Kategori: Fisika

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

Rangkuman Materi Optik Geometri dan Teleskop
Berikut ini Rangkuman Materi Optik Geometri. Materi ini mengkaji interaksi antara cahaya dan alat optik tembus cahaya seperti kaca dari tinjauan Geometri bangun ruang.
1. Hukum-Hukum Pemantulan
2. Cermin Datar
3. Cermin Lengkung
4. Hukum-Hukum Pembiasan
5. Lensa Tipis
Sistem Optik

A. Sifat-Sifat Cahaya
1. Berbentuk Gelombang Elektromagentik sehingga dapat merambat di ruang hampa
2. Memiliki arah rambatan yang lurus dan merambat dalam bentuk Transversal
3. Dapat mengalami Pemantulan, Pembiasan, Interferensi, Difraksi, dan Polarisasi.
Pemantulan

Pembiasan

Dispersi

Interferensi

B. Hukum Snellius Pemantulan

Hukum snellius membahas tentang pemantulan cahaya yang menerpa sebuah bidang pantul. Hukum berisi dua hukum yakni:
1. Sudut datang dan sudut pantul sama besarnya terhadap garis normal
2. Sinar datang, sinar pantul, garis normal dan bidang pantul berada pada satu satu bidang datar yang sama.
Rumus pembentukan Bayangan pada Cermin.
```
h_{cermin}= \frac{1}{2}h_{benda}
```
C. Cermin Lengkung

Cermin lengkung adalah cermin yang terbuat dari potongan cermin berbentuk lingkaran yang memiliki jari-jari kelengkungan R dan titik fokus f.

a. Cermin cekung

Pemantulan sinar pada cermin cekung dapat digambarkan dengan sinar-sinar istimewa.
1. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan menuju titik fokus.
2. Sinar datang dari titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.
3. Sinar datang melewati titik R dipantulkan kembali ke arah yang sama.
Rumus Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung
$\frac{1}{f}=\frac{1}{s_i}+\frac{1}{s_o}$
f : titik fokus
s_i : jarak bayangan
s_o : jarang benda
Rumus tinggi benda
$M = -|\frac{h'}{h}|=-|\frac{s'}{s}|$
h’ : tinggi bayangan
h : tinggi benda
b. Cermin Cembung

Cermin cembung adalah cermin yang kelengkungan di belakang cermin. Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung :
1. sinar datang yang sejajar sumbu utama dipantulkan seakan-akan datang dari titik fokus
2. sinar datang yang menuju titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama
3. sinar datang yang menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali melalui lintasan yang sama.
4. sinar datang ke titik titik tengan cermin dipantulkan simetris terhadap sumbu utama
Rumus pembentukan bayangan pada cermin cembung
$-\frac{1}{f}=\frac{1}{s_i}+\frac{1}{s_o}$
f : titik fokus
s_i : jarak bayangan
s_o : jarang benda
Perhatikan tanda negatif pada nilai fokus. Hal ini menunjukkan titik fokus berada di belakang cermin atau di daerah maya.

D. Hukum Snellius Tentang Pembiasan

Pembiasaan adalah peristiwa pembelokan Cahaya ketika berpindah dari medium ke medium dengan indeks bias berbeda. Contoh Peristiwa Pembiasan :

Pembiasaan mengikuti hukum Snellius tentang pembiasaan yakni:
1. Sinar datang dari medium kurang rapat ke yang lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal dan berlaku sebaliknya.
Hubungan antara sudut datang dan sudut bias adalah :
$n_1 \sin \theta_1=n_2 \sin \theta_2$
n₁: Indeks bias medium 1
n₂ : Indeks bias medium 2
sin θ₁ : Sudut datang
sin θ₂ : sudut bias
E. Lensa Lengkung

Lensa lengkung adalah lensa yang memiliki bentuk irisan dari lensa lingkaran. Lensa ini terdiri dari dua jenis yang Lensa cembung dan Lensa cekung

a. Lensa Cembung

Lensa cembung adalah lensa yang memiliki fokus bernilai positif. Sinar istimewa pada lensa cembung identik dengan cermin cekung, hanya saja sinarnya tidak dipantulkan tapi dibelokkan ke fokus yang ada di belakang lensa. Bentuk sinar istimewa seperti berikut
1. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dibiaskan menuju titik fokus.
2. Sinar datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
3. Sinar datang melewati pusat lensa tidak dibelokkan.
Rumus pembentukan bayangan identik dengan rumus pembentukan bayangan pada cermin cekung.
$\frac{1}{f}=\frac{1}{s_i}+\frac{1}{s_o}$
f : titik fokus
s_i : jarak bayangan
s_o : jarang benda
b. lensa cekung

