Senin, 30 Januari 2012

SOAL-SOAL SNMPTN 2011

TPA

KEMAMPUAN DASAR

KEMAMPUAN IPA

KEMAMPUAN IPS

Maaff yahhh kaloo banyakk coretannyaa....
makluum lahh namany juga soal yg d scan...

teskuantitatif

tespenalaran

tesverbal

SEMOGA BERMANFAAT YAHH...

Fisika

Rumus Lengkap Fisika SMA

Minggu, 29 Januari 2012

Aplikasi GLB Dan GLBB

Jumat, 27 Januari 2012

10 variasi membuat soal (GLBB) untuk benda tunggal

Seperti telah kita ketahui, Materi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLLB) memiliki banyak sekali variasi soal-soal. Tetapi untuk pergerakan horizontal oleh benda tunggal, kita bisa mengelompokkannya hanya menjadi 10 variasi soal saja. Mengapa demikian? Gerak Lurus Berubah Beraturan sebenarnya hanya mempunyai 5 komponen fisika saja, yaitu :

==> Percepatan (a)
==> Kecepatan Awal (V0)
==> Kecepatan Akhir (Vt)
==> Selang Waktu (t)
==> Jarak Tempuh (s)

Dari kelima komponen tersebut, sebuah persoalan GLBB hanya terdiri dari tiga komponen yang diketahui besarnya, sedangkan 2 komponen lagi dicari besarnya. Perhatikan saja keempat rumus GLBB dibawah ini :

==> Vt = V0 + a.t --> Rumus ini tidak memasukkan komponen s
==> Vt2 = V02 + 2.a.s --> Rumus ini tidak memasukkan komponen t
==> s = V0.t + ½.a.t2 --> Rumus ini tidak memasukkan komponen Vt
==> s = (V0 + Vt). ½.t --> Rumus ini tidak memasukkan komponen a

Keempat rumus GLBB yang sering digunakan masing-masing hanyalah mengandung 4 komponen fisika saja. Dalam sebuah soal, tiga komponen haruslah diketahui baru komponen lainnya bisa dikerjakan. Karena itu kita bisa membuat 10 buah variasi soal (untuk benda tunggal), yaitu :

1. Diketahui komponen a, s, t, dicari komponen Vt dan atau V0
2. Diketahui komponen a, s, Vt dicari komponen V0 dan atau t
3. Diketahui komponen a, s, V0 dicari komponen Vt dan atau t
4. Diketahui komponen a, Vt, t dicari komponen V0 dan atau s
5. Diketahui komponen a, V0, t dicari komponen Vt dan atau s
6. Diketahui komponen Vo, s, t dicari komponen a dan atau Vt
7. Diketahui komponen Vt, s, t dicari komponen a dan atau V0
8. Diketahui komponen Vo, Vt, t dicari komponen a dan atau s
9. Diketahui komponen Vo, Vt, s dicari komponen a dan atau t
10.Diketahui komponen Vo, Vt, a dicari komponen t dan atau s

Jadi, jika kita ingin membuat soal-soal latihan GLBB horizontal dimana benda yang bergerak adalah tunggal, maka kita bisa membuat sampai 20 variasi soal yang berbeda jika yang ditanyakan hanya satu komponen saja.

Benda tunggal yang bergerak ini bisa berupa : mobil, kereta, roket, batu, sepeda, truk, ambulans, kapal, perahu, anjing, kucing, orang berjalan, orang berlari, pesawat terbang, motor, singa, kelinci, arus sungai, dan lain sebagainya.

So, gak usah susah lagi untuk membuat variasi soalnya ya...

Untuk menarik perhatian siswa lebih dalam pada persoalan GLBB ini, kita juga bisa menerapkan metode Fisika Gasing-nya Profesor Yohanes Surya dalam memecahkan soal-soal GLBB, selain tidak perlu menghafalkan rumus, juga asyik dan menyenangkan, Terimakasih Profesor Yo atas sumbangannya dalam bidang Fisika SMA.

Gerak Jatuh Bebas + Gaya Gesekan Udara

GERAK JATUH BEBAS

Pada pembahasan dan soal-soal Gerak Jatuh Bebas (GJB) di SMA (Kelas X) biasanya tidak pernah menyertakan gaya gesekan dalam perhitungannya, atau gaya gesekan diabaikan, padahal gaya gesekan itu pasti ada dan tidak bisa diabaikan begitu saja dalam Gerak Jatuh Bebas yang sebenarnya. Jadi pada postingan kali ini saya akan mencoba memasukkan faktor gaya gesekan udara pada GJB.

Mengenai gaya gesekan udara, tentu sudah pernah disinggung ketika kita mempelajari Fluida Statis di kelas XI IPA Semester 2 di bagian yang terakhirnya, yaitu mengenai kekentalan fluida dan Hukum Stokes, yaitu :

F = k.eta.v

k adalah konstanta yang bergantung bentuk benda, jika benda berbentuk bola, maka k = 6.pi.r
eta adalah koefisien viskositas, dalam hal ini adalah udara, yang secara normal nilainya 1,8 x 10^-5 kg/ms
v adalah kecepatan benda

Jadi dari rumus di atas kita memperoleh beberapa prinsip, yaitu :
1. Gesekan udara bergantung bentuk benda
2. Gesekan udara bergantung kekentalan udara saat itu (Nilainya tentu berbeda tergantung suhu, ketinggian, tekanan udara, dll.)
3. Gesekan udara bergantung pada kecepatan benda, semakin cepat benda bergerak, maka gaya gesekan akan semakin besar

Ada satu gaya lagi yang mempengaruhi gerak GJB, yaitu gaya Archimedes (gaya angkat) oleh udara kepada benda. Melalui gabungan ketiga gaya ini (gaya berat - gaya archimedes - gaya gesekan) kita bisa menurunkan rumus kecepatan terminal seperti yang ada di buku-buku Fisika SMA. Tetapi harap diperhatikan, jika fluidanya adalah udara, maka efek gaya Archimedes bisa diabaikan karena nilai gaya angkatnya terlalu kecil untuk kasus GJB, karena nilai massa jenis udara yang sangat kecil dibandingkan massa jenis benda. Nilai massa jenis udara secara rata-rata adalah 1,3 kg/m^3, bandingkan dengan massa jenis air misalnya yang bernilai 1000 kg.m^3. Jadi dalam kasus benda jatuh di udara secara GJB, efek gaya Archimedes bisa diabaikan.

Persoalan kecepatan jatuh benda pada pembahasan di fluida statis SMA adalah dengan mencari kecepatan terminalnya, dan rumus turunannya sudah ada, tinggal dipakai saja. Tetapi jika kita ingin meninjau gerakan benda sebelum benda mencapai kecepatan terminalnya, maka kita akan bertemu dengan persoalan fisika dan matematika yang lebih rumit sedikit (sedikit???). 

 Seperti semua permasalahan mekanika yang terkait dengan gerakan, para ahli fisika akan merasa puas jika sudah memperoleh persamaan kecepatan terhadap waktu dan persamaan posisi terhadap waktu. Sepertinya semua gerakan benda akan terjawab dan terramalkan jika dua persamaan dasar tersebut sudah diperoleh (kadang-kadang ditambahkan dengan persamaan percepatan). Inilah permasalahan yang akan kita otak-atik sedikit (sedikit???). Permasalahannya adalah kita harus dapat menentukan fungsi kecepatan terhadap waktu dan fungsi jarak terhadap waktu dari kasus GJB yang diperhitungkan gaya gesekannya. Tentu saja caranya bukan memodifikasi rumus GJB yang biasa dipakai di SMA, tetapi harus kembali kepada rumus sumber gerakan benda, rumus apakah itu? Ya anda benar! Haruslah kembali kepada perumusan Hukum Newton II. Wooowww....

