PERSIAPAN MENGHADAPI UN FISIKA TAHUN Edisi revisi 2012 SMA NEGERI 1 RAMBAH
OLEH
ALI PULLAILA
PEMERINTAH KABUPATEN ROKAN HULU DINAS PENDIDIKAN PEMUDA DAN OLAH RAGA SMA NEGERI 1 RAMBAH
1
PERKIRAAN PERSAMAAN PADA UN FISIKA DISUSUN BERDASARKAN SKL TAHUN PELAJARAN 2009/2010
SEKOLAH : SMA NEGERI 1 RAMBAH MATA PE PELAJARAN : FISIKA PROGRAM : IPA No Soal
Kemungkinan Penyelesaian/Persamaan Jangka Sorong
1
Skala Utama Utama = 3,5 Skala Nonius = 0,07 + Hasil Ukur = 3,57 3,57 = 35, 7 mm (3 angka penting) penting) Ketelitian = 0,1 mm
∆ x = 12 x0,1 = 0,05 Jika ketidak pastian dimasukkan maka hasil ukur x = 35,7 ± 0,05 (4 AP) Ketidak pastian =
Micrometer sekrup: Hasil Ukur = 3,5 + 0,27 = 3,76 mm Ketelitian = 0,01 1 Ketidakpastian x = 2 x0,01 = 0,005 Jika ketidak pastian dimasukkan maka hasil ukur
= 3,76 ± 0,005 ( 4 Angka Penting)
x
VEKTOR F2
R
F1
Resultan : R=
F1
2
+ F2 2 + 2.F1 F2 cos α
F1
2
sin α 2 Fy
=
F2 sin α 1
=
R sin α
Uraian vektor : Fx = F cos α Fy = F sinα
F
Fx F=
3 4
Gerak arah X (horizontal)
1.
Gerak Lurus Beraturan s=v.t
Fx
2
+ Fy 2 Gerak arah Y (Vertikal)
1. Gera Gerak k jatu jatuh h beb bebas as h
= 1/2 1/2 g.t 2 vt = g.t
v
=
2gh 2
2. Gera Gerak k lur lurus us beru beruba bah h beraturan
2. Gera Gerak k ver verti tika kall ke ke atas
= vo.t + ½ a.t 2 vt = vo + a.t vt2 = vo2 + 2 a.s s
h
= ho + vo.t - 1/2 g.t 2 vt = vo - g.t vt2 = vo2 - 2 gh
Tinggi maksimum :
vo
hm =
2
2g
Gera Gerak k mel melin ingk gkar ar umum umum Kecepatan linier :
v=
Gera Gerak k mel melin ingk gkar ar Khus Khusus us
2πR
Kecepatan anguler : ω =
Benda bergerak pada sisi luar lingkaran : N
T 2π T
w
v = ω .R Percepatan sentripetal : a =
4
v
2
R
w–N=m
R
= ω2 .R
v
R
N
w
= m.ω 2 .R
N–w=m
v2 R
Hukum kum Newto ewton n Umum
5
= m.ω 2 .R
Benda bergerak pada sisi dalam lingkaran
Gaya sentriprtal : Fs =m 2
v2
Hukum I Newton
Hukum kum Newt ewton Khusus sus 1.
Jika ∑F = 0 maka benda akan : 1. diam 2. melakukan GL GLB
Gaya Gaya gese gesek k yan yang g bek beker erja ja pad pada a benda :
a.
Hukum II Newton ∑F=m.a
b. c. 2.
Hukum III Newton : Gaya aksi = - gaya reaksi
= m.ω 2 .R
Jika ΣF < f s , benda diam →f = ΣF Jika ΣF = f s , benda diam →f = f s Jika ΣF > f s , benda diam →f = f k Agar Agar benda enda A tid tidak ak slip slip maka aka percepatan sitem : a = µs . g
Gaya gesek :
1. 2.
