Johannes Kepler (1571 – 1630)

 

Johannes Kepler adalah ahli astronomi dan matematika dari Jerman, penemu hukum Kepler, teleskop Kepler, teori cahaya, dan bapak astronomi modern. Kepler dilahirkan di Well der Stadt, Wurttemberg, Jerman, pada tanggal 27 Desember 1571.

Masa kecil Kepler penuh dengan penderitaan.  Ia lahir sebelum waktunya. Kepler tak terurus,badannya kurus, lemah, dan sakit-sakitan. Ayahnya tak mau memberinya makan. Untunglah kepala desa Wurttemberg baik hati. Kepler dijadikan anak angkat dan dibiayai sekolahnya.

Pada tahun 1593, Kepler menjadi guru. Dalam usia 25 tahun, Kepler menerbitkan bukunya yang berjudul The Cosmic Mystery (1596) dalam bahasa Latin. Dengan karyanya ini, Kepler menjadi ilmuwan terkenal pertama yang secara publik mendukung Corpenicus. 

Karyanya ini juga menarik perhatian Tyco Brahe. Kepler kemudian diangkat menjadi pembantunya di observation Benatek, Praha.Tahun berikutnya, Tyco Brahe meninggal. Ia meninggalkan catatan dan data tentang posisi 777 bintang tetap yang masih berantakan dan belum lengkap. Selanjutnya Kepler menyusun dan melengkapinya menjadi 1.005 bintang. Setelah mempelajari data-data Tyco Brahe selama 8 tahun, Kepler menemukan bentuk orbit planet yang sebenarnya. 

Kepler merangkum penemuan-penemuannya dalam The New Astronomy (1609). Isinya antara lain hukum Kepler I “Orbit planet berbentuk elip dengan Matahari terletak pada salah satu fokusnya,” dan hukum Kepler II,“Garis yang menghubungkan sebuah planet dengan matahari itu menyapu luas area yang sama dalam interval waktu yang sama.” 

Sepuluh tahun kemudian Kepler berhasil menemukan hukum Kepler III, “Kuadrat kala revolusi planet berbanding lurus dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet dengan matahari.” Hukum Kepler III ini dimuat dalam bukunya yang berjudul Harmony of the Worlds (1619). Hukum Kepler ini memberi inspirasi kepada Newton dalam menemukan teori gravitasi. Hukum Kepler ditemukan setelah Kepler bekerja keras selama 18 tahun. Kepler meninggal dunia di Regensburg, Bavaria, pada tanggal 15 November 1630, pada umur 59 tahun.

(Dikutip seperlunya dari 100 Ilmuwan, John Hudson Tiner, 2005)

Penjumlahan, Perkalian dan Pembagian Angka Penting (AP)

Ini merupakan edisi revisi, beberapa komentar ada yang kurang faham dan minta ditambah contoh2nya. semoga bisa membantu dan teruslah belajar…

CARANYA MENENTUKAN BANYAKNYA ANGKA PENTING

Pahami Rahasia berikut ini: (angka penting saya tandai dengan garis bawah,anda tinggal hitung ada berapa angkanya,OKEH!!)
1. Selain angka nol adalah angka penting.
___misal 31,56 mm : ada 4 AP
2. Jika MENGIKUTI/DI ANTARA angka bukan nol, termasuk  angka penting

Contoh: 

1. 4,003   ada 4 AP   (disini ada 2 angka nol mengikuti angka 4 jadi termasuk AP)
2. 3,05   ada 3 AP   (disini ada 1 angka nol mengikuti angka 3 jadi termasuk AP)
3. 0,0025  ada 2 AP. Disini nol tidak mengikuti angka bukan nol jadi tidak termasuk angka penting
4. 0,03  ada 1 AP. Disini nol tidak mengikuti angka bukan nol jadi tidak termasuk angka penting
5. 0,05000   ada 4 AP. Disini 3 angka nol yang mengikuti angka 5,juadi termasuk angka penting
6. 0,070   ada 2 AP. Disini nol yang mengikuti angka 7, termasuk angka penting

3.    Semua angka sebelum orde (Pada notasi ilmiah) termasuk angka penting.

Contoh :

1. 2,5 x 10⁵ ada  2 AP.
2. 2,50 x 10³ ada 3 AP, yakni 2, 5 dan 0 (disini nol mengikuti angka 5)

Bagaimana, Mudahkan?
Kalau udah mahir,mari kita tambah lagi ilmunya…

ATURAN PERKALIAN DAN PEMBAGIAN DENGAN ANGKA PENTING :

Hasil akhir dari perkalian atau pembagian harus memiliki jumlah angka penting paling sedikit yang digunakan dalam perkalian atau pembagian tersebut…
Contoh perkalian :

Contoh 1 :
2,55     ada 3 AP
2,5 x   ada  2 AP.   Jadi hasilnya harus ditulis dalam 2 angka penting
Hasil perkalian awal adalah 6,375. Kita lihat ada 4 AP, hasil yang harus dilaporkan adalah harus ada 2 AP, jadi hasil ini harus dibulatkan menjadi 6,4 (2 AP)

Contoh 2:

33,564   ada 5 AP
1,23  x    ada 3 AP  Jadi hasilnya harus ditulis dalam 3 angka penting
Hasil perkalian awal adalah 41,28273. Kita lihat ada 7 AP, hasil yang harus dilaporkan cukup 3 AP saja, jadi hasil ini harus dibulatkan menjadi 41,3 (3 AP)

Contoh pembagian :

Contoh 1 :

1,0 : 3,0 = …. ?  (angka penting paling sedikit ada 2 AP)
Kalo anda pakai kalkulator maka hasilnya adalah 0,3333333333…
harus dibulatkan hingga hanya ada dua angka penting :
1,0 : 3,0 = 0,33 (dua angka  penting, yakni 3 dan 3)

Ketentuan penjumlahan dan pengurangan angka penting :
Dalam penjumlahan atau pengurangan, hasilnya tidak boleh lebih akurat dari angka yang paling tidak akurat/teliti. Banyak atau sedikitnya angka penting dalam hasil penjumlahan atau pengurangan gak ngaruh…

Contoh 1 :
3,7 – 0,57 = … ?  (nilai 3,7 paling tidak akurat/teliti daripada 0,57)
Kalau pakai kalkulator, hasilnya adalah 3,13. Hasil ini lebih akurat dari 3,7 karenanya harus dibulatkan menjadi : 3,1
3,7 – 0,57 = 3,1

Contoh 2 :
10,24 + 32,451 = …… ?  (10,24 paling tidak akurat/teliti daripada 32,451)
Kalau pakai kalkulator, hasilnya adalah 42,691. Hasil ini lebih akurat dari 10,24 karenanya harus dibulatkan menjadi : 42,69
10,24 + 32,451 = 42,69

Contoh 3 :

10,24 + 32,457 + 2,6 = …. ?  (2,6 paling tidak akurat dibanding nilai lainnya)
Kalau dijumlahkan maka hasilnya adalah 45,297. Hasil ini lebih akurat dari 2,6 karenanya harus dibulatkan menjadi : 45,3
10,24  +  32,457  + 2,6   =  45,3

VEKTOR

Tentunya sobat sudah mempelajari konsep besaran. Pertanyaan saya, misalnya, coba dorong meja ini sejauh 5 m! tentunya anda masih bertanya ke mana harus mendorong. 

