Buku Konsep Dasar Fisika dan Kimia_pdf biasa

1 | K o n s e p D a s a r I P A

KONSEP DASAR FISIKA DAN KIMIA

Imelda Free Unita Manurung, S.Pd., M.Pd.

Lidia Simanihuruk, S.Si., M.Pd.

Suyit Ratno, S.Pd., M.Pd.

K o n s e p D a s a r F I S I K A D A N K I M I A | ii

KONSEP DASAR FISIKA DAN KIMIA

Penulis:

Imelda Free Unita Manurung, S.Pd., M.Pd.

Lidia Simanihuruk, S.Si., M.Pd.

Suyit Ratno, S.Pd., M.Pd.

Editor:

Frans Nico Hutabarat

Desain Sampul:


Tata Letak:


ISBN:

Diterbitkan oleh:

Alamat:

Cetakan Pertama, Agustus 2021

iii | K o n s e p D a s a r I P A

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur diucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan karunia-Nya buku bahan ajar pembelajaran konsep dasar

fisika dan kimia untuk mahasiswa Pendidikan Guru Sekolah Dasar ini

dapat diselesaikan dalam bentuk cetak. Buku bahan ajar ini

merupakan produk dasar yang disusun pada mata kuliah IPA untuk

memenuhi pemahaman mahasiswa dalam pembelajaran IPA di

Sekolah Dasar. Buku ini terdiri dari X BAB mengenai materi IPA yang

perlu untuk dikuasai oleh mahasiswa agar nantinya mampu

menerapkan pembelajaran IPA di SD sesuai dengan kompetensi yang

diharapkan.

Adapun substansi dalam buku ini berisi materi terkait

pengukuran pada Bab I, selanjutnya pada Bab II mengenai materi dan

perubahaannya, Bab III mengenai gaya dan gerak, Bab IV mengenai

energi dan perubahannya, Bab V mengenai suhu dan kalor, Bab VI

mengenai gelombang, Bab VII mengenai cahaya, Bab VIII mengenai

listrik, Bab IX mengenai magnet, Bab X mengenai bumi dan alam

semesta. Setiap bab dalam buku ini disesuaikan dengan cakupan

pembelajaran IPA pada tingkat SD sehingga kebermanfaatan buku ini

sangat diharapkan mampu menjadi penunjang dalam peningkatan

keterampilan dan kemampuan mahasiswa dalam pembelajaran IPA.

Akhir kata, terima kasih yang sebesar-besarnya penulis

sampaikan kepada semua pihak yang telah ikhlas membantu

penyelesaian buku ini sehingga nantinya buku ini bisa hadir

menginspirasi banyak orang. Pada kesempatan ini, penulis

K o n s e p D a s a r F I S I K A D A N K I M I A | iv

mengucapkan terima kasih juga kepada orang tua, keluarga, serta tim

dosen yang bekerjasama dalam penulisan buku ini. Semoga buku ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca dan mahasiswa PGSD

khususnya. Salam literasi.

