AhmadDahlan.Net – Dalam Fisika terdapat ilmu yang membahas mengenai hubungan antara energi dan kerja dari suatu sistem yang dinamakan dengan Termodinamika. Termodinamika ini terdiri dari beberapa hukum, yaitu Hukum Termodinamika 0, I, dan II. Saat ini kita akan membahas mengenai hukum Termodinamika I.
A. Pengertian Hukum Termodinamika I
Hukum Termodinamika I juga dikenal sebagai Hukum Kekekalan Energi. Tetapi, dalam hal yang berhubungan dengan kalor, energi dalam dan usaha, Hukum Termodinamika I menyatakan bahwa Perubahan energi total dalam suatu sistem (∆U) sama dengan kalor yang ditambahkan ke sistem (Q) dikurangi usaha yang dikerjakan oleh sistem tersebut (W).
Sebelumnya, kita sudah mengenal istilah lingkungan dan sistem dalam termodinamika. Lingkungan merupakan daerah yang berada di sekitar sistem. Sedangkan sistem merupakan tempat terjadinya reaksi termodinamika.
B. Persamaan Hukum Termodinamika I
Berdasarkan Hukum Termodinamika I, maka diperoleh :
∆U=Q-W
atau
Q=∆U+W
Keterangan, ∆U : perubahan energi dalam (J) Q : jumlah kalor (J) W : usaha (J)
Catatan
+Q berarti sistem menerima kalor sedangkan -Q berarti sistem melepaskan kalor
+∆U berarti energi dalam sistem bertambah sedangkan -∆U berarti energi dalam sistem berkurang
+W berarti sistem melakukan usaha sedangkan -W berarti sistem menerima usaha.
Dari persamaan diatas, dapat disimpulkan bahwa perubahan energi total dalam sistem meningkat apabila setiap kali kalor ditambahkan ke dalam sistem. Tetapi, setiap kali suatu sistem melakukan kerja atau usaha, maka perubahan energi dalam sistem akan berkurang.
C. Contoh Soal
Suatu sistem melakukan kerja sebesar 1000 J dan melepaskan kalor sebanyak 2000 Joule. Hitunglah perubahan energi dalam yang terjadi di dalam sisstem tersebut !
Pembahasan
Dik : W = 1000 J (melakukan kerja) Q = -2000 J (melepaskan kalor)
Dit : ∆U = ?
Pembahasan :
∆U=Q-W
∆U=(-2000\ J)-(1000\ J)
∆U=-3000\ J
Dari hasil yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa energi dalam sistem berkurang sebesar 3000 J.
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian melihat atau menggunakan teleskop? Teleskop merupakan salah satu alat yang digunakan untuk melihat benda yang sangat jauh, seperti bintang dan lain sebagainya. Tahukah kalian bagaimana cara kerja teleskop hingga dapat membentuk bayangan dari benda – benda yang memiliki jarak yang jauh? Untuk dapat memahami hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut!
A. Pengertian Teleskop
Teleskop atau teropong merupakan salah satu alat optik. Alat ini berfungsi untuk membantu pengguna dalam melihat benda – benda yang sangat jauh, sehingga terlihat lebih dekat dan lebih jelas.
B. Persamaan Teleskop
1. Teropong Bintang
Teropong bintang menggunakan dua lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa objektif dan lensa okuler. Titik fokus kedua lensa ini saling berimpit, dimana jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada lensa okuler (fob > fok). Teropong bintang dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tanpa akomodasi.
