AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian menendang bola yang diam? Bola akan bergerak apabila kalian beri gaya berupa tendangan. Proses penendangan bola ini tentu saja berlangsung dalam selang waktu tertentu. Pemberian gaya terhadap benda yang menyebabkan benda bergerak dan berlangsung dalam waktu yang singkat disebut impuls. Adapun penjelasan lebih lanjut, mengenai impuls adalah sebagai berikut.
A. Pengertian Impuls
Impuls secara sederhana diartikan sebagai hasil kali antara besar gaya dengan selang waktu gaya yang bekerja. Impuls merupakan besaran vektor dan arah nya searah dengan gaya yang diberikan kepada benda. Satuan impuls adalah Ns. Jika waktu terjadinya tumbukan (Impuls) semakin lama, maka gaya yang bekerja pada benda akan semakin kecil.
B. Persamaan Impuls
Impuls dapat dihitung menggunakan persamaan :
I=F×∆t=F×(t_2-t_1)
keterangan, I : Impuls (Ns) ∆t : selang waktu (s) F : besar gaya yang bekerja (N) t1 : waktu awal (s) t2 : waktu akhir (s)
C. Teorema Impuls – Momentum
Impuls dan momentum saling berhubungan satu sama lain. Hubungan keduanya dijelaskan dalam teorema impuls-momentum yang menyatakan bahwa impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami oleh benda tersebut. Untuk memahami teorema tersebut, perhatikan uraian berikut.
Berdasarkan hukum II Newton diperoleh bahwa :
F = m×a
dimana,
a=\frac{∆υ}{∆t}=\frac{υ_2-υ_1}{∆t}
sehingga,
F=m×\frac{(υ_2-υ_1)}{∆t}
F×∆t=mv_2-mv_1
I=p_2-p_1
I=∆p
Berdasarkan persamaan di atas, di peroleh bahwa I (impuls) merupakan sama dengan perubahan momentum yang terjadi pada suatu benda.
D. Contoh Soal
Andi menendang bola yang memiliki massa 0,1 kg di sebuah lapangan. Apabila bola yang semula diam setelah di tendang memiliki kecepatan sebesar 30 m/s, berapakah besar impuls bola tersebut?
Pembahasan
Dik : m = 0,1 kg υ1 = 0 m/s υ2 = 30 m/s
Dit : I = ?
Pembahasan : I = m(υ2 – υ1) I = 0,1 kg (30 m/s – 0 m/s) I = 0,1 kg (30 m/s) I = 3 N.s
AhmadDahlan.NET – Fisika Kuantum adalah studi tentang hubungan antara materi dan energi pada level partikel. Energi dikaji dalam bentuk paket-paket energi kecil (quanta) yang sifatnya diskrit. Tujuannya untuk mengungkap karakteristik dan perilaku dari partikel-partikel yang ada di alam yang tidak dapat dikaji dengan hukum-hukum pada fisika klasik.
Meskipun eksperimen-eksperimen fisika kuantum dilakukan untuk mempelajari objek-objek dengan ukuran yang sangat kecil seperti elektron dan foton namun fenomena kuantum sebenarnya selalu ada di sekitar kita bahkan dengan ukuran yang lebih besar dari elektron dan foton. Hanya saja lebih sulit untuk mendeteksi fenomena kuantum secara pasti pada objek-objek yang lebih besar.
Penemuan-Penemuan mengenai hukum dan teori muantum, saat ini sudah diterapkan dalam banyak bidang ilmu seperti kimia, biologi sampai astronomi. Fisika Kuantum berangkat dari kajian-kajian partikel elementer yang skala lebih kecil dari nano sampai ke langit yang maha besar. Kuantum mengantar kita pada teori-teori yang membahas asal-usul alam semesta, ruang, waktu, materi, benda gelap, energi dan energi gelap.
Tidak hanya pada tataran teori, implikasi dari hukum dan teori-teori kuantum sudah diaplikasikan dalam banyak teknologi yang digunakan oleh manusia seperti televisi warna, kamera, laser, transistor dan upaya dalam pengembangan kuantum komputer. Penelitian tentang kuantum belakangan ini banyak berpusat pada gravitasi dan hubungan terhadap ruang dan waktu, sebagaimana penyimpangan-penyimpangan yang terjadi pada lubang hitam sampai pada teori singularitas ruang dan waktu di daerah lubang cacing, di mana ruang tiga dimensi tidak lagi kokoh bahkan eksis dan waktu mungkin saja tidak berjalan sebagaimana yang kita amati saat ini.