Medan, Agustus 2021

Penulis

v | K o n s e p D a s a r I P A

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................... iv

DAFTAR ISI .................................................................................. vi

BAB I PENGUKURAN .................................................................... 9

A. Besaran Dan Satuan ......................................................... 9

B. Instrumen Pengukuran ................................................... 11

C. Angka Penting ................................................................ 13

D. Notasi Ilmiah (Bentuk Baku) .......................................... 14

LATIHAN ................................................................................. 15

BAB II MATERI DAN PERUBAHANNYA ..................................... 16

A. Materi ............................................................................. 16

B. Penggolongan Materi .................................................... 16

C. Unsur ............................................................................... 17

D. Senyawa ......................................................................... 19

E. Campuran ....................................................................... 20

F. Larutan ........................................................................... 22

LATIHAN ................................................................................. 22

BAB III GAYA DAN GERAK ......................................................... 23

A. Gaya ................................................................................ 23

B. Resultan Gaya ................................................................. 24

C. Melukiskan Gaya ............................................................ 25

D. Macam - Macam Gaya .................................................... 26

E. Hukum Newton .............................................................. 33

K o n s e p D a s a r F I S I K A D A N K I M I A | vi

F. Gerak ............................................................................... 34

LATIHAN ................................................................................. 39

BAB IV USAHA DAN ENERGI ......................................................40

A. Usaha ..............................................................................40

B. Energi .............................................................................. 41

LATIHAN ................................................................................. 43

BAB V SUHU DAN KALOR .......................................................... 44

A. Suhu ................................................................................ 44

B. Kalor ................................................................................ 44

LATIHAN ................................................................................. 50

BAB VI GETARAN DAN GELOMBANG ........................................ 51

A. Getaran ........................................................................... 51

B. Gelombang ..................................................................... 54

C. Periode Gelombang ....................................................... 56

D. Frekuensi Gelombang .................................................... 57

E. Gelombang Bunyi ........................................................... 57

LATIHAN ................................................................................. 61

BAB VII CAHAYA DAN ALAT OPTIK ........................................... 62

A. Pemantulan Cahaya ....................................................... 63

B. Pembiasan Cahaya ........................................................ 69

C. Alat Optik ........................................................................ 74

LATIHAN ................................................................................ 80

BAB VIII LISTRIK ......................................................................... 81

A. Kuat Arus Listrik ............................................................. 81

vii | K o n s e p D a s a r I P A

B. Beda Potensial ................................................................ 82

C. Hubungan antara V dan I ............................................... 83

D. Resistansi ........................................................................ 83

E. Energi dan Daya Listrik ................................................. 84

F. Kombinasi Resistor ....................................................... 86

G. Hukum Kirchhoff ........................................................... 89

LATIHAN ................................................................................. 92

BAB IX MAGNET ......................................................................... 93

A. Bentuk magnet ...............................................................94

B. Kutub magnet ................................................................94

C. Membuat dan menghilangkan sifat kemagnetan suatu

benda ...................................................................................... 95

D. Medan Magnet .............................................................. 96

E. Elektromagnet .............................................................. 96

LATIHAN ................................................................................ 98

BAB X BUMI DAN ALAM SEMESTA .......................................... 99

A. Bagian - Bagian Bumi .................................................... 99

B. Gerak Rotasi, Gerak Revolusi dan Grativasi Bumi ...... 104

C. Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan ........................ 105

D. Mengenal Alam Semesta ............................................. 106

E. Terbentuknya Alam Semesta ...................................... 107

LATIHAN ............................................................................... 109

DAFTAR PUSTAKA .................................................................... 110

K o n s e p D a s a r F I S I K A D A N K I M I A | viii

BAB I

PENGUKURAN

A. Besaran Dan Satuan

Hasil pengukuran selalu mengandung dua hal yaitu kuantitas

atau nilai dan satuan. Sesuatu yang memiliki kuantitas dan satuan

tersebut dinamakan besaran. Berbagai besaran yang kuantitasnya

dapat diukur, baik secara langsung maupun tak langsung, disebut

besaran fisis, misalnya panjang dan waktu. Untuk kepentingan ilmiah,

pengukuran harus menggunakan satuan baku, yaitu satuan

pengukuran yang nilainya tetap dan disepakati secara internasional,

misalnya meter, sekon, dan kilogram. Adanya perbedaan penafsiran

terhadap hasil pengukuran dengan berbagai standar tersebut,

memacu para ilmuwan untuk menetapkan suatu sistem satuan

internasional yang digunakan sebagai acuan semua orang di penjuru

dunia. Dua jenis satuan yang digunakan dalam pengukuran, yaitu:

1. Sistem Metrik

Sistem metrik dikenal sebagai: meter, kilogram, dan sekon

(disingkat MKS)

2. Sistem Inggris (Imperial Sistem)

Sistem Inggris dikenal sebagai: foot, pound dan second

(disingkat FPS). Dalam Sistem Internasional dikenal dua besaran

yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

Berdasarkan jenisnya, besaran dapat dibedakan menjadi 2 bagian,

yaitu Besaran Pokok dan Besaran Turunan.


1. Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya ditetapkan lebih

dulu atau besaran yang satuannya didefinisikan sendiri berdasarkan

hasil konferensi internasional mengenai berat dan ukuran. Jenis-jenis

besaran pokok dapat dilihat dalam tabel di bawah ini:

No.

Besaran Pokok

Tabel 1.1. Besaran Pokok

Satuan

Dasar SI

Simbol

Dimensi

1 Panjang Meter M [L]

2 Massa Kilogram kg [M]

3 Waktu Sekon s [T]

4 Suhu Kelvin K [Ɵ]

5 Kuat Arus Listrik Ampere I [I]

6 Intensitas Cahaya Kandela cd [J]

7 Jumlah Zat Mol mol [N]

2. Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan atau

diperoleh dari besaran-besaran pokok. Satuan besaran turunan

diperoleh dari satuan-satuan besaran pokok yang menurunkannya.

Beberapa contoh besaran turunan dapat disajikan dalam tabel di

bawah ini.