Mata Berakomodasi Maksimum
cr: fisikabc.com
Penggunaan teropong bintang dengan mata yang berakomodasi maksimum terjadi ketika bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler jatuh di titik dekat mata. Berikut beberapa persamaan yang digunakan untuk teropong bintang dengan mata berakomodasi maksimum:
1. Jarak benda dari lensa
s_{ob}=∞
dan
s_{ok}=\frac{f_{ok}.s_n}{f_{ok}+s_n}
Keterangan, sob : jarak benda dari lensa objektif (m) sok : jarak benda dari lensa okuler (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m) sn : titik dekat mata normal (25 – 30 cm)
2. Jarak bayangan dari lensa
s'_{ob}=f_{ob}
dan
s'_{ok}=-s_n
Keterangan, s’ob : jarak bayangan dari lensa objektif (m) fob : jarak fokus lensa objektif (m) s’ok : jarak bayangan dari lensa okuler (m) sn : titik dekat mata normal (25 – 30 cm)
Keterangan, M : perbesaran bayangan fob : jarak fokus lensa objektif (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m) sn : titik dekat mata normal (25 – 30 cm)
4. Panjang teropong
d=f_{ob}+s_{ok}
dan
d=s'_{ob}+s_{ok}
Keterangan, d : panjang teropong (m) fob : jarak fokus lensa objektif (m) s’ob : jarak bayangan dari lensa objektif (m) sok : jarak benda dari lensa okuler (m)
Mata Tanpa Akomodasi
cr : fisikabc.com
Penggunaan teropong bintang dengan mata tanpa akomodasi terjadi ketika bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler berada pada titik jauh mata. Berikut beberapa persamaan yang digunakan untuk teropong bintang dengan mata tanpa akomodasi :
1. Jarak benda dari lensa
s_{ob}=∞
dan
s_{ok}=f_{ok}
Keterangan, sob : jarak benda dari lensa objektif (m) sok : jarak benda dari lensa okuler (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m)
2. Jarak bayangan dari lensa
s'_{ob}=f_{ob}
dan
s'_{ok}=∞
Keterangan, s’ob : jarak bayangan dari lensa objektif (m) fob : jarak fokus lensa objektif (m) s’ok : jarak bayangan dari lensa okuler (m)
3. Perbesaran bayangan
M=\frac{f_{ob}}{f_{ok}}
Keterangan, M : perbesaran bayangan fob : jarak fokus lensa objektif (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m)
4. Panjang teropong
d=f_{ob}+f_{ok}
Keterangan, d : panjang teropong (m) fob : jarak fokus lensa objektif (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m)
2. Teropong Bumi
Teropong bumi menggunakan 3 lensa cembung, yang masing – masing berfungsi sebagai lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa okuler. Lensa pembalik berfungsi untuk menegakkan bayangan dari lensa objektif agar teramati seperti keadaan aslinya oleh lensa okuler. Teropong ini berfungsi untuk mengamati benda – benda yang berada jauh di permukaan bumi.
Teropong bumi dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tanpa akomodasi.
Mata Berakomodasi Maksimum
1. Perbesaran bayangan
M=\frac{f_{ob}}{s_{ok}}
Keterangan, M : perbesaran bayangan fob : jarak fokus lensa objektif (m) sok : jarak benda dari lensa okuler (m)
2. Panjang teropong
d=f_{ob}+4f_p+s_{ok}
Keterangan, d : panjang teropong (m) fob : jarak fokus lensa objektif (m) fp : jarak fokus lensa pembalik (m) sok : jarak benda dari lensa okuler (m)
Mata Tanpa Akomodasi
1. Perbesaran bayangan
M=\frac{f_{ob}}{f_{ok}}
Keterangan, M : perbesaran bayangan fob : jarak fokus lensa objektif (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m)
2. Panjang teropong
d=f_{ob}+4f_p+f_{ok}
Keterangan, d : panjang teropong (m) fob : jarak fokus lensa objektif (m) fp : jarak fokus lensa pembalik (m) fok : jarak fokus lensa okuler (m)
C. Contoh Soal
Teropong bumi dengan jarak fokus lensa objektif 40 cm, jarak fokus lensa pembalik 5 cm, dan jarak fokus lensa okulernya 10 cm. Supaya mata melihat bayangan tanpa akomodasi, berapakah panjang dari teropong bumi tersebut?
Pembahasan
Dik : fob = 40 cm fp = 5 cm fok = 10 cm
Dit : d dengan mata tanpa akomodasi
Pembahasan :
Penggunaan teropong dengan mata tanpa akomodasi, sehingga :
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalianmemanaskan air atau mencairkan es batu? Air yang dipanaskan serta peristiwa mencairnya es batu sama – sama melibatkan kalor dalam prosesnya. Kalor juga disebut dengan energi panas. Berikut penjelasan lengkap mengenai kalor.
A. Pengertian Kalor
Kalor merupakan energi panas yang berpindah dari zat yang bersuhu tinggi ke zat yang bersuhu rendah. Kalor juga dapat di definisikan sebagai proses transfer energi panas dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.
Satuan kalor dalam Standar Internasional adalah Joule (J). Selain itu, digunakan juga satuan kalori (kkal), dimana
1 kkal = 4,18 Joule dan 1 Joule = 0,24 kkal
B. Persamaan Kalor
1. Persamaan Perpindahan Kalor
Kalor secara umum dirumuskan sebagai :
Q=m×c×∆T
Keterangan, Q : banyaknya kalor (J) m : massa (kg) c : kalor jenis (J/kg0C) ∆T : perubahan suhu (T2 – T1)
2. Kalor Laten
Kalor laten merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud suatu benda. Contohnya es batu yang semula membeku akan berubah wujud menjadi cair apabila dipanaskan. Kalor laten terbagi menjadi 2, yaitu kalor uap dan kalor lebur.
