http://fisikavlem-ipa3.blogspot.com/2010/01/teori-kinetik-gas.htmlTEORI KINETIK GAS

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.

Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian:

1.Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa henti.

2.Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran.

3.Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran.



SIFAT GAS UMUM

  1. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
  2. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.


SIFAT GAS IDEAL

  1. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
  2. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
  3. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
  4. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.














PERSAMAAN GAS IDEAL DAN TEKANAN (P) GAS IDEAL

P V = n R T = N K T


n = N/No

T = suhu (ºK)
R = K . No = 8,31 )/mol. ºK
N = jumlah pertikel


P = (2N / 3V) . Ek ® T = 2Ek/3K

V = volume (m3)
n = jumlah molekul gas
K = konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/ºK
No = bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol




ENERGI TOTAL (U) DAN KECEPATAN (v) GAS IDEAL

Ek = 3KT/2

U = N Ek = 3NKT/2

v = Ö(3 K T/m) = Ö(3P/r)

dengan:

Ek = energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal
U = energi dalam gas ideal = energi total gas ideal
v = kecepatan rata-rata partikel gas ideal
m = massa satu mol gas
p = massa jenis gas ideal




Jadi dari persamaan gas ideal dapat diambil kesimpulan:

  1. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.
  2. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki gas.
  3. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel gas.
  4. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha .
  5. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh partikelnya.

















  Boyle



energi kinetik rata-rata Bagi 1 molekul:



Bagi N molekul:(6)

Bagi NA molekul (1 mol) := (7)









Hubungan tekanan dan volume dengan energi kinetik

Dari (6),PV=

=

\ PV=(8)

Untuk gas ideal, PV = nRT. Substitusikan dalam persamaan (8):

nRT=

\(9)

Latihan:Buktikan bahwa



Akar dari laju rata-rata pangkat dua , disebut vrms.





















TERMODINAMIKA






















































Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.

Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.

Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.

Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.



Konsep dasar dalam termodinamika

Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter.





Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

  • sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
  • sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
    • pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
    • pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
  • sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.
Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.



Keadaan termodinamika

Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).

Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.

Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.

Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.



Hukum-hukum Dasar Termodinamika

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

  • Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

  • Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini berbunyi:

Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya

Pondasi hukum ini pertama kali diletakkan oleh James Prescott Joule yang melalui eksperimen-eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling dapat dikonversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Rudolf Clausius pada 1850: "Terdapat suatu fungsi keadaan E, yang disebut 'energi', yang diferensialnya sama dengan jumlah kerja yang dipertukarkan dengan lingkungannya pada suatu proses adiabatik."

  • Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.



  • Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi DSt yang berkaitan dengan perubahan kimia atau perubahan fisika bahan murni pada T = 0 K bernilai nol.
Transisi yakni perubahan fisika, dalam zat (misalnya belerang) dari struktur A (rombik) ke B (monoklinik) pada suhu normal disertai dengan perubahan entropi; ini diilustrasikan secara skematik di ilustrasi T8. Dapat ditunjukkan secara eksperimen, bahwa bila suhunya mendekati 0 K, perubahan entropi transisi DSt menurun. Karena 0 K tidak dapat dicapai secara eksperimen, hal ini diungkapkan secara matematik


Lim DSt = 0
T ® 0


Secara intuitif hukum ketiga dapat dipahami dari fakta bahwa pergerakan ionik atau molekular maupun atomik yang menentukan derajat ketidakteraturan dan dengan demikian juga besarnya entropi, sama sekali berhenti pada 0 K. Dengan mengingat hal ini, tidak akan ada perubahan derajat ketidakteraturan dalam perubahan fisika atau kimia dan oleh karena itu tidak akan ada perubahan entropi.



Entalpi Entalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah energi internal dari suatu sistem termodinamika ditambah energi yang digunakan untuk melakukan kerja. Secara matematis, entalpi dapat dirumuskan sebagai berikut:

di mana:

  • H = entalpi sistem (joule)
  • U = energi internal (joule)
  • P = tekanan dari sistem (Pa)
  • V = volume sistem (m2)























Hukum I Termodinamika



    • Hukum ini diterapkan pada gas, khususnya gas ideal

      PV = n R T
      P . DV + -V . DP = n R DT
    • Energi adalah kekal, jika diperhitungkan semua bentuk energi yang timbul.
    • Usaha tidak diperoleh jika tidak diberi energi dari luar.
    • Dalam suatu sistem berlaku persamaan termodinamika I:

      DQ = DU+ DW

      DQ = kalor yang diserap
      DU = perubanan energi dalam
      DW = usaha (kerja) luar yang dilakukan


DARI PERSAMAAN TERMODINAMIKA I DAPAT DIJABARKAN:

    • Pada proses isobarik (tekanan tetap) ® DP = 0; sehingga,

      DW = P . DV = P (V2 - V1) ® P. DV = n .R DT
DQ = n . Cp . DT

® maka Cp = 5/2 R (kalor jenis pada tekanan tetap)

DU-= 3/2 n . R . DT

    • Pada proses isokhorik (Volume tetap) ® DV =O; sehingga,

      DW = 0 ® DQ = DU
DQ = n . Cv . DT

® maka Cv = 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)

AU = 3/2 n . R . DT



    • Pada proses isotermik (temperatur tetap): ® DT = 0 ;sehingga,

      DU = 0 ® DQ = DW = nRT ln (V2/V1)
    • Pada proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor antara sistem dengan sekelilingnya) ® DQ = 0 Berlaku hubungan::

      PVg = konstan ® g = Cp/Cv ,disebut konstanta Laplace


    • Cara lain untuk menghitung usaha adalah menghitung luas daerah di bawah garis proses.


Gbr. Isobarik

Gbr. Isotermik

Gbr. Adiabatik

    • Usaha pada proses a ® b adalah luas abb*a*a

      Perhatikan perbedaan grafik isotermik dan adiabatik ® penurunan adiabatik lebih curam dan mengikuti persamaan PVg= C.

      Jadi:
      1. jika DP > DV, maka grafik adiabatik.
      2. jika DP = DV, maka grafik isotermik.
Catatan:

    • Jika sistem menerima panas, maka sistem akan melakukan kerja dan energi akan naik. Sehingga DQ, DW ® (+).
    • Jika sistem menerima kerja, maka sistem akan mengeluarkan panas dan energi dalam akan turun. Sehingga DQ, DW ® (-).
  1. Untuk gas monoatomik (He, Ne, dll), energi dalam (U) gas adalah

    U = Ek = 3/2 nRT ® g = 1,67
    • Untuk gas diatomik (H2, N2, dll), energi dalam (U) gas adalah
Suhu rendah
(T £ 100ºK)




U = Ek = 3/2 nRT

® g = 1,67

® Cp-CV=R



Suhu sedang



U = Ek =5/2 nRT

® g = 1,67

Suhu tinggi
(T > 5000ºK)




U = Ek = 7/2 nRT

® g = 1,67





Hukum II Termodinamika



Tidak mungkin membuat suatu mesin yang bekerjasecara terus-menerus serta rnengubah semua kalor yang diserap menjadi usaha mekanis.



T1 > T2, maka usaha mekanis:

W = Q1 - Q2

h = W/Q1 = 1 - Q2/Q1 = 1 - T2/T1



T1 = reservoir suhu tinggi
T2 = reservoir suhu rendah
Q1 = kalor yang masuk


Q2 =kalor yang dilepas W = usaha yang dilakukan
h = efesiensi mesin


Untuk mesin pendingin:

h = W/Q2 = Q1/Q2 -1 = T1/T2 - 1

Koefisien Kinerja
= 1/h

























Mesin Carnot



Dalil :

Dari semua motor yang bekerja dengan menyerap kalor dari reservoir T1 dan melepaskan kalor pada reservoir T2 tidak ada yang lebih efisien dari motor Carnot.



BC ; DA = adiabatik

AB ; CD = isotermik


Mesin Carnot terdiri atas 4 proses, yaitu 2 proses adiabatik dan 2 proses isotermik. Kebalikan dari mesin Carnot merupakan mesin pendingin atau lemari es. Mesin Carnot hanya merupakan siklus teoritik saja, dalam praktek biasanya digunakan siklus Otto untuk motor bakar (terdiri dari 2 proses adiabatik dan 2 proses isokhorik) dan siklus diesel untuk mesin diesel (terdiri dari 2 proses adiabatik, 1 proses isobarik dan 1 proses isokhorik).


_
Picture

 
 
Materi Fisika: Satuan, Besaran Fisika, Besaran Vektor, dan Besaran Skalar.

Secara umum, istilah besaran terbagi dua: besaran fisika (benda, secara fisis) dan besaran non fisika (secara matematis, seperti: besaran vektor, besaran skalar)

Besaran fisika suatu benda (secara fisis) adalah sifat dari suatu benda yang dapat diukur dan dinyatakan dengan sebuah nilai (angka, bilangan). Setiap besaran suatu benda ini berbeda dengan besaran benda lainnya sehingga ditetapkan satuan untuk masing-masing besaran fisika itu. Satuan besaran ini menunjukkan bahwa setiap besaran benda itu diukur dengan cara yang berbeda.


Jadi, besaran fisika suatu benda ini merupakan nilai (angka, bilangan) yang mendeskripsikan fenomena hasil pengukuran suatu benda dan untuk membedakan dengan besaran fisika (benda) lainnya, ditetapkan satuan sebagai acuan standar hasil pengukuran.