Mari kita tinjau benda berbentuk bola yang bergerak jatuh bebas di udara dengan asumsi dasar v(0) = 0 dan x(0) = 0. Karena nilai-nilai yang lain berupa nilai yang tetap (mis: kekentalan udara dan jari-jari bola), maka kita bisa menuliskan gaya gesekan udara adalah : 

f = k.v

Jadi, melalui diagram gaya benda jatuh bebas, kita bisa membuka hukum Newton 2 sbb :

Sigma F = m.a

W - f = m.a

m.g - k.v = m.a

Nah, disini kita bertemu dengan persamaan yang mengandung v dan a, persamaan ini sulit untuk dikerjakan, karena itu kita akan kembali kepada perumusan a = dv/dt, jadi :

Sigma F = m.dv/dt

m.g - k.v = m.dv/dt

dv/(m.g - k.v) = dt/m

Walah... ketemu persamaan diferensial nih, so, siapkan senjata-senjata kalkulus kita, serbuuuu.... bom aja pake integral ....., jeleggeeeerrr....., maka persamaannya akan menjadi :

- 1/k ln (m.g - k.v) = 1/m .t + C

ln (m.g - k.v) = - k/m . t + C

m.g - k.v = e^(- k/m . t + C)

k.v = m.g - C.e^(-k/m . t)

v(t) = m.g/k - C.e^(-k/m . t)

Karena  kasusnya adalah GJB, so... v(0) = 0, jadi tinggal tembak aja persamaan terakhir tersebut dengan keadaan awalnya, maka matilah beberapa variabel sehingga yang masih hidup dan menjadi sandera kita  hanyalah :

C  = m.g/k

Sandera yang masih hidup ini jangan ditahan terlalu lama, kembalikan lagi dong ke yang empunya, maka :

v(t) = m.g/k - m.g./k.e^(-k/m . t)

v(t) = mg/k . (1 - e^(-k/m . t))

Than we found the equation of velocity through the time. Tuntas deh misi yang pertama, hehehe...

Misi kedua adalah : Menemukan persamaan jarak (x) terhadap waktu (t) yang tersembunyi dengan ketat! Dengan meninjau lokasi musuh, ternyata diperoleh hal yang sangat standar saja, yaitu :

v(t) = dx/dt

dx/dt = mg/k . (1 - e^(-k/m . t))

Tinggal gunakan strategi yang sama, yaitu bom pake integral dan tembak keadaan awalnya, temukan sandera dan kembalikan ke yang empunya, maka bisa diperoleh (Kerjakan sebagai latihan ya...) :

 x(t) = (m.g/k).t - (m^2.g/k^2).(1 - e^(-k/m . t))

Mission is Completed!!!

Kalau kita mau menguji kebenaran persamaan yang kita peroleh, maka interogasilah persamaan v(t) dengan cara lain, yaitu dengan deret dari e^-x :

e^(-x) = 1 - x + (x^2)/2! - (x^3)/3! + (x^4)/4! - ...

Jadi :

e^(-kt/m) = 1 - (kt/m) + (k^2.t^2 / m^2)/2! - (k^3.t^3 / m^3)/3! + (k^4.t^4 / m^4)/4! - ...

Masukkan nilai ini ke persamaan kecepatan  yang sudah susah payah kita peroleh :

v(t) =  mg/k . (1 - (1 - (kt/m) + (k^2.t^2 / m^2)/2! - (k^3.t^3 / m^3)/3! + (k^4.t^4 / m^4)/4! - ...))

Ambil k = 0, artinya tidak ada gaya gesekan udara, so we get :

v(t) = g.t

Kembali deh ke persamaan GJB SMA yang tanpa gaya gesekan udara. Kemudian kita interogasi persamaan x(t) dengan deret yang sama dan ambil k = 0, maka diperoleh :

x(t) = 1/2.g.t^2

Kembali deh ke persamaan GJB SMA yang tanpa gaya gesekan udara.
That's mean... we are in the right way.
Jadi, dua persamaan sakti untuk GJB + gaya gesek udara adalah :

v(t) = mg/k . (1 - e^(-k/m . t))


x(t) = (m.g/k).t - (m^2.g/k^2).(1 - e^(-k/m . t))

Ingatlah bahwa persamaan tersebut hanya untuk benda berbentuk bola saja dengan nilai k = 6.pi.r.eta

Sekarang mari kita mencari kecepatan terminal benda. Kembali ke persamaan awal dari Hukum Newton, syarat kecepatan terminal (vT) adalah kecepatan konstan sehingga berlaku Hukum newton I, yaitu :

Sigma F = 0

W - f = 0

m.g - k.vT = 0

vT = m.g/k

Kapankah benda mencapai kecepatan terminalnya? Masukkan nilai vT ini ke dalam persamaan kecepatan yang sudah kita peroleh dengan susah payah tersebut :

vT = mg/k . (1 - e^(-k/m . t)) 

mg/k =  mg/k . (1 - e^(-k/m . t))

1 - e^(-k/m . t) = 1

e^(-k/m . t) = 0

t memperoleh hasil tak berhingga (artinya x juga tak berhingga)

Lho? Artinya benda tidak akan pernah mencapai kecepatan terminalnya, paling hanya mendekati saja ??? Hehehe, coba pikirkan sendiri jawabannya mengapa demikian....

Let's practise...

Benda dengan berat 8 newton dijatuhkan dari suatu ketinggian tertentu, yang berawal dari keadaan diam. Jika kecepatan benda jatuh itu v dan percepatan gravitasi Bumi g = 10 m/s^2 dan gaya gesekan udara adalah -2v.

Carilah :

a. Persamaan kecepatan dan persamaan posisi benda
b. Kecepatan terminal benda
c. Kecepatan dan jarak benda setelah 1 detik
d. Kecepatan dan jarak benda setelah 2 detik
e. Kecepatan dan jarak benda setelah 3 detik
f.  Kecepatan dan jarak benda setelah 4 detik
g.  Kecepatan dan jarak benda setelah 5 detik 
h. Selisih jarak  x(2) - x(1) lalu x(3) - x(2), lalu x(4) - x(3) dan x(5) - x(4) 
i. KESIMPULAN : kapankah kecepatan bisa dianggap GLB?

JAWAB :

a. v(t) = 4(1 - e^(-2,5t))

    x(t) = 4t - 1,6(1 - e^(-2,5t))

b. Kecepatan terminal vT = mg/k = 4 m/s

c. v(1) = 3,672 m/s ; x(1) = 2,5313 m

d. v(2) = 3,973 m/s ; x(2) = 6,41078 m

e. v(3) = 3,99778766 m/s ; x(3) = 10,40088 m

f. v(4) = 3,9998184002 m/s ; x(4) = 14,4000726 m

g. v(5) = 3,999985093 m/s  ; x(5) = 18,40000596 m

h. x(2) - x(1) = 3,87944 m

    x(3) - x(2) = 3,990104 m

    x(4) - x(3) = 3,9991877 m

    x(5) - x(4) = 3,9999333 m 

   Jadi kecepatan semakin mendekati GLB

i. KESIMPULAN : Kecepatan bisa dianggap GLB tergantung ketelitian yang mau diambil. jika kita memakai ketelitian dua angka belakang koma, maka pada sekitar detik kedua dan ketiga kecepatan sudah bisa dianggap GLB.