Dengan demikian dorongan/gaya ini tergantung arahnya.Nah.. di alam ini ternyata ada nilai-nilai yang dapat kita peroleh yang tergantung dengan arah geraknya. 

Seperti halnya besaran Gaya. Ketika gaya dorongannya itu searah dengan gerak benda, berarti gaya ini sifatnya mendukung/ positif terhadap arah gerak benda sedangkan ketika gayanya berlawanan arah gerak benda maka gaya ini sifatnya menghambat gerak benda atau bertanda negatif.

Dalam fisika besaran dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu besaran yang hanya dinyatakan dengan nilai dan satuannya disebut besaran skalar dan besaran yang dinyatakan dengan nilai, satuan beserta arahnya disebut besaran vektor. 

Contoh besaran fisis yang merupakan besaran skalar adalah massa, panjang, waktu, densitas, energi, dan suhu. Perhitungan besaran-besaran skalar dapat dilakukan dengan menggunakan aturan-aturan aljabar biasa. 

Contoh besaran fisis yang termasuk besaran vektor adalah percepatan, kecepatan, gaya, momentum, dan pergeseran. Perhitungan besaran-besaran vektor harus menggunakan aturan yang dikenal dengan operasi vektor. Vektor secara visualisasi digambarkan berupa garis lurus beranak panah, dengan panjang garis menyatakan besar vektor dan arah panah menyatakan arah vektor.

Persamaan Kontinuitas

Pengamatan.

1. Pada saat Anda akan menyemprotkan air dengan menggunakan selang, cobalah ujung selang dipencet, maka air yang keluar akan menempuh lintasan yang cukup jauh. Sebaliknya ketika selang dikembalikan seperti semula maka jarak pancaran air akan berkurang. Dari  Fenomena fisika tersebut, kita peroleh bahwa  luas  penampang pipa mempengaruhi laju aliran fluida.
2. Pernahkan kalian berarung jeram, atau naik perahu di sungai? Kalau kita perhatikan ketika orang berperahu disebuah sungai akan merasakan arus bertambah deras ketika sungai menyempit.

Dari dua fenomena alam tersebut kita amati bahwa  kecepatan fluida berkurang ketika melewati pipa lebar dan bertambah ketika melewati pipa sempit. Sekarang kita akan coba menjelaskan lebih eksak hubungankecepatan fluida di suatu tempat dengan tempat lain.

Amatilah gambar di samping ini. Amatilah garis aliran airnya. Garis-garis pada aliran ini sama sekali tidak berpotongan satu sama lainnya. Garis alir semacam ini dinamakan Garis alir (stream line) yang didefinisikan sebagai lintasan aliran fluida ideal (aliran lunak). Pada pipa alir, fluida masuk dan keluar melalui mulut-mulut pipa.  Air masuk dari ujung kiri dengan ke cepatan v1 dan keluar di ujung kanan dengan kecepatan v2. Jika kecepatan fluida konstan, maka dalam interval waktu (t)  fluida telah menempuh jarak s= v.t .

Karena alirannya lunak (steady) dan massa konstan, maka massa yang masuk penampang A1 harus sama dengan massa yang masuk penampang  A2. Oleh karena itu persamannya menjadi

Laju aliran air dalam luas penampang dinamakan dengan istilah debit air (Q). Q = jumlah volume fluida yang mengalir lewat suatu penampang tiap detik). Secara matematis dapat ditulis

 

Dari berbagai sumber disampaikan dalam pertemuan KBM di kelas 2 sma.

Gelombang elektromagnetik

Pengembangan teori elektromagnetik pada awal abad ke-19 oleh Oersted dan Ampere sebenarnya tidak dibuat dalam konteks medan listrik dan medan magnet.
Gagasan tentang medan magnet dikemukakan oleh Faraday dan tidak digunakan secara umum. Pada akhirnya, Maxwell menunjukkan bahwa fenomena listrik dan magnet dapat digambarkan dengan menggunakan persamaan yang melibatkan medan listrik dan medan magnet.
Persamaan yang dinamakan persamaan Maxwell merupakan persamaan dasar untuk elektromagnet. Hipotesis yang dikemukakan oleh Maxwell, mengacu pada tiga aturan dasar listrik-magnet berikut ini.

1. Muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik di sekitarnya (Hukum Coulomb).
2. Arus listrik atau muatan listrik yang mengalir dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya (Hukum Biot-Savart).

3. Perubahan medan magnet dapat menghasilkan medan listrik (Hukum Faraday).
Berdasarkan aturan tersebut, Maxwell mengemukakan sebuah hipotesis sebagai berikut: “Karena perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik, maka perubahan medan listrik pun akan dapat menimbulkan perubahan medan magnet”.
Hipotesis tersebut digunakan untuk menerangkan terjadinya gelombang elektromagnet.

Maxwell melakukan eksperimen pada dua buah isolator, masing-masing diikat pada ujung pegas dan diberi muatan yang berbeda (positif dan negatif ). Kemudian, pegas digetarkan sehingga jarak antara kedua muatan berubahubah, yang mengakibatkan kedua muatan tersebut menimbulkan medan listrik yang berubah-ubah.

Perubahan medan listrik tersebut akan menimbulkan medan magnet yang berubah-ubah pula. Dan dari perubahan medan magnet yang terjadi, akan menimbulkan kembali medan listrik. Demikian seterusnya sehingga terjadi proses yang tidak terputus. Perambatan medan listrik E dan medan magnet B tegak lurus satu sama lain secara bersamaan disebut gelombang elektromagnet

Hukum Pascal

 

Saya yakin, di tempat pencucian mobil anda pernah melihat  mobil yang diangkat oleh alat tertentu. Dengan memperhitungkan titik berat, mobil bisa ternagkat dengan mudah dengan sedikit tenaga manusia. lho kok bisa ya..?

Pada dasarnya teknologi semacam ini merpukan konsep yang sederhana dan mudah dipahami. baik kita simak ulasan berikut:

Tekanan fluida statis zat cair  yang diberikan di dalam  ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum Pascal.Berdasarkan hukum  ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan  suatu gaya yang lebih besar. Penerapan hukum Pascal dalam suatu alat, misalnya dongkrak hidrolik, dapat dijelaskan melalui analisis seperti terlihat pada Gambar.