Lensa cekung adalah lensa yang memiliki kelengkungan berada di depan dari masing-masing permukaan lensa. Sinar istimewa pada lensa cekung adalah :
1. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dibiaskan seolah-olah datang dari titik fokus
2. Sinar dari yang menuju pusat lensa tidak dibiaskan
3. Sinar datang menuju titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
Contoh Kasus
1. Sebuah benda dengan diletakkan 10 cm didepan cermin cekung. Jike cermin cekung memiliki jari-jari kelengkungan sebesar 15 cm. Dimanakah dan berapakah tinggi bayangan dari benda?
2. Mengapa pembuatan teropong bintang lebih memilih menggunakan cermin cekung dibandingkan dengan lensa cembung?
3. Sebuah benda berukuran 10 mm ingin diamati dengan lensa cekung dengan fokus 10 cm. Dimanakah benda diletakkan agar bayangannya 2 kali lebih besar dari bendanya?
4. Jika lensa cembung dan cermin cekung membuat bayangan benda yang jauh (hampir tak terhingga) menjadi dekat namun membuat ukurannya menjadi sangat kecil, mengapa lensa cembung dan cermin cekung dijadikan bahan pembuat teropong?
5. Jika cahaya akan terdispersi ketika memasukan lensa, jelaskan dampaknya yang terjadi jika lensa digunakan sebagai bahan pembuat teropong?
22 Oktober 2022
Ujian Mid Termodinamika
Selamat datang di ujian Mid Termodinamika. Ujian ini dibuat openbook dan boleh menggunakan berbagai sumber dalam menjawab soal namun anda tidak diperbolehkan mencontek.

Soal 1

Rudi menemukan sebuah logam tanpa label bermassa 1 kg di lab fisika. Rudi kemudian memanaskan besi tersebut sampai suhunya naik 70^oC, lalu menaruhnya ke dalam air bersuhu 25^oC di kalorimeter ideal. Jika suhu campuran keduanya adalah 28^oC, berapakah suhu campuran jika Rudi kembali memasukan 1 kg logam yang sama sebanyak 1 kg dengan suhu 70^oC!

Soal 2

Tony merupakan seorang insinyur pembangunan yang berangkat bekerja menggunakan mobil. Pada saat dia bekerja di lapangan, dia menaruh sejumlah air mineral dalam botol, paku dan mistar besi di dalam mobil.

Setelah siang hari, Indikator suhu ruangan di dalam mobil menunjukkan suhu 40^oC, padahal suhu rata-rata udara di luar mobil 33^oC. Tony kemudian datang ke dalam mobil dan mengambil Mistar besi dan air mineral dalam botol. Ternyata Tony merasakan Mistra lebih panas dari air dalam kemasan yang ia pegang.

Asumsikan mistar dari besi dengan kalor jenis 450 J/kg^oC dan Air dengan kalor jenis 4200 J/kg^oC.

Pertanyaannya adalah :
1. Berapakah suhu masing-masing barang yang diambil oleh Tony?
2. Jika Peter tidak datang mengambil air di dalam mobil, apakah air akan mendidih?
Berikan penjelasan anda mengenai jawaban tersebut!

Soal 3 sampai 4

Perhatikan dengan seksama Simulasi Phet tentang Karakteristik Gas di bawah ini! Perhatikan percobaan Gas Ideal dibawah@

Soal Ujian Nomor 3.
1. Buatlah sebuah percobaan dengan simulasi PheT untuk membuktikan keberlakuan Hukum
  1. Boyle
  2. Gay-Lussac
  3. Charles
2. Sertakan data dan tabel pengamatan yang anda buat!
3. gambarlah grafik P-V masih-masing hukum tersebut
Soal Ujian Nomor 4

Buatlah sebuah percobaan yang membuktikan keberlakuan hukum Gas Ideal yakni PV=nRT menggunakan simulasi di atas!

Soal Ujian Nomor 5

Sebuah sistem yang berisi sejumlah gas mengalami perubahan Volume 0,2 L menjadi 0,1 L. Tentukan perbandingan usaha sebelum dan sesudah perubahan volume oleh gas tersebut jika mengalami proses:
1. Isobarik
2. Isotermal
14 Oktober 2022
The First Law of Thermodynamics
So far, we have considered various forms of energy such as heat Q, work W, and total energy E individually, and no attempt is made to relate them to each other during a process. The first law of thermodynamics, also known as the conservation of energy principle, provides a sound basis for studying the relationships among the various forms of energy and energy interactions.

Based on experimental observations, the first law of thermodynamics states that energy can be neither created nor destroyed during a process; it can only change forms. Therefore, every bit of energy should be accounted for during a process.