Gerak Parabola Dalam Analisis Kinematika Vektor

Gerak Parabola

Gerak Parabola atau Gerak Peluru adalah salah satu pembahasan fisika di kelas XI IPA di SMA. Pembelajaran ini ditempatkan pada KD yang pertama di semester 1 dan dimasukkan bersama-sama dengan pembahasan kinematika vektor. Hanya saja ada sesuatu yang kurang pas, karena pembahasan gerak parabola yang ada di buku-buku fisika atau yang diajarkan di sekolah oleh guru-guru fisika tidaklah melibatkan analisis vektornya secara lengkap. Yang divektorkan hanyalah kecepatan awalnya saja (Vo) yang diubah menjadi kecepatan pada sumbu x (Vo cos(alpha)) dan pada sumbu y (Vo sin(alpha)).

Pada tulisan ini, Gurufisikamuda akan mencoba membahas gerak parabola dalam analisis kinematika vektor yang sebenarnya, dan akan terasa lebih nyambung jika kita memasukkan analisis vektor sejak awal pembahasan gerak parabola. Kira-kira seperti ini :

Sepanjang benda bergerak dengan lintasa parabola, maka hanya ada satu jenis percepatan yang mempengaruhi gerakan benda, yaitu percepatan gravitasi yang arahnya ke bawah, ke arah sumbu y negatif, atau bisa kita tuliskan sebagai berikut :

a = 0 i + (-g) j   m/s2

ini adalah persamaan vektor percepatan dari gerak parabola. Karena tidak ada percepatan pada sumbu y, maka kita menuliskan angka 0. Kenapa di tulis? Karena benda bergerak juga di sumbu x, jadi sebaiknya ditulis saja angka 0-nya.

Mari kita lihat vektor kecepatannya. Menurut pemahaman kinematika vektor, vektor kecepatan adalah hasil dari pengintegralan vektor percepatan, maka kita integralkan vektor percepatan di atas dan akan menghasilkan :

v = Cx i + (-gt + Cy) j    m/s

Dengan Cx dan Cy adalah konstanta pengintegralan dari masing-masing sumbu koordinat. Nilai Cx dan Cy adalah nilai kecepatan mula-mula pada masing-masing sumbu, jadi bisa kita terapkan Cx = Vo cos(alpha) dan Cy = Vo sin(alpha), dimana alpha adalah sudut elevasi lemparan. Maka vektor kecepatan yang lengkap adalah :

v = Vo cos(alpha) i + (-gt + Vo sin(alpha)) j    m/s

Inilah vektor kecepatan gerak parabola di setiap titik dan di setiap waktu.

Mari kita analisis dulu arti fisis dari vektor kecepatan ini. Gerakan benda pada sumbu x sama sekali tidak melibatkan faktor waktu, artinya dari detik ke-0 sampai detik ke-t, kecepatan benda tidak berubah, selalu Vo cos(alpha), hal ini menyatakan gerak pada sumbu x adalah Gerak Lurus Beraturan (GLB). Sementara kecepatan benda di sumbu y dipengaruhi oleh waktu secara linier, artinya gerak pada sumbu y adalah Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Maka gerak parabola adalah gabungan dari gerak GLB pada sumbu x dan gerak GLBB pada sumbu y.

Selain itu. kecepatan pada sumbu y mengindikasikan hal yang lain, yaitu kecepatannya paling besar pada t = 0, yaitu Vo sin(alpha), setelah itu kecepatan ini makin berkurang terus dengan faktor g.t sampai akhirnya kecepatan di sumbu y bisa menjadi 0 dan semakin lama kembali menjadi semakin besar. Pada saat kecepatannya 0 ini adalah ketinggian maksimum yang bisa dicapai oleh benda. Masukkan saja

Vy =0
-gt + Vo sin(alpha) = 0
t = Vo sin(alpha) / g

ini adalah waktu yang diperlukan benda untuk mencapai titik tertinggi, kita sebut saja waktu ini sebagai tp. Karena lintasan benda adalah parabola yang simetri, maka waktu benda jatuh kembali ke tanah adalah 2tp.

Vektor kecepatan juga memudahkan untuk mencari kecepatan benda di setiap titik, karena kita memiliki rumus besar vektor, yaitu :

V = akar( (Vo cos(alpha))^2 + (-gt + Vo sin(alpha))^2 )

Sekarang mari kita lihat vektor posisinya. Pemahaman kinematika vektor menyatakan bahwa vektor posisi adalah hasil pengintegralan vektor kecepatan, maka tinggal diintegralkan saja vektor kecepatan gerak parabola di atas maka kita akan mempunyai vektor posisi sbb. :

r = (Vo.t cos(alpha) + Cx) i + (-1/2 gt^2 + Vo.t sin(alpha) + Cy) j   m

Cx dan Cy tentu saja adalah konstata integral yang artinya adalah nilai posisi mula-mula. Karena posisi mula-mula kita hitung dari posisi koordinat awal, maka tentu Cx dan Cy adalah 0, maka vektor posisi yang lengkap adalah :

r = Vo.t cos(alpha) i + (-1/2 g.t^2 + Vo.t sin(alpha)) j   m

vektor ini menyatakan jarak yang ditempuh benda sepanjang sumbu x dan sumbu y. Dari sini kita bisa menentukan nilai ketinggian maksimum (h maks). Caranya masukkan nilai tp ke posisi pada sumbu y :

h maks = -1/2 g.tp^2 + Vo.tp sin(alpha)
h maks = -1/2 g.(Vo sin(alpha) / g)^2 + Vo.(Vo sin(alpha) / g) sin(alpha)

otak atik sdikit, maka diperoleh :

h maks = Vo^2.sin(alpha)^2 / 2g

Inilah ketinggian maksimum yang mampu dicapai oleh benda. Lalu bagaimana dengan jarak titik jatuhnya? Masukkan waktu jatuh (2tp) ke dalam posisi di sumbu x, maka :

x maks = Vo.(2tp).cos(alpha)
x maks = Vo.(2.Vo sin(alpha)/g).cos(alpha)

otak-atik sdikit, maka diperoleh :


x maks = 2.Vo^2.sin(alpha).cos(alpha) / g

atau dengan menerapkan persamaan trigonometri : sin(2.alpha) = 2.sin(alpha).cos(alpha), maka :

x maks = Vo^2.sin(2.alpha) / g

Persamaan kinematika vektor untuk gerak parabola di atas boleh dikatakan adalah persamaan sakti untuk gerak parabola, karena melalui 3 persamaan tersebut di atas (percepatan, kecepatan dan posisi) maka kita bisa menganalisis gerakan parabola yang terjadi, baik pada masa lalu,masa sekarang dan masa depan. Woooww... luar biasa bukan persamaan kinematika vektor....