Kelahiran Fisika Kuantum
Fisika Kuantum lahir di akhir tahun 1800-an sampai awal-awal tahun 1900-an. Tidak ada hal khusus yang menandai kelahiran fisika kuantum karena penelitian-penelitian fisika pada akhir abad 19 masih banyak dipengaruhi oleh Hukum-Hukum Newton dan Persamaan Gelombang Maxwell. Pada intinya, Kuantum lahir untuk menjawab banyak pengamatan mengenai partikel-partikel kecil seperti atom, elektron, atau foton yang tidak bisa dijawab dengan hukum-hukum Newton dan Maxwell.
Diantara banyak penemuan yang menyimpang dari hukum Newton dan Maxwell, penemuan tentang energi bisa dipandang tidak dalam bentuk kontinue membuat hubungan antara massa dan energi semakin jelas. Energi yang dulu dianggap kontinu, dalam fisika kuantum dipandang bisa berpindah dalam bentuk paket-paket energi yang diskrit yang selanjutnya disebut sebagai Quanta. Setiap energi memiliki quanta-quanta mereka sendiri.
Cahaya misalnya, Paket-paket energi dari cahaya dengan frekuensi tetap memiliki quanta yang disebut Foton. Setiap foton pada frekuensi yang sama akan memiliki jumlah energi yang sama pula. Energi dari foton ini tidak bisa lagi dipecah ke paket energi yang lebih kecil. Quanta sendiri diadopsi dari bahasa latin yakni Quantum yang secara harfiah berarti “Seberapa banyak”.
Fisika Kuantum mengubah interpretasi kita terhadap model konseptual dari atom seperti yang diajukan Rutherford dimana atom terdiri dari Inti yang dikelilingi oleh elektron. Rutherford sendiri mengajukan model gaya-gaya Newton yang bertanggung jawab menjaga elektron tetap berada pada orbitnya sebagaimana planet mengitari tata surya dan satelit yang mengitari planet.
Dalam dunia kuantum, Elektron dianggap mengitari inti dalam orbit-orbit dengan tingkatan energi tertentu. Posisi elektron ini tidak bisa diketahui secara pasti, namun pemodelan matematis dapat menentukan posisi tersebut. Hanya saja, posisi elektron mengitari inti dalam bentuk kemungkinan (probabilitas) dan tidak menunutup kemungkinan sebuah elektron dapat ditemukan di dua orbit yang berbeda dalam waktu bersamaan.
Elektron mengorbit tidaklah analog dengan gaya gravitasi Newton tapi menempati orbit-orbit dengan tingkat energi tertentu. Untuk berpidanh dari satu tingkat orbit, elektron membutuhkan energi sejumlah tingkat energi pada orbit berikutnya dan begitu sebaliknya namun elektron tidak bisa berada diantara kedua tingkat energi tersebut. Dengan kata lain, tingkat energi ini bukanlah hal yang bersifat kontinu.
Konsep Lahirnya Kuantum
Ada beberapa hal yang membuat Fisika Kuantum terpaksa lahir dan mengakhiri superioritas dari Hukum Newton dan Persamaan Maxwell dalam membahas fenomena fisika seperti :
Dualisme Partikel – Teori ini diawali oleh kesimpulan Einstein setelah melakukan percobaan ulang foto listrik Frank Herzt. Einstein berkesimpulan bahwa momentumlah yang membuat elektron terlecut pada logam cesium ketika di terpa cahaya dengan frekuensi tertentu sehingga Intensitas bukan satu-satunya faktor yang menentukan banyak elektron yang terlecut. Dengan demikian Cahaya dianggap bisa berperilaku sebagai gelombang dan partikel secara terpisah. Hal ini tergantung dari bagaiman Cahaya ditinjau dan di ukur. Sama halnya Cahaya, Partikel dengan syarat tertentu juga dapat ditinjau sebagai Partikel dan Gelombang
Superposisi – Prinsip superposisi yang dianalisi melalui fisika statistik yang memungkinkan sebuah objek dapat ditinjau dari banyak bentuk, (gelombang, massa, energi dan sebagai) dalam waktu yang bersamaan
Prinsip Ketidakpastian – Prinsip ini adalah konsep matematikan yang memperbolehkan pertukuran kerangka acuan yang digunakan fisika untuk menjelaskan posisi dan kecepatan sebuah benda. Kecepatan dan posisi sebuah benda tidak dapat diketahui dengan tepat secara bersamaan. Milsakan saja kita mengukur posisi elektron secara tepat maka kita tidak akan bisa mengukur kecepatannya secara tepat dan begitu pula sebaliknya.
