Kategori: Fisika

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

Materi Fisika SMA – Rumus Efek Fotolistrik
AhmadDahlan.Net – Mesin fotocopy merupakan mesin yang sangat dibutuhkan apalagi bagi para siswa maupun mahasiswa. Mesin fotocopy dapat menggadakan dan meng-copy tulisan atau catatan menjadi banyak lembar. Tahukah kalian? mesin fotocopy menggunakan konsep fisika dalam pengaplikasiannya. Mesin fotocopy merupakan salah satu contoh dari penerapan konsep Efek Fotolistrik. Untuk memahami mengenai efek fotolistrik, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Efek Fotolistrik

Pelepasan elektron dari sebuah plat logam ketika disinari cahaya disebut dengan efek fotolistrik. Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh Fisikawan asal Jerman Heinrich Hertz tahun 1887. Efek fotolistrik pada saat itu tidak dapat dijelaskan ketika menganggap cahaya sebagai gelombang.

Efek fotolistrik kembali dipelajari oleh Hallwachs pada tahun 1888 dan menemukan bahwa muatan yang dipancarkan oleh permukaan logam adalah muatan negatif, yang kemudian diperjelas oleh J.J. Thomson pada tahun 1899 menunjukkan bahwa muatan negatif yang dipancarkan tersebut adalah elektron yang kemudian disebut dengan fotoelektron.

Pada tahun 1902 Philip Lenard melakukan eksperimen efek fotolistrik dengan menggunakan karbon sebagai sumber cahaya. Adapun beberapa kesimpulan yang diperoleh oleh Lenard adalah :
1. Energi kinetik dan kecepatan elektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, tetapi bergantung pada frekuensi cahaya
2. Terdapatnya frekuensi ambang. Artinya apabila frekuensi cahaya yang diberikan lebih kecil dari frekuensi ambang, maka tidak ada elektron yang dipancarkan. Frekuensi ambang ini disebut juga sebagai fungsi kerja (Φ) dari logam yang digunakan
3. Tidak ada selang waktu yang terjadi antara penyinaran cahaya dengan pelepasan atau pergerakan elektron.
B. Persamaan Efek Fotolistrik

1. Energi Foton

Einstein pada tahun 1905 memberikan penjelasan mengenai efek fotolistrik. Menurut einstein cahaya yang datang (ditembakkan) pada plat logam berbentuk paket energi yang disebut foton. Energi foton yang ditembakkan tersebut dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
E=hν
```
dimana,
E : besar energi foton (J)
h : konstanta Plank (6,63 . 10^-34 m²kg/s)
ν : frekuensi cahaya (Hz)

2. Energi Ambang

Foton yang ditembakkan kemudian sebagian energi nya digunakan untuk membebaskan elektron dari plat logam, dan sebagian lainnya menjadi energi kinetik dari elektron tersebut. Sebagian energi yang digunakan untuk membebaskan elektron dari plat logam disebut juga sebagai energi ambang atau fungsi kerja logam (Φ). Energi ambang pada efek foto listrik dapat dituliskan sebagai berikut :
```
E_0=hν_0
```
atau
```
E_0=Φ
```
dimana,
E₀ : besar energi ambang
h : konstanta Plank (6,63 . 10^-34 m²kg/s)
ν₀ : frekuensi ambang (Hz)
Φ : energi ambang atau fungsi kerja logam

Frekuensi ambang merupakan frekuensi cut-off atau frekuensi ambang yang harus dimiliki foton untuk membebaskan elektron dari logam.

3. Energi Kinetik

Energi kinetik elektron merupakan energi yang menyebabkan elektron dapat bergerak. Energi kinetik ini berasal dari energi foton yang ditembakkan pada plat logam. Persamaan untuk energi foton dapat dituliskan sebagai berikut :
```
E=E_0+E_k 
```
Sehingga, energi kinetik dari elektron dapat dituliskan sebagai berikut :
```
E_k=E-E_0
```
```
E_k=hν-hν_0
```
atau
```
E_k=hν-Φ
```
dimana,
E_k : besar energi kinetik elektron
h : konstanta Plank (6,63 . 10^-34 m²kg/s)
ν : frekuensi cahaya (Hz)
Φ : energi ambang atau fungsi kerja logam

Selain itu, energi kinetik elektron juga dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
E_k=eV_s
```
dimana,
E_k : besar energi kinetik elektron
e : besar muatan elektron
V_s : tegangan stop

C. Contoh Soal

Logam yang memiliki frekuensi ambang sebesar 5 . 10¹⁴ Hz ditembakkan cahaya yang memiliki frekuensi sebesar 10 . 10¹⁴ Hz. Hitunglah besar energi kinetik elektron yang terbebas dari logam tersebut!

Pembahasan

Dik :
ν₀ = 5 . 10¹⁴ Hz Hz
ν = 10 . 10¹⁴ Hz
h = 6,6 . 10^-34 Js

Dit :
E_k = ?

Pembahasan :
```
E_k=E-E_0
```
```
E_k=hν-hν_0
```
```
E_k=h(ν-ν_0)
```
```
E_k=6,6\ .\ 10^{-34}\ (10\ .\ 10^{14}-5\ .\ 10^{14})
```
```
E_k=6,6\ .\ 10^{-34}\ (5\ .\ 10^{14})
```
```
E_k=3,3\ .\ 10^{-19}\ J
```
Jadi besar energi kinetik elektron yang terbebas dari logam adalah 3,3 . 10^-19 J
22 Juni 2022
Turunan Persamaan Relativistik Einstein – E=mcc
Salah satu persamaan sederhana yang memiliki banyak konsekuensi di fisika terutama dunia quantum diperkenalkan oleh Ablert Ainstein yakni E=mc². Persamaan ini memberikan banyak konsekuensi yang bertentangan dengan pandangan fisika klasik, salah satunya batas kecepatan benda bergerak di muka bumi adalah kecepatan cahaya (c) atau disebut persamaan Relativistik Einstein.