Energy cannot be created or
destroyed, it can only change forms

We all know that a rock at some elevation possesses some potential energy, and part of this potential energy is converted to kinetic energy as the rock falls. Experimental data show that the decrease in potential energy (mgΔz) exactly equals the increase in kinetic energy:
```
E=\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2)
```
when the air resistance is negligible, thus confirming the conservation of energy principle for mechanical energy.

Consider a system undergoing a series of adiabatic processes from a specified state 1 to another specified state 2. Being adiabatic, these processes obviously cannot involve any heat transfer, but they may involve several kinds of work interactions. Careful measurements during these experiments indicate the following: For all adiabatic processes between two specified states of a closed system, the net work done is the same regardless of the nature of the closed system and the details of the process. Considering that there are an infinite number of ways to perform work interactions under adiabatic conditions, this statement appears to be very powerful, with a potential for far-reaching implications. This statement, which is largely based on the experiments of Joule in the first half of the nineteenth century, cannot be drawn from any other known physical principle and is recognized as a fundamental principle. This principle is called the first law of thermodynamics or just the first law.

A major consequence of the first law is the existence and the definition of the property total energy E. Considering that the net work is the same for all adiabatic processes of a closed system between two specified states, the value of the net work must depend on the end states of the system only, and thus it must correspond to a change in a property of the system. This property is the total energy. Note that the first law makes no reference to the value of the total energy of a closed system at a state. It simply states that the change in the total energy during an adiabatic process must be equal to the net work done. Therefore, any convenient arbitrary value can be assigned to total energy at a specified state to serve as a reference point.

Implicit in the first law statement is the conservation of energy. Although the essence of the first law is the existence of the property total energy, the first law is often viewed as a statement of the conservation of energy principle. Next we develop the first law or the conservation of energy relation with the help of some familiar examples using intuitive arguments.

First, we consider some processes that involve heat transfer but no work interactions. The potato baked in the oven is a good example for this case. As a result of heat transfer to the potato, the energy of the potato will increase.

If we disregard any mass transfer (moisture loss from the potato), the increase in the total energy of the potato becomes equal to the amount of heat transfer. That is, if 5 kJ of heat is transferred to the potato, the energy increase of the potato will also be 5 kJ.

As another example, consider the heating of water in a pan on top of a range. If 15 kJ of heat is transferred to the water from the heating element and 3 kJ of it is lost from the water to the surrounding air, the increase in energy of the water will be equal to the net heat transfer to water, which is 12 kJ.

Now consider a well-insulated (i.e., adiabatic) room heated by an electric heater as our system. As a result of electrical work done, the energy of the system will increase. Since the system is adiabatic and cannot have any heat transfer to or from the surroundings (Q=0), the conservation of energy principle dictates that the electrical work done on the system must equal the increase in energy of the system.

Next, let us replace the electric heater with a paddle wheel. As a result of the stirring process, the energy of the system will increase. Again, since there is no heat interaction between the system and its surroundings (Q=0), the shaft work done on the system must show up as an increase in the energy of the system.

Many of you have probably noticed that the temperature of air rises when it is compressed. This is because energy is transferred to the air in the form of boundary work. In the absence of any heat transfer (Q=0), the entire boundary work will be stored in the air as part of its total energy. The conservation of energy principle again requires that the increase in the energy of the system be equal to the boundary work done on the system.

We can extend these discussions to systems that involve various heat and work interactions simultaneously. For example, if a system gains 12 kJ of heat during a process while 6 kJ of work is done on it, the increase in the energy of the system during that process is 18 kJ. That is, the change in the energy of a system during a process is simply equal to the net energy transfer to (or from) the system.

Energy Balance

In the light of the preceding discussions, the conservation of energy principle can be expressed as follows: The net change (increase or decrease) in the total energy of the system during a process is equal to the difference between the total energy entering and the total energy leaving the system
during that process.

E_in-E_out=ΔE_system

This relation is often referred to as the energy balance and is applicable to any kind of system undergoing any kind of process. The successful use of this relation to solve engineering problems depends on understanding the various forms of energy and recognizing the forms of energy transfer.

Energy Change of a System

The determination of the energy change of a system during a process involves the evaluation of the energy of the system at the beginning and at the end of the process, and taking their difference. That is,

Energy change= Energy at final state- Energy at initial state

or

ΔE_system= E_final-E_initial=E₂-E₁

Note that energy is a property, and the value of a property does not change unless the state of the system changes. Therefore, the energy change of a system is zero if the state of the system does not change during the process. Also, energy can exist in numerous forms such as internal (sensible, latent, chemical, and nuclear), kinetic, potential, electric, and magnetic, and their sum constitutes the total energy E of a system. In the absence of electric, magnetic, and surface tension effects (i.e., for simple compressible systems), the change in the total energy of a system during a process is the sum of the changes in its internal, kinetic, and potential energies and can be expressed as :

ΔE=ΔU+ΔKE+ΔPE

where
```
ΔU=m(u_2-u_1)
```
```
ΔE_K=\frac{1}{2}m(v_2^1-v_1^2)
```
```
ΔE_P=mg(z_2-z_1)
```
When the initial and final states are specified, the values of the specific internal energies u₁ and u₂ can be determined directly from the property tables or thermodynamic property relations.

