Kategori: Fisika

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

Materi Fisika SMA – Rumus Kesetimbangan Benda Tegar
AhmadDahlan.Net – Apakah kalian pernah melihat layar LCD gantung di sekolah kalian? atau pernahkah kalian memperhatikan lampu merah di jalan raya? Tahukah kalian bahwa layar LCD gantung dan penempatan lampu merah di jalan raya menggunakan konsep kesetimbangan benda tegar. Adapun penjelasan lebih lengkap mengenai kesetimbangan benda tegar adalah sebagai berikut.

A. Pengertian Kesetimbangan Benda Tegar

Kesetimbangan berarti keadaan dimana resultan gaya atau torsi yang bekerja pada suatu benda atau sistem adalah sama dengan 0. Sedangkan benda tegar adalah benda yang tidak berubah bentuk jika diberi gaya tertentu.

B. Persamaan Kesetimbangan Benda Tegar

Suatu benda atau sistem dikatakan memiliki kesetimbangan apabila memenuhi syarat berikut :

1. Tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut
```
∑F=0
```
dimana,
```
∑F_x=0\ \ dan\ \ ∑F_y=0
```
keterangan,
∑F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
∑F_x : resultan gaya pada sumbu x (N)
∑F_y : resultan gaya pada sumbu y (N)

Gaya merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besar dan arah. Apabila arah gaya ke atas atau ke kanan maka gaya bernilai positif, dan apabila arah gaya ke bawah atau ke kiri, maka gaya bernilai negatif.

2. Tidak ada resultan momen gaya (torsi) yang bekerja pada benda tersebut
```
∑τ=0\\∑τ=τ_1+τ_2+τ_3....+τ_n
```
dimana,
```
τ=F×r\ sinθ
```
untuk gaya yang bekerja tegak lurus pada benda, maka besar momen gaya adalah :
```
τ=F×r
```
keterangan,
∑τ : resultan torsi yang bekerja pada benda (Nm)
F : gaya yang bekerja pada benda (N)
r : jarak dari sumbu rotasi ke tempat penerapan gaya pada benda (m)

Momen gaya (torsi) merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besar dan arah. Apabila gaya berputar searah jarum jam maka bernilai positif, dan apabila gaya berputar berlawanan arah dengan jarum jam, maka gaya bernilai negatif.

C. Contoh Soal

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah batang homogen AC memiliki panjang 120 cm dan berat 22 N, Pada ujung batang, digantungkan sebuah beban b dengan berat sebesar 40 N. Apabila sistem diatas berada dalam keadaan setimbang dengan titik A sebagai poros, tentukan besar tegangan tali BC, jika panjang AB adalah 90 cm

Pembahasan

Dik :
AC = 120 cm = 1,2 m
w_AC = 22 N
AB = 90 cm = 0,9 m
w_b = 40 N

Dit :
T_BC = ?

Pembahasan :

1. Mencari panjang BC menggunakan teori phytagoras
```
BC=\sqrt{AB^2+AC^2}\\
BC=\sqrt{(90\ cm)^2+(120\ cm)^2}\\
BC=150\ cm=1,5\ m
```
2. Perhatikan gaya – gaya yang bekerja pada sistem berikut :

Pada kondisi kesetimbangan ∑τ=0, sehingga :
```
W_A\ _C×\ (1/2\ (AC))+W_b×AC-T\ sinθ×AC=0
```
```
W_A\ _C×\ (1/2\ (AC))+W_b×AC=T\ \frac{AB}{BC}×AC
```
```
22\ N×\ (1/2\ (1,2\ m))+40\ N×1,2\ m=T\ \frac{0,9\ m}{1,5\ m}×1,2\ m\\
```
```
13,2\ Nm+48\ Nm=T\ (0,6)×1,2\ m\\
```
```
61,2\ Nm=T\ (0,72\ m)
```
```
T=\frac{61,2\ Nm}{0,72\ m}=85\ N
```
Jadi, besar tegangan tali BC adalah 85 N
24 Februari 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Tekanan Hidrostatis
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian menyelam atau berenang? Tahukah kalian, berenang di permukaan jauh lebih mudah daripada kalian berenang pada kedalaman tertentu. Hal ini karena tekanan hidrostatis pada permukaan air lebih rendah dari pada tekanan di dalam air. Semakin dalam kita berenang, semakin besar pula tekanan hidrostatisnya. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai tekanan hidrostatis.

A. Pengertian Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang dikerahkan oleh fluida pada setiap titik karena adanya gaya gravitasi. Tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis fluida. Selain itu, tekanan hidrostatis juga dipengaruhi oleh kedalaman benda dari permukaan fluida. Semakin besar kedalaman dari fluida, semakin besar pula tekanan hidrostatisnya.