Secara umum, persamaan untuk kalor laten dituliskan sebagai berikut :
Q=m×L
atau
Q=m×U
Keterangan, Q : banyaknya kalor (J) m : massa (kg) L : kalor lebur (J/kg) U : kalor uap (J/kg)
3. Kalor Jenis
Kalor jenis diartikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda bermassa 1 kg sebanyak 10C. Secara umum kalor jenis dapat dihitung menggunakan persamaan :
c=\frac{Q}{m∆T}
Keterangan, Q : banyaknya kalor (J) m : massa (kg) c : kalor jenis (J/kg0C) ∆T : perubahan suhu (T2 – T1)
C. Contoh Soal
sebuah balok es yang bermassa 50 gram dipanaskan dari -5 0C hingga menjadi air bersuhu 60 0C. apabila diketahui kalor lebur es = 80 kal/g, kalor jenis es = 0,5 kal/g derajat celcius, dan kalor jenis air = 1 kal/g derajat celcius, maka kalor yang diperlukan dari proses awal hingga akhir adalah?
Pembahasan
Dik : m = 50 gram T1 = -5 0C T2 = 60 0C ces = 0,5 kal/g0C cair = 1 kal/g0C L = 80 kal/g
Dit : Qtot = ?
Pembahasan :
Perhatikan grafik di bawah ini :
1. Proses Q1 (Es mencair)
Q_1=m×c_{es}×∆T
Q_1=50\ g×0,5\ kal/g\ ^0C×(0\ ^0C-(-5\ ^0C))
Q_1=50\ g×0,5\ kal/g\ ^0C×5\ ^0C
Q_1=125\ kal
2. Proses Q2 (es melebur)
Q_2=m×L
Q_2=50\ g×80\ kal/g
Q_2=4000\ kal
3. Proses Q3
Q_3=m×c_{air}×∆T
Q_3=50\ g×1\ kal/g\ ^0C×(60\ ^0C-0\ ^0C)
Q_3=50\ g×1\ kal/g\ ^0C×60\ ^0C
Q_3=3000\ kal
4. Menghitung Qtotal
Q_{tot}=Q_1+Q_2+Q_3
Q_{tot}=125\ kal+4000\ kal+3000\ kal
Q_{tot}=7125\ kal
Jadi, total kalor yang dibutuhkan adalah 7125 kalori.
AhmadDahlan.NET – Berikut ini adalah translasi soal PISA Tahun 2018 yang di terjemahkan dalam bahasa Indonesia. Soal tersebut di susun oleh Australian Council for Educational Research (ACER), Netherlands National Institute for Educational Measurement (CITO) dan National Institute for Educational Policy Research (NIER, Japan).
Soal Literasi Sain
1. Contoh Soal Inersia
Sebuah bus melaju pada jalan lurus dengan kecepatan konstan. Supir Bus bernama Ray menaruh segelas air di dalam gelas di dasboard bus.
Jika Ray tiba-tiba mengerem dan gelas masih berada dalam keadaan diam di atas dasboard. Maka kondisi air di alam gelas adalah …
A. Tetap dalam keadaan diam B. Tertumpah ke arah 1 C. Tertumpah ke arah 2 D. Tertumpah namun tidak dapat dipastikan di arah 1 atau 2.
2. Polusi Udara
Bus penumpang umum yang dioperasikan di Indonesia masih menggunakan bahan bakar minyak. Bus-bus ini dapat menyebabkan polusi udara. Beberapa kota besar sudah beralih menggunakan Bus tenaga listrik yang sumber energinya dihubungan dengan pembakit listrik tenaga diesel melalui kabel yang ada di bagian atas bus seperti pada gambar di bawah ini!
Beberapa pihak mengklaim bahwa sistem suplay energi listrik dari bis tersebut tidak menyumbang polusi udara.
Apakah Klaim tersebut benar? Berikan pendapat anda tentang masalah tersebut!
3. Gerak Rotasi Bumi
Pada tanggal 21 Juni, orang-orang belahan bumi bagian utara bumi seperti Eropa dan Rusia mengalami siang hari terpanjang, orang-orang-orang yang ada di benua Australia justru mengalami siang hari paling pendek. Di Melbourne Australia, Matahari terbit pada pukul 7:35 am dan terbenam pada pukul 5:08 pm. dengan demikian siang hari di Australia pada hari ini hanya merasakan 9 jam 32 menit.
Bandingkan dengan daerah di belahan bumi bagian selatan, matahari akan terbit pada pukul 5:55 am dan terbenam pada pukul 8:42 atau mereka akan melihat matari selama 14 jam 47 menit. Hal ini berdampakan pada perbedaan musim antara belahan bumi utara dan selatan. Hal ini disebabkan oleh sudut kemiringan rotasi bumi yang mencapai 23o.