Most systems encountered in practice are stationary, that is, they do not involve any changes in their velocity or elevation during a process (Fig. 2–44). Thus, for stationary systems, the changes in kinetic and potential energies are zero (that is, KE PE 0), and the total energy change relation in Eq. 2–33 reduces to E U for such systems. Also, the energy of a system during a process will change even if only one form of its energy changes while the other forms of energy remain unchanged.
18 September 2022
Work Done by Ideal Gas Question Examples

Here the common problem on Work Done by Ideal Gas Topic. Please try to solve the problem!

No. 1

A rigid tank contains air at 500 kPa and 150°C. As a result of heat transfer to the surroundings, the temperature and pressure inside the tank drop to 65°C and 400 kPa, respectively. Determine the boundary work done during this process.

No. 2

A frictionless piston–cylinder device contains 20 atm of steam at 320^oF. Heat is now transferred to the steam until the temperature reaches 400^oF. If the piston is not attached to a shaft and its mass is constant, determine the work done by the steam during this process.

No. 3

A piston–cylinder device initially contains 0.4 m³ of air at 100 kPa and 80°C. The air is now compressed to 0.1 m³ in such a way that the temperature inside the cylinder remains constant. Determine the work done during this process.

No. 4

During actual expansion and compression processes of gases, pressure and volume are often related by PVⁿ = C, where n and C are constants. It is called polytropic process. Determine the work done by the process!

No. 5.

Two frictionless piston–cylinder has same volume at 150 cc. One of them has 2 times larger radius the the other one. If you want to use the cylinder to make a high speed motorcycle, which one you prefer? Image the rate of cycle of those cylinder are equal.

11 September 2022
Diagram P-V Termodinamika Gas Ideal
Diagram P-V. Karakteristik gas ideal dapat dengan mudah ditinjau secara makro dari tiga variabel yakni P, V dan T. Ketiga variable ini memiliki hubungan saling berpengaruh satu sama lain sehingga dapat disajikan dalam diagram PVT yang analog dengan xyz pada koordinat kartesian. Dengan demikian PVT pada termodinamika dapat diasumsikan sebagai koordinat.

Hal yang membuat berbeda dengan kartesian, xyz pada kartesian dapat berdiri sendiri tanpa saling mempengaruhi pada gas ideal. Koordinat PVT harus menghubungkan paling sedikit dua variabel yang saling berpengaruh satu sama lain atau hanya boleh ada satu variabel yang konstan. Dengan demikian solusi matematis hubungan keduanya dapat dihitung dengan Persamaan Diferensial Parsial.

Alat bantu dalam analisis matematis ini disebut sebagai Teorema Matematis Koordinat PVT.

A. Diagram P-V

Misalkan sejumlah gas dimasukkan ke dalam sebuah piston dengan piston yang dapat bergerak. Ketika (1) piston diberi gaya dari luar yang dikonversi menjadi tekanan oleh permukaan piston atau (2) dipanaskan maka volume dari gas langsung berubah. Perubahan keadaan dari gas ini dapat berpengaruh pada variabel Tekanan (P) dan Volume (V) dari gas.

Cara paling mudah memvisualisasikan perubahan tekanan (P) dan volume (V) yakni dengan menyajikan pada diagram Volume-Tekanan atau lazim disebut diagram PV. Setiap titik pada diagram PV menunjukkan keadaan gas yang berbeda dengan volume pada sumbu horizontal dan tekanan pada sumbu vertikal.

Setiap titik pada diagram PV mewakili keadaan gas yang berbeda. Saat gas melewati proses termodinamika, keadaan gas akan bergeser di sekitar diagram PV, menelusuri jalur saat bergerak (seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah).

Kemampuan membaca informasi pada diagram PV akan membuat kita bisa membuat kesimpulan tentang perubahan internal energi (ΔU), transfer kalor (Q), dan kerja gas (W).

B. Analisis Diagram P-V

Misalkan sejumlah gas dimasukkan ke dalam sebuah silinder dengan penutup piston. Keadaan Gas di dalam silinder tersebut diilustrasikan pada diagram P-V.

Ketika piston ditekan, maka volume dalam piston akan berkurang. Dengan demikian titik awal dari gas yang tadinya ada di Vi kana bergeser ke titik sebelah kiri. Karena diberikan gaya dari luar maka gas di dalam tabung mendapatkan usaha bernilai positif (+W)

Hal sebaliknya juga terjadi pada saat piston di tarik ke luar, maka volume dalam piston akan membesar. Dengan demikian titik awal ini akan bergeser ke kanan. Karena gaya ini ditarik keluar, maka usaha yang dilakukan bernilai negatif karena keluar dari gas (-W).

