Kategori: Fisika

Kumpulan Artikel Tentang Materi-MAteri Fisika baik di Sekolah Menengah atas maupun di Universitas

Materi Fisika SMA – Rumus Momen Inersia
AhmadDahlan.Net – Sebelumnya kita telah mengetahui bahwa inersia atau ukuran kelembaman suatu benda merupakan kemampuan benda untuk mempertahankan posisinya. Pada pembahasan kali ini, kita akan membahas mengenai momen inersia atau kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaan rotasinya.

A. Pengertian Momen Inersia

Momen inersia merupakan kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaanya, baik tetap berotasi maupun tetap diam. Momen inersia di simbolkan dengan huruf I. Pada gerak rotasi, massa benda dan bentuk benda juga mempengaruhi ukuran kelembaman benda.

Benda yang berbentuk silinder memiliki momen inersia berbeda dengan benda yang berbentuk bola. Selain itu, semakin jauh posisi massa benda dari titik pusat rotasinya, maka akan semakin besar pula momen inersianya, begitupun sebaliknya.

Semakin besar momen inersia benda, semakin susah benda untuk berotasi. Sebaliknya, semakin kecil momen inersia benda, semakin mudah benda untuk berotasi.

B. Persamaan Momen Inersia

Sebuah batang silinder ringan memiliki panjang sebesar m, dimana ujungnya di beri tanda O dan ujung yang lainnya diberi beban dengan massa m. Apabila titik O ditetapkan sebagai titik poros rotasi, maka momen inersia dapat dihitung dengan persamaan :
```
I=mr^2
```
keterangan,
I : momen inersia (kg.m²)
m : massa beban (kg)
r : panjang batang silinder (m)

Berikut persamaan momen inersia dari berbagai bentuk benda tegar.

C. Contoh Soal

sebuah bola pejal dengan massa 10 kg berotasi dengan sumbu putar berada tepat di tengah dari bola pejal tersebut. Apabila bola tersebut memiliki diameter 50 cm, hitunglah momen inersia bola pejal tersebut.

Pembahasan

Dik :
m = 10 kg
d = 50 cm = 0,5 m

Dit :
I = ?

Jawab :

1. Mencari jari – jari bola pejal
```
r=\frac{d}{2}
```
```
r=\frac{d}{2}=\frac{0,5\ m}{2}=0,025\ m
```
2. Mencari momen inersia bola pejal
```
I=\frac{2}{5}mr^2
```
```
I=\frac{2}{5}(10\ kg)(0,25\ m)^2
```
```
I=2(2\ kg)(0,0625 m^2)
```
```
I=0,25\ kg.m^2
```
Jadi, momen inersia dari bola pejal tersebut adalah 0,25 kg.m²
13 Maret 2022
Materi, Konsep dan Kumpulan Rumus Fisika SMA
AhmadDahlan.NET – Berikut ini adalah kumpulan Materi, Konsep dan Rumus Fisika SMA. Urutan Materi dibagi berdasarkan Kelas sesuai dengan susunan Kompetensi Inti dan Standar Kompetensi pada dokumen Kurikulum.