Besaran

Turunan

Tabel 1.2. Besaran Turunan

Rumus Satuan Dimensi

Luas panjang × lebar m 2 [L 2 ]

K o n s e p D a s a r F I S I K A D A N K I M I A | 10

Volume panjang × lebar × tinggi m 3 [L 3 ]

Kecepatan perpindahan: selang waktu m/s [LT -1 ]

B. Instrumen Pengukuran

Dalam pengukuran untuk hal yang berbeda tentunya akan

membutuhkan instrumen pengukuran yang berbeda pula. Beberapa

instrumen/alat yang digunakan dalam pengukuran antara lain:

1. Alat Ukur Panjang

a. Mistar

Alat ukur panjang yang lazim digunakan dalam kehidupan seharihari

adalah mistar. Skala terkecil dari mistar adalah 1 mm (0,1 cm)

dengan tingkat ketelitian yaitu setengah skala terkecil 0,5 mm (0,05

cm).

Gambar 1.1. Mistar

b. Jangka Sorong

Dalam mengukur panjang, tentunya memerlukan alat ukur yang

mampu membaca hasil ukur yang lebih teliti. Jangka sorong mampu

menunjukkan hasil pengukuran sampai ketelitian 0,1 mm (0,01 cm).

Gambar 1.2. Jangka Sorong


c. Mikrometer Skrup

Alat ukur panjang yang paling teliti adalah mikrometer sekrup

yang memiliki ketelitian 0,001 mm, biasanya digunakan oleh para

teknisi mesin, terutama pada saat penggantian komponen mesin yang

mengalami keausan.

Gambar 1.3. Mikrometer Skrup

2. Alat Ukur Massa

Miskonsepsi kerap terjadi ketika massa sering diartikan sebagai

berat, tetapi dalam tinjauan fisika kedua besaran tersebut berbeda.

Massa tidak dipengaruhi gravitasi, sedangkan berat dipengaruhi oleh

gravitasi. Alat yang digunakan untuk mengukur massa suatu benda

yaitu neraca lengan, sedangkan alat yang digunakan untuk mengukur

berat yaitu neraca pegas.

Gambar 1.4. Neraca


3. Alat Ukur Waktu

Alat yang digunakan untuk mengukur waktu biasanya adalah jam

atau arloji. Alat yang digunakan untuk mengukur waktu adalah

stopwatch. Stopwatch memiliki tingkat ketelitian sampai 0,01 detik.

Gambar 1.5. Stopwatch

4. Alat Ukur Suhu

Alat yang digunakan untuk mengukur suhu yaitu termometer.

Termometer memanfaatkan sifat termometrik suatu zat, yaitu

perubahan sifat-sifat zat karena perubahan suhu zat itu. Satuan dari

termometer biasanya dalam Co.

Gambar 1.6. Termometer

C. Angka Penting

Semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran disebut

angka penting. Angka penting terdiri atas angka-angka pasti dan

angka angka terakhir yang ditaksir (angka taksiran). Berikut adalah

aturan penulisan/penyajian angka penting dalam pengukuran:

1. Semua angka yang bukan nol adalah angka penting.


Contoh: 72,753 (5 angka penting).

2. Semua angka nol yang terletak di antara angka-angka bukan nol

adalah angka penting.


3. Semua angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang

terakhir, tetapi terletak di depan tanda desimal adalah angka

penting.


4. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang

terakhir dan di belakang tanda desimal adalah angka penting.


5. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang

terakhir dan tidak dengan tanda desimal adalah angka tidak

penting.

Contoh: 4700000 (2 angka penting).

6. Angka nol yang terletak di depan angka bukan nol yang pertama

adalah angka tidak penting.


D. Notasi Ilmiah (Bentuk Baku)

Dari hasil pengukuran besaran fisika banyak dijumpai bilanganbilangan

yang memiliki angka yang banyak, sehingga dalam

penulisannya memerlukan tempat lebar. Untuk menyingkat penulisan

bilangan tersebut diambil kesepakatan yaitu bentuk bilangan sepeluh

berpangkat yang disebut notasi ilmiah. Secara umum notasi ilmiah

atau cara baku dapat ditulis sebagai berikut:


Jenis besaran fisika

yang diukur

Tabel 1.3. Notasi Ilmiah

Nilai

Banyaknya

Angka Penting

Massa Bumi 5,98 × 10 24 kg 3 angka penting

Massa Elektron 9,1 × 10 31 kg 2 angka penting

Bilangan Avogadro 6,02 × 10 23 partikel/mol 3 angka penting

Konstanta Planck 6,26 × 10 -34 J.s 3 angka penting

LATIHAN

1. Kakak sedang mengendarai motornya dengan kelajuan 72

km/jam. Konversikan satuan kelajuan kenderaan kakak dalam

satuan m/s?

