Modul 1 BESARAN PENGUKURAN DAN GERAK Pendahuluan embantu Anda Materi dalam Modul 1 ini disajikan untuk memb mempel mempelaja ajari ri materi materi pelaja pelajaran ran yang yang berhub berhubung ungan an dengan dengan konsep konsep-konsep besaran, satuan dan pengukuran yang lazim digunakan dalam mempelajari sains terutama terkait dengan topik gerak. Sebagaimana Anda telah ketahui, Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) atau Sains (Science) mempelajar mempelajarii sifat-sifa sifat-sifatt dan gejala-gej gejala-gejala ala alam. Dalam Dalam mempelajar mempelajarii feno fenome mena na alam alam ters terseb ebut ut bias biasan anya ya dila dilaku kuka kan n peng pengam amat atan an dan dan percobaan-percobaan untuk memperoleh informasi berupa fakta dan data, ata, yang ang dalam alam proses oses memp mempel elaj ajar arin inya ya,, Anda nda akan kan selal elalu u berhubungan dengan pengukuran. Tujuan pembelajaran Modul 1 adalah agar Anda memahami konsepkonsep dasar dari besaran, satuan, pengukuran, dan gerak. Setelah mempelajari materi ini Anda diharapkan memiliki kompetensi dasar dalam hal: 1. Menjelaskan arti besaran dan satuan; 2. Membedakan besaran pokok dan besaran turunan; 3. Melaksanakan pengukuran dasar dengan menggunakan alat ukur yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari; 4. Menggunakan satuan besaran pokok dan satuan besaran turunan; 6. Menjelaskan jenis-jenis gerak benda; 7. Menghitung besaran-besaran dalam gerak. Untu Untuk k memba emban ntu Anda Anda menca encap pai tuju tujuan an terse ersebu but, t, modul odul ini ini diorganisasikan menjadi dua kegiatan belajar, sebagai berikut. 1. Kegiatan Belajar 1 : Besaran dan Pengukuran 2. Kegiatan Belajar 2 : Gerak Untuk membantu Anda dalam mempelajari materi dalam Kegiatan Belajar Belajar 1, ada baiknya baiknya Anda perhatikan perhatikan beberap beberapa a petunjuk petunjuk belajar berikut ini. 1. Tang Tangka kapl plah ah peng penger erti tian an demi demi peng penger erti tian an mela melalu luii pema pemaha hama man n send sendir irii dan dan tuka tukarr piki pikira ran n deng dengan an pese pesert rta a lain lain atau atau deng dengan an instruktur Anda. 2. Untuk Untuk memper memperlua luass wawasa wawasan, n, baca baca dan pelaja pelajari ri sumber sumber-su -sumbe mberr lain yang relevan. Anda dapat menemukan bacaan dari berbagai sumber, termasuk dari internet. 3. Mantap Mantapkan kan pemaha pemahaman man Anda Anda dengan dengan menger mengerjak jakan an latiha latihan n dan dan melalui kegiatan diskusi dalam kegiatan PLPG dengan guru lainnya atau teman sejawat.
meng menget etah ahui ui apak apakah ah Anda Anda suda sudah h mema memaha hami mi deng dengan an bena benarr kandungan bahan belajar ini.
Kegiatan Belajar 1 Besaran dan Pengukuran Pengantar
K etik e tika a Anda Anda memp mempel elaj ajar arii sains sains baik baik fisi fisika ka,, maupu maupun n biol biolog ogii pada pada dasar sarnya selalu berhubungan dengan pengukur kuran. Nam Namun, penguk pengukura uran n saja saja tidak tidak cukup, cukup, pada tahap tahap selanj selanjutn utnya ya penguku pengukuran ran tersebut haruslah menghasilkan angka-angka yang dapat dihitung dan akhirny akhirnya a diinte diinterpr rpreta etasik sikan an (ditaf (ditafsir sirkan kan). ). Banyak Banyak yang yang dapat dapat Anda Anda perhatikan tentang alat-alat ukur yang dapat digunakan di lingkungan Anda, misalnya di rumah, di toko, di pasar dan sebagainya. Alat-alat ukur seperti mistar (penggaris) dan meteran gulung untuk mengukur panjang, neraca dan timbangan untuk mengukur berat atau massa, gela gelass ukur ukur (lit (liter eran) an) untu untuk k meng menguku ukurr volu volume me,, term termom omet eter er untu untuk k meng menguk ukur ur suhu, suhu, jam jam untu untuk k meng menguk ukur ur wakt waktu, u, ampe amperm rmet eter er untu untuk k menguk mengukur ur kuat kuat arus arus listr listrik ik dan lain lain sebagai sebagainya nya.. Ada Ada juga juga kegiat kegiatan an mengukur melalui perhitungan.
A. Besaran dan Satuan Setelah Setelah Anda banyak memperoleh memperoleh informasi informasi tentang tentang berbagai berbagai jenis jenis besa besara ran. n. Sekar Sekarang ang buatl buatlah ah tabe tabell yang yang memu memuat at mini minimal mal 10 buah buah besaran kemudian kelompokkan dan tentukan besaran-besaran itu ke dalam besaran yang dapat diukur secara langsung dengan alat ukur dan besaran yang tidak dapat diukur secara langsung. Seperti contoh pada Tabel 1.1. Tabel 1.1. Besaran yang dapat diukur secara langsung dan tidak dapat diukur secara langsung (harus dihitung )
No.
1. . . . . . 10.
Besaran
Panjang ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... Kecepatan
Dapat diukur dengan alat
Harus dihitung
√ ........................... ........................... ........................... ........................... ...........................
........................ ........................ ....................... ........................ ........................ ........................ √
Masi Masihk hkah ah Anda Anda inga ingatt tent tentang ang peng penger erti tian an meng menguk ukur ur? ? Coba Coba Anda Anda jelaskan dan berikan contoh apa yang dimaksudkan dengan mengukur. ”mengu ”mengukur kur adalah adalah memban membandin dingka gkan n suatu suatu besara besaran n dengan dengan besar besaran an standar sejenis berdasarkan sistem dan cara tertentu”.
Semua orang di dunia mengacu pada Sistem internasional internasional (SI). Dalam perkembangannya, birau internasional ini telah menetapkan tujuh (7) besaran pokok beserta satuan standarnya. Tabel 1.2. Besaran Pokok
No
Besaran
Satuan
Simbo l
meter
m
1
Panjang
2
Masa
kilogram
kg
3
Waktu
sekon
s
4
Suhu
kelvin
K
5
Kuat arus
amphere
A
6
Intensitas cahaya
candela
Cd
7
Jumlah zat
mole
Mol
Ketu Ketuju juh h besa besara ran n poko pokok k itu itu adal adalah ah:: panj panjan ang, g, mass massa, a, wakt waktu, u, suhu suhu (kelvin), kuat arus (ampere), intensitas cahaya (candela), dan jumlah zat zat (mol mol). Dal Dalam Kegi Kegiat atan an Belaj elajar ar 1 ini ini Anda nda hanya anya dimi dimint nta a mempel mempelaja ajari ri dengan dengan cermat cermat empat empat jenis jenis besara besaran n pokok pokok saja saja yang sering ditemukan dalam keseharian maupun dalam pembelajaran IPA di Sekolah Dasar. Keempat besaran tersebut adalah panjang, massa, waktu, dan suhu.
B. Standar Besaran dan Satuan 1. Standar untuk Panjang
Untu Untuk k satu satuan an panj panjan ang, g, satu satuan an mete meterr dise disepa paka kati ti seba sebagai gai satua satuan n Standar Internasional. Meter berasal dari bahasa Yunani metron yang bera berart rtii ukur ukuran an.. Pada Pada awal awalny nya a yang yang digu diguna nakan kan seba sebaga gaii patok patokan an 1 meter adalah panjang tali dalam pendulum yang memiliki perioda ½ detik, kemudian pada tahun 1791 acuan ini diubah, sebagai patokan panjang satu meter adalah diperoleh dari jarak antar kutub utara ke khat khatul ulis isti tiwa wa mela melalu luii kota kota Pari Pariss dite diteta tapk pkan an berj berjar arak ak 107 107 mete meter, r, sehingga satu meter adalah jarak tersebut dibagi dengan 107. Namun ternyata cara seperti ini selain tidak praktis juga berubah karena jarak ini dipengaruhi oleh faktor gravitasi yang mengubah permukaan bumi.
Gambar 1.1 Patokan 1
2. Standar untuk Massa
Ukuran Ukuran Intern Internati ational onal menet menetapka apkan n dan menyim menyimpan pan sebuah sebuah selind selinder er platinum-iridium sebagai standar primer SI untuk massa. Berdasarkan perjanjian internasional benda ini disebut sebagai massa sebesar satu kilogram kilogram (1 kg). Standar Standar sekunder sekunder dikirimkan dikirimkan ke laboratori laboratorium um standar standar satuan satuan di berb berbag agai ai negar negara. a. Mass Massa a satnd satndar ar lain lainny nya a diban dibandi ding ngkan kan dengan dengan massa massa standa standarr sekund sekunder er ini dengan dengan menggu menggunak nakan an neraca neraca sama lengan. Dalam perkembangan teknologi yang makin pesat, kita membutuhkan standar massa lainnya untuk keperluan pengukuran massa berukuran atomi atomik. k. Sela Selain in satu satuan an stand standar ar prim primer er untu untuk k mass massa, a, saat saat ini ini tela telah h dikena dikenall standar standar massa kedua kedua dalam dalam skala skala atomik atomik,, yaitu yaitu massa massa dari dari atom C12. Berdas Berdasark arkan an perjan perjanjia jian n intern internasi asiona onall massa massa atom atom C12 ini ditetapkan sebesar 12 sma (satuan massa atom terpadu) atau atomic mass units, disingkat u. Jika dibandingkan dengan kilogram, 1 sma = 1,660 x 10-27 kg.
Gambar 1.2 Meter Standar
3. Standar untuk Waktu
Pentin Pentingny gnya a penggu penggunaan naan penguk pengukura uran n waktu waktu adalah adalah untuk untuk dua hal, hal, yaitu yaitu untuk untuk keper keperlua luan n keseha kesehari rian an masyar masyarakat akat dan untuk untuk keperl keperluan uan ilmu pengetahuan. Dalam masyarakat, waktu (detik, jam, hari, minggu, bulan, dan tahun) diperlukan supaya kejadian-kejadian dapat disusun beru beruru ruta tan. n. Pada Pada keba kebany nyak akan an peke pekerj rjaa aan n ilmi ilmiah ah,, peng penguk ukur uran an yang yang
time inter interval val) suat dibu dibutu tuhk hkan an adal adalah ah lama lamany nya a sela selang ng wakt waktu u (time suatu u kejadian berlangsung. Karena itu, penggunaan standar waktu harus dapat menjawab pertanyaan ”kapan hal itu berlangsung?” dan ”berapa lama kejadiannya?”.
Semenjak tahun 1967 ditetapkan satuan waktu standar yang dianggap lebih tepat, yaitu : 1 sekon adalah waktu yang diperlukan oleh atom Cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9,192,631,770 kali. Yang sering digunakan dalam pengukuran waktu adalah jam atau arlo arloji ji.. Namu Namun, n, peng penggu guna naan an arlo arloji ji memi memili liki ki kele kelema maha han, n, kare karena na memper mempergun gunaka akan n jarum jarum sekon sekon yang selalu selalu berput berputar ar sehing sehingga ga sulit sulit diamati. Biasanya untuk mengukur waktu yang pendek mempergunakan Stopwatch (jarum henti). 4. Standar untuk Suhu
Pernahk Pernahkah ah Anda Anda mengal mengalami ami penamb penambahan ahan suhu suhu tubuh tubuh ? Tentu, Tentu, suhu suhu tubuh kita akan mengalami mengalami kenaikan ketika ketika sakit. Ada berapa berapa macam skala suhu yang Anda ketahui selama ini. ? Suhu adalah ukuran derajat panas atau dingin dingin suatu benda. Alat yang digunakan digunakan untuk mengukur mengukur suhu disebut disebut termometer . Dalam perkembangan sejarah penggunaan skala termometer, mula-mula ditetapkan suhu terendah (0 o) adalah suhu air murni pada saat mulai membeku (titik beku) atau saat mulai mencair (titik cair). Itulah yang dilakukan oleh Celsius dan Reamur. Suhu Suhu tert tertin ingg ggii adala adalah h suhu suhu air air murn murnii saat saat mula mulaii mend mendid idih ih.. Angka Angka o o tersebut 100 pada Celcius dan 80 pada Reamur. Pada termometer Fahrenheit, suhu 0o bukanlah saat air mulai membeku, melainkan es bercampur garam. Sedangkan untuk keadaan air saat mulai membeku Fahrenheit menetapkan angka 32o, dan untuk saat air mulai mendidih ditetapkan pada angka 212o. Berikut adalah ilustrasi hubungan skalaskala skala Celci Celcius us (C (C), ), Reamur Reamur (R (R), ), Fahren Fahrenhei heitt (F), (F), dan Kelvin Kelvin (K) pada pada tekanan 1 atm = 76 cm Hg. Acuan atas (air mendidih)
Acuan bawah (es mencair) Gambar 1.3. Skala-Skala Suhu pada Celcius, Reamur, Fahrenheit, Kelvin
Dari ketiga jenis termometer ini maka dapat diperoleh perbandingan skala suhu diantara ketiganya sebagai berikut. tC : tR : (tF – 32) = 5 : 4 : 9
atau tC : tR = 5 : 4 tC : (tF – 32) = 5 : 9 tR : (tF – 32) = 4 : 9
Sejalan dengan perkembangan IPTEK, standar suhu terendah dalam skala termometer tidak lagi ditetapkan 0 oC, 0 oR atau -32 oF melainkan 0 mutlak mutlak,, yaitu yaitu saat saat ketika ketika tidak tidak ada kemung kemungkin kinan an kehidu kehidupan pan.. Atau Atau tidak ada energi sama sekali. Suhu tersebut disebut 0 Kelvin yang setara dengan -273 oC.
C. Sistem Satuan dan Notasi Ilmiah Hasil Pengukuran Terdapat tujuh besaran standar yang ditetapkan oleh International Bureau of Weights and Measures (1971) disebut juga besaran pokok dan satuan satuan yang yang diguna digunakan kan untuk untuk besara besaran n pokok pokok terseb tersebut ut dikena dikenall dengan satuan besaran pokok. Dua atau lebih besaran pokok dapat membentuk besaran lainnya yang disebut dengan besaran turunan. Misalnya, luas dan volume diturunkan dari besaran panjang karena satuan luas dan volume menyangkut satuan panjang. Satuan yang diberlakukan untuk besaran ini disebut satuan besaran turunan, yang diteta ditetapka pkan n berdas berdasark arkan an satuansatuan-sat satuan uan besara besaran n pokok. pokok. Lengkap Lengkapila ilah h Tabel 1.3 tentang besaran pokok dan besaran turunan berikut dengan sistem satuan berdasarkan Sistem Satuan Internasional (SI) Tabel 1.3. Besaran Pokok
NO.
BESARAN
SATUAN
SIMBOL
1
Panjang
meter
m
2
Masa
kilogram
kg
3
Waktu
sekon
............
4
Suhu
kelvin
K
5
Kuat arus
ampere
...........
6
Intensitas Cahaya
candela
...........
7
Jumlah zat
mole
mol
Sekarang, isilah Tabel 1.4, yang terdiri dari 10 contoh besaran turunan, di bawah dengan satuan dan rumusnya.
Tabel 1.4. Besaran Turunan
No.
Besaran
Satuan
Rumus
1.
Luas
........
........
2.
Volume
........
........
3.
Massa Jenis
........
........
4.
Kecepatan
5.
Percepatan
6.
Momentum
7.
Gaya
8.
Tekanan
9.
Energi
10.
Daya
Tabel berikut adalah contoh nama dan simbol notasi ilmiah kelipatan yang biasa digunakan dalam sains. Tabel 1.5 Kelipatan Nilai Satuan
No .
Nam a
Simb ol
Nil ai
No .
Nam a
Simb ol
Nila i
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
deka hekt o kilo meg a giga tera peta eksa
da h k M G T P E
101 102 103 106 109 101
9. 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15
desi senti mili mikr o nano piko femt o atto
D c m μ n p f A
10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-
2
101 5
101 8
12
1015
1018
. 16
D. Pengukuran dalam Pendidikan IPA Ketika anda dengan teman mengukur lebar sebuah meja, pengukuran tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan jengkal, dapat pula menggunakan mistar. Perhatikan contoh pada kegiatan berikut ini :
Kegiatan I
1.
Suruhlah 5 or orang te teman An Anda un untuk me mengukur pa panjang sebuah meja mempergunakan jengkalnya masing-masing. Berapa jengkal panjang meja itu? 2. Kemudian, ke lima teman Anda tersebut sekarang meng menguk ukur ur panj panjan ang g meja meja itu itu deng dengan an memp memper ergu guna nakan kan mist mistar ar.. Berapa sentimeter panjang meja itu ? 3. Bandingkan hasil pengukuran menggunakan jengkal dengan mistar. Apakah ketika teman Anda menggunakan jengkal memberikan hasil yang selalu sama ? Apakah menggunakan mistar menghasilkan hasil yang selalu sama ? 4. Berikan ke kesimpulan da dari pe pelaksanaan ke kegiatan te tersebut.! Setelah Anda pahami bahwa mengukur adalah proses membandingkan suatu besaran dengan besaran standar sejenis dengan cara dan sistem tertentu. tertentu. Selanjutnya Selanjutnya Anda dapat melakukan sendiri atau kelompok kelompok utuk melakukan berbagai macam contoh pengukuran. Secara umum anda dapat menentukan besaran standar, cara, alat dan sistem yang digunakan untuk melakukan pengukuran. Hasil pengukuran seperti yang Anda lakukan di atas sifatnya sangat subyektif dan tidak akurat. Agar hasil pengukuran akurat dan obyektif, maka pengukuran harus menggunakan cara, alat, dan sistem yang telah disepakati untuk diterima dalam dunia ilmiah. Selain itu, perlu juga diperhatikan aturan penulisan hasil pengukuran.
Pada umumnya data hasil pengukuran tidak dalam bentuk bilangan bulat, bulat, bahkan bahkan bilanga bilangan n desima desimall dengan dengan digit digit yang yang sangat sangat banyak, banyak, maka diperlukan sebuah aturan pembulatan untuk menyingkat laporan peng penguk ukur uran an hing hingga ga digi digitt yang yang dipe diperl rluk ukan an saja. saja. Misa Misaln lnya ya jika jika kita kita peroleh panjang meja 2,7435 meter, bukankah cukup melaporkannya hingga satu digit di belakang koma saja menjadi 2,7 meter ? Aturan pembulatan terkadang sangat penting ketika kita berhadapan dengan angka-angka pecahan dengan jumlah desimal yang banyak. Ada tiga aturan pembulatan : Aturan I :
Jika angka di belakang angka terakhir yang ingin dituliskan kurang dari 5, maka hilangkan angka tersebut dan semua angka dibelakangnya. Misalnya kita ingin membulatkan 5,3467 menjadi 1 angka dibelakang koma, karena angka terakhir setelah angka 3 adalah 4, dan 4 kurang dari dari 5, maka maka kita kita hila hilang ngka kan n selu seluru ruh h angk angka a dibe dibela laka kang ng 3 ters terseb ebut ut menjadi 5.3. Contoh Contoh : Bulatk Bulatkanl anlah ah 4,3423 4,3423 menjad menjadii sampai sampai dua digit digit di belakan belakang g koma. Jawab : Hasil pembulatannya 4,34 karena setelah digit kedua bernilai di bawah 5 (yakni 2) Aturan II :
Namun Namun jika jika angka angka dibela dibelakang kang angka angka terakh terakhir ir yang ingin ingin dituli dituliskan skan lebih dari 5, maka tambahkan digit terakhir dengan 1. Misalnya kita ingin membulatkan 5,3867 menjadi 1 angka dibelakang koma, karena angka terakhir setelah angka 3 adalah 8, dan 8 lebih dari 5, maka kita hila hilang ngka kan n selu seluru ruh h angka angka dibe dibela laka kang ng 3 ters terseb ebut ut dan dan tamb tambahk ahkan an 3 dengan 1, sehingga 5,4. Contoh Contoh : Bulatk Bulatkanl anlah ah 4,3473 4,3473 menjad menjadii sampai sampai dua digit digit di belakan belakang g koma. Jawab : Hasil pembulatannya 4,35 karena setelah digit kedua bernilai di atas 5 (yakni 7) Kegiatan 2
1. Siapkan Siapkan selemba selembarr karton karton dan mistar mistar ! 2. Mulailah Mulailah untuk untuk mengukurnya, mengukurnya, letakkan letakkan skala skala nol pada mistar mistar tepat di tepi karton 3. Perhatikan kan mistar secara tegak lurus, bacalah skala ala yang ang ditunjukkan oleh mistar tersebut, berapa hasilnya ? 4. Kemudi Kemudian an perhat perhatika ikan n sekara sekarang ng mistar mistar dari posisi posisi serong, serong, bacala bacalah h skala yang ditunjukkan mistar tersebut, berapa hasilnya ?
5. Bandin Bandingkan gkan hasilnya, hasilnya, kalau seandai seandainya nya berbed berbeda a apa kesimpul kesimpulan an anda ? Ketika Ketika Anda Anda akan akan melaku melakukan kan penguk pengukura uran n panjang panjang atau atau keteba ketebalan lan suatu suatu benda benda sebaik sebaiknya nya anda anda menget mengetahui ahui terleb terlebih ih dahulu dahulu alat alat ukur ukur yang akan digunakan, misalnya meteran, penggaris, jangka sorong, mikrometer sekrup dan lain-lain. Jenis-jenis ukuran panjang tersebut dikelompokkan berdasarkan fungsinya, misalnya : Jangka sorong dan mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur tebal suatu benda yang sangat kecil dan tipis misalnya tebal rambut, tebal kertas, tebal plat, tebal kawat. Alat-alat tersebut mempunyai ketelitian sapai 0,01 mm.
Gambar 1. 4. Jangka sorong dan Mikrometer skrup
a) Mengukur Panjang dan Ketebalan
Untuk pengukuran panjang, siapkan terlebih dahulu alat ukur panjang yang yang seri sering ng anda anda jump jumpai ai dala dalam m kehi kehidu dupa pan n seha sehari ri-h -har ari, i, misa misaln lnya: ya: penggaris plastik 30 cm, meteran kain yang ada di rumah, penggaris kayu yang ada di sekolah, meteran logam untuk tukang kayu, meteran gulung untuk mengukur luas tanah. Mulailah Anda untuk melakukan penguk pengukura uran n dan hasil hasil pengam pengamata atan/p n/peng engukur ukuran an terseb tersebut ut tuangk tuangkan an dalam Tabel 1.6 berikut: Tabel 1.6. Hasil Pengukuran Panjang
No. 1. 2. 3. 4. 5.