Pernyataan yang membuat terjadinya siang dan malan di permukaan bumi adalah …
Gambarkan sudut jatuhnya matahari yang memberikan ilustrasi penyebab perbedaan lama waktu siang dan malam antara belahan utara dan selatan!
4. Perubahan Iklim
Aktivitas Manusia dan Perubahan Iklim
Pembakaran Batu Bara, Minyak Bumi, Gas Alam begitu pulan dengan penggundulan hutan, kegiatan pertanian dan industri menyebabkan perubahan komposisi dari atmosfer bumi dan pada akhirnya menyebabkan perubahan iklim. Aktifitas tersebut meningkatkan konsenstrasi dari partikel dan gas rumah kaca di Atmosfir.
Hubungan antara jumlah konsentrasi dari partikel dan perubahan iklim ditunjukkan pada Gambar 1. Peningkatan konsentrasi Karbon dioksida dan metana akan menyebabkan naiknya suhu global. Sebaliknya Peningkatan Konsentrasi Karbon dalam bentuk partikel dalam menurunkan suhu. Partikel ini diberi dua label yakni Partikel dan “Dampak Partikel pada Awan”.
Gambar 1
Berdasarkan informasi yang didapatkan dari tesk dan gambar 1 buatlah argument yang dapat digunakan untuk mengurangi emisi karbon dioksida!
5. Perubahan Iklim
Lapisan Ozon
Atsmofer bumi terdiri dari udara dan banyak sumber daya alam yang menopang kehidupan manusia yang ada di bumi. Sayangnya, ada beberapa aktifitas manusia yang dapat menyebakan kerusakan bagi sumber daya tersebut dan akhirnya berbahaya bagi kehidupan manusia, khususnya merusak lapiran ozon yang melindungi kehidupan di bumi.
Ozon merupakan melokul yang terdiri dari 3 atom oksigen dimana molekul oksigen pada umumnya hanya memiliki 2 atom oksigen. Jumlah ozon di atmosfer sangatlah langka dengan perbandingan 10 : 1 000 000 terhadap semua molekul yang ada di udara. Sebagai perbnadingan Oksigen dengan dua atom oksigen memiliki konsentrasi mencapai 19% di udara, Meskipun jumlahnya sedikit, namun sudah lebih sekitar 1 milliar tahun molekul ini berada di atmosfer dan selama itulah molekul ini telah melingdungi kehidupan di bumi.
Berdasarkan posisinya, Ozon juga dapat berbahaya bagi kehidupan di bumi. Ozon yang berada di lapisan Troposper ( kurang daro 10 km di atas permukaan bumi) dapat merusakan jaringan paru-paru manusia. Beberapa jenis tanaman juga dapat mati jika terpapar dengan ozon. Untungnya 90% ozon ditemukan di lapisan startosfer (pada ketinggian 10 km sampai 40 km di atas permukaan bumi). Pada posisi ini laposan ozon bermanfaat bagi manusia karena dapat menyerap radiasi Ultraviolet dari matahari yang berbahaya bagi kehidupan manusia.
Tanpa adanya lapisan Ozon di ketingggian tersebut, manusia di permukaan bumi bisa terpapa Radiasi Ultraviolet dan dapat mengakibatkan peningkatan berbagai macam penyakit seperti kanker kulit dan sejenisnya. Beberapa dekade terakhir ini jumlah lapisan ozon di Atmosfer terus berkurang. Pada tahun 1974, Ilmuwan menduga jika penyebabnya adalah gas chlorofluorocarbons (CFC), namun pada tahun 1987, Saintis ternyata tidak berhasil membuktikan Gas CFC sebagai penyebab penipisan lapisan ozon. Meskipun demikianm pertemuan antara Diplomat dari seluruh dunia di Montreal (Canda) sepakat untuk mengurangi jumlah penggunaan CFC.
5.1 Pembentukan Ozon
Pada tesk di atas dijelaskan bahwa ozon terbentuk pada lapisan atmosfer. Pada kenyataan sejumlah ozon akan dibentuk setiap harinya namun juga sejumlah ozon tertentu juga akan hilang di hari yang sama. Proses pembentukan lapisan ozon di ilustrasikan pada cuplikan komik berikut!
Mislakan kamu memiliki seorang paman yang mencoba memahami penjelasan yang bisa ditarik dari cuplikan komik di atas. Namun dia tidak mampu menarik kesimpulan karena dia tidak memiliki latar belakang pendidikan sains. Paman kamu sudah paham dengan adanya atsmosfer namun dia tidak paham dengan simbol O2 dan O3 yang ada pada gambar, sehingga dia memintamu untuk menjelaskan komik tersebut!