1. Fisika Kelas X
1. Besaran dan Satuan
2. Besaran Pokok dan Besaran Turunan
3. Konsep dan Rumus Massa Jenis
4. Konsep dan Rumus Tekanan
5. Konsep dan Rumus Jangka Sorong
6. Konsep Ddan Rumus Pada Mikrometer Sekrup
7. Konsep dan Rumus Kecepatan
8. Konsep dan Rumus Gerak Lurus Beraturan
9. Konsep dan Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan
10. Konsep dan Rumus Gerak Jatuh Bebas
11. Konsep dan Rumus Gerak Vertikal Ke Atas
12. Konsep dan Rumus Gerak Melingkar Beraturan
13. Konsep dan Rumus Gerak Melingar Berubah Beraturan
14. Konsep dan Rumus Gerak Parabola
15. Konsep dan Penerapan Hukum Newton
16. Konsep dan Rumus Gaya Gesek
17. Konsep dan Rumus Hukum Gravitasi Newton
18. Konsep dan Rumus Usaha
19. Konsep dan Rumus Energi Kinetik
20. Konsep dan Rumus Energi Potensial
21. Hukum dan Rumus Kekekalan Energi Mekanik
22. Konsep dan Rumus Impuls
23. Konsep dan Rumus Momentum
2. Fisika Kelas XI
1. Konsep dan Rumus Kesetimbangan Benda Tegar
2. Konsep dan Rumus Momen Inersia
3. Konsep dan Rumus Dinamika Rotasi
4. Konsep dan Rumus Elastisitas
5. Konsep dan Rumus Hukum Hooke
6. Konsep dan Rumus Periode dan Frekuensi Getaran Pegas
7. Konsep dan Rumus Periode dan Frekuensi Getaran Bandul
8. Konsep dan Rumus Koefisiens Restitusi
9. Konsep dan Rumus Hukum Pascal
10. Konsep dan Rumus Hukum Archimedes
11. Konsep dan Rumus Tekanan Hidrostatika
12. Konsep dan Rumus Fluida Dinamis
13. Konsep dan Rumus Hukum Bernoulli
14. Konsep dan Rumus Hukum Kontinuitas
15. Konsep dan Rumus Konversi Satuan Suhu
16. Konsep dan Rumus Kalor
17. Konsep dan Rumus Kapasitas Kalor
18. Konsep dan Rumus Kalor Laten
19. Konsep dan Rumus Teori Kinetika Gas
20. Konsep dan Rumus Termodinamika I
21. Konsep dan Rumus Gelombang Mekanik
22. Konsep dan Rumus Gelombang Berdiri
23. Konsep dan Rumus Gelombang Bunyi
24. Konsep dan Rumus Efek Dopler
25. Konsep dan Rumus Intesitas Bunyi
26. Konsep dan Rumus Gelombang Cahaya
27. Konsep dan Rumus Cermin Datar
28. Konsep dan Rumus Cermin Cembung
29. Konsep dan Rumus Cermin Cekung
30. Konsep dan Rumus Lensa Cembung
31. Konsep dan Rumus Lensa Cekung
32. Konsep dan Rumus Teleskop
33. Konsep dan Rumus Hukum Kepler
3. Fisika Kelas XII
1. Konsep dan Rumus Listri Searah (DC)
2. Konsep dan Rumus Hukum OHM
3. Konsep dan Rumus Daya
4. Konsep dan Rumus Kirchoff
5. Konsep dan Rumus Listrik Statis
6. Konsep dan Rumus Gaya Qoloumb
7. Konsep dan Rumus Medan Magnet
8. Konsep dan Rumus Gaya Lorentz
9. Konsep dan Rumus Efek Fotolistrik
10. Konsep Pemanasan Global
11. Konsep Efek Rumah Kaca
12. Konsep dan Rumus Dilatasi Waktu
13. Konsep dan Rumus Konstraksi Panjang
14. Konsep Fisika Kuantum
15. Konsep Fisika Inti
16. Konsep dan Rumus Induksi Elektormagnetik
17. Konsep dan Rumus Kapasitor
18. Konsep Gelombang Elekrtomagnetik
Ket:

Update Soon!!!. Semoga Bermnafaat
13 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Kontinuitas
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian mengalirkan air menggunakan selang? Biasanya ketika menggunakan selang, kita akan memencet ujung selangnya hingga aliran air yang keluar dari selang akan lebih cepat. Hal ini dikarenakan debit air yang masuk kedalam selang harus sama dengan debit air yang keluar dari selang. Untuk memahami hal tersebut, perhatikan pembahasan berikut mengenai Azas Kontinuitas.

A. Pengertian Hukum Kontinuitas

Pada kajian fluida dinamis atau fluida yang mengalir terdapat azas Kontinuitas. Azas ini menjelaskan bahwa fluida yang mengalir dan tak termampatkan dalam keadaan tunak, akan memiliki laju aliran volume di setiap waktu sama besar.

Dalam kehidupan sehari – hari biasanya kita dapat menemukan konsep ini dalam penggunaan selang air, air yang mengalir dari sebuah kerang, dan lain sebagainya.

B. Persamaan Kontinuitas

Apabila fluida mengalir melewati pipa yang memiliki luas penampang yang berbeda, maka berdasarkan hukum Kontinuitas debit fluida yang melewati pipa dengan luas A1 akan sama dengan debit fluida yang melewati pipa dengan luas A2.

