Getaran dan Gelombang

Gelombang dan Getaran
Gejala getaran banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Getaran bandul jam dinding, senar gitar yang dipetik, dan pita suara yang bergetar hingga menimbulkan bunyi, merupakan beberapa contoh benda yang melakukan getaran. Apakah yang dimaksud dengan getaran? Apakah ciri-ciri suatu benda mengalami getaran? Pada bab ini akan dipelajari pengertian getaran dan ciriciri suatu getaran, pengertian gelombang, jenis gelombang, dan besaran yang berkaitan. Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu memahami konsep getaran dan prinsip dasar teori gelombang untuk selanjutnya mempelajari fenomena bunyi yang erat dalam kehidupan sehari-hari.
A. Pengertian Getaran
Pernahkah kamu melihat jam dinding yang memakai bandul? Jarum jam tersebut bergerak akibat adanya gerak bolak-balik bandul

B. Ciri-Ciri Suatu Getaran
Getaran merupakan jenis gerak yang mudah kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari, baik gerak alamiah maupun buatan manusia. Semua getaran memiliki ciri-ciri tertentu. Hubungan frekuensi dan periode secara matematis ditulis sebagai berikut.

C. Pengertian Gelombang
Pernahkah kamu pergi ke pantai? Tentu sangat menyenangkan, bukan? Demikian indahnya ciptaan Tuhan. Di pantai kamu bisa melihat ombak. Ombak tersebut terlihat bergelombang dari tengah menuju pantai dan semakin lama semakin kecil, lalu akhirnya menerpa pesisir pantai. Jadi, apa sebenarnya ombak itu? Ketika kamu mengikuti upacara pengibaran bendera di sekolahmu, kamu melihat bendera berkibar diterpa angin. Pernahkah kamu memerhatikan bagaimana gerak bendera tersebut? Peristiwa ombak laut ataupun berkibarnya bendera merupakan contoh dari gelombang. Jadi, apa sebenarnya gelombang itu? Untuk menjawabnya, lakukan kegiatan Ayo Coba 12.4 berikut. Pada saat kamu menggerakkan tali ke atas dan ke bawah, dikatakan bahwa kamu memberikan usikan pada tali. Jika

Continue reading

Arus dan Tegangan Listrik Bolak-balik

Arus dan tegangan bolak-balik (AC) yaitu arus dan tegangan yang besar dan arahnya berubah terhadap waktu secara periodik.

A. Nilai Efektif, Nilai Maksimum dan Nilai Rata-rata

Nilai efektif adalah nilai yang ditunjukkan oleh voltmeter/amperemeter. Sedangkan Nilai maksimum adakah nilai yang ditunjukkan oleh osiloskop. hubungan ketiga jenis nilai tersebut sebagai berikut :
Keterangan :
Vm = tegangan maksimal (V)
Vef = tegangan efektif (V)
Im  = arus maksimal (A)
Ief  = arus efektif (A)
Vr  = tegangan rata-rata (V)
Ir   = arus rata-rata (A)
 
B. Rangkaian Resesif, Induktif dan Kapasitif Murni
a. Rangkaian Resesif Murni (R)
Pada rangkaian resesif murni arus dan tegangan sefase, artinya dalam waktu yang sama besar sudut fasenya sama.
Persamaan tegangan dan arus sesaatnya adalah :

dan hubungan antara Vm dan Im :

Keterangan :
V  = tegangan sesaat/pada waktu tertentu (V)
I   = arus sesaat (A)
R  = hambatan (ohm)

Termodinamika

Rumus – Rumus Minimal

Hukum Termodinamika I
ΔU = Q − W
Keterangan :
ΔU = perubahan energi dalam (joule)
Q = kalor (joule)
W = usaha (joule)
Proses-proses
Isobaris → tekanan tetap
Isotermis → suhu tetap → ΔU = 0
Isokhoris → volume tetap (atau isovolumis atau isometric) → W = 0
Adiabatis → tidak terjadi pertukaran kalor → Q = 0
Siklus → daur → ΔU = 0

Persamaan Keadaan Gas
Hukum Gay-Lussac
Tekanan tetap → V/T = Konstan → V1/T1 = V2/T2

Hukum Charles
Volume tetap → P/T = Konstan → P1/T1 = P2/T2

Hukum Boyle
Suhu tetap → PV = Konstan → P1V1 = P2V2

P, V, T Berubah (non adiabatis)
(P1V1) / (T1) = (P2V2) / (T2)

Adiabatis
P1V1 γ= P2V2γ
T1V1 γ − 1= T2V2γ − 1
γ = perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap dan volum tetap → γ = Cp/Cv

Continue reading

Hukum Gravitasi Newton

A. Peta konsep

B. Pengantar

Seperti yang kalian ketahui, bumi dan planet-planet lainnya mengitari matahari dengan membentuk sebuah lingkaran. Begitu juga dengan bulan yang mengitari bumi. Tapi apakah yang membuat planet-planet tersebut tetap dalam lingkaran tersebut dan tidak terlempar ke luar dari lingkaran tadi ? Hal apakah yang menyebabkan bulan tetap pada posisinya bukan menjauhi bumi?