Hanya saja persamaan di atas tidak memperhitungkan satu hal, yaitu pengaruh hambatan udara. Jika kita masukkan hambatan udara, maka pembahasan akan membutuhkan perhitungan kalkulus yang lebih lanjut dan bentuknya bukan lagi parabola sempurna, meskipun demikian hal inilah yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari yang real. Apalagi jika ingin menganalisis misalnya pergerakan rudal antar benua yang gerakan parabolnya menempuh ribuan kilometer, maka efek gaya coriolis Bumipun perlu diperhitungkan.

Puisi Fisika

Vektor Cinta
 
Vektor cinta kita tegak lurus
Jatuh bertaut di hati karena gravitasi
Fluks kasih semakin tak tersisih
Beriak kecil dan kontinu
Sayang ini tak terkuanta
Absolut hanya untukmu
Semakin meningkat anomali hati
Karena amplitudo hadirmu
Kristal senyumu
Menghancurkan amorf gundahku
Paramagnetik harapku
Tanpa paralaks menggemuruh

 Gravitasi Cinta

Rasa ini konvergen hanya untukmu
Tak terkuanta, absolut dihatiku
Refleksimu yang sama asaku
Terjadi kesetimbangan nyata dihadapanku
Gravitasi cinta ini membuat jatuh
Saat pancar matamu tak terdispersi
Menghadirkan resonansi di jiwa
Abadi karena hukum kekekalan cinta
Cintaku Padamu Oh Fisika
(versi beta)


Malam gelap temani sepi
Secercah foton enggan menghampiri
Gelombang nada tiada menemani
Saat intuisi hanyalah ekspektasi

Saat kurasakan getaran cinta
Dengan kecepatan melebihi cahaya
Potensial tangga tak berdaya meluruhkannya
Mungkin ini hanya imajinasi hampa

Dunia kita ialah relativistik
Tampuk tahta bukan mekanika klasik
Tapi cintaku ini tetap deterministik
Dengan kesucian tanpa hukum probabilistik

Walau cinta ini tak bersambut
Walau luka ini sisakan takut
Namun nuraniku senantiasa terpaut
Layaknya katrol pesawat Atwood

Cinta ini takkan pernah bertepi
Seperti osilator harmonik tanpa terhenti
Semua rapi tersusun dalam hati
Bagai kristal tak cacat kisi

Akankah cinta ini kembali?
Menatap bayang indah rajutan mimpi
Ataukah khayal tetap berdiri?
Merusak angan dengan radiasi tinggi

Fisika sebagai Ilmu Dasar

Laser, salah satu teknologi yang menggunakan landasan teori fisika kuantum
Saat ini manusia begitu dimudahkan oleh berbagai macam teknologi yang ada. Teknologi dalam bidang transportasi memungkinkan manusia dapat bepergian jauh dalam waktu yang wajar. Pesawat terbang, kapal laut, kereta api, bus, mobil, motor, dan sepeda adalah beberapa alat transportasi yang telah diciptakan manusia. dengan adanya alat transportasi ini, manusia bisa bepergian dari satu tempat ke tempat lain dan berhubungan dengan banyak orang di berbagai tempat di bumi. Semua teknologi transportasi ini tidak akan mungkin berkembang dan tercipta tanpa adanya landasan ilmu pengetahuan yang mendukungnya. Landasan ilmu bagi semua teknologi ini tidak lain adalah ilmu pengetahuan alam dan khususnya fisika dan matematika.
Demikian juga dalam bidang komunikasi dan komputer, saat ini telah berkembang bidang khusus dalam bidang komunikasi dan komputer yang disebut teknologi informasi dan komunikasi (TIK) atau dalam istilah inggrisnya information and communication technology (ICT), perkembangan teknologinya telah berlangsung dengan begitu pesat. Dengan teknologi komunikasi, orang bisa saling berkomunikasi dan berinteraksi meskipun berada dalam jarak yang sangat jauh. Dengan telepon yang sekarang telah berkembang menjadi ponsel (telepon seluler), orang-orang bisa bercakap-cakap dan berinteraksi dari jarak jauh dan tanpa perlu bertemu langsung.

Belajar Fisika Melatih Daya Nalar dan Logika


Melatih nalar dan logika dengan fisika dan matematika

Daya nalar dan logika merupakan salah satu kemampuan penting dan keterampilan yang perlu dimiliki dan merupakan fitrah dari manusia. dengan logika ini, manusia berpikir dan membedakan mana yang benar dan salah. Dengan daya nalar manusia mampu berpikir untuk terus mempertahankan kelangsungan hidupnya dan keturunannya. Dengan daya nalar ini manusia dapat berkreasi dan menciptakan teknologi yang dapat mempermudah kehidupannya. Dengan daya nalar ini manusia terus berkembang dan meningkatkan kemampuannya dalam beradaptasi dengan lingkungan yang dinamis dan berubah secara kontinu.
Daya nalar dan logika merupakan salah satu keterampilan hidup atau life skill yang secara alami akan terus tumbuh dalam diri individu. Tidak ada satu cara yang sangat efektif tetapi semua manusia pada dasarnya memiliki kemampuan untuk meningkatkan daya nalarnya ini. tidak ada pelajaran khusus yang perlu dipelajari untuk melakukannya namun manusia memiliki ruang untuk terus meningkatkannya.
Pelajaran fisika bersama-sama dengan matematika diyakini mampu meningkatkan daya nalar dan logika manusia ini. di dalam fisika siswa akan terbiasa berpikir secara sistematis dan terstruktur karena siswa akan selalu dihadapkan pada pemecahan masalah, hubungan sebab akibat, pertanyaan dan jawaban yang logis, ilmiah, dan masuk akal. Pemecahan masalah dalam fisika biasa dilakukan secara terpola dan sistematis dengan mengikuti satu pola tertentu. Kemampuan untuk mengenali pola-pola yang kadang tersembunyi ini salah satu tantangan menarik dalam fisika.

Daya nalar dan logika juga akan sangat banyak membantu seseorang dalam kehidupannya. Kemampuan untuk bangkit dari kegagalan, kemampuan untuk kembali tenang dari musibah dan kesedihan dan lain-lain diyakini juga amat dipengaruhi oleh kemampuan daya nalar seseorang. Daya nalar yang tinggi akan mampu membentuk seseorang untuk tetap teguh seiring dengan banyaknya cobaan hidup dan kejadian tidak menyenangkan yang dialaminya. Daya nalar bisa juga disertai dengan sikap positif yang membuat seseorang tidak mudah putus asa dengan segala kejadian yang menimpanya.

Tokoh Fisika



Paul Dirac

Paul Andrien Maurice Dirac
Paul Andrien Maurice Dirac

Lebih dari seratus tahun yang lalu, tepatnya pada 8 Agustus 1902, lahirlah seorang anak yang diberi nama Paul Andrien Maurice Dirac di Bristol Inggris. Siapa sangka di kemudian hari anak yang bernama Paul Dirac ini akan menjadi fisikawan besar Inggris yang namanya dapat disejajarkan dengan Newton, Thomson, dan Maxwell. Melalui teori kuantumnya yang menjelaskan tentang elektron, Dirac menjelma menjadi fisikawan ternama di dunia dan namanya kemudian diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya yaitu persamaan Dirac. Tulisan ini dibuat untuk mengenang kembali perjalanan kariernya yang cemerlang dalam bidang fisika teori.