2. Sebongkah es dapat terapung dipermukaan air karena massa

jenis es lebih kecil dari air. Es bermassa jenis 0,8 gr/cm3 dan air 1

gr/cm3. Konversikan satuan massa jenis es dan air dalam satuan

kg/m3?

3. Adik sedang sakit batuk. Ibu memberinya obat sehari 3x1 sendok

makan. 1 sendok makan sama dengan 5 ml. Nyatakan satuannya

dalam cc, liter, dm3, dan m3?


BAB II

MATERI DAN PERUBAHANNYA

A. Materi

Materi didefinisikan sebagai sesuatu yang mempunyai massa dan

menempati ruang. Udara tersusun atas gas-gas yang tidak dapat

dilihat, tapi dapat dibuktikan adanya. Materi terdiri dari tiga wujud

yaitu padat, cair dan gas. Zat padat memiliki bentuk dan volume tatap,

selama tidak ada pengaruh dari luar. Zat cair memiliki bentuk cair yang

berubah-ubah mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya.

Sedangkan gas adalah benda yang berbentuk gas bisa bentuk cair bisa

bentuk padat, yang mempunyai sifat mengisi ruang, mengalir dan

berubah bentuk namun berbeda dengan benda cair.

B. Penggolongan Materi

Materi dapat digolongkan ke dalam zat tunggal dan campuran.

Zat tunggal artinya hanya satu-satunya zat dan tidak ada zat lain selain

dirinya serta bersifat homogen artinya semua bagian zat itu bersifat

serba sama baik sifat fisis dan sifat kimianya. Sedangkan campuran

adalah penggabungan dua zat atau lebih tanpa melalui reaksi kimia

sehingga sifat zat penyusunnya tidak akan berubah dan bersifat

campuran heterogen artinya suatu campuran yang dapat menyajikan

dua fase atau lebih, karena setiap fase adalah bagian yang menyajikan

aspek visual yang seragam. Campuran heterogen terdiri dari dua


bahan atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda. Penggolongan

materi dapat dijabarkan ke dalam gambar di bawah ini:

Gambar 2.1. Penggolongan Materi

C. Unsur

Unsur adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zatzat

lain yang lebih sederhana melalui reaksi kimia biasa. Bagian terkecil

dari suatu unsur adalah atom. Beberapa contoh unsur adalah emas,

perak, alumunium, tembaga, belerang, karbon, dan sebagainya.

Unsur dapat dikelompokkan ke dalam unsur logam, nonlogam, dan

metaloid/ semilogam. Perbedaan antara unsur non logam dan logam

dapat dilihat dalam tabel di bawah ini:

Tabel 2.1. Perbedaan Antara Unsur Non Logam dan Logam

Logam

1. Pada suhu kamar umumnya

berwujud padat, kecuali raksa

(cair).

2. Dapat menghantarkan listrik.


Non Logam

1. Pada suhu kamar ada yang

berwujud cair, gas, atau padat.

2. Tidak dapat menghantarkan

arus listrik, kecuali karbon.

3. Rapuh, tidak dapat ditempa.

Logam

3. Dapat ditempa (molleable) dan

diregangkan (ductile).

4. Mengkilap bila digosok.

5. Dapat menghantarkan panas

(konduktor)

6. Memiliki titik didih dan titik

leleh tinggi.

Non Logam

4. Tidak dapat menghantarkan

panas (isolator).

5. Tidak mengkilap.

6. Memiliki titik didih dan titik

leleh lemah.

Ada beberapa unsur yang memiliki sifat seperti logam dan

nonlogam. Unsur tersebut dikenal sebagai unsur metaloid/

semilogam. Contohnya adalah silikon, boron, germanium, arsen dan

stibium (antimon). Unsur-unsur tersebut banyak digunakan sebagai

semikonduktor. Untuk melihat suatu unsur dapat menggunakan Tabel

Periodik Unsur yang dikenal sebagai Sistem Periodik Unsur (SPU)

dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.2. Sistem Periodik Unsur


D. Senyawa

Senyawa adalah zat tunggal yang secara kimia masih dapat

diuraikan menjadi zat-zat lain yang lebih sederhana dimana sifatnya

berbeda dengan zat semula. Bagian terkecil dari suatu senyawa

adalah molekul (gabungan dua atom unsur/lebih lebih baik sejenis

ataupun berbeda jenis. Contohnya gula pasir yang berwarna putih,

berwujud padat, dan berasa manis jika dipanaskan sampai terbakar

akan mengalami reaksi. Berikut adalah hasil reaksinya. Sebelum

reaksi: gula pasir berwujud padat, berwarna putih, dan berasa manis

Setelah reaksi terdapat zat baru:

• Zat yang berwujud padat, berwarna hitam, dan berasa pahit

(karbon)

• Titik-titik cairan, tak berwarna, tak berasa, tak berbau (air)

• Zat tak berwarna, tak berbau, dan mengeruhkan air kapur

(karbon dioksida) Berarti kita dapat mengetahui bahwa gula

dapat dipecah menjadi karbon, air, dan gas karbon dioksida

melalui reaksi pembakaran.

Sama halnya dengan unsur, senyawa pun perlu diberi lambang.

Lambang untuk senyawa disebut rumus kimia. Secara umum rumus

kimia dapat dituliskan:

n : Koefisien yang menunjukkan jumlah molekul

A, B, C : lambang atom unsur penyusun molekul senyawa

x, y, z : Indeks tiap atom unsur penyusun


Berdasarkan jenis unsur yang menyusun senyawa, senyawa

dibedakan atas senyawa biner dan senyawa poliatomik.

1. Senyawa Biner

Senyawa yang terdiri atas 2 jenis unsur yaitu logam dan

nonlogam.

2. Senyawa Poliatomik

Senyawa poliatomik adalah senyawa yang berasal dari ion-ion

poliatomik. Ion poliatom adalah ion yang terdiri atas dua atau

lebih atom-atom yang terikat bersama-sama membentuk ion

dengan ikatan kovalen. Senyawa poliatomik umumnya terdiri

atas unsur-unsur non logam.

Beberapa senyawa dan unsur penyusun logam dan non logam

dapat dilihat dalam tabel di bawah ini:

Tabel 2.2. Beberapa senyawa dan Unsur Penyusunnya

Rumus

Kimia

NaCl

K 2 O

MgCl 2

BaO

PbS

Unsur

Logam Non Logam

Natrium Klor

Kalium Oksigen

Magnesium Klor

Barium Oksigen

Timbal Sulfur

Nama Senyawa

Natrium klorida

Kalium oksida

Magnesium klorida

Barium oksida

Timbal sulfida

E. Campuran

Campuran merupakan gabungan dua jenis zat atau lebih.

Campuran mempunyai sifat yang berbeda dengan senyawa. Dalam

campuran sifat-sifat komponen tidak hilang. Campuran terdiri dari:


1. Campuran homogen

Campuran homogen terdiri dari zat terlarut (solut) dan pelarut

(solven). Biasanya, komponen yang lebih banyak jumlahnya disebut

sebagai zat pelarut, sedangkan yang lebih sedikit disebut sebagai zat

terlarut. Namun, jika larutan berwujud cair, maka komponen cair

disebut sebagai zat pelarut. Serba sama, tidak ada bidang batas antar

komponen-komponen penyusunnya Tidak dapat disaring tidak

terdapat lapisan (komponen padat dan cair tidak memisah) Contoh:

Udara, Air, gula Sirup, Air cuka Air hujan, Spritus.

2. Campuran heterogen

Campuran heterogen terdiri atas:

A. Suspensi

Ciri-ciri: Keruh Ada bidang batas antar komponen-komponen

penyusunnya Dapat disaring Mengenda Terdapat lapisan

(kompenen padat dan cair memisah) Contoh: Campuran terigu

dan airCampuran pasir dan airBubuk kopi dan air

B. Koloid

Ciri-ciri: Keruh Ada bidang batas antar komponen-komponen

penyusunnya (jika dilihat dengan mikroskop ultra). Dapat

disaring dengan kertas saring ultra Komponen padat dan cair

dapat memisah sendiri dalam waktu relatif lamaDapat

menghamburkan cahaya Contoh: Air susu, Cat, Tinta santan,

Asap, Kabut


F. Larutan

Larutan adalah campuran homogen (komposisinya sama), serba

sama (ukuran partikelnya), tidak ada bidang batas antara zat pelarut

dengan zat terlarut (tidak dapat dibedakan secara langsung antara zat

pelarut dengan zat terlarut), partikel - partikel penyusunnya

berukuran sama (baik ion, atom, maupun molekul) dari dua zat atau

lebih. Dalam larutan fase cair, pelarutnya (solvent) adalah cairan, dan

zat yang terlarut di dalamnya disebut zat terlarut (solute), bisa

berwujud padat, cair, atau gas. Khusus untuk larutan cair, maka

pelarutnya adalah volume terbesar. Ada 2 reaksi dalam larutan, yaitu:

1. Eksoterm, yaitu proses melepaskan panas dari sistem ke

lingkungan, temperatur dari campuran reaksi akan naik dan

energi potensial dari zatzat kimia yang bersangkutan akan

turun.