Keterikatan – Konsep ini menjelaskan tentang hubungan antara dua buah objek atau lebih sehingga daapat dianggap sebagai sebuah sistem, sekalipun ke dua objek berjauh. Keadaan fisis dari sebuah objek dalam sebuah sistem tidak bisa sepenuhnya dijelaskan tanpa adanya informasi dari keadaan objek lain. Dengan demikian pada saat kita mempelajari informasi sebuah objek secara otomatis kita akan mendapatkan informasi tentang objek lain dan sebaliknya.
Matematika dan Sifat Probabilistik Objek-Objek Kuantum
Banyaknya objek dan konsep fisika kuantum yang sangat sulit untuk divisualisasikan maka matematika dan teorema probabilistik sangat berperan dalam mengkaji fenomena-fenomena tersebut. Persamaan dan Pemodelan matematis sangat bermanfaat untuk menggambar dan memprediksikan objek-objek dalam fisika Kuantum. Hal ini karena visaulisasi dari objek kuantum sulit untuk diimajanasikan.
Mungkin saja kita bisa dengan mudah membayangkan ruang 3 dimensi dimana setiap sumbu xyz atau koordinat bola dengan sumbu r, θ dan φ namun bagaimana menvisualisasikan fenomena singularitas ruang dan waktu atau sifat dari diskrit dari cahaya.
Pemodelan matematika juga di butuhkan dalam menjelaskan sifat probabilistik dari fenomena kuantum seperti posisi elektron yang tidak bisa di tentukan secara pasti. Pemodalan ini membantu kita menggambarkan kebolehjadian elektron berada dalam satu orbital.
Karena sifat probalitias ini, objek-objek kuantum lebih sering digambarkan dalam “fungsi gelombang” yang diperkenalkan melalui persamaan Schrödinger. Sebagai catatan, kita bsia dengan mudah mencirikan gelombang air melalui dia titik dari ketinggian rupa gelombang air dan gelombang suara dari tekanan dan regangan pada molekul udara di sekitar sumber suara, namun objek kuantum tidak demikian.
Fungsi Gelombang tidak menunjukkan properti fisik dari objek sebagaimana dua gelombang di atas. Solusi dari fungsi gelombang memberikan kebolehjadian seorang pengamat menemukan objek pada suatu lokasi tertentu. Hal ini juga membuat objek kuantum boleh jadi ditemukan sekaligus di banyak tempat melalui prinsip superposisi.
AhmadDahlan.Net – Jika kalian berdiri di kaki gunung dan di hadapkan pada pilihan untuk menghentikan bola basket atau bola kasti, yang manakah yang akan kalian hentikan? Pada peristiwa di atas, mungkin kalian akan memilih untuk menghentikan bola kasti. Hal ini karena bola kasti memiliki momentum yang lebih sedikit. Apakah yang dimaksud dengan momentum? Untuk mengetahui mengenai hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut
A. Pengertian Momentum
Momentum memiliki definisi sebagai ukuran kesukaran benda untuk dihentikan. Momentum dipengaruhi oleh kecepatan dan massa yang dimiliki benda. Momentum termasuk dalam besaran vektor, dan arah momentum mengikuti arah kecepatan benda. Satuan momentum adalah kg.m/s.
B. Persamaan Momentum
Momentum dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
p=m.υ
keterangan, p : momentum (kg.m/s) m : massa benda (kg) υ : kecepatan benda (m/s)
C. Hukum Kekekalan Momentum
Apabila terdapat dua buah benda yang bergerak dan saling bertabrakan, maka momentum sebelum dan setelah tumbukan adalah sama. Hal ini disebut dengan hukum kekekalan momentum. Hukum kekekalan momentum di nyatakan sebagai berikut:
momentum total sebelum tumbukan = momentum total setelah tumbukan
p_1+p_2=p_1'+p_2'
m_1υ_1+m_2υ_2=m_1υ_1'+m_2υ_2'
keterangan, p1 : momentum benda 1 sebelum tumbukan (kg.m/s) p2 : momentum benda 2 setelah tumbukan (kg.m/s) m1 : massa benda 1 (kg) m2 : massa benda 2 (kg) υ1 : kecepatan benda 1 sebelum tumbukan (m/s) υ2 : kecepatan benda 2 sebelum tumbukan (m/s) υ1‘ : kecepatan benda 1 setelah tumbukan (m/s) υ2‘ : kecepatan benda 2 setelah tumbukan (m/s)
D. Contoh Soal
Mobil yang bergerak dari kota A ke kota B memiliki kecepatan sebesar 50 m/s. Apabila mobil tersebut memiliki massa sebesar 10 kg, berapakah besar momentum mobil tersebut?
Pembahasan
Dik : υ = 50 m/s m = 10 kg
Dit : p = ?