Dirac kecil tumbuh dan besar di Bristol. Ayahnya yang berasal dari Swiss bernama Charles lahir di kota Monthey dekat Geneva pada tahun 1866 dan kemudian pindah ke Bristol Inggris, untuk menjadi guru bahasa Prancis di Akademi Teknik Merchant Venturers. Ibunya bernama Florence Holten, wanita yang lahir di Liskeard pada tahun 1878 dan menjadi pustakawan di kota Bristol. Ayah dan Ibu Dirac menikah di Bristol pada tahun 1899 dan memiliki tiga orang, anak dua laki-laki (dimana Paul adalah yang lebih muda) dan seorang perempuan. Setelah menyelesaikan pendidikan SMA dan sekolah teknik, Paul Dirac melanjutkan studi di Jurusan teknik elektro Universitas Bristol pada tahun 1918 untuk belajar menjadi insinyur teknik elektro. Pilihannya ini diambil berdasarkan anjuran ayahnya yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang baik.

Dirac menyelesaikan kuliahnya dengan baik, tetapi dia tidak mendapatkan pekerjaan yang cocok paska berkecamuknya perang dunia pada saat itu. Keinginannya adalah pergi ke Universitas Cambridge untuk meperdalam matematika dan fisika. Dia diterima di akademi St John Cambridge pada tahun 1921, tetapi hanya ditawarkan beasiswa yang tidak memadai untuk menyelesaikan kuliahnya. Untungnya dia sanggup mengambil kuliah matematika terapan di Universitas Bristol selama dua tahun tanpa harus membayar uang kuliah dan tetap dapat tinggal di rumah. Setelah itu pada tahun 1923 dia berhasil mendapatkan beasiswa penuh di akademi St John dan dana penelitian dari Departemen perindustrian dan sains, tetapi dana inipun belum bisa menutupi jumlah biaya yang diperlukan untuk kuliah di Cambridge. Pada akhirnya Paul Dirac berhasil mewujudkan keinginannya kuliah di Akademi St John karena adanya permintaan dari pihak universitas. Di Cambridge Paul Dirac mengerjakan semua pekerjaan sepanjang hidupnya sejak kuliah paska sarjananya pada tahun 1923 sampai pensiun sebagai profesor (lucasian professor) pada tahun 1969. Dirac membuktikan bahwa dirinya pantas mendapatkan beasiswa yang diberikan pihak universitas untuk kuliah di Cambridge.

dirac1 
Pada tanggal 20 oktober 1984 Paul Dirac meninggal dunia pada usia 82 tahun, sebagai peraih hadiah nobel fisika tahun 1933 dan anggota British order of merit tahun 1973. Paul Dirac merupakan fisikawan teoretis Inggris terbesar di abad ke-20. Pada tahun 1995 perayaan besar diselenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam fisika. Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey untuk mengabadikan namanya dan hasil karyanya, di mana di sini dia bergabung bersama sejumlah monumen yang sama yang dibuat untuk Newton, Maxwell, Thomson, Green, dan fisikawan-fisikawan besar lainnya. Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk relativistik yang kompak. Sebenarnya persamaan ini bukanlah persamaan yang digunakan Dirac pada saat itu, tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh mahasiswanya.

Yoookk Download Materi Fisika (Ppt dan Pdf) disini ...

http://awaludyn.blogspot.com/2009/02/download-materi-fisika-ppt-dan-pdf.html

Kamis, 26 Januari 2012

Suhu

 
Pengertian suhu Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid. Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 – 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 – 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F. Berikut ini perbandingan skala dari termometer diatas Yang menjadi masalah dalam bab suhu adalah kebanyakan orang kesulitan untuk mengubah dari satu skala ke skala yang lainnya. Berikut ini adalah contoh mengubah dari skala celcius ke skala fahrenheit Untuk skala yang lain caranya sama dengan contoh diatas. Thermometer menurut isinya dibagi menjadi : termometer cair, termometer padat, termometer digital. Semua termometer ini mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing. Sedangkan berdasarkan penggunaannya termometer bermacam-macam sebagai misal termometer klinis, termometer lab dan lain-lain. Berikut ini pembahasan macam macam termometer. Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang  dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda. Raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena raksa mempunyai keunggulan :

Medan Magnet

kemagnetan

Kutub utara selatan sebuah magnet.

Jika sebuah magnet batang kita gantung, maka kedua ujungnya selalu menunjuk arah utara selatan. Ujung yang menunjuk arah utara disebut kutub utara dan ujung yang menunjuk arah selatan disebut kutub selatan.  Jika dua buah magnet kita dekatkan maka kutub-kutub sejenis tolak menolak dan kutub-kutub tidak sejenis tarik menarik.

Bentuk medan magnetik di sekitar magnet batang.

Bentuk medan magnetik di sekitar magnet batang dapat dilukiskan dengan garis-garis khayal yang kita sebut garis-garis gaya.  Garis-garis gaya dengan tanda anak panah menampilkan medan magnetik dari magnet batang.  Kita definisikan arah medan magnetik ini pada titik mana saja sebagai arah gaya yang akan dialami oleh sebuah kutub utara yang diletakkan pada titik tersebut.


Jika kita amati garis-garis gaya pada gambar di atas kita akan mendapatkan tiga buah aturan tentang garis=garis gaya magnetik : (1).  garis-garis gaya magnetik tidak pernah berpotongan (2).  garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan (3).  tempat dengan garis-garis gaya rapat menyatakan medan magnetik kuat, sebaliknya tempat dengan garis-garis gaya renggang menyatakan medan magnetik lemah.

Medan Magnetik di sekitar penghantar berarus listrik.

Dari percobaan Oersted diperoleh dua kesimpulan : (1).  di sekitar penghantar berarus listrik terdapat medan magnetik (2).  arah gaya magnetik bergantung pada arah arus listrik yang mengalir dalam penghantar.  

Kapasitor

Pengantar

Kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik).  Tiap-tiap koduktor disebut keping.  Simbol yang digunakan untuk menampilkan sebuah kapastior dalam suatu rangkaian listrik adalah      
Dalam pemakaian normal, satu keping diberi muatan positif dan keping lainnya diberi muatan negatif yang besarnya sama.  Antara kedua keping tercipta suatu medan listrik yang berarah dari keping positif menuju keping negatif. Dalam rangkaian listrik, kapasitor digunakan antara lain : (1). memilih frekuensi pada radio penerima, (2) filter dalam catudaya, )3). memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil, dan (4). menyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik.  Sesuai penggunaannya, dalam praktek terdapat berbagai jenis kapasitor, antara lain : kapasitor kertas, kapasitor elektrolit, dan kapasitor variabel.

Kapasitas Kapasitor

Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik dinyatakan oleh besaran kapasitas atau kapasitansi (C), dan didefinisikan sebagai perbandingan anta muatan listrik q yang tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial V antara kedua keping.



Satuan kapasitas dalam SI adalah farad dan dari persamaan di atas diperoleh hubungan :

Kalor dan Perubahan Wujud Zat

Pengertian Kalor

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor
massa zat
jenis zat (kalor jenis)
perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(t2 – t1)
Dimana :
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
m adalah massa benda (kg)
c adalah kalor jenis (J/kgC)
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
C = Q/(t2-t1)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.
C = Q/m.(t2-t1)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
C = m.c

Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.
Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan sehingga secara matematis dapat dirumuskan.
W = Q

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t
Keterangan :
W adalah energi listrik (J)
P adalah daya listrik (W)
t adalah waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh persamaan ;
P.t = m.c.(t2 – t1)
Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.