Penerapan konsep dari tekanan hidrostatis ini dapat dilihat dari penempatan botol infus di tempat yang tinggi. Semakin tinggi penempatan botol infus, semakin besar tekanan yang terjadi, sehingga dapat mempermudah cairan infus masuk kedalam aliran darah.

B. Persamaan Tekanan Hidrostatis

Pada bejana tertutup atau ketika tekanan atmosfer diabaikan, tekanan hidrostatis dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
P_h=ρ×g×h
```
keterangan,
P : tekanan (Pa)
ρ : massa jenis (kg/m³)
g : percepatan gravitasi (m/s²)
h : ketinggian (m)

Untuk menghitung tekanan hidrostatis pada daerah atau tempat terbuka seperti danau, laut, dan sebagainya digunakan persamaan :
```
P_t=P_0+ρgh
```
keterangan,
P_t : tekanan hidrostatis total (Pa)
P₀ : tekanan atmosfer (10⁵ Pa)
ρ : massa jenis (kg/m³)
g : percepatan gravitasi (m/s²)
h : ketinggian (m)

C. Contoh Soal

Seorang penyelam menyelam hingga kedalaman 2 m di dalam laut. Apabila massa jenis dari air laut adalah 1000 kg/m³, hitunglah besar tekanan yang dirasakan penyelam tersebut!

Pembahasan

Dik :
h = 2 m
ρ = 1000 kg/m³

Dit :
P_h = ?

Pembahasan :
```
P_t=P_0+ρgh
```
```
P_t=10^5\ Pa+(1000\ kg/m^3)(10\ m/s^2)(2\ m)
```
```
P_t=10^5\ Pa+20000\ Pa
```
```
P_t=10^5\ Pa+0,2×10^5\ Pa
```
```
P_h=1,2×10^5\ Pa
```
Jadi tekanan yang dirasakan oleh penyelam tersebut adalah 1,2 × 10⁵ Pa
24 Februari 2022
Rumus Fisika SMA – Rumus Tekanan
AhmadDahlan.Ner – Cobalah menekan ujung pulpen yang tajam dan yang tumpul menggunakan telapak tangan kalian. Yang manakah yang lebih terasa sakit di telapak tangan? Tentu saja ujung pulpen yang tajam lebih terasa sakit = daripada ujung pulpen yang tumpul.

Hal ini karena ujung pulpen yang tajam memiliki tekanan yang lebih besar daripada ujung pulpen yang tumpul. Apakah yang dimaksud dengan tekanan tersebut? Untuk menjawab hal itu, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Tekanan

Tekanan secara umum diartikan sebagai besarnya gaya yang bekerja per satuan luas bidang yang dikenakan gaya. Gaya yang dimaksud disini adalah gaya tekan yang arahnya tegak lurus dengan permukaan bidang. Untuk lebih memahami penjelasan di atas, perhatikan ilustrasi berikut.

Ilustrasi di atas menggambarkan ujung pensil yang memberikan gaya tekan (F) yang arahnya tegak lurus dengan permukaan buku. Pensil tersebut memiliki luas penampang yang di tunjukkan oleh tanda lingkaran di buku. Sehingga luas bidang yang dikenakan gaya (A) sama dengan luas penampang dari pensil yang memberikan gaya terhadap buku.

Tekanan memiliki simbol P yang merupakan kata “Pressure” yang berarti tekanan. Satuan tekanan dalam SI adalah Pa (pascal) atau Newton per meter kuadrat (N/m²) dengan,
```
\ 1\ Pa\ =\ 1\ N/m^2
```
B. Persamaan Tekanan

Tekanan secara umum dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
P=\frac{F}{A}
```
ketetangan,
P : tekanan (N/m²)
F : gaya yang bekerja (N)
A : luas bidang (m²)

C. Contoh Soal

Sebuah benda memiliki massa sebesar 20 kg, memberikan tekanan kepada sebidang meja yang memiliki luas 100 m2. Hitunglah besar tekanan yang dihasilkan benda tersebut?

Pembahasan

Dik :
m = 20 kg
A = 100 m²

Dit :
P = ?

Pembahasan :
```
P=\frac{m.g}{A}
```
```
P=\frac{20\ kg.10\ m/s^2}{100\ m^2}
```
```
P=\frac{200\ kg.m/s^2}{100\ m^2}
```
```
P=2\ Pa
```
Jadi, besar tekanan yang dihasilkan oleh benda tersebut adalah 2 Pa
24 Februari 2022
Hukum 0 Termodinamika

AhmadDahlan.NET – Hukum 0 Termodinamika adalah konsep yang bertanggung jawab atas proses pengukuran temperature dasar dengan termometer kontak seperti termometer batang, bimetal dan sejenisnya.