Yang diukur Panjang buku Lebar buku Tebal buku Keliling sisi daun meja Tinggi badan teman
Hasil pengukuran ____ ____ ____ ____ ____
m m m m m
= = = = =
____ ____ ____ ____ ____
cm cm cm cm cm
= = = = =
____ ____ ____ ____ ____
mm mm mm mm mm
b) Menentukan Luas
Pengukuran luas didasarkan pada benda-benda dengan bentuk yang sede sederh rhan ana a yang yang seri sering ng diju dijump mpai ai di ling lingku kung ngan an seko sekola lah h maup maupun un
lingkungan rumah. Benda tersebut antara lain adalah: berbagai jenis segitiga ukur dari plastik; permukan ubin, permukaan balok (berbentuk empat empat perseg persegii panjan panjang); g); tutup tutup kaleng kaleng susu/b susu/bisk iskuit uit yang yang berben berbentuk tuk lingkaran, dan bentuk-bentuk sederhana lainnya. Tentu hal ini dapat dilakukan dilakukan apabila apabila Anda telah memahami rumus-rumu rumus-rumuss perhitung perhitungan an luas yang relevan. Kemudian Anda melaporkan hasil pengukuran luas tersebut dalam bentuk tabel 1.7. Tabel 1.7. Hasil Penentuan Luas
No .
Macam Luas
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Luas segitiga plastik Luas permukaan meja Luas daun pintu Luas papan tulis Luas permukaan balok Luas tutup kaleng susu
Hasil pengukuran ____ m2 = ____ cm 2 = ____ mm 2 ____ m2 = ____ cm 2 = ____ mm 2 ____ m2 = ____ cm 2 = ____ mm 2 ____ m2 = ____ cm 2 = ____ mm 2 ____ m2 = ____ cm 2 = ____ mm 2 ____ m2 = ____ cm 2 = ____ mm 2
c) Mengukur Volume
Pernahkan Anda mengukur benda cair, dan benda padat yang tidak beratu beraturan ran bentuk bentuknya. nya.? ? Carany Caranya a mudah, mudah, tidak tidak perlu perlu menggu menggunak nakan an rumus tapi harus menggunakan alat lain misalnya gelas ukur. Tapi kalau pengukuran pengukuran benda padat memiliki memiliki bentuk yang beraturan tetap kita gunakan rumusan tertentu. Volume suatu benda ialah besar ruang yang dipenuhi benda itu. Cara mengukur volume benda tergantung kepada jenis dan bentuk geometris benda. Untuk benda padat yang mempunyai bentuk geometris tertentu dan teratur (misalnya balok, kubus, kubus, tabung tabung,, dan bola) bola) dapat dapat dihitu dihitung ng volume volumenya nya dengan dengan rumus rumus tertentu. Coba Anda tulisakan rumus volume yang tepat untuk masingmasing bentuk geometris tersebut! Volu Volume me bend benda a cair cair dan dan bend benda a yang yang bent bentuk uk geom geomet etri risn snya ya tida tidak k beraturan atau beraturan dapat diukur dengan menggunakan gelas pengukur (gelas ukur).
(1)
(2)
(3)
Gambar 1.5 Mengukur Volume Zat Cair dengan Gelas Ukur
Setelah zat cair yang hendak diukur dituangkan ke dalam gelas ukur, maka besar volume zat cair tersebut dapat dibaca pada skala gelas ukur seperti terlihat pada Gambar 1.5. Pada umumnya permukaan zat cair (selain raksa) agak melengkung dibagian tengahnya ( meniscus). Sedangkan volume benda padat yang tercelup ke dalam zat cair sama dengan selisih volume zat cair sesudah dan sebelum benda tersebut dicelupkan (volume zat cair yang terdesak oleh benda); yaitu volume zat cair yang ditunjukkan pada skala gelas ukur (3) dikurangi dengan volume zat cair yang ditunjukkan pada skala gelas ukur (2). Cara lain adalah dengan mengukur volume tumpahan zat cair dari gelas ukur (3) setelah diisi dengan benda, apabila sebelumnya gelas ukur (2) berisi penuh zat cair. Tabel 1.8. Mengukur Besar Volume
No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Bentuk benda Kelas Lemari Balok Kelereng Kunci pintu Batu kerikil Paku Bola pingpong Kaleng susu
Cara Pengukuran Dengan rumus: p x l x t ................... ................... ............................... ............................... . ................... ................... ............................... ............................... . ................... ................... ............................... ............................... . ................... ................... ............................... ............................... . Menggunakan gelas ukur ................... ................... ............................... ............................... . ................... ................... ............................... ............................... . ................................
Besar volume cm3
m3
......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ...........
......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ...........
Yang harus diperhatikan oleh anda dalam pegukuran besar volume adalah adalah menggu menggunak nakan an rumus rumus atau atau menggu menggunak nakan an gelas gelas ukur ukur dalam dalam meng menguk ukur ur volu volume me bend benda. a. Past Pastik ikan an juga juga bahw bahwa a anda anda pern pernah ah dan dan mampu mampu mela melaku kukan kan peng penguk ukur uran an volu volume me ters terseb ebut ut.. Sela Selain in itu, itu, sikap sikap keha kehati ti-h -hati atian, an, kece kecerm rmat atan an dan dan kebe kebers rsih ihan/ an/ke kera rapi piha han n pada pada saat saat menggunakan alat, melakukan pengukuran dan perhitungan. 2. Mengukur Besaran Massa dan Besaran Turunannya a) Mengukur Massa dan Berat
Anda Anda perhat perhatika ikan, n, bahwa bahwa dalam dalam kehidu kehidupan pan sehari sehari-har -harii masyar masyarakat akat umum sering menggunakan istilah berat untuk massa, misalnya kalau seorang ibu menyuruh anaknya pergi ke warung untuk membeli gula yang yang mass massan anya ya 1 kg. kg. Dala Dalam m fisi fisika ka kedu kedua a hal hal ters terseb ebut ut dibe dibedak dakan an.. Massa tidak sama dengan berat. Berat adalah besarnya gaya tarik bumi (gaya gravitasi bumi) terhadap suatu benda. Sedangkan massa adalah ukuran jumlah (kuantitas) zat dari suatu benda. Mengukur masa benda sebenarnya membandingkan benda tersebut deng dengan an masa masa stan standar dar.. Masa Masa stan standa darr bias biasany anya a pada pada masy masyar arak akat at dikenal dengan anak timbangan. Alat untuk mengukur masa benda sendir sendirii disebu disebutt neraca neraca atau atau timban timbangan. gan. Banyak Banyak neraca neraca yang yang telah telah dikenal oleh masyarakat misalnya : neraca langkan, neraca langkah, neraca ohaus, dan neraca elektronik. Untuk memperoleh memperoleh pemahaman konsep pengukuran pengukuran massa dan berat benda anda harus melakukan praktik menimbang dengan menggunakan alat timbang yang dikenal dalam kehidupan sehari-hari, misa misaln lnya ya timb timban anga gan n ber berat bada badan, n, alat alat timb timban anga gan n dapu dapurr untu untuk k memb membua uatt kue kue, timb timban ang gan tuas tuas,, dan dan seba sebaga gaiinya. nya. Tuga Tugass Anda Anda berikutnya adalah melakukan penimbangan beberapa jenis benda; dan hasilnya dinyatakan dalam Tabel 1.9. b) Menentukan Massa Jenis
Seka Sekara rang ng Anda Anda perh perhat atik ikan an,, keti ketika ka ada ada seor seoran ang g anak anak keci kecill dapat dapat mengangkat mengangkat sekarung sekarung kerupuk. kerupuk. Sementara Sementara orang dewasa dewasa tidak dapat mengangkat sekarung pasir sendirian. Mengapa dapat berbeda ? Besa Besara ran n yang yang terk terkai aitt deng dengan an mass massa a dan dan seri sering ng diju dijump mpai ai dala dalam m kehidu kehidupan pan sehari sehari-har -harii adalah adalah massa massa jenis jenis atau atau kerapa kerapatan tan (density ) suatu zat. Massa jenis didefinisikan sebagai massa suatu benda dibagi volume volumenya. nya. Simbol Simbol atau atau notasi notasi ilmia ilmiah h massa massa jenis jenis adalah adalah ρ (dibac (dibaca a rho). Satu Satuan an mass massa a jenis nis adal adalah ah satua atuan n mass massa/ a/sa satu tuan an vol volume ume, 3 3 misalnya kg/m atau gr/cm . Sangat sering kita dengar bahwa massa jenis air a ir murni adalah 1. Coba Anda lengkapi satuan yang tepat untuk nilai 1 tersebut.
Tabel 1.9. Mengukur Massa dan Berat Benda
No.
Nama Benda
Nama Alat Timbangan
Hasil Penimbangan Seharihari
Dalam IPA
1.
Batu
............................. .............................
2.
Berat Badan Hasan
Timbangan Badan
3.
1 liter air
4.
................. ..................... ..................... . 32 kg
32 Newton
.............................. ..............................
................. .
..................... .
Balok kayu
.............................. ..............................
................. .
..................... .
5.
Buku
.............................. ..............................
................. .
..................... .
6.
Sepatu
.............................. ..............................
................. .
..................... .
Pengukuran massa jenis merupakan lanjutan keterampilan mengukur massa dan volume. Alat yang diperlukan adalah timbangan, meteran pengukur panjang, dan gelas ukur. Pengukuran massa jenis dapat juga dika dikait itka kan n deng dengan an pena penana nama man n kons konsep ep tera terapu pung ng,, mela melaya yang ng,, dan dan tenggelam suatu benda di dalam zat cair. Usahakan menggunakan neraca neraca timban timbangan gan dengan dengan keteli ketelitia tian n relati relatiff tinggi tinggi (misal (misalnya nya 1 mg). mg). Setelah praktik pengukuran selesai, anda laporkan hasil pengukuran ke dalam bentuk tabel 1.10. Tabel 1.10. Menentukan Massa Jenis
Massa Jenis (ρ) No.
Nama Benda
Volume
Massa kg/m3
gr/cm3
1.
Air murni (aquades)
1 liter
.........
.........
.........
2.
Air murni (aquades)
0,25 liter
.........
.........
.........
3.
Balok kayu
............
.........
.........
.........
4.
Kelereng
............
.........
.........
.........
5.
Bola pingpong
............
.........
.........
.........
6.
Minyak kelapa
............
.........
.........
.........
Dalam praktik pengukuran dengan menggunakan neraca timbangan, sang sangat at per perlu anda anda har harus meng mengno nolk lkan an penu penunj njuk uk skal skala a sebelum penimbangan dilakukan.
Selain itu, pada saat menimbang massa dari zat cair jangan lupa Anda harus terlebih dahulu menimbang bejana yang akan diisi dengan zat cair tersebut dalam keadaan kering. 3. Mengukur Besaran Waktu dan Besaran Turunannya a) Mengukur Interval Waktu antar Kejadian
Menuru Menurutt Sistem Sistem Intern Internasi asiona onall (SI) (SI) satuan satuan waktu waktu adalah adalah detik detik atau atau sekon. Bagaimana satu detik didefinisikan telah dibahas pada bagian terd terdah ahul ulu. u. Dala Dalam m kehi kehidu dupa pan n seha sehari ri-h -har arii satu satuan an wakt waktu u kada kadang ng diny dinyat atak akan an dala dalam m meni menit, t, jam, jam, hari hari,, ming minggu gu,, bula bulan, n, tahu tahun n dan dan seterusnya. Dengan memahami konsep waktu, hendaknya dimulai dari satuan waktu yang biasa digunakan serta dengan menggunakan alat ukur yang telah anda kenal. Alat ukur waktu yang bisa diperkenalkan dan dilati dilatihkan hkan penggu penggunaan naannya nya antara antara lain lain jam tangan tangan (arloj (arloji) i) dan stopwatch. Mulailah dengan memahami konsep pengukur waktu (mulai dari jam matahari, jam pasir, jam tangan, hingga stopwatch). Kemudian pahami juga konversi waktu meliputi detik, menit, jam, hari, minggu dan seterusnya. Selanjutnya tugas anda adalah untuk mencatat interval waktu waktu antara antara dua perist peristiw iwa. a. Perist Peristiwa iwa-pe -peris ristiw tiwa a terseb tersebut ut misaln misalnya ya sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1.11. Tabel 1.11. Mengukur waktu
Peristiwa No.
Awal
Lamanya Waktu Akhir
Dalam jam
Dalam menit
Dalam detik
0,5
30
.........
1.
Berangkat dari rumah
Tiba di sekolah
2.
Masuk ke kelas
Istirahat
.........
.........
.........
3.
Masuk setelah istirahat
Pulang sekolah
.........
.........
.........
4.
Lari dari garis start
.........
.........
.........
Tiba di pintu
.........
.........
.........
Tiba di garis finish
5.
Berjalan dari meja
6.
Benda jatuh dari tangan
Tiba di tanah
.........
.........
.........
7.
Melempar bola ke atas Tiba di tanah
.........
.........
.........
8.
Pulang dari sekolah
.........
.........
.........
Tiba di rumah
b) Mengukur Kecepatan Benda
Kecepatan adalah besaran turunan yang terkait erat dengan besaran pokok waktu. Besar kecepatan rata-rata atau biasa disebut laju ratarata, adalah jarak perpindahan dibagi waktu. 4. Mengukur Besaran Suhu
Penguk Pengukura uran n suhu suhu dapat dapat dimula dimulaii dengan dengan memaha memahami mi terleb terlebih ih dahulu dahulu dengan benar pengertian suhu sebagai derajat panas suatu benda dan bukan bukan banyak banyakny nya a energi energi panas panas dari dari benda benda terseb tersebut. ut. Deraja Derajatt panas panas kualita kualitatif tif yang yang biasa biasa diguna digunakan kan dalam dalam kehidu kehidupan pan sehari sehari-har -hari, i, yaitu yaitu panas, hangat, dan dingin, sangat bersifat relatif. Coba Coba Anda Anda lakuka lakukan n secara secara bergil bergilir iran an untuk untuk meraba meraba kening kening temantemantemann temannya ya di kelas. kelas. Kemudi Kemudian an masing masing-ma -masin sing g dituga ditugaskan skan,, meraba meraba keni kening ng teman temanny nya a yang yang lain lain.. Mint Mintal alah ah mere mereka ka untu untuk k mela melapo pork rkan an bera berapa pa banya banyak k tema teman n yang yang keni kening ngny nya a tera terasa sa panas, panas, hanga hangat, t, dan ding dingin in menu menuru rutt mere mereka. ka. Adak Adakah ah perb perbed edaan aan dan dan pers persam amaan aan hasi hasill pengukurannya.? Mungkin jawabannya bisa sama bisa juga berbeda, Nah, Nah, hasi hasill obse observ rvas asii di anta antara ra tema teman n ters terseb ebut ut,, inti intiny nya, a, bahw bahwa a peraba perabaan an tangan tangan tidak tidak dapat dapat dijadi dijadikan kan ukuran ukuran yang objekt objektif if untuk untuk mengetahui derajat panas suatu benda. Kemudian, Anda diskusikan mana yang lebih panas (bersuhu tinggi) sege segellas air air yang yang diam diambi bill dar dari air air yang yang sed sedang ang mend mendiidih dih bil bila dibandingkan dengan air yang terdapat dalam kolam pada tengah hari yang terik. Misalkan gelas berisi air panas disimpan di pinggir kolam tersebut. Jika didiamkan (ditunggu) selama 2 jam, mana yang masih hanga hangat? t? Air Air dalam dalam gela gelass atau atau air air dala dalam m kola kolam? m? Mana Mana yang yang palin paling g banyak menyimpan energi panas? Kemudian jelaskan perbedaan suhu benda dengan energi panas benda. Sediakan tiga bejana (misalnya ember kecil berkapasitas 2 liter). Isi lah masing-masing bejana dengan air hangat kuku (kira-kira 40 oC - 50 oC), air biasa, dan air es. Kemudian, anda selama 30 detik pada waktu bersam bersamaan aan mereda meredam m telapa telapak k tangan tangan kanan kanan dalam dalam air hangat hangat dan tangan kiri dalam air es. Kemudian secara serempak masukkan kedua telapak tangan yang telah diredam tadi ke dalam ember berisi air biasa. Apakah air biasa tersebut hangat atau dingin? Kegiatan yang anda lakukan ini membahas pentingnya alat yang dapat menyatakan derajat panas suatu benda dengan tepat dan objektif. Kegiatan pengukuran suhu dalam pendidikan IPA dapat dilaksanakan dalam dalam bentuk bentuk kegiat kegiatan an observ observasi asi.. Misal Misalnya, nya, dengan dengan menggu menggunaka nakan n
termometer Anda dapat mengukur suhu badan, suhu ruangan, suhu air, air, suhu suhu es, es, suhu suhu es berc bercamp ampur ur garam garam,, suhu suhu air air sela selama ma pros proses es pendidihan dan suhu air selama proses pendinginan. Hasil pengukuran suhu suhu ters terseb ebut ut kemu kemudi dian an Anda Anda konve konvers rsik ikan an ke dala dalam m skal skala a suhu suhu lainnya dan dilaporkan dalam bentuk Tabel 1.12.
Tabel 1.12 Hasil Pengukuran Suhu Benda
Suhu Benda No.
Nama Benda o
C
1.
Ruangan kelas
2.
Badan
3.
Udara dalam tas
4.
Tanah pada kedalaman 10 cm
5.
Air kolam
6.
Es
7.
Air es
8.
Air es campur garam
o
R
o
F
K
Rangkuman Dalam ilmu fisika, pengukuran pengukuran dilakukan dengan membandingka membandingkan n nila nilaii besar besaran an yang yang diuk diukur ur deng dengan an besar besaran an seje sejeni niss yang yang dipa dipakai kai sebagai satuan. Pengukuran menyangkut dua hal, yaitu besaran dan sat satuan. Ke dua hal itu dapa apat dipahami ami dengan melakukan pengukuran. Besaran (quantity ) adalah suatu yang dapat diukur atau dinyatakan dengan angka. Besaran dapat dibedakan antara besaran yang dapat diukur langsung dengan alat dengan besaran yang tidak dapat diukur secara langsung dengan alat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai besaran. Contohnya: panjang, masa, waktu, suhu, berat, kecepatan, gaya, energi, dan usaha. Besaran tersebut dikelompokan menjadi besaran pokok dan besaran turunan. Badan Badan intern internasi asional onal yang yang mengat mengatur ur sistem sistem penguk pengukura uran n besara besaran n Intern rnat atio iona nall Bu Bure reau au of Weig Weight hts s and and Meas Measur ures es) telah (IBWM, Inte meneta menetapkan pkan tujuh tujuh besara besaran n pokok pokok yaitu: yaitu: panjan panjang g (meter (meter), ), massa massa (kil (kilog ogra ram) m),, wakt waktu u (sek (sekon on), ), suhu suhu (Kel (Kelvi vin) n),, kuat kuat arus arus (A (Amp mper ere) e),, inte intens nsit itas as cahay cahaya a (cand (candel ela) a),, dan juml jumlah ah zat zat (mol (mol). ). Empa Empatt jeni jeniss besa besara ran n pokok pokok dian dianta tara rany nya a seri sering ng dite ditemu mukan kan dala dalam m kese keseha hari rian an maupun dalam pembelajaran IPA di sekolah dasar. Ke empat besaran tersebut adalah panjang, massa, waktu, dan suhu.
Tes Formatif 1 Pilihlah jawaban yang paling tepat!
1. Tingkat Tingkat keteli ketelitia tian n hasil hasil penguk pengukura uran n bisa bisa menjad menjadii bervar bervarias iasii dan bersifat relatif, alasannya adalah .... A. posi posisi si mata mata atau atau posi posisi si alat alat ukur ukur yang tida tidak k tepat tepat pada objek objek benda yang diukur B. alat alat ukur ukur yang digunak digunakan an terka terkadan dang g tiddak tiddak memenuhi memenuhi standar standar internasional C. posi posisi si mata mata atau atau posi posisi si alat alat ukur ukur seja sejaja jarr deng dengan an obje objek k bend benda a yang diukur D. terg tergan antu tung ng kepa kepada da besar besarny nya a bent bentan angan gan selu seluru ruh h perm permuk ukaa aan n benda yang diukur 2. Pernyataan yang berikut ini benar, kecuali.... A. besaran besaran turunan turunan diperoleh diperoleh melalui melalui perhitun perhitungan gan B. besaran besaran turunan turunan berasal berasal dari dari besaran besaran pokok pokok C. besaran besaran pokok diperol diperoleh eh melalui melalui pengukuran pengukuran D. besaran besaran pokok diperoleh diperoleh melalui melalui perhitun perhitungan gan 3. Di bawah ini yang merupakan satuan besaran pokok adalah .... A. kilogr kilogram, am, mete meter, r, seko sekon n B. meter, meter, watt, watt, sekon sekon C. newton newton,, kilogra kilogram m kelvin kelvin D. sekon, sekon, joule, joule, meter kubik 4. Alat Alat ukur ukur yang yang dapa dapatt digu diguna naka kan n meng menguk ukur ur kete keteba bala lan n kert kertas as adalah.... A. mistar star B. jang jangka ka soro sorong ng C. mikrom mikromete eterr skrup skrup D. mete metera ran n 5. Peng Penguku ukura ran n volu volume me bend benda a yang yang geom geomet etri risy sya a tida tidak k bera beratu tura ran n sebaiknya .... A. memperguna mempergunakan kan meteran meteran standar standar B. memperguna mempergunakan kan gelas gelas ukur ukur yang diisi air C. memperguna mempergunakan kan diagra diagram m anak anak tangga tangga D. mengalikan mengalikan luas alas alas bangun dengan dengan salah salah satu sisinya sisinya 6. Setelah balok diukur diperoleh masa 160 g dan volumenya 200 cm 3, maka masa jenis kayu tersebut adalah .... A. 0,8 0,8 g/c g/cm3 B. 8 g/cm3 C. 80 kg/ kg/cm3 D. 360 360 g/c g/cm m3 7. Mengukur pada fisika pada dasarnya adalah .... A. meng menghi hitu tung ng B. memb memband andin ingk gkan an C. mend mendef efin inis isik ikan an D. menu menuru runka nkan n
Kegiatan Belajar 2 G e r a k Pengantar
Dalam ilmu fisika, gerak benda, mulai gerak kelereng sampai gerak rota rotasi si plan planet et atau ataupu pun n gera gerak k buah buah apel apel yang yang jatu jatuh h dari dari poho pohonn nnya ya sam sampai gerak bom dan gerak roket ket yang ang ditembakka kkan dari peluncurnya dipelajari dalam cabang ilmu fisika yang disebut dengan mekanika (atau dikenal dengan istilah mekanika klasik). Secara umum Mekan Mekanik ika a dibag dibagii dalam dalam dua dua pokok pokok baha bahasa san, n, yaitu yaitu dinamika, yang yang memp mempel elaj ajar arii gera gerak k bend benda a dan penye penyeba bab b bend benda a itu itu berg berger erak, ak, dan dan kinematika yang hanya mempelajar mempelajarii gerak benda saja dan tidak perlu diketahui penyebab dari gerak benda. Ilmu Kinematika mempelajari bagai bagaima mana na sebu sebuah ah bend benda a berg berger erak ak,, hal ini ini bias biasan anya ya meli melibat batka kan n besaran-bes besaran-besaran aran seperti seperti jarak, jarak, perpindahan perpindahan,, kecepatan, kecepatan, percepatan percepatan,, bentuk bentuk linta lintasan. san. Gerak Gerak lurus lurus adalah adalah gerak gerak benda benda yang yang linta lintasann sannya ya berbentuk garis lurus.