Tuliskanlah penjelasan yang akan kamu berikan kepada paman-mu terkait gambar tersebut serta hubungkan dengan informasi mengenai Ozon yang ada di bacaan.
5.2. Petir dan Ozon
Ozon juga dapat terbentuk pada saat terjadi petir. Hal ini menyebabkan beberapa bau khas tercium setelah badai terbentuk. Pada artikel berjudul Lapisan Ozon, terdapat informasi mengenai dampak baik dan buruk ozon bagi manusia dalam bentuk molekul.
Apakah Ozon yang terbentuk selama badai petir berbahaya atau bermanfaat bagi kehidupan manusia? Berikan Penjelasan mengenai jawaban yang kamu berikan!
5.3. Trend Konsentrasi Ozon
Pada bagian akhir paragraf di artikel Lapizan Ozon terdapat informasi mengenai Pertemuan Internasional yang diselenggarakan di Montreal, Canada. Pada pertemuan tersebut disebutkan bahwa Delegasi dari berbagai negara memutuskan untuk tidak mengurangi penggunaan jumlah gas CFC.
Pertanyaannya adalah :
Bagaimana konsentrasi dari CFC di atmosfer pada tahun 2040 jika Pertemuan tersebut tidak pernah terjadi?
Apakah konsentrasi Lapisan ozon akan berkurang pada tahun 2040 disebabkan oleh CFC tersebut?
6. Termodinamikan dan Kerja Panas
Peter adalah seorang insinyur pembangunan yang berangkat bekerja menggunakan mobil. Pada saat dia bekerja di lapangan, dia menaruh sejumlah air mineral dalam botol, paku dan martil di dalam mobil. Setelah siang hari mobil terjemur dan suhu di dalam mobil naik menjadi 40oC. Pada saat tersebut, Peter datang ke mobil dan mengambil ketiga barang tersebut dan merasakan ternyata paku dan martil nya yang dari besi terasa lebih panas.
Pertanyaannya adalah :
Berapakah suhu masing-masing barang yang diambil oleh Peter?
Jika Peter tidak datang mengambil air di dalam mobil, apakah air akan mendidih?
Berikan penjelasan anda mengenai jawaban tersebut!
AhmadDahlan.Net – Sebelumnya kita sudah membahas mengenai pegas. Pegas merupakan benda elastis yang apabila diberikan gaya akan mengalami pertambahan panjang. Hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas dan pertambahan panjang pada pegas di bahas dalam Hukum Hooke. Berikut penjelasan lebih lengkap mengenai hukum Hooke.
A. Pengertian Hukum Hooke
Hukum Hooke merupakan hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas dan pertambahan panjang yang dialami pegas. Hukum ini pertama kali disampaikan oleh ilmuwan bernama Robert Hooke.
Hukum ini menyatakan bahwa apabila gaya tarik pada pegas tidak melampaui batas elastis bahan, maka pertambahan panjang pegas akan berbanding lurus dengan gaya tariknya. Pada Hukum Hooke terdapat
B. Persamaan Hukum Hooke
Pegas dengan beban m menerima gaya tarikan sebesar F akan mengalami pertambahan panjang sebesar ∆x, sehingga diperoleh :
F=k.∆x
Keterangan, F : gaya tarik (N) k : tetapan pegas (N/m) ∆x : pertambahan panjang (m)
Persamaan di atas dikenal dengan Hukum Hooke. Adapun tetapan pegas (k) dapat dihitung menggunakan persamaan :
k=\frac{A.E}{L}
Keterangan, k : tetapan pegas (N/m) A : luas penampang (m2) E : modulus elastis (N/m2) L : panjang mula – mula pegas (m)
C. Contoh Soal
Suatu pegas akan bertambah panjang 10 cm jika diberikan gaya sebesar 10 N. Berapakah pertambahan panjang pegas jika diberi gaya sebesar 7 N?
Pembahasan
Dik : ∆x = 10 cm = 0,1 m N = 10 N
Dit : Berapakah pertambahan panjang pegas jika diberi gaya sebesar 7 N?
Pembahasan :
1. Mencari tetapan pegas
F=k.∆x
10\ N=k.(0,1\ m)
k=\frac{10\ N}{0,1\ m}
k=100\ \frac{N}{m}
Sehingga, tetapan pegas yang diperoleh adalah 100 N/m
2. Mencari pertambahan panjang pegas ketika N = 7 N
F=k.∆x
7\ N=100\ \frac{N}{m}.∆x
∆x=\frac{7\ N}{100\ \frac{N}{m}}
∆x=0,07 m
Sehingga, pertambahan panjang pegas yang mengalami gaya sebesar 7 N adalah 0,07 m.
