Kategori: Fisika

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

Teori Dualisme Partikel-Gelombang de Broglie
AhmadDahlan.NET – Kesimpulan Einsteins mengenai percobaan efek fotolistrik mengokohkan bahwa cahaya tidak hanya memiliki karakteristik sebagai gelombang tapi juga bisa sebagai partikel. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam pada saat ditumbuk frekuensi ambang logam terjadi secara spontan namun tidak demikian jika frekuensinya lebih rendah dari frekuensi kerja.

Sekalipun penyinaran dilakukan dalam waktu yang lama, elektron tidak akan terlepas. Dengan demikian pada fenomena ini, cahaya tidak bersifat kontinu. Solusi yang ditawarkan Einsten adalah kuantisasi gelombang dalam bentuk quanta. Quanta cahaya ini selanjutnya disebut foton dan fenomena spontan ini dianalogikan dengan tumbukan. Dengan demikian cahaya dipandang memiliki momentum.
```
p = hν 
```
karena ν=1/λ, maka
```
\ p = \frac{h}{λ}
```
Hipotesa de Broglie

Hipotesis de Broglie membuat hipotesis yang menjadi komplemen dari sifat dualisme Gelombang-Partikel dimana ya menganggap bahwa semua partikel memiliki sifat sebagai partikel. Sifat Partikel sebagai gelombang ditinjau dari panjang gelombang yang dibentuk oleh gelombang yang berhubungan dengan sifat gelombang lainnya.

Berdasarkan persamaan momentum foton yang diajukan oleh Einstein, de Broglie mengajukan teori Partikel-Gelombang melalui hubungan antara Panjang gelombang (λ) dan memonetumnya yakni :
```
λ=\frac{h}{p}
```
dimana momentum, p = mv, maka
```
λ=\frac{h}{mv}
```
λ dalam persamaan ini disebut sebagai panjang gelombang de Broglie. Meskipun demikian tidak ada penjelsan detail dari de Broglie mengapa ia mengambil persamaan energi untuk menghubungkan dengan panjang gelombang pada teori dualisme partikel-gelombang.

Namun Energi yang dihubungkan bisa dalam bentuk Energi total, energi kinetik atau total energi relativistik. Pada foton, semua energi tersebut sama namun belum tentu untuk partikel kuantum yang lain.

Contoh Kasus

Jika semua partikel memiliki karakteristik sebagai gelombang menurut de Broglie, mengapa hal tersebut sulit diamati pada partikel dalam kehidupan sehari-hari?

Solusi

Kita misalkan saja sebuah bola Rugby (Amerika Football) dilempar dengan kecepatan 20 m/s ke arah mendatar. Jika massa bola adalah 500 gram maka panjang gelombang de broglie nya adalah :
```
λ=\frac{h}{mv}
```
```
λ=\frac{6,626× 10^{-34} Js}{0,5\ kg \ . \ 20 \ m/s} = 0,6626.10^{-34}\ m
```
perhatikan orde panjang gelombang de Broglie yang dibentuk adalah 0,6626 x 10^-34 m memiliki dimensi yang sangat kecil dan sulit diamati. Selain itu jika Bola ini ingin ditinjau dari sifatnya sebagai gelombang misalnya dapat terdifraksi maka ukuran celah yang sesuai dengan panjang gelombang sangat jauh lebih kecil dari ukuran fisik bola yakni sekitar 30 cm.

Implikasi Teori de Broglie

Implikasi dari teori Partikel-Gelombang de Broglie ini dibatasi oleh konstanta plank (h) dengan demikian benda-benda dengan ukuran macro tidak akan bisa diamati dalam bentuk gelombang. Panjang gelombang tersebut masih sangat kecil untuk diuji dalam peneltian, namun pada tingkat atom, partikel elementer dan kecepatan yang tinggi.

Meskipun tidak didsari dari eksperimen namun Hipotesa di Broglie ini menjadi landasan dalam banyak pengamatan Partikel-Gelombang. Implementasi paling paripurna dari teori ini adalah X-Ray Difarction atau XRD. Pada XRD, elektron dipercepat dan ditembakkan pada permukaan zat padat sehingga membentuk pola difraksi. Pola difraksi ini kemudian dianalisis hingga menghasilkan data jarak antar kisi dan bentuk kisi partikel.
21 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Besaran Pokok dan Turunan
AhmadDahlan.Net – Kita pastinya sudah terbiasa melakukan pengukuran dalam kehidupan sehari – hari kita, baik itu secara sadar maupun tak sadar. Hasil pengukuran yang kita peroleh dan kita nyatakan sebagai angka disebut dengan besaran. Besaran merupakan segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.