Pembahasan : p = m.υ p = 10 kg . 50 m/s p = 500 kg.m/s
AhmadDahlan.Net – Ketika sedang terburu – buru dalam mengendarai kendaraan, kita akan menambah kecepatan nya agar lebih cepat sampai ke tempat tujuan. Penambahan kecepatan pada peristiwa tersebut merupakan percepatan. Adapun penjelasan lebih lanjut mengenai percepatan adalah sebagai berikut.
A. Pengertian Percepatan
Percepatan secara sederhana merupakan pertambahan kecepatan. Berdasarkan perspektif dalam bidang fisika, percepatan merupakan perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Perubahan kecepatan yang dimaksud dapat berarti pertambahan kecepatan maupun pengurangan kecepatan benda. Percepatan merupakan besaran vektor, berarti percepatan memiliki besar dan arah. Satuan percepatan adalah m/s2
B. Persamaan
1. Percepatan
Terdapat 2 persamaan yang dapat di gunakan untuk menentukan besar percepatan pada benda. Persamaan pertama adalah :
a=\frac{∆υ}{∆t}=\frac{υ_2-υ_1}{t_2-t_1}
keterangan, a : percepatan rata – rata (m/s2) ∆υ : perubahan percepatan (m/s) ∆t : selang waktu (s)
Selain persamaan diatas, percepatan juga dapat dihitung menggunakan persamaan dalam hukum II Newton, yaitu :
a=\frac{∑F}{m}
keterangan, a : percepatan (m/s2) ∑F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N) m : massa benda (kg)
2. Percepatan Sesaat
Percepatan sesaat merupakan percepatan rata – rata benda dengan selang waktu yang sangat kecil (mendekati nol). Percepatan sesaat dapat dihitung menggunakan persamaan :
𝑎=\lim_{(∆𝑡→0)}\frac{∆υ}{∆t}
atau
𝑎_{(𝑡)}=\frac{dυ}{d𝑡}
keterangan, a(t) : pecepatan sesaat (m/s2) dυ/d𝑡 : turunan pertama dari persamaan kecepatan terhadap waktu
C. Contoh Soal
Lisa sedang mengendarai mobil ke kota A dengan kecepatan awal sebesar 54 m/s. Lisa ingin sampai lebih awal ke kota A maka ia mempercepat laju kendaraannya menjadi 74 m/s dalam waktu 10 detik. Berapa percepatan rata – rata mobil Lisa?
Pembahasan
Diketahui : υ1 = 54 m/s υ2 = 74 m/s t1 = 0 s t2 = 10 s
Ditanyakan : a = ?
Pembahasan :
a = \frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{v_2-v_1}{\Delta t}
AhmadDahlan.Net – Ketika kalian mendorong meja, meja tersebut akan bergerak. Kegiatan mendorong meja merupakan contoh gaya. Gaya secara sederhana diartikan sebagai segala bentuk dorongan atau tarikan yang membuat benda bergerak, berubah bentuk, atau kembali diam. Untuk lebih mengetahui mengenai penjelasan gaya, perhatikan penjelasan berikut.
A. Pengertian Gaya
Gaya merupakan interaksi yang terjadi antara objek yang menyebabkan objek berpindah posisi. Gaya merupakan besaran vektor (memiliki besar dan arah). Gaya memilliki satuan N atau Newton. Terdapat hukum mengenai gaya dan gerak yang dirumuskan oleh Sir Isaac Newton (1687). Penjelasan mengenai hukum tersebut sebagai berikut:
1. Hukum I Newton
Hukum I Newton sering disebut dengan hukum kelembaman / inersia. Hukum ini menyatakan apabila resultan gaya luar yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol (0), maka benda akan mempertahankan keadaan awalnya. Apabila benda awalnya diam, maka tetap diam dan apabila benda awalnya bergerak, maka benda akan bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Persamaan Hukum I Newton dituliskan sebagai berikut :
∑F=0
dimana ∑F merupakan resultan (jumlah) gaya yang bekerja pada benda.
2.Hukum II Newton
Hukum ini menyatakan bahwa percepatan (a) yang dihasilkan oleh resultan gaya (∑F) yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gaya tersebut, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Persamaan hukum II Newton dituliskan sebagai berikut :
a=\frac{∑F}{m}
atau
∑F=m.a
dimana, ∑F : resultan gaya yang bekerja (N) m : massa benda (kg) a : percepatan benda (m/s2)
3. Hukum III Newton
Hukum ini menyatakan apabila diberikan gaya pada suatu benda (gaya aksi), maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama besar tetapi arah gayanya berlawanan (gaya reaksi).