µs = koefisien gesekan statis
f s = µs . N
gaya gesek statis :
antara benda A dan B
gaya gesek kinetis : f k = µk. N Fsinα
Gaya normal ( N ) N
Gaya Pada Katrol: F
N
α
Fcosα w
w N = w – F sin α
N=w
N wcosα
wsinα w
α
N = w cos α
Percepa tan sistem : a=
m 2 − m1 m1 + m 2
g
3
TeganganTali : T = m1 .( g + a ) T = m2 ( g − a ) Untuk Benda ditarik maka: T
m1
m2
F
Percepa tan sistem : a=
m2 m1 + m2
Percepa tan :
g
:
F = Σm.a F = ( m1 + m2 ).a
TeganganTali :
TeganganTa li
T = m1 .a
T = m1 .a
T = m2 ( g − a ) Bila Katrol bermassa M maka:
a=
(m 2 − m1 ) (m1 + m 2 + 12 M )
g
ke atas N = m (g+a) ke bawah N = m(g-a) Gaya gravitasi M.m F=G
r 2
Kuat medan garavitasi ( percepatan gravitasi ) g=G
g 1
6
g 2
M r 2
2
m R2 = 1 R m 2 1
F A F B
=
ma r a2
:
mb r b2
Kecepatan satelit :
v=
GM R
= g s .R s
Kecepatan lepas :
v=
2GM R
= 2g.R
TITIK BERAT
yO= 2r/π
yo = 4r/3π
yo =1/2 r
7 yo= 3/8 r Y0 = 3/8 r
Xcm =
+ A2x 2 A1 + A 2
A1 x 1
yo = 1/3 t
ycm=
yo = ¼ t
+ A 2 y2 A1 + A 2
A 1 y1
4
Momen Inersia Um Umum
Momen In Inersia Umum
MOMEN INERSIA ( I )
Menggelinding :
1. 2.
1. Energi ki kinetik : Ek = ½ mv2 ( k +1 )
: I = mr 2
Partikel
Silinder pejal : I = ½ mr 2 3. Batang
2.
kece kecepa pata tan n pada pada bida bidang ng miri miring ng
pusat / tengah : I = 1/12 m
b.
ujung
v= 3.
4.
k + 1
I = 1/3 m 2
8
2gh
2
a.
Bola pejal
:
Percepatan : a. bidang datar
I = 2/5 mr 2
a=
Momentum sudut L = I.
ω
b.
Hukum kekekalan momentum sudut : I1ω 1 = I2ω 2 Energi kinetik rotasi : Ek = ½ I. ω2
τ = I.α
Momen gaya :
Usaha W = F. S W = F cos α. S
Energi kinetik
F (k + 1)m
bidan dang mirin iring g: a=
g sin α k + 1
Percepatan benda pada sistem katrol :
∑F a=
m1 + m 2 +
1 2
m k
Usaha sebagai perubahan energi kinetik F.S = ½ m ( v t2 – vo2 ) Usaha sebagai perubahan energi potensial : F.S = m.g ( h 1 – h2 )
Ek= ½ mv 2
9
Energi potensial
Hukum kekekalam energi mekanik ½ mv12 + mgh1 = ½ mv22 + mgh2
Ep = m.g.h
Energi mekanik Em = Ek + Ep
Tegangan (stress ) σ=
F A
Regangan ( strain ) ε=
10
∆
Pegas : Gaya : F = k.x Energi potensial : Ep = ½ F.x : Ep = ½ k.x 2
o
Modulus Young E=
σ ε
=
F.o A.∆
Usaha W = F. S W = F cos α. S
11
Usaha sebagai perubahan energi kinetik F.S = ½ m ( v t2 – vo2 )
Energi kinetik Ek= ½ mv 2
Usaha sebagai perubahan energi potensial : F.S = m.g ( h 1 – h2 )
Energi potensial Ep = m.g.h
Hukum kekekalam energi mekanik ½ mv12 + mgh1 = ½ mv22 + mgh2
Energi mekanik : Em = Ek + Ep
MOMENTUM : p = m.v Impuls I = m ( v t – vo ) I = F.t F.t = m ( v t –vo )
12
Hukum kekekalan momentum m1 v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’