 

Apabila pengisap 1 ditekan dengan gaya F1, maka zat cair menekan ke atas dengan gaya pA1. Tekanan ini akan diteruskan ke penghisap 2 yang besarnya pA2. Karena tekanannya sama ke segala arah, maka didapatkan persamaan sebagai berikut. Cara kerja pada pengangkat mobil dengan menggunakan fluida dirasa kurang efisien.Biasanya cuci mobil menerapkan sisitem hyropneumatic. yaitu tenaga angin yang dirubah menjadi tenaga dorongan pada piston hydrolic.

Setelah searching di inet, kalau anda selagi sekolah atau kuliah dan ingin  buka bisnis pencucian mobil/motor, anda harus bersiap merogoh kocek yang banyak untuk ukuran guru seperti saya. Untuk memperoleh sistem hidraulik ini ada yang 29juta/paket atau yang 38 juta/paket. Pastinya dimusim penghujan seperti ini merupakan bisnis yang menjanjikan apalagi sepi saingan.

Kalaupun tidak, cukuplah cuci steam motor biasa, tentu harganya lebih murah. Itung-itung memanfaatkan kolsep fisika tentang persamaan kontinuitas (postingan berikutnya).

Prinsip-prinsip hukum Pascal dapat diterapkan pada alat-alat seperti pompa hidrolik, alat pengangkat air, alat pengepres, alat pengukur tekanan darah (tensimeter), rem hidrolik, dongkrak hidrolik, dan dump truk hidrolik. Ternyata dengan memahami sifat fluida, hukum pascal dapat diterapkan untuk kemudahan hajat hidup manusia. lebih baik lagi jika seorang muslim dapat menciptakan /menemukan ilmu yang bermanfaat, sungguh ini shadaqoh ilmu yang pahala sangat besar dan selalu mengalir walaupun kita sudah tiada.

Alat Ukur Panjang

1. Alat Ukur Panjang
Alat-alat ukur panjang yang dipakai untuk mengukur panjang suatu benda antara lain mistar, rollmeter, jangka sorong, dan mikrometer sekrup.
a. Mistar

Mistar/penggaris berskala terkecil 1 mm mempunyai ketelitian 0,5 mm. Ketelitian pengukuran menggunakan mistar/penggaris adalah setengah nilai skala terkecilnya. Dalam setiap pengukuran dengan menggunakan mistar, usahakan kedudukan pengamat (mata) tegak lurus dengan skala yang akan diukur. Hal ini untuk menghindari kesalahan penglihatan (paralaks). Paralaks yaitu kesalahan yang terjadi saat membaca skala suatu alat ukur karena kedudukan mata pengamat tidak tepat.

b.Rollmeter

Rollmeter merupakan alat ukur panjang yang dapat digulung, dengan panjang 25 – 50 meter. Meteran ini dipakai oleh tukang bangunan atau pengukur lebar jalan. Ketelitian pengukuran dengan rollmeter sampai 0,5 mm. Meteran ini biasanya dibuat dari plastik atau pelat besi tipis.

c. Jangka sorong

Jangka sorong adalah alat yang digunakan untuk mengukur panjang, tebal, kedalaman lubang, dan diameter luar maupun diameter dalam suatu benda dengan batas ketelitian 0,1 mm. Jangka sorong mempunyai dua rahang, yaitu rahang tetap dan rahang sorong.

Pada rahang tetap dilengkapi dengan skala utama, sedangkan pada rahang sorong terdapat skala nonius atau skala vernier. Skala nonius mempunyai panjang 9 mm yang terbagi menjadi 10 skala dengan tingkat ketelitian 0,1 m. Hasil pengukuran menggunakan jangka sorong berdasarkan angka pada skala utama ditambah angka pada skala nonius yang dihitung dari 0 sampai dengan garis skala nonius yang berimpit dengan garis skala utama. 

 

d. Mikrometer sekrup

Mikrometer sekrup merupakan alat ukur ketebalan benda yang relatif tipis, misalnya kertas, seng, dan karbon. Pada mikrometer sekrup terdapat dua macam skala, yaitu skala tetap dan skala putar (nonius).
1) Skala tetap (skala utama) Skala tetap terbagi dalam satuan milimeter (mm). Skala ini terdapat pada laras dan terbagi menjadi dua skala, yaitu skala atas dan skala bawah.

2) Skala putar (skala nonius) Skala putar terdapat pada besi penutup laras yang dapat berputar dan dapat bergeser ke depan atau ke belakang. Skala ini terbagi menjadi 50 skala atau bagian ruas yang sama. Satu putaran pada skala ini menyebabkan skala utama bergeser 0,5 mm. Jadi, satu skala pada skala putar mempunyai ukuran: 1/50 .0,5 mm = 0,01 mm.
Ukuran ini merupakan batas ketelitian mikrometer sekrup.

Besaran turunan

Besaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan atau didefinisikan dari besaran pokok. Satuan besaran turunan disesuaikan dengan satuan besaran pokoknya. Salah satu contoh besaran turunan yang sederhana ialah luas. Luas merupakan hasil kali dua besaran panjang, yaitu panjang dan lebar. Oleh karena itu, luas merupakan turunan dari besaran panjang.

_____Luas = panjang x lebar
_________= besaran panjang x besaran panjang
Satuan luas = meter x meter
_________= meter persegi (m2)

Besaran turunan yang lain misalnya volume. Volume merupakan kombinasi tiga besaran panjang, yaitu panjang, lebar, dan tinggi. Volume juga merupakan turunan dari besaran panjang. Adapun massa jenis merupakan kombinasi besaran massa dan besaran volume. Selain itu, massa jenis merupakan turunan dari besaran pokok massa dan panjang.

nah… dengan memperhitungkan nilai besaran turunan ini, kita dapat  mengetahui keadaan benda denga lebih pasti dan jelas. coba kalau saya sebutkan..ada BOX/Kotak bessa………r sekali. apakah anda sudah bisa membayangkannya? sudah yakin tahu besarnya?  maka dari itu dengn memperhatikan besaran turunan ini, minimalnya bisa kita bayangkan seberapa besarnya, misalnya kotak itu tinggnya berapa meter….., panjangnya, juga lebarnya berapa. Dengan begitu kita katakan saja berapa volume kotak itu.

Beberapa besaran turunan, dapat kita lihat pada tabel di bawah ini.

  

… 

Ini merupakan bab awal yang harus dipahami, karena pada bab-bab selajutnya, SEPERTI saat membahas gerak maka  kita akan lebih jelas mengetahui gerak benda jika mengetahui berapa kecepatannya, energi, geraknya,massa bendanya dan dan lain sebagainya.  Dengan demikian semua besaran  dan satuan  sangat diperlukan untuk memperjelas fenomena-fenomena fisika di alam ini.

