-teman lupa mari kita bahas lagi disini secara umunya saja. Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali
perangkat elektronika yang menggunakan prinsip kerja magnet didalamnya.

Contoh sederhana dapat dilihat pada speaker, fungsi magnet pada speaker adalah sebagai pembangkit getaran sehingga akan mengerakkan membran speaker yang selanjutnya akan menghasilkan bunyi. Jadi dapat dikatakan kalau magnet pada speaker adalah pengubah gelombang elektromagnet menjadi gelombang suara.

Penerapan lain dari magnet adalah pada terapi kesehatan. Dalam ilmu kesehatan kadang orang menggunakan metode terapi dengan menggunakan bantuan magnet untuk menyembuhkan penyakit tertentu. Metode terapi medan magnet ini biasa dikategorikan sebagai metode pengobatan alternatif.

 
 
Gaya Lorentz adalah gaya (dalam bidang fisika) yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. Arah gaya ini akan tangan kanan dari gaya Lorentz (F) akibat dari arus listrik, I dalam suatu medan magnet B Gaya Lorentz adalah gaya (dalam bidang fisika) yang ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet, B. Arah gaya ini akan mengikuti arah maju skrup yang diputar dari vektor arah gerak muatan listrik (v) ke arah medan magnet, B, seperti yang terlihat dalam rumus berikut:

di mana

F adalah gaya (dalam satuan/unit newton) B adalah medan magnet (dalam unit tesla) q adalah muatan listrik (dalam satuan coulomb) v adalah arah kecepatan muatan (dalam unit meter per detik) × adalah perkalian silang dari operasi vektor. Untuk gaya Lorentz yang ditimbulkan oleh arus listrik, I, dalam suatu medan magnet (B), rumusnya akan terlihat sebagai berikut (lihat arah gaya dalam kaidah tangan kanan):

di mana

F = gaya yang diukur dalam unit satuan newton I = arus listrik dalam ampere B = medan magnet dalam satuan tesla = perkalian silang vektor, dan L = panjang kawat listrik yang dialiri listrik dalam satuan meter.


Pemanfaatan Gaya Lorentz Dalam kehidupan sehari-hari penerapan gaya lorentz dapat memudahkan pekerjaan manusia. Ciri khas dari motor listrik adalah adanya kumparan yang dilalui arus listrik dan timbulnya medan magnet yang menyebabkan kumparan berputar sehingga terjadilah sumber tegangan yang mengalirkan arus listrik, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menghidupkan kipas angin, bola lampu dan blender yang difungsikan


                                               Motor listrik

Pada saat sakelar on maka akan mengalir arus dari sumber tegangan menuju cincin komutator selanjutnya melalui sikat karbon arus mengalir ke kumparan (loop). Sehingga di dalam loop akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan magnet.Elektron yang terdapat pada loop akan mendapat gaya lorentz yang besarnya sama tetapi dengan arah yang berlawanan pada masing-masing sisi loop. Sehingga keseimbangan loop terganggu dan loop akan berputar secara terus menerus. Fungsi komutator pada motor listrik adalah untuk mengatur agar arus tetap mengalir ke satu arah. Motor listrik mengubah energi listrik menjadi gerak.

Penerapan gaya lorentz yang lain, untuk alat ukur listrik, salah satunya adalah galvanometer. Galvanometer digunakan untuk mengukur arus listrik yang kecil. Prinsip kerjanya sama dengan motor listrik, yaitu berputarnya kumparan karena munculnya dua gaya Lorente sama besar tetapi berlawanan arah, yang bekerja pada dua sisi kumparan yang saling berhadapan. Kawat tembaga dililitkan pada inti besi lunak berbentuk silinder membentuk statu kumparan, dan diletakkan diantara diantara kutub-kutub sebuah magnet hermanen. Arus listrik memasuki dan meninggalkan kumparan melalui pegas spiral yang terpasang di atas dan di bawah kumparan. Maka sisi kumparan yang dekat dengan kutub utara dan kutub selatan mengalami gaya Lorente yang sama tetapi berlawanan arah, yang akan menyebebkan kumparan berputar. Putaran kumparan ditahan oleh kedua pegas spiral, sehingga kumparan hanya akan berputar dengan sudut tertentu. Putaran dari kumparan diteruskan oleh sebuah jarum untuk menunjuk pada skala tertentu. Angka yang ditunjukkan oleh skala menyatakan besar arus listrik yang diukur.