Tumbukan : 1. Lent Lentin ing g sem sempu purn rna a :e =1 2. Lent Lentin ing g seb sebag agia ian n : 0 < e <1 3. Tida Tidak k lent lentin ing g :e=0 e=
− v1 ' + v 2 ' v1 − v 2
5
c=
Kalor jenis Q ; Q = m.c. ∆t m.∆t Q
Kapasitas Kalor : C =
13
; Q = C. ∆t
∆t
Perubahan wujud : 0 →0 : Q = m.L 100 → 100 : Q = m.U Azaz Black: Black: Qserap = Qlepas m1.C∆t1 = m2.C∆t2 m1.C (t - t serap) = m2.C (tlepas-t)
Pemindahan kalor
V
Radiasi
t Q
:
t
=
k .A∆t
= h.A∆t
= e.A.τ.T 4
Khusus x=v.t
= A.v
t
t Q
Konveksi :
Debit Q=
Q
Konduksi :
h1
2 h2
t=
Hukum Kontinuitas
g
v h2
A1.v1 = A2.v2 A2.v2
x
2g (h1 − h 2)
v=
Persaman Bernoulli 2 P1 + 1/2 ρv 1 +
2 g h1 = P2 + 1/2 ρv 2 +
ρ ρ g h2
v=
2 gh
A22 A22 − A12
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang F = ∆ P . A = 12 ρ A(v 22 − v12 )
14
P = tekanan uadara diatas dan dibawah sayap pesawat A = Luas Luas sayap sayap Pesawat Pesawat V= kevepatan udara di atas dan dibawah saya pesawat
Syarat pesawat terangkat P bawah ≥ P atas v atas
Hukum Boyle GayLussac P1 V1
=
T1
15
:
Isokhorik :
V1 T1 P1 T1
= =
V2
17
3.k .T m
=
P2
Massa jenis Gas :
T2
3.P
ρ=
P.M R .T
Energi dalam ( U ) U = N.Ek Gas monoatomik : U = 3/2 N.kT U = 3/2 n.R.T Gas diatomik : U = 5/2 N.kT U = 5/2 n.R.T
ρ
Hukum Thermodinamika Q= U+W
∆Q = m.c p. ∆T = Cp. ∆T ∆U = m.c v. ∆T = Cv. ∆T W = P. ∆V = n.R. ∆T Cp – Cv = n.R Proses :
1. PV = n.R.T 2. PV = N.k.T 3. PV = 2/3 N.Ek
T2
Kecepatan partikel gas : v=
γ
V = 2 V1 Tekanan :
Energi kinetik : Ek = 3/2 k.T
16
P1
T2
Proses : Isotermis : P 1V1 = P2V2 Isobarik
Adiabatis P2
P2 V2
≥ vbawah
Effisiensi mesin Carnot 1.
η=
Mesin Panas :
W Q1
η= 1−
.100%
T2 T1
.100% 6
1.
Isotermis : ∆U = 0 ∆Q = W Isokhorik : W = 0 ∆Q = ∆U
2.
3.
W Q1 2. K=
1. LUP
T1
Mesin sin pe pendin dingin
Q2 W
=
T2 T1
− T2
3.TEROPONG Fob
Akomodasi Akomodasi max max ( S > F )
pp pp + 1 f
1. bintang : M =
Tanpa akomodasi ( S = F )
f
2. bumi
:M=
2. MIKROSKOP Umum : M=
18
s
1
ob
s ob
.
1 ok
s
s ok
,
Fok
d = Fob + Fok
pp pp
M =
T2
Q1 = W + Q2
Adiabatis Adiabatis : ∆Q = 0 ∆U = - W
M =
= 1−
Fob Fok
d = Fob +4Fp +Fok
d = s’ ob + sok
Akomodasi Akomodasi maksimum maksimum ( s’ok= PP )
s 1ob PP . s ob s ok
M=
M=
s 1ob PP . s ob f ok
+1
d = s’ob + sok Tanpa akomodasi M=
s1 ob PP . s ob f ok
d = s’ob + f ok ok
19
Gel Radio, Gel TV, Gel Radar Sinar Infra merah, cahaya tampak, sinar ultra violet Indeks bias (n) : Un Ungu terbesar sedang merah terkecil. Deviasi (
δ )
: Ungu terbesar
sedang merah terkecil. (GRUTI Rada Teler)
Sinar x, Sinar gamma, Panjang gelombang (
Persamaan Gelombang
λ=
v
a.