2. Endoterm, yaitu menyerap panas dari lingkungan ke sistem,

temperatur dari campuran reaksi akan turun dan energi

potensial dari zatzat kimia yang bersangkutan akan naik.

LATIHAN

1. Jelaskan pengertian materi, unsur, senyawa, campuran dan

larutan!

2. Sebutkan contoh-contoh unsur, senyawa, campuran dan larutan!

3. Bagaimana cara pembentukan persenyawaan?

4. Sebutkan manfaat dan jenis larutan!

5. Jelaskan kosentrasi larutan!


BAB III

GAYA DAN GERAK

A. Gaya

Gaya merupakan salah satu konsep fisika yang sangat abstrak.

Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dapat menimbulkan

perubahan gerak. Dengan demikian jika benda ditarik/didorong dan

sebagainya maka pada benda bekerja gaya dan keadaan gerak benda

dapat dirubah. Gaya adalah penyebab gerak yang termasuk besaran

vektor, karena gaya ditentukan oleh besar dan arahnya. Besar kecilnya

gaya dapat diukur menggunakan alat yang bernama neraca pegas

atau dinamometer. Sedangkan satuan gaya dinyatakan dalam satuan

Newton yang biasa ditulis dengan huruf N. Kata Newton diambil dari

nama Sir Isaac Newton, seorang ahli matematika dan ilmuwan besar.

Besarnya gaya yang diperlukan untuk menarik benda akan

ditunjukkan oleh jarum pada skala dinamometer.

Gambar 3.1. Dinamometer


B. Resultan Gaya

Resultan gaya adalah penjumlahan dari gaya-gaya yang bekerja

pada suatu benda. Resultan gaya dilambangkan dalam huruf R.

Resultan gaya terbagi menjadi dua jenis yaitu

1. Resultan Gaya Searah

Pada resultan gaya ini gaya bekerja pada arah yang sama. Berikut

ini adalah gambar dari resultan gaya searah

Gambar 3.2. Resultan Gaya Searah

Secara matematis, besarnya resultan gaya pada resultan gaya

searah dapat ditulis sebagai berikut

2. Resultan Gaya Berlawanan Arah

Pada resultan gaya ini gaya bekerja dengan arah yang

berlawanan. Berikut ini adalah gambar dari resultan gaya

berlawanan arah.

Gambar 3.3. Resultan Gaya Berlawanan Arah


Secara matematis, besarnya resultan gaya pada resultan gaya

berlawanan arah dapat ditulis sebagai berikut:

C. Melukiskan Gaya

Gaya adalah besaran vektor karena mempunyai besar dan arah.

Karenanya, gaya bisa digambarkan dengan diagram vektor berupa

anak panah.

Pada gambar di atas, titik p disebut dengan titik tangkap gaya,

dan arah anak panah dari p ke q menyatakan arah gaya, sedangkan

besarnya gaya dinyatakan dengan panjang anak panah pq. Untuk

melukiskan jumlah dan selisih gaya yang tidak segaris, busa dilakukan

dengan cara atau metode poligon.

Agar dapat melukis jumlah dua gaya dengan metode poligon,

cara yang harus ditempuh yaitu antara lain:

• Lukislah salah satu gaya.

• Lukislah gaya kedua yang titik tangkapnya berimpit dengan

ujung vektor pertama.

• Jumlah kedua gaya yakni ialah anak panah yang menghubungkan

titik tangkap gaya pertama ke ujung gaya kedua.


Gambar 3.4. Penjumlahan Gaya

Langkah-langkah yang harus diperhatikan untuk melukis selisih

gaya, pada dasarnya sama dengan melukis penjumlahan gaya. Tetapi,

gaya kedua harus digambarkan dengan arah yang berlawanan dari

gaya asalnya. Perhatikan pada gambar dibawah ini!