Dalam presentasi berikut ini semoga bisa memperjelas apa besaran itu, contoh-contoh satuan dan besaran fisika: besaran pokok dan besaran turunan, besaran vektor dan besaran skalar (termasuk didalamnya penjumlahan vektor, komponen vektor, vektor satuan, perkalian skalar, dan perkalian vektor).

Tampilkan slide presentasi materi fisika tentang satuan, besaran fisika, besaran vektor, dan besaran skalar ini dengan meng-KLIK GAMBAR berikut dimanapun. Dan tunggu sampai semua slide presentasi (20 slide) terbuka…


Jika file materi fisika dengan format flash (SWF) ini diperlukan silahkan
DOWNLOAD secara manual. Terimakasih atas kunjungannya…!!!
.
 
 
       Ketika teknologi komunikasi telah sedemikian majunya saat ini,
teknologi dan permasalahan pertanian harus pula dikelola dengan cara-cara yang lebih modern. Kita mungkin masih ingat atau barangkali melihat di film-film dokumenter bapak tani mengayuh sepedanya cepat-cepat untuk mengabarkan pada teman-temannya bahwa ada serangan hama wereng, atau serangan tikus. Adegan semacam itu, sekarang tidak nampak lagi, karena para petani telah memiliki handphone untuk saling berkomunikasi. Segala macam berita sekarang dapat disebarkan dengan cara yang sangat cepat dan menjangkau daerah yang lumayan jauh. Semua ini dapat terjadi karena kemajuan teknologi komunikasi yang antara lain berkembang karena para ahli semakin memahami sifat-sifat gelombang dan memanfaatkannya hingga berdayaguna. Selain di bidang komunikasi, di toko-toko sudah mulai dipasarkan alat yang memanfaatkan gelombang untuk mengusir tikus.  umber dari setiap gelombang, apakah gelombang bunyi, gelombang ultraviolet atau gelombang elektromagnetik adalah getaran, sehingga gelombang sering juga dikatakan sebagai getaran yang dirambatkan. Karena itu sebelum mendalami tentang gelombang, pembahasan akan diawali dengan pengenalan tentang getaran terlebih dahulu.
Pra Syarat
        Untuk dapat mengerti pembahasan bab ini dengan baik, siswa sebaiknya telah mempelajari dan mengerti tentang masalah gerakan benda (kecepatan, percepatan) dan terutama gerak benda dengan kecepatan yang tidak konstan. Selain itu siswa diharapkan telah mengerti tentang makna gaya dan kaitannya dengan gerak benda. Dalam segi matematika, selain aljabar dan fungsi trigonometri siswa diharapkan telah mengerti tentang makna dari fungsi dua variabel.
Cek Kemampuan
1. Sebuah bandul terdiri dari tali yang panjangnya 50 cm digantungi beban yang massanya 100 gram. Hitunglah frekuensi
    dan perioda ayunan bandul tersebut. Apakah hasilnya tergantung pada massa beban yang digantungkan?
2. Sebuah benda bergerak harmonik dengan perioda 0,5 sekon dan amplitudo 6 cm. Pada saat awal, benda ada pada


    posisi x = 0. Di manakah benda berada setelah 0,8 sekon? Berapa kecepatannya saat itu?
3. Gelombang transversal merambat dalam dawai dengan kecepatan sebesar 100 m/s. Berapakah kecepatan rambat


    gelombang transversal itu bila tegangan dawai digandakan?
4. Sebuah gelombang longitudinal dirambatkan dengan kecepatan rambat 600 m/s. Berapakah panjang gelombangnya


    bila frekuensi gelombang itu adalah 300 Hz?
5. Sebuah kereta bergerak dengan kecepatan 108 km/jam menuju sebuah stasiun sambil membunyikan sirenenya.


    Kepala stasiun mendengar bunyi sirene itu dengan frekuensi 1000 Hz. Berapakah sebenarnya frekuensi sirene kereta


    api itu?


8.1 Hakekat Getaran
      Berikut ini adalah contoh-contoh sistem yang melakukan getaran.

A. Sistem pegas-massa
     Perhatikan balok bermassa m yang dikaitkan pada ujung pegas yang digantungkan secara vertikal (Gambar 8.1). Bila balok m ditarik ke bawah, kemudian dilepaskan, maka balok tersebut akan melakukan gerakan naik-turun-naik-turun berulang-ulang. Balok dikatakan bergetar


B. Sistem bandul fisis
     Perhatikan sekarang penggaris yang digantungkan pada sebuah paku (Gambar 8.2). Bila penggaris tersebut disimpangkan dari posisi vertikalnya, maka penggaris akan berayun, menyimpang ke kanan dan ke kiri secara berulang-ulang dan penggaris dikatakan bergetar. Susunan benda dengan getaran yang mirip dengan itu disebut sistem bandul fisis.
        Dari dua contoh tadi dapat disimpulkan bahwa getaran adalah suatu gerakan yang khas, yaitu gerakan yang berulang-ulang dan disebut sebagai gerakan periodik. Pada gerakan berulang itu yang dimaksud dengan satu getaran lengkap adalah gerakan dari suatu titik awal kembali ke titik awal tadi. Benda yang bergetar sering disebut juga melakukan gerakan harmonis sederhana. Jadi dapat disimpulkan bahwa Getaran harmonis sederhana adalah gerak bolak balik yang melewati suatu titik kesetimbangan
Tugas 1
Carilah lagi 2 contoh sistem yang melakukan getaran, dan peragakan getarannya.


8.1.1 Frekuensi Getaran
         Salah satu besaran yang sering dipakai untuk menggambarkan karakter sebuah getaran adalah frekuensi. Jumlah pengulangan atau getaran lengkap yang terjadi tiap satuan waktu dinamakan frekuensi getaran dan dilambangkan sebagai f. Jadi satuan getaran dapat berupa getaran/menit, bahkan getaran/jam. Bila satuan waktunya dinyatakan dalam sekon maka didapatkan satuan getaran/sekon atau sering juga dinamakan siklus/sekon dan 1 getaran/sekon = 1 siklus/sekon = 1Hz (Hertz, mengikuti nama fisikawan Jerman, Heinrich Hertz). Jadi getaran dengan frekuensi 200 Hz menyatakan bahwa dalam satu sekon terjadi 200 getaran lengkap. Benda yang bergetar dengan frekuensi yang tinggi menandakan bahwa dalam suatu waktu tertentu benda itu melakukan banyak getaran lengkap, sementara getaran dengan frekuensi rendah menandakan bahwa jumlah getaran lengkap yang terjadi hanya sedikit.



Kegiatan 1 (MENGHITUNG FREKUENSI BANDUL SEDERHANA)
- Ikatkanlah sebuah penghapus karet pada seutas tali/benang
- Gantungkan ujung tali yang lain pada sebuah gantungan atau paku
- Simpangkan penghapus tersebut sekitar 30 derajat (lihat Gambar 8.3)
- Hitunglah getaran lengkap yang terjadi dalam 1 menit [gunakan jam henti (stopwatch)]
- Berapa Hz frekuensi getaran tadi?
- Ulangi rangkaian kegiatan di atas dengan menggantungkan beban lain. Apakah terjadi perubahan frekuensi?
- Panjangkan tali/benang penggantung menjadi 2 kalinya kemudian ulangi rangkaian kegiatan di atas! Apakah sekarang

   terjadi perubahan frekuensi?
- Diskusikan hasil yang Anda dapat dalam kelompok.


Gambar 8.3 Beban dan tali yang membentuk bandul sederhana
           Besar kecilnya frekuensi getaran tergantung dari sistemnya. Pada sistem pegas massa, frekuensi tergantung pada massa balok yang dikaitkan pada pegas (m) dan karakter pegas yang dinyatakan oleh konstanta pegasnya (k). Pegas yang ”keras” mempunyai konstanta pegas yang besar, sedangkan pegas yang sudah lemas (sudah lama) mempunyai konstanta pegas yang kecil. Nah, pada sistem pegas-massa (lihat Gambar 8.4), frekuensi getaran f adalah:
 Tugas 2
1. Carilah dari buku-buku atau internet satuan dari konstanta pegas!
2. Sebuah pegas mempunyai konstanta pegas 15 N/cm, jelaskan apa artinya!
3. Pegas manakah yang lebih ”keras”, pegas A yang mempunyai k = 50 N/cm atau pegas B yang mempunyai k = 5

    N/cm? Diskusikan masalah ini dalam kelompok!
                      Kegiatan 2 (MENENTUKAN KONSTANTA PEGAS)
Bila kita dapat menentukan frekuensi getaran pada sistem pegas massa, maka konstanta pegas dapat dihitung/dicari dengan menggunakan Pers. (8.1).


Jalannya percobaan:
- Berikanlah suatu pengait pada sebuah balok
- Timbang massa balok beserta pengait itu
- Kaitkan balok tadi pada sebuah pegas
- Gantungkan sistem pegas secara vertikal
- Beri simpangan pada balok dengan menarik/menekan balok
- Lepaskan tarikan atau tekanan dan catat dengan stopwatch waktu untuk melakukan 5 getaran lengkap
- Berapa Hz frekuensi yang didapat?
- Gunakan Pers. (8.1) untuk mendapatkan nilai k pegas
- Ulangi langkah-langkah tadi dengan pegas yang sama, namun massa balok yang berbeda, dan simpulkan yang Anda 

  peroleh! Pada sistem bandul sederhana seperti yang terlihat pada Gambar 8.5 di bawah ini, frekuensi ayunan adalah:


Tugas 3
     Dari data yang Anda dapatkan pada Kegiatan (1), dapatkah Anda menghitung percepatan gravitasi? Berapa nilai percepatan gravitasi yang Anda dapatkan? Bila Anda mendapatkan nilai yang jauh dari 9, 8 m/s2, perkirakan apa yang menyebabkan hal tersebut?
Contoh Soal 1:
Sebuah balok dikaitkan pada pegas yang konstanta pegasnya 3 N/cm. Berapakah massa balok yang harus dikaitkan, agar sistem bergetar dengan frekuensi 5 Hz?
Contoh Soal 2:
Sebuah bola yang massanya 0,5 kg digantungkan pada sebuah tali dan diayunkan. Ternyata dalam waktu 10 menit jumlah ayunan yang terjadi (getaran lengkap) adalah 300 kali. Hitunglah panjang tali tersebut!