Persamaan hukum II newton dituliskan sebagai berikut :
Faksi = – Freaksi
B. Contoh Soal Gaya
Perhatikan gambar berikut!
Terdapat sebuah balok yang digantungkan dengan seutas tali. Balok tersebut memiliki massa sebesar 5 kg, dan memiliki berat sebesar 50 N. Apabila balok yang digantung dalam keadaan diam, berapakah besar tegangan tali nya?
Penyelesaian
Diketahui : m = 5 kg w = 50 N balok dalam keadaan diam
Ditanyakan : Tegangan tali =….?
Penyelesaian : Karena balok yang digantung berada dalam kondisi diam, maka berlaku hukum I Newton. ∑F = 0 Gaya berat dan gaya tegangan tali memiliki arah yang berbeda, sehingga : ∑F = 0 T – w = 0 T – 50 N = 0 T = 50 N
Jadi, tegangan tali pada saat balok dalam keadaan diam adalah 50 N
AhmadDahlan.NET – Ada banyak adegan di televisi baik dokumentasi, berita maupun menunjukkan tembakan peringatan yang ditembakkan ke udara. Dan para polisi ini merasa tenang-tenang saja setelah menembanggkan peluru mereka. Apakah Peluru dari tembakan peringatan ke udara itu berbahaya dan bisa mematikan?
Atau memang peluru tersebut tidaklah berbahaya?
Tembakan Peringatan
Pada zaman dahulu, sebelum sains belum benar-benar didengarkan oleh pihak berwajib. Tembakan peringatan dilakukan dengan cara mengarahkan moncong peluru ke atas dan berasumsi peluru tersebut akan tembus melewati atmosfer bumi kemudian peluru pun terbang bersama bintang.
Kendati asumsi memang terdengar mustahil di era modern, namun inilah asumsi yang dibangun para pengambil kebijakan di zaman dahulu terkait dengan tembakan peringatan. Bahkan tidak hanya sebatas tembakan peringatan, ada banyak perayaan yang dilakukan dengan menembakkan peluru ke udara.
Dunia Militer dan Kepolisian modern sudah melakukan banyak reformasi regulasi untuk memberikan pengamanan maksimal dengan minim resiko bahkan sampai zero risk. Salah satunya adalah mengisi 3 peluru di senjata api milik polisi dengan peluru hampa. Sehingga potensi resiko terkena peluru jatuh dari tembakan di udara bisa dianggap tidak ada.
Namun kita fokus ke pertanyaan awal apakah tembahan ini benar-benar tidak berbahaya.
A. Sistem Kerja Peluru
Sebelum kita membahas lebih jauh tentang pertanyaan tersebut, ada baiknya kita nikmati terlebih dahulu mekanisme peluru melesat setelah ditembakkan.
Peluru standar terdiri dari 4 Komponen utama yakni
Longsongan Peluru – Tempat bubuk mesium dan proyektil di letakkan
Pemantik – Pemicu proses pembakaran mesiu di dalam lonsongan peluru
Bubuk mesiu
Proyektil
Pada saat pelatuk pistol ditarik maka akan terjadi ledakan di dalam longsongan peluru. Ledakan ini menghasilkan momentum yang sangat besar sehingga membuat Proyektil. Bentuk dari Moncong senjata mengarahkan peluru bergerak lurus ke depan.
Prinsip yang membuat peluru berbahaya sama persis dengan lemparan batu. Di mana semakin cepat kita melempar baru maka semakin berbahaya jika terkena. Proyektil peluru akan bergerak keluar dengan kecepatan yang sebanding dengan ledakan dan bentuk dari peluru tersebut.
Semakin besar ledakannya maka semakin cepat pula kecepatan awal peluru. Misalnya saja senjata paling populer AK-47 dengan peluru kaliber 7,62 mm bisa melesat dengan kecepatan 715 m/s sedangkan kecepatan rata-rata modern assault rifle (senapan otomatis) sekelas Magnum dan Baretta bisa melesatkan peluru sampai 1200 m/s. Dampaknya bisa dilihat dari momentum yang dihasilkan. Sisa dikalikan dengan massa proyektil masing-masing.
p = mv
Mari kita sebut saja kecepatan peluru setelah ditembakkan dengan nama kecepatan awal peluru atau kecepatan awal saja. Kecepatan awal peluru adalah kecepatan maksimal dari peluru dan kecepatan ini akan terus menerus berkurang. Penyebabnya adalah hambatan udara yang arah gayanya berlawanan dengan arah gerak peluru.
Hambatan ini di pengaruhi juga oleh banyak hal seperti
Tekanan Udara
Kelembaban
Suhu udara.