Isaac Newton menyadari saat buah apel jatuh dari pohonnya bahwa terdapat gaya yang bekerja pada apel dan bumi dan disebutnya gaya gravitasi universal. Universalberarti berlaku secara umum untuk semua benda yang berada dalam semesta,. Newton juga menduga bahwa gaya inilah yang menyebabkan benda-benda luar angkasa tetap pada orbitnya.

C. Hukum Gravitasi Newton

Untuk memahami gaya gravitasi, Newton memerhatikan memerhatikan jarak antara buah apel ke pusat bumi dan jarak bulan ke pusat bumi. Newton juga menyelidiki pengaruh massa benda terhadap gravitasi. Berdasarkan penyelidikan ini, Newton menyimpulkan bahwa suatu hukum gravitasi  yaitu setiap benda dalam alam semesta selalu menarik bemda lainnya dengan gaya yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding tebalik dengan kuadrat jaraknya.

Continue reading

GERAK MELINGKAR BERATURAN (FISIKA)

Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerakan dalam lintasan berbentuk lingkaran dengan percepatan sudut tetap.

Beberapa lambang yang biasa ditemukan dalam GMB antara lain :
 
 
Frekuensi (f) dan periode (T) dalam GMB :
 
 
 sesuai dengan keterangan lambang2 di atas berarti :
 
Frekuensi = banyaknya putaran/waktu
 
Periode = waktu/banyaknya putaran
Rumus Kecepatan Sudut (ω)

  

 

Keterangan :
ω = Kecepatan sudut (rad/s)
f   = frekuensi (Hz)
T  = periode (s) 
π  3,14 atau 22/7 atau tetap/tidak diganti angka

Hubungan Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linear :

 

Keterangan :
ω = Kecepatan sudut (rad/s)
v  = Kecepatan linear (m/s)
r  = jari-jari lintasan (m)  

 
Percepatan dan Gaya Sentripetal :
 
 
 
 
 
 
percepatan sentripetal merupakan percepatan benda menuju pusat lingkaran….adanya percepatan ini menimbulkan gaya sentripetal.
 
 
Benda Yang Diputar Horizontal
 
 
 
 
mempunyai kecepatan maksimum (vmaks) yang dibatasi oleh tegangan tali maksimum (Tmaks) agar talinya tidak sampai putus.
 
 
 
 
AyunanKerucut (Konis)
 
 
Rumus-rumus dalam ayunan kerucut :
 
 
Kelajuan maksimum agar kendaraan membelok dengan baik
 
 
 
Sudut Kemiringan Jalan pada Belokan :
 
 
 
Pentiiing……
 
penggunaan rumus diatas ketika yang diketahui atai yang ditanyakan adalah kecepatan liniernya….namun bila yang diketahui adalah kecepatan sudutnya maka bagian rumus dibawah ini berubah menjadi….
 
 

pada pembahasan selanjutnya kecepatan yang dipakai adalah kecepatan linear……bila ada soal yang menggunakan kecepatan sudut cukup mengganti bagian yan ditampilkan di atas.

 
Gerak Melingkar Vertikal pada Seutas Tali
 
 
 
coba kalian perhatikan gaya2 yang bekerja pada bandul di setiap titiknya…..bila menuju pusat lingkaran bernilai positif sedangkan yang menjauhi pusat bernilai negatif. pada setiap titik tegangan tali (T) selalu menuju pusat lingkaran…sehingga harganya selalu ditulis positif. Kemudian berat bandul di titik A berarah menjauhi pusat lingkaran sehingga bernilai negatif, berat bandul di titik B tegak lurus dengan tali sehingga tidak memengaruhi besarnya tegangan tali atau bernilai nol (0) dan titik C berat bandul menuju pusat lingkaran sehingga bernilai positif…..dengan melihat pengaruh berat benda pada titik sembarang….misalnya titik P…..terlihat berat benda yang mempengaruhi tegangan tali sesuai dengan  perkalian berat bandul dengan nilai Cos sudut dengan acuan titik A….penggabungan besarnya tegangan dan pengaruh berat bandul setara dengan gaya sentripetal benda (Fs).
 