A. Hukum Ke-0 Termodinamika

Sensor tubuh Manusia bekerja dengan baik merespon suhu dalam bentuk “panas” dan “dingin”. Sangat mudah dalam membedakan hal tersebut misalnya hanya dengan menyentuh es kita akan merasa bahwa benda tersebut dingin sedangkan teh yang masih berasap adalah benda yang panas. Tidak pernah terjadi kesalahan dimana kita akan merasakan hal yang sebaliknya.

Akan tetapi tubuh kita akan merasa bingung ketika menyentuh gagang besi dan kayu secara bersamaan dengan suhu yang sama. Seketika tubuh kita akan merasa batang besi akan lebih dingin dibandingkan dengan kayu. Hal ini bukan karena suhu tapi karena besi menyerap kalor lebih cepat di bandingkan dengan kayu. Tubuh kita memang di lengkapi dengan sensor panas saja bukan suhu, karena itu kita tidak akan pernah mengetahui suhu besi dan kayu secara pasti hanya dengan menyentuhnya.

Agar bisa mengetahui suhu dengan pasti maka di butuhkan alat bantu yang dapat secara berulang dan tepat menunjukkan temperatur dari sebuah benda melalui proses pengukuran. Hal yang paling umum digunakan adalah termometer raksa. Dimana sejumlah kecil raksa diletakkan pada pipa kapiler lalu diberi skala. Setiap kali mengalami perubahan suhu rendah, pemuaian dari raksa akan menunjukkan hal yang sama. Pemuaian tersebut akan berhenti ketika suhu termometer sama dengan objek yang diukur.

Hukum 0 Termodinamika menyatakan bahwa jika terdapat dua buah benda pada suhu yang sama bersentuhan dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada pada suhu yang sama (Ketimbangan Termal). Kata bersentuhan ini merujuk pada kebolehan dalam bertukar kalor satu sama lain. Dengan kata lain, mereka tidak dihalangi oleh Isolator panas.

Hukum inilah yang dijadikan konsep pengukuran suhu dengan cara mengganti benda ke tiga dengan sebuah termometer.

Fenomena ini pertama kali diformulasikan oleh R.H. Fowler (1931) meskipun sudah sering kali diamati oleh banyak fisikawan sebelumnya dia. Misalnya Celcius dan Fahrenheit yang membuat termometer namun mereka lebih fokus pada perpindahan kalor dibandingkan kesetimbangan termal. Hal ini pula yang membuat namanya disebut sebagai hukum 0, karena Ilmuwan lebih dahulu mendefenisikan hukum I dan II termodinamika, dibandingkan dengan hukum ini.

Implementasi

Misalkan ada dua benda A dan C memiliki suhu berbeda dimana A lebih tinggi dari C dan keduanya tidak saling berhubungan dengan benda lain, maka suhu ke dua benda tidak akan berubah sampai kapan pun. Suhu benda A akan selalu lebih tinggi dibandingkan dengan benda C.

Segera setelag benda B diletakkan diantara kedua benda tersebut sehingga ketiganya saling terhubung. Hal ini membuat benda akan saling bertukar kalor satau sama salain sampai pada kahirnya suhu ketiga benda tersebut sama. Pada saat suhu mereka sudah sama maka posisi ini di sebut kesetimbangan termal.

22 Februari 2022
Teorema Matimatika di Persamaan Keadaan Termodinamika
AhmadDahlan.NET – Beberapa keadaaan pada termodinamika dikaji melalui bantuan pemodelan matematis. Tujuannya untuk memudahkan proses separasi peran dari masing-masing variabel bebas. terhadap nilai dari variable terikat.

A. Teorema Matematis

Misalkan saja pada objek termodinamis terdiri dari tiga koordinat yang saling berhubungan x, y dan z, maka hubungan ini dapat ditulis dalam bentuk :
```
f_{(x,y,z)}= 0
```
dimana