Dalam bidang fisika, besaran terbagi menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai kedua jenis dari besaran.

A. Pengertian Besaran Pokok

Besaran pokok merupakan besaran yang satuannya telah ditetapkan sebelumnya dan biasa disebut sebagai satuan pokok atau satuan standar. Satuan merupakan suatu yang nilainya telah ditetapkan terlebih dahulu sebagai dasar dalam melakukan pengukuran.

Berikut daftar besaran pokok beserta satuannya :

Daftar Besaran Pokok

Daftar Besaran Pokok Tambahan

Terdapat banyak satuan pada besaran pokok, tetapi satuan yang digunakan adalah satuan yang dinyatakan dalam Sistem Internasional atau biasa disingkat SI.

B. Besaran Turunan

Besaran turunan merupakan besaran yang satuan nya diturunkan atau dijabarkan dari satuan besaran pokok. Salah satu contoh besaran yang diturunkan dari besaran pokok adalah :

1. Luas suatu persegi

Luas dirumuskan sebagai panjang x lebar. Panjang dan lebar keduanya merupakan besaran pokok panjang. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa luas termasuk besaran turunan karena berasal dari perkalian dua besaran pokok.

Berikut beberapa contoh besaran turunan beserta satuannya :

Daftar Beberapa Besaran Turunan

C. Dimensi Besaran

Dimensi besaran merupakan cara besaran itu tersusun dari besaran – besaran pokoknya. Setiap besaran pokok memiliki dimensi. Untuk besaran turunan, dimensi nya diperoleh dari rumus besaran turunan yang dinyatakan dalam besaran pokok.

Berikut daftar dimensi yang dimiliki oleh besaran pokok :

Contoh Soal

Tentukanlah dimensi dari besaran turunan kecepatan!

Pembahasan

a. Kecepatan
```
v=\frac{perpindahan}{waktu}
```
perpindahan merupakan besaran pokok panjang, sehingga berdasarkan tabel daftar dimensi besaran pokok, diperoleh :
```
v=\frac{[L]}{[T]}=[L][T]^{-1}
```
Sehingga, dimensi dari kecepatan adalah [L][T]^-1
21 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Menghitung Skala Pada Mikrometer Sekrup
AhmadDahlan.Net – Pengukuran merupakan kegiatan yang selalu dikerjakan dalam kehidupan sehari – hari. Pengukuran biasanya dilakukan menggunakan bantuan alat ukur. Salah satu alat ukur yang biasa digunakan adalah mikrometer sekrup. Berikut penjelasan mengenai mikrometer sekrup

A. Pengertian Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup merupakan alat ukur yang dapat mengukur panjang, tebal, dan diameter dari suatu benda. Tingkat ketelitian dari mikrometer sekrup adalah 0,01 mm. Berikut bagian dari mikrometer sekrup beserta fungsinya :
1. Poros tetap merupakan poros yang tidak dapat digeser dan berfungsi untuk menahan benda yang akan diukur
2. Poros atau spindel merupakan poros yang dapat memanjang atau memendek apabila digeser.
3. Bingkai merupakan rangka dari mikrometer sekrup yang berfungsi sebagai tempat pegangan pada mikrometer.
4. Pengunci berfungsi untuk menahan poros agar tidak bergerak saat dilakukannya pembacaan hasil pengukuran
5. Skala utama merupakan skala yang terdapat pada selubung dalam mikrometer yang terdiri dari 50 bagian skala dan batas ukur tertinggi 25 mm
6. Skala nonius atau skala putar merupakan skala yang terletak pada selubung luar dari mikrometer yang terdiri dari 50 skala
7. Ratchet berfungsi sebagai pengencangan poros gerak ketika melakukan pengukuran. Ratchet diputar hingga terdengar bunyi “klik” yang menandakan bahwa pengukuran telah siap dilakukan.
B. Menghitung Hasil Pengukuran Mikrometer Sekrup

Perhatikan contoh pengukuran diameter bola menggunakan mikrometer sekrup di bawah ini :

Dari gambar hasil pengukuran diatas, terdapat beberapa poin yang perlu kita ketahui, yaitu sebagai berikut:

1. Hasil penunjukan skala utama

Pada gambar diatas, terlihat hasil yang ditunjukkan pada skala utama adalah 4,5 mm.