8.1.2 Perioda Getaran
         Waktu yang dibutuhkan sistem untuk membuat satu getaran lengkap dinamakan waktu perioda atau perioda saja. Dari pengertian ini dan pengertian frekuensi getaran, dengan mudah relasi antara T dan f dapat dimengerti, yaitu bahwa perioda getaran (T) adalah balikan dari frekuensi getaran, atau dirumuskan


         Jadi, jika waktu yang dibutuhkan untuk membuat satu getaran lengkap adalah 0,1 sekon, maka frekuensi getaran itu adalah 1/(0,1) = 10 Hz dan seterusnya. Materi Pengayaan Telah dijelaskan bahwa frekuensi getaran sangat tergantung pada besaran-besaran sistem. Karena perioda adalah balikan frekuensi, maka jelaslah bahwa perioda getaran juga sangat tergantung pada sistemnya. Pada bandul fisis (misalnya penggaris yang berayun), perioda getarannya ditentukan oleh massa sistem itu, letak titik pusat massanya dan momeninersia benda tersebut (lihat Gambar 8.6). Perioda getaran bandul fisis adalah: dengan Io: momen inersia benda terhadap titik putar O (kg m2)
            m: massa benda (kg)
             g: percepatan gravitasi (m/s2)
             d: jarak titik putar ke titik pusat massa benda (m)
Contoh Soal 3:
Di sebuah peralatan terdapat cincin yang berayun dengan poros P dekat dengan tepi roda cincin tersebut (lihat gambar). Bila massa cincin m adalah 0,2 kg, jari-jarinya R = 10 cm dan momen inersia cincin terhadap poros P adalah 2mR2 , hitunglah perioda ayunan cincin tersebut!



Kegiatan 3 (MENYIMPULKAN BAHWA PERIODA BANDUL TERGANTUNG PADA PANJANG BANDUL DAN TIDAK TERGANTUNG PADA MASSA BEBAN)
- Ikatkanlah penghapus karet pada seutas tali/benang
- Gantungkanlah ujung tali yang lain pada sebuah gantungan atau paku
- Simpangkan penghapus tersebut sekitar 10 derajat
- Catatlah waktu yang dibutuhkan untuk membuat 20 getaran lengkap
- Berapa perioda getaran tadi?
- Ulangi rangkaian kegiatan di atas dengan menggantungkan beban lain yang berbeda massanya. Apakah terjadi perubahan perioda?
- Panjangkan tali/benang penggantung menjadi 2 kalinya kemudian ulangi rangkaian kegiatan di atas! Apakah sekarang terjadi
  perubahan perioda?
- Diskusikan hasil yang Anda dapat dalam kelompok!


8.2 Persamaan Simpangan Getaran
     Telah dikemukakan bahwa getaran adalah suatu gerakan bolakbalik. Karena itu, antara lain dapat dipersoalkan posisi benda yang bergetar itu tiap saat. Jawaban pertanyaan ini diberikan lewat persamaan simpangan getaran. Ini berarti bahwa dari persamaan itu dapat diketahui posisi benda yang bergetar saat demi saat. Persamaan simpangan getaran dapat diturunkan lewat berbagai sistem, dan antara lain adalah lewat sistem pegas-massa. Untuk itu perhatikan pegas dan balok bermassa m dalam kedudukan setimbang di atas permukaan licin seperti pada Gambar 8.7. Bila balok massa m ditarik sejauh A dari posisi kesetimbangan O (x = 0) kemudian dilepaskan, maka balok akan bergerak bolak balik. Dalam sistem pegas-massa di seluruh buku ini selalu diasumsikan bahwa pegas tidak ditarik melampaui batas elastisnya. Ini berarti bahwa bila gaya tarik itu dihilangkan maka pegas akan kembali ke ukurannya semula.

Posisi benda saat demi saat sekitar titik kesetimbangan O yang ada di Gambar 8.6 ini dinyatakan oleh persamaan simpangan getaran

Contoh Soal 4:
Suatu benda bergetar harmonis dan dinyatakan oleh persamaan :

               Dari jawaban-jawaban tadi dengan mudah dapat dilihat bahwa benda bergerak dari simpangan maksimum di kanan titik kesetimbangan O, menuju ke titik kesetimbangan, meneruskan ke simpangan maksimum di kiri titik kesetimbangan, lalu kembali ke titik kesetimbangan O lagi, dan pada akhirnya kembali ke posisi awalnya di simpangan maksimumnya. Gerakan inilah yang terjadi secara berulang-ulang.
















8.3 Energi Getaran
8.3.1 Hukum Kekekalan Energi
     Telah dijelaskan bahwa getaran adalah sebuah gerakan, karena itu pada setiap getaran pasti terkait sejumlah energi yang kita kenal sebagai Energi Kinetik, yaitu energi yang dimiliki benda atau sistem karena keadaannya yang bergerak itu. Kita tentunya masih ingat bahwa energi kinetik adalah:


dengan m: massa benda (kg)
            V: kecepatan benda (m/s)
      Sebuah benda yang berada di atas sebuah permukaan juga mempunyai energi yang terkait kedudukannya itu, yaitu energi potensial gravitasi. Karena benda mempunyai energi potensial gravitasi ini, maka ia mendapatkan kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi ketika jatuh. Besarnya energi potensial gravitasi ini adalah:
Ep=m g h P  J                                                                                                                    (8.7)
dengan : m = massa benda (kg)
              g = percepatan gravitasi (m/s2)
              h = jarak titik pusat massa benda ke acuan nol (m)
Pada benda-benda yang terkait dengan pegas terdapat energi potensial lain yang disebut sebagai energi potensial elastis E P'  . Energi potensial elastis ini muncul ketika pegas diregangkan atau dimampatkan. Karena energi potensial elastis inilah, pegas yang diregangkan atau dimampatkan dapat kembali ke kedudukan semula karena kerja yang dilakukan oleh gaya pemulih. Contoh yang jelas adalah alat penutup pintu yang seringkali ditempelkan pada pintu berkawat anti nyamuk. Detil peralatan itu dapat dilihat pada Gambar 8.8, yaitu peralatan yang bekerja berdasarkan kerja pegas. Ketika pintu dibuka, pegas yang ada dalam peralatan itu termampatkan sehingga memiliki energi potensial elastis. Ketika pintu dilepas, pegas yang termampatkan tadi meregang kembali untuk berusaha kembali ke ukurannya semula sambil gaya pemulihnya melakukan kerja menutup pintu.
      Untuk pegas dengan konstanta pegas k N/m, maka ketika ukuran pegas bertambah atau berkurang dengan x, didapat energi potensial elastis.
Sistem yang bergetar, dengan demikian berpeluang mempunyai ketiga jenis energi tersebut, atau energi total sistem yang bergetar adalah:

Dengan demikian energi total juga dapat ditulis menjadi


Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa, tanpa adanyagesekan dan kerja dari luar, maka energi awal dan energi akhir total adalah sama. Ini berarti bahwa:
Perhatikan sistem getaran pegas-massa dengan pegasnya dalam posisi horisontal. Pada kasus semacam ini ( Ep )awal dan (Ep)akhir adalah sama karena hawal = hakhir dan biasanya diambil sama dengan nol, sehingga Pers.(8.11) menjadi:
Dengan Pers.(8.12) ini maka distribusi energi dari benda yang bergetar harmonis pada sistem pegas - massa dapat digambarkan seperti pada Tabel 8.1 berikut ini.
Tugas 4
Carilah di internet simulasi gambar bandul sederhana yang menunjukkan perubahan energi potensial dan energi kinetisnya dan ceritakan tentang sifat perubahan tersebut dari hasil simulasi tersebut!
Contoh Soal 5:
        Sebuah bola yang massanya 0,1 kg digantungkan pada sebuah pegas vertikal yang mempunyai konstanta pegas 20 N/m. Bola mula-mula ditopang oleh tangan, sehingga pegas tidak teregang maupun termampatkan. Tangan dilepas, sehingga bola turun dan pegas teregang. Bila hambatan udara dapat diabaikan, sejauh apa bola jatuh sebelum dihentikan sesaat oleh pegas?

















































Kegiatan 4 (UNTUK MEMAHAMI CONTOH SOAL 5)
- ambillah 4 atau 5 buah karet gelang
- ikatlah satu gelang ke gelang yang lainnya, sehingga terbentuk rangkaian yang terdiri dari 4 gelang karet
- gantungkan ujung atas rangkaian gelang ini pada sebuah paku, dan ikatlah sebuah beban yang sudah ditimbang di ujung lainnya
- catat posisi beban ketika gelang karet belum mengalami regangan (ditopang dengan tangan)
- lepaskan tangan yang menopang dan catat posisi beban ketika berada pada jarak paling jauh dari posisi setimbangnya (ini adalah
   jarak d)Kegiatan 4 (UNTUK MEMAHAMI CONTOH SOAL 5)
- ambillah 4 atau 5 buah karet gelang
- ikatlah satu gelang ke gelang yang lainnya, sehingga terbentuk rangkaian yang terdiri dari 4 gelang karet
- gantungkan ujung atas rangkaian gelang ini pada sebuah paku, dan ikatlah sebuah beban yang sudah ditimbang di ujung lainnya
- catat posisi beban ketika gelang karet belum mengalami regangan (ditopang dengan tangan)
- lepaskan tangan yang menopang dan catat posisi beban ketika berada pada jarak paling jauh dari posisi setimbangnya (ini adalah
  jarak d)