Besaran Dan Satuan

1. Besaran Pokok

Besaran-besaran dalam fisika dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya didefinisikan atau ditetapkan terlebih dahulu, yang  berdiri sendiri, dan tidak tergantung pada besaran lain. Para ahli merumuskan tujuh macam besaran pokok, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 

2. Sistem Satuan

Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran. Adanya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama akan menimbulkan kesulitan. Kalian harus melakukan penyesuaian-penyesuaian tertentu untuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan
adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakat untuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar Sistem Internasional, disebut Systeme Internationale d’Unites (SI).
Satuan Internasional adalah satuan yang diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindari kesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yang digunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Metre – Kilogram – Second (MKS). Selanjutnya pada Konferensi Berat dan Pengukuran Tahun 1948, tiga satuan yaitu newton (N), joule (J), dan watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun 1960, tujuh Satuan Internasional dari besaran pokok telah ditetapkan yaitu meter, kilogram, sekon, ampere, kelvin, mol, dan kandela.

Sistem MKS menggantikan sistem metrik, yaitu suatu sistem satuan desimal yang mengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dan detik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter – Gram – Second (CGS).
Satuan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidak sama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telah ditetapkan sama di setiap tempat.

1. Satuan Standar Panjang

Satuan besaran panjang berdasarkan SI dinyatakan dalam meter (m). Ketika sistem metrik diperkenalkan, satuan meter diusulkan setara dengan sepersepuluh juta kali seperempat garis bujur bumi yang melalui kota Paris. Tetapi, penyelidikan awal geodesik menunjukkan ketidakpastian standar ini, sehingga batang platinairidium yang asli dibuat dan disimpan di Sevres dekat Paris, Prancis. Jadi, para ahli menilai bahwa meter standar itu kurang teliti karena mudah berubah.
Para ahli menetapkan lagi patokan panjang yang nilainya selalu konstan. Pada tahun 1960 ditetapkan bahwa satu meter adalah panjang yang sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas kripton-86 dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik. Definisi baru menyatakan bahwa satuan panjang SI adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 299.792.458 1sekon.
Angka yang sangat besar atau sangat kecil oleh ilmuwan digambarkan menggunakan awalan dengan suatu satuan untuk menyingkat perkalian atau pembagian dari suatu satuan.

b. Satuan Standar Massa

Satuan standar untuk massa adalah kilogram (kg). Satu kilogram standar adalah massa sebuah silinder logam yang terbuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres, Prancis. Silinder platina iridium memiliki diameter 3,9 cm dan tinggi 3,9 cm. Massa 1 kilogram standar mendekati
massa 1 liter air murni pada suhu 4 oC.

c. Satuan Standar Waktu

Satuan SI waktu adalah sekon (s). Mula-mula ditetapkan bahwa satu sekon sama dengan 1/86.400rata-rata gerak semu matahari mengelilingi Bumi. Dalam pengamatan astronomi, waktu ini ternyata kurang tepat akibat adanya pergeseran, sehingga tidak dapat digunakan sebagai patokan. Selanjutnya, pada tahun 1956 ditetapkan bahwa satu sekon adalah waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

d. Satuan standar arus listrik

Satuan standar arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere didefinisikan sebagai arus tetap, yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar 2 × 10–7 Nm–1.

e. Satuan Standar Suhu

Suhu menunjukkan derajat panas suatu benda. Satuan standar suhu adalah kelvin (K), yang didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan 1/273,16dari suhu titik tripel air. Titik tripel menyatakan temperatur dan tekanan saat terdapat
keseimbangan antara uap, cair, dan padat suatu bahan. Titik tripel air adalah 273,16 K dan 611,2 Pa. Jika dibandingkan dengan skala termometer Celsius, dinyatakan sebagai berikut:
T = 273,16o + tc

f. Satuan Standar Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd), yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 × 1012 Hz dan memiliki intensitas pancaran 1/683watt per steradian pada arah tertentu.

g. Satuan Standar jumlah Zat

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol. Satu mol setara dengan jumlah zat yang mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam 1,2 10-2 kg karbon-12. Partikel elementer merupakan unsur fundamental yang membentuk materi di alam semesta. Partikel ini dapat berupa atom, molekul, elektron, dan lain-lain.

Gerak Menggelinding

Bola yang menggelinding di atas bidang akan mengalami dua gerakan sekaligus, yaitu rotasi terhadap sumbu bola dan translasi bidang yang dilalui. Oleh karena itu, benda yang melakukan gerak menggelinding memiliki persamaan rotasi dan persamaan translasi. Besarnya energi kinetik yang dimiliki benda mengelinding adalah jumlah energi kinetik rotasi dan energi kinetik translasi. Anda disini akan  mempelajari bola mengelinding pada bidang datar dan bidang miring

1. Menggelinding pada Bidang Datar

Perhatikan Gambar 6.8! Sebuah silinder  pejal bermassa m dan berjari-jari R menggelinding  sepanjang bidang datar horizontal.  Pada silinder diberikan gaya sebesar F. Berapakah percepatan silinder tersebut jika  silider menggelinding tanpa selip? Jika   silinder bergulir tanpa selip, maka silinder  tersebut bergerak secara translasi dan rotasi. Pada kedua macam gerak tersebut berlaku persamaan-persamaan berikut.

• Untuk gerak translasi berlaku persamaan
F – f = m a dan N – m g = 0
Untuk gerak rotasi berlaku persamaan
τ= I x α

Karena silinder bergulir tanpa selip, maka harus ada gaya gesekan.

Besarnya gaya gesekan pada sistem ini adalah sebagai berikutJika disubstitusikan ke dalam persamaan F – f = m a, maka persamaanya menjadi seperti berikut 

Contoh: Sebuah bola pejal bermassa 10 kg berjari-jari 70 cm menggelinding di atas bidang datar karena dikenai gaya 14 N. Tentukan momen inersia,percepatan tangensial tepi bola, percepatan sudut bola, gaya gesekan antara bola dan bidang datar, serta besarnya torsi yang memutar bola!

 

2. Menggelinding pada Bidang Miring
Gerak translasi diperoleh dengan mengasumsikan semua gaya luar bekerja di pusat massa silinder. Menurut hukum Newton:













a. Persamaan gerak dalam arah normal adalah N – mg cos Θ = 0.
b. Persamaan gerak sepanjang bidang miring adalah mg sin Θ – f = ma.
c. Gerak rotasi terhadap pusat massanya τ= I x α .

Gaya normal N dan gaya berat mg tidak dapat menimbulkan rotasi
terhadap titik O. Hal ini disebabkan garis kerja gaya melalui titik O, sehingga lengan momennya sama dengan nol.






Persamaan yang berlaku adalah  sebagai berikut.sedangkan untuk rumus kecepatan benda di dasar bidang miring setelah menggelinding adalah sebagai berikut






. 
 