A. Konsep Dasar pada Gerak Pemaha Pemahaman man konsep konsep gerak gerak dapat dapat Anda Anda perhat perhatika ikan n contoh contoh kejadi kejadian an berikut ini :
Gambar 1.6. Gerak balok dari B ke D
Gambar 1.6 memperlihatkan balok di titik B, yang letaknya di antara titi titik k A dan dan C yang yang bera berada da dala dalam m satu satu gari garis. s. Jara Jarak k AB = 50 cm, cm, sedangkan jarak CB = 70 cm. Bila kita amati, ternyata jarak balok tersebut dengan titik A maupun titik C tidak berubah, artinya benda yang demikian disebut Diam. Ketika balok itu ditarik perlahan selama 4 seko sekon n ke arah arah titi titik k C, dan dan berh berhen enti ti di titi titik k D, sehi sehing ngga ga jara jarak k AD menjadi 80 cm, dan jarak DC menjadi 40 cm. Selama balok itu ditarik
menuju menuju ke titik titik D, dikata dikatakan kan balok balok itu berger bergerak, ak, mengap mengapa? a? benar, benar, karena benda tersebut mengalami perpindahan kedudukan / tempat. 1. Perpindahan dan Jarak
Untuk memahami perpindahan dan jarak, sebaiknya Anda perhatikan contoh ilustrasi berikut ini: Dalam suatu kegiatan yang dilakukan oleh seke sekelo lomp mpok ok sisw siswa a menu menuju ju sebu sebuah ah buki bukitt deng dengan an lint lintas asan an yang yang dite ditemp mpuh uh tiga tiga romb rombon onga gan n sisw siswa a dari dari sekol sekolah ah sebag sebagai ai posi posisi si awal awal menu menuju ju ke sebu sebuah ah buki bukitt seba sebaga gaii tuju tujuan an akhi akhirr deng dengan an rute rute yang yang berbed berbeda. a. Dari Dari ilustr ilustrasi asi terseb tersebut ut Anda Anda bisa bisa memaham memahamii konsep konsep jarak jarak dengan perindahan sebagai berikut: Jarak dari sekolah ke bukit adalah selu seluru ruh h lint lintas asan an yang yang dile dilewa wati ti romb rombon ongan gan.. Jara Jarak k yang yang dite ditemp mpuh uh masingmasing-masi masing ng rombon rombongan gan dapat dapat berbed berbeda, a, rombon rombongan gan I mungki mungkin n menempuh jarak lebih dekat dibanding rombongan II dan III. Akan tetapi perpindahan adalah jarak dari titik (posisi) akhir ke titik titik (posisi) (posisi) awal saja, tidak peduli bentuk lintasannya seperti apa (garis lurus atau bukan bukan). ). Sehi Sehing ngga ga perp perpin inda dahan han rombo rombong ngan an I, II maup maupun un III III sama sama jauhnya. Cont Contoh oh lain lain,, baya bayang ngka kan n Anda Anda bera berada da di ping pinggi girr jala jalan n luru luruss dan dan panjang. Posisi Anda saat itu di titik A.
Gambar 1.7. Posisi benda pada lintasan lurus
Dari A, Anda berjalan menuju C melalui B. Sesampainya Anda di C, Anda membalik dan kembali berjalan lalu berhenti di B. Pada peristiwa di atas atas,, bera berapa pa jauh jauhka kah h jar jarak yang yang Anda Anda temp tempuh uh;; bera berapa pa pula pula perp perpin indah dahan an Anda Anda? ? Sekar Sekaran ang, g, menu menuru rutt Anda Anda sama samakah kah peng penger erti tian an jarak dengan perpindahan? Dalam kehidupan sehari-hari kata jarak dan perpindahan digunakan untuk arti yang sama. Dalam Fisika kedua kata itu memiliki arti yang berbeda. Namun sebelum kita membahas hal ini, kita pelajari dulu apa yang dimaksud dengan gerak. Seorang teman Anda berdiri di pinggir jalan, tampak mobil bergerak ke kanan menjauhi anak tersebut. Andaikan Anda berada di dalam mobil yang bergerak meninggalkan teman Anda. Dari waktu ke waktu teman Anda yang berdiri di sisi jalan itu semaki semakin n tertin tertinggal ggal di belaka belakang ng mobil mobil.. Artiny Artinya a posisi posisi Anda Anda dan tema teman n Anda Anda beru beruba bah h seti setiap ap saat saat seir seirin ing g deng dengan an gera geraka kan n mobi mobill
menj menjauh auhii tema teman n Anda Anda itu. itu. ”Suat ”Suatu u bend benda a dikat dikatak akan an berg berger erak ak bila bila posisinya setiap saat berubah terhadap suatu acuan tertentu.” Apakah Anda bergerak? ak? Ya, bila acuannya teman Anda atau pepohonan di pinggir jalan. Anda diam bila acuan yang diambil adalah mobil yang Anda tumpangi. Mengapa? Sebab selama perjalanan posisi Anda Anda dan dan mobi mobill tida tidak k beru berubah bah.. Jadi, Jadi, suat suatu u bend benda a dapa dapatt berg berger erak ak sekaligus diam tergantung acuan yang kita ambil. Dalam Fisika gerak ber bersifa sifatt relat elatif if,, berg bergan antu tung ng pada pada acuan cuan yang ang dipi dipillih. Deng Dengan an mengingat hal ini, cobalah Anda cermati uraian di bawah ini. Sebuah bola digulirkan pada sebuah bidang datar lurus. Posisi bola setiap saat diwakili oleh garis berskala seperti pada Gambar 1.8.
Gambar 1.8. Posisi 2 bola bergulir
Andaikan ada 2 bola yang digulirkan dari 0. Bola 1 digulirkan ke kanan dan berhenti di B. Bola 2 digulirkan ke kiri dan berhenti di C. Anda lihat pada gambar 1.8, bahwa panjang lintasan yang ditempuh oleh kedua bola sama, yaitu sama-sama 4 satuan. Namun bila diperhatikan arah gerakannya, kedua bola berpindah posisi ke arah yang berlawanan. Bola 1 berpindah ke sebelah kanan O, sedangkan bola 2 ke k e sebelah kiri O. Panjang lintasan yang ditempuh disebut jarak, sedangkan perpindahan diar diarti tikan kan sebag sebagai ai peru peruba baha han n posi posisi si bend benda a dari dari keada keadaan an awal awal ke keadaan akhirnya. Jarak tidak mempersoalkan ke arah mana benda bergerak, bergerak, sebaliknya sebaliknya perpindahan perpindahan tidak mempersoal mempersoalkan kan bagaimana bagaimana lintasan suatu benda yang bergerak. Perpindahan hanya mempersoalkan kedudukan, awal dan akhir benda itu. Jarak adalah besaran skalar, sedangkan perpindahan adalah vektor. Dua benda benda dapat dapat saja saja menemp menempuh uh jarak jarak (= panjan panjang g lintas lintasan) an) yang sama sama namu namun n meng mengal alami ami perp perpin inda dahan han yang yang berb berbed eda a sepe sepert rtii pada pada contoh contoh ini. ini. Dalam Dalam hal ini dapat dikata dikatakan kan bahwa bahwa jarak jarak merupa merupakan kan besar perpindahan. Bila kemudian ada bola ke 3 bergerak dari O ke kanan, sampai di D lalu membalik bergerak ke kiri melewati O lalu berhenti di E seperti pada Gambar 1.9 bagaimanakah dengan jarak dan perpindahannya?
Gambar 1.9. Posisi 3 bola bergulir
Jarak yang ditempuh bola adalah panjang lintasan ODE = OD + DE. Jadi s = 6 + 9 = 15 satuan. Perpindahan bola adalah OE (kedudukan awal bola di O, kedudukan akhirnya di E). Jadi Δ s = – 3 satuan. Per Perhati atikan tanda min minus pada ada Δs. Hal itu menunjukka kkan arah perpindahan bola ke kiri dari titik acuan. Perlu dicatat pula bahwa dalam contoh di atas perbedaan antara jarak dan perpindahan ditandai baik baik oleh oleh ada ada atau atau tida tidakny knya a “ara “arah” h”,, tapi tapi juga juga oleh oleh “bes “besar ar”” kedu kedua a besaran besaran itu (jarak (jarak = 15 satuan, satuan, perpindahan perpindahan = 3 satuan). satuan). Mungkinkah jarak yang ditempuh oleh suatu benda sama dengan besar perpindahannya? Untuk benda yang bergerak ke satu arah tertentu, maka jarak yang ditempuh benda sama dengan besar perpindahannya. Misalnya bila benda bergerak lurus ke kanan sejauh 5 m, maka baik jarak maupun besar perpin-dahannya sama-sama 5 m. Jarak yang ditempuh bola adalah panjang lintasan ODE = OD + DE. Jadi s = 6 + 9 = 15 satuan. Perpindahan bola adalah OE (kedudukan awal awal bola bola di O, kedu kedudu duka kan n akhi akhirn rnya ya di E). E). Jadi Jadi Δ s = – 3 satu satuan an.. Per Perhati atikan tanda min minus pada ada Δs. Hal itu menunjukka kkan arah perpindahan bola ke kiri dari titik acuan. Perlu dicatat pula bahwa dalam contoh di atas perbedaan antara jarak dan perpindahan ditandai baik baik oleh oleh ada ada atau atau tida tidakny knya a “ara “arah” h”,, tapi tapi juga juga oleh oleh “bes “besar ar”” kedu kedua a besaran besaran itu (jarak (jarak = 15 satuan, satuan, perpindahan perpindahan = 3 satuan). satuan). Mungkinkah jarak yang ditempuh oleh suatu benda sama dengan besar perpindahannya? Untuk benda yang bergerak ke satu arah tertentu, maka jarak yang ditempuh benda sama dengan besar perpindahannya. Misalnya bila benda bergerak lurus ke kanan sejauh 5 m, maka baik jarak maupun perpindahannya sama-sama 5 m. 2. Kelajuan dan Kecepatan Rata-rata
Kelaju Kelajuan an merupa merupakan kan besar besaran an skalar, skalar, sedang sedangkan kan kecepa kecepatan tan adalah adalah vekt vektor or.. Kela Kelaju juan an adal adalah ah jara jarak k yang yang dite ditemp mpuh uh suat suatu u bend benda a diba dibagi gi sela selang ng waktu waktu atau atau wakt waktu u untu untuk k mene menemp mpuh uh jara jarak k itu, itu, seda sedang ngkan kan kecepatan adalah perpindahan suatu benda dibagi selang waktu untuk menempuhnya. Dalam bentuk persamaan, keduanya dapat dapa t dituliskan:
Laju rata-rata
Kecepatan rata-rata
Dalam kehidupan kehidupan sehari-har sehari-hari, i, kelajuan kelajuan maupun kecepatan kecepatan senantiasa senantiasa beruba berubah-ub h-ubah ah karena karena berbag berbagai ai sebab. sebab. Misaln Misalnya ya jalanan jalanan yang yang tidak tidak rata. Oleh karenanya kita dapat mengartikan kelajuan dan kecepatan pada dua persamaan di atas sebagai kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata. Kecepatan rata-rata (v rata-rata) adalah ebuah besaran fisika yang menunjukan perpindahan posisi benda tiap selang waktu :
Kecepatan rata-rata ini tidak menggambarkan kecepatan benda pada suat suatu u posi posisi si atau atau pada ada t tert ertentu entu,, namu namun n hany hanya a menu menunj njuk ukan an kece kecepa pata tan n rata rata-r -rat ata a bend benda a sela selama ma sela selang ng waktu waktu Δt ters terseb ebut ut,, jadi jadi kecepa kecepatan tan rata-r rata-rata ata hanya hanya menunj menunjukan ukan rata-r rata-rata ata kecepa kecepatan tan yang ditempuh benda dari satu posisi ke posisi lain tanpa bisa memberikan rincian kecepatan yang dialami benda selama perjalanannya. 3. Kecepatan Sesaat
Kece Kecepa pata tan n rata rata-r -rat ata a menu menunj njuk ukka kan n kece kecepa pata tan n bend benda a dalam dalam suat suatu u lintasan tertentu atau selang waktu tertentu, tapi tidak memberikan kec kecepat epatan an pad pada satu satu titi titik k terte ertent ntu u atau atau pada pada posi posisi si tert terten enttu. Kecep Kecepatan atan pada pada suatu suatu posisi posisi terten tertentu tu ditunj ditunjukka ukkan n oleh oleh kecepa kecepatan tan sesaat. Kecepatan sesaat dapat diperoleh dari definisi kecepatan ratarata namun dengan membuat selang waktu ∆t sangat kecil sehingga menuju nol dengan demikian :
yaitu turunan (derivasi) pertama terhadap waktu dari perpindahan. Perhitungan Perhitungan kecepatan kecepatan sesaat selain menggunakan menggunakan prinsip prinsip derivasi dari persamaan matematika tentang gerak, juga dapat menggunakan rumus-rumus sederhana sebagai-mana akan dibahas kemudian. 4. Perlajuan dan Percepatan rata-rata
Seper Seperti ti dising disinggun gung g pada uraian uraian sebel sebelumn umnya ya sulit sulit bagi bendabenda-ben benda da untuk mempertahankan dirinya agar memiliki kelajuan yang tetap dari waktu waktu ke wakt waktu. u. Umumn Umumnya ya kela kelaju juan an bend benda a sela selalu lu beru berubah bah-u -ubah bah.. Perubahan kelajuan benda dibagi waktu perubahan disebut perlajuan. Persamaannya ditulis sebagai berikut:
atau
Istilah Istila h perlaj perlajuan uan ini jarang jarang diguna digunakan. kan. Sering Seringnya nya diguna digunakan kan istil istilah ah percepatan. Percepatan diartikan sebagai perubahan kecepatan benda dibagi waktu perubahannya. Persamaannya ditulis:
a. Gerak Lurus
Menuru Menurutt bentuk bentuk lintas lintasanny annya a gerak gerak dibagi dibagi menjad menjadii bebera beberapa pa jenis jenis pent pentin ing, g, sepe sepert rtii gera gerak k meli meling ngkar kar (mis (misal al gera gerak k jaru jarum m jam) jam),, gera gerak k parabola (misal gerak batu yang dilempar miring ke atas), dan gerak lurus (misal buah mangga jatuh dari tangkai). Dalam banyak kasus sebuah benda dapat bergerak lurus sekaligus bergerak melingkar. Dari ketiga jenis gerak tersebut, gerak lurus adalah gerak yang lintasannya pal paling ing sede sederrhan hana, sed sedangk angkan an ger gerak par parabol abolik ik dan dan mel melingk ingkar ar
merupakan gabungan dari dua gerak lurus, seperti yang akan kita pelajari nanti pada fisika lanjutan. Untu Untuk k kemu kemuda daha han, n, seca secara ra umum umum gera gerak k luru luruss diba dibagi gi dala dalam m dua dua kategori, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Gerak lurus berubah beraturan memiliki bermacam variasi seperti GLBB dipercepat seperti mobil yang memacu mobilnya pada pada saatsaat-sa saat at awal awal,, dan GLBB GLBB dipe diperl rlam ambat bat,, sepe sepert rtii kere kereta ta yang yang hendak menghentikan geraknya. Variasi GLBB lainnya adalah gerak vertikal ke atas (GVA) contohnya adalah benda yang di lempar ke atas tegak lurus permukaan bumi, gerak vertikal ke bawah (GVB), yaitu benda yang di lempar lurus menuju bumi dan gerak jatuh bebas (GJB) seperti apel yang jatuh dari pohonnya. 1) Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan kecepatan tetap. Untuk lebih memahaminya, perhatikan grafik berikut.
Gambar 1.10. Grafik kecepatan glb terhadap waktu
Grafik di atas menyatakan hubungan antara kecepatan (v) dan waktu temp tempuh uh (t) (t) suat suatu u bend benda a yang yang berg berger erak ak luru lurus. s. Berd Berdasa asark rkan an grafi grafik k tersebut cobalah Anda tentukan berapa besar kecepatan benda pada saat t = 0 s, t = 1 s, t = 2 s, t = 3 s? Ya!, Anda benar! Tampak dari grafik, kecepatan benda sama dari waktu ke waktu yakni 5 m/s. Semua benda yang bergerak lurus beraturan akan memiliki grafik v - t yang bentuknya seperti Gambar 1.10 itu. Sekarang, dapatkah Anda menghitung berapa jarak yang ditempuh oleh benda dalam waktu 3 s? Anda Anda dapat dapat menghi menghitun tung g jarak jarak yang ditemp ditempuh uh oleh oleh benda benda terseb tersebut ut dengan cara menghitung luas daerah di bawah kurva bila diketahui grafik (v - t)
Gambar 1.11. Luas daerah di bawah kurva
Cara menghitung jarak pada GLB. Jarak yang ditempuh = luas daerah yang diarsir pada grafik v – t. Tentu saja satuan jarak adalah satuan panjang, bukan satuan luas. Dari gambar di atas, jarak yang ditempuh benda = 15 m. Cara Cara lain lain menghi menghitun tung g jarak jarak tempuh tempuh adalah adalah dengan dengan menggu menggunak nakan an pers persam amaan aan GLB. GLB. Tela Telah h Anda Anda keta ketahu huii bahwa bahwa kece kecepat patan an pada pada GLB GLB dirumuskan: v = s/t ; atau s = v t; dimana s = jarak tempuh (m) ;v = kecepatan (m/s); t = waktu tempuh (s). Dari gambar 1.11, v = 5 m/s, sedangkan t = 3 s, sehingga jarak yang ditempuh: s = v.t = 5 x 3 = 15 m. 2) Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak Gerak lurus lurus beruba berubah h beratur beraturan an (GLBB) (GLBB) adalah adalah gerak gerak benda benda dalam dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Jadi, ciri utama GLBB adalah bahwa dari waktu ke waktu kecepatan benda berubah, semakin lama semakin cepat. Dengan kata lain gerak benda dipercepat. Namun demi demiki kian an,, GLBB GLBB juga juga dapa dapatt bera berart rtii bahw bahwa a dari dari waktu aktu ke wakt waktu u kecepatan benda berubah, semakin lambat hingga akhirnya berhenti. Dalam hal ini benda mengalami perlambatan tetap. Dalam modul ini, kita kita tida tidak k meng menggu gunak nakan an isti istila lah h perl perlamb ambat atan an untu untuk k gera gerak k bend benda a diperlambat. Kita tetap saja menamakannya percepatan, hanya saja nilainya negatif. Jadi perlambatan sama dengan percepatan negatif. Contoh sehari-hari GLBB dipercepat adalah peristiwa jatuh bebas. Jatuh bebas adalah benda jatuh dari ketinggian tertentu dengan kecepatan awal sama dengan nol. Semakin lama benda bergerak semakin cepat. Kini, perhatikanlah Gambar 1.12 di bawah yang menyatakan hubungan antara kecepatan (v) dan waktu (t) sebuah benda yang bergerak lurus berubah beraturan dipercepat.
Gambar 1.12. Grafik v - t untuk GLBB dipercepat .