Turunan Persamaan Relativistik

Mari kita mulai persamaan ini melalui konsep usaha dan energi yakni:
```
dE = F.dx \ \ \ \  ... (1)
```
dimana laju perubahan energi (dE) yang dialami oleh benda berasal dari jumlah gaya (F) yang diberikan sejauh dx. Hukum Newton II menyatakan bahwa F sendiri adalah perubahan momentum (dP) terhadap (dt), dengan demikian persamaan ini bisa ditulis:
```
dE = \frac{dp}{dt}dx
```
dimana dx/dt adalah kecepatan sehingga
```
dE= v.dp \ \ \ \  ... (2)
```
Pada fisika klasik, massa dari sebuah benda akan tetap konstan, namun pada gerak dengan kecepatan mendekatai cahaya, massa benda bergantung dari kecepatannya. Massa ini disebut massa relatif. Besar massa relative adalah:
```
 m = \frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \ \ \ \  ... (3)
```
dimana m₀ adalah massa diam benda. Sekarang asumsikan jika massa benda ikut berubah sebagai fungsi dari kecepatan, maka perubahan momentum benda bergerak ini dipengaruhi oleh dua variable yakni m dan v, sehingga nilai momemntum turunas parsial dari massa dan kecepatan.
```
dp = mdv+vdm
```
dengan demikian nilai dE adalah:
```
dE=v.dp 
```
```
dE = mv.dv+v^2dm \ \ \ \  ... (4)
```
Turunkan persamaan (3) terhadap kecepatan
```
\frac{dm}{dv}= \frac{d\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}}{dv}=m_0\frac{d(1-\frac{v^2}{c^2})^{-\frac{1}{2}}}{dv}
```
Gunakan aturan rantai sehingga hasilnya
```
\frac{dm}{dv}=m_0(-\frac{1}{2}(1-\frac{v^2}{c^2})^{-\frac{3}{2}}).(-\frac{2v}{c^2})
```
atau bisa ditulis :
```
\frac{dm}{dv}=m_0(\frac{v}{c^2})(1-\frac{v^2}{c^2})^{-\frac{3}{2}} \ \ \ \  ... (5)
```
ruas paling kanan Persamaan 5 ini bisa dipisahkan dan ditulis dalam bentuk:
```
\frac{dm}{dv}=m_0(\frac{v}{c^2})(1-\frac{v^2}{c^2})^{-1}.(1-\frac{v^2}{c^2})^{-\frac{1}{2}}
```
perhatikan unsur (1-v²\c²)^-1/2 dan hubungannya dengan m₀ di persamaan tiga yakni:
```
m(1-\frac{v^2}{c^2})^{\frac{1}{2}} = m_0
```
Sehingga persamaan 5 bisa dituiskan sederhana:
```
\frac{dm}{dv}=m(1-\frac{v^2}{c^2})^{\frac{1}{2}}(\frac{v}{c^2})(1-\frac{v^2}{c^2})^{-1}.(1-\frac{v^2}{c^2})^{-\frac{1}{2}}
```
```
\frac{dm}{dv}=(\frac{mv}{c^2})(1-\frac{v^2}{c^2})^{-1}
```
dimana:
```
\frac{dm}{dv}=(\frac{mv}{c^2})(\frac{c^2-v^2}{c^2})^{-1} =(\frac{mv}{c^2})(\frac{c^2}{c^2-v^2})
```
persamaan 5 bisa ditulis lebih sederhana dalam bentuk
```
\frac{dm}{dv}=\frac{mv}{c^2-v^2}
```
gabungkan sisi dengan variable yang sama, sehingga persamaan ini berubah menjadi
```
c^2dm-v^2dm=mvdv  \ \ \ \  ... (6)
```
masukkan persamaan (6) ke persamaan (4)
```
dE=c^2dm-v^2dm + v^2dm
```
integralkan kedua sisi sehingga
```
\int^{E}_{E_0} dE =c^2\int^m_{m_0} dm 
```
```
E-E_0=c^2(m-m_0)
```
atau
```
E-E_0=mc^2-m_0c^2
```
Persamaan E₀=m₀C² bermakna total energi dari materi diam bermassa m dan E=mc² adalah energi total benda berdasarkan massa relatifnya.
20 Juni 2022
Turunan Persamaan Newton tentang Gerak
Materi gerak lurus berubah beraturan dalam tinjauan kinematika, gerak ditinjau tanpa memperhatikan gaya yang membuatnya bergerak, terdapat tiga rumus tentang gerak. Rumus tersebut diturunkan dari persamaan Newton tentang gerak dengan penurunan sebagai berikut:
```
v_t=v_o+at
```
```
s_t=v_ot+\frac{1}{2}at^2
```
```
v_t^2=v_0^2+2as
```
dimana v₀ adalah kecepatan awal, v_t adalah kecepatan sesaat pada saat t, t adalah waktu, a percepatan dan s adalah jarak.

A. Turunan Persamaan Pertama

Kita mulai dari defenisi dari percepatan konstan yang tidak lain adalah perubahan kecepatan terhadap waktu yang secara matematis dituliskan sebagai berikut:
```
a = \frac{dv}{dt}
```
karena v adalah fungsi dari waktu maka persamaan ini dapat ditulis ulang sebagai berikut:
```
a.dt = dv_{(t)}
```
solusi dari persamaan adalah integralkan ke dua sisi
```
a \int dt = \int dv_{(t)}
```
karena integral ini tanpa batas maka akan menghasilkan nilai constan dengan persamaan seperti berikut :
```
at=v_{(t)}+c
```
c adalah nilai kontant dengan yang dapat diketahui dengan mengganti nilai t=0, dengan demikian persamaan ditulis
```
a_{(0)}=v_{(0)}+ c
```
```
c =-v_{(0)}
```
dimana v₍₀₎ ini tidak lain adalah kecepatan awal dari gerak. dengan demikian persamaan ini dapat dituliskan
```
v_{(t)}=v_{(0)}+at
```
Secara matematis persamaan ini menujukkan hubungan antara nilai v_(t) yang berubah terhadap t. Jika digambarkan dalam bentuk kartesian bentuknya sebagai berikut:

B. Turunan Persamaan Kedua

Pada persamaan kita ke dua, kita sudah memiliki persamaan pada hukum pertama yakni v_(t)=v₍₀₎+at, dimana v_(t) sendiri adalah turunan pertama dari perubahan posisi (s) terhadap waktu (t)
```
v_{(t)} = \frac{ds_{(t)}}{dt} 
```
maka persamaan Pertama dapat ditulis ulang menjadi :
```
\frac{ds_{(t)}}{dt}  = v_{(0)}+at
```
kalikan ke dua rua dengan dt lalu integralkan, maka hasilnya
```
\int ds_{(t)} = v_{(0)}\int dt+a\int t.dt
```
solusinya adalah
```
s_{(t)}= v_{(0)}t+\frac{1}{2}at^2+c
```
ketika t=0 dan s=0, maka akan didapatkan nilai c = 0, dengan demikin persamaan :
```
s_{(t)}= v_{(0)}t+\frac{1}{2}at^2
```
Hubungan antara s_(t) terhadap t dapat ditunjukkan dengan grafik :

C. Persamaan Ketiga

Pada penuruan persamaan ketiga kita dapat membuat sedikit trik matematis yakni dengan asumsi bahwa a adalah turunan pertama dari perubahan kecepatan terhadap waktu:
```
a=\frac{dv}{dt}
```
ruas kanan dikalikan dengan 1 dari ds/ds
```
a=\frac{dv}{ds}\frac{ds}{dt}
```
dimana ds/dt tidak lain adalah v, maka persamaan di atas dapat ditulis ulang menjadi
```
a=\frac{dv}{ds}v
```
```
a\int ds=\int vdv
```
```
as +c=\frac{1}{2}v^2
```
perhatikan nilai konstanta ditempatkan di sisi kiri karena sejatinya nilai v dipengaruhi oleh v bukan sebaliknya. jika nilai s dimasukkan sama 0, maka
```
a(0)+c=\frac{1}{2}v_{(0)}^2
```
atau
```
c=\frac{1}{2}v_{(0)}^2
```
dalam kasus ini nilai v bukanlah fungsi dari waktu tapi fungsi dari jarak sehingga persamaan pada hukum ketiga harusnya dituliskan sebgai berikut :
```
\frac{1}{2}v_{(s)}^2=\frac{1}{2}v_{(0)}^2+as
```
kalikan kedua ruas dengan 2, sehingga persamaannya lebih sederhana menjadi
```
v_{(s)}^2=v_{(0)}^2+2as
```
Turunan ini tidak sesuai dengan persamaan ketiga yang dituliskan di awal yakni :
```
v_t^2=v_0^2+2as
```
persamaan v_t²=v₀²+2as memang terlihat lebih rancu dimana ruas kiri dari persamaan menunjukkan v sebagai fungsi dari t, padahal di sisi kanan tidak ada unsur t. Dengan demikian persamaan ini menunjukkan kecepatan gerak benda terhadap posisi yang semakin jauh akan semakin cepat. Hal ini membuat persamaan ini tidak tepat digambarkan dengan grafik v terhadap t. Harusnya digambarkan melalui grafik v terhadap s.
20 Juni 2022
RPS Mata Kuliah Fisika Dasar
A. CPMK
1. Menganalisis konsep gerak melalui hukum-hukum fisika tentang gerak
2. Menganalisis keberlakuan hukum kekekalan energi mekanik pada fenomena gerak
3. Menganalisis Konsep Suhu dan Kalor Serta Kaitannya dengan Hukum-Hukum Termodinamika
4. Menganalisis Konsep Fenomena Listrik dan Magnet
B. Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah fisika dasar berisi kajian tentang fenomena alam dalam tinjauan fisis meliputi peristiwa gerak, suhu, kalor, fluida, listrik, magnet, gerakan planet-planet di tata surya dan trasnformasi data analog ke digital.

C. Materi

Fisika Dasar I

#1. Gerak Lurus Beraturan

#2. Gerak Lurus Berubah Beraturan

#3. Gerak Parabola

#4. Hukum Newton Tentang Gerak

#5. Hukum Gravitasi Newton

#6. Hukum Kepler

#.7 Usaha dan Energi

#8. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

#9. Fluida Statis

#10. Fluida Dinamis

Fisika Dasar II
1. Kesetimbangan Benda Tegar
2. Dinamika Rotasi
3. Suhu dan Kalor
4. Teori Kinetik Gas
5. Hukum-Hukum Termodinamika
6. Listrik Statis
7. Listrik Dinamis
  1. Hukum Ohm
  2. Hukum Kirchoff
  3. Rangkaian Listrik
  4. Energi Listrik
  5. Daya Listrik
8. Kemagnetan
9. Elektrodinamika
10. Rangkaian Arus Bolak-Balik
11. Transformasi Data Analog ke Digital
D. Daftar Pustaka
1. Giancoli, C.D., (2019) Physics: Principle with Application. Newyork: Pearson-Hill
20 Juni 2022
RPS Mata Kuliah Gelombang
Landasan Hukum
1. Perpres No. 8 tahun 2012 tentang Level KKNI
2. Dokumen CPL Program Studi Pendidikan Fisika dari Physics Society Indonesia
3. Dokumen Rincian Capaian Pembelajaran Minimum Prodi Fisika dari Physics Society Indonesia (PSI)
A. CPMK
1. Menganalisis Konsep Getaran dan Gelombang Harmonis
2. Menganalisis Konsep Superposisi Gelombang dan Gelombang Stasioner
3. Menganalisis Konsep Gelombang Bunyi pada gas gelombang bola dan silinder
4. Menganalisis Konsep Pengantar Gelombang elektromagnetik
5. Menganalisis Konsep Pengaruh Medium terhadap Perambatan Gelombang
B. Deskripsi

Mata kuliah menganalisis konsep terkait fenomena gelombang Gelombang: getaran selaras, superposisi getaran, gelombang bidang, gelombang selaras, persamaan gelombang dan penyelesaiannya, superposisi gelombang (interferensi dan difraksi), energetika gelombang, refleksi dan refraksi, gelombang stasioner, dispersi, gelombang mekanik: gelombang bunyi dalam padatan, cairan, dan gas gelombang bola dan silinder, gelombang elektromagnetik (pengantar), gelombang multidimensi, impedansi medium, kaitan dispersi, perambatan di perbatasan medium efek Doppler.