- beban akan naik turun beberapa kali
- usahakan untuk mencatat posisi terjauhnya
- dengan menimbang massa beban, dan menggunakan rumus


maka dalam hal ini konstanta pegas gelang karet dapat dihitung

- bandingkanlah nilai d ini dengan do1, yaitu posisi beban ketika gelang karet sudah berhenti bergetar naik-turun. Bahas 

  perbedaan  antara    d  dan do





8.3.2 Kecepatan Getaran
        Getaran adalah suatu gerakan, karena itu dapat ditanyakan bagaimana sifat gerakan tersebut. Apakah gerakannya berlangsung dengan kecepatan konstan; bila tidak, maka tentunya ada percepatan. Selanjutnya dapat ditanyakan apakah percepatannya konstan. Pertanyaan-pertanyaan tersebut dapat dijawab dengan meninjau dari berbagai sudut pandang. Di subbab ini kecepatan getaran akan dibahas dengan melakukan pendekatan energi. Dengan melakukan pendekatan kekekalan energi, maka kecepatan getaran dengan mudah dapat ditentukan, seperti yang akan dibahas berikut ini. Perhatikan kembali sistem pegas-massa yang berada dalam posisi horisontal. Bila getaran ini dimulai dari posisi simpangan maksimum (x = A), atau disebut juga amplitudo simpangan, dan benda semula berada
dalam keadaan diam, maka



Dengan Pers.(8.14) ini maka kecepatan di setiap titik x dapat ditentukan dengan mudah. Dari Pers.(8.14) dan Tabel 8.1 di Subbab 8.3.1, dengan segera dapat dimengerti bahwa benda yang bergetar tidak bergerak dengan kecepatan konstan, namun berubah-ubah dari nol di titik-titik simpangan maksimumnya dan mencapai harga maksimum di posisi kesetimbangannya. Karena benda yang bergetar tidak bergerak dengan kecepatan konstan, maka tentu ada percepatan yang terkait dengan getaran. Untuk mendapatkan percepatan ini, maka digunakan pendekatan bahwa gay penggerak ma pada sistem pegas-massa yang bergetar adalah gaya pemulihnya –kx. Jadi dapat ditulis:


















       Pers.(8.16) menggambarkan dengan jelas bahwa percepatan a juga tidak konstan. Tidak konstannya kecepatan maupun percepatan, secara fisik sudah dapat diduga, karena adanya gerakan bolak-balik itu, seperti terlihat pada sistem bandul sederhana dan sistem pegas-massa di Gambar 8.9 berikut ini.


   Gambar 8.9 Kecepatan dan percepatan tidak konstan pada sistem getaraBenda berbalik arah, ketika simpangannya maksimum, karena kecepatannya nol. Jadi di sini terlihat bahwa benda yang bergerak (mempunyai kecepatan), tidak bergerak terus ke arah yang sama, namun berbalik karena kecepatannya nol pada saat itu. Berarti kecepatannya makin-lama makin kecil, atau tidak konstan. Pada bagian gerakan yang lain kecepatannya membesar, namun mengecil kembali sampai nol, kemudian membesar kembali dan peristiwa semacam ini berulang-ulang terus. Jadi gerak bolak-balik itu menyiratkan dua jenis perubahan kecepatan, yaitu
(1) besarnya, besar ---> kecil ---> besar dan seterusnya, dan
(2) arahnya, kanan ---> kiri ---> kanan dan seterusnya.











Contoh Soal 6:
Hitunglah kecepatan maksimum getaran sistem pegas-massa, bila massa beban adalah 1 kg sedangkan konstanta pegas dan amplitudo getaran adalah masing-masing 0,5 N/m dan 0,5 m.
Penyelesaian:
Energi total sistem pegas massa adalah:


Kecepatan maksimum terjadi ketika pegas berada pada posisi kesetimbangan, yaitu x = 0, sehingga pada posisi itu EP = 0. Dari hukum kekekalan energi, dapat ditulis:
Contoh Soal 7:
     Sebuah benda yang massanya m = 10 gram diikatkan pada pegas yang mempunyai konstanta pegas k = 40 dyne/cm. Benda bergerak di atas permukaan licin dan memulai getarannya dari posisi simpangan maksimumnya. Ketika benda berada pada posisi x = 6 cm, kecepatannya adalah 4 cm/s. Di manakah posisi benda ini 5 sekon sejak keadaan awal?

















































8.4 Hakekat Gelombang
8.4.1 Relasi dengan getaran
        Kita telah belajar tentang getaran dan beberapa sifatnya. Getaran yang dihasilkan suatu sumber getar, seperti garpu tala, pita suara dan lain- lain seringkali dirambatkan lewat medium yang ada di sekitarnya. Getaran yang diteruskan ini yang disebut sebagai gelombang. Jadi, seperti telah disebutkan di awal bab ini, gelombang pada dasarnya adalah gangguan atau getaran yang dirambatkan. Pada Gambar 8.10 di bawah ini tampak bahwa gelombang yang dihasilkan oleh kapal motor dirambatkan lewat air telaga sehingga mengganggu seorang pemancing. Dalam hal ini air hanya menjadi medium perantara. Yang merambat bukanlah air, seperti air sungai yang mengalir, tetapi yang dirambatkan adalah energi yang terkait gangguan tadi. Bila gangguannya berupa getaran, maka yang dirambatkan
di permukaan air adalah energi getarannya.


               Gambar 8.10 Gelombang yang terjadi karena perahu motor yang lewat (diambil dari Cutnell & Johnson, 1992)
Gelombang lain yang juga kita kenal adalah gelombang tali dan gelombang bunyi yang merambat di udara. Pada gelombang tali terlihat
deretan lembah-puncak yang merambat di sepanjang tali (lihat Gambar 8.11), sedangkan pada gelombang bunyi di udara terjadi pola pemampatan dan peregangan molekul-molekul udara. Pola pemampatan dan peregangan


Gambar 8.11 Gelombang tali
itu juga dapat dilihat pada pegas sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 8.12. Pada dasarnya perambatan gelombang bunyi di udara terbentuk melalui mekanisme yang sama dengan pegas tadi.








Gambar 8.12. Pola rapatan dan regangan pada pegas yang
terusik (diambil dari Cutnell & Johnson, 1992)






Tugas 5
Dari bacaan-bacaan di internet, cobalah Anda jelaskan kaitan antara getaran dan gelombang Tsunami!
8.4.2 Energi Gelombang
        Setiap gelombang merambatkan energi. Pada gelombang mekanik, hal ini diperlihatkan ketika energi yang dirambatkan melalui gelombang air mampu memindahkan gabus yang semula terapung tenang di atas permukaan air. Olengnya kapal di laut yang sering disebabkan oleh ombak laut membuktikan adanya sejumlah energi yang dibawa oleh gelombang. Panas matahari yang terasa di bumi kita, juga disebabkan karenagelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh matahari merambatkan/meradiasikan energi panas ke bumi. Sementara itu, pemindahan energi melalui gelombang elektromagnetik tanpa disadari, manfaatnya sudah biasa dinikmati dalam kehidupan seharihari. Contohnya, seseorang dapat menikmati alunan musik dari stasiun radio yang jauh letaknya karena adanya gelombang radio yang mengangkut energi bunyi musik itu. Berkat gelombang mikro, seorang pemilik perkebunan dapat memberi perintah pada para karyawannya di areal kebun yang luas dan mengendalikan perusahaannya hanya dari sebuah telepon gengggam. Semua cara berkomunikasi ini dapat terlaksana berkat gelombang elektromagnetik, yang dapat mengangkut energi informasi ke berbagai tempat.       Contoh lain bahwa gelombang membawa sejumlah energi adalah terjadinya kerusakan di mana-mana ketika terjadi gempa. Kekuatan gempa biasanya dinyatakan oleh skala Richter yang diusulkan oleh Charles Richter. Richter mengaitkan kekuatan gempa dengan logaritma (basis 10) amplitudo maksimum suatu getaran yang diukur dalam mikrometer. Amplitudo maksimum itu harus diukur pada jarak 100 km dari pusat gempa. Jadi misalkan rekaman gempa yang diperoleh dari alat perekam gempa yang disebut seismometer yang dipasang 100 km dari pusat gempa menunjukkan amplitudo maksimum 1 mm = 103 m; maka ini berarti bahwa kekuatan gempa itu (berhubungan dengan energinya) adalah Log (10)3 = 3 skala Richter
Perhatikanlah energi yang terkait dengan kekuatan gempa yang dinyatakan dalam skala Richter dalam Tabel 8.2 berikut ini.