Asas Black

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
Q lepas = Q terima
Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :
Q lepas = Q terima
m1.c1.(t1 – ta) = m2.c2.(ta-t2)

Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan (t1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

Kalor



Pengantar
Sudah dijelaskan pada bab sebelumnya apabila dua buah benda yang berbeda temperaturnya saling berkontak termal, temperatur benda yang lebih panas berkurang sedangkan temperatur benda yang lebih dingin bertambah. Ada sesuatu yang berpindah dalam kasus ini, apa ? Kalorik, suatu materi yang tak terlihat, yang mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah. Benyamin Thomson/Count Rumford (1753-1814) dengan eksperimen-nya, dia mengebor logam, teramati bahwa mata bor menjadi panas dan didinginkan dengan air (sampai airnya mendidih), tentunya dari teori “kalorik”, kalorik tersebut lama kelamaan akan habis dan ternyata bila proses tersebut berlanjut terus kalorik tersebut tidak habis, jadi teori kalorik tidak tepat. Jadi kalor bukan materi.  

1. KALOR dan ENERGI TERMAL
Ada suatu perbedaan antara kalor (heat) dan energi dalam dari suatu bahan. Kalor hanya digunakan bila menjelaskan perpindahan energi dari  satu tempat ke yang lain. Kalor adalah energi yang dipindahkan akibat adanya perbedaan temperatur.. Sedangkan energi dalam (termis) adalah energi karena temperaturnya. 
 
1.1. Satuan Kalor.
Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 C menjadi 15,5 C. Dalam sistem British, 1 Btu (British Thermal Unit)  adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1 lb air dari 63 F menjadi 64 F. 1 kal = 4,186 J = 3,968 x 10-3 Btu 1 J = 0,2389 kal = 9,478 x 10-4 Btu 1 Btu = 1055 J = 252,0 kal


1.2. Kesetaraan Mekanik dari Kalor Dai konsep energi mekanik diperoleh bahwa bila gesekan terjadi pada sistem mekanis, ada energi mekanis yang hilang. Dan dari eksperimen diperoleh bahwa energi yang hilang tersebut berubah menjadi energi termal. Dari eksperimen yang dilakukan oleh Joule (aktif penelitian pada tahun 1837-1847)  diperoleh kesetaraan mekanis dari kalor : 1 kal = 4,186 joule



3. KAPASITAS KALOR dan KALOR JENIS
Kapasitas kalor (C) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari suatu sampel bahan sebesar 1 Co. ΔQ = C .ΔT Kapasitas panas dari beberapa benda sebanding dengan massanya, maka lebih mudah bila didefinisikan kalor jenis, c : Kalor jenis, c : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 Co. ΔQ = m c ΔT Bila harga c tidak konstan maka :
Catatan : untuk gas kalor jenis biasanya dinyatakan untuk satu mol bahan, dsb kalor jenis molar, ΔQ = n c ΔT Kalor jenis beberapa bahan pada 25 C.
Bahan
c (kal/gr. Co)
Bahan
c (kal/gr. Co)
Aluminium 0,215 Kuningan 0,092
Tembaga 0,0924 Kayu 0,41
Emas 0,0308 Glas 0,200
Besi 0,107 Es (-5 C) 0,50
Timbal 0,0305 Alkohol 0,58
Perak 0,056 Air Raksa 0,033
Silikon 0,056 Air (15 C) 1,00

3. KALOR LATEN
Suatu bahan biasanya mengalami perubahan temperatur bila terjadi perpindahan kalor antara bahan dengan lingkungannya. Pada suatu situasi tertentu, aliran kalor ini tidak merubah temperaturnya. Hal ini terjadi bila bahan mengalami perubahan fasa. Misalnya padat menjadi cair (mencair), cair menjadi uap (mendidih) dan perubahan struktur kristal (zat padat). Energi yang diperlukan disebut kalor transformasi. Kalor yang diperlukan untuk merubah fasa dari bahan bermassa m adalah Q = m L dimana L adalah kalor laten.

4. PERPINDAHAN KALOR
Bila dua benda atau lebih terjadi kontak termal maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bertemperatur lebih tinggi ke benda yang bertemperatur lebih rendah, hingga tercapainya kesetimbangan termal. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu : konduksi, konveksi dan radiasi.

4.1. Konduksi
Proses perpindahan kalor secara konduksi bila dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi.



Sebelum dipanaskan atom dan elektron dari logam bergetar pada posisi setimbang. Pada ujung logam mulai dipanaskan, pada bagian ini atom dan elektron bergetar dengan amplitudi yang makin membesar. Selanjutnya bertumbukan dengan atom dan elektron disekitarnya dan memindahkan sebagian energinya. Kejadian ini berlanjut hingga pada atom dan elektron di ujung logam yang satunya. Konduksi terjadi melalui getaran dan gerakan elektron bebas.

Bila T2 dan T1 dipertahankan terus besarnya, maka kesetimbangan termal tidak akan pernah tercapai, dan dalam keadaan  mantap/tunak (stedy state), kalor yang mengalir persatuan waktu sebanding dengan luas penampang A, sebanding dengan perbedaan temperatur ΔT dan berbanding terbalik dengan lebar bidang Δx ΔQ/ Δt = H µ A ΔT/ Δx Untuk penampang berupa bidang datar :









L H = – k A (T1 – T2 ) / L k adalah kondutivitas termal. Konduktivitas termal untuk beberapa bahan :
Bahan
k  (W/m.Co)
Bahan
k  (W/m.Co)
Aluminium
238
Asbestos
0,08
Tembaga
397
Concrete
0,8
Emas
314
Gelas
0,8
Besi
79,5
Karet
0,2
Timbal
34,7
air
0,6
Perak
427
kayu
0,08

udara
0,0234
Untuk susunan beberapa bahan dengan ketebalan L1, L2,, … dan konduktivitas masing-masing k1, k2,, … adalah :
Bagaimana dengan bidang yang berbentuk silinder ? 4.2. Konveksi Apabila kalor berpindah dengan cara gerakan partikel yang telah dipanaskan dikatakan perpindahan kalor secara konveksi. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan kerapatan disebut konveksi alami (natural convection) dan bila didorong, misal dengan fan atau pompa disebut konveksi paksa (forced convection). Besarnya konveksi tergantung pada : a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A). b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida ( ΔT). c. koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :
  • viscositas fluida
  • kecepatan fluida
  • perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida
  • kapasitas panas fluida
  • rapat massa fluida
  • bentuk permukaan kontak
Konveksi :        H = h x A x DT

4.3. Radiasi
Pada proses radiasi, energi termis diubah menjadi energi radiasi. Energi ini termuat dalam gelombang elektromagnetik, khususnya daerah inframerah (700 nm – 100 mm). Saat gelombang elektromagnetik tersebut berinteraksi dengan materi energi radiasi berubah menjadi energi termal. Untuk benda hitam, radiasi termal yang dipancarkan per satuan waktu per satuan luas  pada temperatur T kelvin adalah : E = e.σ.T4 dimana    Ïƒ : konstanta Boltzmann : 5,67 x 10-8 W/ m2 K4. e : emitansi (0 ≤ e ≤ 1) Anda dapat juga mempelajari lebih lanjut tentang perpindahan kalor dengan mudah dan menyenangkan, untuk itu klik Link di bawah ini.
Referensi :
1.  Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid 2, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
2.  Kanginan, Marthen, 2002, Fisika untuk SMA kelas X, Semester 2, Jakarta : Penerbit Erlangga
3.  Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Energi dan Daya Listrik





Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, bahkan manusia sangat sulit melepaskan diri dari kebutuhan dengan energi listrik. Semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia  yang tidak membutuhkan listrik. Karena semua ini manusia tiap hari selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan energi listrik secara efektif dan efesien.