C. Kerja Gas (W)

Kerja terjadi selama proses termodinamika meliputi seluruh luas yang berada di bawah garis. Hal ini dapat diilustrasikan pada diagram di bawah!

Besar Usaha (kerja termodinamika) ini adalah :
```
W=F.ds
```
karena F = PA, maka
```
W=PA.ds = PdV
```
Berdasarkan persamaan ini, maka persamaan ini akan berlaku untuk semua grafik yang terbentuk pada diagram P-V, tidak peduli bagaimanapun bentuk grafiknya. Hal ini juga berlaku pada garis-garis kurvatik seperti proses isotermal dan adiabatik.
3 September 2022
Jenis dan Prinsip Kerja Termometer
Termometer adalah instrumen yang digunakan untuk mengukur suhu suatu benda. Nama termometer diserap dari bahasa latin yakni Thermo: Panas dan Meter merujuk pada alat yang digunakan mengukur.

Termometer yang paling sederhana yang dikenal manusia adalah termometer alkohol dan termometer raksa. Kedua bahan ini memiliki kepekaan yang cukup baik terhadap perubahan panas pada suhu-suhu rendah. Selain itu harganya yang relatif murah membuat pembuatan tidak membutuhkan banyak biaya. Hasilnya kita bisa dengan mudah menemukan dua termometer di mana saja.

Termometer di samping menunjukkan sebuah termometer ruang yang diletakkan pada ruangan bersuhu 0^oC yang setara dengan suhu 32^oF. Termometer di samping menggunakan alkohol sebagai bahan yang digunakan untuk menunjukkan perubahan energi panas di sekitar lingkungan Termometer. Namun tidak hanya zat cair, hampir semua jenis bahan dan wujud bahan memiliki karakteristik yang unik terhadap perubahan energi panas.

A. Sejarah Termometer

Kalor pertama kali didefenisikan secara abstrak oleh orang-orang Yunani pada abad 2 sebagai energi panas yang mengalir. Energi ini sudah dimanfaatkan dalam banyak hal termasuk dalam perang abad ke 6 oleh bangsa Roma yang menggunakan cermin cekung untuk membakar perahu musuh yang masih di tengah laut. Namun proses pengukuran suhu yang menjadi indikator kalor baru dilakukan 9 abad kemudian.

1. Termoscope Galileo

Rudimentary Water Thermoscope

Galileo menjadi orang yang pertama melakukan pengukuran suhu menggunakan Termoscope pada tahun 1593. Temorskop ini disebut sebagai Rudimentary Water Thermoscope yang belum memiliki skala angka dan prinsip kerja yang berbeda dengan termometer cairan modern.

Prinsip kerja dari Termoskop Galileo memanfaatkan prinsip perubahan massa jenis dari zat cair yang berbeda terhadap suhu. Sejumlah zat cair yang massa jenisnya sedikit lebih berat dari air dimasukkan ke dalam balon. Setiap balon diisi dengan massa yang berbeda. Ketika dipanaskan zat cair ini memuai lebih cepat dari air sehingga massa jenis lebih ringan dari zat cair. Untuk menunjukkan suhu yang berbeda, Galileo menempatkan massa zat cair yang berbeda dengan warna yang berbeda untuk melihat perubahan suhu. Semakin banyak balon yang mengapung semakin tinggi suhu yang diukur.

Kekurangan dari termometer ini adalah ketidakmampuan mengukur suhu yang detail karena jumlah skalanya bergantung dari jumlah balonnya. Ukuran termometer yang kecil membuat ruang terbatas untuk menampung sejumlah balon yang dimasukkan ke dalam tabung.

2. Termometer Santorio

Termometer pertama yang dirancang dengan skala Angka pertama kali dikembangkan oleh Santorio. Santorio menggunakan termometer untuk mengamati suhu tubuh pasiennya.

Termometer Santorio dirancang memanfaatkan konsep pemuaian dari zat cair ketika dipanaskan. Sejumlah alkohol dimasukkan ke dalam pipa kapiler yang meliuk. Pipa kemudian diberi skala garis dimana perubahan suhu akan membuat cairan didalamnya memuai. Pemuaian ini bergantung dari suhu tubuh pasien yang dimasukkan ke dalam mulut.

Kekurangan dari Termometer Santorio ini adalah tidak adanya standar skala yang digunakan. Termometer hanya dikembangkan untuk digunakan sendiri berdasarkan catatan pengobatan yang ia lakukan.