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian menggunakan termometer untuk mengukur suhu? Apabila pernah, pernah, hasil pengukuran yang kalian peroleh tentunya menggunakan derajat Celcius. Hal ini dikarenakan termometer yang kita gunakan merupakan termometer skala Celcius. Bagaimana hasil pengukuran kalian jika menggunakan termometer skala Fahrenheit atau Reamur? Untuk menjawab hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut.
A. Pengertian Suhu
Suhu merupakan ukuran derajat panas dingin nya suatu benda atau sistem. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. Pada umumnya terdapat empat jenis skala pada termometer, yaitu termometer skala Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin.
Berikut perbandingan titik didih dan titik beku dari masing – masing termometer.
Jenis Termometer
Titik Didik
Titik Beku
Selisih
Perbandingan
Celcius
100 0C
0 0C
100
5
Reamur
80 0R
0 0R
80
4
Fahrenheit
212 0F
32 0F
180
9
Kelvin
373 K
273 K
100
5
Untuk mengkonversi suhu, kita menggunakan perbandingan selisih titik didih dan titik beku dari tiap termometer.
B. Persamaan Konversi Suhu
1. Skala Celcius
Untuk mengkonversi suhu ke derajat Celcius digunakan persamaan :
^0C=\frac{5}{perbandingan\ ^0Y}×\ ^0Y
Untuk mengkonversi derajat Celcius ke derajat suhu yang lain digunakan persamaan :
^0X=\frac{perbandingan\ ^0X}{5}×\ ^0C
2. Skala Reamur
Untuk mengkonversi suhu ke derajat Reamur digunakan persamaan :
^0R=\frac{4}{perbandingan\ ^0Y}×\ ^0Y
Untuk mengkonversi derajat Reamus ke derajat suhu yang lain digunakan persamaan :
^0X=\frac{perbandingan\ ^0X}{4}×\ ^0R
3. Skala Fahrenheit
Untuk mengkonversi suhu ke derajat Fahrenheit digunakan persamaan :
^0F=(\frac{9}{perbandingan\ ^0Y}×\ ^0Y)+32
Untuk mengkonversi derajat Fahrenheit ke derajat suhu yang lain digunakan persamaan :
^0X=(\frac{perbandingan\ ^0X}{9}×\ ^0F)-32
4. Skala Kelvin
Untuk mengkonversi suhu ke derajat Kelvin digunakan persamaan :
K=(\frac{5}{perbandingan\ ^0Y}×\ ^0Y)+273
Untuk mengkonversi derajat Kelvin ke derajat suhu yang lain digunakan persamaan :
^0X=(\frac{perbandingan\ ^0X}{5}×\ K)-273
Keterangan, 0Y : besar suhu yang telah di ketahui 0X : besar suhu yang ingin di konversi
5. Skala X
Sebelumnya, kita telah mengetahui cara mengkonversi suhu ke derajat Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan juga Kelvin. Bagaimana jika kita ingin mengkonversi suhu ke derajat X (derajat skala tidak diketahui)? Untuk mengetahui hal tersebut, kita harus membandingkan 2 buah termometer. Berikut persamaan yang digunakan untuk mengokonversi suhu dengan skala tidak diketahui
\frac{X-A}{B-A}=\frac{Y-C}{D-C}
Keterangan, X : skala yang ditunjuk oleh termometer 1 (X) A : titik beku termometer 1 (X) B : titik didih termometer 1 (X) Y : skala yang ditunjuk oleh termometer 2 (Y) C : titik beku termometer 2 (Y) D : titik didih termometer 2 (Y)
C. Contoh Soal
Sebuah termometer dengan skala 0X memiliki titik beku air pada -40 0X dan titik didih air 160 0X. Hasil pengukuran suhu yang diperoleh menggunakan termometer X adalah 15 0X. Maka besar suhu menggunakan termometer celcius adalah ?
Pembahasan
Dik : Termometer 1 adalah termometer X dan termometer 2 adalah termometer Celcius
Untuk Termometer X X = 15 0X A = -40 0X B = 160 0X
AhmadDahlan.Net – Energi merupakan satuan kapasitas untuk melakukan suatu pekerjaan atau usaha. Contoh energi yang bisa kita temukan di kehidupan sehari – hari adalah energi panas, energi listrik, energi mekanik, dan lain sebagainya. Energi dapat berubah bentuk menjadi energi lain, contohnya kipas yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Proses berubah nya energi ini diatur dalam Hukum Kekekalan Energi. Berikut adalah pembahasan mengenai Hukum Kekekalan Energi Mekanik.