Selain itu, percepatan gravitasi juga ikut menarik arah gerak peluru ke pusat bumi. Dengan demikian peluru akan selalu bergerak dengan lintasan berbentuk parabola. Baik itu parabola penuh maupun setengah.
B. Tembakan Peringatan
Pada saat pistol ditembakkan ke arah atas. Peluru akan meluncur ke arah atas dengan kecepatan awal yang di sebutkan di atas. Kecepatan ini semakin lama berkurang karena faktor gaya gravitasi yang menarik proyektil dengan percepatan 9,8 m/s2 sampai 10 m/s2. Tergantung posisi peluru ditembakkan tentunya.
Misalkan saja kita menembakkan AK-47 ke arah atas dengan berat proyektil sebesar 10 gram. Maka Ketiak di tembakkan poryektil ini punya nilai :
Kecepatan awal 715 m/s
Momentum Awal 71,5 kg. m/s
Energi awal 0,035 Joule
Ketinggian maksimum dari peluru secara teori dapat di hitung dengan Rumus Gerak Lurus berubah Beraturan yakni
v_t^2 = v_0^2-2gh
masukkan nilai vt = 0, maka
0 = 715^2-2 (10) h
h = \frac{511 225}{20} = 25 561.25 \ m
Ketinggian sekitar 25 km ini tidaklah cukup tinggi dan membuat peluru lepas dari gravitasi bumi karena titik ini tidak lebih tinggi dari batas atas Mesosphere. Dengan demikian peluru akan kembali ke tanah. Menurut hukum Kekekalan energi, maka kecepatan awal pada saat di ketinggian h akan dicapai peluru pada saat kembali ke ketinggian h hanya saja arahnya berbeda yang tadinya ke atas kini ke arah bawah.
Kecepatan ini sangatlah cepat sehingga membawa momentum yang bisa membuat manusia terbunuh ketika peluru mengenai kepalanya.
Hambatan udara dan Kecepatan Terminal
Faktnya tidak benar-benar mengikuti hukum kekekalan energi. Paling tidak ada banyak hal yang kita abaikan dalam perhitungan di atas.
Hal yang pertama kita abaikan adalah hambatan udara. Hambatan udara ini cukup besar sehingga mengurangi ketinggian dari peluru yang awalnya bisa menembua 25 km, kini tidak lebih dari 10 km. Jadi bahkan lapisan Startosphere pun belum ditembus.
Segera setelah kecepatan peluru 0 m/s ke arah atas. Maka peluru akan mulai bergerak ke bawah. Hal ini disebabkan satu-satunya gaya yang membuat peluru begerak adalag gaya gravitasi. Gaya ini membuat peluru mengalami perubahan kecepatan sekitar 9,8 m/s2.
Seiring dengan bertambahnya jarak tempuh, kecepatan peluru akan meningkat secara otomatis. Meningkatnya kecepatan ini juga membuat gaya gesekan udara bertambah sehingga gerakan ke bawah yang harusnya memiliki lintasan yang sama dengan gerak ke atas peluru, kini menjadi berbeda.
Hambatan udara juga membuat arah peluruh tidak mengarah ke bawah terus menerus. Ada beberapa titik di mana peluru akan terpelintir. Gerakan tambahan ini membuat kecepatan peluru berbeda drastis seperti pada saat dit embakkan ke atas.
Hanya saja hambatan udara lagi-lagi membuat masalah bagi peluru. Mulai dari menghasilkan gaya gesek sampai membuat peluruh bergerak terpelintir di beberapa titik.
Ketika gaya gesek udara ini sama dengan gaya berat peluru, maka pada posisi peluru akan mencapai kecepatan terminal. Menurut hukum Newton 1, pada posisi ini Kecepatan peluru tidak akan bertambah lagi sampai akhirnya menerpa sesuatu di atas permukaan tanah.
w = -bv
Kecepatan terminal dari peluru jatuh bebas sangat bergantung dengan bentuk peluru, gerakan dan unsur hambatan udara. Meskipun tidak bertambah cepat lagi pada posisi kecepatan terminal, namun pada kecepatan ini, proyektil masih tetap berbahaya bagi manusia.
Julian Hatcher tahun 1920 melakukan penelitian tentang kecepatan jatuh bebas peluru dan menemukan bahwa kecepatan terminal peluru kaliber 30 mm rata-rata sekitar 90 m/s. Penelitian modern tentang gerak yang dilakukan oleh Matto dari Mumbai, India menemukan bahwa kecepatan rata-rata peluru jatuh bebas berada pada kecepatan 37 m/s.