Getaran Harmonik

Gerak harmonik merupakan gerak sebuah benda dimana grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus (dapat dinyatakan dalam bentuk sinus atau kosinus). Gerak semacam ini disebut gerak osilasi atau getaran harmonik. Contoh lain sistem yang melakukan getaran harmonik, antaralain, dawai pada alat musik, gelombang radio, arus listrik AC, dan denyut jantung. Galileo di duga telah mempergunakan denyut jantungnya untuk pengukuran waktu dalam pengamatan gerak.

 

Untuk memahami getaran harmonik, Anda dapat mengamati gerakan sebuah benda yang diletakkan pada lantai licin dan diikatkan pada sebuah pegas. Anggap mula-mula benda berada pada posisi X = 0 sehingga pegas tidak tertekan atau teregang. Posisi seperti ini dinamakan posisi keseimbangan. Ketika benda ditekan ke kiri (X = –) pegas akan mendorong benda ke kanan, menuju posisi keseimbangan. Sebaliknya jika benda ditarik ke kanan, pegas akan menarik benda kembali ke arah posisi keseimbangan (X = +).

Gaya yang dilakukan pegas untuk mengembalikan benda pada posisi keseimbangan disebut Gaya Pemulih. Besarnya gaya pemulih menurut Robert Hooke dirumuskan sebagai berikut.
Fp = -kX
Tanda minus menunjukkan bahwa gaya pemulih selalu pada arah yang berlawanan dengan simpangannya.

Terlihat bahwa percepatan berbanding lurus dan arahnya berlawanan dengan simpangan. Hal ini merupakan karakteristik umum getaran harmonik. Syarat suatu gerak dikatakan getaran harmonik, antara lain:
1. Gerakannya periodik (bolak-balik).
2. Gerakannya selalu melewati posisi keseimbangan.
3. Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan posisi/ simpangan benda.
4. Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada benda selalu mengarah ke posisi keseimbangan

Penerapan Sifat Elastis Bahan

Dalam kehidupan sehari-hari, alat yang menerapkan sifat elastis bahan banyak dijumpai. Misalnya, pada mainan anak-anak seperti pistol-pistolan, mobil-mobilan, dan ketapel; perlengkapan rumah tangga seperti kursi sudut dan spring-bed. Di sini akan dikemukakan beberapa contoh pemanfaatan peranan sifat elastis bahan.
 

a. Alat Ukur Gaya Tarik Kereta Api
Alat ini dilengkapi dengan sejumlah pegas yang disusun sejajar. Pegas pegas ini dihubungkan ke gerbong kereta api saat kereta akan bergerak. Hal ini di lakukan untuk diukur gaya tarik kereta api sesaat sebelum meninggalkan stasiun.
 

b. Peredam Getaran atau Goncangan Pada Mobil
Penyangga badan mobil selalu dilengkapi pegas yang kuat sehingga goncangan yang terjadi pada saat mobil melewati jalan yang tidak rata dapat diredam. Dengan demikian, keseimbangan mobil dapat dikendalikan.
 

c. Peranan Sifat Elastis dalam Rancang Bangun
Untuk menentukan jenis logam yang akan digunakan dalam membangun sebuah jembatan, pesawat, rumah, dan sebagainya maka modulus Young, tetapan pegas, dan sifat elastis, logam secara umum harus diperhitungkan.

d. Contoh-Contoh Pemanfaatan Sifat Elastis dalam Olahraga
Di bidang olahraga, sifat elastis bahan diterapkan, antara lain, pada papan loncatan pada cabang olah raga loncat indah dan tali busur pada olahraga panahan. Karena adanya papan yang memberikan gaya Hooke pada atlit, maka atlit dapat meloncat lebih tinggi daripada tanpa papan. Sedangkan tali busur memberikan gaya pegas pada busur dan anak panah.

Penerapan Hukum Archimedes

Apa kabarnya kawan, terima kasih sudah mampir di blog saya. Semoga artikel-artikel di blog ini dapat memberi manfaat bagi pembaca. intinya dengan berbagi maka kita akan memperoleh bagian yang banyak dari yang kita bagi berupa sedekah ilmu. dan dengannya pula akan lebih banyak orang yang kebagian dengan ilmu yang kita sampaikan.  Seperti halnya sebuah kue, kalu kita bagi-bagi akan lebih banyak orang yang merasakannya.
Setelahnya memahami ilmu tentang pentingnya konsep gaya archimedes kini kita akan lebih mengetahui seberapa besar ilmu yang ditemukan secara tidak sengaja ini.Penerapan hukum Archimedes dapat Anda jumpai dalam berbagai peralatan dari yang sederhana sampai yang canggih, misalnya hidrometer, kapal laut, kapal selam, galangan kapal, balon udara, dan jembatan ponton.

a. Hidrometer
Hidrometer merupakan alat untuk mengukur berat jenis atau massa jeniszat cair. Jika hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam. Makin besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang tenggelam. Hidrometer banyak digunakan untuk mengetahui besar kandungan air pada bir atau susu.

Hidrometer terbuat dari tabung kaca. Supaya tabung kaca terapung tegak dalam zat cair, bagian bawah tabung dibebani dengan butiran timbal.
Diameter bagian bawah tabung kaca dibuat lebih besar supaya volume zat cair yang dipindahkan hidrometer lebih besar. Dengan demikian, dihasilkan gaya ke atas yang lebih besar dan hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair.
Tangkai tabung kaca hidrometer didesain supaya perubahan kecil dalam berat benda yang dipindahkan (sama artinya dengan perubahan kecil dalam massa jenis zat cair) menghasilkan perubahan besar pada kedalaman tangki yang tercelup di dalam zat cair. Artinya perbedaan bacaan pada skala untuk berbagai jenis zat cair menjadi lebih jelas.

b. Jembatan Ponton
Jembatan ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupai jembatan. Jembatan ponton merupakan jembatan yang dibuat berdasarkan prinsip benda terapung. Drumdrum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Jembatan ponton digunakan untuk keperluan darurat. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air

c. Kapal Laut
Pada saat kalian meletakkan sepotong besi pada bejana berisi air, besi akan tenggelam. Namun, mengapa kapal laut yang massanya sangat besar tidak tenggelam? Bagaimana konsep fisika dapat menjelaskannya? Agar kapal laut tidak tenggelam badan kapal harus dibuat berongga. hal ini bertujuan agar volume air laut yang dipindahkan oleh badan kapal menjadi lebih besar. Berdasarkan persamaan besarnya gaya apung sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan, sehingg gaya apungnya menjadi sangat besar. Gaya apung inilah yang mampu melawan berat kapal, sehingga kapal tetap dapat mengapung di permukaan laut.

d. Kapal Selam dan Galangan Kapal
Pada dasarnya prinsip kerja kapal selam dan galangan kapal sama. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga berat kapal bertambah. Pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan, menyebabkan kapal selam dapat menyelam pada kedalaman yang dikehendaki. Jika akan mengapung, maka air laut dikeluarkan dari ruang cadangan. Berdasarkan konsep tekanan hidrostastis, kapal selam mempunyai batasan tertentu dalam menyelam. Jika kapal menyelam terlalu dalam, maka kapal bisa hancur karena tekanan hidrostatisnya terlalu besar. Untuk memperbaiki kerusakan kapal bagian bawah, digunakan galangan kapal. Jika kapal akan diperbaiki, galangan kapal ditenggelamkan dan kapal dimasukkan. Setelah itu galangan diapungkan. Galangan ditenggelamkan dan diapungkan dengan cara memasukkan dan mengeluarkan air laut pada ruang cadangan.