Dari Dari grafi grafik k di atas atas kita kita dapat dapatkan kan tiga tiga rumu rumuss (per (persam samaa aan) n) untu untuk k mengetahui hubungan besaran-besaran mekanik dalam glbb yaitu: 1. Persamaan kecepatan sebagai fungsi waktu : v t = vo + a.t 2. Persamaan jarak sebagai fungsi waktu: s = vo.t + ½ a.t2 3. Persamaan kecepatan sebagai fungsi jarak: vt 2 = vo2 + 2as Vo = kecepatan awal (m/s) vt = kecepatan pada waktu t (m/s) t = waktu (s) a = percepatan (m/s2) 3) Jatuh Bebas
Bila dua buah benda yang berbeda beratnya (misalnya bola basket dan kelereng) dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari ketinggian yang sama dala dalam m wakt waktu u yang yang sama sama,, bend benda a mana manaka kah h yang yang samp sampai ai di tana tanah h duluan? Peristiwa jatuhnya benda tanpa kecepatan awal dalam Fisika disebu disebutt sebagai sebagai jatuh jatuh bebas, bebas, yakni yakni gerak gerak lurus lurus beruba berubah h beratu beraturan ran pada lintasan vertikal tanpa kecepatan awal (v 0 = nol). Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat karena dipercepat oleh percepatan gravit gravitasi asi.. Percep Percepata atan n yang dialam dialamii oleh oleh setiap setiap benda benda jatuh jatuh bebas bebas sela selalu lu sama, sama, yakn yaknii sama sama deng dengan an percepatan gravitasi bumi (jika perist peristiwa iwa jatuh jatuh terjad terjadii di planet planet bumi). bumi). Anda Anda sudah sudah ketahu ketahuii bahwa bahwa 2 perc percep epat atan an gravi gravita tasi si bumi bumi itu itu besa besarn rnya ya g = 9,8 9,8 m/s m/s dan sering sering 2 dibulatkan menjadi 10 m/s . Pada Pada jatu jatuh h beba bebass keti ketiga ga pers persam amaa aan n GLBB GLBB dipe diperc rcep epat at yang yang kit kita bicarakan pada kegiatan sebelumnya tetap berlaku, hanya saja v 0 kita hilangkan dari persamaan karena harganya nol dan lambang s pada persamaan-persamaan tersebut kita ganti dengan h yang menyatakan ketinggian dan a kita ganti dengan g sebagai percepatan gravitasi. Dengan demikian persamaan gerak jatuh bebas adalah:
Dari persamaan 2 diperoleh
Dari persamaan waktu jatuh, terlihat bahwa waktu jatuh benda bebas hanya hanya dipe dipeng ngar aruh uhii oleh oleh dua dua fakt faktor or yaitu yaitu h = keti keting nggi gian an dan dan g = percepatan percepatan gravitasi bumi. Jadi berat dan besaran-be besaran-besaran saran lain tidak mempengaruhi waktu jatuh. Artinya meskipun berbeda beratnya, dua benda yang jatuh dari ketinggian yang sama di tempat yang sama akan jatuh dalam waktu yang bersamaan. Dalam Dalam kehidu kehidupan pan kita kita sehari sehari-ha -hari ri mungki mungkin n kejadi kejadiann annya ya lain. lain. Benda Benda yang yang ber berbeda beda ber beratny atnya, a, akan kan jatuh atuh dalam alam waktu aktu yang ang tida tidak k bers bersam amaan aan.. Hal Hal ini ini dapa dapatt terj terjad adii karen karena a adany adanya a gese geseka kan n udar udara. a. Percobaan di dalam tabung hampa udara membuktikan bahwa sehelai bulu ayam dan satu buah koin jatuh dalam waktu bersamaan. 4) Gerak Vertikal Vertikal Ke Atas
Lemp Lempar arkan kan bola bola vert vertik ikal al ke atas, atas, amat amatii gera gerakan kanny nya. a. Bagai Bagaima mana na kecepatan bola dari waktu ke waktu! Selama bola bergerak ke atas, gerakan bola melawan gaya gravitasi yang yang menar menarik ikny nya a ke bumi bumi.. Akhi Akhirn rnya ya bola bola berg berger erak ak dipe diperl rlam ambat bat.. Akhirn Akhirnya ya setela setelah h mencap mencapai ai keting ketinggia gian n terten tertentu tu yang yang disebu disebutt tinggi tinggi maksimum, bola tak dapat naik lagi. Pada saat ini kecepatan bola nol. Oleh karena tarikan gaya gravitasi bumi tak pernah berhenti bekerja pada pada bola bola,, meny menyeb ebab abkan kan bola bola berg berger erak ak turu turun. n. Pada Pada saat saat ini ini bola bola mengalami jatuh bebas, bergerak turun dipercepat. Jadi bola mengalami dua fase gerakan. Saat bergerak ke atas bola bergerak GLBB diperlambat (a = g) dengan kecepatan awal tertentu lalu lalu sete setela lah h menc mencap apai ai ting tinggi gi maks maksim imum um bola bola jatu jatuh h beba bebass yang yang
merupakan GLBB dipercepat dengan kecepatan awal nol. Dalam hal ini berlak berlaku u persam persamaanaan-per persam samaan aan GLBB GLBB yang yang telah telah kita kita pelaja pelajari ri pada pada kegiatan lalu. Pada saat benda bergerak naik berlaku persamaan : 1. Kecepatan benda pada waktu t : v = vo – g.t 2. Tinggi yang dicapai benda pada saat t: h = vo.t – ½ g.t2 3. Kecepatan pada ketinggian h: vt 2 = vo2 – 2g.h Sedang Sedangkan kan pada saat saat jatuh jatuh bebas bebas berlak berlaku u persam persamaan aan-pe -persa rsamaa maan n gerak jatuh bebas yang sudah kita k ita pelajari pada kegiatan lalu. 5) Gerak Vertikal Ke Bawah
Berbeda dengan jatuh bebas, gerak ver vertikal ke bawah awah yang dimaksudkan adalah gerak benda-benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu. Jadi seperti gerak vertikal ke atas hanya saja arahnya ke bawah. Sehingga persamaan pers persam amaan aanny nya a sama sama deng dengan an pers persam amaa aan-p n-per ersa sama maan an pada pada gera gerak k vertik vertikal al ke atas, atas, kecual kecualii tanda tanda negati negatiff pada pada persam persamaanaan-per persama samaan an gera gerak k vert vertik ikal al ke atas atas digan diganti ti deng dengan an tand tanda a posi positi tif. f. Seba Sebab b gera gerak k vertikal ke bawah adalah GLBB yang dipercepat dengan percepatan yang sama untuk setiap benda yakni g. Pada saat benda bergerak turun berlaku persamaan : 1. Kecepatan benda pada waktu t : v = vo + g.t 2. Tinggi yang dicapai benda pada saat t: h = vo.t +½ g.t2 3. Kecepatan pada ketinggian h: vt 2 = vo2+ 2g.h Dapat disimpulkan bahwa gerak vertikal ke bawah ini sama dengan gerak GLBB pada arah mendatar. Beda antara keduanya adalah bahwa pada gerak gerak vertik vertikal al ke bawah bawah benda benda selalu selalu diper dipercep cepat, at, sedang sedangkan kan gerak GLBB pada arah mendatar dapat pula diperlambat.
Latihan Untu Untuk k meng menget etah ahui ui pema pemaha hama man n Anda Anda terh terhad adap ap mate materi ri di atas atas,, kerjakanlah latihan berikut! 1. Budi berlari ke timur sejauh 20 m selama 6 s lalu balik ke barat sej sejauh auh 8 m dala dalam m wakt waktu u 4 s. Hitung tung kela kelajjuan uan rataata-rrata ata dan kecepatan rata-rata Budi ! 2. Adam berlari di jalan lurus dengan kelajuan 4 m/s dalam waktu 5 menit, lalu berhenti selama 1 menit untuk kemudian melanjutkan larinya. Kali ini dengan kelajuan 5 m/s selama 4 menit. Berapakah kelajuan rata-rata Adam? 3. Amri Amri lari lari pagi pagi meng mengel elil ilin ingi gi lapa lapang ngan an berb berben entu tuk k empa empatt pers perseg egii panjang dengan panjang 10 m dan lebar 5 m. Setelah melakukan tepat 10 putaran dalam waktu 1 menit, Amri berhenti. Tentukan:
a. Jarak yang ditempuh Amri. b. Perpindahan Amri. c. Kelajuan rata-rata Amri. d. Kecepatan rata-rata Amri. 4. Sebuah perahu didayung sehingga melaju dengan percepatan tetap 2 m/s2 m/s2.. Bila ila pera perahu hu ber berger gerak dar dari kead keadaa aan n diam diam,, tent tentuk ukan an kecepatan perahu setelah perahu bergerak selama: a. 1 s b. 2 s c. 3 s 5. Baga Bagaim iman ana a bila bila dala dalam m cont contoh oh 1, pera perahu hu suda sudah h mela melaju ju deng dengan an kecepatan 3 m/s sebelum didayung? 6. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 36 km/jam. Berapa meterkah jarak yang ditempuh mobil itu setelah bergerak 10 menit? 7. Gerak sebuah benda yang melakukan GLB diwakili oleh grafik s - t di bawah. Berdasarkan grafik tersebut, hitunglah jarak yang ditempuh oleh benda itu dalam waktu: a. 3 s b. 10 s
Pedoman Jawaban Latihan Setelah Anda menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, Anda dapat mencocokkan hasil jawaban Anda dengan pedoman di ba wah ini. 1. Jawab : Kelajuan rata-rata
Kecepatan rata-rata (anggap perpindahan ke Timur bernilai positif, ke Barat negatif).
2. Jawab : s1 = 4 m/s x 5 menit x 60 s/menit = 1.200 m. s2 = 5 m/s x 4 menit x 60 s/menit = 1.200 m. Jarak total yang ditempuh Adam: s = s1 + s2 = 2.400 m. Sedangkan waktu berlari Adam: t = 5 menit + 1 menit + 5 menit = 10 menit = 10 menit x 60 s/menit = 600 s Perhatikan, waktu istirahat 1 menit dimasukkan dalam perhitungan. Kelajuan rata-rata Adam berlari:
3. Jawab : Terlebih dahulu kita ubah satuan dari besaran-besaran besaran-besaran yang diketahui. p = 10 m; l = 5 m 1 putaran = keliling empat persegi panjang = 2 x (p + l) = = 2 x (10 + 5) = = 30 m Δt = 1 menit = 60 s. a. Jarak yang ditempuh Amri: s = 10 putaran = 10 x 30 = 300 m b. Perpindahan Amri: Δs = nol , sebab Amri berlari tepat 10 putaran, sehingga posisi awal Amri = posisi akhirnya. c. Kelajuan rata-rata:
d. Kecepatan rata-rata:
4. Jawab : a) 1 s, kecepatan perahu = 2 m/s b) 2 s, kecepatan perahu = 4 m/s c) 3 s, kecepatan perahu = 6 m/s Bagaimana bila dalam contoh 1, perahu sudah melaju dengan kecepatan 3 m/s sebelum didayung? 5. Jawab : Tidak masalah! Sebab percepatan tidak bergantung kecepatan awal benda. Setelah bergerak: a) 1 s, kecepatan perahu menjadi = 3 + 2 = 5 m/s b) 2 s, kecepatan perahu menjadi = 5 + 2 = 7 m/s c) 3 s, kecepatan perahu menjadi = 7 + 2 = 9 m/s 6. Jawab : Anda Anda ubah ubah dulu dulu satu satuan an-s -sat atua uan n dari dari besar besaran an yang yang dike diketa tahu huii ke dalam sistem satuan SI. Diketahui: v = 36 km/jam = 10 m/s t = 10 menit = 600s s = v.t = 10 x 600 = 6.000 m = 6 km 7. Penyelesaian : Diketahui: s0 = 2 m; v = 4 m/s Ditanya: a. Jarak yang ditempuh benda pada saat t = 3 s. b. Jarak yang ditempuh benda pada saat t = 10 s. Jawab: a. s (t) = s0 + v t maka untuk s (3s) = 2 + 4 x 3 = 14 m b. s (t) = s0 + v t maka untuk s (10 s) = 2 + 4 x 10 = 42 m
Rangkuman Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang membahas tentang gerak. Kinema Kinematik tika a adalah adalah cabang cabang Fisik Fisika a yang mempel mempelaja ajari ri gerak gerak benda benda tanpa tanpa menghi menghirau raukan kan penyeb penyebabn abnya. ya. Besara Besaran-be n-besar saran an pentin penting g pada pada Kinematika Gerak Lurus adalah jarak dan perpindahan, kelajuan dan kece kecepa pata tan, n, sert serta a perl perlaj ajuan uan dan dan perc percep epat atan. an. Di anta antara ra besar besaran an-besaran tersebut, jarak, kelajuan dan perlajuan merupakan besaran skalar, skalar, sedangk sedangkan an yang yang lainny lainnya a besara besaran n vektor vektor.. Besaran Besaran-be -besar saran an kinematika ini berkaitan satu sama lain. Gerak lurus dibedakan atas gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Pada GLB benda bergerak dengan kece kecepa pata tan n teta tetap, p, sedan sedangk gkan an pada pada GLBB GLBB bend benda a berg berger erak ak deng dengan an percepatan tetap. Percepatan diartikan sebagai perubahan kecepatan per satuan waktu. Bila perubahan kecepatan benda semakin melambat, percepatannya berharga negatif dan disebut perlambatan. Gerak Gerak lurus lurus baik GLB maupun GLBB dapat diwakili diwakili oleh grafik s-t dan grafik v-t. Dari grafik s-t, GLB kita dapat menentukan kecepatan ratarata. Dari grafik v-t kita dapat menghitung jarak yang ditempuh benda dengan cara menghitung luas daerah di bawah kurva. Gerak lurus berubah beraturan dibedakan menurut lintasannya, yaitu GLBB pada lint lintas asan an mend mendat atar ar dan GLBB GLBB pada pada lint lintas asan an vert vertik ikal al.. Gera Gerak k pada pada lintasan vertikal terdiri dari gerak vertikal ke atas, jatuh bebas dan gerak vertikal ke bawah dengan kecepatan awal. Pada Pada gera gerak k jatu jatuh h beba bebass perc percep epat atan an gera gerak k bend benda a sema sematta-ma a-mata ta dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh percep percepatan atan gravit gravitasi asi yang yang ditimb ditimbulk ulkan an oleh oleh gaya gaya gravitasi. Oleh karenanya dari ketinggian yang sama, benda-benda jatuh bebas bersamaan akan jatuh dengan waktu (melayang) jatuh yang sama lamanya tidak tergantung pada perbedaan massa bendabenda yang jatuh tersebut.
Tes Formatif 2 Pilih salah satu jawaban yang dianggap paling benar
1. Sebuah benda dikatakan bergerak bila.... A. kecepatan benda itu tetap B. posisinya tetap C. kedudukan benda itu tetap D. kedudukan benda itu berubah 2. Buah kelapa yang jatuh dari pohonnya merupakan contoh gerak.... A. parabola B. semu C. lurus D. relatif 3. Perpindahan termasuk besaran vektor karena .... A. memiliki arah B. memiliki besar C. memiliki besar dan arah D. memiliki satuan 4. Benda yang bergerak lurus beraturan memiliki .... A. kecepatan tetap B. kecepatan bertambah C. kecepatan berkurang D. kecepatan teratur 5. Sebuah benda dikatakan bergerak dengan kecepatan tetap bila.... A. lintasan yang dilaluinya lurus B. percepatannya bertambah C. jarak tempuhnya berubah-ubah D. jarak tempuhnya sama 6. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 60 km/jam. Berapa jarak yang ditempuh mobil bila melaju selama 30 menit.... A. 20 km B. 30 km C. 40 km D. 90 km 7. Sebu Sebuah ah bend benda a yang yang semul semula a diam diam dido didoro rong ng sehi sehing ngga ga berg berger erak ak 2 dengan dengan percep percepata atan n 4m/s 4m/s . Besar Besarny nya a kece kecepa pata tan n bend benda a sete setela lah h bergerak 6 s adalah .... A. 10 m/s B. 15 m/s C. 20 m/s D. 24 m/s m/s 8. Mat Matahar aharii seol seolah ah-o -ola lah h berg berger erak ak dari dari timu timurr ke bara barat, t, pada padaha hall sebenarnya bumi yang bergerak. Gerak yang demikian disebut .... A. gera gerak k lur lurus us B. gera gerak k meli meling ngkar kar C. gerak gerak konsta konstan n D. gerak gerak semu semu
Kunci Jawaban Tes Formatif Tes Formatif 1 1.
2. 3.
4. 5. 6. 7.
A. Tingkat Tingkat keteliti ketelitian an pengukuran pengukuran sangat ditentukan ditentukan oleh posisi mata atau posisi alat ukur yang tidak tegak lurus dan tidak tepat dengan benda yang diukur. D Semua besaran pokok diperoleh melalui pengukuran A Terdapat tujuh besaran pokok adalah: panjang, massa, wakt waktu, u, suhu suhu (kel (kelvi vin) n),, kuat kuat arus arus (amp (amper ere) e),, inte intens nsit itas as caha cahaya ya (candela), dan jumlah zat (mol). C Alat ukur yang dapat digunakan mengukur ketebalan kertas adalah mikrometer skrup B Peng Penguk ukur uran an volu volume me bend benda a yang yang geom geomet etri risy sya a tida tidak k beraturan harus dengan gelas ukur yang berisi air A Masa Masa jeni jeniss dipe dipero role leh h mela melalu luii memb membag agii masa masa deng dengan an 3 3 volume (160 g/ 200 cm ) = 0,8 g/ cm B Mengukur secra konseptual merupakan proses ses membandingkan antara alat ukur dengan benda yang diukur
Tes Formatif 2
D Benda yang bergerak kedudukannya berubah C Buah kelapa jatuh dari pohonya pohonya merupakn merupakn contoh gerak
1. 2.
lurus 3. 4. 5. 6. 7. 8.
C Besaran vektor selalu memiliki besar dan arah A Kecepa Kecepatan tannya nya tetap tetap pada benda benda yang yang berger bergerak ak lurus lurus beraturan D Bend Benda a yang yang berg berger erak ak deng dengan an kece kecepa pata tan n teta tetap p jara jarak k tempuhnya sama B (v = S/t), sehingga S = v.t , maka S = ½ x 60 km/jam = 30 km D vt = v0 + a.t , maka v = 0 + 4 x 6 = 24 m/s D gerak semu merupakan gerak yang tidak sebenarnya
Daftar Pustaka Koes, H, S., Prabowo, 1999. Konsep Dasar IPA , Jakarta : DIKTI Depdikbud Sri,Y,M., dkk, 2006. Konsep Dasar IPA , Bandung : UPI PRESS Turk, Jonatan. (1991). Physical Philadelphi lphia: a: Saunder Saunderss Colleg College e Physical Science Science. Philade Publishing
Modul 2 MATERI ENERGI GELOMBANG Pendahuluan
Materi Modul 2 ini mengkaji ulang Sains-Fisika SD yang berkaitan deng dengan an dua dua eleme emen pent pentiing peny penyus usun un sega segalla hal hal yang yang dap dapat diobservasi di alam semesta ini, dan mempelajari fenomena unik yang terkai terkaitt dengan dengan keduan keduanya, ya, yaitu yaitu gelomb gelombang. ang. Dua elemen elemen terseb tersebut ut adalah materi dan energi. Tujuan pembelajaran Modul 2 adalah agar Anda memahami konsepkonsep dasar dari pengertian materi dan energi, perubahan materi dan ener energi gi,, peng penger erti tian an gelo gelomb mban ang, g, sifa sifatt-si sifa fatt gelo gelomb mban ang g teru teruta tama ma gelombang gelombang cahaya dan bunyi. Setelah Setelah mempelajar mempelajarai ai materi ini Anda diharapkan memiliki kompetensi dasar dalam hal: 1. menjelaskan arti materi dan perubahannya; 2. membedakan perubahan materi jenis fisika dan kimia; 3. mendeskripsikan perubahan energi serta hubungannya dengan usaha; 4. menjelaskan arti gelombang; 5. menjelaskan sifat-sifat gelombang; 6. menghitung besaran-besaran gelombang. Untu Untuk k memba embant ntu u Anda nda menc mencap apai ai tujua ujuan n ter tersebu sebut, t, modu modull diorganisasikan menjadi tiga Kegiatan Belajar, sebagai berikut:
ini ini
1. Kegiatan Belajar 1 : Materi dan Perubahannya 2. Kegiatan Belajar 2 : Energi 3. Kegiatan Belajar 3 : Gelombang Jangan dilewatkan untuk mencoba menjawab soal-soal yang dituliskan pada setiap akhir kegiatan belajar. Hal ini berguna untuk mengetahui apaka apakah h Anda Anda sudah sudah mema memaha hami mi deng dengan an benar benar kandu kandung ngan an baha bahan n belajar ini. Selamat Belajar.
Kegiatan Belajar 1 Materi dan Perubahannya Pengantar
Dalam alam kehi kehidu dupa pan n seha seharri-har -harii kit kita sena senant ntiiasa asa meli elihat hat adan adanya ya perubahan perubahan yang terjadi terjadi pada benda-benda benda-benda atau materi materi di sekitar sekitar kita. Misalnya tanaman tumbuh menjadi besar, air menjadi es, kayu menjadi arang, dan lain-lain. Secara Secara garis garis besar besar peruba perubahan han yang terjad terjadii di alam alam terseb tersebut ut dapat dapat digolongkan menjadi dua, yaitu perubahan fisika dan perubahan kimia. Perubah Perubahan an fisika fisika sifatn sifatnya ya tidak tidak kekal, kekal, misal misal air setela setelah h menjad menjadii es dapat kembali jadi air, atau lilin yang mencair dapat menjadi padat kembali. Sedangkan pada perubahan kimia terbentuk zat baru yang sifatnya berbeda dari zat semula, dan hampir tak mungkin kembali lagi ke bentuk zat asal baik bentuk maup aupun sifatn atnya dan setiap perubahannya selalu disertai dengan efek panas. Deng Dengan an mema memaha hami mi ber berbag bagai aspe aspek k per perubah ubahan an mater aterii, Anda nda diha dihara rapk pkan an memp memper erol oleh eh wawa wawasan san dan dan keun keuntu tung ngan an keti ketika ka semu semua a bentuk perubahannya memberikan manfaat yang berarti bagi Anda.
A. Materi Anda telah memahami bahwa materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati menempati ruang; dan pada pembahasan terdahulu terdahulu sudah dibahas pengertian massa sebagai ukuran kuantitas materi. Ada pun dalam dalam mekani mekanika, ka, massa massa adalah adalah ukuran ukuran ketahan ketahanan an materi materi terhad terhadap ap suat suatu u gaya gaya,, yang yang dita ditand ndai ai deng dengan an per perubah ubahan an kece kecep patan atanny nya, a, seba sebaga gaim iman ana a diru dirumu musk skan an oleh oleh Newt Newton on:: F = m a. Berd Berdas asar arka kan n persamaan tersebut, massa dapat diukur dengan memberikan gaya F pada pada suat suatu u mate materi ri dan dan diuku diukurr perc percep epat atann annya ya.. Teta Tetapi pi sang sangat at suli sulitt memb membua uatt gay gaya yang yang kons konsttan, an, kare karen na banya anyak k gaya aya lain ain yang yang mengganggu, maka dipakai gaya gravitasi untuk menentukan massa: W=mg Dengan W = gaya gravitasi (kg.m.s-2) m = massa (kg) g = percepatan gravitasi (m.s-2) Gaya gravitasi sering disebut berat (bobot). Gaya gravitasi bergantung pada jarak benda dengan pusat bumi, maka nilai W dan g di suatu tempat berbeda dengan di tempat lain sedangkan massa tetap (m =
w/g tetap). Besar percepatan gravitasi di daerah khatulistiwa rata-rata adalah 9,8 ms-2. Ada dua macam sifat materi berdasarkan hubungannya dengan jumlah materi, yaitu: 1. Sifat intensif, yaitu sifat yang tidak bergantung pada jumlah materi. Contohnya titik didih, titik beku, index bias, suhu, kerapatan, rumus senyawa, wujud zat. 2. Sifat Sifat eksten ekstensif sif,, yaitu yaitu sifat sifat yang bergan bergantun tung g pada pada jumlah jumlah materi materi.. Contohnya massa, energi, mol, volume, massa jenis.