3. Termometer Fahrenheit

Termometer dengan skala modern pertama dikembangkan oleh Daniel Gabriel Fahrenheit pada tahun 1714. Termometer dikembangkan menggunakan air raksa yang disusun dengan skala yang terstandarisasi. Standar skala yang digunakan pun mulai dari dari 0^oF sampai 100^oF. sama seperti kebanyakan alat ukur.

Lantas mengapa standar Skala Fahrenheit yang kita kenal saat ini dimulai dari 32^oF sampai 212^oF?

Hal ini karena kebanyakan pengukuran skala modern menggunakan standarisasi titik didih dan titik beku air. Nilai tersebut adalah hasil konversi skala ke standar air.

Fahrenheit pertama kali merancang termometernya di Danzig, sebuah daerah yang ada di sekitar laut Balkan. Fahrenheit kemudian membuat termometer dengan skala paling bawah diambil dari suhu udara paling rendah saat itu di Danzig. Jauh sebelum pemanasan global terjadi, suhu terendah di Danzig kemudian dilabeli 0^oF. Setelah itu batas atas dari suhu ini kemudian dipilih suhu tubuh rata-rata orang sehat. Batas ini dilabeli angka 100^oF. Maka jadilah suhu Fahrenheit pertama.

Pada perkembangannya, skala suhu pada termometer Fahrenheit ini berubah karena semakin majunya ilmu pengukuran. Hasil koreksi ini menunjukkan suhu rata-rata tubuh manusia normal adalah 98,6^oF.

4. Termometer Centigrade

Termometer Centigrade (Skala seratus) pertama kali dikembangkan oleh Anders Celcius yang namanya diabadikan menjadi nama Skala Suhu dalam Centigrade. Pada awalnya termometer Celcius dibuat dengan skala terbalik yakni suhu 100^oC untuk menunjukkan titik es mancair dan semakin turun menjadi 0^oC untuk menunjukkan titik didih air. Pengukuran tersebut dilakukan pada keadaaan pada ketinggian 0 mdpl dengan ketinggian 1 atm.

Prinsip kerja yang digunakan sama persis dengan termometer Fahrenheit yakni menggunakan konsep pemuaian zat cair. Pada perkembangan penggunaan termometer ini, suhu yang terbalik ini dianggap menyulitkan dalam perhitungan di beberapa bidang terutama kajian fisika, pada akhirnya skalanya kemudian di balik sebagaimana yang kita kenal saat ini.

B. Termometer Zat Cair

Sebagaimana penjelasan mengenai sejarah pengembangan termometer, mayoritas termometer dikembangkan dengan pemanfaatan sifat pemuaian zat. Sifat ini adalah sifat dimana zat akan mengalami perubahan bentuk semakin besar (volume) ketika dipanaskan.

Agar lebih mudah untuk diamati, cairan ini dimasukkan ke dalam pipa kapiler yang sangat sempit sehingga pemauiannya hanya dianggap terjadi ke satu dimensi saja yakni dimensi panjang. Sekalipun naiknya ketinggian zat cair (misal alkohol atau air raksa) terjadi karena perubahan volume.

Perubahan ketinggian ini kemudian bisa dihitung dengan persamaan muai panjang yakni
```
l_T=l_0(1+αΔ T)
```
Ket :
l_T : Panjang pada saat T (m)
l₀ : Panjang awal (m)
α : Koefisien muai panjang (^oC^-1)
ΔT : Perubahan Suhu (^oC)

Misalkan sebuah termometer dirancang menggunakan alkohol dengan koefesien muai α = 0,0011 /^oC. Tentukan ketinggian awal alkohol agar perubahan panjangnya menunjukkan skala 10 cm untuk 100^oC!

Solusi
```
10 =l_0(1+(0,0011)(100))
```
```
l_0=\frac{10}{1,11} = 9,009009 \ cm
```
Studi kasus

Misalkan budi mengukur suhu es mencair tepat pada suhu 0^oC sampai suhu-nya naik sampai 30^oC, di kesempatan lain, Budi mengukur suhu minyak goreng yang dipanaskan dari suhu 30^oC hingga naik ke 60^oC.

Tentukan perubahan panjang dari masing-masing kasus tersebut lalu buatlah kesimpulan dan solusi dari masalah yang mungkin saja anda temukan setelah menganalisis kasus!
21 Agustus 2022
Gerak Parabola – Anilisa Konsep dengan Vektor dan Rumus
Gerak Parabola adalah gerak perpaduan antara geral lurus beraturan pada sumbu x dan gerak berubah beraturan pada sumbu y. Gerak ini memiliki lintasan seperti parabola terbalik sehingga disebut sebagai gerak parabola.

Beberapa referensi terutama refrensi berbahasa Inggris menyebut gerak ini sebagai Projectile motion atau gerak peluru. Hal ini disebabkan semua peluru yang ditembakkan tanpa pengahlang akan membentuk lintasan parabola terbalik.