Archimedes

   

Archimedes adalah matematikawan Yunani, philosopher

Melengkapi postingan tentang Gaya  Archimede atau Hukium Archimede, berikut ini saya sajikan sekilas tentang biografi  ilmuwan yang satu ini. Archimedes lahir di Syracuse di pantai timur Sisilia dan dididik di Alexandria di Mesir. Dia kemudian kembali ke Syracuse, di mana ia menghabiskan sebagian besar sisa hidupnya, mencurahkan waktu untuk penelitian dan eksperimen di berbagai bidang.

Dalam mekanika ia mendefinisikan prinsip tuas dan dikreditkan dengan menemukan katrol senyawa dan sekrup hidrolik untuk mengangkat air dari tingkat yang lebih rendah ke lebih tinggi. Ia sangat terkenal  dengan penemuan hukum hidrostatika, kadang-kadang dikenal prinsip sebagai ‘Archimedes’ ‘, yang menyatakan bahwa tubuh direndam dalam cairan kehilangan berat sama dengan berat dari jumlah cairan yang dipindahkan. Archimedes dianggap telah membuat penemuan ini ketika masuk ke bak mandi nya, menyebabkan dia berseru “Eureka!” penemuan ini merupakan penemuan yang termasuk kategori penemuan yang tidak disengaja ” serendipity”.namanya juga sedang mandi..bukan sedang melakukan eksperimen di lab.

Selama penaklukan Romawi Sisilia di 214 SM Archimedes bekerja untuk negara, dan beberapa alat mekanis yang bekerja di pertahanan Syracuse. Di antara mesin perang dikaitkan dengannya adalah ketapel dan – mungkin legendaris – suatu sistem cermin untuk memfokuskan sinar matahari kapal penjajah ‘dan membakar mereka. Setelah ditangkap Syracuse, Archimedes dibunuh oleh seorang prajurit Romawi.

Kinematika Gerak

soal dan pembahasan : 

Berikut ini ditampilkan beberapa contoh soal dan pembahasan dari materi Kinematika dibahas di kelas XI (11) SMA:

1) Sebuah partikel bergerak dengan persamaan posisi terhadap waktu :
r(t) =3t²−2t+1
dengan t dalam sekon dan r dalam meter.

 Tentukan:

a. Kecepatan partikel saat t = 2 sekon 

b. Kecepatan rata-rata partikel antara t = 0 sekon hingga t= 2 sekon

Pembahasan

a. Kecepatan partikel saat t = 2 sekon (kecepatan sesaat)

b. Kecepatan rata-rata partikel saat t = 0 sekon hingga t = 2 sekon

2) Sebuah benda bergerak lurus dengan persamaan kecepatan :



Jika posisi benda mula-mula di pusat koordinat, maka perpindahan benda selama 3 sekon adalah...
A. 10 m
B. 20 m
C. 30 m
D. 40 m
E. 50 m
(Sumber soal: Marthen Kanginan 2A, Kinematika dengan Analisis Vektor)

Pembahasan
Jika diketahui persamaan kecepatan, untuk mencari persamaan posisi integralkan persamaan kecepatan tersebut, masukkan waktu yang diminta.

                

3) Grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) berikut ini menginformasikan gerak suatu benda.
                
Kecepatan rata-rata benda dari awal gerak hingga detik ke 18 adalah....
A. 3 m/s.
B. 6 m/s.
C. 9 m/s.
D. 12 m/s
E. 15 m/s

Pembahasan
Kecepatan rata-rata adalah perpindahan dibagi dengan selang waktu. Jika disediakan grafik v terhadap t seperti soal diatas, perpindahan bisa dicari dengan mencari luas di bawah kurva dengan memberi tanda positif jika diatas sumbu t dan tanda negatif untuk dibawah sumbu t. Luas = perpindahan = Luas segitiga + luas trapesium



4) Persamaan posisi sudut suatu benda yang bergerak melingkar dinyatakan sebagai berikut:



Tentukan:
a) Posisi awal
b) Posisi saat t=2 sekon
c) Kecepatan sudut rata-rata dari t = 1 sekon hingga t = 2 sekon
d) Kecepatan sudut awal
e) Kecepatan sudut saat t = 1 sekon
f) Waktu saat partikel berhenti bergerak
g) Percepatan sudut rata-rata antara t = 1 sekon hingga t = 2 sekon
h) Percepatan sudut awal
i) Percepatan sudut saat t = 1 sekon

Pembahasan
a) Posisi awal adalah posisi saat t = 0 sekon, masukkan ke persamaan posisi

b) Posisi saat t = 2 sekon

c) Kecepatan sudut rata-rata dari t = 1 sekon hingga t = 2 sekon

d) Kecepatan sudut awal
Kecepatan sudut awal masukkan t = 0 sekon pada persamaan kecepatan sudut. Karena belum diketahui turunkan persamaan posisi sudut untuk mendapatkan persamaan kecepatan sudut.

e) Kecepatan sudut saat t = 1 sekon

f) Waktu saat partikel berhenti bergerak
Berhenti berarti kecepatan sudutnya NOL.

g) Percepatan sudut rata-rata antara t = 1 sekon hingga t = 2 sekon

h) Percepatan sudut awal
Turunkan persamaan kecepatan sudut untuk mendapatkan persamaan percepatan sudut.

i) Percepatan sudut saat t = 1 sekon


5) Sebuah partikel bergerak dari atas tanah dengan persamaan posisi Y = (−3t² + 12t + 6 ) m/s. Tentukan :
a) Posisi awal partikel
b) Posisi partikel saat t = 1 sekon
c) Kecepatan awal partikel
d) Percepatan partikel
e) Waktu yang diperlukan partikel untuk mencapai titik tertinggi
f) Lama partikel berada di udara
g) Tinggi maksimum yang bisa dicapai partikel

Pembahasan
a) Posisi awal partikel

b) Posisi partikel saat t = 1 sekon

c) Kecepatan awal partikel

d) Percepatan partikel. Turunkan persamaan kecepatan untuk mendapatkan persamaan percepatan:

e) Waktu yang diperlukan partikel untuk mencapai titik tertinggi
Saat mencapai titik tertinggi kecepatan partikel adalah NOL.

f) Lama partikel berada di udara
Partikel berada diudara selama dua kali waktu untuk mencapai titik tertinggi yaitu 4 sekon.
g) Tinggi maksimum yang bisa dicapai partikel
Tinggi maksimum tercapai saat 2 sekon, masukkan ke persamaan posisi.