Kecepatan ini masih cukup tinggi untuk membuat peluru menembus kulit manusia dan jika terkena kepala maka kita bisa lanjutkan cerita ini di pemakaman.
AhmadDahlan.Net – Usaha diartikan sebagai suatu kegiatan yang mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan guna mencapai suatu tujuan. Mendorong meja, mengangkat barang, berjalan, merupakan beberapa contoh usaha. Usaha juga termasuk salah satu besaran pada fisika. Untuk mengetahui konsep usaha dalam fisika, perhatikan penjelasan berikut.
A. Pengertian Usaha
Usaha dalam fisika merupakan besarnya gaya yang diberikan untuk menggerakkan suatu benda. Sedangkan gaya sendiri merupakan interaksi yang terjadi antara objek yang menyebabkan objek bergerak. Usaha memiliki simbol W yang berasal dari kata “Work”. Usaha memiliki satuan joule (J) atau Newton-meter (N.m).
B. Rumus Usaha
Untuk menghitung usaha, kita harus memperhatikan gaya yang diberikan kepada benda.
Apabila benda diberikan gaya yang sejajar dengan permukaan yang bersentuhan dengan benda, seperti pada gambar berikut :
Usaha dapat dihitung menggunakan rumus :
W=F.s
Sedangkan apabila benda di berikan gaya membentuk sudut (θ), seperti pada gambar berikut :
Usaha dapat dihitung menggunakan rumus :
W =F \cosθ.s
dimana, W = usaha (J) F = gaya (N) θ = besar sudut yang dibentuk gaya s = perpindahan (m)
C. Turunan Rumus Usaha
Rumus umum yang dapat di gunakan untuk menghitung usaha adalah :
W=F.s
F pada rumus diatas merupakan besar gaya yang diberikan kepada benda. F (gaya) dapat di hitung menggunakan rumus :
F=m.a
Sehingga, rumus usaha dapat di tuliskan sebagai berikut :
W=m.a.s
di mana, W = usaha (J) m = massa benda (kg) a = percepatan (m/s2) s = perpindahan (m)
D. Contoh Soal
Sebuah meja di tarik dengan tali sejauh 5 m. Apabila benda di tarik dengan gaya sebesar 30 N dan membentuk sudut sebesar 60 derajat, berapakah usaha yang di gunakan untuk menarik benda?
Penyelesaian
Dik : s = 5 m F = 30 N θ = 60 derajat
Dit : W = ?
Penyelesaian :
W = F cos θ . s W =(30 N) cos (60) × 5 m W =(30 N)(1/2) × 5 m W =15 N × 5 m W = 75 Nm = 75 J
AhmadDahlan.Net – Fluida merupakan bentuk zat yang dapat mengalir, contohnya seperti air, atau gas. Fluida sendiri memiliki 3 jenis aliran yang berbeda, yaitu aliran laminer, aliran turbulen, dan aliran transient. Untuk menentukan jenis aliran pada fluida, kita dapat menggunakan Bilangan Reynolds. Adapun pembahasan lebih lanjut mengenai Bilangan Reynolds adalah sebagai berikut.
A. Pengertian
Bilangan Reynolds merupakan rasio antara gaya inersia terhadap viskositas fluida yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis aliran pada fluida. Bilangan Reynolds diusulkan oleh Osborne Reynolds (1842 – 1912) pada tahun 1883.
Osborne Reynolds
Bilangan Reynolds dapat dihitung menggunakan rumus :
Re = \frac{ρ. υ.d}{μ}
atau
Re = \frac{ υ.d}{ν}
dimana, Re = bilangan Reynolds ρ = massa jenis fluida (kg/m3) υ = kecepatan aliran fluida (m/s) d = diameter pipa (m) μ = viskositas fluida (kg/m.s) ν = viskositas kinematik fluida (ν = μ/ρ)
Apabila diperoleh bilangan Reynolds kurang dari 2100 maka fluida memiliki jenis aliran laminer. Apabila diperoleh bilangan Reynolds lebih besar dari 4000 maka fluida memiliki jenis aliran turbulen. Tetapi, apabila diperoleh bilangan Reynolds diantara 2100 sampai 4000 maka fluida memiliki jenis aliran transient.
B. Contoh Soal Bilangan Reynolds
Diketahui air dengan aliran laminer, mengalir melalui sebuah pipa dengan diameter 20 mm. Apabila diketahui viskositas air adalah 0,001 kg/m.s, maka berapakah kecepatan aliran air yang melalui pipa tersebut?