2. Hasil penunjukan skala nonius

Cara melihat penunjukan skala nonius adalah dengan mencari skala yang selurus atau yang paling mendekati dengan garis tengah skala utama. Pada gambar diatas, terlihat bahwa skala ke 11 yang selurus dengan skala utama. Sehingga, penunjukan pada skala nonius adalah 11 skala

3. Menghitung hasil perhitungan
```
HP=HPU+(HPN×tingkat\ ketelitian\ alat)
```
keterangan,
HP : Hasil pengukuran
HPU : Hasil penunjukan skala utama (mm)
HPN : Hasil penunjukan skala nonius
tingkat ketelitian mikrometer sekrup adalah 0,01 mm

Hasil pengukuran yang diperoleh adalah :
```
HP=4,5\ mm+(11×0,01\ mm)
```
```
HP=4,5\ mm+(0,11\ mm)
```
```
HP=4,61\ mm
```
jadi, hasil perhitungan yang diperoleh adalah 4,61 mm
21 Maret 2022
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
AhmadDahlan.NET – Prinsip Ketidakpastian Heisenberg adalah salah satu dasar penting dalam mengkaji fenomena kuantum bahkan sampai pada bagian mekanika kuantum yang selanjutnya kita sebut saja fisika kuantum. Sebagian besar fenomena dalam fisika kuantum seperti bertolak dengan pandangan pada fisika klasik. Salah satunya adalah sifat deterministik di fisika klasik yang tidak cukup handal digunakan mengkaji fenomena kuantum.

Heisenberg menyatakan bahwa mustahil untuk mengukur secara pasti posisi dan momentum dari sebuah objek kuantum. Prinsip ini muncul dari sifat dualisme gelombang-partikel, dengan demikian prinsip ini bisa diabaikan pada materi-materi dengan ukuran makroskopik.

Misalnya pada bola billiard yang menggelinding di atas meja. Posisi dan momentum dari bola billiard ini bisa dihitung dengan pasti namun tidak demikian dengan partikel seukuran atom dan sub atom. Setiap kali adan peningkatkan kepastian dalam menentukan posisi dari partikel akan berdampak pada peningkatan aspek ketidakpastian dari sisi kecepatan partikel.

Misalkan dalam kasus pengukuran posisi dari elektron. Proses pengukuran posisi ini dilakukan dengan menembakkan elektron sehingga terjadi tumbukan dimana foto akan bergerak dari sumber, bertumbukkan dan akhirnya ke arah perangkat penangkap foton.

Foton dianggap sebagai partikel yang membawa momentum terhingga (finite), sehinggga ketika tumbukan akan terjadi pertukaran momentum antara foton dan elektron. Pertukuaran momentum ini akan berdampak pada peningkatan momentum elektron. Dengan demikian setiap kali pengukuran posisi dari partikel akan meningkatkan ketidakpastian terhadap nilai momemtum elektron.

JIka hal yang sama dilakukan untuk benda-benda makro seperti menumbukkan foton dengan bola basket. Ukuran massa bola basket yang jauh lebih besar dibandingkan dengan foton membuat mometum dari foton dapat diabaikan.

A. Ketidakpastian Heisenberg

Paket gelombang 1 dimensi Gaussian menunjukkan bahwa posisi partikel bisa jadi berada pada berada pada rentang lebar tertentu (Δx) di aarah x. Varibel ini terhubung dengan rentang momentum (Δp) untuk distribusi momentum p_x.

Hubungan keduanya memenuhi transformasi fourier yakni :
```
Δx.Δp ≳ \frac{ħ}{2} 
```
Perhatikan operator ≳ yang berarti bahwa nilai dari boleh jadi sama dengan atau lebih besar dari. Dalam konteks ini operator tersebut menunjukkan Prinsip ketidakpastian Heisenberg untuk posisi dan momentum.