C. Materi
1. Getaran Selaras
2. Superposisi getaran
3. Gelombang bidang
4. Gelombang selaras
5. Persamaan gelombang dan penyelesaiannya
6. Superposisi gelombang (interferensi dan difraksi)
7. Energi gelombang
8. Refleksi Gelombang
9. Refleksi Refraksi
10. Gelombang Stasioner
11. Dispersi Gelombang
12. Gelombang bunyi dalam padatan dan cairan
13. Bunyi pada gas gelombang bola dan silinder
14. Pengantar Gelombang elektromagnetik (pengantar)
15. Gelombang multidimensi
16. Impedansi medium
17. Dispersi perambatan di perbatasan medium efek Doppler.
19 Juni 2022
Materi Fisika SMA – Konsep Pemanasan Global
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian merasa ketika lagi panas panas nya, tiba – tiba hujan turun disekitar rumah kalian? Jika iya maka hal tersebut merupakan salah satu dampak dari pemanasan global yaitu ketidakstabilan iklim. Selain itu, masih banyak lagi dampak dari pemanasan global yang memberikan kerugian bagi kehidupan. Untuk mengetahui hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut mengenai pemanasan global

A. Pengertian Pemanasan Global

Pemanasan global merupakan fenomena global yang disebabkan oleh kegiatan manusia dalam penggunaan bahan bakar fosil dan kegiatan alih guna lahan. Pemanasan global adalah ketidakseimbangan ekosistem akibat meningkatnya suhu pada permukaan bumi, laut, dan atmosfer.

Suhu bumi yang meningkat memberikan berbagai dampak negatif bagi seluruh makhluk hidup. Gambar di bawah ini menunjukkan anomali suhu global bumi pada tahun 2021. Tahun ini merupakan salah satu tahun terpanas bumi yang tercatat dalam beberapa dekade terakhir.

B. Penyebab Pemanasan Global

pemanasan global terjadi karena beberapa hal berikut :
1. Efek rumah kaca, yaitu menumpuknya gas – gas rumah kaca di atmosfer, seperti uap air, karbon dioksida, sulfur dioksida, dan metana. Gas – gas ini akan ikut menyerap dan memantulkan kembali radiasi gelombang yang dipancarkan bumi. Sehingga panas yang berasal dari radiasi akan tetap tersimpan di bumi.
2. Pencemaran laut oleh limbah industri dan sampah akan menyebabkan kerusakan ekosistem di laut. Akibatnya, laut tidak dapat membantu dalam menyerap gas karborn dioksida di atmosfer.
3. Penebangan dan pembakaran hutan menyebabkan kegundulan hutan di bumi. Akibatnya, pohon – pohon yang harusnya menyerap gas karbon dioksida menjadi lebih sedikit jumlahnya.
4. Mencairnya es di daerah kutub. Permukaan es yang berwarna putih membantu dalam proses pemantulan cahaya matahari. Apabila es di kutub mencair, maka cahaya matahari tidak akan dipantulkan seluruhnya. Hal ini karena, air laut hanya memantulkan sepersepuluh dari cahaya matahari.
C. Dampak Pemanasan Global

Secara umum, pemanasan global dapat meningkatkan suhu rata – rata permukaan bumi. Selain itu, masih banyak dampak dari pemanasan global. Berikut beberapa dampak dari pemanasan global tersebut :
1. Ketidakstabilan iklim dan cuaca yang terjadi karena kondisi atmosfer yang berubah disetiap lokasi akibat pemanasan global. Ketidakstabilan iklim dan cuaca memberikan dampak buruk bagi makhluk hidup, terkhusus pada industri pertanian dan peternakan.
2. Hujan asam dapat mengakibatkan kerusakan pada logam, tanaman, dapat membahayakan kesehatan manusia, dan lain sebagainya.
3. Mencairnya es kutub utara dan selatan menyebabkan rusaknya habitat berbagai binatang di daerah tersebut. Selain itu, mencairnya es di kutub akan menyebabkan pemanasan global semakin meningkat.
4. Meningkatnya permukaan air laut dikarenakan es kutub utara maupun selatan yang mencair. Meningkatnya permukaan air laut ini dapat menyebabkan semakin berkurangnya area dataran dipermukaan bumi.
5. Ekologis terganggu menyebabkan beberapa makhluk hidup dapat hilang karena kondisi iklim yang tidak lagi sesuai dengan habitat aslinya.
6. Menipisnya lapisan ozon menyebabkan sinar ultraviolet yang berasal dari radiasi matahari dapat langsung mengenai kulit manusia. Hal ini dapat mengakibatkan penyakit kulit hingga kanker kulit.
D. Penanganan Pemanasan Global

Pemanasan global merupakan fenomena yang mengakibatkan kerugian besar bagi makhluk hidup. Oleh karena itu, kita sebagai manusia harus bertindak demi mengatasi pemanasan global. Berikut beberapa upaya sederhana yang dapat mengurangi pemanasan global :
1. Mengurangi penggunaan kendaraan bermotor sehingga gas karbon dioksida berkurang di atmosfer.
2. menjaga kelestarian alam, salah satunya dengan menanam pohon dan berbagai tumbuhan. Tumbuhan dapat membantu dalam menyerap gas karbon dioksida.
3. mengontrol pemakaian listik. Penggunaan listrik yang berlebihan dapat menimbulkan pemanasan global.
4. Mengendalikan limbah, baik limbah rumah tangga maupun limbah industri.
16 Juni 2022
RPS Mata Kuliah Termodinamika Prodi Pendidikan Fisika
ٱلسَّلَامُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ ٱللَّٰهِ وَبَرَكَاتُهُ

Selamat datang di Mata Kuliah Termodinamika untuk Program Studi Pendidikan Fisika. Salam hangat kami ucapkan kepada seluruh Mahasiswa Pendidikan Fisika yang kami cintai dan banggakan dimanapun anda berada, semoga sehat walafiat dan diberikan kemudahan dalam menjalani Mata Kuliah ini.