Secara matematis persamaan Kontinuitas dapat dituliskan sebagai berikut :υ
```
Q_1=Q_2
```
```
\frac{V_1}{t_1}=\frac{V_2}{t_2}
```
```
\frac{A_1.l_1}{t_1}=\frac{A_2.l_2}{t_2}
```
```
A_1.υ_1=A_2.υ_2
```
Keterangan,
Q₁: Debit fluida pada penampang 1 (m³/s)
Q₂ : Debit fluida pada penampang 2 (m³/s)
V₁ : volume pipa 1 (m³)
V₂: volume pipa 2 (m3)
l₁ : panjang pipa 1 (m)
l₂ : panjang pipa 2 (m)
υ₁: kecepatan aliran fluida di penampang 1 (m/s)
υ₂ : kecepatan aliran fluida di penampang 2 (m/s)
A₁ : luas penampang pipa 1 (m²)
A₂ : luas penampang pipa 2 (m²)

C. Contoh Soal

Sebuah pipa dengan luas penampang 600 cm² di pasang keran pada ujungnya dengan jari jari keran 3 cm Jika besar kecepatan aliran air dalam pipa 0,5 m/s, maka dalam waktu 5 menit , berapakah voume air yang keluar dari keran ?

Pembahasan

Dik :
A₁ = 600 cm² = 0,06 m²
υ₁ = 0,5 m/s
r₂ = 3 cm = 0,03 m
t = 5 menit = 300 s

Dit :
Volume air yang keluar dari keran?

Pembahasan :
Volume air yg keluar dari keran = Volume dari keran = V₂
```
\frac{A_1.l_1}{t_1}=\frac{A_2.l_2}{t_2}
```
```
A_1.v_1=\frac{V_2}{t_2}
```
```
0,06\ m^2\ . \ 0,5\ m/s=\frac{V_2}{300\ s}
```
```
0,03\ m^3/s=\frac{V_2}{300\ s}
```
```
0,03\ m^3/s×300\ s=V_2
```
```
9\ m^3=V_2
```
Jadi, volume air yg keluar dari keran sebanyak 9 m³.
13 Maret 2022
Hukum I Termodinamika – Interaksi Panas, Usaha dan Internal Energi
AhmadDahlan.NET – Hukum I Termodinamika membahas tentang energi dari aspek hubungan antara Panas, Kerja dan Konsep Internal Energi. Sama seperti massa, energi akan selalu bersifat kekal sehingga tidak dapat diciptakan dan dimusnakan. Hanya saja, Energi dapat dibuah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.

Internal energi dari sebuah benda atau sistem itu sendiri adalah karakteristik yang menghubungkan antara energi dan partikel penyusun sistem. Internal energi berhubungan energi kinetik partikel dari sistem dan energi potensial termodinamikanya.

Setiap kali sebuah sistem mengalami perubahan kondisi yang disebabkan oleh panas, usaha dan internal energi akan selalu melibatkan perubahan dan transfer energi. Namun kendati demikian totoal keseluruhan energi akan selalu sama sebelum dan sesudah kejadian.

Dalam hukum I Termodinamika, Panas dikonfirmasi sebagai salah satu bentuk energi. Dengan demikian maka proses termodinamika diatur oleh prinsip kekekalan energi. Hal ini membuat Hukum I Termodinamika sering kali disebut sebagai Hukum Kekekalan Energi.

Hukum I Termodinamika

Sebuah sistem termodinamika dalam keadaan setimbang memiliki variable keadan yang disebut sebagai internal energi (U). Perubahan internal energi dari dua buah sistem melibatkan perpindahan panas (Q) dan usaha yang dilakukan oleh sistem (W).
```
ΔU = Q - W
```
Konsekuensi dari Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa energi yang ada di alam semesta ini akan selalu sama, tapi bukan berarti dalam keadaan steady stay seperti pendapat Newton. Meskipun bentuk energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain namun energi tidak dimusnakan.

Dalam upaya melakukan observasi tentang keberlakuan hukum I Termodinamika, dibutuhkan alat yang disebut sebagai Mesin Panas (Heat Engine). Mesin ini mampu mengubah energi panas menjadi energi mekanik begitu pula sebaliknya.

Aplikasi Hukum I Termodinamika Pada Mesin

Secara umum mesin pada dirancang dalam bentuk sistem terbuka dengan prinsip kerja berdasarkan perubahan panas, tekanan dan volume benda yang diakibatkan karekteristik molekul gas yang ada di dalam mesin.

Misalkan saja salah satu pase ketika dilakukan pembakaran dimana suhu gas di dalam menjadi lebih tinggi. Hal ini membuat tekanan gas memuai dan pada akhirnya menaikkan volume gas. Volume gas dapat digunakan dalam menggerakkan piston sehingga ini menunjukkan seberapa besar kerja (W) yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya.