f
Simpangan : y = 2A sin ω t cos k.x Amplitudo Amplitudo : Ap = 2A cos cos kx Perut : x = ( 2n ) 1/4 λ Simpul : x = ( 2n +1 ) 1/4 λ n = 0, 1, 2, 3 b. Pema Pemantu ntula lan n pad pada a ujun ujung g ter terik ikat at
Gelombang berjalan : y = A sin ( .t – k.x ) ω = 2 π f k=
2π
λ
( bilangan gelombang )
20
Beda fase
:
∆ϕ =
x
λ 2πx Beda sudut fase : ∆θ = λ Cepat rambat gelombang pada tali (Melde ): v=
F
µ
,
: Ungu
Gelombang Diam / Stasioner
Panjang gelombang
λ = v . T,
λ )
terkecil sedang merah terbesar. Kec ep epa ta tan (v) : Ungu terkecil sedang merah terbesar Frekuensi (f) : Ungu terbesar sedang merah terkecil Energi photon (E ph) : Ung Ungu u ter terbe besa sarr sed sedan ang g merah terkecil
µ=
m
Pema Pemantu ntulan lan pada pada ujung ujung beba bebas s:
Simpangan : y = 2A cos ω t sin k.x Amplitudo Amplitudo : Ap = 2A sin sin kx Perut : x = ( 2n +1 ) 1/4 λ Simpul : x = ( 2n ) 1/4 λ
v=
F . m
7
Interferensi Cahaya 1.
Difraksi
Youn Young/ g/ce cela lah h gand ganda a / Fres Fresne nell
a.
terang :
b. dp
21
dp l
1.
= mλ
3.
λ
I=
1.
4πR 2
=
I2
Daya urai :
1,22λl D
TI = 10 log
A I1
; d = 1/N
sudut datang : tg I p = n2/n1 peny penyer erap apan an Inte Intens nsit itas as I = 1/2 Io cos 2α
2.
a.
;
; dsinθ = mλ
POLARISASI :
Intensitas Bunyi P 22
= mλ
dm =
3. Cinc incin Newt ewton : 2 Terang : r t = ( m – 1/2 ) λ
P
l
2. Kisi Terang : dsinθ = mλ
Gelap :
2. Selaput titipis terang : 2 nd cosr = ( m-1/2 )
I=
dp
gelap :
= (m − 1 / 2)λ
l
celah lah tung unggal :
R 2
2
R 1
2
I Io
Keli Kelipa pata tan n inte intens nsit itas as TI2 = TI1 + 10 log n2 /n1 b.
Kelip lipatan jar jarak
TI2 = TI1 – 20 log
Taraf Intansitas Bunyi :
R 2 R 1
Efek Doppler f p =
23
v ± v p v ± vs
f s
vp ( + ) : mendekati sumber bunyi vs ( + ) : menjauhi pendengar
Medan Listrik Ep =
q k 2 r q V = k r
Kuat medan listrik : E =
Potensial listrik :
Energi potensial listrik :
24
E p
=
E 1
E1 =
E2 =
k k
2
Usaha/ Energi listrik W = q . ∆V W = ∆Ep W = ∆ Ek
± E 2
Va = Vb =
2
r
q2
Ea = 0 ; Eb =
r 2
Gaya Listrik : F =
24
Hubungan : 1. F = q E 2. V = E. r Ep = F.