Radiasi Benda Hitam

soal dan pembahasan : 

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Radiasi Benda Hitam, Materi Fisika kelas 3 (XII) SMA dengan kata kunci daya radiasi, energi radiasi, hukum pergeseran Wien.

Rumus - Rumus Minimal

Daya Radiasi (Laju energi rata-rata)
P = eσ T ⁴A
Keterangan :
P = daya radiasi (watt = joule/s)
e = emisivitas benda
e = 1 → benda hitam sempurna
A = luas permukaan benda (m²)
T = suhu (Kelvin)
σ = Konstanta Stefan-Boltzman = 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴

Hukum Pergeseran Wien
λ_maks T = C
Keterangan :
λ_maks = panjang gelombang radiasi maksimum (m)
C = Konstanta Wien = 2,898 x 10⁻³ m.K
T = suhu mutlak benda (Kelvin)

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal No. 1
Sebuah benda memiliki suhu minimum 27^oC dan suhu maksimum 227^oC.



Tentukan nilai perbandingan daya radiasi yang dipancarkan benda pada suhu maksimum dan minimumnya!

Pembahasan
Data :
T₁ = 27^oC = 300 K
T₂ = 227^oC = 500 K
^P₂/_P1 = (^T₂/_T1)^4
P₂/_P1 = (⁵⁰⁰/₃₀₀)⁴ = (⁵/₃)⁴ = 625 : 81

Soal No. 2
Sebuah benda dengan luas permukaan 100 cm² bersuhu 727^oC. Jika koefisien Stefan-Boltzman 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴ dan emisivitas benda adalah 0,6 tentukan laju rata-rata energi radiasi benda tersebut!

Pembahasan
Data :
σ = 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴
T = 727^oC = 1000 K
e = 0,6
A = 100 cm² = 100 x 10⁻⁴ = 10⁻²

Laju energi rata-rata :
P = eσ T ⁴A
P = (0,6)(5,67 x 10⁻⁸ )(1000)⁴(10⁻²)
P = 340,2 joule/s

Soal No. 3
Daya radiasi yang dipancarkan suatu benda pada suhu 227^oC adalah 1200 J/s. Jika suhu benda naik hingga menjadi 727^oC, tentukan daya radiasi yang dipancarkan sekarang!

Pembahasan
Data :
T₁ = 227^oC = 500 K
T₂ = 727^oC = 1000 K
P₁ = 1200 watt

Daya radiasi yang dipancarkan sekarang :
^P₂/_P1 = (^T₂/_T1)^4
P₂/_P1 = (¹⁰⁰⁰/₅₀₀)⁴
P₂ = (¹⁰⁰⁰/₅₀₀)⁴ x P₁
P₂ = (2)⁴ x 1200 = 16 x 1200 = 19200 watt

Soal No. 4
Permukaan benda pada suhu 37^oC meradiasikan gelombang elektromagnetik. Bila konstanta Wien = 2,898 x 10⁻³ m.K maka panjang gelombang maksimum radiasi permukaan adalah.....
A. 8,898 x 10⁻⁶ m
B. 9,348 x 10⁻⁶ m
C. 9,752 x 10⁻⁶ m
D. 10,222 x 10⁻⁶ m
E. 11,212 x 10⁻⁶ m
(Sumber soal : UN Fisika SMA 2008)

Pembahasan
Data :
T = 37^oC = 310 K
C = 2,898 x 10⁻³ m.K
λ_maks = ....?

λ_maks T = C
λ_maks (310) = 2,898 x 10⁻³
λ_maks = 9,348 x 10⁻⁶ m

Soal No. 5
Grafik menyatakan hubungan intensitas gelombang (I) terhadap panjang gelombang, pada saat intensitas maksimum (λm) dari radiasi suatu benda hitam sempurna.



Jika konstanta Wien = 2,9 x 10⁻³ mK, maka panjang gelombang radiasi maksimum pada T₁ adalah....
A. 5.000 Å
B. 10.000 Å
C. 14.500 Å
D. 20.000 Å
E. 25.000 Å
(Sumber soal: UN Fisika 2009)

Pembahasan
Data :
T = 1727^oC = 2000 K
C = 2,9 x 10⁻³ m.K
λ_maks = ....?

λ_maks T = C
λ_maks (2000) = 2,9 x 10⁻³
λ_maks = 1,45 x 10⁻⁶ m = 14.500 Å

Soal No. 6
Panjang gelombang radiasi maksimum suatu benda pada suhu T Kelvin adalah 6000 Å. Jika suhu benda naik hingga menjadi ³/₂ T Kelvin , tentukan panjang gelombang radiasi maksimum benda!

Pembahasan
Data :
T₁ = T Kelvin
T₂ = ³/₂ T Kelvin
λ_{maks 1} = 6000 Å
λ_{maks 2} = ....?

λ_{maks 2} T₂ = λ_{maks 1} T₁
λ_{maks 2} (³/₂ T) = 6000 Å (T)
λ_{maks 2} = (²/₃) x 6000 Å = 4000 Å

Soal No. 7
Benda hitam pada suhu T memancarkan radiasi dengan daya sebesar 300 mW. Radiasi benda hitam tersebut pada suhu ½ T akan menghasilkan daya sebesar ....
(A) 300 mW
(B) 150 mW
(C) 75 mW
(D) 37,5 mW
(E) 18,75 mw
(Sumber Soal : UM UGM 2009)

Gaya Lorentz Muatan

soal dan pembahasan 

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Gaya Magnetik / Gaya Lorentz , Materi Fisika SMA Kelas 12 SMA, khusus membahas gaya magnetik yang bekerja saat suatu muatan listrik bergerak dalam medan magnet. Gaya Magnetik pada kawat berarus yang berada dalam medan magnet dibahas di bagian lain.



Soal No. 1
Sebuah elektron yang bermuatan 1,6 x 10⁻¹⁹ C bergerak dengan kecepatan 5 x 10⁵ m/s melalui medan magnet sebesar 0,8 T seperti gambar berikut.