Tugas 6
Carilah sekali lagi dari bacaan di internet, berapa skala Richter kekuatan gempa yang mengawali gelombang Tsunami, dan berapa pula energi yang terkait peristiwa ini!
8.4.3 Perambatan dalam medium
Gelombang yang dirambatkan, sering membutuhkan medium perantara. Gelombang bunyi misalnya tidak dapat kita dengar bila tidak ada medium perantara. Demikian pula tanpa adanya tali tidak mungkin merambat gelombang tali. Gelombang tali, gelombang bunyi (mencakup pula gelombang infrasonik dan ultrasonik), gelombang air, dan gelombang seismik, merupakan contoh-contoh gelombang mekanik, suatu jenis gelombang yang memerlukan media (dalam hal ini tali, molekul udara, dan air) untuk merambat sampai ke tujuannya. Namun tidak semua gelombang membutuhkan medium perantara. Contohnya adalah gelombang elektromagnetik, seperti gelombang radio, gelombang mikro, radar, cahaya tampak, laser, sinar-X, dan sinar gamma. Gelombang-gelombang ini adalah kelompok gelombang yang dapat merambat walaupun dalam hampa udara. Gelombang elektromagnetik ini dipancarkan ke segala arah oleh medan listrik dan medan magnet berubah, sehingga perambatannya tidak lagi memerlukan media khusus, karena ia dapat melewati ruang hampa. Sebelum teknologi komunikasi berkembang seperti sekarang, nenek moyang kita telah tahu bahwa getaran merambat lewat tanah, sehingga mereka mengamati derap musuh yang akan menyerang dengan mendekatkan telinga ke tanah. Dengan melakukan upaya itu mereka dapat mengetahui adanya musuh yang masih berada pada jarak yang sangat jauh. Ini tentunya merupakan perambatan gelombang yang alami, melewati tanah yang sudah ada. Tentunya di dalam perjalanannya menuju tempattempattertentu terjadi banyak  kehilangan energi, sehingga ketika tiba di tempat tujuannya energi gelombang itu sudah sangat sedikit jumlahnya. Orang sekarang berlomba-lomba mencari bahan/medium perantara yang dapat merambatkan gelombang dengan rugi perambatan yang seminim
mungkin. Serat optik merupakan salah satu jawabannya dan penemuan ini
telah mengubah wajah pertelekomunikasian kita, menjadi sedemikian
canggihnya.
8.4.4 Gelombang Transversal dan Longitudinal
        Berdasarkan arah rambat terhadap arah getar, maka dikenal dua macam gelombang, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegaklurus arah getarnya, sedang pada gelombang longitudinal, arah rambat sama dengan arah getarnya. Dengan slinky, kedua jenis gelombang itu dapat diperagakan (lihat Gambar
8.13). Ketika tangan digerakkan naik turun, maka pada slinky terbentuk
         gelombang transversal, sementara gelombang longitudinal dihasilkan bila tangan digerakkan maju mundur. Gelombang radio, gelombang cahaya, gelombang tali dan gelombang mikro adalah contoh gelombang transversal. Gelombang transversal juga merambat dalam dawai instrumen musik seperti gitar atau piano. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi yang merambat di udara.


                Gambar 8.13 Gelombang transversal dan gelombang longitudinal (diambil dari Cutnell & Johnson, 1992)
       Beberapa gelombang tidak merupakan gelombang transversal maupun gelombang longitudinal, contohnya adalah gelombang air. Pada gelombang air, gerak partikel-partikel air tidak tegaklurus maupun paraleldengan arah rambatnya, artinya pada gelombang air, terdapat komponen transversal maupun longitudinal, karena partikel air di permukaan air bergerak dalam lintasan melingkar seperti terlihat pada Gambar 8.14.


                       Gambar 8.14 Gelombang air (diambil dari Cutnell & Johnson, 1992) 8.5 Kecepatan Rambat Gelombang
        Anda tentunya pernah mengamati bahwa ketika kembang api ditembakkan ke atas, maka Anda akan melihat kembang api itu terlebih dulu baru mendengar ledakannya. Peristiwa ini menunjukkan bahwa gelombang cahaya dirambatkan lebih cepat dibandingkan gelombang bunyi. Kecepatan rambat gelombang tergantung pada jenis gelombang apa yang dirambatkan dan juga tergantung pada karakter medium yang merambatkannya. Gelombang bunyi misalnya, dirambatkan lebih cepat di air dibandingkan di udara. Hubungan antara kecepatan rambat gelombang dan karakter medium perantaranya dapat diturunkan lewat langkahlangkah matematis yang cukup rumit. Di sini hasil perhitungannya saja yang akan diberikan, dan dimulai dengan gelombang tali.


 Gambar 8.15 Gerak segmen tali dalam menghantarkan gelombang Seperti telah dijelaskan, gelombang tali muncul sebagai akibat gangguan pada tali (lihat Gambar 8.15). Sesaat setelah tali diganggu, gaya gangguan ini dirambatkan sepanjang tali. Ini berarti bahwa setiap bagian tali bertindak sebagai penyalur gaya gangguan tadi, dan mekanisme ini
menyebabkan terjadinya gelombang tali. Jika tali dianggap serbasama dengan massa persatuan panjang tali adalah
        Pers.(8.17) menunjukkan bahwa pada tali dengan tegangan yang semakin besar, gelombang akan merambat dengan kecepatan rambat yang semakin besar pula. Sebaliknya semakin besar massa persatuan panjang tali maka gerak gelombang akan semakin lambat.
Contoh Soal 8:
        Gelombang dirambatkan pada sebuah tali yang tegang. Tegangan tali diberikan dengan cara menggantung sebuah beban bermassa 2 kg pada salah satu ujungnya. Bila panjang tali adalah 2 m dan massanya 100 g, carilah kecepatan rambat gelombang transversal lewat tali ini.



















Telah dijelaskan bahwa kecepatan rambat gelombang akan berbeda di medium yang berbeda dan sangat ditentukan oleh karakter medium perantaranya. Kecepatan rambat gelombang longitudinal dalam fluida dipengaruhi oleh modulus Bulk B, serta rapat massa dan hubungannya adalah:





























Contoh Soal 9:
Bandingkan nilai kecepatan gelombang longitudinal di sepanjang batang baja dan batang aluminium. Modulus Young untuk baja dan aluminium masing-masing adalah 2,2  1010 N/m2 dan 6,9  1010 N/m2 , sedangkan rapat massa kedua logam masing-masing adalah
7,83  103 kg /m3 dan 2,7 103 kg /m3 .




































Tampak bahwa kecepatan gelombang longitudinal di dalam baja lebih besar daripada di dalam aluminium.


8.6 Persamaan Gelombang
Perbedaan persamaan gelombang dengan persamaan getaran adalah bahwa bila persamaan getaran hanya merupakan fungsi dari waktu t saja, maka persamaan gelombang adalah fungsi dari waktu t dan posisi x, seperti ditunjukkan oleh Pers.(8.20).












































Cara yang paling mudah memahami makna persamaan gelombang sebagai fungsi dua variabel adalah lewat gelombang tali. Pada gelombang tali, variabel y menyatakan simpangan tali dari posisi setimbangnya [sebelum gelombang dirambatkan melalui tali, atau bagian (a) di Gambar 8.15]. Dari Gambar 8.15 itu terlihat bahwa bila kita ingin mengetahui simpangan tali, maka pertanyaannya adalah simpangan dari bagian tali yang mana ( x berapa ) dan pada saat t berapa. Secara matematika, dikatakan bahwa simpangaan y adalah fungsi dari dua variabel x dan t, dan biasa ditulis sebagai y(x,t). Pers.(8.20) dan (8.21) secara jelas menunjukkan ketergantungan pada dua variabel itu.


Contoh Soal 10:
Sebuah gelombang merambat dengan amplitudo 15 cm dan frekuensi 200 Hz. Bila cepat rambat gelombang adalah 50 m/s, maka hitunglah simpangan sebuah titik yang berada pada jarak 1 m dan sumber gelombang tersebut setelah sumber bergetar 10 sekon!
Penyelesaian:
Simpangan pada sebuah titik yang dirambati gelombang dapat dicari dari
Pers.(8.21), yaitu,


Contoh Soal 11:
Sebuah gelombang merambat ke arah sumbu x negatif dengan amplitudo 5 cm, cepat rambat 50 m/s dan frekuensi 100 Hz. Berapakah beda fasa antara dua titik di sumbu x yang berjarak pisah 3 m?
Penyelesaian:
Persamaan gelombang yang merambat ke arah x negatif adalah























8.7 Gelombang Bunyi
8.7.1 Hakekat Bunyi
        Bunyi adalah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang. Gelombang bunyi ini dapat menyebabkan sensasi aural, artinya gelombang bunyi dapat kita dengar. Ada banyak sekali bunyi di sekitar kita, dan ini patut disyukuri. Dapatkah Anda bayangkan andai tidak ada bunyi samasekali di sekitar kita? Perhatikan ketika Anda berjalan-jalan di taman. Anda dapat mendengar burung berkicau, anjing menggonggong dan masih banyak bunyi-bunyian lain. Di tempat yang gelap pun Anda masih dapat mendengarkan dentang lonceng, atau suara kendaraan di jalan. Alat-alat musik, juga menghasilkan bunyi, bunyi yang indah, dan salah satu di antaranya adalah drum yang dipukul (lihat Gambar 8.16). Tampak dari gambar bahwa bunyi dimulai dari getaran drum ketika ia dipukul. Selanjutnya getaran itu dirambatkan dan menghasilkan gelombang, dan karena dapat didengar manusia maka ia disebut gelombang bunyi. Jadi setiap kali Anda mendengar bunyi pasti entah di mana ada sesuatu yang bergetar sebagai sumber bunyi tersebut. Perhatikan Tabel 8.3 yang menggambarkan berbagai sumber bunyi. Gambar 8.16














Tugas 7
Carilah paling sedikit 5 buah bunyi di sekitar Anda dan sebutkan sumber getarannya!
Tugas 8
Tadi kita telah berbicara tentang bunyi yang dirambatkan lewat udara. Tugas Anda adalah menyelidiki apakah bunyi dapat dirambatkan lewat zat padat. Carilah contoh - contoh yang menopang jawaban Anda.
Kegiatan 5
- Letakkanlah gelas yang berisi air di atas meja datar dan tunggu hingga air tidak bergerak (lihat Gambar 8.17)
- Sediakan sebuah garpu tala
- Ketukkanlah garpu tala tersebut di meja, kemudian celupkan garputala yang bergetar itu ke dalam air
- Apa yang Anda lihat di air?
- Apakah Anda mendengar bunyi ketika garpu tala diketukkan di meja?
- Apakah Anda mendengar bunyi ketika garputala yang bergetar itu dimasukkan dalam air?