Persamaan Δx.Δp ≳ ħ/2 berlaku dimana P = mv dengan demikian :
```
Δx.Δm.Δv ≳ \frac{ħ}{2}
```
Jika selama tumbukan massa dari partikel tidak berubah maka persamaan ini juga bis dituliskan dalam bentuk :
```
Δx.Δv ≳ \frac{ħ}{2m}
```
Hal ini memberikan penjelasan bahwa radasi elektromagnetik dan materi mikroskopi (kuanta) memiliki dua wujud yakni memiliki momentum dan gelombang.
20 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Skala Pada Jangka Sorong
AhmadDahlan.Net – Dalam kehidupan sehari – hari kita selalu melakukan pengukuran, baik secara sadar maupun tidak sadar. Contoh pengukuran dalam kehidupan sehari – hari adalah perhitungan jam pada jam dinding, spidometer untuk mengukur kelajuan pada motor, dan lain sebagainya.

Dalam Fisika, pengukuran merupakan proses mengukur suatu besaran. Pengukuran ini menggunakan berbagai macam alat ukur. Pada materi ini, kita akan membahas mengenai pengukuran menggunakan Jangka Sorong.

A. Pengertian Jangka Sorong

Jangka sorong atau biasa disebut dengan mistar geser merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tebal, panjang, lebar benda, diameter (diameter dalam maupun luar benda) dan kedalaman suatu tabung. Jangka sorong memiliki ketelitian sampai dengan 0,1 mm atau 0,01 cm.

Berikut bagian – bagian dari jangka sorong beserta fungsinya
1. Rahang dalam berfungsi untuk mengukur diameter dalam suatu lubang, misalnya pipa, tutup botol, dsb. Rahang dalam ini terdiri atas 2, yaitu rahang tetap atas dan rahang geser atas.
2. Rahang luar berfungsi untuk mengukur diameter luar, panjang, dan ketebalan suatu benda. Rahang luar ini juga terdiri atas 2, yaitu rahang tetap bawah dan rahang geser bawah.
3. Pengunci pada jangka sorong berfungsi untuk mengunci atau menahan rahang geser agar tidak bergerak pada saat melakukan pengukuran.
4. Skala Utama merupakan skala yang berfungsi untuk menunjukkan hasil utama pengukuran yang biasanya dinyatakan dalam satuan cm (centimeter).
5. Skala nonius merupakan skala yang berfungsi untuk menambahkan tingkat akurasi pada hasil pengukuran, biasanya dinyatakan dalam satuan inchi atau mm (milimeter).
6. Ujung pengukur kedalaman merupakan bagian ujung dari jangka sorong yang berfungsi untuk mengukur kedalaman suatu lubang.
B. Menghitung Hasil Pengukuran Jangka Sorong

Perhatikan contoh pengkuran berikut:

Dari hasil pengukuran diatas, terdapat beberapa poin yang perlu kita ketahui, yaitu sebagai berikut:

1. Hasil penunjukan skala utama

Cara melihat penunjukan pada skala utama adalah adalah melihat skala yang yang ditunjukkan sebelum skala 0 pada skala nonius. Pada gambar diatas skala yang ditunjukkan sebelum skala 0 nonius adalah 1,1 cm.

2. Hasil penunjukan skala nonius

Cara melihat penunjukan skala nonius adalah melihat skala yang berimpit antara skala nonius dgn skala utama. Pada gambar diatas, skala yang berimpit pada skala nonius adalah 7 mm.

3. Menghitung hasil pengukuran
```
HP=HPU + (HPN×tingkat\ ketelitan\ jangka\ sorong)
```
keterangan,
HP : Hasil pengukuran
HPU : Hasil penunjukan skala utama (cm)
HPN : Hasil penunjukan skala nonius (mm)

Hasil pengukuran yang diperoleh adalah :
```
HP=1,1\ cm + (7\ mm×0,01\ cm)
```
```
HP=1,1\ cm + (0,07\ cm)
```
```
HP=1,17\ cm 
```
Jadi, hasil pengukuran diatas adalah 1,17 cm
19 Maret 2022
Radiasi Termal
AhmadDahlan.NET – Radiasi termal adalah proses perpindahan energi (kalor) dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang diemesikan dari permukaan sebuah benda. Maka dari itu, Radiasi Termal dipancarkan ke segala arah dengan kecepatan radaisi setara dengan kecepatan cahaya. Selain itu bentuk Gelombang Elektromagnetik ini menunjukkan jika Radiasi Termal bisa dipancarkan baik dengan atau tanpa medium.