ENERGI LISTRIK
Masih ingatkah kamu dengan pengertian energi?. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain).  Energi listrik dilambangkan dengan W.
Sedangkan perumusan yang digunakan untuk menentukan besar energi listrik adalah :
W = Q.V
keterangan :
W = Energi listrik ( Joule)
Q = Muatan listrik ( Coulomb)
V =  Beda potensial ( Volt )
Karena I = Q/t maka diperoleh perumusan
W = (I.t).V
W = V.I.t
Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum Ohm ( V = I.R) maka diperoleh perumusan
W = I.R.I.t
Satuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kalori, dimana 1 kalori sama dengan 0,24 Joule selain itu juga menggunakan satuan kWh (kilowatt jam).

HUBUNGAN ENERGI LISTRIK DENGAN ENERGI KALOR

Persamaan yang digunakan dalam menghitung energi kalor adalah
Q = m.c. (t2 – t1)
sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan :
W = Q
I.R.I.t = m.c.(t2 – t1)
keterangan :
I       = kuat arus listrik (A)
R     = Hambatan (ohm)
t       = waktu yang dibutuhkan (sekon)
m    = massa (kg)
c      = kalor jenis (J/ kg C)
t1    = suhu mula – mula (C)
t2    = suhu akhir (C)

PEMANFAATAN ENERGI LISTRIK

Energi listrik dapat diubah-ubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain.
Energi listrik menjadi energi kalor, alat yang digunakan yaitu setrika listrik, ceret listrik, kompor listrik , dll
Energi listrik menjadi energi cahaya, alat yang digunakan yaitu lampu pijar, lampu neon, dll
Energi listrik menjadi energi gerak, alat yang digunakan yaitu kipas angin, penghisap debu,  dll dan masih banyak lagi penggunaan energi listrik.

Alat Optik (2)

Mata
Mata manusia sebagai alat indra penglihatan dapat dipandang sebagai alat optik yang sangat penting bagi manusia.
Bagian-bagian mata menurut kegunaan fisis sebagai alat optik :
Kornea merupakan lapisan terluar yang keras untuk melindungi bagian-bagian lain dalam mata yang halus dan lunak.
Aqueous humor (cairan) yang terdapat di belakang kornea fungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata.
Lensa terbuat dari bahan bening (optis) yang elastik, merupakan lensa cembung berfungsi membentuk bayangan.Iris (otot berwarna) membentuk celah lingkaran yang disebut pupil.
Pupil berfungsi mengatur banyak cahaya yang masuk ke dalam mata. Lebar pupil diatur oleh iris, di tempat gelap pupil membuka lebar agar lebih banyak cahaya yang masuk ke dalam mata.
Retina (selaput jala) terdapat di permukaan belakang mata yang berfungi sebagai layar tempat terbentuknya bayangan benda yang dilihat. Bayangan yang jatuh pada retina bersifat : nyata, diperkecil dan terbalik.
Bintik buta merupakan bagian pada retina yang tidak peka terhadap cahaya, sehingga bayangan jika jatuh di bagian ini tidak jelas/kelihatan, sebaliknya pada retina terdapat bintik kuning.
Permukaan retina terdiri dari berjuta-juta sel sensitif, ada yang berbentuk sel batang berfungsi membedakan kesan hitam/putih dan yang berbentuk sel kerucut berfungsi membedakan kesan berwarna.Otot siliar (otot lensa mata) berfungsi mengatur daya akomodasi mata.
Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke permukaan retina. Oleh sel-sel yang ada di dalam retina, rangsangan cahaya ini dikirimkan ke otak. Oleh otak diterjemahkan sehingga menjadi kesan melihat.

Daya Akomodasi Mata.
Perlu diketahui bahwa jarak antara lensa mata dan retina selalu tetap. Sehingga dalam melihat benda-benda pada jarak tertentu perlu mengubah kelengkungan lensa mata. Untuk mengubah kelengkungan lensa mata, yang berarti mengubah jarak titik fokus lensa merupakan tugas otot siliar. Hal ini dimaksudkan agar bayangan yang dibentuk oleh lensa mata selalu jatuh di retina. Pada saat mata melihat dekat lensa mata harus lebih cembung (otot-otot siliar menegang) dan pada saat melihat jauh lensa harus lebih pipih (otot-otot siliar mengendor). Peristiwa perubahan-perubahan ini disebut daya akomodasi.
Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar untuk menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan dekat atau jauhnya jarak benda yang dilihat.
Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan) yaitu :
1. titik dekat mata (punctum proximum) adalah jarak benda terdekat di depan mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak 10cm s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa). Titik dekat disebut juga jarak baca normal.
2. titik jauh mata (punctum remotum) adalah jarak benda terjauh di depan mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”.

Cacat Mata
Berkurangnya daya akomodasi mata seseorang dapat menyebabkan berkurangnya kemampuan mata untuk melihat benda pada jarak tertentu dengan jelas. Cacat mata yang disebabkan berkurangnya daya akomodasi, antara lain rabun jauh, rabun dekat dan rabun dekat dan jauh. Selain tiga jenis itu, masih ada jenis cacat mata lain yang disebut astigmatisma.
Cacat mata dapat dibantu dengan kacamata. Kacamata hanya berfungsi membantu penderita cacat mata agar bayangan benda yang diamati tepat pada retina. Kacamata tidak dapat menyembuhkan cacat mata. Ukuran yang diberikan pada kacamata adalah kekuatan lensa yang digunakan. Kacamata berukuran -1,5, artinya kacamata itu berlensa negatif dengan kuat lensa -1,5 dioptri.Berkurangnya daya akomodasi mata dapat menyebabkan cacat mata sebagai berikut :
Rabun jauh (miopi)

Rabun jauh yaitu mata tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas, disebut juga mata perpenglihatan dekat (terang dekat/mata dekat). Penyebab terbiasa melihat sangat dekat sehingga lensa mata terbiasa tebal. Miopi sering dialami oleh tukang arloji, penjahit, orang yang suka baca buku (kutu buku) dan lain-lain.
Untuk mata normal (emetropi) melihat benda jauh dengan akomodasi yang sesuai, sehingga bayangan jatuh tepat pada retina.
Mata miopi melihat benda jauh bayangan jatuh di depan retina, karena lensa mata terbiasa tebal.
Mata miopi ditolong dengan kacamata berlensa cekung (negatif).
Tugas dari lensa cekung adalah membentuk bayangan benda di depan mata pada jarak titik jauh orang yang mempunyai cacat mata miopi. Karena bayangan jatuh di depan lensa cekung, maka harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si si adalah jarak titik jauh mata miopi. so adalah jarak benda ke mataf adalah fokus lensa kaca mata.