x adalah fungsi dari y dan z, maka :
```
dx=\left ( \frac{δx}{δy} \right )_z dy+\left (\frac{δx}{δz}  \right )_y dz
```
y adalah fungsi dari x dan z, maka :
```
dy=\left ( \frac{δy}{δx} \right )_z dx+\left (\frac{δy}{δz} \right )_xdz
```
Jika persamaan satu dimasukkan persamaan dy ke persamaan dx maka hasilnya sebagai berikut :
```
dx=\left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z \left [ \left (\frac{δy}{δx} \right )_z dx + \left (\frac{δy}{δz} \right )_x dz\right ]+\left ( \frac{δx}{δz} \right ) _y dz
```
```
dx=\left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z\left (\frac{δy}{δx} \right )_z dx \ + \left[ \left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z\left (\frac{δy}{δz} \right )_x +\left ( \frac{δx}{δz} \right ) _y \right]dz
```
Misalkan dari tiga koordinat hanya terdapat dua yang bebas yakni (x,z), jika dz=0 dan dx ≠ 0, maka :
```
\left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z\left (\frac{δy}{δx} \right )_z = 1
```
jika dx = 0 dan dz ≠ 0, maka
```
\left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z\left (\frac{δy}{δz} \right )_x +\left ( \frac{δx}{δz} \right ) _y = 0
```
```
\left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z\left (\frac{δy}{δz} \right )_x =-\left ( \frac{δx}{δz} \right ) _y
```
dengan demikian
```
\left ( \frac{δx}{δy} \right ) _z\left (\frac{δy}{δz} \right )_x \left ( \frac{δz}{δx} \right ) _y =-1
```
B. Contoh Aplikasi

Setiap infinitesimel dalam koordinat termodinamika (P, V, T). Hubungan antara variabel dapat di hitung dengan nilai yang berubah terhadap dua variable lainnya.

Misalnya variabel V adalah fungsi dari (T,P) maka nilai V dapat ditentukan dengan persamaan diferensial parsial yakni :
```
dV = \left ( \frac{δV}{δT}\right )_p dT \ + \left ( \frac{δV}{δP}\right )_TdP
```
Kuantitas pemuaian volume rata-rata didefenisikan sebagai :
```
muai \ volume \ rata-rata = \frac{perubahan \ volume /satuan \ volume}{perubahan \ temperatur}
```
Pada kondisi isobar.

Jika perubahan temperature sangat kecil, maka perubahan volume juga akan sangat kecil, maka Koefisien pemuaian (β) dirumuskan :
```
β=\frac{1}{V} \left( \frac{δV}{δT}\right)_P
```
Secara matematis β adalah fungsi dari (T,P) hanya saja dalam percobaan banyak zat yang memiliki nilai β yang tidak sensitif terhadapat tekanan (dP) dan hanya sedikit berubah terhadap perubahan suhu (dT).

Dampak dari perubahan tekannan pada keadada isotermik dinyatakan dalam κ (baca kappa) yang disebut ketermampatan isotermik, secara matematis dinyatakan sebagai berikut:
```
κ=-\frac{1}{V} \left( \frac{δV}{δP}\right)_T
```
Berdasarkan teorema matematika maka persamaan Hidrostatik diperoleh :
```
\left ( \frac{δP}{δV} \right ) _T\left (\frac{δV}{δT} \right )_P =-\left ( \frac{δP}{δT} \right ) _V
```
atau
```
\frac{\left (\frac{δV}{δT} \right )_P}{\left ( \frac{δV}{δP} \right ) _T}=-\left ( \frac{δP}{δT} \right ) _V
```
masukkan dinilai persamaan β dan κ, sehingga hasilnya :
```
\left ( \frac{δP}{δT} \right ) _V=\frac{β}{κ}
```
Pada kondisi Isobarik, maka bentuk diferensial parsialnya adalah :
```
dP = \left ( \frac{δP}{δT}\right )_v dT \ + \left ( \frac{δP}{δV}\right )_T dV
```
maka dP :
```
dP = \frac{β}{κ}dT-\frac{1}{κV}dV
```
Pada kondoso Isohorik dimana dV = 0, maka
```
\int^2_1 dP = \frac{β}{κ} \int^2_1 dT
```
```
P_2-P_1 =\frac{β}{κ}(T_2-T_1)
```
Tugas :

Buktikan bahwa :
```
β=\frac{1}{T}
```
dan
```
κ = \frac{1}{P}
```
Pada gas ideal dengan persamaan PV = RT !!!
22 Februari 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Koefisien Restitusi
AhmadDahlan.Net – Tahukah kalian, Tumbukan dalam fisika terbagi atas tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tidak lenting sama sekali. Untuk menetukan jenis tumbukan yang dialami suatu benda, dibutuhkan yang namanya koefisien restitusi. Apakah yang dimaksud dengan koefisien restitusi? Untuk menjawab hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Koefisien Restitusi