Radiasi Termal

Pada awalnya, fisikawan berpendapat bahwa hanya benda dengan suhu tinggi yang memancarkan radiasi seperti pada besi yang dipanaskan sampai berpendar pada suhu tinggi.

Seiring dengan perkembangan instrumen pengukuran GEM, akhirnya disadari bahwa semua benda akan memancarkan radiasi. Bentuk Radiasi termal yang dipancarkan dibedakan berdasarkan panjang gelombangnya. Jenisnya mulai dari panjang gelombang terpanjang (λ) atau Gelombang Macro sampai pada λ terpendek seperti Sinar Gamma (γ).

Intensitas energi radiasi dari sebuah benda bergantung dari luas permukaan (A) dan suhu benda (T) berpangkat empat. Menurut Hukum Stefan-Boltzmann, Daya Radiasi benda adalah
```
P = \frac{Q}{t}= eσAT^4
```
dimana σ adalah Konstanta Stefan-Boltzmann sebesar 5,67.10-8 Wm^-2 K^-4 dan e adalah emisivitas benda dengan nilai 0 sampai 1.

Menurut Hukum Kirchoff tentang radiasi, Benda dengan warna gelap akan meradiasikan energi lebih cepat dibandingkan dengan benda berwarna terang. Karena bergantung warnanya, maka daya emisi dan absobsi radiasi dari sebuah benda akan selalu sama. Hukum Kirchoff juga menyatakan bahwa benda hitam sempurna memiliki nilai e = 1 dan untuk benda putih sempurna e = 0.

Contoh Kasus!

Sebuah benda bersuhu 127^oC memiliki emisivitas benda 0,5. Jika luas permukaan benda adalah 400cm2, maka tentukan pancaran radiasi termal yang dipancarkan benda tersebut!
```
P = eσAT^4
```
```
P = (0,5)(5,67.10^{-8} Wm^{-2}K^{-4})(4 . 10^{-2} m^2)(400K)^4
```
```
P = 29,0304 \ W/m^2
```
15 Maret 2022
Konduktivitas Termal
AhmadDahlan.NET – Panas atau Kalor adalah bentuk energi yang ditinjau dalam keadaan berpindah (bergerak). Proses perpindahan panas ini bergantung dari fase benda yang memindahkan dan menerima panas. Pada benda dengan fase solid, panas berpindah tanpa diikuti perpindahan materinya. Perpindahan ini disebut sebagai Konduktivitas Panas.

Konduktivitas Termal

Ketika dua buah benda padat bersentuhan satu sama lain, akan terjadi interaksi antar partikel yang ada di bidang batas bensa. Interaksi ini dapat melibatkan perpindahan kalor jika salah satu dari benda tersebut memiliki suhu yang lebih tinggi.

Interaksi energi panas yang terjadi pada proses konduksi tidak melibatkan pertukaran materi antar benda. Proses perpindahan energi terjadi berdasarkan prinsip momentum pada tingkat partikel. Interkasi tersebut ditunjukkan pada ilustrasi di bawah ini!

Ilustrasi di atas menunjukkan dua ujung yang bersentuhan antara dua benda dengan energi kinetik partikel di daerah sekitar bidang batas yang berbeda. Moleku yang awalnya memiliki suhu T₁ akan menumbuk dinding yang juga ditumbuk oleh molekul dengan suhu T₃.

Tumbukan antara Molekul T₁ dan T₃ inilah yang menyebabkan perpindahan energi panas antar partikel. Energi dari T₁ yang lebih tinggi berpindah ke T₃, sehingga suhunya berubah menjadi T₄. Karena kehilangan energi, maka suhu T₁ akan turun menjadi T₂.

Identitas suhu yang dapat dikenali dari poses ini adalah

T₁>T₂
T₁>T₃
T₃<T₄

Hubungan antara T₂ dan T₄ tidak bisa ditentukan karena hal ini bergantung dari selesih perbedaan suhu antara T₁ dan T_3.