A. Konsep Gerak Parabola

Misalkan seorang anak menendang bola ke arah gawang dengan sudut tendangan θ dari tanah. Bola akan segera melesat membentuk lintasan parabola seperti pada ilustrasi di bawah ini!

Pada bola ditendeng, kaki akan memberikan impuls kepada bola sehingga menghasilkan kecepatan tertentu yakni v_o. Semakin besar v_o maka semakin jauh jarak bola akan melayang di udara. Analisis vektor dari persitiwa di atas terlihat pada ilustrasi bawah!

Rentetan kejadian mulai dari bergerak sebagai berikut!
1. Sesaat setelah bola ditendang dengan sudut θ, maka benda akan memiliki kecepatan awal v_o ke arah θ.
2. Kecepatan v_o ini kemudian membuat bola melesat sampai di titik R_maks yakni titik terjauh bisa disbeut sebagai Jangkauan (Range).
3. Gerak bola di udara ini sebenarnya adalah dua buah gerak yang saling berpadu yakni ke arah atas pada sumbu y dengan gerak lurus berubah beraturan dan gerak lurus beraturan pada sumbu x.
4. Bola akan bergerak ke atas dengan gerak diperlambat sampai kecepatan arah y habis atau menjadi 0. Pada posisi ini, gerak bola ke arah sumbu y berbalik ke bawah dalam bentuk gerak jatuh bebas.
5. Waktu yang dibutuhkan bola mencapai y_makssama dengan waktu yang dibutuhkan benda pada saat turun.
6. R_maks di capai benda pada saat waktu benda 2 kali t_ymaks.
7. Berdasarkan ilustrasi di atas maka variabel yang diketahui adalah v_o,θ, dan g.
Dengan demikian mari analis gerak ini di masing komponen.

Gerak ke arah y

Ketinggian Maksimum

Benda akan bergerak ke arah y dengan kecepatan awal:

v_oy = v_o sin θ

Bergerak diperlambatan dengan nilai perlambatan -g karena arah gerak melawan grafitasi. Maka y_maks dapat dihitung dengan persamaan.
```
v_{y_{maks}}^2=v_{oy}^2-2gh
```
masukkan nilai v_ymaks = 0, dan v_oy = v_o sin θ maka persamaan ini menjadi
```
0=v_o^2 \sin^2 θ -2gy_{maks}
```
```
y_{maks}=\frac{v_o^2 \sin^2 θ}{2g}
```
Waktu Ketinggian Maksimum

Sekarang untuk waktu agar mencapai ketinggian maksimum bisa mengginakan persamaan :
```
v_{y_{maks}}=v_{oy}-gt_{y_{maks}}
```
masukkan nilai v_ymaks = 0, dan v_oy = v_o sin θ maka persamaan ini menjadi
```
0 = v_0 \sin θ -gt_{y_{maks}}
```
```
t_{y_{maks}}=\frac{v_0 \sin θ}{g}
```
Gerak ke arah x

Perhatikan nilai t_ymaks, ini adalah rentang waktu yang dibutuhkan agar mencapi puncak atau setengah dari parabola, dengan demikian maka untuk mencapai R_maksakan sama dengan 2t_ymaks. Keran gerak ke arah sumbu x adalag GLB maka R_maks adalah :
```
R_{maks}=v_{ox}2t_{y_{maks}}
```
Masukkan semua nilai untuk 2t_ymaks dan v_ox, maka
```
R_{maks}=v_0\cos θ.2.\frac{v_0 \sin θ}{g}
```
```
R_{maks}=\frac{v_0^2.2 \cos θ\sin θ}{g}
```
persamaan ini bisa ditulis lebih sederhana dengan memasukkan identitas trigonometri dimana
```
 \cos θ\sin θ =\frac{1}{2}\sin^2 θ
```
dengan demikian R_maks adalah :
```
R_{maks}=\frac{v_0^2.\sin^2 θ}{g}
```
17 Agustus 2022
Materi Optik Geometri
Berikut ini adalah daftar materi Optik Geometri dimana cahaya dipandangan sebagai berkas yang bergerak membentuk garis lurus.