2
q1
qq k 1 2 2 r
q k r
q k R q q k 2 ; Ec = k 2 r R ; Vc =
,
muatan sejenis tolak menolak dan berlainan jenis tarik menarik
Muatan yang tersimpan : Q = C . V
Kapasitas : C =
k ε o A
2. Paralel Cp = C1 + C2 + C3 qt = q1 + q2 + q3 V1 = V2 = V3
d
25
qq k 1 2 r
Rangakaian kapasitor : 1. Seri 1/ Cs = 1/C 1 + 1/C2 + 1/C3 q1 = q2 =q 3 = qt V1 : V2 : V3 = 1/C1 : 1/C2 : 1/C3
Vgab =
+ C 2 V2 C1 + C 2
C1 V1
Energi yang tersimpan : W = 1/2 1/2 CV2
8
Skalayangd itunjuk xBatasukur Skalamaksimum
HasilUkur =
26
Hu =
Kuat arus listrik : I = q / t q = n. e
27
ρ
ΣI
2.
Σ E + Σ I.R = 0 V = Σ E + Σ I.R DAYA LISTRIK ENERGI LISTRIK P = V.I W = P.t P = I2.R W = I2.R.t P = V2/R W = V2/R.t 3. Solenoide
Kawat lu lurus
µoI 2πa
4.
a.
Kawat mel meliingkar
28
B=
R + r
Hukum kirchoff II
1. Seri Rs = R1 + R2 + R3 I1 = I2 = I3 = I Vt = V1 + V2 + V3
B=
E
I=
Rangkaian hambatan :
1.
x5 = 3,5 A
Rangkaian tetutup :
A
Hukum Kirchoff I : Σ I masuk = keluar
100
2. Paralel : 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 I = I1 + I2 + I3 V1 = V2 = V3 = Vt
Hukum Ohm : V= I . R Hambatan listrik : R =
70
pusat :
b.
µoIN
5.
2a
µoIN
ujun ujung g : Bu = 1/2 Bp Bp
µoIN
Toroid Tor oida a :B = l =
2πr
Gaya Loren pada Kawat berarus
GAYA GAYA LORENTZ LOREN TZ / GAYA MAGNET
29
B=
luru s : F = B I sin α 1. Kawat lurus li strik : F = B q v si α 2. Muatan listrik sejaja r : 3. Kawat sejajar µoI1I 2 4. F = 2πa Gaya Loren pada Muatan bergerak
Persamaan gaya Lorenz pada kawat sejajar:
30
F 1 l 1.
F 2 l
=
µ oI 1 I 2 2π a
Peru Peruba baha han n flu fluks ks magn magnet et..
ε=N
31
=
2.
ε=
∆ Φ ∆t
;
Φ = B. A
kond konduk ukto torr diputa diputarr melin melingk gkar: ar:
BA T
= B.A.f =
4.
ε=L
Bωr 2 2
Perubahan arus listrik ( 1 kumparan )
∆I ∆t
; L=
NΦ NΦ I
=
µoAN 2
Energi : W = 1/2 LI 2
5.
Perubahan arus listrik ( 2 kumparan )
9
3.
Kawa Kawatt mem memot oton ong g gari garis s gaya gaya magnet
ε=
Bv
I=
B v
;
R
F=
XC =
C ω
2
VR
2 πfC
Panjang
V
Daya : P = V ef . Ief . cos θ P = I2 . R
Vm
2
Resonansi : X L = XC →Z minimum Frekuensi Resonansi : f =
v1 + v 2 v .v 1+ 1 2 2 c v2
1−
33
c2
:
∆t =
1−
Energi Ionisasi : En = -
34
−
13,6 nB2
+
Massa
:m=
γ =
v2
1−
c2
1−
v2 c2
e. V
∆m
v2 c2
Massa defek : = Z mp + ( A – Z ) m n – m inti Energi ikat : Em = m c2
∆
E
∆m . 931 Mev
=
h.c
E =
LC
X AZ
Inti atom :
n2
nA 2
2π
Energi kinetik : Ek = E – Eo Ek = m.c 2 – mo.c2 Ek = ( γ - 1 ) Eo
13,6
13,6
1
1
Energi yang dipancarkan / diserap : E = EB - E A E =
1
m0
∆t 0 Waktu
Im
Ieff =
Z
: L = Lo
=
( faktor daya )
2
VR = I . R ; V L = I. X L ;VC = I XC
:v=
R VR = Z V
Veff =
+ (VL − VC ) 2
Kecepatan
I1
Generator AC : ε = NBAω sin ω t εm = NBAω
cos θ =
1
Kuat arus : I =
6.