Kecepatan perpindahan energi panas tergantung dari selisih panas dari dua benda dan seberapa luas bidang sentuh antara benda. Dengan demikian perpindahan panas dapat dinyatakan dalam bentuk :
```
\frac{Q}{t} ∼ \frac{A.dT}{L}
```
Kecepatan perpindahan panas ini bergantung dari koefisiens konduktivitas termal (k) sebuah benda. Dengan demikian rumus konduktivitas termal yakni :
```
\frac{Q}{t} = \frac{k.A.\Delta T}{L}
```
Simbol Q ini mewakili yang berpindah selama selang waktu t. Dengan demikian Konduktitvas Termal ini memiliki satuan Joule/sekon atay Watt. Satuan ini adalah satuan daya (P).

Konduktivitas termal terjadi bedan dengan fasa padat namun tidak semua benda bisa mengalami Perpindahan panas ini. Benda dengan konduktivitas tinggi bisa mengalami perubahan panas sangat cepat, benda-benda ini disebut konduktor panas dan pada umumnya konduktor panas yang baik adalah logam. Benda yang sulit melakukan transfer panas melalui konduksi disebut isolator dan umumnya merupakan polimer.

Contoh Soal
1. Sebatang besi dengan luas penampang 24 cm₂ memiliki panjang 4 m. Jika perbedaan suhu antara ujung-ujung besi ini adalah 50º C dan koefisien konduksi termalnya adalah 0,2 kal/msC, maka kecepatan rambat kalor adalah…
2. Dua batang besi X dan Y disambungkan pada salah satu ujungnya. Pada ujung-ujung yang lain diberi panas dengan suhu berbeda, 60º C dan 30º C. Jika panjang logam sama dan konduktivitas besi X dua kali lipat besi Y. Suhu sambungan dari logam tersebut adalah …
15 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Bernoulli
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian melihat pemadam kebakaran yang sedang memadamkan api? Pemadam kebakaran ketika sedang memadamkan api akan menyemprotkan air dari selang yang sangat panjang dan ditempatkan dengan posisi ujung selang diletakkan lebih tinggi.

Kegiatan pemadam kebakaran dalam penggunaan selang ini menggunakan konsep Hukum Bernoulli. Perhatikan penjelasan berikut, agar lebih memahami mengenai Hukum Bernoulli.

A. Pengertian Hukum Bernoulli

Hukum bernoulli menjelaskan tentang hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian dari fluida yang mengalir dari 2 titik yang berbeda. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah dari tekanan, serta energi kinetik dan energi potensial pada tiap volume yang berada di setiap titik aliran fluida adalah sama.

Penerapan hukum ini dalam kehidupan kita dapat dilihat pada pesawat terbang. Kedua sayap pada pesawat terbang menerapkan hukum Bernoulli pada pengaplikasiannya.

B. Persamaan Hukum Bernoulli

Secara umum persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut :
```
P+ρgh+\frac{1}{2}ρυ^2=konstan
```
Keterangan,
P : tekanan (Pascal)
ρ : massa jenis fluida (kg/m³)
υ : kecepatan aliran fluida (m/s²)
g : percepatan gravitasi (m/s²)
h : ketinggian (m)

C. Contoh Soal

Perhatikan gambar berikut !

Pemadam kebakaran menyemprotkan air dari sebuah selang seperti pada gambar di atas. Besar kecepatan air pada titik 1 adalah 3 m/s dan tekanannya P₁ = 123000 Pa. Pada titik 2, selang memiliki ketinggian 1,2 meter lebih tinggi dari titik 1 dan besar kecepatan air 1 m/s. Dengan menggunakan hukum bernoulli tentukan besar tekanan pada titik 2 !

Pembahasan

Dik :
P₁= 12300 Pa
υ₁ = 3 m/s
υ₂ = 1 m/s
h₁ = 0 m
h₂ = 1,2 m
ρ_air = 1000 kg/m³
g = 10 m/s²

Dit :
P₂ = ?