                                               Alat ukur listrik

Pengeras suara bekerja berdasarkan prinsip gaya lorentz. Komponen dasar pengeras suara terdiri dari tiga bagian yaitu sebuah krucut yertas yang bersambungan dengan sebuah kumparan suara (silinder yang dikitari oleh kawat tembaga) dan sebuah magnet hermanen berbentuk silinder (kutub utara di tengah dan dikelilingi kutub selatan). Ketika arus dilewatkan pada lilitan kumparan , maka padanya akan bekerja gaya lorentz yang disebabkan oleh magnet permanen. Besar kecilnya gaya bergantung pada arua yang dihasilkan oleh terminal pengeras suara sehingga akan menyebabkan maju mundurnya kerucut kertas yang menumbuk udara sehingga dihasilkan gelombang-gelombang bunyi sesuai dengan frekuensi pengeras suara. akan mengalir arus dari terminal pengeras suara menuju kumparan suara , sehingga didalam kumparan akan ada aliran elektron yang berada di dalam medan magnet. Elektron yang berada di medan magnet akan mengalami gaya lorentz yang dapat menimbulkan maju atau mundurnya kerucut kertas, sehingga elektron-elektron yang ada disekitar kerucut bertumbukan dengan udara yang mengakibatkan gelombang bunyi.


                                               Pengeras suara
Contoh Alat yang digunakan


 
Listrik Statis dan Listrik Dinamis

Listrik sangat dibutuhkan manusia dalam kehidupannya. Secara garis besar, energi listrik dibedakan menjadi dua, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Kedua jenis listrik tersebut menghasilkan energi listrik. Energi listrik dihasilkan oleh sumber energi listrik. Contohnya, air, angin, sinar matahari, dan bahan kimia. Dalam pemakaiannya, energi listrik mengalami perpindahan dan perubahan bentuk. Perpindahan dan perubahan bentuk energi listrik terjadi pada alat listrik yang terhubung dengan sumber listrik

A. Listrik Statis

Dekatkan tangan kalian ke layar televisi yang baru dimatikan. Amatilah rambut pada tangan kalian tersebut. Apa yang terjadi? Rambut di tangan kalian tampak berdiri, bukan? Peristiwa itu terjadi karena adanya gejala listrik statis. Gejala listrik statis juga terjadi pada penggaris mika Pada kegiatan di atas, kalian melihat serpihan kertas mendekati penggaris. Bahkan, ada yang menempel di penggaris.



Demikian pula ketika penggaris didekatkan ke tangan. Rambut di tangan berdiri dan tertarik ke penggaris, bukan? Bagaimanakah hal itu terjadi? Setiap benda mempunyai ribuan muatan listrik. Muatan listrik ada dua macam, yaitu muatan positif (
proton) dan muatan negatif (elektron). Benda dengan jumlah proton dan elektron sama disebut benda netral. Ada pula benda bermuatan positif maupun bermuatan negatif. Benda bermuatan positif jika jumlah proton lebih banyak daripada elektron. Benda bermuatan negatif jika jumlah elektron lebih banyak daripada proton.

Ingat ketika kamu menggosok penggaris ke rambut, sejumlah elektron berpindah dari rambut ke penggaris. Akibatnya, jumlah elektron pada penggaris bertambah. Penggaris jadi bernuatan negatif . Perbedaan jumlah muatan pada penggaris ini menimbulkan gejala kelistrikan. Muatan pada penggaris bersifat diam (statis). Oleh sebab itu gejala kelistrikan yang terjadi disebut listrik statis. Gejala kelistrikan ini menyebabkan rambut tertarik ke penggaris. Begitu pula pada serpihan kertas.