 
 
maka tegangan tali dapat kita cari dengan memindahkan pengaruh berat benda ke ruas kanan…..
 
 
kedua rumus di atas sebenarnya sama persis….hanya terjadi peruraian rumus saja terserah yang akan kalian hafal yang mana…bila sudah tahu prinsipnya sebenarnya tidak harus dihafal. sedangkan rumus2 khusus di beberapa titik sebagai berikut :
 
 
kecepatan minimum untuk…..
 
 
Gerak Melingkar Vertikal dalam Lingkaran
 
 
berbeda dengan gerak vertikal benda yang diikat dengan seutas tali……pada gerakan ini benda bergerak di dalam lintasan lingkaran yang vertikal atau dapat juga tempat berpijak bendalah yang berputar vertikal sementara benda tersebut berada di sebelah dalamnya….seperti air dalam ember yang diikat tali…atau pilot pesawat yang bermanuver membentuk lingkaran vertikal….atau seperti contoh gambar di atas (bola dalam ember). dalam kondisi ini berlaku rumus umum :
 
 
kecepatan minimal agar saat di titik tertinggi benda tidak meninggalkan lintasan…..
 
 
Gerakan Melingkar Vertikal di Luar Lingkaran
 
 
contoh gerakan ini adalah ketika sebuah kendaraan melintasi jalan yang gundukannya membentuk lingkaran….
coba kalian perhatikan….mengapa berat benda dikalikan dengan sin…dan bukannya cos…. alasannya terlihat dalam penguraian gaya berat pada gambar…. sehingga rumus umumnya :
 
 
 
saat di puncak berlaku…..
 
 
bahasan terakhir kita mengenai….
 
Hubungan Roda – roda
 
 
  • Jika roda-roda sama pusatnya maka kecepatan sudutnya sama….dengan kecepatan sudut yang sama maka dapat kita cari kecepatan linier salah satu roda jika kecepatan linier roda yang lainnya diketahui.
  • Jika roda-roda sama lintasannya maka kecepatan liniernya sama….dengan kecepatan linier yang sama maka dapat kita cari kecepatan sudut salah satu roda jika kecepatan sudut roda yang lainnya diketahui.

Usaha dan Energi

PENGERTIAN USAHA
Usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan. Jika gaya dilambangkan dengan F dan perpindahan dengan s maka secara matematika Usaha dapat dituliskan menjadi

W = F.s

dimana : W = Usaha (Joule)
F = Gaya (N)
s = Perpindahan (m)

Kata – kata usaha sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, tapi pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari tidak sama persis dengan pengertian usaha dalam fisika. Tetapi jika kita menggunakan ilmu makna maka pengertiannya akan sama.
Usaha dalam kehidupan sehari – hari merupakan kegiatan yang dilakukan seseorang untuk mencukupi kebutuhan hidupnya. Bila kita perhatikan dengan seksama maka ketika orang mencari uang dia juga mengeluarkan gaya / energi dan untuk mendapatkan uang dia harus melakukan perpindahan / bergerak, dari sini maka pengertian usaha dalam kehidupan dengan di fisika hampir sama.

Selain pengertian di atas jika dihubungkan dengan energi maka Usaha dapat didefinisikan sebagai Besarnya perubahan energi yang digunakan, sehingga selain persamaan diatas Usaha juga dapat dirumuskan :

W = ΔE

Sedangkan Energi itu ada bermacam –  macam. Sebagai contoh energi potensial, kinetik, dan mekanik. Sehingga Usaha juga dapat dihitung dengan menggunakan perubahan energi potensial, kinetik atau mekanik.

USAHA OLEH GAYA YANG MEMBENTUK SUDUT

Persamaan diatas (W = F.s) itu hanya berlaku jika gaya yang berkerja segaris dan searah dengan perpindahan. Jika gaya yang bekerja membentuk sudut terhadap perpindahan maka persamaan tersebut tidak dapat digunakan. Akan dapat digunakan jika kita menambahkan cos θ dalam persamaan tersebut. Dimana θ adalah besar sudut antara gaya terhadap perpindahan.