Pembahasan :
```
P+ρgh+\frac{1}{2}ρv^2=konstan
```
```
P_1+ρgh_1+\frac{1}{2}ρv_1^2=P_2+ρgh_2+\frac{1}{2}ρv_2^2
```
```
P_2=P_1+ρgh_1+\frac{1}{2}ρv_1^2-ρgh_2-\frac{1}{2}ρv_2^2
```
```
P_2=12300+(1000)(10)(0)+\frac{1}{2}(1000)(3)^2\\-(1000)(10)(1,2)-\frac{1}{2}(1000)(1^2)
```
```
P_2=12300+0+4500-12000-500
```
```
P_2=4300\ Pa
```
Jadi tekanan air pada selang di titik ke 2 adalah 4300 Pascal
13 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Hukum Archimedes
AhmadDahlan.Net – Rumus hukum Archimedes digunakan untuk menghitung gaya apung yang diberikan oleh sebuah fluida terhadap benda yang tercelup di dalamnya. Menurut Archimedes, gaya angkat zat cair itu sama besar dengan Berat fluida yang dipindahkan. Dengan demikian hukum tersebut dapat dituliskan dalam formulasi matematika sebagai berikut:
```
F_a=W_f
```
```
F_a = m_fg
```
dimana m = ρV, maka
```
F_a= ρgV
```
keterangan:

F_a : gaya apung (N)
ρ : massa jenis fluida (kg/m³)
g : percepatan gravitasi (m/s²)
V : volume benda tercelup (m³)

Ketika kalian memasukkan gabus ke dalam wadah berisi air, gabus tersebut akan mengapung dan bergerak ke atas permukaan air. Hal ini karena gabus memiliki gaya apung atau gaya Archimedes yang membuatnya bergerak naik ke atas permukaan. Berikut penjelasan lebih lengkap mengenai gaya apung dalam hukum Archimedes

A. Pengertian Gaya Archimedes

Gaya Archimedes merupakan gaya angkat ke atas yang dimiliki benda apabila berada di dalam fluida. Gaya Archimedes biasanya juga disebut dengan gaya apung. Gaya ini pertamakali ditemukan oleh Ilmuwan bernama Archimedes dalam hukum Archimedes.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya ke atas atau gaya apung yang besarnya sama dengan berat fluida yang di tumpahkan nya.

Dengan mengetahui gaya Archimedes, kita dapat mengetahui posisi benda dalam fluida, yaitu :

Mengapung apabila F_a = W
Melayang apabila F_a = W
Tenggelam apabila F_a > W

B. Persamaan Gaya Archimedes

Gaya Archimedes atau gaya apung dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
F_a=W_u-W_f
```
keterangan,
F_a : gaya Archimedes (N)
W_u : gaya berat benda di udara (N)
W_f : gaya berat benda di fluida (N)

Selain persamaan di atas, gaya Archimedes atau gaya apung juga dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
F_a=ρ_f.V_{bf}.g
```
keterangan,
F_a : gaya Archimedes (N)
ρ_f : massa jenis fluida (kg/m³)
V_bf : volume benda yang tercelup dalam fluida (m³)
g : percepatan gravitasi (m/s²)

C. Contoh Soal

Sebuah benda ketika berada di udara memiliki berat 500 N, sedangkan ketika
dicelupkan dalam air seluruhnya memiliki berat 400 N. Jika massa jenis air
1000 kg/m³, hitunglah besar volume benda yang tercelup dalam air !

Pembahasan

Dik :
W_u : 500 N
W_f : 400 N
ρ_f : 1000 kg/m³

Dit :
V_bf

Pembahasan :
1. Mencari besar gaya Archimedes
```
F_a=W_u-W_f
```
```
F_a=500\ N-400\ N
```
```
F_a=100\ N
```
2. Mencari besar volume benda yang tercelup
```
F_a=ρ_f.V_{bf}.g
```
```
100\ N=1000\ kg/m^3\ .\ V_{bf}\ .\ 10\ m/s^2
```
```
100\ N=10000\ N/m^3\ .\ V_{bf}
```
```
V_{bf}=\frac{100\ N.m^3}{10000\ N}
```
```
V_{bf}=0,01\ m^3=10\ cm^3
```
Jadi, besar volume benda yang tercelup kedalam air adalah sebesar 10 cm³.
13 Maret 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Gelombang Berdiri
AhmadDahlan.Net – Pernah kah kalian memainkan sebuah tali hingga bergerak naik turun? Atau pernahkah kalian bermain sebuah gitar? Jika pernah, contoh kegiatan di atas merupakan contoh dari peristiwa gelombang. Pada kali ini, kita akan membahas mengenai gelombang berdiri.