B. Klasifikasi materi Mate Materi ri dikl diklas asif ifik ikasi asikan kan berd berdas asar arkan kan karakt karakter eris isti tikn knya ya.. Misa Misaln lnya ya,, berdas berdasark arkan an kekuat kekuatan an menghan menghantar tarkan kan panas panas atau atau mengha menghanta ntarka rkan n arus listrik, listrik, materi materi diklasifika diklasifikasikan sikan sebagai sebagai isolator atau konduktor. Berdasarkan tingkat wujudnya dikenal adanya benda padat, cair, dan Benda padat padat merupa merupakan kan zat yang yang dapat dapat menjag menjaga a bentuk bentuknya, nya, gas. Benda gaya antar molekulnya cukup kuat untuk menjaga ketegaran zat itu. Benda cair, merupakan zat yang tidak menyebar ke seluruh ruang tetapi mudah berubah bentuknya. Sedangkan benda gas, merupakan zat yang tidak memiliki bentuk yang tetap, mudah menempati ruang. Adapun Adapun berdas berdasark arkan an kompos komposisi isinya nya materi materi diklas diklasifi ifikasi kasikan kan sebagai sebagai berikut:
Materi Campuran
Homoge
Heterogen
Zat Murni
Senyaw
Gambar 2.1. Klasifikasi materi berdasarkan komposisinya
C. Perubahan Materi
Unsur
Karena pengaruh energi, komposisi materi dapat berubah dari suatu kompo komposi sisi si ke komp kompos osis isii lain lainnya nya,, atau atau dari dari suatu suatu ting tingkat kat wuju wujud d ke tingkat wujud lainnya. Perubahan ini pun biasa dikategorikan ke dalam dua jenis: pertama perubahan fisika dan kedua perubahan kimia. Pada perubahan jenis pertama tidak terjadi pembentukan zat baru; artinya unsur-unsur penyusunnya tetap sama dengan zat semula; sebaliknya pada perubahan jenis kedua selalu terjadi zat yang benar-benar baru yang yang unsu unsurr-un -unsur sur peny penyus usun unny nya a ber berbeda beda deng dengan an zat semu semula la.. Per Perubah ubahan an dari dari campu ampurran ke zat zat mur murni atau atau seba seballikny knya ser serta perubahan tingkat wujud benda merupakan contoh perubahan fisika; seda sedang ngka kan n peru peruba baha han n dari dari seny senyaw awa a ke unsu unsurr atau atau seba sebali likn knya ya merupakan contoh perubahan kimia. Perlu Anda pahami bahwa salah satu satu ciri ciri perubah perubahan an fisika fisika,, perubah perubahan an terseb tersebut ut bersif bersifat at reversible, dapat dapat kembal kembalii ke kompos komposisi isi semula semula walaupu walaupun n tanpa tanpa melalu melaluii reaks reaksii kimia. Ada pun pada perubahan kimia, kecuali dengan reaksi kimia bend benda a yang yang telah elah ber berubah ubah tida tidak k dapat apat kemb kembal alii (ireversible ) ke komposisi semula. Pada perubahan fisika, yaitu perubahan yang tidak menghasilkan zat baru, baru, secara secara singkat singkat contoh contohnya nya adalah adalah peruba perubahan han tempat tempat,, bentuk bentuk,, ukuran, ukuran, dan wujud wujud benda benda (zat) (zat).. Peruba Perubahan han wujud wujud zat digamb digambark arkan an dalam skema berikut: Gas 4
3
Cair
2 6
1
Padat
5
Gambar 2.2. Siklus perubahan tingkat wujud Keterangan: 1 = menyublim 2 = deposisi 3 = menguap
4 = mengembun 5 = membeku 6 = melebur
Agar Agar anda anda mema memaham hamii semu semua a bent bentuk uk peru perubah bahan an wuju wujud d zat, zat, anda anda perhatikan contoh perubahan wujud zat sebagai berikut: 1. Menyub yublim, merupakan proses perubaha ahan dari wujud padat menjadi gas, contoh kapur barus dibiarkan terbuka. 2. Depo Deposi sisi si,, meru merupa paka kan n pros proses es peru peruba baha han n dari dari wuju wujud d gas gas menj menjad adii padat tanpa melalui cair terlebih dahulu. 3. Meng Mengua uap, p, merup merupak akan an prose proses s perub perubah ahan an dari dari wujud wujud cair cair menja menjadi di gas, contoh air dipanaskan. 4. Mengem Mengembun bun,, merup merupakan akan proses proses peubah peubahan an dari dari wujud wujud gas gas menj menjadi adi cair, contoh uap air didinginkan.
5. 6.
Membe Membeku, ku, meru merupa paka kan n prose proses s perub perubah ahan an wuju wujud d zat cair cair menja menjadi di padat, contoh air didinginkan hingga menjadi es. Mele Melebu bur, r, merup merupak akan an prose prosess peruba perubaha han n wuju wujud d zat padat padat menja menjadi di cair, contoh es terkena panas matahari menjadi air.
Sehu Sehubu bung ngan an deng dengan an peru peruba baha han n komp kompos osis isii zat zat khus khusus usny nya a yang yang termasuk ke dalam perubahan kimia, beberapa pengertian dasar jenis materi berdasarkan komposisinya secara sederhana dijelaskan sebagai berikut. 1. Unsur, ad adalah ma materi ya yang ti tidak da dapat di diuraikan de dengan reaksi reaksi kimia menjadi zat yang lebih sederhana. sederhana. Contoh, Contoh, hidrogen, hidrogen, oksigen, oksigen, besi, belerang, belerang, tembaga. tembaga. Partikel-p Partikel-parti artikel kel unsur disebut atom. 2. Senyawa, adalah materi yang dibentuk dari dua unsur atau lebih lebih dengan dengan perband perbanding ingan an terten tertentu. tu. Contoh Contoh,, air, air, asam asam asetat asetat,, etanol, karbondioksida. 3. Partikel-partikel s en enyawa disebut molekul. Molekul d ap apat terdiri dari satu jenis unsur atau lebih. Contoh, molekul gas oksigen (O2), molekul Air (H 2O). 4. Campuran ho homogen, ad adalah ca campuran du dua at atau le lebih za zat tung tungga gall, deng dengan an per perband bandiingan ngan semb sembar aran ang, g, dima diman na semu semua a partikelnya menyebar merata sehingga membentuk satu fasa. Fasa adalah keadaan zat yang sifat dan komposisinya sama antara satu bagian dengan bagian lain di dekatnya. Contoh campuran yang membentuk satu fasa adalah larutan. 5. Contoh: ca campuran gu gula de d engan ai air (l (larutan gu gula), ga garam dengan air (larutan garam), alkohol dengan air (larutan alkohol). 6. Campuran he heterogen, ad adalah ca campuran du dua at atau le lebih za zat tung tungga gal, l, deng dengan an perb perban andi ding ngan an semb sembar aran ang, g, dima dimana na part partik ikel el-partik partikeln elnya ya tidak tidak merata merata sehing sehingga ga kompos komposisi isi di berbag berbagai ai bagian bagian tidak tidak mera merata ta dan memb memben entu tuk k lebi lebih h dari dari satu satu fasa fasa.. Cont Contoh ohnya nya campuran air dengan minyak tanah, jika dikocok maka minyak akan menyeb menyebar ar dalam dalam air berupa berupa gelemb gelembung ung-ge -gelem lembun bung. g. Gelemb Gelembung ung berisi minyak dan lainnya adalah air, jadi ada bidang batas antara minyak dengan air sehingga terbentuk dua fasa. Di anta antara ra jeni jenis-j s-jen enis is zat zat berd berdas asar arka kan n komp komposi osisi siny nya a dapa dapatt terj terjad adii perubahan kimia, yaitu perubahan yang menghasilkan zat baru karena terjadi perubahan struktur zat tersebut. Cont Contoh oh peru peruba baha han n kimi kimia a bany banyak ak kita kita temu temukan kan dala dalam m kehi kehidu dupa pan n sehari-hari dan ada di sekitar lingkungan kita, contohnya : 1. Fermentasi (peragian), misalnya pada pembuatan tape, pembuatam tempe, dan oncom. 2. Dekomposisi (pembusukan), misalnya pada pembusukan sampah, nasi menjadi basi, susu menjadi asam dan sebagainya.
3. 4. 5. 6. 7. 8.
Sintesis (pembentukan senyawa), misalnya pembentukan senyawa gula pada fotosintesis tanaman. 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) g, l, aq yang dituliskan dalam reaksi tersebut menyatakan fase zat: gas, larutan, dan cairan. Analisis (penguaraian senyawa), misalnya penguraian senyawa gula menjadi gas karbondioksida dan uap ua p air pada respirasi tanaman. C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) 6 CO2 (g) + 6 H2O (g) Oksidasi, merupakan proses bereaksinya suatu zat dengan oksigen, misal proses pembentukan karat pada logam besi.
Sedangkan Sedangkan contoh contoh perubahan fisika adalah pemisahan pemisahan unsur-unsur unsur-unsur campura campuran n laruta larutan n secara secara fisika. fisika. Pemisa Pemisahan han ini sangat sangat bergant bergantung ung kepada jenis, wujud, dan sifat-sifat komponen yang akan dipisahkan. Ada beberapa cara pemisahan campuran secara fisika, yaitu: 1. Dekantasi, yaitu pemisahan zat padat dari zat cair yang saling tidak larut pada suhu tertentu dengan cara menuangkan zat cairnya. 2. Penya Penyari ring ngan, an, yait yaitu u pemi pemisah sahan an zat zat pada padatt dari dari zat zat cair cair deng dengan an menggunakan media kertas. Perhatikan gambar berikut :
Dengan: 1. Corong 2. Kert Kertas as Sari Saring ng 3. Camp Campur uran an Het Heter erog ogen en 4. Camp Campur uran an Homo Homoge gen n
1 Gambar 2.3. Proses penyaringan
3. Dest Destil ilasi asi,, yaitu yaitu pemi pemisa sahan han dua dua atau atau lebi lebih h zat zat cair cair berd berdas asar arka kan n perb perbed edaan aan titi titik k didi didihn hnya ya yang yang cukup cukup besar besar.. Cont Contoh ohny nya a adal adalah ah o pemisahan campuran air dan etanol, dimana pada suhu 25 C dan tekanan 1 atm, titik didih air 100 oC sedangkan alkohol 78 oC.
1. Rekris Rekristal talisa isasi, si, yaitu yaitu pemisa pemisahan han berdas berdasark arkan an perbed perbedaan aan titik titik beku beku komponen campuran. Sebaiknya komponen yang akan dipisahkan berw berwuj ujud ud padat padat dan lain lainnya nya cair cair pada pada suhu suhu kamar kamar.. Cont Contoh ohnya nya pemisahan garam dari larutan garam dalam air. Larutan dipanaskan perlahan-lahan sampai tepat jenuh, kemudian dibiarkan dingin dan garam akan mengkristal, lalu disaring.
Dengan: 1. Larutan jenuh garam dapur 2. Pemanas bunsen 3. Kristal garam murni 4. Air es tidak bercampur
Gambar 2.4. Proses kristalisasi
5. Ekst Ekstra raks ksi, i, yait yaitu u pemi pemisah sahan an berd berdas asar arkan kan perb perbed edaan aan kela kelaru ruta tan n komponen campuran dalam pelarut yang berbeda. Syaratnya kedua pela pelaru rutt yang yang dipa dipaka kaii tida tidak k berc bercam ampu pur. r. Cont Contoh oh pela pelaru rutt untu untuk k ekstraksi adalah air – minyak, air – kloroform. Misalnya pemisahan campuran A dan B dengan pelarut X dan Y.
Latihan Untuk Untuk menget mengetahu ahuii pemaham pemahaman an Anda Anda terhad terhadap ap materi materi di atas, atas, kerjakanlah latihan berikut! 1. Apa yang dimaksud degan materi ? Berikan contoh meteri yg berwujud padat, cair dan gas ! 2. Faktor apa yang menyebabkan terjadinya perubahan fisik ? Berikan contohnya! 3. Apa saja yang termasuk kepada sifat fisik materi ? 4. Mengapa sayur atau nasi bisa menjadi basi ? 5. Apa yang dimaksud dengan reaksi kimia ?
Pedoman Jawaban Latihan Untu Untuk k menj menjaw awab ab pert pertan anya yaan an lati latihan han,, seba sebaik ikny nya a anda anda perh perhat atik ikan an rambu-rambu jawaban berikut ini 1. Materi merupakan segala sesuatu yang mempunyai masa dan menempati ruang. Materi berwujud padat, misalnya buku, meja, kursi dan sebagainya. Contoh materi berwujud cair ádalah
2.
3. 4. 5.
minyak tanah, bensin, air minum dan sebagainya. Sedangkan yang berwujud gas adalah udara, oksigen, hidrogen dan sebagainya. Faktor yang menyebabkan perubahan fisik adalah perubahan wujud, pelarutan, perubahan bentuk, aliran listrik. Contoh untuk perubahan wujud adalah air berubah menjadi padat. Contoh untuk perubahan fisik karena pelarutan adalah pelarutan gula dalam air. Contoh untuk perubahan bentuk karena ka rena perubahan bentuk adalah kayu lapis diubah menjadi m enjadi lemari. Yang termasuk kepada sifat fisik materi adalah warna, bentuk, bau, rasa, serta tetapan fisik lainnya seperti titik didih, titik beku dan sebagainya. Disebabkan oleh adanya proses dekompoisisi (pembusukan) bakteri yang menguraikan sayuran dan nasi tersebut. Reaksi kimia disebut juga perubahan kimia, yaitu perubahan materi yang menghasilkan zat baru.
Rangkuman Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang; dan dan mass massa a seb sebagai agai ukur ukuran an kuan kuanti tita tass mat materi. Ada pun pun dalam alam mekani mekanika, ka, massa massa adalah adalah ukuran ukuran ketaha ketahanan nan materi materi terhad terhadap ap suatu suatu gaya, yang ditandai dengan perubahan kecepatannya, sebagaimana dirumuskan oleh Newton: F = m a. Materi dapat dikenali dari identitas atau sifat-sifatnya. Untuk menguji materi dan memahami apa yang terjadi dalam materi itu, maka kita harus dapat memeriksanya secara jelas. Secara umum materi dapat diperiksa sifat fisiknya melalui indera kita. Misalnya arang berwarna hitam dibanding kapur yang berwarna putih diperoleh melaui kesan peng pengli lihat hatan, an, kera kerasn snya ya gela gelass diba diband ndin ing g deng dengan an lemb lembut utnya nya busa busa diperoleh melalui kesan perabaan, dan sebaginya. Materi Materi terse tersebut but dapat dapat berubah berubah dari dari suatu suatu kompos komposisi isi ke komposi komposisi si lain lainnya nya,, atau atau dari dari suat suatu u ting tingkat kat wuju wujud d ke ting tingka katt wuju wujud d lain lainny nya. a. Perubahannya dikategorikan ke dalam dua jenis: (1) perubahan fisika dan (2) perubahan kimia.
Tes Formatif 1 Pilihlah jawaban yang paling tepat!
1. Secara konseptual materi adalah .... A. memiliki masa dan volume B. memiliki volume dan menempati ruang C. menempati ruang dan memiliki masa
D. memiliki masa dan berat 2. Bentuknya berubah-ubah dan volumenya selalu menempati ruangan yang tersedia. Ini meruapakan sifat dari ..... A. air B. oksigen C. pasir D. spirtus. 3. Berikut ini adalah sifat dari partikel zat padat, kecuali ..... A. letaknya sangat berdekatan B. susunannya sangat teratur C. kohesinya sangat kuat D. geraknya sangat bebas 4. Sifa Sifatt inte intensi nsiff dari dari mate materi ri adal adalah ah tidak tidak terg tergan antu tung ng pada pada juml jumlah ah materi, contohnya adalah .... A. titik didih B. titik beku C. wujud zat D. masa jenis 5. Yang termasuk kepada contoh rekristalisasi adalah ..... A. pemisahan campuran air dan etanol B. pemisahan garam dari larutan garam dalam air. C. proses bereaksinya suatu zat dengan oksigen D. penguraian senyawa gula menjadi gas karbondioksida 6. Materi yang tidak dapat diuraikan dengan reaksi kimia menjadi zat yang lebih sederhana adalah .... A. atom B. senyawa C. unsur D. partikel 7. Air gula dan air garam termasuk kepada .... A. senyawa B. campuran homogen C. campuran heterogen D. campuran 8. Perubahan wujud zat dari padat menjadi gas adalah..... A. mendidih B. menyublim C. mengembun D. membeku 9. Yang Yang termasu termasuk k kepada kepada peruba perubahan han kimia kimia adalah adalah sebagai sebagai beriku berikut, t, kecuali
A. besi berkarat B. kayu terbakar C. fotosintesis D. kertas digunting 10. Pemisahan campuran air dan etanol, termasuk kepada .....
A. penyaringan B. destilasi C. rekristalisasi D. ekstraksi
Kegiatan Belajar 2 Energi Pengantar
K ita ita meyadari bahwa energi merupakan kebutuhan yang esensial bagi peri perike kehi hidu dupa pan n manu manusi sia a bahk bahkan an semu semua a makh makhlu luk k hidu hidup. p. Manu Manusi sia a seba sebaga gaii salah salah satu satu makhl makhluk uk hidu hidup p meme memerl rluka ukan n ener energi gi,, tidak tidak saja saja diguna digunakan kan untuk untuk melakuk melakukan an kegiat kegiatan an seluru seluruh h sistem sistem organ organ dalam dalam tubuhnya, tetapi juga digunakan untuk mencari makan dan melakukan perkembangbiakan. Apa yang disajikan dalam subunit ini, merupakan konsep dasar dan cont contoh oh-c -con onto toh h sede sederh rhan ana, a, muda mudah h dise disera rap p oleh oleh calo calon n guru guru SD, SD, sehingga akhirnya memiliki wawasan yang cukup luas dan mendasar tentang energi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
A. Konsep Energi Apakah Apakah yang dimaksu dimaksud d dengan dengan energi energi? ? Energi Energi adalah adalah kemamp kemampuan uan untuk melakukan usaha atau kerja. Sebuah benda dapat dikatakan memp mempun unyai yai ener energi gi bila bila bend benda a itu itu meng mengha hasi silk lkan an gaya gaya yang yang dapat dapat melakukan usaha atau kerja. Anda Anda semu semua a tent tentun unya ya tela telah h seri sering ng mend menden enga garr dan dan paham paham isti istila lah h energi atau tenaga; suatu besaran turunan yang memiliki satuan Joule atau erg. Kita tahu, bahwa kita mampu melakukan sesuatu karena kita memiliki sejumlah energi. Energi yang kita miliki itu berasal dari mana? Bagaimana cara mendapatkannya? Energi berasal dari suatu sumber energi, energi panas bisa berasal dari matahar matahari, i, api, api, nyala nyala lilin lilin.. Matahar Mataharii merupak merupakan an sumber sumber energ energii yang palin paling g utama utama bagi bagi kehi kehidu dupan pan di Bumi Bumi.. Misa Misaln lnya, ya, Mata Mataha hari ri (ene (energ rgii caha cahaya ya)) ber berper peran pada pada pemb pembua uata tan n maka makan nan bagi bagi tumb tumbuh uhan an,, selanjutnya selanjutnya,, tumbuhan tumbuhan merupakan merupakan makanan makanan bagi kehidupan kehidupan makhluk makhluk hidup lainnya.
B. Bentuk Energi dan Perubahannya Di ala alam ini tidak ada makhl khluk yang ang dapa apat menciptakan dan memusn memusnahk ahkan an energi energi,, atau atau dengan dengan kata-ka kata-kata ta yang yang popule populerr ”ener ”energi gi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan”. Yang terjadi di alam hanya perubahan energi dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. Perubah Perubahan an yang menyer menyertai tai materi materi sebena sebenarny rnya a menjel menjelask askan an esensi esensi energi sebagai kemampuan melakukan kerja (usaha).
Pada dasarnya ada dua macam bentuk energi, yaitu energi potensial dan energi kinetik, kedua energi tersebut merupakan energi mekanik. Namun ada juga energi yang memiliki sumber berbeda. 1. Energi kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang bergerak. Besarn Besarnya ya energi energi kineti kinetik k suatu suatu benda benda bergan bergantun tung g pada pada massa massa dan kecepatan benda benda tersebut. Benda bermassa m bergerak horizontal dengan kecepatan v maka Ek benda: Ek = ½ m v2 Dengan :
Ek = energi kinetik (J) m = massa materi (kg) v = kecepatan gerak materi (ms-1)
v m
2. Energi potensial
mm
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dikandung suatu materi berdasarkan tinggi rendah kedudukannya. Besarnya energi potensial bergantung pada pada massa assa dan dan ket ketingg inggiian. an. Sec Secara ara matem atemat atiis hubungan tersebut ditulis: h
Ep = m g h Dengan: Ep = Energi potensial (J) m = massa materi (kg) g = percepatan gravitasi (ms-2) h = ketinggian dari bumi (m)
Gambar 2.5. Benda dengan ketinggian h dari permukaan Bumi
Selain energi potensial gravitasi juga dikenal energi potensial pegas. Energi Energi ini dimiliki dimiliki oleh benda yang dapat melentur melentur seperti pegas atau busur panah. Pegas dan busur panah atau benda sejenis akan memiliki energi potensial jika benda itu direntangkan atau diciutkan. Jika sebuah pegas diregangkan oleh gaya F sejauh x, maka pegas tersebut akan memiliki energi potensial sebesar :
Ep = ½ kx2, atau Ep = F.x dimana F = kx (gaya pegas), k = konstanta bahan pegas. Gambar 2.6. Pegas diregangkan sejauh x
Baik pada energi potensial gravitasi maupun energi potensial pegas, peru peruba baha han n ener energi gi pote potens nsia iall suat suatu u bend benda a sela selalu lu terk terkai aitt deng dengan an perubahan posisi (gerak) benda. Oleh karenanya terkait dengan energi kinetik benda tersebut. Jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki suatu benda pada suatu saat disebut energi mekanik (E m). Bagi suatu benda, setiap saat berlaku hukum kekekalan energi mekanik Ek + Ep = konstan. Artinya jika benda mengalami kenaikan salah satu dari komponen energi mekanik (Ek atau Ep) maka komponen lainnya mengalami penurunan. Contoh, jika benda dilempar vertikal, benda setiap saat mengalami punurunan energi kinetik, maka pada saat yang sama sama bend benda a ters terseb ebut ut meng mengal alami ami pena penamba mbaha han n (ken (kenai aikan kan)) ener energi gi potensial. Mengapa? Energi mekanik juga dapat dinyatakan dengan perubahan posisi benda karena pengaruh gaya (tarikan atau dorongan). S Fy
F Fx Gambar 2.8. Menggeser benda sejauh s dengan gaya F
Benda berupa balok ditarik oleh gaya F sebagaimana nampak pada gamb gambar ar hing hingga ga sejau ejauh h s. Ene Energi yang yang digu diguna naka kan n unt untuk usah usaha a menggeser benda sejauh s dengan gaya sebesar F adalah W = F.s. Dimana F adalah alah komponen gaya aya yang sej sejajar dengan arah perpindahan benda (s). Jika arah gaya (F) membentuk sudut α dengan arah perpindahan (s) maka W = FCos α.s. Untuk mengukur kepahaman Anda coba hitung berapa energi yang digunakan seseorang yang menggeser benda secara horizontal sejauh 40 m. Gaya yang digunakan akan sebesar 60N dengan ara arah gaya membentuk sudut 30o dengan sumbu vertikal (sumbu y).