Mata kuliah ini adalah mata kuliah adalah mata kuliah Termodinamika program Studi Pendidikan Fisika, FMIPA UNM dengan Kode mata kuliah 20A21C303 dengan beban Mata kuliah 3 SKS. Secara umum mata kuliah ini berisi kajian mengenai Konsep hukum 0 Termodinamika, Konsep Temperatur, Sistem Termodinamika, Besaran dalam Termodinamika, Fase, Perubahan fase (Padat, Cair dan Gas), gas Ideal terkait dengan Persamaan Keadaan, Kalor, Kapasitas Panas, konsep dan aplikasi dari Hukum I Termodinamika, Hukum II termodinamika: entropi, prinsip entropi maksimum, dan proses Carnot, Entropi dan energi sebagai potensial termodinamik, transformasi Legendre, energi bebas, entalpi serta menciptakan perangkat yang mengimplementasi teori, Prinsip dan hukum Termodinamika.

Mata kuliah ini akan dibawakan oleh dua orang dosen pengampu yakni Dr. Kaharuddin, M.Si dan Ahmad Dahlan, S.Pd., M.Pd.

Selamat mengikuti Perkuliahan dengan baik dan semoga hasil sesuai dengan yang diharapkan. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih banyak,

وَالسَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

Mata Kuliah Termodinamika

A. Landasan Hukum
1. Perpres No. 8 tahun 2012 tentang Level KKNI.
2. Dokumen CPL Program Studi Fisika dari Physics Society Indonesia (PSI).
3. Dokumen Rincian Capaian Pembelajaran Minimum Prodi Fisika dari Physics Society Indonesia (PSI).
4. Dokumen Kurikulum Program Studi Pendidikan Fisika 2020.
B. Capaian Pembelajaran

1. CP
1. S9 – menunjukkan sikap bertanggungjawab atas pekerjaan di bidang keahliannya secara mandiri.
2. KU1 – mampu menerapkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan inovatif dalam konteks pengembangan atau implementasi ilmu pengetahuan dan teknologi yang memperhatikan dan menerapkan nilai humaniora yang sesuai dengan bidang keahliannya.
3. KK1 – Mampu merencanakan, melaksanakan, dan mengevaluasi pembelajaran fisika berbasis aktifitas belajar untuk mengembangkan kemampuan berfikir sesuai dengan karakteristik materi fisika, dan sikap ilmiahsesuai dengan karakteristik siswa pada pembelajaran kurikuler, kokurikuler dan ekstra kurikuler dengan memanfaatkan berbagai sumber belajar berbasis ilmu pengetahuan, teknologi yang kontekstual dan lingkungan sekitar.
4. P8 – Menguasai konsep fisika, pola pikir keilmuan fisika berdasarkan fenomena alam yang mendukung pembelajaran fisika di sekolah dan pendidikan lanjut.
2. CPMK
1. Mahasiswa mampu menganalisis Konsep hukum 0 Termodinamika, Konsep Temperatur, Sistem Termodinamika, Besaran dalam Termodinamika, Fase dan Perubahan fase (Padat, Cair dan Gas)
2. Mahasiswa menganalisis konsep gas Ideal terkait dengan persamaan Keadaan, Kalor dan Kapasitas Panas.
3. Mahasiswa mampu menganalisis konsep dan aplikasi dari Hukum I Termodinamika
4. Mahasiswa mampu menganalisis konsep Hukum II termodinamika: entropi, prinsip entropi maksimum, dan proses Carnot
5. Mahasiswa mampu menganalisis konsep Entropi dan energi sebagai potensial termodinamik, transformasi Legendre, energi bebas, entalpi
6. Mahasiswa mampu menciptakan perangkat yang mengimplementasi teori, Prinsip dan hukum Termodinamika.
C. Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah Termodinamika ini merupakan kajian dalam analisis mengenai Konsep hukum 0 Termodinamika, Konsep Temperatur, Sistem Termodinamika, Besaran dalam Termodinamika, Fase, Perubahan fase (Padat, Cair dan Gas), gas Ideal terkait dengan Persamaan Keadaan, Kalor, Kapasitas Panas, konsep dan aplikasi dari Hukum I Termodinamika, Hukum II termodinamika: entropi, prinsip entropi maksimum, dan proses Carnot, Entropi dan energi sebagai potensial termodinamik, transformasi Legendre, energi bebas, entalpi serta menciptakan perangkat yang mengimplementasi teori, Prinsip dan hukum Termodinamika.

D. Bahan Kajian
1. Suhu dan kalor
2. Fenomena transport
3. Sistem termodinamika, besaran keadaan (temperatur, tekanan, volume), fase dan perubahan fase (padat, cair, dan gas)
4. Hukum ke nol termodinamika
5. Gas ideal: persamaan keadaan, kalor dan kapasitas kalor, kalor jenis, persamaan keadaan gas real
6. Hukum pertama termodinamika
7. Hukum kedua termodinamika: entropi, prinsip entropi maksimum, proses Carnot.
8. Entropi dan energi sebagai potensial termodinamik, transformasi Legendre, energi, bebas, entalpi
E. Daftar Pustaka
1. Cengel, Y.A., Boles, MA & Kanoglu (2015). Thermodynamics An Engineering Approach. Tifth Edition.
2. Zemansky, M. W., dan Dittman, R. H. 1997. Heat and Thermodynamics 7^th Edition. USA: McGraw-Hill
3. Cengel, Yunus A dan M.A, Boles. 2005. Thermodynamics and Engineering Approach 5th Edition. McGraw-Hill Collage. Boston
4. Giancoli, D. 2014. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics Fourth Edition. USA : Pearson.
5. Tipler, P dan Mosca, G. 2008. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. USA : W. H. Freeman and Company.
F. Aktivitas Perkuliahan