Penyelesaian
Diketahui : d = 20 mm = 0,02 m ρ = 1000 kg/m3 (massa jenis air) μ = 0,001 kg/m.s Re = 2000 (jenis aliran laminer)
Ditanyakan : υ = ? (kecepatan aliran air)
Penyelesaian : Re = (ρ.υ.d)/(μ) 2000 = (1000 kg/m3.υ.0,02 m) / (0,001 kg/m.s) (2000)(0,001 kg/m.s) = (1000 kg/m3)(υ)(0,02 m) υ = (2000)(0,001 kg/m.s) / (1000 kg/m3)(0,02 m) υ = (2 kg/m.s) / (20 kg/m2) υ = 0,1 m/s
Jadi, kecepatan aliran air yang melalui pipa tersebut adalah 0,1 m/s
AhmadDahlan.NET – Tahukah anda apa yang dimaksud dengan Daya? Daya merupakan besaran fisika yang sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari. PLN sendiri membatasi penggunaan energi listrik maksimal di rumah menggunakan satuan Watt yang tidka lain adalah satuan dari daya. Berikut pembahasan lebih lanjut beserta contoh soal mengenai Daya.
A. Pengertian Daya
Daya secara sederhana diartikan sebagai besar usaha per satuan waktu. Satuan Internasional (SI) untuk daya adalah J/s (Joule/Sekon) atau watt (W). Selain itu, Daya juga biasa dinyatakan dalam Tenagah Kuda atau hp (horse power), dimana :
1 hp = 746 Watt
Daya dapat dihitung menggunakan persamaan:
P = \frac{W}{t}
dimana,
P : daya (Watt) W : usaha (J) t : waktu (s)
B. Rumus Turunan Daya
Sebelumnya, Daya dapat dihitung menggunakan persamaan :
P = \frac{W}{t}
W pada persamaan diatas merupakan usaha. Usaha dapat dihitung menggunakan persamaan :
W = F.s
Sehingga, persamaan Daya (1) dapat dituliskan sebagai berikut :
P = \frac{F.s}{t}
Dari persamaan diatas, terdapat rumus kecepatan, dimana :
v = \frac{s}{t}
sehingga, persamaan Daya (2) dapat dituliskan sebagai berikut :
P = F.v
Dari beberapa penjelasan diatas, terdapat 2 rumus turunan dari Daya, yaitu:
Contoh Soal Daya
Randi menarik sebuah gerobak sayur dengan usaha sebesar 6000 j untuk menempuh jarak 2 km dalam waktu 15 menit. Hitunglah :
Besar gaya yang dilakukan Randi
Besar daya yang dilakukan Randi
Penyelesaian
Diketahui : W = 6000 J s = 2 km = 2000 m t = 15 menit = 900 s
Ditanyakan : 1. F = ? 2. P = ?
Penyelesaian :
Mencari besar gaya menggunakan rumus usaha W = F.s 6000 J = F . 2000 m F = 6000 J / 2000 m F = 3 N
Mencari besar daya P = W / t P = 6000 J / 900 s P = 6,66 J/s P = 6,66 Watt
AhmadDahlan.NET – Ketika kita melemparkan batu ke air, batu tersebut akan tenggelam. Tahukah kalian mengapa batu tersebut tenggelam? Salah satu penyebab kejadian tersebut adalah adanya massa jenis. Berikut penjelasan mengenai massa jenis.
A. Pengertian Massa Jenis
Massa jenis secara sederhana dapat diartikan sebagai ukuran massa per volume benda dengan kata lain juga disebut sebagai kepadatan. Massa jenis tiap benda berbeda – beda tergantung dengan bahan atau material dari benda.
Massa jenis merupakan faktor penting dalam menentukan apakah sesuatu benda akan mengapung atau tidak di permukaan fluida. Massa jenis benda dapat dihitung menggunakan persamaan :
ρ=\frac{m}{V}
dimana,
ρ : massa jenis (kg/m3) m : massa (kg) V : volume
Adapun tabel daftar massa jenis berbagai benda dalam satuan sistem sebagai berikut:
No
Zat
Massa Jenis (kg/m3)
1
Air
1 000
2
Aluminium
2 700
3
Besi
7 900
4
Emas
19 300
5
Es
920
6
Perak
10 500
7
udara
1,29
B. Contoh Soal Massa Jenis
Diketahui sebuah benda berbentuk kubus yang memiliki sisi sebesar 2 cm dan jika diketahui massa kubus 100 gram. Berapakah nilai massa jenis kubus tersebut?
Penyelesaian
Diketahui : Panjang sisi benda = 2 cm Massa benda = 100 g
Ditanyakan : Massa jenis benda?
Jawab :
1. Mencari volume benda
Karena benda berbentuk kubus, maka volume benda dapat diperoleh dengan persamaan :