A. Pengertian Gelombang Berdiri

Gelombang berdiri atau gelombang stasioner merupakan gabungan dari dua gelombang yang amplitudonya berubah – ubah dengan arah rambat gelombang yang berlawanan. Pada gelombang ini, kita akan mengenal istilah perut dan simpul. Perut merupakan titik yang memiliki amplitudo maksimum, dan simpul merupakan titik yang memiliki amplitudo minimum.

Gambar diatas merupakan posisi perut dan simpul pada gelombang stasioner, dimana P melambangkan perut dan S melambangkan simpul.

B. Persamaan Gelombang Berdiri

1. Ujung bebas

Gelombang Berdiri Ujung Bebas

Pada gelombang berdiri ujung bebas, gelombang yang datang dan gelombang pantul tidak memiliki perubahan fase. Sehingga persamaan gelombang berdiri ujung bebas, dituliskan sebagai berikut :
```
Y_p=2A\cos{(kx)}\sin{(ωt)}
```
Amplitudo gelombang berdiri ujung bebas dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
A_p=2A\cos{(kx)}
```
keterangan,
Y_p : simpangan gelombang berdiri (m)
A_p : amplitudo gelombang berdiri (m)
k : bilangan gelombang
ω : kecepatan sudut gelombang (rad/s)
t : lama gelombang bergetar (s)

Adapun untuk letak perut dan simpul gelombang berdiri ujung bebas, dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
P_n=\frac{1}{2}λn
```
dengan n = 0, 1, 2, 3, ….
```
S_n=\frac{1}{4}λ(2n+1)
```
dengan n = 0, 1, 2, 3, ….

keterangan,
P_n : perut ke – n (m)
S_n : simpul ke – n (m)
λ : panjang gelombang (m)

2. Ujung terikat

Gelombang Berdiri Ujung Terikat

Pada gelombang berdiri ujung terikat, terjadi pembalikan fase antara gelombang yang datang dengan gelombang pantul. Sehingga persamaan gelombang berdiri ujung bebas, dituliskan sebagai berikut :
```
Y_p=2A\sin{(kx)}\cos{(ωt)}
```
Amplitudo gelombang berdiri ujung terikat dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
A_p=2A\sin{(kx)}
```
keterangan,
Y_p : simpangan gelombang berdiri (m)
A_p : amplitudo gelombang berdiri (m)
k : bilangan gelombang
ω : kecepatan sudut gelombang (rad/s)
t : lama gelombang bergetar (s)

Untuk letak perut dan simpul gelombang berdiri ujung terikat, dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
P_n=\frac{1}{4}λ(2n+1)
```
dengan n = 0, 1, 2, 3, ….
```
S_n=\frac{1}{2}λn
```
dengan n = 0, 1, 2, 3, ….

keterangan,
P_n : perut ke – n (m)
S_n : simpul ke – n (m)
λ : panjang gelombang (m)

C. Contoh Soal

Pada gelombang stasioner, titik simpul ke-8 berjarak 1,5 m dari ujung bebasnya. Jika diketahui frekuensi gelombang 50 Hz. Tentukan panjang gelombang dan cepat rambatnya gelombangnya.

Pembahasan

Dik :
Titik simpul ke – 8,
berarti n=7

Dit : Lamda = ?

v = ?

Pembahasan :

1. Mencari lamda menggunakan rumus simpul
```
S_n=\frac{1}{4} \lambda (2n+1)
```
```
S_7=\frac{1}{4}\lambda (2(7)+1)
```
```
1,5\ m=\frac{1}{4}\lambda(15)
```
```
\lambda=\frac{1,5\ m×4}{15}
```
```
\lambda = 0,4\ m
```
2. Mencari cepat rambat gelombang
```
v=\lambda×f
```
```
v=0,4\ m×50\ Hz
```
```
v=20\ m/s
```
Jadi, panjang gelombang nya adalah 0,4 m dan cepat rambat gelombang nya adalah 20 m/s
13 Maret 2022