Gambar 5.5. Selisih Gaya

D. Macam - Macam Gaya

1. Gaya Magnet

Magnet memiliki 2 kutub yaitu kutub utara dan selatan. Bentuk

magnet beragam ada yang berbentuk jarum, ada yang

berbentuk huruf “U”, berbentuk silinder, berbentuk lingkaran

dan ada yang berbentuk batang.

Gambar 5.6. Magnet

2. Gaya Listrik Statis

Gaya listrik adalah kekuatan yang dimiliki benda yang bermuatan

listrik untuk menarik benda-benda disekitarnya. Untuk melihat


adanya gaya listrik statis, bisa dicoba dengan mengosok-gosok

penggaris pada rambut kering kita, kemudian dekatkan pada

sobekkan kertas, maka sobekkan kertas tersebut akan

menempel pada penggaris. Penggaris bisa menarik potongan

kertas dengan gaya listrik statis.

Gambar 5.7. Gaya Listrik Statis

3. Gaya Gravitasi Bumi

Kekuatan bumi untuk menarik benda lain ke bawah, nila kita

melempar benda ke atas, baik dari kertas, pensil atau benda lain

maka semua benda itu akan jatuh ke bawah. Berbeda bila di luar

angkasa para astronot tidak merasakan gaya gravitasi, akibatnya

mereka akan melayang-layang bila berada di luar angkasa.

4. Gaya Pegas

Gaya pegas adalah kekuatan yang ditimbulkan oleh karet atau

pegas yang diregangkan. Misalnya saat kamu bermain panahan,

karet mampu mendorong anak panah terlontar dengan cepat

dan jauh. Penerapan gaya pegas antara lain:


Gambar 5.8. Gaya Pegas

Gaya pegas timbul karena adanya sifat elastik/sifat lenting

pegas/karet gelang. Sifat elastik ini dimiliki oleh benda yang

apabila diubah bentuknya kemudian dilepaskan, maka benda itu

akan kembali ke keadaan/bentuk semula. Oleh karena gaya

pegas disebabkan oleh sifat elastik atau sifat lenting pegas atau

karet gelang maka gaya pegas juga disebut gaya elastik atau

gaya lenting. Gaya pegas selalu terjadi pada benda-benda lenting

yang bentuknya diubah. Misalnya gaya pegas timbul pada bambu

yang dibengkokkan atau busur panah yang ditarik. Gaya pegas

dimanfaatkan antara lain untuk mengurangi pengaruh dari

getaran pada jalan yang kasar, misalnya pada sepeda motor,

mobil, dokar atau sepeda.

Pada tahun 1678, Robert Hooke menggemukakan sebuah teori

gaya pegas yang berbunyi “Apabila pada sebuah Pegas itu


bekerja sebuah Gaya Luar, maka Pegas ini akan bertambah

panjang sebanding dengan besarnya gaya yang telah diberikan”.

Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Hooke. Secara matematis,

hukum Hooke ini dinyatakan ialah sebagai berikut.

F = k. Δx

Keterangan:

F : gaya berat atau gaya pegas atau gaya yg bekerja pada pegas

k : konstanta pegas

∆x : pertambahan panjang

a. Energi Potensial Pada Pegas

Sebuah pegas yang diberi gaya mau itu ditarik atau juga ditekan

akan memiliki energi potensial (energi sebab kedudukan). Usaha

yang dilakukan gaya F untuk menarik sebuah pegas sehingga

bertambah panjang sebesar x besarnya itu sama dengan

perubahan energi potensial dari pegas. Coba perhatikan gambar

grafik hubungan gaya F dengan delta x dibawah ini:

Gambar 3.9. Usaha

Luasan bawah yang diarsir itu merupakan usaha sama dengan

perubahan energi potensial. Jadi untuk menghitung energi

potensial tersebut bisa dirumuskan dengan:


b. Rangkaian Pegas

Hampir sama seperti hambatan pada resistor, pegas ini juga

dapat dirangkai atau disebut dengan rangkaian pegas. Bentuk

rangkaian pegas ini akan menentukan nilai konstanta pegas total

yang pada akhirnya akan menentukan nilai dari gaya pegas itu

sendiri.