A. Pengantar Optik Geomteri
1. Sistem Optik
2. Kecepatan Cahaya
3. Propagasi Gelombang Elektromagnetik
4. Cahaya Monokromatik
5. Cahaya Polikromatik
B. Pemantulan Cahaya
1. Pemantulan Cahaya Pada Cermin Datar
2. Pembentukan Bayangan Pada Cermin Lengkung
C. Pembiasan Cahaya
Hukum Pembiasan Cahaya
Sudut Kritis pada dua bidang berbeda
Pembiasan Pada Lensa Tipis
Pembiasan Pada Lensa
Persamaan Pembentuk Bayangan
Pembiasan Pada Lensa Gabungan
Dispersi Cahaya Pada Prisma
Aberasi dan Akromatik pada Lensa
D. Alat-Alat Optik
Teropong Bintang
Teropong Bumi
Teropong Refraktor
Lensa Mata
Kacamata
Mikroskop
Lensa Kamera
Proyektor
Periskop
Serat Optik
8 Agustus 2022
Materi Termodinamika
Berikut ini adalah bahan kajian dan materi Termodinamika. Materi disajikan dalam bentuk Hyperlink dan dapat diakses melalui cara di klik.

1. Pengantar Termodinamika
1. Bidang Kajian Termodinamika
2. Teorema Matematika
2. Suhu dan Kalor
Suhu dan Kalor
Termometer
Ekspansi Termal
Satuan Kalor dan Kalori Meter
Perpindahan Panas
Kalor Jenis
Kalor Later
Asas Black
Persamaan Matematis Asas Black
Konduktifitas Termal
3. Gas
Hukum Boyle
Hukum Gay-Lussac
Hukum Charless
Gas Ideal
Hukum Gas Umum
Teorema Ekuipartisi Gas
Teorema Kinetika Gas Ideal
Laju RMS
Energi Dalam Gas Ideal
Persamaan Gas Nyata dan Van Der Walls
Persamaan Virial Pada Gas Nyata Bertekanan Tinggi
4. Objek-Objek Termodinamika
Hukum ke Nol Termodinamika
Sistem dan Lingkungan
Proses
Diagram P-V
Usaha dan Proses Gas Termodinamika
Hukum I Termodinamika
Kapasitas Panas
Persamaan Proses Adiabatik
Siklus
Mesin Kalor
Mesin Karnot
Mesin Otto dan Mesin Diesel
Mesin Pendingin
Hukum II Termodinamika
Reservoir Panas
5. Karakteristik Zat dan Termodinamika
1. Entropi
2. Wujud Zat
3. Suhu Transisi
4. Sifat Zat dalam Wujud Padat, Cair, dan Gas
5. Perubahan Wujud Zat
6. Penurunan Efisiensi Mesin Carnot
7. Energi Bebas Helmholtz dan Gibbs
8 Agustus 2022
Aturan Penulisan Notasi Ilmiah
Apasih Notasi Ilmiah dan Mengapa Hal tersebut penting? Dalam fisika, besaran fisika yang diukur memberikan informasi tentang nilai, misalnya berapa sih massa tubuh anda? Kita mungkin bisa dengan mudah menjawabnya 60 kg, begitu juga jika yang ditanyakan berat massa mobil yang jawabannya sekita 2 Ton atau 2.000 Kg. Namun bagaimana jika yang ditanyakan berapa sih bersih volume bumi?

Dalam angka kita jari-jari bumi dinyatakan dalam 1 032 100 000 000 km³. Volume ini dibaca Satu Trilliun tiga puluh dua milliar seratus juta kilometer kubik.

Bagaimana kalau dinyatakan dalam SI (m³)? Jawabnnya adalah 1 032 100 000 000 000 000 000 m³. Nah sekarang siapa yang ingin membacanya? Menuliskannya saja dibutuhkan kehati-hatian agar tidak ada kesalahan jumlah nol.

Agar lebih mudah maka digunakan Notasi ilmiah untuk mewakili angka-angka yang besar dan tidak praktis dibaca. Misalnya 1 032 100 000 000 000 000 000 m³ bisa ditulis menjadi 1,0321 x 10²¹ m³. Notasi ini disebut notasi ilmiah dan membuat proses pembacaan lebih mudah yakni :

Satu koma nol tigas dua satu kali sepuluh pangkat dua puluh satu

Aturan Notasi Ilmiah

Notasi ilmiah ditulis dengan menggunakan bantuan bilangan sepuluh berpangkat untuk memudahkan pembacaan. Hal ini karena bilangan 10 berpangkan n akan menghasilkan angka 1 dengan jumlah 0 sama dengan n. Misalnya
- 10⁴ berarti angka satu akan diikuti dengan 4 angka nol yakni 10 000.
- 10⁷ berarti angka satu akan diikuti dengan 7 angka nol yakni 10 000 000.
Demikian pula untuk pangkat negatif, hanya saja angka nolnya dibelakang 1.
- 10^-1 berarti angka satu akan didahului dengan 1 angka nol yakni 0,1.
- 10^-6 berarti angka satu akan diikuti dengan 6 angka nol yakni 0,000001.
Notasi Ilmiah ditulis dengan format :
```
a × 10^n
```
dimana
- a : bilangan mulai dari 1 dan leboh kecil dari 10
- n : pangkat n bilangan bulat.
26 Juli 2022