Tentukan :
a) besar gaya magnetik saat elektron berada dalam medan magnet
b) arah gaya magnetik yang bekerja pada elektron


Pembahasan
a) besar gaya magnetik saat elektron berada dalam medan magnet
Gunakan persamaan
F = BQV sin θ
dimana B adalah besarnya medan magnetik (Tesla), Q adalah besarnya muatan (Coulomb), V adalah kecepatan gerak muatan (m/s) dan θ adalah sudut yang dibentuk antara arah gerak muatan dengan arah medan magnet. Pada soal diatas 90° sehingga nilai sinusnya adalah 1.
F = (0,8)(1,6 x 10⁻¹⁹)(5 x 10⁵)(1) = 6,4 x 10⁻¹⁴ Newton

b) arah gaya magnetik yang bekerja pada elektron
Untuk menentukan arah gaya magnetik gunakan kaidah tangan kanan sebagai berikut:


4 jari = arah medan magnet
ibu jari = arah gerak muatan
telapak tangan = arah gaya magnetik → jika muatan berjenis positif
punggung tangan = arah gaya magnetik → jika muatan berjenis negatif
Jika diketahui dua kutub magnet maka arah medan magnet adalah dari kutub utara (U) menuju kutub selatan (S) dan karena elektron adalah muatan negatif, maka arah gaya yang bekerja sesuai arah punggung tangan yaitu keluar bidang baca.

Soal No. 2
Sebuah positron yang bermuatan 1,6 x 10⁻¹⁹ C bergerak dengan kecepatan 5 x 10⁵ m/s melalui medan magnet sebesar 0,8 T seperti gambar berikut.


Tentukan :
a) besar gaya magnetik saat positron berada dalam medan magnet
b) arah gaya magnetik yang bekerja pada positron

Pembahasan
a) F = (0,8)(1,6 x 10⁻¹⁹)(5 x 10⁵)(1) = 6,4 x 10⁻¹⁴ Newton
b) Positron termasuk muatan positif, sehingga arah gaya magnetik diwakili oleh telapak tangan seperti ilustrasi gambar berikut adalah masuk bidang baca (menjauhi pembaca)




Soal No. 3
Seutas kawat lurus dialiri arus sebesar 15 A dengan arah ke kanan. 8 mm dari kawat bergerak sebuah muatan positif sebesar 0,4 C dengan arah sejajar kawat dengan kelajuan 5 x 10³ m/s.



Tentukan besar gaya magnetik yang bekerja pada muatan dan arahnya!

Pembahasan
Lebih dahulu cari besar medan magnet yang dihasilkan oleh kawat lurus pada jarak 8 mm:

B = ^μoI/_2πa

B = ^{(4π x 10−7)(15)}/_{(2π)(8 x 10⁻³)}
B = (15/4) x 10⁻⁴ Tesla
F = BQV sin 90°
F = ((15/4) x 10⁻⁴ )(0,4)(5 x 10³)(1) = 0,75 Newton
Arah gaya sesuai kaidah tangan kanan adalah ke atas (mendekati kawat).

Soal No. 4
Dua buah muatan masing-masing Q₁ = 2Q dan Q₂ = Q dengan massa masing-masing m₁ = m dan m₂ = 2 m bergerak dengan kelajuan yang sama memasuki suatu medan magnet homogen B. Tentukan perbandingan jari-jari lintasan yang dibentuk muatan Q dan 2Q!

Pembahasan
Gaya sentripetal dari gerak kedua muatan berasal dari gaya magnetik



Soal No. 5
Sebuah muatan Q bergerak dengan kelajuan 2 x 10⁴ m/s memasuki suatu daerah yang mengandung medan magnet B dan medan listrik E. Jika muatan tersebut tidak terpengaruh baik oleh gaya magnet maupun gaya listrik tentukan nilai perbandingan kuat medan magnet dan kuat medan listrik di tempat tersebut!

Pembahasan
Muatan tidak terpengaruh gaya listrik maupun magnet berarti kedua gaya tersebut adalah sama besar dan berlawanan arah.

F_magnet = F_listrik

BQV = QE
B/E = 1 / (2 x 10⁴)
B/E = 0,5 x 10^{− 4} TC/N

Read more: http://fisikastudycenter.com/content/view/179/35/#ixzz18F80His9

Dinamika Tikungan

soal dan pembahasan

Contoh soal dan pembahasan dinamika gerak pada tikungan dibahas di kelas 11 SMA. Mencakup kecepatan maksimum yang diijinkan pada tipe jalan menikung kasar, tikungan miring licin dan tikungan miring kasar.

Rumus Kecepatan Maksimum Gerak Benda pada Tikungan

  Tipe 1 Tikungan Datar dan Kasar



Kecepatan maksimum yang diperbolehkan / roda kendaraan tidak slip:



dengan :
V_maks = kecepatan maksimum yang diperbolehkan (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)
μ_s = kefisien gesekan statis
r = jari-jari / radius tikungan jalan (m )
Tipe 2 Tikungan Miring dan Licin




Kecepatan maksimum yang diperbolehkan / roda kendaraan tidak slip:



dengan :
V_maks = kecepatan maksimum yang diperbolehkan (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)
θ = sudut kemiringan jalan terhadap garis mendatar

Tipe 3 Tikungan Miring dan Kasar




Kecepatan maksimum yang diperbolehkan / roda kendaraan tidak slip:



dengan :
V_maks = kecepatan maksimum yang diperbolehkan (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)
θ = sudut kemiringan jalan terhadap garis mendatar

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal No. 1
Sebuah mobil bergerak pada suatu tikungan datar dan kasar. Jika jari-jari tikungan 50 m, koefisien gesekan statis jalan 0,3 dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s² tentukan kecepatan maksimum mobil saat berada di tikungan tersebut!

Pembahasan



Soal No. 2
Untuk merancang sebuah tikungan agar bisa dilalui dengan aman kendaraan yang melaju dengan kecepatan 20 m/s dengan koefisien gesekan jalan 0,25 tentukan jari-jari tikungan tersebut! (g = 10 m/s²)

Pembahasan



Soal No. 3
Sebuah tikungan miring dengan jari-jari 30 m dapat dilalui dengan aman pada kecepatan maksimum 54 km/jam pada saat jalan tertutup salju. Tentukan sudut kemiringan jalan tersebut!

Pembahasan
Anggap saat jalan tertutup salju tidak ada gesekan antara jalan dan roda kendaraan, 54 km/jam = 15 m/s



Soal No. 4
Sebuah tikungan miring yang licin memiliki radius 40√3 m. Jika kemiringan badan jalan adalah 30^o dan percepatan gravitasi 10 m/s² tentukan kecepatan maksimum yang diijinkan saat melalui tikungan tersebut!

Pembahasan



Soal No. 5
Berapakah kecepatan maksimum yang diijinkan saat sebuah mobil melewati suatu tikungan miring yang kasar jika radius tikungan 26 m, koefisien gesekan jalan 0,25 dan sudut kemiringan jalan adalah 37^o?

Pembahasan



Soal No. 6
Tikungan miring dengan jari-jari 50 m memiliki permukaan jalan yang kasar dengan koefisien gesekan sebesar ²/₇. Jika tikungan dirancang dapat dilewati kendaraan dengan kecepatan maksimum 108 km/jam, tentukan sudut kemiringan tikungan tersebut!

Pembahasan
Jalan miring kasar, 108 km/jam = 30 m/s



(Sekedar soal ya,...jangan bayangkan banyak jalan dibuat dengan kemiringan 45^o!!)