Koefisien restitusi merupakan ukuran yang menjelaskan jenis tumbukan yang dialami oleh benda. Koefisien restitusi diberi simbol e, dan merupakan harga negatif dari perbandingan antara kecepatan relatif kedua benda setelah terjadi tumbukan dan sebelum terjadi tumbukan

B. Persamaan Koefisien Restitusi

koefisien restitusi dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
e=\frac{-∆υ'}{∆υ}=\frac{-(υ_2'-υ_1')}{υ_2-υ_1}
```
keterangan,
e : koefisien restitusi
υ₁‘ : kecepatan benda pertama setelah tumbukan (m/s)
υ₂‘ : kecepatan benda kedua setelah tumbukan (m/s)
υ₁ : kecepatan benda pertama sebelum tumbukan (m/s)
υ₂ : kecepatan benda kedua sebelum tumbukan (m/s)

e memiliki nilai terbatas antara 0 dan 1. Untuk tumbukan lenting sempurna e = 1, untuk tumbukan lenting sebagian 0<e<1, dan untuk tumbukan tidak lenting sama sekali e = 0.

C. Contoh Soal

Benda A yang bermassa 3 kg bergerak searah dengan benda B yang bermassa 5 kg dan memiliki kecepatan 4 m/s. Kedua benda tersebut bertumbukan secara lenting sempurna sehingga kecepatan kedua benda berubah. Benda A setelah bertumbukan kecepatannya berubah menjadi 7 m/s dan benda B kecepatannya berubah menjadi 3 m/s. Berapakah kecepatan benda A sebelum terjadi nya tumbukan?

Pembahasan

Dik :
m_A = 3 kg
m_B = 5 kg
υ_B = 4 m/s
υ_A‘ = 7 m/s
υ_B‘ = 3 m/s

Dit :
υ_A = ?

Pembahasan :

Kedua benda saling bertumbukan secara lenting sempurna, sehingga diketahui koefisien restitusinya (e) adalah 1
```
e=\frac{-(υ_B'-υ_A')}{υ_B-υ_A}
```
```
1=\frac{-(7\ m/s-3\ m/s)}{4\ m/s-υ_A}
```
```
(4\ m/s-υ_A)=-(7\ m/s-3\ m/s)
```
```
4\ m/s-υ_A=-7\ m/s+3\ m/s
```
```
-υ_A=-7\ m/s+3\ m/s-4\ m/s
```
```
-υ_A=-8\ m/s
```
```
υ_A=8\ m/s
```
Jadi, kecepatan benda A sebelum terjadi tumbukan adalah 8 m/s.
20 Februari 2022
Rumus Fisika – Rumus Periode Getaran Pegas
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian bermain ketapel? atau pernahkah kalian memperhatikan peer yang terdapat pada ayunan bayi? Kedua contoh peristiwa tersebut menggunakan konsep pegas dalam penggunaan nya. Bagaimana konsep pegas dalam fisika? Untuk menjawab hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Pegas

Pegas merupakan benda elastik yang biasanya digunakan pada benda agar lebih nyaman ketika digunakan. Getaran pada pegas merupakan gerakan bolak – balik pegas melewati titik keseimbangan.

Pegas yang memiliki titik keseimbangan pada posisi A, apabila diberi beban atau ditarik maka akan memanjang menjadi posisi B dan memendek menjadi posisi C. Satu getaran pada pegas ditandai dengan pegas yang bergerak memendek, memanjang, hingga memendek lagi. Sehingga, pergerakan pegas yang mengalami satu getaran adalah C – B – A – C.

Simpangan dan amplitudo pada pegas ditandai dengan pergerakan pegas dari titik keseimbangan nya kemudian memanjang atau memendek. Sehingga, simpangan pada pegas adalah A – B atau A – C dan amplitudo pada pegas adalah A – B atau A – C.

B. Persamaan Pegas

1. Frekuensi

Frekuensi getaran pada pegas dapat dihitung menggunakan persamaan :

keterangan,
f : frekuensi (Hz)
n : banyak getaran
t : waktu (s)
T : periode (s)
k : konstanta pegas (N/m)
m : massa benda (kg)

2. Periode

Periode getaran pada pegas dapat dihitung menggunakan persamaan :

keterangan,
T : periode (s)
t : waktu (s)
n : banyak getaran
f : frekuensi (Hz)
k : konstanta pegas (N/m)
m : massa benda (kg)

C. Contoh Soal

Sebuah pegas diberi beban dengan massa sebesar 150 gram. Apabila nilai konstanta pegas tersebut adalah 60 N/m, hitunglah frekuensi dan periode dari pegas !

Pembahasan

Dik :
m = 150 gr = 0,15 kg
k = 60 N/m

Dit :
f = ?
T = ?

Pembahasan :
1. Frekuensi
```
f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}
```
```
f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{60\ N/m}{0,15\ kg}}
```
```
f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{400}
```
```
f=\frac{1}{2\pi}(20)
```
```
f=\frac{10}{\pi}\ Hz=3,183\ Hz
```
2. Periode
```
T=\frac{1}{f}
```
```
T=\frac{1}{3,183\ Hz}
```
```
T=0,314\ s
```
Jadi, frekuensi pegas tersebut adalah 3,183 Hz dan periode nya adalah 0,314 s
20 Februari 2022
Rumus Fisika SMA – Rumus Hambatan dalam Hukum Ohm
AhmadDahlan.Net – Tahukah kalian tentang arus listrik? Arus listrik merupakan banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik ini berguna untuk menyalakan barang – barang elektronik yang ada di sekitar kita. Untuk mengatur besarnya arus listrik yang mengalir dalam sebuah rangkaian, dibutuhkan hambatan listrik. Apakah pengertian dari hambatan listrik tersebut? Untuk mengetahui hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Hambatan