Gambar 8.17 Garputala bergetar yang dicelupkan dalam air (diambil dari Stanley Wolfe, 2003)


8.7.2 Perambatan Gelombang Bunyi
         Gelombang bunyi yang dirambatkan di udara menghasilkan pemampatan dan peregangan (lihat Gambar 8.18), dan pemampatan serta peregangan ini dirambatkan. Jadi gelombang bunyi yang merambat di udara termasuk gelombang longitudinal, karena arah rambatnya sama dengan arah perapatan dan peregangan.


                              Gambar 8.18 Pemampatan dan peregangan pada gelombang bunyi (diambil dari Stanley Wolfe, 2003)
Gelombang bunyi membutuhkan medium untuk merambatkan gelombang bunyi. Ia tidak seperti gelombang elektromagnet yang dapat
merambat di ruang hampa. Karena itu para astronaut tidak dapat menggunakan bunyi untuk berkomunikasi di bulan. Di bulan tidak ada
udara, sehingga tidak ada bunyi di sana (lihat Gambar 8.19).


Perambatan gelombang menjadi sarana bagi binatang-binatang untuk berkomunikasi. Kelelawar misalnya menggunakan bunyi ultra untuk mengetahui letak mangsa yang mau ditangkapnya (lihat Gambar 8.20).
         Gelombang bunyi tidak hanya merambat di udara tetapi dapat juga merambat di zat cair maupun zat padat. Lumba-lumba dan ikan paus misalnya, dapat berkomunikasi dengan sesamanya melalui bunyi yang dirambatkan di air (lihat Gambar 8.21). Bunyi yang dihasilkan lumbalumba berkisar dari 250 Hz sampai 150.000 Hz. Diduga bahwa lumbalumba mempunyai bahasa di antara mereka seperti halnya manusia.
Gambar 8.21 Lumba – lumba yang mengeluarkan bunyi untuk menentukan letak suatu objek (echolocation) dan berkomunikasi (diambil dari Stanley Wolfe, 2003)
          Bunyi merambat lebih cepat di air dibandingkan di udara. Gelombang bunyi juga merambat lebih cepat di zat padat. Bukti bahwa gelombang bunyi merambat lewat zat padat dapat dibuktikan kalau telinga ditempelkan di dinding pemisah antara dua kamar. Bukankah bunyi-bunyi yang ada di ruang sebelah dapat didengar? Jadi gelombang bunyi merambat di zat cair, gas dan zat padat, namun dengan kecepatan rambat yang berbeda. Kecepatan rambat bunyi di udara adalah 346 m/s (jauh lebih kecil dari kecepatan rambat cahaya; itulah sebabnya ketika terjadi badai, kilat akan terlihat terlebih dahulu sebelum suara guruh/petir terdengar), sedangkan di air kecepatan rambatnya 1498 m/s. Di zat padat kecepatan rambatnya tergantung pada jenis zat padatnya. Dalam baja kecepatannya 5200 m/s, di karet hanya 60 m/s, sedangkan di kayu 1850 m/s. Beberapa pesawat jet dapat bergerak dengan kecepatan yang lebih tinggi, yaitu dua atau tiga kali lebih cepat dibandingkan kecepatan rambat
bunyi. Kecepatan yang lebih tinggi dari kecepatan bunyi ini dinamakan supersonik. Bila pesawat bergerak dengan kecepatan supersonik, maka ia bergerak lebih cepat dari bunyi yang dihasilkan mesinnya. Karena itu, ketika sebuah pesawat supersonik lewat di atas Anda, maka pesawat itu sudah akan berada cukup jauh sebelum bunyi pesawatnya terdengar. Glamorous Glennis yang dipiloti oleh Chuck Yeager, adalah pesawat pertama yang bergerak dengan kecepatan yang melebihi kecepatan rambat bunyi. Gerakan pesawat yang melampaui kecepatan rambat bunyi ini akan menimbulkan bunyi yang sangat keras yang disebut sebagai sonic boom. Kecepatan rambat bunyi di udara yang besarnya 346m/s dinamakan 1 Mach. Pada 14 Oktober, 1947 itulah Chuck Yeager menerbangkan pesawat dengan kecepatan yang lebih dari 1 Mach. Dengan berkembangnya teknologi, sekarang pesawat supersonik sudah dapat terbang dengan kecepatan 2 Mach bahkan sampai 3 Mach. Contohnya adalah pesawat Concorde (lihat Gambar 8.22) yang menyeberangi Lautan Atlantic dalam waktu yang sangat singkat. Satu- satunya kerugian dari pesawat supersonik adalah sonic boom yang dihasilkannya. Sonic boom itu sedemikian kerasnya hingga dapat memecahkan jendela bahkan dapat menjatuhkan pigura-pigura yang digantungkan di dinding. Karena itulah pesawat supersonik tidak diperkenankan terbang di atas daerah yang banyak penduduknya.
Gambar 8.22 Pesawat Concorde yang terbang dengan kecepatan supersonik (diambil dari Stanley Wolfe, 2003)
8.7.3 Intensitas Bunyi
        Telah dijelaskan bahwa bunyi adalah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang. Banyak sedikitnya energi bunyi yang diterima di suatu tempat dinyatakan melalui besaran intensitas bunyi, I. Intensitas bunyi I adalah energi yang dirambatkan tiap sekon melalui satu satuan luasan yang tegaklurus arah rambat gelombang bunyi itu. Karena energi per satuan waktu menyatakan daya, maka intensitas dapat juga dikatakan sebagai daya yang menembus tiap satuan luasan yang tegaklurus arah rambat gelombvang bunyi itu. Dalam bentuk matematika hubungan itu dituliskan sebagai:










dengan: P = daya bunyi (watt)
             A = luas bidang yang ditembus tegaklurus oleh gelombang bunyi (m2)
Bila sumber bunyi berbentuk sumber titik (dimensi sumber kecil), maka bunyi akan disebarkan ke segala arah dengan cara yang sama. Dalam hal ini maka muka gelombangnya akan berbentuk bola, sehingga intensitas bunyi di suatu titik pada jarak r dari sumber bunyi tersebut adalah:      
dengan: P = daya bunyi (watt)
             r = jarak dari sumber bunyi ke pendengar/titik ukur (m)
Pers.(8.23) ini menunjukkan bahwa di sebuah lapangan terbuka, kita makin sulit mendengar suatu bunyi (I kecil), semakin jauh kita berada dari sumber bunyi itu (r besar).
Contoh Soal 12:
Intensitas gelombang bunyi terlemah berfrekuensi 1000 Hz yang masih dapat didengar manusia pada umumnya adalah 10 -12 watt/m2.
Berapakah Taraf Intensitasnya? Penyelesaian:
Dari Pers.(8.24), Taraf Intensitas adalah:















Dari contoh soal ini dapat dibayangkan yang dinamakan Taraf Intensitas 0 dB.
Contoh Soal 13:
      Sebuah speaker A menghasilkan TI = 80 dB di suatu titik P yang berada pada jarak 3 m dari speaker A itu. Speaker B berada pada jarak 5 m dari titik P, dan menghasilkan TI = 85 dB di P. Berapakah TI yang ditangkap di titik P, bila kedua speaker itu berbunyi secara serentak?


























Bila dibunyikan secara serentak, maka intensitas total














8.8 Efek Doppler
       Ketika sedang menunggu kereta api melintasi suatu persimpangan, Anda tentunya pernah mendengar bahwa pluit yang dibunyikan kereta api itu
terdengar makin lama makin tinggi ketika kereta api itu mendekat namun frekuensinya terdengar semakin rendah ketika kereta api itu telah melewati
Anda dan menjauh (lihat Gambar 8.23). Jadi Anda mendengar peluit itu seakan-akan melagukan suatu musik dengan nada yang semula makin lama makin tinggi, namun kemudian menjadi rendah kembali. Apakah ini terjadi karena operator kereta api memijat tombol nada-nada yang berbeda saat itu? Ternyata tidak. Apa yang Anda dengar itu terjadi karena gejala yang dikenal sebagai Efek Doppler, untuk menghormati seorang Australia
bernama, Christian Andreas Doppler (1803-1855), yang pertama kali mengamati gejala ini.

       Efek Doppler adalah gejala berubahnya frekuensi yang didengar seseorang karena sumber bunyi bergerak relatif terhadap pendengarnya. Sumber bunyi yang relatif bergerak terhadap pendengarnya, dapat berarti bahwa sumber bunyi diam dan pendengar mendekat atau menjauhi sumber, namun dapat juga pendengarnya yang diam sementara sumber bunyi yang bergerak mendekati atau menjauhi pendengar, bahkan dapat juga kedua-duanya dalam keadaan bergerak.