3. Energi panas (kalor)
Energi panas (kalor) adalah energi kinetik rata-rata gerakan partikelpartikel penyusun materi. Menggosok-gosokan suatu benda ke benda lainnya sebenarnya menjadikan gerakan partikel pada benda tersebut bert bertam amba bah h kece kecepa pata tann nnya ya sehi sehing ngga ga timb timbul ul pana panas. s. Seba Sebali likn knya ya,, pemberian panas pada suatu benda dapat menyebabkan gerak partiel bend benda a ters terseb ebut ut sema semaki kin n cepa cepatt bahk bahkan an sali saling ng menj menjau auh. h. Dala Dalam m pembahasan tentang kalor sering digunakan istilah suhu. Suhu adalah derajat panas suatu benda. Tetapi tidak secara langsung menunjukkan banyaknya banyaknya panas benda tersebut. tersebut. Suhu air dalam satu gelas mungkin mungkin sama dengan suhu air panas yang mengisi mengisi penuh penuh sebuah sebuah termos termos,, tetapi jumlah panasnya jelas berbeda. Kita hanya bisa memastikan bahwa bahwa materi materi yang suhuny suhunya a lebih lebih tinggi tinggi mempun mempunyai yai energi energi kineti kinetik k rata rata-r -rat ata a part partik ikel elny nya a lebi lebih h besa besar. r. Akib Akibat atny nya a ener energi gi pana panass akan akan berpindah dari benda bersuhu tinggi ke yang rendah. Besarnya energi yang mengalir dapat ditentukan dari besarnya perubahan suhu, massa benda, dan kalor jenis. Berikut adalah penjelasan lebih lanjut tentang kalor dan suhu. Kalor adalah energi yang diterima oleh sebuah benda sehingga suhu benda itu naik atau wujud benda berubah, atau energi yang dilepaskan oleh suatu benda sehingga suhu benda itu turun atau wujud benda berubah. Satuan energi untuk kalor biasanya dinyatakan dalam kalori. Satu atu kalori ada adalah bany anyaknya kalo alor yang diperlukan untuk memanaskan air 1 gram sehingga suhu naik 1 0 C, satu kilo kalori ialah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan air 1 kilogram (kg) sehingga suhu naik 10C. a) Kalor jenis dan Kapasitas kalor.
Banyaknya kalor yang diterima oleh benda yang dipanaskan sebanding dengan massa benda itu, dan sebanding dengan kenaikan suhunya. Banyak kalor yang diberikan oleh benda yang didinginkan sebanding dengan massa benda dan sebanding dengan turunnya suhu benda. Dengan demikian jika Q menyatakan kalor yang diperlukan oleh m gram benda sehingga suhunya naik Δ t maka : Q = m.c.Δt
Dari rumus di atas kita dapat memahami bahwa kalor jenis suatu zat adal adalah ah kalo kalorr yang yang dipe diperl rluka ukan n untu untuk k menai menaikka kkan n suhu suhu 1 gram gram zat zat tersebut setinggi 1 derajat Celcius. Adapun kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh m gram benda sehingga suhu naik 1 oC. Secara matematik dapat ditulis dalam bentuk rumus: H = Q/Δt atau H = m . c
b) Azas Black.
Pengukuran jumlah kalor yang dilepaskan dan diterima, ketika dua benda yang suhunya berbeda bercampur. 1. Jika dua benda saling bercampur, maka benda yang panas akan memberikan kalor kepada benda yang dingin, sehingga suhu kedua benda itu sama. 2. Jumlah ka kalor ya yang di diserap ol oleh be benda ya yang di dingin, sa sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda yang panas. 3. Sebuah be benda ya yang di didinginkan ak akan me melepaskan ka kalor yang sama ba-nyaknya ba-nyaknya dengan kalor yang diserapnya, diserapnya, jika benda itu dipanaskan. Dari hal di atas dapat disimpulkan bahwa prinsip dasar Azas Black adalah: kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan. 4. Energi Cahaya
Energi cahaya adalah energi yang dimiliki oleh gerakan foton dalam bentuk gelombang gelombang elektrom elektromagneti agnetik. k. Gelombang Gelombang cahaya cahaya mempunyai mempunyai frekuensi dan panjang gelombang tertentu, dengan kecepatan yang sama sama.. Maki Makin n besa besarr nila nilaii panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g maka maka maki makin n keci kecill frekuensi. 5. Energi listrik
Energi Energi listri listrik k adalah adalah energi energi yang yang diakib diakibatk atkan an oleh oleh geraka gerakan n partik partikel el berm bermuat uatan an dalam dalam suat suatu u medi media a (kon (kondu dukt ktor or), ), karen karena a adany adanya a beda beda pote potensi nsial al antar antara a kedu kedua a ujun ujung g kond kondukt uktor or.. Besa Besarn rnya ya ener energi gi list listri rik k bergantung pada beda potensial dan jumlah muatan yang mengalir. 6. Energi kimia
Energi Energi kimia kimia adalah adalah energ energii yang yang dikandu dikandung ng suatu suatu senyaw senyawa a dalam dalam bentuk energi ikatan antara atom-atomnya. atom-atomnya. Bila terjadi terjadi suatu reaksi kimia, kimia, perubah perubahan an energi energinya nya akan keluar keluar berupa berupa energi energi panas panas atau atau listrik. Jadi energi kimia adalah energi yang dihasilkan dalam reaksi kimia. kimia. Besarn Besarnya ya energi energi bergant bergantung ung pada pada jenis jenis dan jumlah jumlah pereak pereaksi si serta suhu dan tekanan. 7. Energi nuklir
Energi nuklir adalah energi yang terkandung dalam inti atom. Energi nuklir akan keluar bila suatu inti berubah menjadi inti lain. Besarnya energi nuklir bergantung pada jenis dan jumlah inti.
C. Energi dan Usaha Dalam kehidupan sehari-hari, usaha sering diartikan sebagai kegiatan untuk mencapai tujuan tertentu, menurut fisika usaha tidak terlepas dari dari gaya gaya dan perpin perpindah dahan. an. Bila Bila gaya gaya beker bekerja ja pada pada sebuah sebuah benda benda sehingga benda berpindah selama gaya bekerja, maka gaya tersebut melakukan melakukan usaha. Misal ketika kita mendorong mendorong meja kemudian kemudian meja berpindah, berarti kita melakukan usaha. Rumusannya : W=Fs W = usaha F = gaya s = perpidahan benda Terdapat hubungan antara usaha dengan energi, misalnya air memiliki ener energi gi untu untuk k meng menghan hanyu yutk tkan an kayu. kayu. Us Usah aha a pada pada dasa dasarn rnya ya sama sama dengan perubahan perubahan energi energi yang terjadi. Oleh karena itu, satuan usaha sama dengan satuan energi, yaitu joule (J). Ketika manusia mau memudahkan dalam melakukan usaha atau kerja, kemudian mempergunakan peralatan, maka semua peralatan tersebut dalam dalam fisika fisika disebu disebutt sebagai sebagai pesawat . Perala Peralatan tan tidak tidak selalu selalu harus harus canggih, tetapi peralatan sederhanapun bisa disebut pesawat, misal send sendok ok,, oben obeng, g, sekr sekrup up,, dan seba sebaga gain inya. ya. Kare Karena na pera perala lata tan n yang yang digunakannya sederhana maka disebut pesawat sederhana. Pesa Pesaw wat memb member eriikan kan bany banyak ak keun keuntu tung ngan an,, anta antarra lain ain dapa dapatt mengub mengubah ah energi energi,, mengur mengurangi angi gaya, gaya, memper mempercep cepat at pekerj pekerjaan, aan, dan mengubah arah. Anda perhatikan penjelasannya sebagai berikut: 1. Mengubah energi. Dinamo amo dapa apat mengubah energi mekan kanik menjadi energi listrik. Dengan memutar dinamo, maka kita dapat memperoleh energi listrik. Turbin pada pembangkit tenaga listrik dapat mengubah energi air yang mengalir menjadi energi listrik 2. Mengu engurrangi angi gaya gaya.. Tang Tang merup merupak akan an alat alat yang yang digu diguna naka kan n untuk untuk mencabut paku sehingga menjadi mudah. Penggunaan Tang akan mengurangi gaya yang diperlukan oleh kita untuk mencabut paku. 3. Mempercepat pekerjaan aan. Sepeda merupakan kan pesawat yang ang digunakan untuk memperoleh keuntungan kecepatan, sehingga kita menjadi lebih cepat samp ampai tujuan. an. Artinya sep sepeda dapa apat memperbesar kecepatan. 4. Mengubah arah. Katrol sering digunakan untuk mengerek bendera ketika menaikan atau menurunkannya dari tiang bendera, katr katrol ol tida tidak k memb member erik ikan an keun keuntu tung ngan an gaya gaya atau atau kece kecepa pata tan, n, mela melain inka kan n hanya hanya meng mengub ubah ah arah arah gaya gaya sepa sepaya ya peke pekerj rjaa aan n bisa bisa menjadi lebih mudah. 1. Pesawat Sederhana
Coba Coba perhat perhatika ikan, n, anda anda akan mempel mempelaja ajari ri dan memaha memahami mi pesawa pesawatt sederh sederhana ana,, antara antara lain lain adalah adalah tuas, tuas, katrol katrol,, roda roda bergand bergandar, ar, bidang bidang miring, sekrup dan baji. a. Tuas
Tuas digunakan untuk mengangkat beban yang berat, contohnya linggis, kayu dan sebagainya. Caranya, dengan menaruh salah satu ujung linggis di bawah batu, kemudian ujung yang lain diangkat dan ditekan.
Gambar 2.9. Penggunaan Tuas Titik T tempat tuas bertumpu disebut titik tumpu. Jarak dari titik T sampai ke garis kerja beban disebut lengan beban (lb). Jarak dari titik T sampai garis kerja gaya disebut lengan kuasa (lk). Beban adalah berat benda benda yang yang hendak hendak diangk diangkat, at, sedangk sedangkan an kuasa kuasa adalah adalah gaya gaya yang diberikan kepada tuas. Besarn Besarnya ya keuntu keuntunga ngan n pesawa pesawatt dengan dengan istil istilah ah keuntu keuntunga ngan n mekani mekanik k (Km), dengan rumus sebagai berikut : Pesawat yang memiliki prinsip kerja seperti tuas, misalnya: gunting, gerobak dorong, roda gigi sepeda, alat dayung, lengan bawah dari lengan bawah kita
Gambar 2.10. Pesawat yang memanfaatkan asas Tuas b. Katrol
Secara garis besar ada 2 jenis katrol, yaitu katrol tetap dan katrol bergerak. Katrol tetap bisa dipandang sebagai tuas. Keuntungan katrol tetap hanya dapat mengubah arah gaya.
Gambar 2.11. Katrol Tetap Bagaimana dengan katrol bergerak? Berapakah keuntungan mekanik bila bila memper mempergun gunakan akan katrol katrol berger bergerak? ak? Pada katrol katrol berger bergerak ak setiap setiap kuasa hanya memikul setengah dari berat beban.
Gambar 2.12. Katrol Bergerak c. Roda Bergandar
Roda bergandar memiliki sebuah roda atau pemutar yang dihu dihubu bung ngka kan n deng dengan an sebu sebuah ah gand gandar ar yang yang juga juga bisa bisa berp berput utar ar.. Diameter roda lebih besar dibandingkan diameter gandar.
Gambar. 2.13. Roda Bergandar
Pesawat yang bekerja berdasarkan prinsip roda bergandar, misalnya kapstan, poros potaran dan kemudi mobil. (a) (b) (c) (c)
Gambar.2.14 . (a) Kapstan, (b) Poros Putaran, (c) Kemudi Mobil
d. Bidang Miring
Penggunaan bidang miring hanya akan memudahkan usaha, tanpa mengurangi besarnya usaha yang harus dilakukan. Dengan menggunakan bidang miring, maka kuasa untuk menarik atau mendorong beban menjadi lebih kecil dibandingkan kalau beban harus diangkat langsung.
Gambar 2.15. Bidang Miring
Latihan Untu Untuk k meng menget etah ahui ui pema pemaha hama man n Anda Anda terh terhad adap ap mate materi ri di atas atas,, kerjakanlah latihan berikut! 1. Sebutir mangga menggantung pada ketinggian 5 m di atas tanah. Bila masa buah mangga 200 g dan percepatan grafitasi 10 N/kg, tentukan energi potensialnya. 2. Sebuah mo mobil be bergerak de dengan ke kecepatan 72 72 km km/jam. Bi Bila masa mobil itu 900 kg, tentukan energi kinetiknya ? 3. Sebuah takal terdiri dari 4 katrol, digunakan untuk menaikan beban seberat 800 N ke tempat yang tingginya 8 m. Misalkan gesekan antara katrol dengan tali diabaikan. a. Berapakan keuntungan mekanik takal ? b. Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik m enarik tali tersebut ? c. Berapakah usaha untuk mengangkat beban tersebut ?
Pedoman Jawaban Latihan Setelah Anda menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, Anda dapat mencocokkan hasil jawaban Anda dengan pedoman di ba wah ini. 1. Penyelesaian h = 5 m m = 200 g = 0,2 kg g = 10N/kg Maka energi potensial yang dimiliki mangga adalah : Ep = mgh = 0,2 kg x 10 N/kg x 5m = 10 J 2. Penyelesaian V = 72 km/jam = 20 m/s M = 900 kg Energi kinetik mobil adalah : EK = 180.000 J 3. Penyelesaian: A Keuntungan mekanik takal, Km = 4 B. Gaya yang diperlukan untuk menarik takal = 200 N C. Usaha untuk mengangkat beban adalah W = w.h = 800 x 8 = 6400 J
Rangkuman Ener Energi gi adal adalah ah kema kemamp mpua uan n mela melaku kuka kan n usah usaha. a. Us Usah aha a yang yang dima dimaks ksud ud dala dalam m defi defini nisi si ini ini adal adalah ah adala adalah h sega segala la sesu sesuat atu u yang yang berkai berkaitan tan dengan dengan peruba perubahan han.. Misaln Misalnya, ya, perubah perubahan an posisi posisi (gerak (gerak), ), perubahan bentuk, perubahan wujud, perubahan struktur kimia, atau perubahan volume. Dalam berbagai perubahan tersebut energi pun tur turut meng mengal alam amii per perubah ubahan an bent bentuk uk tet tetapi api tida idak hila hilang ng atau atau berkurang. Hal ini dikenal dengan hukum kekekalan energi: di alam ini tidak tidak ada ada makh makhlu luk k yang yang dapat dapat menc mencip ipta takan kan dan dan memu memusn snah ahkan kan energi. Bentuk-bentuk energi yang populer dikenal adalah: energi kinetik pada pada bend benda a yang yang berg berger erak ak,, ener energi gi pote potensi nsial al yang yang dimi dimili liki ki bend benda a karena kedudukannya dari permukaan bumi atau karena kelenturan (elast (elastisi isitas tas)ny )nya, a, energi energi listri listrik k karena karena benda benda bermua bermuatan tan listr listrik, ik, dan energi kimia karena adanya reaksi kimia. Semua bentuk energi ini dapat berubah satu terhadap lainnya. Misalnya energi listrik dapat berubah menjadi energi cahaya dan bunyi.
Tes Formatif 2 Pilihlah salah satu jawaban yang dianggap paling benar
1. Benda yang memiliki energi dapat menghasilkan ....... A. perubahan pada benda tersebut B materi untuk membentuk suatu benda C. gaya untuk melakukan kerja D. gesekan untuk menghambat gaya 2. Energi yang terdapat pada suatu benda yang bergerak disebut ........... A. energi kimia B. energi kinetik C. energi potensial D. energi cahaya 3. Peru Peruba baha han n ener energi gi yang yang terj terjad adii keti ketika ka kita kita mend mendor oron ong g meja meja adalah ...... A. energi potensial menjadi energi kinetik B. energi kimia menjadi energi kinetik C. energi kimia menjadi energi gerak D. energi gerak menjadi energi panas 4. Sepeda Sepeda merupa merupakan kan pesawa pesawatt yang yang diguna digunakan kan untuk untuk memper memperole oleh h keuntungan kecepatan, sehingga kita menjadi lebih cepat sampai tujuan. Artinya sepeda tersebut ......... A. dapat mengurangi kecepatan B. dapat menstabilkan kecepatan C. dapat memperbesar kecepatan D. dapat menormalkan kecepatan
5. Sebuah bohlam lampu yang masa 250 g terpasang pada langitlang langit it sebu sebuah ah kama kamar. r. Ting Tingii lang langit it-l -lan angi gitt 3 m dan dan perc percep epat atan an gravitasi 10N/kg. Energi potensial yang dimiliki oleh bohlam lampu adalah.... A. 750 J B. 75 J C. 7,5 J D. 0,75 J 6. Energi kinetik yang dimiliki oleh sebuah benda makin besar, maka ... A. letakny letaknya a makin makin tinggi tinggi B. percepatan percepatan grafitasi grafitasi makin besar C. jarak jarak tempu tempuhny hnya a makin makin jauh jauh D. kecepa kecepatan tannya nya makin makin besar besar 7. Sebuah mobil dengan masa 1000 kg, kecepatan awalnya 10 m/dtk melaju hingga mencapai kecepatan 20 m/dtk dalam waktu 5 dtk. Berapakah gaya yang bekerja pada mobil ? A. N B. 7575 N C. 2000 N D. 8000 N 8. Sebuah batu dijatuhkan dari jembatan, dan menyentuh air 5 detik kemudian. Berapakah kecepatan akhirnya ? A. 40 m/s B. 15 m/s C. 49 m/s D. 27 m/s m/s 9. Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya bergantung pada...... A. gaya gaya dan dan perpin perpindaha dahan n B. kecepa kecepatan tan dan dan perpin perpindah dahan an C. gaya gaya dan dan percep percepatan atan D. gaya gaya dan dan kecep kecepata atan n 10. 10. Ener Energi gi yang yang pali paling ng bany banyak ak kita kita guna gunaka kan n keti ketika ka bero berola lah h raga raga adalah...... A. ener energi gi kin kinet etik ik B. ener energi gi pote potens nsia iall C. ener energi gi kimi kimia a D. ener energi gi cah cahaya aya
Modul 3 MAGNET DAN LISTRIK Pendahuluan
Bahan ajar cetak pada Modul 3 ini disajikan untuk menyertai Anda mempelajari konsep-konsep dasar tentang magnet dan listrik. Magnet dan fenomenanya kurang begitu akrab dengan mayoritas masyrakat. Lain halnya halnya dengan dengan listr listrik. ik. Listr Listrik ik merup merupakan akan salah salah satu satu fenome fenomena na alam yang sangat akrab dengan kehidupan mayoritas manusia. Mulai dari dari aktivi aktivitas tas yang yang sangat sangat sederh sederhana ana seper seperti ti petuga petugass ronda ronda pada pada SISKAMLING hingga profesi yang canggih dalam teknologi komunikasi dan informasi. Perlu Anda tahu bahwa tidak sedikit alat-alat listrik yang erat kaitannya dengan kemagnetan. Apa saja? Coba Anda sebutkan! Pada Kurikulum 2006 untuk Mata Pelajaran IPA Satuan Pendidikan SD, magnet dan listrik termasuk bahan kajian “energi dan perubahannya” dan mulai dikenalkan kepada siswa kelas I di semester 2 melalui topik ‘mengi ‘mengiden dentif tifika ikasi si penyeb penyebab ab benda benda berger bergerak. ak.’’ Sedang Sedangkan kan di kelas kelas tinggi (kelas V semester 2) siswa dituntut mampu mendeskripsikan hubu hubung ngan an anta antara ra gaya gaya magn magnet et deng dengan an gera gerak k dan ener energi gi mela melalu luii perc percob obaa aan. n. Adap Adapun un keli kelist stri rika kan, n, meru merupa paka kan n sala salah h satu satu mate materi ri kurikulum kelas II semester 2 dalam pokok bahasan “m engidentifikasi sumber sumber-su -sumbe mberr energi energi”. ”. Selanj Selanjutn utnya, ya, siswa siswa kelas kelas VI semest semester er 2 harus harus mampu menyajikan informasi tentang perpindahan dan perubahan energi listri listrik, k, mengid mengident entifi ifikas kasii keguna kegunaan an energi energi listri listrik, k, berpar berpartis tisipa ipasi si dalam dalam penghematan penggunaannya, serta mampu membuat sua suatu karya/model yang menggunakan energi listrik. Dengan Dengan demiki demikian, an, setela setelah h mempel mempelaja ajari ri Modul Modul 3 ini, ini, Anda Anda dihara diharapka pkan n mampu: 1. Mendeskripsikan pengertian, jenis, dan bentuk magnet. 2. Menjelaskan dan memberi contoh sifat-sifat magnet, 3. Menunjukkan contoh penggunaan magnet dalam kehidupan. k ehidupan. 4. Mendeskripsikan dan memberi contoh benda bermuatan listrik 5. Menjelaskan interaksi serta karakteristik gaya dan kuat medan dari muatan listrik 6. Mendeskripsikan dan memberi contoh karakteristik rangkaian seri dan rangkaian paralel
Untu Untuk k memba embant ntu u Anda nda menc mencap apai ai tujua ujuan n ter tersebu sebut, t, modu modull diorganisasikan menjadi dua Kegiatan Subunit, sebagai berikut: 1. KB 1 : Magnet 2. KB 2 : Listrik
ini ini
Kegiatan Belajar 1 Magnet Pengantar
Magnet agnet merupa merupakan kan bagian bagian tak terpis terpisahk ahkan an dari dari alat-al alat-alat at elekt elektron ronik ik dan teknik kelistrikan, karena tidak sedikit konstruksi alat-alat listrik tergantung pada magnet. Alat-alat listrik yang menggunakan magnet antara lain dinamo listrik pada speda, generator pembangkit tenaga listrik, motor-motor listrik, dan alat-alat kendali (kontrol) listrik. Hampir pada seluruh pesawat elektronika fenomena kemagnetan mudah kita temui.