Aplikasi Pada Sistem Tertutup

Pada sistem keadaan tertutup, Usaha yang dilakukan oleh sistem adalah hasil dari perubahan tekanan dan perubahan volume.
```
W = -P \Delta V
```
Dimana P adalah tekanan ekternal terhadap sistem dan ΔV adalah perubahan volume di dalam sistem. Kerja ini disebut sebagai Kerja Tekanan-Volume.

Perubahan energi internal di dalam sistem (Berkurang atau bertambah) tergantung dari interaski kerja dari sistem terhadap ruang tempat terjadinya perubahan PV. Energi Internal akan bertambah jika usaha bekerja pada sistem dan akan berkurang jika usaha dikerjakan oleh oleh sistem. Semuan interkasi energi panas yang terjadi pada sistem juga akan mengakibatkan perubahan energi panas. Namun karena energi akan selalu sama maka total perubahan internal energi akan selalu 0. Jika energi sistem berkurang itu berarti ada energi yang diserap oleh lingkungan dan begitu pula sebaliknya.
```
\Delta U_{sistem} = -\Delta U_{lingkungan}
```
Energi panas tentu saja adalah bentuk entitas yang nilainya mutlak sehingga tanda minus (-) hanya menunjukkan perubahan energi dari suatu kerangka acuan dalam hal ini sistem-lingkungan. Agar terjadi kesepakatan maka dibuat hubungan antara Panas dan Internal Energi ditunjukkan pada tabel berikut :

Proses Panas (Q) Usaha (W)
Kerja dilakukan Oleh Sistem N/A –
Kerja Terjadi Pada Sistem N/A +
Panas keluar dari sistem – N/A
Panas Masuk ke dalam sistem + N/A
8 Maret 2022
Kapasitas Panas
AhmadDahlan.NET – Kapasitas panas dalah karakteristik jumlah panas yang dibutuhkan oleh sebuah benda sehingga mengakibatkan perubahan suhu 1 derajat. Dalam SI, dinyatakan jumlah kalor yang dibutuhkan agar berubah 1^oC.

A. Persamaan Kapasitas Panas

Jumlah panas yang dibutuhkan oleh sebuah benda:
```
C = \lim_{\Delta T \rightarrow  0} \frac{\Delta Q}{\Delta T}
```
atau
```
Q = C dt
```
dimana :

Q : Jumlah Kalor (J)
C : Kapasitas Panas (J/K)
dt : perubahan temperature

Jumlah Kalor yang dibutuhkan juga bergantung dari massa benda, dimana semakin besar massanya maka semakin banyak kalor yang dibutuhkan. Konsep ini selanjutnya disebut sebagai Kalor Jenis.

Logam adalah benda yang memiliki Kapasitas sangat kecil sehingga perubahan suhunya sangat sensitif terhadap penambahan jumlah kalor. Air berbeda dengan logam, benda ini memiliki sensitifitas perubahan suhu yang sangat rendah terhadap penambahan kalor.

Besi paling tidak 10 kali lebih tinggi dibandingkan Air maka tidak heran jika Air lebih banyak dijadikan reservoir panas di berbagai perangkat, misalnya Radiator Mobil dan Kolam Kota.

B. Nilai Kapasitas Panas

Nilai dari kapasitas panas dari sebuah benda juga ikut berubah terhadap perubahan suhu (T) dan tekanan yang dialami oleh benda (P). Dengan demikian maka C adalah fungsi dari P dan T atau (C_P,T)

Sebagai contoh misalnya 1 kg besi pada kondisi STP yakni suhu 25^oC dan tekanan 1 atm akan membutuhkan kalor sebesar 460 J. Nilai ini masih relatif sama mulai dari 15°C sampai 35°C dengan tekanan mupai dari 0 sampai 10 atm. Demikian jumlah panas yang dibutuhkan agar naik dari suhu 15°C ke 16°C akan memiliki nilai yang relatif sama dengan 34°C ke 35°C. Meskipun secara konsep berbeda namun perbedaan itu bisa diabaikan.