Hambatan listrik secara sederhana diartikan sebagai perbandingan antara tegangan listrik dan kuat arus listrik dalam suatu rangkaian. Satuan hambatan listrik adalah ohm (Ω) dengan simbol R. Hambatan listrik juga disebut dengan resistansi atau penahanan terhadap muatan listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Hambatan listrik terdapat dalam komponen – komponen listrik yang biasa di gunakan dalam suatu rangkaian, seperti resistor.

Komponen Listrik – Resistor

Berdasarkan hukum Ohm hambatan listrik memiliki hubungan yang berbanding terbalik dengan kuat arus listrik. Sehingga, semakin besar hambatan yang terdapat dalam suatu rangkaian maka semakin kecil pula besar kuat arus listrik dalam rangkaian tersebut dan begitupula sebaliknya.

B. Persamaan Hambatan

Berdasarkan Hukum Ohm, hambatan listrik dapat di hitung menggunakan persamaan :
```
R=\frac{V}{I}
```
keterangan,
R : Hambatan (Ω)
V : Tegangan (Volt)
I : Kuat Arus Listrik (Ampere)

Terdapatnya perbedaan pada material komponen listrik yang digunakan dalam rangkaian akan mempengaruhi nilai dari hambatan listrik yang ada. Contohnya kabel yang terbuat dari tembaga akan memiliki hambatan listrik yang berbeda dari kabel yang terbuat dari besi. Hal ini karena kedua jenis material memiliki hambatan jenis yang berbeda. Sehingga, persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung hambatan listrik nya adalah :
```
R=P\frac{l}{A}
```
keterangan,
R : Hambatan (Ω)
P : Hambatan jenis kawat (Ωm)
l : Panjang kawat (m)
A : luas penampang kawat (m²)

C. Contoh Soal

Dalam suatu rangkaian listrik, sebuah arus sebesar 2,5 A melewati sebuah resistor R. Besar tegangan yang diberikan pada ujung – ujung resistor adalah 100 V. Hitunglah berapa besar hambatan yang dimiliki oleh resistor R tersebut!

Pembahasan

Dik :
I = 2,5 A
V = 100 V

Dit :
R = ?

Pembahasan :
```
R=\frac{V}{I}
```
```
R=\frac{100\ V}{2,5\ A}
```
```
R=40\ Ω
```
Jadi, besar hambatan yang dimiliki oleh resistor tersebut adalah 40 Ω
17 Februari 2022
Kalor Jenis dan Kuantitas Energi Panas
AhmadDahlan.NET – Secara sederhana, kuantitas energi panas dapat diartikan sebagai besar nilai energi panas. Sama dengan bentuk energi lainnya, besaran ini dinyatakan dalam satuan energi seperti Joule, Cal, PH, sejenisnya. Hanya saja Energi panas ini sedikit unik dimana nilainya tidak tersimpan dalam satu bentuk baku sama seperti jika kita menganalogikan energi potensial yang selalu ada pada bendengan dengan ketinggian h di atas permukaan bumi atau Energi kinetik untuk benda yang bergerak dengan kecepatan v.

Panas hanya akan ditinjau ketika terjadi perpindahan energi tanpa ada perpindahan maka sulit untuk menyatakan kuantitas panas. Hal ini pula yang membuat panas disebut sebagai kalor atau anergi yang mengalir.

A. Panas dan Perpindahan Energi

Misalkan saja, kita memanaskan 1 kg besi dan 1 kg air secara terpisah dari suhu 0^oC sampai 10^oC. Agar mencapai suhu tersebut maka besi hanya membutuhkan sekitar 4 600 J, sedangkan air membutuhkan kalor sebanyak 42 000 J. Karena Besi hanya membutuhkan rata-rata energi panas sebesar 460 J untuk naik 1^oC setiap kg, sedangkan air butuh sekitar 4200 J.

Jika Energi Panas dapat ditinjau dalam keadaan diam (tidak berpindah), maka seharusnya dalam kondisi ini air harusnya memiliki hampir 10 kali energi panas yang lebih banyak dari besi. Namun jika kedua benda ini dicampurkan tidak akan pernah terjadi perpindahan panas sekalipun di antara kedua benda. Bahkan jika dalam kasus ini air hanya dipanaskan sampai 9^oC maka panas dari besi justru mengalir ke air hingga suhu keduanya sama.

Perpindahan energi panas hanya dapat terjadi pada kondisi dua buah objek (baik sistem atau lingkungan) yang memiliki suhu yang berbeda. Secara spontan panas akan mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.

Pertambahan energi yang dialami oleh sebuah benda akan berdampak pada peningkatan rata-rata energi kinetik benda pada tingkat partikel demikian pula sebaliknya jika energi panas keluar dari sebuah benda. Perubahan rata-rata energi kinetik inilah yang diinidikasikan sebagai suhu.

B. Kalor Jenis