Pertemuan I – Suhu, Termometer dan Kalor

Selamat datang di kuliah pertemuan I kita kali ini! Pada pertemuan ini, kita akan membahas topik yang sangat penting dalam fisika, yaitu tentang Suhu, Termometer, dan Kalor. Ketiga konsep ini merupakan dasar dalam memahami banyak fenomena alam di sekitar kita.
1. Suhu – Suhu adalah ukuran seberapa panas atau dinginnya suatu benda. Suhu berkaitan langsung dengan energi kinetik partikel-partikel yang ada di dalam benda tersebut. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin cepat gerakan partikel di dalamnya.
2. Termometer – Untuk mengukur suhu, kita menggunakan alat yang disebut termometer. Termometer memiliki berbagai jenis, seperti termometer air raksa, termometer digital, dan lain-lain. Prinsip kerja termometer adalah berdasarkan perubahan sifat fisik, seperti pemuaian, yang terjadi karena perubahan suhu.
3. Kalor – Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari satu benda ke benda lain karena perbedaan suhu. Kalor dapat menyebabkan perubahan suhu atau perubahan wujud suatu zat. Penting untuk kita pahami bahwa kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.
Perkuliahan dilakukan secara Blended dimana Materi Perkuliahan dapat diakses sebelum perkuliahan tatap muka dilakukan di dalam kelas. Jika anda memiliki pertanyaan, silahkan dicatat dan diajukan pada pertemuan tatap atau disampaikan melului kelompok diskusi.

1. Bahan Ajar
- Suhu dan Skala pada Termometer
- Kalor dan Internal Energi Zat
- Video : Temperature Defenition
2. Aktivitas
1. Forum Diskusi
2. Lembar Kerja Mahasiswa
Pertemuan II – Transfer Energi Panas dan Sistem Termodinamika

Hai!!!

Selamat di pertemuan ke II, Pertemuan ini kita akan memulai kelas online dengan topik yang sangat menarik, yaitu tentang Transfer Energi Panas dan Hukum 0 Termodinamika. Materi ini penting karena prinsip-prinsipnya banyak kita temui dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari cara kompor memanaskan air, pendingin ruangan menjaga suhu ruangan tetap nyaman, hingga cara tubuh kita mengatur suhu. Kita akan membahas bagaimana energi panas berpindah dari satu objek ke objek lainnya dan bagaimana konsep suhu serta keseimbangan termal terhubung dengan Hukum 0 Termodinamika.

Mari kita siapkan diri dan fokus, karena konsep-konsep yang akan kita pelajari hari ini menjadi dasar penting dalam memahami banyak fenomena fisika dan ilmu alam lainnya. Jika ada pertanyaan atau sesuatu yang kurang jelas, jangan ragu untuk bertanya ya!

Baik, sebelum kita mulai, apakah ada yang sudah pernah mendengar tentang Hukum 0 Termodinamika atau punya gambaran tentang bagaimana energi panas berpindah?

1. Bahan Ajar
- Perpindahan Panas
- Kalor Jenis dan Kuantitas Energi Panas
- Konduktivitas Termal
- Mengapa Kopi Panas bisa Jadi Dingin?
- Video : Heat Transfer
Pertemuan III – Besaran Keadaan (PVT)
- Hukum Gas dan Persamaan Keadaan (PVT)
Pertemuan IV – Hukum I Termodinamika dan Kerja oleh Panas
- Diagram PV dan Gas Ideal
Pertemuan V – Teori Kinetik Gas
- Teori Kinetik Gas
Pertemuan VI – Teorema Matematis untuk Kasus Persamaan Keadaan PVT
- Teorema Matematika
Pertemuan VII – Gas Ideal dan Van Der Walls
- Gas Ideal dan Persamaan Virial
- Persamaan Virial Gas-Gas Bertekanan Tinggi
Pertemuan VIII – Ujian Tengah Semester

Pertemuan IX – HK II Termodinamika – Entropi dan Prinsip Entropi
- Konsep Entropi
Pertemuan X – HK II Termodinamika – Mesin Panas, Mesin Carnot dan Mesin Pendingin
1. HK II. Termodinamika – Mesin Panas dan Mesin Pendingin
Pertemuan XI – Energi Potensial Termodinamika dan Transformasi Lagendre
1. Energi Potensial Termodinamika dan Transformasi Lagendre
Pertemuan XII – Energi Bebas dan Entalpi
1. Energi Bebas Gibbs dan Helhomzt
Pertemuan XIII – Proyek Termodinamika – Paparan