N2Φ 1
Sudut pergeseran fase :
Tegangan : V =
32
∆t
R
XL = ω L = 2 πfL =
; M=
µ oAN1 N2
R 2 + ( X L − X C ) 2 1
∆ I1
B 2 2 v
Impedansi : Z =
Reaktansi
ε2 = M
λ
Panjang gelombang yang dipancarkan :
1
λ
= R (
1 nA 2
−
1 nB2
)
λ m T = C
35
E = hf
Energi Foton : E = h . f E =
Efek Compton :
λ′ − λ =
h.c
λ
hc
λ
-
Ek = e . Vo
37
Energi Foton : E = h . f
λ=
λ
Efek Fotolistrik : Ek = E - W Ek = hf - hf o Ek =
moc
(1 − Cosθ)
Panjang gelombang minimum sinar x :
h
Momentum Foton : P =
36
h
hc
λo
hc e.V
Panjang gelombang De Broglie (Partikel) :
λ=
h m.v
=
=
h 2mE k
h 2m.e.V
Efek Fotolistrik : Ek = E - W Ek = hf - hf o
10
h.c
E =
Ek =
λ h
Momentum Foton : P =
∆m
hc
λo
λ X AZ
Massa defek : = Z mp + ( A – Z ) mn – m inti Energi ikat : Em = m c2
∆
E AKTIVITAS AKTIVITAS :
λ
=
R =
=
∆m . 931 Mev
Reaksi Inti :
λN
p Xg
0,693 T t
39
λ
-
Ek = e . Vo
Inti atom :
38
hc
Waktu paruh : N = No
1 T 2
Pelemahan Intensitas : x
I = Io
1 HVL 2
n + Ys
→
p + n
Z g +s
+ Energi
Massa defek : m = Mx + My - Mz
∆
Energi yang dibebaskan : E = m .c2
∆
E =
∆m
931 Mev
MANFAAT RADIO ISOTOP
Bidang kedokteran • Untuk mengetahui keefektifan kerja jantung atau ginjal dengan Sodium-24. • Menentukan lokasi tumor otak, mendeteksi tumor kelenjar gondok dengan Iodium131 • Membunuh sel-sel kanker dalam tubuh manusia dengan Kobalt-60. • Mengobati thrombosis (penyempitan pembuluh darah) dengan Natrium-24. • Mensteril alat bedah, alat suntik dan alat kedokteran lain dengan sinar gamma.
40
2. Bidang pertanian • Mempelajari unsur-unsur tertentu oleh tumbuhan. • Memproduksi tanaman dengan karakteristik baru. • Mengkaji proses fotosintesis dalam tanaman hijau dengan Karbon-14. Memandulkan serangga-serangga. • Mendapatkan bibit unggul dengan radiasi sinar gamma dari Kobalt-60. 3. Bidang industri • Mengetahui bocor atau tidaknya pipa logam atau mengukur ketebalan baja dengan sinar gamma yang dipancarkan Kobalt-60 atau Iridium-192. • Meneliti kekuatan material dan meneliti gejala difusi dalam logam. • Mengukur ketebalan bahan (lembar kertas) dengan Strontium-90 atau sinar beta.
• Mengefisiensikan pekerjaan mengeruk lumpur pelabuhan dan terowongan dengan memasukkan isotop Silikon ke dalam lumpur. • Pemeriksaan tanpa merusak dengan teknik radiografi. • Lampu petromaks menggunakan Thorium agar nyala lampu lebih terang. 4. Bidang hidrologi • Mengukur kecepatan aliran atau debit fluida dalam pipa. • Menentukan jumlah kandungan air dalam tanah. • Mendeteksi kebocoran pipa yang terbenam dalam tanah. • Memeriksa endapan lumpur pelabuhan dan terowongan dan mengukur cara lumpur bergerak dan terbentuk. • Mengukur tinggi permukaan cairan dalam suatu wadah tertutup. 5. Dalam bidang seni dan sejarah • Mendeteksi pemalsuan keramik dan lukisan • Menentukan umur fosil dengan Karbon14.
11