Mari kita tinjau kembali kasus pemanasan 1 kg besi dan air yang telah dijelaskan di atas. Pada kasus tersebut terlihat bahwa pemanasan ke dua benda tersebut membutuhkan jumlah panas yang berbeda sekalipun perubahan suhunya sama. Perubahan suhu sebuah benda tergantung dari karakteristik benda tersebut dalam menyerap energi. Sifatnya ini disebut sebahai kalor jenis benda.

Kalor jenis tidak lain adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikan 1 kg massa benda hingga mengalami perubahan suhu 1^oC. Dalam satuan metrik besaran ini dinyatakan dalam JKg^-1K^-1 atau JKg^-1C^-1. Karakteristik benda mengalami perubahan suhu secara spesifik tidak hanya bergantung pada jenis benda tapi juga dari perubahan karakteristik benda terhadap perubahan suhu.

Jadi, misalkan kita memanaskan 1 kg air dari suhu 14,5^oC ke 15,5^oC (naik 1^oC) akan membutuhkan sekitar 4200 Joule. Jika jumlah airnya dinaikkan dua kali lipat maka jumlah kalor yang dibutuhkan juag dua kali dari 1 kg, namun tidak dengan menaikkan jika kita ingin menaikkan suhu nya sebesar 2^oC. Struktur materi air khususnya gerakan air di suhu 15,5^oC sudah berbeda dengan 14,5^oC. Dengan demikian nilai untuk menaikkan dari suhu 14,5^oC ke 15,5^oC akan berbeda dengan dari 15,5^oC ke 16,5^oC.

Demikian pula dengan jenis materi, perbedaan Jenis materi juga menentukan kalor jenisnya. Besi dalam bentuk padatan kira-kira mampu menampung sekitar 460 J agar naik sebesar 1^oC setiap Kg-nya namun Aluminium mampu menampung energi panas sebesar 904 J. Hal terkadang membuat Kalor Jenis juga disebut sebagai Kapasista Kalor Jenis. Daya tampung kalor sebuah benda juga tidak hanya bisa dinyatakan dalam Kg tapi juga Mol sehingga ditulis JMol^-1oC^-1. Kedua besaran ini sama-sama menunjukkan jumlah zat namun untuk tendesi yang berbeda.

Rata-rata jumlah kebutuhan kalor yang dibutuhkan benda agar dapat mengalami perubahan suhu dapat dihitung dengan persamaan:
```
Q = mc \Delta T
```
Dimana :

Q : Jumlah Kalor (J)
m : Massa (Kg)
c : Kalor Jenis (JKg^-1oC-1)
ΔT = Perubahan suhu (^oC)

Contoh Kasus

Budi memasukkan sebongas es batu 0,5 kg bersuhu -10⁰C ke dalam 2 Liter air bersuhu 50⁰C. Jika dianggap tidak ada kalor yang mengalir ke lingkungan, berapa suhu akhir campuran yang didapatkan budi?
16 Februari 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Gerak Parabola
AhmadDahlan.Net – Pernahkan kalian memperhatikan pergerakan bola basket yang di lemparkan menuju ring nya? Bola basket yang dilemparkan bergerak melalui lintasan yang berbentuk parabola. Gerakan benda yang bergerak pada lintasan yang berbentuk parabola disebut sebagai gerak parabola. Adapun penjelasan lebih lengkap mengenai gerak parabola adalah sebagai berikut.

A. Pengertian Gerak Parabola

Gerak parabola merupakan gabungan dari gerak lurus beraturn (GLB) pada sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) pada sumbu y. Gerak ini memiliki lintasan berbentuk parabola, dengan bentuk lintasan sebagai berikut :

Gerak Parabola dalam Sumbu X & Sumbu Y

B. Persamaan Gerak Parabola

1. Kedudukan Benda

Jarak dan Ketinggian Benda

Jarak (x) dan ketinggian (y) benda yang bergerak parabola dapat di hitung menggunakan persamaan :
```
x=υ_{0x}×t=υ_0\ cosθ\ t
```
dan
```
y=υ_{0y}×t-1/2gt^2=υ_0\ sinθ×t-1/2gt^2
```
keterangan,
x : jarak benda (m)
υ_0x : kecepatan awal benda di sumbu x (m/s)
υ₀ : kecepatan awal benda (m/s)
t : waktu (s)
y : ketinggian benda (m)
υ_0y : kecepatan awaal benda di sumbu y (m/s)
g : percepatan gravitasi (m/s²)

Jarak dan Ketinggian Maksimum Benda

Jarak maksimum dan ketinggian maksimum benda yang bergerak parabola dapat di hitung menggunakan persamaan :
```
x_m=\frac{υ_0^2\ sin^22θ}{g}
```
dan
```
y_m=\frac{υ_0^2\ sin^2θ}{2g}
```
keterangan,
x_m : jarak maksimum benda (m)
υ₀ : kecepatan awal benda
g : percepatan gravitasi (m/s²)

2. Kecepatan

Kecepatan Awal Benda

Kecepatan awal benda dapat di hitung menggunakan persamaan :
```
υ_0=\sqrt{υ_0\ _x^2+υ_0\ _y^2}
```
dimana,
```
υ_{0x}=υ_0\ cosθ
```
dan
```
υ_{0y}=υ_0\ sinθ
```
keterangan,
υ₀ : kecepatan awal benda (m/s)
υ_0x : kecepatan awal benda di sumbu x (m/s)
υ_0y : kecepatan awaal benda di sumbu y (m/s)

Kecepatan Benda

Kecepatan benda dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
υ_t=\sqrt{υ_x^2+υ _y^2}
```
dimana,
```
υ_x=υ_0\ cosθ
```
dan
```
υ_y=υ_0\ _y-gt=υ_0\ sinθ-gt
```
keterangan,
υ₀ : kecepatan awal benda (m/s)
υ_0x : kecepatan awal benda di sumbu x (m/s)
υ_0y : kecepatan awaal benda di sumbu y (m/s)
t : waktu (s)
g : percepatan gravitasi (m/s²)