Hasil akhir persamaannya menjadi :

W = Fcos θ.s

Perhatikan gambar di bawah ini

Gaya membentuk sudut

USAHA BERNILAI NOL (TIDAK MELAKUKAN USAHA)

Tidak semua gaya yang sudah bekerja dikatakan melalukan usaha atau semua benda yang berpindah telah dikenai usaha. Untuk lebih jelasnya mari kita bahas, berikut ini peristiwa yang usahanya bernilai nol

  • Gaya penyebab ada tetapi tidak ada perpindahan. F tidak sama dengan nol dan s sama dengan nol, contohnya adalah ketika kita mendorong tembok. Walaupun kita sudah mengeluarkan gaya tetapi tembok tidak berpindah maka kita dikatakan tidak melakukan usaha.
  • Gaya penyebab tidak ada tetapi terjadi perpindahan. Contohnya adalah ketika kita bermain sky dan kita sedang ber GLB maka resultan gayanya sama dengan nol tetapi kita mengalami perpindahan. Kejadian ini juga tergolong usaha bernilai nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha.
  • Gaya dan perpindahan membentuk sudut 90 derajat. Contohnya ketika kita menenteng tas dan berjalan maju, sudut yang dibentuk gaya penyebab dengan perpindahan yang dihasilkan adalah 90 derajat. Jika kita masukkan kedalam persamaan gaya yang membentuk sudut maka akan kita peroleh hasil Usaha sama dengan nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha.

Latihan soal

  1. Jelaskan pengertian usaha yang terjadi pada benda bergerak karena gaya !
  2. Balok kayu yang berada diatas permukaan kasar ditarik dengan gaya F seperti
    gambar dibawah, sehingga bergeser sejauh S :

Tulislah persamaan usaha yang terjadi dan lengkapi satuan dari besaran-bersaran
tersebut !

Kesetimbangan Benda Tegar

1. TITIK BERAT ATAU PUSAT GRAVITASI

Sebelumnya kita sudah mempelajari konsep pusat massa dan mengoprek persamaan untuk menentukan posisi pusat massa suatu benda. Kali ini kita akan berkenalan dan jalan-jalan bersama titik berat atau pusat gravitasi. Konsep titik berat ini hampir sama dengan pusat massa. Sengaja mengulas pusat massa terlebih dahulu, sebelum membahas titik berat. Sebelum mempelajari titik berat, alangkah baiknya jika kita pahami kembali konsep benda tegar dan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda tegar.

A. Konsep Benda Tegar

Sebelum melangkah lebih jauh, terlebih dahulu gurumuda bahas kembali konsep benda tegar. Tujuannya biar dirimu lebih nyambung dengan penjelasan mengenai titik berat.

Dalam ilmu fisika, setiap benda bisa kita anggap sebagai benda tegar (benda kaku). Benda tegar itu cuma bentuk ideal yang membantu kita menggambarkan sebuah benda. Bagaimanapun setiap benda dalam kehidupan kita bisa berubah bentuk (tidak selalu tegar/kaku), jika pada benda tersebut dikenai gaya yang besar. Setiap benda tegar dianggap terdiri dari banyak partikel alias titik. Partikel – partikel itu tersebar di seluruh bagian benda. Jarak antara setiap partikel yang tersebar di seluruh bagian benda selalu sama.

Untuk membantumu lebih memahami konsep benda tegar, lihat ilustrasi ini. Amati gambar di bawah ini.

Ini gambar sebuah benda (contoh). Benda ini bisa kita anggap tersusun dari banyak partikel. Pada gambar, partikel – partikel ditandai dengan titik hitam. Seharusnya semua bagian benda itu dipenuhi dengan titik hitam, tapi nanti malah gambarnya jadi hitam semua. Maksudnya adalah menunjukkan partikel-partikel atau titik-titik.

Benda ini kita anggap terdiri dari partikel-partikel. Partikel-partikel itu diwakili oleh titik hitam. Tanda panah yang berwarna biru menunjukkan arah gaya gravitasi yang bekerja pada tiap-tiap partikel. Seandainya benda kita bagi menjadi potongan-potongan yang sangat kecil, maka satu potongan kecil itu = satu partikel. Jumlah partikel sangat banyak dan masing-masing partikel itu juga punya massa. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :

m1 = partikel 1, m2 = partikel 2, m3 = partikel 3, m4 = partikel 4, m5 = partikel 5, ……,

mn = partikel terakhir. Jumlah partikel sangat banyak, lagian kita juga tidak tahu secara pasti ada berapa jumlah partikel. Untuk mempermudah, maka kita cukup menulis titik-titik (….) dan n. Simbol n melambangkan partikel yang terakhir.

Gaya gravitasi bekerja pada masing-masing partikel itu. Secara matematis bisa kita tulis sebagai berikut :

Gaya gravitasi yang bekerja pada partikel = gaya berat partikel

m1g = w1 = gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 1

m2g = w2 = gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 2

m3g = w3 = gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 3

m4g = w4 = gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 4

m5g = w5 = gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 5

Dan seterusnya………………….

Mng = wn = gaya gravitasi yang bekerja pada partikel terakhir
Continue reading