             Gambar 8.23 Efek Doppler yang menyebabkan perubahan frekuensi yang ditangkap pendengar (diambil dari Stanley Wolfe, 2003)
Terjadinya efek Doppler tidak hanya dapat didengar tetapi juga dapat dilihat. Ingatlah kembali bahwa frekuensi gelombang menggambarkan jumlah gelombang yang melewati suatu titik tiap satuan waktunya. Coba ingat-ingatlah ketika Anda sedang memancing di sebuah danau (lihat Gambar 8.24). Ketika perahu motor mendekati Anda, jumlah gelombang yang yang menumbuk ”dermaga” tempat Anda berada, semakin banyak, namun begitu perahu motor itu melewati Anda, jumlah gelombang yang menumbuk dermaga itu menjadi semakin sedikit.


Gambar 8.24 Frekuensi gelombang yang berubah ketika perahu melewati pemancing (diambil dari Stanley Wolfe, 2003) Kembali ke efek Doppler yang berhubungan dengan bunyi. Frekuensi yang dipancarkan peluit kereta api sebenarnya tidak berubah. Yang berubah adalah frekuensi yang terdengar, dan kita katakan bahwa frekuensi sumber bunyi itu seakan-akan berubah, namun sekali lagi, frekuensi sumber bunyi tidak berubah. Hubungan antara frekuensi yang terdengar dan frekuensi bunyi sesungguhnya tergantung pada kecepatan gerak sumber bunyi maupun kecepatan gerak pendengar. Hubungan itu dinyatakan oleh Pers (8.25) berikut ini: Vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
     V = kecepatan rambat gelombang bunyi (biasanya diambil 340 m/s)
     Untuk mengisi tanda (+) atau (-) pada Pers.(8.25) dan Pers.(8.26) berlaku ketentuan sebagai berikut:
     a. Vp diisi (+), bila P (pendengar) mendekati S (sumber)
          Vp diisi (-), bila P menjauhi S
     b. Vs diisi (+), bila S menjauhi P
          Vs diisi (-), bila S mendekati P
Contoh Soal 14:
Sebuah mobil bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 m/s sambil membunyikan klaksonnya yang berfrekuensi 300 Hz. Bila kecepatan rambat bunyi adalah 340 m/s, hitunglah frekuensi yang ditangkap pendengar itu yang sedang tidak bergerak!
Penyelesaian:
Karena sumber menjauhi pendengar yang diam maka pada Pers.(8.26), Vp diisi 0 sedangkan Vs diisi (+). Jadi,










Contoh Soal 15:
       Sumber bunyi yang memancarkan bunyi dengan panjang gelombang 10 cm bergerak dengan kecepatan 60 m/s menjauhi pendengar yang juga
sedang bergerak dalam arah yang berlawanan dengan kecepatan 40 m/s.















Sumber bunyi menjauhi pendengar, maka VS diisi (+); Pendengar menjauhi sumber, maka VP diisi (-). Dengan demikian














8.9 Rangkuman


  •  Getaran adalah gerakan yang berulang-ulang atau gerakan bolakbalik melewati suatu titik kesetimbangan
  •  Sistem getaran yang dibahas adalah sistem pegas-massa, dan bandul sederhana
  •   Besaran yang penting pada getaran adalah frekuensi, perioda, simpangan, amplitudo, kecepatan, percepatan dan energi
  •   Bila energi getaran dirambatkan maka diperoleh gelombang
  •   Berdasarkan arah getar relatif terhadap arah rambatnya, dikenal gelombang transversal dan gelombang longitudinal
  •   Pada umumnya gelombang yang dirambatkan membutuhkan medium perantara, kecuali gelombang elektromagnetik yang dapat   merambat di
       ruang hampa


  •  Kecepatan rambat gelombang tergantung pada jenis gelombang yang dirambatkan dan karakteristik medium perantaranya
  •  Gelombang bunyi adalah gelombang yang dapat didengar dan di udara dirambatkan sebagai gelombang longitudinal
  •   Di ruang hampa gelombang bunyi tidak dapat didengar
  •   Keras lemahnya bunyi ditentukan oleh intensitas bunyi atau Taraf intensitasnya. Makin jauh pendengar dari sumber bunyi, makin  lemah pula     bunyi yang didengar
  •  Efek Doppler adalah gejala berubahnya frekuensi yang didengar seseorang karena sumber bunyi bergerak relatif terhadap pendengar
 
 
Tekanan Pada Zat Padat Jika sebuah paku dan sebuah kelereng yang bermassa sama kita jatuhkan ke atas plastisin, tahukah kamu mengapa ujung sebuah paku memberikan bekas lubang yang lebih dalam dibandingkan dengan bekas lubang yang diberikan sebutir kelereng pada plastisin jika dijatuhkan dari ketinggian yang sama?

Nah, kali ini kita akan belajar tentang tekanan pada zat padat. Apakah tekanan pada zat padat itu? Bagaimana cara menghitung besarnya tekanan pada zat padat serta apa sajakah yang mempengaruhi besarnya tekanan pada zat padat?

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda dibagi dengan luas permukaan bidang di mana gaya itu bekerja.

Secara matematis dapat dituliskan :



P = Tekanan (N/m²)

F = Gaya tekan (N)

A = Luas bidang (m²)

Satuan tekanan dalam Sistem Internasional (SI) adalah N/m², satuan ini juga disebut pascal (Pa).

1 Pa = 1 N/m²

Untuk dapat lebih memahami materi tekanan pada zat padat, perhatikan beberapa contoh soal berikut:

Soal 1 :

Perhatikan gambar berikut!



Jika masing-masing balok mempunyai berat yang sama, yaitu 12 N, balok manakah yang memberikan tekanan lebih besar pada lantai?

Pembahasan :

Balok I



A = 30 cm x 10 cm = 300 cm² = 0,03 m²



P = 400 N/m²

Balok II



A = 20 cm x 10 cm = 200 cm² = 0,02 m²



P = 600 N/m²

Jadi, yang memberikan tekanan lebih besar pada lantai adalah Balok II, yaitu sebesar 600 N/m².

Soal 2 :

Dua buah kubus masing-masing berbahan besi dan kayu berukuran sama mempunyai luas permukaan sebesar 40 cm²  diletakkan di atas lantai. Jika kubus I mempunyai berat  100 N dan kubus II mempunyai berat 80 N. Kubus manakah yang memberikan tekanan lebih besar pada lantai?

Pembahasan :

Luas kubus = 40 cm² = 0,004 m²

Kubus I





P = 25.000 N/m²

Kubus II





P = 20.000 N/m²

Jadi, yang memberikan tekanan lebih besar pada lantai adalah Kubus I yaitu sebesar 25.000 N/m².

Nah, dari contoh soal tersebut dapat kita dapat menarik kesimpulan tentang tekanan pada zat padat sebagai berikut:

1. Semakin kecil luas bidang tekan,  semakin besar tekanan yang dihasilkan.

2. Semakin besar gaya tekan yang diberikan, semakin besar tekanan yang dihasilkan.

Dengan demikian sekarang kalian dapat menjelaskan mengapa ujung sebuah paku memberikan bekas lubang yang lebih dalam dibandingkan dengan bekas lubang yang diberikan sebutir kelereng pada plastisin jika dijatuhkan dari ketinggian yang sama.

 
 
    Gaya dan Percepatan Di dalam ilmu fisika, gaya atau kakas adalah apapun yang dapat menyebabkansebuah benda bermassa mengalami percepatan. [1] . Gaya memiliki besar dan arah,sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukurgaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum keduaNewton, sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat sebanding dengangaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.Penjelasan lain yang mirip, gaya netto yang bekerja pada sebuah benda adalahsebanding dengan laju perubahan momentum yang dialaminya. [2]  Gaya bukanlah sesuatu yang pokok dalam ilmu fisika, meskipun adakecenderungan untuk memperkenalkan ilmu fisika lewat konsep ini. Yang lebihpokok ialah momentum, energi dan tekanan. Sebenarnya, tak seorang pun dapatmengukur gaya secara langsung. Tetapi, kalau sesuatu mengatakan seseorangmengukur gaya, sedikit berpikir akan membuat seseorang menyadari bahwa apayang diukur sebenarnya adalah tekanan (atau mungkin kemiringannya). "Gaya"yang Anda rasakan saat meraba kulit anda, misalnya, sebenarnya adalah sel syaraf tekanan Anda yang mendapat perubahan tekanan. Ukuran neraca pegasmengukur ketegangan pegas, yang sebenarnya adalah tekanannya, dll. Dalambahasa sehari-hari gaya dikaitkan dengan dorongan atau tarikan, mungkindikerahkan oleh otot-otot kita. Di fisika, kita memerlukan definisi yang lebihpresisi. Kita mendefinisikan gaya di sini dalam hubungannya dengan percepatanyang dialami benda standar yang diberikan ketika ditempatkan di lingkungansesuai. Sebagai benda standar kita menggunakan (atau agaknya membayangkanbahwa kita menggunakannya!) silinder platinum yang disimpan di InternationalBureau of Weights and Measures dekat Paris dan disebut kilogram standar. Difisika, gaya adalah aksi atau agen yang menyebabkan benda bermassa bergerakdipercepat. Hal ini mungkin dialami sebagai angkatan, dorongan atau tarikan.Percepatan benda sebanding dengan penjumlahan vektor seluruh gaya yangberaksi padanya (dikenal sebagai gaya netto atau gaya resultan). Dalam benda


http://www.scribd.com/doc/58684233/Gaya-Dan-Percepatan
 
 
  Pendahuluan Fisika adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakkan materi, energi, ruang dan waktu. Fisika mencakup konstituen elementer alam semesta dan interaksi-interaksi fundamental di dalamnya, sebagaimana analisa sistem-sistem yang paling dapat dimengerti dalam artian prinsip-prinsip fundamental ini. Fisika adalah studi mengenai dunia anorganik, fisik, sebagai lawan dari dunia organik seperti biologi, fisiologi dan lain-lain
[Dalam mempelajari fisika, dapat dilakukan berbagai pendekatan, Yang lazim dilakukan adalah dengan memulai mengenalkannya dengan topik-topik yang memiliki tingkat kesulitan rendah dan juga berfungsi sebagai perangkat-perangkat matematika dan fisika yang akan digunakan kelak, baru berlanjut pada aplikasi-aplikasinya, serta diakhiri dengan topik-topik khusus dan rumit. Sebagai contoh topik-topik ini dapat digunakan sebagai panduan awal dalam mempelajari fisika [2]:

Fisika newtonian Benda akan bergerak dengan kecepatan tetap dalam suatu garis lurus apabila tidak ada gaya yang mempengaruhinya. Pernyataan ini terdengar salah secara intuisi, hanya karena peran gaya gesek yang umumnya dilupakan. Obyek-obyek yang terbuat dari materi dapat saling menyebabkan gaya-gaya yang mempengaruhi satu sama lain, menyebabkan perubahan keadaan geraknya. Semakin masif suatu obyek, semakin lamban ia bereaksi terhadap gaya yang dikenakan padanya. Termasuk di dalam bagian ini adalah topik-topik:

  • Pendahuluan: metoda ilmiah, batasan fisika, bagaimana cara belajar fisika, evaluasi sendiri, dasar sistem metrik, satuan gaya, awalan satuan yang jarang digunakan, notasi ilmiah, konversi, dan angka berarti.
  • Penyekalaan dan perkiraan orde besaran: pengenalan, penyekalaan luas dan volum, penyekalaan dalam biologi, dan perkiraan orde besaran.
  • Kecepatan dan gerak relatif: jenis-jenis gerak, mendeskripsikan jarak dan waktu, grafik gerak: kecepatan, prinsip inersia, penjumlahan kecepatan-kecepatan, grafik kecepatan terhadap waktu, dan penerapan kalkulus.
  • Percepatan dan jatuh bebas: gerak jatuh obyek-obyek, percepatan, percepatan positif dan negatif, mengubah percepatan, daerah di bawah kurva kecepatan terhadap waktu, hasil aljabar percepatan tetap, efek biologi tanpa berat, dan aplikasi kalkulus.
  • Gaya dan gerak: gaya, hukum pertama Newton, hukum kedua Newton, bukan gaya, dan kerangka acuan inersial dan noninersial.
  • Analisa gaya-gaya: hukum ketiga Newton, klasifikasi dan kelakuan gaya-gaya, analisa gaya, transmisi gaya oleh obyek-obyek bermassa ringan, obyek-obyek dalam regangan, dan mesin sederhana: katrol.
  • Hukum Newton dalam tiga dimensi: gaya tidak memiliki efek pada arah tegak lurus, koordinat dan komponen, dan hukum Newton dalam tiga dimensi.
  • Vektor: notasi vektor, perhitungan dengan besar dan arah, teknik penjumlahan vektor, notasi vektor satuan, dan invariansi rotasional.
  • Vektor dan gerak: vektor kecepatan, vektor percepatan, vektor gaya dan mesin sederhana, dan kalkulus dengan vektor.
  • Gerak melingkar; kerangka kerja konseptual gerak melingkar, gerak melingkar seragam, dan gerak melingkar tak-seragam.
  • Gravitasi: hukum Kepler, hukum gravitasi Newton, ketiadaan massa semu, penjumlahan vektor gaya-gaya gravitasi, mengukur berat bumi dan bukti gravitasi repulsif (tarik dan tolak).
Hukum-hukum kekekalan Gambaran Newton mengenai gaya dan materi dari alam semesta ini berlaku dengan baik, tetapi tidak bagi cahaya, yang tersusun murni atas energi tanpa sediki pun bagian massa. Cara pandang dunia yang lain, yang lebih umum berlaku, dapat digunakan baik untuk cahaya maupun materi, disediakan oleh hukum-hukum kekekalan, sebagai contoh hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat dilenyapkan atau diciptakan akan tetapi hanya dapat diubah wujudnya dari satu bentuk ke bentuk lainnya.


 

VEKTOR

05/23/2012

0 Comments

 
Materi Fisika: Satuan, Besaran Fisika, Besaran Vektor, dan Besaran Skalar.

Secara umum, istilah besaran terbagi dua: besaran fisika (benda, secara fisis) dan besaran non fisika (secara matematis, seperti: besaran vektor, besaran skalar)

Besaran fisika suatu benda (secara fisis) adalah sifat dari suatu benda yang dapat diukur dan dinyatakan dengan sebuah nilai (angka, bilangan). Setiap besaran suatu benda ini berbeda dengan besaran benda lainnya sehingga ditetapkan satuan untuk masing-masing besaran fisika itu. Satuan besaran ini menunjukkan bahwa setiap besaran benda itu diukur dengan cara yang berbeda.


Jadi, besaran fisika suatu benda ini merupakan nilai (angka, bilangan) yang mendeskripsikan fenomena hasil pengukuran suatu benda dan untuk membedakan dengan besaran fisika (benda) lainnya, ditetapkan satuan sebagai acuan standar hasil pengukuran.

Dalam presentasi berikut ini semoga bisa memperjelas apa besaran itu, contoh-contoh satuan dan besaran fisika: besaran pokok dan besaran turunan, besaran vektor dan besaran skalar (termasuk didalamnya penjumlahan vektor, komponen vektor, vektor satuan, perkalian skalar, dan perkalian vektor).

Tampilkan slide presentasi materi fisika tentang satuan, besaran fisika, besaran vektor, dan besaran skalar ini dengan meng-KLIK GAMBAR berikut dimanapun. Dan tunggu sampai semua slide presentasi (20 slide) terbuka…


Jika file materi fisika dengan format flash (SWF) ini diperlukan silahkan
DOWNLOAD secara manual. Terimakasih atas kunjungannya…!!!
.
 
 
PENGERTIAN ENERGI
Jika kamu berlari lama-kelamaan tubuhmu menjadi lelah karena kehabisan energi. Untuk dapat berlari dengan cepat lagi memerlukan stamina yang baik, maka kamu perlu istirahat dan makan. Kemana energi yang kamu miliki tadi sehingga kehabisan energi ?
Sehabis bekerja kita menjadi lemas karena kehabisan energi, setelah makan tubuh kita menjadi kuat kembali. Mobil-mobilan yang memakai baterai bekas (soak) jalannya lambat atau tidak normal, setelah baterai kita ganti dengan yang baru atau baterai yang soak tadi diisi (di carge) maka jalannya mobil-mobilan kembali normal.
Mobil-mobilan yang memakai baterai baru (energi masih penuh) akan melakukan usaha yang lebih besar (jarak tempuh lebih jauh dalam waktu yang sama) daripada mobil-mobilan yang memakai baterai bekas.


 
 
Rumus-Rumus Fisika Lengkap/Impuls dan momentum Dari Wikibooks Indonesia, sumber buku teks bebas berbahasa Indonesia < Rumus-Rumus Fisika Lengkap Langsung ke: navigasi, cari Momentum



Keterangan:

  • p = momentum (kg m/s)
  • m = massa benda (kg)
  • v = kecepatan benda (m/s)
Impuls Impuls merupakan perubahan momentum.



Keterangan:

  • I = impuls
  • = perubahan momentum (kg m/s)
  • = perubahan selang waktu (s)
  • F = gaya (Newton)
 
 
http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus-Rumus_Fisika_Lengkap/Teori_kinetik_gas

TEORI KINETIK GAS

Mol dan massa molekul 1 mol= 6,022 x 1023 molekul

6,022 x 1023 juga disebut dengan bilangan avogadro (NA).

Massa sebuah atom/molekul:

Hubungan antara massa dengan mol: atau

Keterangan:

  • n: jumlah mol
  • M: Massa relatif atom/molekul
  • m: massa zat (kg)
Persamaan keadaan gas ideal Hukum Boyle Tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya pada ruangan tertutup.



Hukum Charles Gay-Lussac Volume benda akan berbanding lurus dengan suhu mutlaknya pada ruangan tertutup.



Dari kedua hukum diatas, maka:

atau disebut dengan Hukum Boyle-Gay Lussac.

Persamaan gas ideal

Keterangan:

  • p: tekanan
  • v: volume ruang
  • n: jumlah mol gas
  • R: tetapan umum gas
  • T: suhu (Kelvin)
Perhatikan satuan:

  • R= 8314 J/kmol K apabila tekanan dalam Pa atau N/m2, volume dalam m3, dan jumlah mol dalam kmol
  • R= 0,082 L atm/mol K apabila tekanan dalam atm, volume dalam liter, dan jumlah mol dalam mol
Turunan dari persamaan gas ideal Karena maka dapat dituliskan:






Karena , maka akan didapat persamaan:

(dari rumus P V = n R T)



, maka:



k disebut dengan tetapan Boltzmann, yang nilainya adalah:



Sumber Kanginan, Marthen (2002). Fisika Untuk SMA Kelas XI Semester 2. Erlangga. ISBN 978-979-015-273-1.
http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus-Rumus_Fisika_Lengkap/Teori_kinetik_gas

_