Pertemuan XIV – Proyek Termodinamika – Monitoring Kemajuan Proyek Bag I

Pertemuan XV – Proyek Termodinamika – Monitoring Kemajuan Proyek Bag II

Pertemuan XVI – Seminar Hasil Proyek

Pengantar Termodinamika

Suhu dan Skala Termometeer

Kalor

Ekspansi Termal

Kalorimeter

Perubahan Fasa

Hukum 0 Termodinamika

Persamaan Keadaan

Kerja Panas

Teorema Matematis

Diagram PV

Usaha Adiabatik

Kapasitas Panas

Hukum I Termodinamika

Konduktivitas Termal

Gas Ideal

Gas Vander Walls

Gas Nyata

Teori Kinetika Gas

Radiasi Termal

Radiasi Benda Hitam

Entropi

Hukum II Termodinamika

Mesin Termodinamika

Entalpi

Fungsi Helmholtz

Fungsi Gibbs

Persamaan Maxwell

Pengantar Fisika Statistik
12 Juni 2022
RPS Mata Kuliah Optik
A. Capaian Pembelajaran
1. S9 – menunjukkan sikap bertanggungjawab atas pekerjaan di bidang keahliannya secara mandiri.
2. KU1 – mampu menerapkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan inovatif dalam konteks pengembangan atau implementasi ilmu pengetahuan dan teknologi yang memperhatikan dan menerapkan nilai humaniora yang sesuai dengan bidang keahliannya.
3. KK1 – Mampu merencanakan, melaksanakan, dan mengevaluasi pembelajaran fisika berbasis aktifitas belajar untuk mengembangkan kemampuan berfikir sesuai dengan karakteristik materi fisika, dan sikap ilmiahsesuai dengan karakteristik siswa pada pembelajaran kurikuler, kokurikuler dan ekstra kurikuler dengan memanfaatkan berbagai sumber belajar berbasis ilmu pengetahuan, teknologi yang kontekstual dan lingkungan sekitar.
4. P8 – Menguasai konsep fisika, pola pikir keilmuan fisika berdasarkan fenomena alam yang mendukung pembelajaran fisika di sekolah dan pendidikan lanjut.
1. CPMK
1. Menganalisis karakteristik cahaya melalui Optik Geometri
2. Menganalisis karakteristik cahaya melalui Optik Fisis
3. Menciptakan alat optik yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari
B. Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah Optik bertujuan untuk memberikan kajian terhadap mahasiswa terkait fenomena alam yang berkaitan dengan dengan Optika Geomteri, Optika Fisis serta Pemanfaatannya dalam berbagai teknolgi. Mata kuliah membutuhkan dukungan pengetahuan dan keterampilan awal Fisika dasar dan solusi matematis untuk masalah fisika terutama bidang kajian Geometri.

C. Bahan Kajian

Pengantar Optika dan Cahaya

Pengukuran Kecepatan Cahaya

Propagasi Cahaya (GEM)

Pemantulan

Pembiasan

Polarisasi Cahaya

Cermin Lengkung

Lensa Tipis

Pembiasan Pada Lensa

Lensa Gabungan

Lensa Mata

Lensa Kamera

Teropong

Mikroskop

Interferensi Dua Sumber

Interferensi Lapisan Tipis

Difraksi Celah Tunggal

Difraksi Celah Ganda

Materi Tambahan
1. Aberasi Lensa dan Akormatik
2. Teropong Bintang Refraktor
D. Pustaka
1. Hetch, E (2016). Optics. Pearson
2. Serway/Jewett, (2019) Physics for Scientis and Engineers with Modern Physics, seventh edition, Thomson Brooks Cole, United Stated.
3. Giancoli, (2019) Physics, Principles with Applications, 9^th edition, Prentice Hall International, Inc., Englewood, New Jersey.
11 Juni 2022
Materi Fisika SMA – Konsep Gelombang Elektromagnetik
AhmadDahlan.Net – Pelangi merupakan salah satu fenomena alam yang sering nampak di kehidupan sehari – hari kita. Pelangi merupakan fenomena yang cahaya warna warni yang biasanya tampil di langit apabila telah terjadi hujan pada suatu daerah. Tahukah kalian dalam Fisika pelangi merupakan salah satu contoh dari gelombang elektromagnetik. Apakah yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik? Untuk mengetahui hal tersebut, perhatikan pembahasan berikut.

A. Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang terbentuk dari getaran antara medan listrik dan medan magnet. Salah satu ciri khas dari gelombang elektromagnetik adalah tidak membutuhkan medium dalam perambatannya. Gelombang ini pertama kali ditemukan oleh James Clark Maxwell pada saat mempelajari tentang electromagnetic field dynamic dan kemudian dibuktikan kebenaran nya oleh Heinrich Rudolph Hertz.

Adapun karakteristik dari gelombang elektromagnetik adalah :
1. Tidak membutuhkan medium rambatan
2. Bergerak dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar 3 . 10⁸ m/s
3. Dapat merambat dalam ruang vacum (kedap udara)
4. Merupakan gelombang transversal
5. Arah rambatannya lurus dan tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet
6. Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, interfrensi, difraksi. dan polarisasi
B. Spekturm Gelombang Elektromagnetik

Spektrum elektromagnetik merupakan istilah yang digunakan untuk menjelaskan setiap rentang dari gelombang elektromagnetik. Spektrum elektromagnetik terbagi atas 7 spektrum yang masing – masing berbeda panjang dan frekuensi gelombangnya. Adapun urutan spektrum elektromagnetik dari yang memiliki panjang gelombang terbesar dan frekuensi terkecil hingga yang memiliki panjang gelombang terkecil dan frekuensi terbesar adalah :

1. Gelombang Radio

Gelombang radio merupakan spektrum elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang terpanjang dan frekuensi gelombang yang terkecil. Panjang gelombang untuk gelombang radio sekitar 10³ m hingga 30 cm. Adapun frekuensi untuk gelombang radio sekitar <10⁹ Hz.

Gelombang radio digunakan untuk menstrasmisikan sinyal komunikasi berupa radio, televisi, radio teleskop, dan sebagainya.

2. Gelombang Micro

Gelombang micro merupakan spektrum elektromagnetik yang dapat menghasilkan panas apabila diserap oleh suatu benda. Panjang gelombang untuk gelombang mikro sekitar 30 cm hingga 1 mm (10^-3 m). Adapun frekuensi untuk gelombang mikro sekitar 10⁹ – 10¹¹ Hz

Penerapan gelombang mikro dapat ditemukan pada microwave. Microwave yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik membuat air dan molekul bergetar sehingga dapat menghasilkan panas dan dapat digunakan untuk memasak dan memanaskan makanan. Selain itu, gelombang mikro juga digunakan pada Wifi dan digunakan sebagai radar pada pesawat terbang, kapal, dan peramalan cuaca.

3. Sinar Inframerah

Panjang gelombang untuk sinar inframerah berada dalam rentang 10^-5 – 0,5 . 10^-6 m. Panjang maksimum gelombang sinar inframerah tepat berada di luar ujung cahaya merah pada cahaya tampak, sehingga sinar inframerah masih dapat dirasakan walaupun tidak dapat dilihat oleh mata. Adapun frekuensi untuk sinar inframerah berada pada rentang 10¹¹ – 10¹⁴ Hz.