Rabun dekat (hipermetropi)
Rabun dekat tidak dapat melihat jelas benda dekat, disebut juga mata perpenglihatan jauh (terang jauh/mata jauh). Rabun dekat mempunyai titik dekat yang lebih jauh daripada jarak baca normal. Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata terbiasa pipih.
Rabun dekat sering dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain. Rabun jauh ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif).
Bayangan yang dibentuk lensa cembung harus berada pada titik dekat mata penderita rabun dekat. Karena bayangan yang dihasilkan lensa cembung berada di depan lensa maka harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si
si adalah jarak titik jauh mata hipermetropi. so adalah jarak benda ke mataf adalah fokus lensa kaca mata.

Mata tua (presbiopi)
Mata tua tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh dan benda-benda pada jarak baca normal, disebabkan daya akomodasi telah berkurang akibat lanjut usia (tua). Pada mata tua titik dekat dan titik jauh keduanya telah bergeser. Mata tua diatasi atau ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap (cembung dan cekung). Pada kacamata dengan lensa rangkap, lensa negatif bekerja seperti lensa pada kaca mata miopi, sedangkan lensa positif bekerja seperti halnya pada kacamata hipermetropi.

Astigmatisma (mata silindris)
Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal.Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata silindris.

Kamera

Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadian yang menarik. Banyak jenis dan model kamera dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kamera yang dipakai wartawan berbeda dengan yang dipakai fotografer. Kamera video dipakai dalam pengambilan gambar untuk siaran televisi atau pembuatan film. Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturan lensa. Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.
Bagian-bagian kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis :
  • lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yang difoto
  • diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang yang dapat diatur luasnya
  • aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk mengatur banyak cahaya
  • shutter pembuka/penutup “dengan cepat” jalan cahaya yang menuju ke pelat film
  • pelat film berfungsi sebagai layar penangkap/perekam bayangan.Setiap benda yang di foto, terletak pada jarak yang lebih besar dari dua kali jarak fokus di depan lensa kamera, sehingga bayangan yang jatuh pada pelat film memiliki sifat nyata, terbalik dan diperkecil. Untuk memperoleh bayangan yang tajam dari benda-benda pada jarak yang berbeda-beda, lensa cembung kamera dapat digeser ke depan atau ke belakang.
Lup (kaca pembesar)
Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan jelas.
Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal (berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa. Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi.

Melihat dengan mata tak berakomodasi
Untuk melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak berhingga. Benda yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup.

Keuntunganya adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi perbesaran berkurang. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.
Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :
M = PP/f
Keterangan :
M = perbesaran lup
PP= titik dekat mata
f = jarak titik fokus lensa

Melihat dengan mata berakomodasi
Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa harus berada di titik dekat mata (PP). Benda yang dilihat harus terletak antara titik fokus dan titik pusat sumbu lensa.

Kelemahannya untuk pengamatan lama mata cepat lelah, sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran bertambah.
Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.
Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :
M = PP/f + 1
Keterangan :
M = perbesaran lup
PP= titik dekat mata
f = jarak titik fokus lensa

Mikroskop

Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar, bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron. Dalam subbab ini akan dipelajari mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa cembung dengan menerapkan pembiasan cahaya.Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi dengan cermin cekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang akan diamati. Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan mikrometer. 
 
Dasar kerja mikroskop
Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak berakomodasi.

Pengamatan dengan akomodasi maksimum
Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP).
Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f okuler + 1)


Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi
Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus berada pada titik jauh mata.

Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f okuler)


Panjang Mikroskop
Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan :
Untuk mata berakomodasi
d = Si (ob) + So (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif
So (ok) = jarak benda lensa okuler
Untuk mata tidak berakomodasi
d = Si (ob) + f (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif
f (ok) = jarak fokus lensa okuler

Teropong (Teleskop)
A. Teropong bintang
Teropong bintang disebut juga teropong astronomi.
- terdiri dari 2 buah lensa cembung.
- jarak fokus lensa obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.

Dasar Kerja Teropong
Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar. Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata, diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus.
Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler.

Penggunaan dengan mata tidak berkomodasi
Untuk penggunaan dengan mata tidak berkomodasi, bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh di titik fokus lensa okuler.
Perbesaran anguler yang diperoleh adalah :
M = f (ob) / f (ok)
Panjang teropong adalah :
M = f (ob) + f (ok)

Penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal
Untuk penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh diantara titik pusat bidang lensa dan titik fokus lensa okuler.
Perbesaran anguler dapat diturunkan sama dengan penalaran pada pengamatan tanpa berakomodasi dan didapatkan :
M = f (ob) / So (ok)
Panjang teropong adalah :
M = f (ob) + So (ok)

B.  Teropong Bumi
Teropong bumi disebut juga teropong medan.
Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu lensa obyektif, lensa okuler dan lensa pembalik.
Dasar Kerja Teropong Bumi :
Lensa obyektif membentuk bayangan bersifat nyata, terbalik dan diperkecil yang jatuh pada fob.
Bayangan dibentuk oleh lensa obyektif menjadi benda bagi lensa pembalik jatuh pada jarak 2f pembalik sehingga terbentuk bayangan pada jarak 2f pembalik juga yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar .

Dengan adanya lensa pembalik panjang teropong dirumuskan menjadi :
d = f (ob) + 4f (pembalik) + f (ok)

Lensa pembalik berfungsi untuk membalikkan arah cahaya sebelum melewati lensa okuler, lensa okuler berfungsi seperti lup membentuk bayangan bersifat maya, tegak, dan diperbesar.
Adanya lensa pembalik tidak mempengaruhi perbesaran akhir, bayangan akhir bersifat maya, tegak dan diperbesar dengan perbesaran :
M = d = f (ob) / f (ok)

C. Teropong prisma (binokuler)
Teropong prisma terdiri atas dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) dan dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki. Sepasang prisma yang diletakkan berhadapan, berfungsi untuk membelokkan arah cahaya dan membalikkan bayangan.
Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik. Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler. Sebelum dilihat dengan lensa okuler, bayangan ini dibalikkan oleh sepasang prisma siku-siku sehingga bayangan akhir dilihat maya, tegak, dan diperbesar. Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan teropong bumi.Beberapa keuntungan praktis dari teropong prisma dibandingkan teropong yang lain :
1. Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang prisma.
2. Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak yang sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma).
3. Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan
4. Dengan adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.
D. Teropong pantul astronomi .
Teropong pantul terdiri dari sebuah cermin cekung berjarak fokus besar sebagai cermin objektif, sebuah lensa cembung sebgai lensa okuler dan sebuah cermin datar sebagai pembelok arah cahaya dari cermin objektif ke lensa okuler.
E. Teropong panggung
Teropong panggung terdiri dari dua lensa, yaitu :
- lensa obyektif berup lensa cembung
- lensa okuler berupa lensa cekung 

Dasar kerja dari teropong panggung
Sinar-sinar sejajar yang masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan tepat di titik fokus lensa obyektif. Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Oleh lensa okuler dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata. Perlu diketahui bahwa bayangan yang dibentuk lensa okuler adalah tegak.


Dari gambar diatas untuk pengamatan tanpa berakomodasi), maka panjang teropong adalah :
d = f (ob) – f (ok)
Perbesaran anguler yang didapatkan adalah sama dengan perbesaran pada teropong bintang ataupun juga teropong bumi.
M = f (ob) / f (ok)