A. Pengertian dan Jenis Magnet Menurut definisi, magnet adalah suatu benda yang dapat menarik besi, baja, atau benda-benda lain yang mengandung unsur besi atau baja. Magnetit sendiri bisa berarti batu. Atau terkait dengan dengan suatu daerah bernama magnesia di wilayah Asia Kecil tempat pertama kali ‘batu aneh ini ditemukan’. Dalam IPA seringkali muncul pengelompokkan atau klasifikasi bendabend benda a atau atau feno fenome mena na alam. alam. Keti Ketika ka Anda Anda meng mengel elom ompo pokka kkan n atau atau memahami pengelompokan sesuatu, maka yang harus Anda camkan adal adalah ah dasa dasarr atau atau argu argume men n dari dari peng pengel elom ompo pokka kkan n ters terseb ebut ut.. Oleh Oleh karena itu Anda tidak harus bingung ketika mendapatkan informasi pengelompokan yang berbeda dari benda atau fenomena yang sama. Demi Demiki kian an haln halnya ya deng dengan an magn magnet et.. Magn Magnet et dapat dapat dike dikelo lomp mpok okka kan n berdasarkan bentuk atau kejadiannya. Dari segi kejadiannya magnet dikelompokkan dalam dua macam, yaitu magnet alam dan magnet buatan.
1. Magnet Alam
Magnet alam adalah magnet yang ada di alam tanpa campur tangan manusia. Kemagnetan magnet alam terjadi karena pengaruh medan magnet dari planet bumi. Magnet alam terdapat di dalam tanah berupa bijih besi magnet dalam bentuk besi oksida (Fe 3O4). Magnet Magnet alam alam tidak tidak banyak banyak digunak digunakan an untuk untuk kepent kepenting ingan an manusi manusia a karena karena keter ketersed sediaa iaanya nya tidak tidak seber seberapa apa dan kekuat kekuatan an unsurunsur-uns unsur ur kema kemagn gnet etann annya ya pada pada umum umumny nya a tida tidak k cukup cukup besar besar.. Magn Magnet et alam alam (dalam bentuk batu) ditemukan pertama kali di daerah Magnesia, Asia Keci Kecil. l. Kare Karena na daer daerah ah pene penemu muan an asal asal ini ini lah lah bend benda a aneh aneh ters terseb ebut ut dinamai magnet. Adapun dalam hal penggunaan praktisnya, menurut sejarah, bangsa Cina lah yang pertama kali memanfaatkannya sekitar
tahun 2637 SM, yaitu sebagai alat yang menyerupai fungsi kompas menentukan arah mata angin atau kutub bumi. 2. Magnet Buatan
Magnet dapat secara sengaja dibuat oleh manusia dari baja atau besi murni, serta dari bahan paduan seperti paduan baja dengan nikel atau padua paduan n anta antara ra alum alumin iniu ium, m, kobal kobalt, t, dan dan nike nikell (aln (alnic ico) o).. Anda Anda sudah sudah meng menget etahu ahuii bahw bahwa a magn magnet et buat buatan an dapat dapat diha dihasi silk lkan an deng dengan an cara cara induksi magnet, dengan cara gosokan dan dengan menggunakan arus list listri rik k (ind (induk uksi si list listri rik) k).. Cara Cara-c -car ara a pemb pembua uata tan n magn magnet et beri beriku kut, t, praktikkan bersama teman sejawat sejawat Anda pada saat PLPG. Membuat magnet dengan menggunakan arus listrik Dalam pembuatan
magnet ini, kawat (kabel) berarus listrik searah (DC) dililitkan di sekitar batang baja atau bahan ferromagnetik lainnya (misalnya paku) yang akan akan dibu dibuat at magn magnet et.. Keku Kekuat atan an gaya gaya magn magnet et buat buatan an semac semacam am ini ini tergantung pada kuat arus yang mengalir ke dalam lilitan kawat, dan juga tergantung pada banyak lilitan kawat di sekitar batang baja atau batang bahan magnet lain tersebut. Membuatt magnet magnet semaca semacam m ini Membuat Membuat magnet magnet dengan gosokan. Membua iala ialah h deng dengan an meng menggo goso sok-g k-gos osok okan an magn magnet et pada pada bata batang ng baja baja atau atau bata batang ng baha bahan n magn magnet et lain lainny nya a yang yang akan akan dibu dibuat at magn magnet et.. Car Cara menggo menggosok sok batang batang magnet magnet pada pada batang batang baja baja harusl haruslah ah diker dikerjak jakan an dalam dalam arah arah yang yang sela selalu lu sama sama,, tidak tidak bole boleh h bola bolak-b k-bal alik ik.. Memb Membuat uat magnet dengan gosokan tidak praktis dan sifat kemagnetannya jarang bertahan lama sehingga tidak banyak dilakukan dalam industri, kecuali hanya untuk percobaan-percobaan fisika di sekolah.
B. Bentuk Magnet Benda-b Benda-bend enda a yang memili memiliki ki sifat sifat kemagne kemagnetan tan adalah adalah benda benda yang yang dapa dapatt mena menari rik k besi besi atau atau baja baja yang yang bera berada da di deka dekatn tnya ya.. Dala Dalam m kehi kehidu dupa pan n seh sehariari-ha harri kit kita meng mengen enal al mac macam-m am-mac acam am magn magnet et berdasarkan bentuknya yaitu :
Gambar. 3.1. Macam magnet
C. Bahan-bahan Magnet Dapatkah kita membuat magnet dari setiap jenis logam? Logam untuk bahan magnet mempunyai sifat yang berbeda-beda, ada yang mudah sekali sekali dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh magnet magnet dan dapat dapat dibuat dibuat magnet magnet dengan dengan mudah mudah,, dan ada ada yang yang sukar sukar atau atau sedi sediki kitt sekal sekalii terp terpen enga garu ruh h oleh oleh magnet. magnet. Berdas Berdasark arkan an sifatsifat-sif sifat at bahan bahan terhad terhadap ap pengar pengaruh uh magnet magnet,, baha ahan-bahan itu digolongkan kan menjadi empat bagian yait aitu ferromagnetik, diamagnetik., paramagnetik, dan non magnetik. Dari bahan-bahan magnetik di atas dibuatlah magnet dengan berbagai bentuk dan kebutuhan. Bentuk dasar magnet ada tiga macam, yaitu magnet jarum, magnet batang, dan magnet ladam (tapal kuda) atau bentuk U. Bentuk-bentuk lainnya dibuat sesuai dengan kebutuhan.
D. Bagaimana Suatu Bahan Bersifat Magnet? Ada dua teori yang menjelaskan bagaimana sebuah bahan bersifat magnet. Menurut Webber semua benda terdiri dari molekul-molekul yang yang memi memili liki ki sifa sifatt magn magnet et,, dise disebu butt magnet Bersif ifat at magnet elementer elementer . Bers magne magnett atau atau tidak tidak suat suatu u baha bahan n terg tergan antu tung ng baga bagaim iman ana a stru strukt ktur ur magnet elementer tersebut. Jika letak magnet elementer dalam bahan itu tidak menentu (tidak teratur), sehingga saling menetralkan, maka bahan bahan tese tesebu butt tida tidak k bers bersif ifat at magn magnet et.. Pada Pada bahan bahan yang yang bers bersif ifat at magne magnet, t, leta letak k magn magnet et-m -meg egne nett elem elemen ente terr itu itu adal adalah ah tera teratu turr dan dan meng mengar arah ah ke satu satu juru jurusan san,, sehi sehing ngga ga satu satu deng dengan an lain lainnya nya sali saling ng memperkuat. Weiss menerangkan teori magnet dengan menggunakan teori elektron. Menurut teori Weis, tiap-tiap atom benda terdiri dari inti dan elektron-elektron yang beredar mengelilingi intinya menurut garis edarnya (orbitnya). Bahan-bahan ferromagnetis mudah dipengaruhi oleh magnet karena arah puntiran elektron-elektronnya mudah diarahkan. Di antara bahan yang sudah dijadikan magnet ada yang mudah kembali seperti semula, dan ada ada pula pula yang yang tida tidak k dapat dapat kemb kembal alii atau atau hampi hampirr tida tidak k dapat dapat
kemb kembal alii sepe sepert rtii semul semula. a. Keku Kekuata atan n untu untuk k meng mengar arah ahkan kan punt puntir iran an elektron seperti semula disebut gaya koersif ( coercive coercive force force ). Gaya koersif besi lunak dan pelat-pelat dinamo lebih besar daripada gaya koersif baja atau logam campuran. Artinya, gaya tolak-menolak atau tarik-menarik kutub-kutub elektron besi dan pelat dinamo juga lebih besar.
E. Kutub Magnet Sela Selain in sifa sifatt khas khasny nya a dapa dapatt mena menari rik k bend bendaa-be bend nda a beru berunsu nsurr besi besi,, magnet memiliki bagian yang sangat unik yang disebut kutub magnet. Fenomena kutub magnet diselidiki pada tahun 1269 oleh de Maricourt. Dalam studinya itu ia mengamati mengamati adanya sepasang kutub pada benda magneti magnetik k yang yang merupa merupakan kan kekuat kekuatan an gaya gaya terbes terbesar ar pada pada magnet magnet.. Kutub Kutub-k -kut utub ub ini ini kemu kemudi dian an dina dinama maka kan n deng dengan an “kut “kutub ub utar utara” a” dan dan “kutub selatan”. Jika kutub yang sama didekatkan maka akan saling meno menola lak, k, dan dan jika jika kutu kutub b yang yang berl berlai aina nan n dide dideka katk tkan an akan akan sali saling ng menarik.
Gambar 3.2. Menggantung magnet untuk memeriksa kutub magnet
Untuk mengetahui kutub-kutub magnet, gantunglah sebuah magnet batang sehingga dapat bergerak bebas. Tunggu beberapa saat hingga magnet tersebut menggantung dalam keadaan diam. Amati ke arah mata mata angin angin mana manakah kah magn magnet et meng mengar arah. ah. Ulan Ulangi gi kegi kegiat atan an seru serupa, pa, amati amati kemb kembal alii magn magnet et yang yang meng menggan gantu tung ng.. Dari Dari semu semua a kegi kegiat atan an ters terseb ebut ut Anda Anda akan akan mend mendap apatk atkan an bahw bahwa a magne magnett dalam dalam kead keadaan aan bebas bebas berger bergerak ak akan selalu selalu mengar mengarah ah ke utarautara-sel selata atan n arah arah mata mata angin angin.. Bagi Bagian an yang yang sela selalu lu meng mengar arah ah ke utar utara a adal adalah ah kutu kutub b utar utara a magnet, sedangkan yang selalu mengarah ke selatan adalah kutub selatan magnet. Akan tetapi sebenarnya magnet batang yang digantung atau jarum magnetis kompas, keduanya tidak tepat menunjuk ke arah utara dan selatan, melainkan sedikit berbelok,dan membuat sudut persimpangan dengan garis utara-selatan geografis bumi. Utara
deklinasi
Selatan Gambar 3.3 Deklinasi
Akan tetapi sebenarnya magnet batang yang digantung atau jarum magnetis kompas, keduanya tidak tepat menunjuk ke arah utara dan selatan, melainkan sedikit berbelok, dan membuat sudut persimpangan persimpangan dengan garis utara-selatan utara-selatan geografis geografis bumi. Sudut yang dibent dibentuk uk oleh oleh garis garis utarautara-sel selatan atan geogra geografis fis (bumi) (bumi) dan garis garis utarautaraselatan magnet jarum disebut sudut deklinasi. Besar sudut deklinasi tidak tidak lah konsta konstan, n, tergan tergantun tung g dimana dimana letak letak magnet magnet jarum jarum terseb tersebut ut terhadap kutub utara-selatan magnet bumi. Ini berarti, sudut deklinasi di Teheran (ibu kota Iran) berbeda dengan sudut deklinasi di New York. Tentu saja ada tempat - tempat yang ya ng mempunyai sudut deklinasi yang sama; garis yang menghubungkan tempat –tempat ini, dalam peta, dise disebu butt gari gariss isodeklinasi. Baga agaiman mana pato atokan kasar untuk menentukan hal ini? Demikian juga kalau magnet jarum dipasang pada sudut mendatar sehi sehing ngga ga ia dapa dapatt berp berput utar ar beba bebas, s, maka maka jaru jarum m itu itu akan akan sedi sediki kitt menu menunj njuk uk ke bawa bawah. h. Sudu Sudutt yang yang dibe dibent ntuk uk pada pada gari gariss mend mendat atar ar (horisontal) dengan garis kutub utara-selatan magnet jarum disebut sudut inklinasi. Besar sudut inklinasi ini pada setiap di muka bumi tidak sama besarnya, misalnya di kutub utara sudut inklinasi besar nya 90o, dan di katulistiwa sama dengan nol. Utara
inklinasi
Selatan Gambar 3.4. Inklinasi
Selain sifat tersebut di atas, kutub magnet memiliki sifat yang lain. Cobalah Anda buktikan! Apakah benar jika kutub yang berbeda dari suatu suatu magnet magnet didekat didekatkan kan akan saling saling menari menarik, k, dan sebali sebaliknya knya jika jika kutub senama didekatkan maka akan saling menolak.
Gambar 3.5. Interaksi gaya antar kutub-kutub magnet
Gaya Gaya sali saling ng meno menola lak k dan dan salin saling g mena menari rik k pada pada magn magnet et memi memili liki ki perbed perbedaan aan cukup cukup pentin penting g dengan dengan gaya gaya antar antar muatan muatan listri listrik k (gaya (gaya Coulomb). Pada ada magnet, kutub utara ara dan selata atan tidak bisa terpis terpisahka ahkan n dan selalu selalu berpasa berpasanga ngan, n, sedangk sedangkan an pada pada gaya gaya listri listrik, k, masing-masing muatan (positif dan negatif) bisa terpisah.
Gambar 3.6. Garis gaya pada medan magnet
Hing Hingga ga saat saat ini ini suka sukarr dite ditemu muka kan n magn magnet et deng dengan an kutu kutub b tung tungga gall (monop (monopol) ol).. Berbed Berbeda a dengan dengan benda benda bermuat bermuatan an listr listrik. ik. Pada Pada listr listrik, ik, benda bermuatan listrik hanya satu jenis saja tidak berpasangan. Jika suatu benda bermuatan listrik positif maka tidak dapat dalam waktu bersamaan juga benda bermuatan listrik negatif. Demikian sebaliknya. Selain itu dalam hal jenis benda-benda yang dapat ditarik juga berbeda antara antara magnet magnet dengan dengan listri listrik. k. Coba Coba Anda Anda jelask jelaskan an perbed perbedaan aan yang dimaksud!
F. Garis-Garis Gaya dan Kuat Medan Magnet Apabil Apabila a di atas atas sebuah sebuah batang batang magnet magnet dileta diletakan kan selemb selembar ar kertas, kertas, kemudian di atas kertas ditaburkan serbuk besi serta kertas diketukketuk, ketuk, maka maka serbuk serbuk besi besi terseb tersebut ut akan akan tersus tersusun un sedemi sedemikia kian n rupa rupa sehingga sehingga susunannya susunannya membentuk membentuk garis-gari garis-gariss yang menghubungka menghubungkan n kutub utara dan kutub selatan magnet seperti Gambar 3.6 Garis-garis yang yang dibe dibent ntuk uk oleh oleh susu susunan nan serb serbuk uk besi besi ini ini menu menunj njuk ukkan kan adan adanya ya peng pengar aruh uh gaya gaya kutub kutub utar utara a dan dan kutu kutub b sela selata tan n magn magnet et terh terhad adap ap seki sekita tarn rnya ya,, dan dan arah arah gari gariss-ga gari riss ters terseb ebut ut deng dengan an muda mudah h dapa dapatt
diliha dilihatny tnya. a. GarisGaris-gar garis is yang diseba disebabkan bkan oleh oleh pengar pengaruh uh gaya gaya kutubkutubkutub kutub magnet magnet terseb tersebut ut dinama dinamakan kan garis garis gaya. gaya. Garis Garis gaya gaya magnet magnet dimulai dari kutub utara dan berakhir pada kutub selatan magnet. Pengar Pengaruh uh gaya gaya tolak tolak atau atau gaya gaya tarik tarik kutub kutub magnet magnet pada pada titiktitik-tit titik ik sekeliling kutub magnet tidak sama besarnya, makin jauh dari kutub magnet makin berkurang pengaruh gaya itu. Besar gaya tolak atau gaya tarik kutub magnet berbanding terbalik dengan jarak kuadrat dari kutub yang bersangkutan. Titik-titik di dalam ruangan di mana masih terdapat pengaruh gaya magnet dinamakan medan magnet.
G. Induksi Magnetik Jika sepotong besi lunak diletakkan pada batang magnet atau pada kutub magnet, maka besi lunak itu akan ditarik oleh batang magnet atau oleh kutub magnet. Selama besi itu melekat atau berdekatan deng dengan an kutu kutub b magne magnet, t, maka maka ia akan akan menj menjadi adi magn magnet et seme sement ntar ara. a. Magn Magnet et seme sement ntar ara a ini ini memp mempun unyai yai kutub kutub utar utara a dan dan kutub kutub sela selatan tan sepe sepert rtii magn magnet et semu semula la.. Kutu Kutub b utar utara a magn magnet et semul semula a berh berhad adap apan an dengan kutub selatan magnet sementara, atau sebaliknya.
S
U
Gambar 3.7. Selinder besi lunak ditempelkan ke magnet batang
Apabila pada ujung magnet sementara yang tidak melekat dengan kutu kutub b magn magnet et semu semula la,, maka maka paku paku itu itu akan akan dita ditari rik k oleh oleh magn magnet et seme sement ntar ara, a, dan dan paku paku itu itu juga juga memp mempun unyai yai sifat sifat-s -sif ifat at kema kemagn gnet etan an seperti halnya besi lunak. H. Memelihara Magnet
Anda Anda harus harus dapat dapat memel memeliha ihara ra magnet magnet dengan dengan benar benar agar agar magnet magnet dapat dipergunakan dalam waktu relatif lama. Untuk itu Anda harus meng menget etahu ahuii fakt faktor or-f -fakt aktor or yang yang dapat dapat memp memper erce cepat pat mele melema mahn hnya ya keku kekuat atan an magn magnet et.. Magn Magnet et akan akan muda mudah h kehi kehila lang ngan an keku kekuat atan annya nya apabila dikenai batang magnet akan menyebabkan magnet elelmenter bergerak lebih cepat, sehingga lebih cepat membalik atau berubah arah. Magnet juga akan melemah kekuatannya akibat getaran yang kuat, misalnya dengan cara memukul-mukulkannya.
Agar Agar magne magnett batang batang dan dan magn magnet et U tida tidak k mudah mudah menj menjadi adi lemah lemah,, karena adanya pengaruh-pengaruh dari luar, maka cara menyimpannya hendaklah diberi penguat. Penguat itu berupa jangkar (angker) dari besi lunak dan diletakkan sebagai penutup pada kutubkutub magnet, seperti pada Gambar 3.8. U S
Jangkar
S
U
S U Jangkar Gambar 3.8. Menyimpan magnet menggunakan jangkar
Dengan cara ini, garis-garis gaya magnet yang keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan magnet, akan melalui jangkar (angker), dan hampi hampirr tida tidak k ada ada yang yang mela melalu luii udar udara. a. Sela Selain in meng menggu gunak nakan an jangkar penyearah garis gaya magnet, pengamanan magnet juga dilakukan dengan cara menjauhkan magnet dari benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet. Induksi magnetik terhadap benda-benda yang yang ber berada ada pada pada arah arah yang yang acak acak aka akan meny menye ebabk babkan an kur kurang ang teraturnya posisi magnet elementer dalam magnet. Dengan demikian kekuatan magnet pun menjadi melemah.
Rangkuman Magnet adalah logam yang dapat menarik dengan sendirinya bendabenda lain yang terbuat dari bahan mengandung unsur besi. Dari segi keja kejadi dian anya, ya, magne magnett dike dikelo lomp mpok okkan kan ke dala dalam m magne magnett alam alam dan dan magnet buatan. Magnet alam terjadi karena pengaruh medan magnet bumi, sedangkan magnet buatan dibuat dengan sengaja oleh manusia dengan cara induksi dan gosokan Sifat magnet suatu benda disebabkan oleh adanya magnet elementer pada benda tersebut. Ada dua teori yang menjelaskan adanya magnet elem elemen ente terr pada pada bend benda. a. Pert Pertama ama,, menu menuru rutt Webb Webber er semu semua a bend benda a terdir terdirii dari dari moleku molekul-m l-mole olekul kul yang yang memili memiliki ki sifat sifat magnet magnet,, disebu disebutt magnet elementer . Kedua, menurut Weiss setiap atom benda memiliki elek elektr tron on-e -ele lekt ktro ron n yang yang bere bereda darr meng mengel elil ilin ingi gi inti intiny nya. a. Di samp sampin ing g berputar berputar mengelili mengelilingi ngi inti, inti, elektron elektron-elekt -elektron ron tersebut tersebut juga berputar berputar sekeliling sumbunya masing-masing. Akibat perputaran pada sumbu elektron ini terjadilah kutub-kutub magnet elementer. Setiap magnet memiliki bagian yang memiliki kekuatan terbesar yang
disebu disebutt kutub. kutub. Kutub Kutub ini selalu selalu berpas berpasang angan an yaitu yaitu kutub kutub utara utara dan kutub selatan. Antara dua kutub sejenis sejenis terjadi terjadi gaya tolak menolak, sedangkan antara kutub berlainan terjadi gaya tarik menarik. Gaya magnet ini sebenarnya merupakan akibat dari medan magnet. Garisgaris gaya magnet selalu berasal dari kutub utara magnet menuju kutub kutub selatan selatan magnet magnet.. Arah Arah kutub-k kutub-kutu utub b magnet magnet dalam dalam keadaa keadaan n beba bebass sela selalu lu meng mengar arah ah utar utaraa-se sela lata tan n arah arah mata mata angi angin n deng dengan an mengalami sedikit penyimpangan yang disebut inklinasi dan deklinasi. Diperlukan cara yang benar dalam menyimpan magnet ketika tidak digunakan agar sifat kemagnetannya dapat bertahan lama. Caranya, antara antara lain lain dengan dengan menghu menghubun bungkan gkan seluru seluruh h kutub-k kutub-kutu utub b magnet magnet yang yang berl berlaw awan anan an deng dengan an meng menggu gunak nakan an pela pelatt besi besi atau atau jang jangkar kar.. Selain itu, simpan lah magnet pada tempat yang jauh dari bendabenda lain yang dapat berinteraksi dengan magnet, seperti besi atau magnet lainnya yang tidak menggunakan jangkar pengaman.