Sinar inframerah banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari. Salah satu yang biasa ditemukan adalah pada sensor panas, dan thermal imaging. Pada bidang komunikasi dan networking, sinar inframerah digunakan pada kabel dan nirkabel. Selain itu, sinar inframerah juga digunakan pada remote kontrol, kabel fiber optik, dan sebagainya.

4. Cahaya Tampak (Visible Light)

Cahaya tampak merupakan spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia. Panjang gelombang dari cahaya tampak berada pada sekitar 380 – 700 nm, dengan frekuensi sekitar 10¹⁴ – 10¹⁵ Hz. Cahaya tampak ini terbagi dalam 7 warna cahaya. yang masing = masing memiliki panjang dan frekuensi yang berbeda. Adapun 7 warna cahaya tampak terdiri atas: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya merah memiliki panjang gelombang terpanjang dan frekuensi terkecil. Sebaliknya, cahaya ungu memiliki panjang gelombang terpendek dan frekuensi terbesar.

5. Sinar Ultraviolet

Panjang rentang sinar ultraviolet terletak diantara cahaya tampak dengan sinar X. Panjang gelombang untuk sinar ultraviolet adalah sekitar 380 nm – 10 nm (10^-7 m). Frekuensi untuk sinar ultraviolet sekitar 10¹⁵ – 10¹⁶ Hz.

Sinar ultraviolet ini berasal dari radiasi matahari dan merupakan penyebab kulit dapat menjadi lebih gelap dan terbakar. Sinar ultraviolet dapat digunakan sebagai lampu, membantu membunuh kuman dalam air, serta dalam bidang kesehatan digunakan dalam pengoperasian mata lasik.

6. Sinar X

Sinar X memiliki panjang gelombang sekitar 10^-8 – 10^-13 m dan frekuensi gelombang sekitar 10¹⁶ – 10²⁰ Hz. Sinar X merupakan spektrum elektromagnetik yang dapat digunakan untuk melihat memberikan gambaran tulang manusia atau biasa disebut dengan rontgen, serta memberikan gambaran tentang gigi manusia. Selain itu, sinar X digunakan di bandara untuk melihat isi tas penumpang.

7. Sinar Gamma

Sinar Gamma merupakan spekturm elektromagnetik yang memiliki frekuensi gelombang paling besar, tetapi memiliki panjang gelombang terpendek. Panjang gelombang untuk sinar gamma sekitar 10^-10 – 10^-14 m. Adapun frekuensi gelombang nya sekitar 10²⁰ – 10²⁵ Hz.

Sinar gamma memiliki frekuensi yang sangat besar, sehingga dapat menembus logam hingga beberapa cm. Sinar gamma ini biasa digunakan untuk mengobati penyakit tumor kanker dengan merusak DNA sel tumor.

C. Persamaan Gelombang Elektromagnetik

Besar energi pada gelombang elektromagnetik dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
E=hf
```
karena,
```
f=\frac{c}{\lambda}
```
maka,
```
E=h\frac{c}{\lambda}
```
dimana,
E : Energi gelombang elektromagnetik
h : konstanta Plank (6,6 x 10³⁴ Js)
f : frekuensi gelombang elektromagnetik (HZ)
c : cepat rambat cahaya (3 x 10⁸ m/s)
λ : panjang gelombang elektromagnetik (m)
5 Juni 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Konstraksi Panjang
AhmadDahlan.Net – Menurut Teori Relativitas Khusus yang diajukan oleh Einstein terdapat besaran fisis yang tidak mutlak dan bersifat relative. Salah satu besaran fisis yang tidak bersifat mutlak adalah besaran panjang. Pengamat yang berada di dua kerangka acuan yang berbeda (diam dan bergerak) tidak akan mengukur panjang yang sama. Efek ini adalah Konstraksi Panjang. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai konstraksi panjang.

A. Pengertian Konstraksi Panjang

Konstraksi panjang merupakan peristiwa dimana ukuran suatu objek memendek apabila diukur oleh orang yang bergerak relatif terhadap benda. Konstraksi panjang ini merupakan salah satu akibat dari Transformasi Lorentz.

Pengukuran panjang antara dua titik tergantung pada kerangka acuannya. Panjang sebenarnya dari suatu objek didefinisikan sebagai pengukuran panjang oleh pengamat yang diam. Pengamat yang bergerak selalu mengukur panjang yang lebih pendek dari panjang yang sebenarnya. Efek ini yang kemudian dinamakan sebagai konstraksi panjang.

Efek ini hanya terlihat apabila kecepatana mendekati kecepatan cahaya, sehingga pada kecepatan sehari-hari dapat diabaikan untuk semua kegiatan umum.

B. Persamaan Konstraksi Panjang

Panjang benda oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan v secara umum dihitung menggunakan persamaan :
```
L=L_o\frac{1}{\gamma}
```
atau
```
L=L_o\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}
```
keterangan,
L : panjang yang diukur oleh pengamat yang bergerak terhadap objek (m)
L_o : panjang yang diukur oleh pengamat yang diam (m)
v : kecepatan pengamat yang bergerak (m/s)
c : kecepatan cahaya (3 x 10⁸ m/s)

C. Contoh Soal

Jarak dua kota di bumi adalah 800 km. Berapakah jarak kedua kota tersebut bila diukur dari sebuah pasawat antariksa yang terbang dengan kecepatan 0,6c searah kedua kota tersebut?

Pembahasan

Dik :
L_o = 800 km
v = 0,6c

Dit :
L = ?

Pembahasan :
```
L=L_o\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}
```
```
L=(800\ km)\sqrt{1-\frac{(0,6c)^2}{c^2}}
```
```
L=(800\ km)\sqrt{1-\frac{0,36c^2}{c^2}}
```
```
L=(800\ km)\sqrt{1-0,36}
```
```
L=(800\ km)\sqrt{0,64}
```
```
L=(800\ km)(0,8)
```
```
L=640\ km
```
Jadi, jarak dua kota tersebut yang diukurdari sebuah pesawat antariksa adalah 640 km
3 Juni 2022