B. Listrik dinamis

Perhatikan baterai pada mobil-mobilanmu, baterai pada mobil-mobilan berguna untuk memutar motor listrik. Motor listrik berfungsi untuk memutar roda mobil-mobilan sehingga bisa berjalan. Tekanlah saklar pada posisi on, kedua ujung baterai akan terhubung dengan motor listrik. Pada posisi ini, motor listrik akan hidup. Motor listrik pun dapat memutar roda sehingga mobil-mobilan dapat bergerak. Saat saklar off (mati), hubungan baterai dengan motor terputus. Pada posisi ini, motor listrik tidak dapat hidup. Akibatnya, mobil-mobilan tetap diam.

Prinsip kerja serupa juga terjadi pada senter, di dalam senter terdapat rangkaian listrik. Baterai mempunyai kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif (+) adalah ujung baterai dengan tonjolan kecil. Sementara, kutub negatif (–) adalah ujung baterai yang rata (biasanya mengkilap). Ketika kedua kutub baterai dihubungkan dengan kabel, elektron mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif. Aliran elektorn ini disebut arus listrik. Saat melewati lampu arus listrik menyebabkan bohlam menyala.

 
KALOR JENIS GAS.

            Suhu suatu gas dapat dinaikkan dalam kondisi yang bermacam-macam. Volumenya dikonstankan, tekanannya dikonstankan atau kedua-duanya  dapat dirubah-rubah menurut kehendak. Pada tiap-tiap kondisi ini panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar satu satuan suhu untuk tiap satuan massa adalah berlainan. Dengan kata lain suatu gas mempunyai bermacam-macam kapasitas panas. Tetapi hanya dua macam yang mempunyai arti praktis yaitu :

- Kapasitas panas pada volume konstan.

- Kapasitas panas pada tekanan konstan.

Kapasitas panas gas ideal pada tekanan konstan selalu lebih besar dari pada kapasitas panas gas ideal pada volume konstan, dan selisihnya sebesar konstanta gas umum          (universil) yaitu :  R = 8,317 J/mol 0K.

cp - cv = R

 cp = kapasitas panas jenis ( kalor jenis ) gas ideal pada tekanan konstan.

 cv = kapasitas panas jenis ( kalor jenis ) gas ideal pada volume konstan.

Berdasarkan teori kinetik gas kita dapat menghitung panas jenis gas ideal,sebagai berikut:

a. Untuk gas beratom tunggal ( monoatomik ) diperoleh bahwa :

               

b. Untuk gas beratom dua ( diatomik ) diperoleh bahwa :

               

 = konstanta Laplace.

LATIHAN SOAL

1.      Hitunglah kalor jenis gas Oksigen pada volume dan tekanan tetap bila massa molekul gas Oksigen 32 gram/mol.

2.      Hitunglah kalor jenis gas-gas berikut ini pada volume dan tekanan tetap.

a. Gas Neon monoatomik, bila masa molekulnya 2,018 gram/mol

b. Gas Hidrogen diatomik, bila massa molekulnya 2,016 gram/mol

3.      Kapasitas panas jenis Nitrogen pada volume tetap  adalah 7,14 x 102 J/kg 0K. Carilah kapasitas panas jenisnya pada tekanan tetap. Diketahui massa molekul Nitrogen 28 gram/mol dan konstanta umum gas R = 8,317 J/mol0K

4.      Hitunglah kalor jenis gas Argon beratom satu pada volume tetap bila kalor jenisnya pada tekanan tetap 5,23 x 102 J/kg 0K       = 1,67

5.      Hitunglah kalor jenis pada tekanan tetap dari gas Oksida zat lemas beratom dua bila kalor jenisnya pada volume tetap adalah 6,95 x 102 J/kg. 0K dan = 1,4