Tes Formatif 1 Pilihlah jawaban yang paling tepat!
1. Peristiwa gaya gesekan dapat terjadi di bawah ini, kecuali .... A. antara sepatu yang dipakai dengan jalan yang dilalaui B. antara ban kendaraan bermotor dengan jalan raya C. antara buku yang ditarik dengan atas meja D. antara air sumur dengan timbangannya 2. Magnet alam terjadi disebabkan oleh pengaruh .... A. medan magnet dari planet bumi B. gaya magnet dari planet bumi C. medan magnet dari planet sekitar bumi D. gaya magnet dari satelit bumi 3. Magnet jarum pada kompas berguna untuk menunjukkan .... A. arah datangnya angin B. besarnya kekuatan angin C. kecepatan arah angin D. arah mata angin 4. Daya tarik magnet terbesar terdapat di ...... A. tengah B. kedua ujungnya C. dimana sama aja D. salah satu ujungnya 5. Magnet yang dibuat dengan cara aliran listrik disebut.... A. elektromagnet B. magnet ladam C. feromagnetik D. diamagnetik 6. Zat yang dapat ditarik dengan kuat oleh sebuah magnet adalah zat ..... A. diamagnetik B. paramagnetik C. ferromagnetik D. nonmagnetik 7. Sifat kemagnetan suatu benda akan hilang bila dilakukan hal berikut .... A. dijatuhkan B. dipukul C. dibakar D. didekatkan dengan organ magnet 8. Bahan paramagnetis adalah sebagai berkut, kecuali ...... A. Mangan B. Platina C. Baja D. Alumunium
Kegiatan Belajar 2 L i s t r i k Pengantar
Abad di mana kita hidup saat ini adalah abad listrik. Perhatikanlah berb berbag agai ai alat alat di seki sekita tarr Anda Anda.. Jam Jam tang tangan an seba sebagi gian an tema teman n Anda Anda mungkin berupa jam digital yang dioperasikan dengan baterai listrik. Kalkulator yang Anda gunakan jelas menggunakan listrik. Penggunaan listri listrik k juga juga dengan dengan mudah mudah Anda Anda kenal kenal pada alat-al alat-alat at seper seperti ti radio, radio, televi televisi, si, tape tape record recorder er,, telepo telepon, n, mikrof mikrofon, on, dan alat alat penera peneranga ngan n di rumah. Dengan demikian, masalah kelistrikan adalah masalah yang akra akrab b deng dengan an mayo mayori rita tass masy masyar arak akat at seka sekara rang ng ini. ini. Dala Dalam m fisi fisika ka kelistrikan dipelajari secara khusus dalam cabang fisika khusus, yaitu elek elektr tros osta tati tika ka berk berken enaa-an an deng dengan an muat muatan an list listri rik k yang yang diam diam,, dan elektrodinamika tentang muatan listrik bergerak atau arus a rus listrik.
A. Elektrostatik 1. Teori Dasar Benda Bermuatan Listrik
Gejala dan pemanfaatan kelistrikan sebenarnya berlandastumpu pada konse konsep p dasar dasar bend benda a berm bermua uata tan n yang yang lebi lebih h dike dikenal nal deng dengan an nama nama elek elektr tros osta tati tik. k. Sesu Sesung nggu guhn hnya ya feno fenome mena na elek elektr tros osta tati tik k meru merupa paka kan n perist peristiwa iwa yang yang mudah mudah kita kita tunjuk tunjukkan kan dalam dalam kehdup kehdupan an sehari sehari-ha -hari. ri. Coba Coba Anda Anda goso gosok-g k-gos osok okkan kan peng pengga gari riss plas plasti tik k pada pada tang tangan an Anda Anda kemu kemudi dian an deka dekatk tkan an ke ramb rambut ut tema teman n Anda Anda maka maka akan akan namp nampak ak bebe bebera rapa pa hela helaii ramb rambut ut berd berdir irii kare karena nany nya. a. At Atau au,, coba coba gant gantil ilah ah peng pengga gari riss plas plasti tik k deng dengan an meng menggu guna naka kan n balo balon, n, goso gosokk kkan an balo balon n ters terseb ebut ut ke rambu rambutt Anda Anda kemu kemudi dian an temp tempel elka kanl nlah ah pada pada dind dindin ing, g, liha lihatl tlah ah apa apa yang yang terj terjad adii ? Balo Balon n akan akan mene menemp mpel el pada pada dind dindin ing g beberapa saat. Bagai Bagaiman manak akah ah bend benda a bisa bisa berm bermuat uatan an list listri rik? k? Sebag Sebagai aima mana na kita kita ketahui di alam ini terdapat benda bermuatan listrik dan benda netral yang ditentukan oleh perbandingan muatan positif dan muatan negatif di dalam atom penyusun bahan tersebut. Pada benda netral jumlah muatan positif dan negatif di dalam setiap atom sama. Dan karena setiap benda terdiri dari atom, maka dengan demikian jumlah muatan elek elektr tron on akan akan sama sama deng dengan an inti inti atom atom yang yang nota notabe bene ne berm bermua uata tan n positif. Jika elektron dalam atom atau benda berpindah ke ataom atau benda lainnya, maka benda atau atom semula akan kekurangan elektron. Dengan Dengan demiki demikian an jumlah jumlah muatan muatan positi positifny fnya a lebih lebih besar besar dari dari pada pada jumlah muatan negatifnya maka bahan tersebut menjadi bermuatan positif.
Ketika batang gelas digosok dengan kain sutra, sejumlah elektron dari bata batang ng gel gelas ber berpind pindah ah ke kai kain sut sutra sehi sehing ngga ga bata batang ng gel gelas keku kekura rang ngan an elek elektr tron on dan dan berm bermua uata tan n posi positi tif. f. Bata Batang ng gela gelass yang yang bermuat bermuatan an positif positif akan menari menarik k konduk konduktor tor yang memil memiliki iki elektr elektron on bebas, misalnya kertas logam. Mekanisme sebalinya terjadi ketika kita meng menggo goso soka kan n wol wol pada pada bata batang ng gela gelas, s, seju sejuml mlah ah elek elektr tron on just justru ru berpindah dari wol ke batang gelas sehingga batang gelas memiliki muatan negatif berlebih. Beberapa percobaan sederhana lainnya untuk menunjukkan fenomena keli kelist stri rikan kan (ben (benda da berm bermua uata tan n list listri rik) k) dapa dapatt Anda Anda laku lakukan kan send sendir irii dengan bahan/alat dan cara sederhana sebagai berikut. Kegiatan a. Bahan/alat:
Sebuah penggaris plastik, dua lembar plastik sampul buku, balon yang sudah ditiup ditiup (berisi (berisi udara), batang plastik, plastik, batang gelas, gelas, kain nilon, kain berbulu (wool), kain sutra, serpihan-serpihan kecil kertas kering atau alumunium foil. b. Kegiatan
(1) GosokGosok-gos gosokk okkan an pengga penggaris ris plasti plastik k pada pada rambut rambut kering kering (tidak (tidak basah basah atau atau berm bermin inya yak) k).. Kemu Kemudi dian an sege segera ra dekat dekatka kan n kepa kepada da serpihan-se serpihan-serpiha rpihan n kertas kertas kering kering atau serpihan serpihan alumunium alumunium foil. foil. Amati apa yang terjadi? (2) Gosokkan kedua lembar plastik sampul buku kepada kain nilon. Sege Segera ra deka dekatk tkan an kedu kedua a lemb lembar ar plas plasti tik k ter tersebu sebut, t, apa apa yang yang terjadi? (3) (3) Gant Gantun ungl glah ah bata batang ng karet karet/p /pla last stik ik deng dengan an bena benang ng.. Goso Gosokl klah ah batang plastik ini dengan kain wool. Pada saat yang sama teman Anda menggosok batang gelas dengan dengan kain sutra. (4) (4) Goso Gosokl klah ah dua dua buah buah balo balon n yang yang tela telah h meng mengem emba bang ng (dit (ditiu iup) p) dengan kain wool beberapa saat. Selanjutnya segera lekatkan balon-balon tersebut ke dinding dan lepaskan! Apa yang terjadi? Atau coba kegiatan lainnya, setelah kedua balon digosok dalam keadaan tergantung bebas dekatkan satu dengan yang lainnya. Amati yang dialami kedua balon tersebut!? (5) Untuk setiap kegiatan di atas diskusikan dengan teman Anda, apa yang sebenarnya terjadi pada benda-benda yang digosok dan diamati kejadiaannya oleh Anda. 2. Hukum Coulomb untuk Muatan Listrik
Melalui sebuah percobaan, Coulomb (1768) menemukan bahwa antara muatan-muatan listrik sejenis terjadi gaya tarik-menarik dan antara muata muatan n list listri rik k yang yang berl berlai ainan nan jeni jeniss terj terjad adii gaya gaya sali saling ng meno menola lak k
(repulsif). Gaya tarik/tolak ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda/muatan dan sebanding dengan besarnya muatan benda tersebut.
B. Elektrodinamik 1. Konduktor dan Isolator
Elektrodinamik berkaitan dengan dengan muatan listrik yang bergerak atau arus listrik. Arus ini mengalir pada suatu bahan yang mudah mengalirkan arus listrik yang disebut konduktor. Suatu bahan disebut bersifat konduktif (bahan konduktor) jika di dalamnya terdapat cukup banyak muatan (elektron) bebas. Lawan dari konduktor adalah isolator yaitu bahan yang sukar mengalirkan arus listrik karena kurang atau tidak memiliki elektron bebas. Elektron bebas adalah elektron yang tidak terikat pada satu inti atom, atau meskipun terikat, ia merupakan elektron yang letaknya jauh dari inti sehingga hanya mendapatkan gaya tarik yang kecil saja. Elektron beba bebass ini ini kemu kemudi dian an,, yang yang akan akan “men “menga gali lir” r” dalam dalam bahan bahan (kaw (kawat at)) apabi apabila la ada ada perb perbed edaan aan pote potensi nsial al diant diantar ara a dua dua titi titik k pada pada kawa kawat. t. Elektron-elektron dalam kawat yang memiliki benda potensial mengalir dari potensial yang lebih rendah (-) ke potensial yang lebih tinggi (+) Kuat arus listrik (I) didefinisikan sebagai : “Banyaknya muatan yang meng mengal aliir dal dalam satu atu deti detik, k, sehi sehing ngga ga sec secara ara matem atemat atiis bisa bisa dirumuskan sebagai : Kuat Arus (I) = Muatan (q)/waktu (t) Satuan dari kuat arus listrik dalam sistem Internasional (SI) adalah Coulomb/detik atau Ampere. Satu ampere dapat diartikan sebagai satu coumlo coumlomb mb muatan muatan yang berger bergerak ak melalu melaluii luas luas penampa penampang ng linta lintang ng dalam interval waktu satu detik. Satuan arus listrik yang lebih kecil ser sering ing diny dinyat ata akan kan dal dalam mil miliampe ampere re dan dan mikr mikroa oamp mper ere e. Satu Satu -3 -6 miliampere sama dengan 10 A, dan 1 mikroampere = 10 A. 2. Beberapa KonsepDasar Listrik Dinamik a. Hukum Ohm
Di alam ini tidak ada bahan isolator maupun bahan konduktor yang sem sempurna yaitu suatu atu bahan yang ang sama ama sekali ali tidak dapa apat
meng mengan anttarka arkan n aru arus list listrrik, maup maupun un suat suatu u baha bahan n yang yang tanpa anpa mempun mempunyai yai hambat hambatan. an. Mudah Mudah tidakny tidaknya a suatu suatu arus arus mengal mengalir ir pada suatu penghantar dinyatakan dalam Hukum Ohm. Sela Selanj njut utny nya a besar besar keci keciln lnya ya hamb hambata atan n suat suatu u peng pengha hant ntar ar (kaw (kawat at)) tergantung kepada panjang kawat (L), dan luas penampang kawat (A), dapat dirumuskan seperti berikut:
R = ρ L/A adal adalah ah sifa sifatt intr intrin insi sik k dari dari bahan bahan kondu kondukt ktor or yang yang dise disebu butt deng dengan an resistivitas atau hambatan jenis. Hambatan jenis ini tergantung pada stru strukt ktur ur elek elektr tron onik ik dari dari bahan bahan dan dan temp temper erat atur ur.. Deng Dengan an demi demiki kian an kondukt konduktor or listri listrik k yang yang baik baik akan mempun mempunyai yai hambat hambatan an jenis jenis yang sangat kecil dan bahan isolator yang baik akan mempunyai hambatan jenis yang sangat besar. b. Rangkaian Hambatan pada Rangkaian Listrik.
1) Rangkaian Seri Rangka Rangkaian ian seri seri adalah adalah rangkai rangkaian an yang yang tidak tidak memil memiliki iki percab percabanga angan. n. Hambatan pengganti dari beberapa penghambat yang disusun secara seri adalah jumlah dari masing-masing hambatan. Dalam aplikasi sehari-hari, jika hambatan (misalnya lampu) dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan sumber arus, maka ketiga lampu tersebut akan dialiri arus sama besar. Sedangkan beda potensial pada masingmasing-masi masing ng lampu lampu sebandi sebanding ng dengan dengan besar besar hambat hambatan an masingmasingmasing lampu. Jika salah satu lampu padam maka lampu lainnya akan turut padam. 2) Rangkaian Paralel. Rangka Rangkaian ian parale paralell adalah adalah rangkai rangkaian an yang mengand mengandung ung titik titik percabangan arus. Beda potensial pada hambatan yang berasal dari titik percabangan dan titik pertemuan yang sama nilainya sama. c. Hukum Kirchoff
1) Hukum Kirchoff I: Kirchoff’s Current Law (KCL) Jumlah arus yang memasuki suatu percabangan atau node atau simpul simpul samaden samadengan gan arus arus yang mening meninggal galkan kan percab percabanga angan n atau atau node atau simpul. Dengan kata lain jumlah aljabar semua arus yang memasuki sebuah percabangan atau node atau simpul samadengan nol. 2) Hukum Kirchoff II : Kirchoff’s Voltage Law (KVL)
Jumlah tegangan pada suatu lintasan tertutup sama dengan nol, atau atau penj penjum umla laha han n tega tegang ngan an pada pada masi masing ng-m -mas asin ing g komp kompon onen en penyusunnya yang membentuk satu lintasan tertutup akan bernilai sama dengan nol. d. Energi listrik pada rangkaian.
Energi listrik termasuk salah satu bentuk energi yang paling banyak diguna digunakan kan seharsehar-har hari. i. Terkait Terkait dengan dengan energi energi ini dalam dalam kehidu kehidupan pan sehari sehari-har -harii lebih lebih dikena dikenall penggu penggunaan naan satuan satuan daya daya (w (watt att dan kWh) kWh) yakni satuan dari energi yang digunakan persatuan waktu.
Rangkuman Benda bermuatan listrik adalah benda yang mengandung perbedaan antar antara a juml jumlah ah muat muatan an posi positi tiff (pro (proto ton) n) dan dan juml jumlah ah elek elektr tron on yang yang terdapa terdapatt pada pada atom atom penyus penyusun un benda benda terseb tersebut. ut. Jika Jika jumlah jumlah proton proton pada inti lebih besar dari jumlah elektron yang mengelilinginya maka benda benda terseb tersebut ut bermuat bermuatan an positi positif. f. Sebali Sebaliknya knya jika jika jumlah jumlah elektr elektron on lebih besar dari jumlah proton, benda tersebut bermuatan negatif. Perbedaan Perbedaan jumlah jumlah ini disebabkan disebabkan oleh bertambah bertambah atau berkurangnya berkurangnya jumlah elektron yang terdapat pada kulit terluar dari atom penyusun bahan. Antara benda-benda bermuatan listrik terjadi interaksi gaya coulomb. Muatan sejenis tolak-menolak. Muatan berlainan tarik-menarik. Besar gaya interaksi ini sebanding dengan besar muatan yang berinteraksi dan dan berb berban andi ding ng terb terbal alik ik deng dengan an kuad kuadra ratt jar jarak anta antara ra muat muatan an tersebut. Muatan listrik yang bergerak dalam suatu penghantar menghasikan arus arus listr listrik. ik. Muatan Muatan yang yang berger bergerak ak terseb tersebut ut adalah adalah arus arus elektr elektron. on. Dalam rangkaian listrik arah arus listrik ditetapkan sebagai arah yang berlawanan dengan arus elektron. Sehingga dikenal pernyataan ’arus listrik bergerak dari kutub positif ke kutub negatif’. Besar kecilnya arus arus list listri rik k dite ditent ntuk ukan an oleh oleh besa besarr keci keciln lnya ya beda beda pote potens nsia iall dan dan hambatan. Besar kecilnya hambatan suatu penghantar dipengaruhi antara lain oleh jenis bahan penghantar, panjang penghantar, dan luas penampang. Penghantar yang mudah mengalirkan arus listrik disebut konduktor. Termasuk ke dalam jenis konduktor ini adalah sejumlah logam. Sedang Sedangkan kan pengha penghanta ntarr yang sukar sukar mengal mengalir irkan kan arus arus listr listrik ik (pada (pada umum umumnya nya buka bukan n loga logam) m) dise disebu butt isol isolat ator or.. Untu Untuk k meng mengat atur ur besa besarr kecilnya arus yang mengalir atau mengatur nilai beda potensial pada pengha penghanta ntarr biasa biasa dibuat dibuat berbaga berbagaii jenis jenis rangkai rangkaian an hambat hambatan. an. Jenis Jenis rangkaian dasar hambatan ialah rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangka Rangkaian ian seri seri hambat hambatan an memili memiliki ki karakte karakteri risti stik k antara antara lain lain tidak tidak memiliki titik percabangan sehingga jumlah kuat arus yang mengalir pada setiap hambatan adalah sama besar. Ada pun pada rangkaian paralel terjadi titik percabangan sehingga kuat arus yang mengalir mungkin mengalami perbedaan. Tetapi benda potensial pada masingmasing hambatan memungkinkan untuk sama besarnya.
Tes Formatif 2 Pilih salah satu jawaban yang dianggap paling benar
1.
Bend Benda a ber bermuat muatan an listr strik adal adalah ah bend benda a yang yang meng mengan andu dun ng perbedaan…. A. jumlah muatan positif B. jumlah muatan negative C. jumlah proton D. jumlah proton dan electron 2. Benda bermuatan positif artinya …. A. jumlah proton < jumlah electron B. jumlah proton > jumlah electron C. jumlah proton = jumlah electron D. jumlah proton + jumlah electron 3. Arus listrik adalah…. A. muatan listrik yang tidak mengalir B. muatan listrik yang tarik menarik C. muatan listrik yang bergerak dalam suatu penghantar D. muatan listrik yang tidak bergerak atau konstan 4. Besar kecilnya arus listrik ditentukan oleh .... A. beda fotensial B. jumlah electron C. jumlah proton D. jenis konduktor 5. Yang Yang memp mempen enga garu ruhi hi besar besar keci keciln lnya ya suat suatu u peng pengha hant ntar ar adal adalah ah sebagai berikut, kecuali…. A. bahan penghantar B. panjang penhantar C. luas penampang D. tinggi penampang 6. Penghantar yang mudah mengalirkan arus listrik disebut .… A. Isolator B. Konduktor C. Volt ampere D. Kuat arus 7. Semua yang berkaitan dengan suatu listrik yang bergerak disebut …. A. elektrostatik B. elektrodinamik C. elktronik D. resistor 8. Satuan yang biasa digunakan untuk mengukur penggunaan listrik di rumah tangga adalah .... A. kWh B. joule C. joule/s 2 D. watt
Kunci Jawaban Tes Formatif Tes Formatif 1
1. D Air sumur sumur dengan dengan timbangan timbangan tidak tidak termasuk termasuk gaya gesekan gesekan 2. B Magnet alam alam terjadi terjadi disebabkan disebabkan oleh oleh pengaruh pengaruh gaya magnet magnet dari planet bumi 3. D Magne Magnett jaru jarum m dan dan kompa kompass berg bergun una a untu untuk k menu menunj njuk ukkan kan arah mata angin 4. 4 B Daya tarik tarik magnet magnet terbesar terbesar terdapat terdapat pada pada kedua kedua ujung magnet magnet 5. A Elektromagn Elektromagnet et merupakan merupakan magnet magnet yang dibuat dibuat dari listrik listrik 6. C Fero Feromag magne neti tik k adala adalah h zat zat / bahan bahan yang yang dapat dapat dita ditari rik k kuat kuat oleh oleh magnet 7. D Pemukul kulan pada ada magn agnet akan kan mempercepat hilang angnya kemagnetan 8. C Bahan paramagnet paramagnetis is adalah adalah mangan, mangan, platina, platina, alumuium alumuium Tes Formatif 2
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
D Bend Benda a yang yang berm bermua uata tan n list listri rik k meng mengan andu dung ng perb perbed edaa aan n jula julah h medan magnet B Bend Benda a ber bermuat muatan an list listrrik ter terjadi adi kar karena ena adan adanya ya per perbeda bedaan an jumlah proton > jumlah elektron C Muatan listrik yang bergerak dalam suatu penghantar merupakan arus listrik A Be Beda fo fotensial ak akan me membedakan be besar ke kecilnya ar arus listrik A Ba Bahan pe pengantar ti tidak te termasuk ya yang me mempengaruhi besar kecilnya sauatu penghantar B Konduktor merupakan penghantar arus listrik B Elektronik adalah semua yang berhubungan dengan listrik A kWh adalah satuan untuk penggunaan listrik rumah
Daftar Pustaka Ahmad, N. (2006). Diktat Kuliah Konsep Dasar IPA. Tasikmalaya: PGSD FIP http://digilib.brawijaya.ac.id/virtual_library/mlg_warintek/ristek-pdiilipi/Sponsor/_ Sponsor-Pendamping/Praweda/Fisika/0281%20Fis1-4d.htm Ichwan, H. (1989 ) Dasar-dasar Kemagnetan. Jakarta: Penerbit Erlangga Yosaphat, P. dkk. (2002). Konsep Dasar IPA 1. Jakarta: Pusat Penerbit Universitas Terbuka