3. Waktu

Waktu yang dibutuhkan benda mencapai ketinggian maksimum (t_{y m})

waktu yang digunakan benda untuk mencapai ketinggian maksimum dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
t_{ym}=\frac{υ_0\ sinθ}{g}
```
keterangan,
t_{y m} : waktu untuk mencapai ketinggian maksimum (s)
υ₀ : kecepatan awal benda (m/s)
g : percepatan gravitasi (m/s²)

Waktu yang dibutuhkan benda mencapai Jarak maksimum (t_{x m})

waktu yang digunakan benda untuk mencapai jarak maksimum dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
t_{xm}=\frac{2\ υ_0\ sinθ}{g}
```
keterangan,
t_{x m} : waktu untuk mencapai jarak maksimum (s)
υ₀ : kecepatan awal benda (m/s)
g : percepatan gravitasi (m/s²)

C. Contoh Soal

Sebuah bola di lemparkan ke udara dengan sudut elevasi sebesar 37^o dan kecepatan awal sebesar 30 m/s. Ketinggian yang dapat dicapai oleh bola pada saat t = 2 s adalah … (sin 37^o = 3/5) (cos 37^o = 4/5)

Pembahasan

Dik :
θ = 37^o
υ₀ = 30 m/s
t = 2 s

Dit :
ketinggian benda pada saat t = 2 s (y)

Pembahasan :
```
y=υ_0\ sinθ×t-1/2gt^2
```
```
y=(30\ m/s)\ (sin(37^0))×(2\ s)-1/2(10\ m/s^2)(2\ s)^2
```
```
y=(30\ m/s)\ (3/5)×(2\ s)-1/2(10\ m/s^2)(4\ s^2)
```
```
y=36\ m-20\ m
```
```
y=16\ m
```
13 Februari 2022