A. Pengertian Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Hukum kekekalan energi merupakan hukum yang menyatakan bahwa energi tidak dapat dihilangkan, tetapi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dengan energi kinetik benda. Hukum kekekalan energi mekanik merupakan hukum yang menyatakan bahwa besar energi mekanik pada benda yang bergerak selalu tetap.
Benda yang bergerak vertikal ke atas memiliki energi potensial dan juga energi kinetik. Energi potensial benda dipengaruhi oleh ketinggian, sehingga semakin tinggi bola dilempar semakin besar energi potensial nya. Sedangkan, energi kinetik dipengaruhi oleh kecepatan benda, sehingga semakin berkurang kecepatan benda semakin kecil energi kinetiknya.
B. Persamaan Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Besarnya energi mekanik dapat dituliskan sebagai berikut :
E_m=E_p+E_k
E_m=(m.g.h)+(\frac12\ m.υ^2)
Berdasarkan prinsip Hukum Kekekalan Energi Mekanik, maka diperoleh :
E_{m1}=E_{m2}
E_{p1}+E_{k1}=E_{p2}+E_{k2}
Keterangan, Em : Energi mekanik (J) Ep : Energi potensial (J) Ek : Energi kinetik (J) m : massa (kg) g : percepatan gravitasi (m/s2) h : ketinggian benda (m) υ : kecepatan benda (m/s)
C. Contoh Soal
Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan vertikal ke atas. Pada ketingian 5 m kecepatan bola menjadi 10 m/s. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, tentukanlah energi mekanik bola yang dilemparkan!
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian memperhatikan proses pencucian mobil di tempat cuci mobil? Terkadang mobil diangkat ke atas agar mempermudah dalam proses pencucian mobil. Mobil diangkat menggunakan pompa hidrolik. Cara kerja pompa hidrolik ini menggunakan penerapan hukum Pascal. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai hukum Pascal.
A. Pengertian Hukum Pascal
Hukum Pascal merupakan salah satu hukum yang berlaku pada fluida statis. Hukum ini menyatakan bahwa fluida yang berada dalam wadah tertutup apabila diberikan gaya tekan eksternal maka tekanan pada fluida akan sebanding dengan besar gaya tekan eksternal yang diberikan.
B. Persamaan Hukum Pascal
Perhatikan ilustrasi pompa hidrolik di atas. Apabila diberi gaya tekan sebesar F1, maka dengan prinsip Hukum Pascal, diperoleh hubungan berikut :
P_1=P_2
\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}
Keterangan P1 : tekanan pada penampang 1 (Pa) P2 : tekanan pada penampang 2 (Pa) F1 : gaya pada penampang 1 (N) F2 : gaya pada penampang 2 (N) A1 : luas penampang 1 (m2) A2 : luas penampang 2 (m2)
Pompa hidrolik yang diberi gaya tekan berupa F1 akan membuat fluida yang berada pada piston kiri bergerak ke bawah sebesar h1 dan akan bergerak ke piston kanan hingga mendorong ke atas sebesar h2. Sehingga, berdasarkan hukum Pascal diperoleh :
A_1.h_1=A_2.h_2
Keterangan A1 : luas penampang 1(m2) A2 : luas penampang 2 (m2) h1 : ketinggian 1 (m) h2 : ketinggian 2 (m)
C. Contoh Soal
Sebuah pengungkit hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Udara bertekanan tinggi digunakan untuk menekan piston kecil yang memiliki jari-jari 10 cm. Takanan yang diterima diteruskan oleh cairan didalam sistem tertutup ke piston besar yang memiliki jari-jari 20 cm. Berapa besar gaya yang harus diberikan udara bertekanan tinggi untuk mengangkat mobil yang memiliki berat sebesar 13.300 N?
Pembahasan
Dik : r1 = 10 cm = 0,1 m r2 = 20 cm = 0,2 m F2 = 13.300 N
Dit : Gaya yang harus diberikan udara bertekanan tinggi untuk mengangkat mobil (F2)
AhmadDahlan.Net – Masih ingatkah kalian dengan materi GLBB atau Gerak Lurus Beraturan? Contoh dari GLBB adalah gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke atas. Kali ini kita akan membahas lebih lanjut mengenai rumus atau persamaan pada gerak vertikal ke atas
A. Pengertian Gerak Vertikal Ke Atas
Gerak vertikal ke atas merupakan gerak benda yang dilemparkan secara vertikal ke atas dengan pemberian kecepatan awal. Pada gerak vertikal ke atas, benda mendapatkan pengaruh oleh percepatan gravitasi, namun karena arah pergerakan benda berlawanan arah dengan percepatan gravitasi, benda perlahan – lahan akan dikurangi kecepatannya atau mengalami perlambatan.