1. Tekanan Konstan

Pada tekanan konstan, Panas yang diberikan pada sebuah sistem akan berkontribusi pada kerja yang dilakukan oleh sistem dan perubahan internal energi. Hal ini sesuai dengan hukum I Termodinamika.
```
dQ = dU + PdV
```
Kapasitas panas sistem pada keadaan konstan disebut sebagai C_P.
```
C_P=  \left (  \frac{\delta h}{\delta T} \right )_P
```
2. Volume Konstan

Pada keadaan Isohorik, sisyem tidak melakukan kerja karna dV = 0. Dengan demikian semua panas yang diberikan pada sebuah sistem digunakan untuk menaikkan internal energi sistem atau dQ = dU.

Besar Kapasitas panas sistem pada kondisi ini disebut sebagai C_P. Dengan demikian maka nilai C_V akan selalu lebih kecil dibandingkan dengan C_P. Selesih antara kedua nilai ini disebut sebagai konstanta gas ideal (R)
```
C_P - C_V = nR
```
dimana n adalah bilangan bulat yang menunjukkan jumlah mol.

Perbandingan antara C_P dan C_V disebut sebagau Rasio Kapasitas Panas ( $\gamma$ *) yang dapat digunakan untuk mengetahui derajat kebebasan dari sejumlah molekul gas.
```
\gamma = \frac{C_P}{C_V}
```
* Beberapa buku menuliskan ini sebagai k.
8 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Besar Intensitas Bunyi
AhmadDahlan.Net – Ketika berada di tempat sunyi, terkadang telinga kita akan sensitif terhadap suara, sehingga suara nyamuk yang berterbangan bahkan suara detak jantung dapat terdengar di telinga kita. Hal ini dikarenakan suara tersebut memiliki intensitas bunyi yang dapat terdengar oleh telinga kita. Berikut penjelasan lengkap mengenai intensitas bunyi.

A. Pengertian Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi merupakan ukuran kenyaringan suara atau besar daya yang dihasilkan oleh gelombang bunyi per satuan luas bidang. Besar intensitas bunyi tergantung dari daya yang dihasilkan sumber bunyi dan juga jarak dari sumber bunyi.

Jangkauan intensitas bunyi yang dapat didengarkan oleh telinga kita sangat luas, sehingga terdapat besaran yang menjelaskan lebih akurat mengenai bagaimana telinga kita dapat merasakan suara. Besaran ini dinamakan dengan taraf intensitas bunyi.

Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi yang dihasilkan sumber suara dengan intensitas ambang pendengaran. Taraf intensitas bunyi memiliki satuan dB atau biasa disebut dengan desibel.

B. Persamaan Intensitas Bunyi

1. Intensitas Bunyi

Secara umum, intensitas bunyi memiliki persamaan :
```
I=\frac{P}{A}=\frac{P}{4\pi r^2}
```
keterangan,
I : Intensitas bunyi (W/m²)
P : daya (W)
A : luas bidang (m²)

Apabila sumber bunyi sama tetapi di dengar dari jarak yang berbeda, maka perbandingan intesitas bunyinya adalah :
```
\frac{I_1}{I_2}=\frac{r_2^2}{r_1^2}
```
keterangan.
I₁ : Intensitas bunyi 1 pada jarak 1 (W/m²)
I₂ : Intensitas bunyi 2 pada jarak 2 (W/m²)
r₁ : jarak 1 dari sumber bunyi (m)
r₂ : jarak 2 dari sumber bunyi (m)

2. Taraf Intensitas Bunyi

Persamaan umum yang digunakan untuk menghitung taraf intensitas bunyi suatu sumber bunyi adalah :
```
TI=10×\log{\frac{I}{I_0}}
```
Apabila terdapat lebih dari satu sumber bunyi yang identik maka taraf intensitas bunyi nya dihitung menggunakan persamaan :
```
TI_n=TI_1+10×\log{n}
```
keterangan,
TI : Taraf intensitas bunyi (dB)
I : Intensitas bunyi (W/m²)
I₀ : Intensitas ambang pendengaran (10^-12 W/m²)
n : Jumlah sumber bunyi

Taraf intensitas yang dihasilkan oleh sumber bunyi akan berbeda apabila di dengar dari jarak yang berbeda, sehingga untuk menghitung taraf intensitas nya digunakan persamaan :
```
TI_2=TI_1-20×\log{\frac{r_2}{r_1}}
```
keterangan.
TI₁ : Taraf intensitas bunyi 1 pada jarak 1 (W/m²)
TI₂ : Taraf intensitas bunyi 2 pada jarak 2 (W/m²)
r₁ : Jarak 1 dari sumber bunyi (m)
r₂ : Jarak 2 dari sumber bunyi (m)

C. Contoh Soal

Rina berjarak 3 m dari suatu konser musik yang menghasilkan taraf intensitas bunyi sebesar 50 db. Apabila Rina berdiri pada jarak 30 m dari konser musik tersebut, berapakah taraf intensitas bunyi yang didengarkan rina?