B. Persamaan Gerak Vertikal ke Atas
1. Kecepatan benda
Pada GLBB berlaku persamaan :
υ_t=υ_0+at
υ_t^2=υ_0^2+2as
Karena pada gerak vertikal ke atas, diketahui bahwa s = h dan a = -g (gerak benda berlawanan arah dengan percepatan gravitasi) sehingga persamaan diatas menjadi :
υ_t=υ_0-gt
atau
υ_t^2=υ_0^2-2gh
υ_t=\sqrt{υ_0^2-2gh}
Keterangan, υt : kecepatan benda pada saat t sekon (m/s) υ0 : kecepatan awal benda (m/s) g : percepatan gravitasi (m/s2) t : waktu (s) h : ketinggian bola (m)
2. Ketinggian maksimum benda
Ketika benda mencapai ketinggian maksimum, maka pada gerak vertikal ke atas υt = 0 m/s, sehingga persamaan waktu maksimum adalah :
υ_t^2=υ_0^2-2gh_{max}
0^2=υ_0^2-2gh_{max}
2gh_{max}=υ_0^2
h_{max}=\frac{υ_0^2}{2g}
Keterangan, hmax : ketinggian maksimum bola (m) υ0 : kecepatan awal benda (m/s) g : percepatan gravitasi (m/s2)
3. Waktu ketika bola mencapai ketinggian maksimum
Ketika benda mencapai ketinggian maksimum, maka pada gerak vertikal ke atas υt = 0 m/s, sehingga persamaan waktu maksimum adalah :
υ_t=υ_0-gt
0=υ_0-gt_{max}
gt_{max}=υ_0
t_{max}=\frac{υ_0}{g}
Keterangan, tmax : waktu ketika bola mencapai ketinggian tertinggi (s) υ0 : kecepatan awal benda (m/s) g : percepatan gravitasi (m/s2)
3. Contoh Soal
Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dan mencapai titik tertinggi 20 m. Hitunglah kecepatan awal dan waktu benda mencapat titik tertinggi!
Pembahasan
Dik : h = 20 m
Dit : υ0 = ? tmax = ?
Pembahasan : 1. Kecepatan awal benda
h_{max}=\frac{υ_0^2}{2g}
υ_0^2=h_{max}×2g
υ_0^2=20\ m×2(10\ m/s^2)
υ_0^2=400
υ_0=\sqrt{400}
υ_0=20\ m/s
Jadi kecepatan awal bola adalah 20 m/s
2. Waktu mencapai titik tertinggi
t_{max}=\frac{υ_0}{g}
t_{max}=\frac{20\ m/s}{10\ m/s^2}
t_{max}=2 s
Jadi, bola mencapai titik tertinggi pada saat waktu 2 detik.
AhmadDahlan.Net – Manakah yang lebih mudah ketika menarik benda di bidang licin seperti lantai atau menarik benda di atas batuan kasar? Pastinya akan lebih mudah menarik benda di atas lantai karena gaya gesek benda kecil. Untuk memahami apa itu gaya gesek, perhatikan penjelasan berikut.
A. Pengertian Gaya Gesek
Gaya gesek merupakan gaya yang terjadi karena terdapat dua permukaan benda yang saling bersentuhan. Gaya gesek memiliki arah yang berlawanan dengan gaya yang diberikan kepada benda.
Terdapat dua pembagian gaya gesek, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang terjadi selama benda belum bergerak atau masih dalam keadaan diam. Apabila gaya yang diberikan ke benda lebih besar daripada gaya gesek statis (F > fs) maka benda akan bergerak. Gaya gesek kinetis merupakan gaya gesek yang bekerja pada benda yang bergerak.
B. Persamaan Gaya Gesek
1. Gaya gesek statis
Gaya gesek statis dapat dirumuskan sebagai berikut :
f=μ_s×N
Keterangan, f : gaya gesek (N) μs : koefisien gesek statis N : gaya normal (N)
2. Gaya gesek kinetis
Gaya gesek kinetis dapat dirumuskan sebagai berikut :
f=μ_k×N
Keterangan, f : gaya gesek (N) μk : koefisien gesek kinetis N : gaya normal (N)
C. Contoh Soal
Balok yang massanya 7,5 kg ditarik dengan gaya 60 N di atas lantai mendatar yang kasar. Koefisien gesekan kinetis antara balok dan lantai 0,4. Jika g = 10 m/s2 . Tentukanlah percepatan balok.