Pembahan

DIk :
r₁ = 3m
TI₁ = 50 dB
r₂ = 30 m

Dit :
TI₂ = ?

Pembahasan :
```
TI_2=TI_1-20×\log{\frac{r_2}{r_1}}
```
```
TI_2=50\ dB-20×\log{\frac{30\ m}{3\ m}}
```
```
TI_2=50-20×\log{10}
```
```
TI_2=30\ dB
```
Jadi taraf intensitas bunyi yang didengarkan Rina pada jarak 30 m adalah 30 dB
7 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Gaya Listrik Statis
AhmadDahlan.Net – Pada listrik statis dua buah muatan listrik yang berdekatan dapat saling berinteraksi satu sama lain, bergantung pada jenis muatan listriknya. Apabila kedua muatan tidak sejenis maka akan saling tarik menarik dan apabila kedua muatan sejenis maka akan saling tolak menolak. Terdapat gaya yang timbul karena interaksi antar dua muatan tersebut. Gaya tersebut dinamakan gaya listrik . Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai gaya listrik pada listrik statis.

A. Pengertian Gaya Listrik Statis

Gaya interaksi antar 2 muatan dalam listrik statis dinamakan gaya Coulomb. Gaya Coulomb merupakan gaya yang muncul akibat terjadinya interaksi antar 2 muatan. Gaya merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besaran dan arah. Arah dari gaya Coulomb tergantung pada jenis muatan yang berinteraksi.

Pada gambar (a) dan gambar (b) kedua muatan sejenis, sehingga kedua muatan saling tolak menolak. Masing – masing muatan q₁ mendapat gaya tolakan sebesar F₁₂ dan muatan q₂ mendapat gaya tolakan sebesar F₂₁.

(a)

(b)

Sedangkan pada gambar (c) kedua muatan berbeda jenis. Muatan q₁ negatif dan muatan q₂ positif, sehingga kedua muatan saling tarik menarik. Muatan q₁ mendapat gaya tarikan sebesar F₁₂ dan muatan q₂ mendapat gaya tarikan sebesar F₂₁.

(c)

B. Persamaan

Untuk menghitung gaya Coulomb, digunakan persamaan :
```
F=k \frac{q_1q_2}{r^2}
```
keterangan,
F : gaya Coulomb (N)
k : konstanta Coulomb (9 x 10⁹ Nm²/C²)
q₁ : besar muatan listrik pertama (C)
q₂ : besar muatan listrik kedua (C)
r : jarak antar muatan (m)

Konversi satuan
1 μC = 10^-6 C
1 nC = 10^-9 C

C. Contoh Soal

Terdapat dua buah muatan listrik seperti pada gambar berikut :

Apabila besar muatan q₁ = 4 μC dan q₂ = 6 μC, tentukanlah besar dan arah dari gaya listrik pada muatan q₂!

Pembahasan :

Dik :
q₁ = 4 μC = 4 x 10^-6 C
q₂ = 6 μC = 6 x 10^-6 C
r = 2 cm = 2 x 10^-2 m

Dit :
besar dan arah gaya listrik

Pembahasan :
1. Menentukan arah gaya

Kedua muatan berbeda jenis, sehingga saling tarik menarik. Sehingga, arah gaya listrik pada muatan q₂ adalah ke kiri

2. Menentukan besar gaya listrik
```
F=k\ \frac{q_1q_2}{r^2}
```
```
F=(9×10^9\ \frac{Nm^2}{C^2})\ ×\frac{(4×10^{-6}\ C)(6×10^{-6}\ C)}{(2×10^{-2}\ m)^2}
```
```
F=\frac{(9×10^9\ \frac{Nm^2}{C^2})(24×10^{-12}\ C^2)}{4×10^-\ ^4\ m^2}
```
```
F=54×10\ N=540\ N
```
Jadi, besar gaya listrik pada muatan q₂ adalah 540 N dan arahnya adalah ke kiri.
4 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Elastisitas
AhmadDahlan.Net – Ketika kita memberikan gaya tarikan kepada sebuah karet, tentu saja karet tersebut akan memanjang dan akan kembali ke bentuk awalnya apabila gaya tarikan tersebut dihilangkan. Kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya setelah diberi gaya dinamakan elastisitas. Berikut penjelasan lebih lengkap mengenai elastisitas

A. Pengertian Elastisitas

Elastisitas merupakan kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya setelah diberikan gaya tarik terhadapnya. Benda yang memiliki sifat elastis disebut dengan benda elastis, contohnya seperti karet, pegas, dan lain sebagainya.

Setiap benda elastis memiliki tingkat elastisitas bahan masing – masing. Apabila benda elastis diberi gaya tarik melebihi batas elastisnya, maka benda tersebut tidak akan kembali ke bentuk semulanya, dan akan berubah bentuk secara permanen.

B. Persamaan Elastisitas

1. Tegangan (stress)

Benda elastis yang diberi gaya tarikan akan mengalami tegangan (stress). Tegangan tarik ini memiliki smbol (σ) dan memiliki satuan (N/m²). Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung besar tegangan tarik yang terjadi adalah :
```
σ=\frac{F}{A}
```
keterangan,
σ : tegangan tarik (N/m²)
F : gaya tarik (N)
A ” luas penampang benda (m²)

2. Regangan

Benda elastis yang diberikan gaya tarik juga mengalami peregangan. Regangan menyebabkan terjadinya perubahan panjang pada benda elastis. Regangan dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
e=\frac{∆L}{L_0}
```
keterangan,
e : regangan
∆L : pertambahan panjang (m)
L₀ : panjang awal benda (m)

3. Modulus Elastisitas

Modulus elastik suatu benda didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami oleh benda tersebut. Persamaan untuk menghitung modulus elastik adalah :
```
E=\frac{tegangan}{regangan}
```
```
E=\frac{σ}{e}
```
```
E=\frac{\frac{F}{A}}{\frac{∆L}{L_0}}
```
```
\frac{F}{A}=E\frac{∆L}{L_0}
```
keterangan,
E : modulus elastik (N/m²)
σ : tegangan tarik (N/m²)
e : regangan
F : gaya tarik (N)
A ” luas penampang benda (m²)
∆L : pertambahan panjang (m)
L₀ : panjang awal benda (m)

C. Contoh Soal

Seutas kawat dengan luas penampang 2 mm² ditarik oleh gaya 1,6 N hingga panjangnya bertambah dari 40 cm menjadi 40,04 cm. Hitunglah modulus elastis kawat tersebut.

Pembahasan

Dik :
A = 2 mm² = 2 × 10^-6 m²
F = 1,6 N =16 × 10^-1 N
L₀ = 40 cm = 40 × 10^-2 m
∆L = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm = 4 × 10^-4 m

Dit :
E = ?

Jawab :
```
\frac{F}{A}=E\frac{∆L}{L_0}
```
```
\frac{16×10^-\ ^1\ N}{2×10^-\ ^6\ m^2}=E×\frac{4×10^-\ ^4\ m}{40×10^-\ ^2\ m}
```
```
8×10^5\ \frac{N}{m^2}=E×0,1×10^-\ ^2\ 
```
```
\frac{8×10^5}{0,1×10^-\ ^2}\ \frac{N}{m^2}=E 
```
```
80×10^7\ \frac{N}{m^2}=E 
```
```
E=8×10^8\ \frac{N}{m^2}
```
4 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Medan Listrik Statis
AhmadDahlan.Net – Pernah kah kalian membuat api unngun? ketika berada di sekitarnya, kita akan tetap merasa hangat. Tetapi apabila kita menjauh dari daerah sekitar api unggun, kita sudah tidak merasakan rasa hangat dari api unggun lagi.

Perumpamaan ini sama dengan muatan listrik. Terdapat daerah di sekitar muatan listrik yang masih kuat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. Hal ini di namakan dengan medan listrik. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai medan listrik statis.

A. Pengertian Medan Listrik

Medan listrik merupakan daerah di sekitaran muatan listrik yang masih menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. Medan listrik merupakan besarnya gaya listrik yang bekerja pada satuan muatan uji. Medan listrik digambarkan dengan arah – arah gaya listrik yang bekerja pada suatu muatan.

Muatan positif memiliki arah garis medan listrik yang mengarah keluar dan muatan negatif memiliki arah garis medan listrik yang mengarah masuk ke muatan seperti pada gambar di atas.

B. Persamaan Medan Listrik

Sebuah muatan uji q₀ berada di sekitar muatan Q yang berjarak r. Medan listrik pada muatan Q dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
E=\frac{F}{q_0}
```
F merupakan gaya listrik antara muatan Q dan muatan uji q₀, sehingga :
```
E=\frac{k×\frac{Q×q_0}{r^2}}{q_0}
```
```
E=k×\frac{Q}{r^2}
```
keterangan,
E : medan listrik (N/C)
Q : besar muatan (C)
r : jarak (m)

C. Contoh Soal

Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan muatan uji B adalah sebesar 4 x 10^-4 N. Jika besar muatan uji B adalah 4 x 10^-12 C, berapakah besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A tersebut?

Pembahasan

Dik :
F = 4 x 10^-4 N
q_B = q₀ = 4 x 10^-12 C

Dit :
E = ?

Pembahasan :
```
E=\frac{F}{q_0}
```
```
E=\frac{4×10^{-4}\ N}{4×10^{-12}\ C}
```
```
E=1×10^{8}\ \frac{N}{C}
```
Sehingga, besar medan listrik pada muatan A adalah 1 x 10⁸ N/C
2 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Efek Doppler
AhmadDahlan.Net – Saat mengendarai kendaraan di jalan raya, pernahkah kalian mendengar sirine mobil ambulans atau mobil polisi? Suara sirine akan semakin terdengar apabila suara tersebut berada di dekat kendaraan kita.

Apabila sirine tersebut sudah berada jauh dari kendaraan kita, perlahan – lahan suara sirine yang kita dengar akan mengecil hingga tidak terdengar lagi. Dalam Fisika, peristiwa ini dinamakan efek doppler. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai efek doppler.

A. Pengertian Efek Doppler

Efek doppler merupakan penggambaran perubahan frekuensi suara yang dihasilkan oleh sumber suara yang bergerak terhadap pengamat. Efek ini menjelaskan pergerakan sumber bunyi terhadap pendengar yang menyebabkan perubahan frekuensi suara yang di dengar oleh pendengar atau pengamat. Efek ini pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Fisika asal Austria Christian Johanm Doppler.

Christian Johanm Doppler.

B. Persamaan Efek Doppler

Persamaan yang digunakan dalam efek doppler adalah :
```
f_p=\frac{υ±υ_p}{υ±υ_s}×f_s
```
keterangan,
f_p : frekuensi suara yang di dengar pengamat (Hz)
υ : kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
υ_p : kecepatan pengamat (m/s)
υ_s : kecepatan sumber suara (m/s)
f_s : frekuensi suara yang di keluarkan sumber suara (Hz)

Apabila sumber suara atau pengamat tidak bergerak, maka :
υ_p = 0 m/s (pengamat diam tidak bergerak)
υ_s = 0 m/s (sumber suara tidak bergerak)

Untuk menentukan tanda positif (+) atau negatif (-) pada persamaan diatas, perhatikan gambar berikut :

+υ_s : sumber suara menjauhi pengamat
-υ_s : sumber suara mendekati pengamat
+υ_p : pengamat mendekati sumber suara
-υ_p : pengamat menjauhi sumber suara

C. Contoh Soal

Sebuah mobil bergerak mendekati sebuah mercusuar yang membunyikan suara dengan frekuensi sebesar 680 Hz. Apabila mobil tersebut bergerak dengan kecepatan 20 m/s, hitunglah berapa frekuensi suara yang didengar oleh mobil tersebut!

Pembahasan

Dik :
mobil (pengamat) & mercusuar (sumber suara)
f_s = 680 Hz
υ_p = 20 m/s

Dik :
mobil (pengamat) & mercusuar (sumber suara)
f_s = 680 Hz
υ_p = 20 m/s
υ_s = 0 m/s (mercusuar diam tidak bergerak)

Dit :
f_p = ?

Pembahasan :
```
f_p=\frac{υ±υ_p}{υ±υ_s}×f_s
```
Karena mobil mendekati sumber suara (mercusuar) dan sumber suara (mercusuar) tidak bergerak, maka :
```
f_p=\frac{υ+υ_p}{υ}×f_s
```
```
f_p=\frac{340\ m/s+20\ m/s}{340\ m/s}×680\ Hz
```
```
f_p=\frac{360\ m/s}{340\ m/s}×680\ Hz
```
```
f_p=360×2\ Hz
```
```
f_p=720\ Hz
```
Jadi, frekuensi suara yang di dengar oleh mobil adalah 720 Hz
26 Februari 2022