1. Rangkaian Pegas Seri

Jika rangkaian seri maka konstanta pegas totalnya yaitu:

Gambar 3.10. Rangkaian Seri Pegas

Apabila terdapat n pegas identik (konstanta k) maka rumus

konstanta totalnya itu Ks = K/n

2. Rangkaian Pegas Paralel


Apabila rangkaian pegas pararel maka total konstantanya

itu sama dengan jumlah seluruh konstanta pegas yang

disusun pararel yakni Ks = K1 + K2 + … + Kn

Gambar 3.11. Rangkaian Paralel Pegas

5. Gaya Gesekan

Bila kedua benda saling bergesekkan, maka antara keduanya

akan muncul gaya gesek. Gaya gesek bisa menguntungkan dan

merugikan. Bila kita berjalan di jalan yang kering, antara sepatu

dan jalan akan muncul gaya gesek. Gaya gesek ini membantu kita

untuk bisa berjalan. Bayangkan bila jalanan licin, maka gaya

geseknya akan kecil dan kita akan kesulitan untuk berjalan. Gaya

gesek terdiri dari dua yaitu:

a. Gaya gesek statis

Gaya gesek statis adalah gaya yang bekerja saat benda diam

hingga tepat saat benda akan bergerak. Koefisien gesek

merupakan besaran yang bergantung pada kekasaran kedua

permukaan bidang yang bersentuhan. Koefisien gaya gesek


statis disimbolkan. Persamaan gaya gesek statis dapat dituliskan

menjadi:

Gambar 3.12. Gaya Gesekan

Perhatikan gambar di atas untuk melihat arah-arah gaya, karena

setiap benda yang diam hingga tepat akan bergerak memiliki

nilai gaya gesekan statis, maka benda tidak akan bergerak jika

gaya yang diberikan lebih kecil dari nilai gaya gesekan statis

(karena arah gaya yang diberikan dengan arah gaya gesek selalu

berlawanan). Jadi, benda akan dapat bergerak jika gaya yang

diberikan lebih besar dari nilai gaya gesekan statis.

Benda tetap diam

Benda mulai bergerak

b. Gaya gesek kinetis

Gaya gesek kinetis adalah gaya yang bekerja saat benda

bergerak. Saat benda diam hingga tepat akan bergerak, gaya

yang bekerja adalah gaya gesek statis. Lalu, saat benda mulai

bergerak maka gaya yang bekerja adalah gaya gesek kinetis. Jika


tidak terdapat gaya gesek kinetis, maka suatu benda yang diberi

gaya akan selalu melaju dan tidak akan berhenti karena tidak ada

gaya gesek yang melambatkannya. Koefisien gesek kinetis

disimbolkan dengan. Nilai koefisien gesek kinetis selalu lebih

kecil dari koefisien gesek statis yang dituliskan dengan

persamaan sebagai berikut:

E. Hukum Newton

1. Hukum I Newton

Hukum I Newton berbunyi: “setiap benda akan

mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan,

kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya.”. Jika

resultan gaya yang bekerja pada suatu benda bernilai 0 maka

benda yang awalnya diam akan tetap diam dan untuk benda

yang awalnya bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan

konstan. Dalam persamaan matematika, Hukum Newton I dapat

ditulis:

∑ F = 0

2. Hukum II Newton

Bunyi Hukum II Newton adalah “perubahan dari gerak selalu

berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan/bekerja, dan

memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung

gaya benda”. Sebuah benda dengan massa m mengalami gaya

resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya


sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus

terhadap F dan berbanding terbalik terhadap m atau bisa

dituliskan sebagai:

∑ F = m. a

3. Hukum III Newton

Bunyi Hukum III Newton adalah “untuk setiap aksi selalu ada

reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua

benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan

arah” Gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang

sama, dengan arah berkebalikan, dan segaris. Dalam persamaan

matematika, Hukum III Newton dapat ditulis:

F aksi = - F reaksi

F. Gerak

1. Jarak Dan Perpindahan

Pada dasarnya perpindahan dan jarak merupakan dua

pengertian yang berbeda. Dalam ilmu fisika, perpindahan merupakan

besaran vektor, sedangkan jarak merupakan besaran skalar. Untuk

dapat membedakan dengan jelas antara perpindahan dengan jarak,

perhatikanlah ilustrasi berikut:

Gambar 3.13. Jarak dan Perpindahan


Jarak = a-b-c

Perpindahan = a-c

Perpindahan dapat berharga positif maupun negatif bergantung

pada titik acuan dan arah gerak. Bagaimana jarak dan perpindahan jika

sebuah benda begerak dalam arah sumbu X dan sumbu Y? Untuk lebih

jelasnya perhatikan gambar di atas. Gambar tersebut menunjukkan

lintasan beda yang bergerak dari a ke b, dan dilanjutkan ke c. Lintasan

benda dari a - b - c disebut jarak tempuh, sedangkan lintasan dari a

langsung ke c tanpa melalui b, disebut dengan perpindahan.

Gambar 3.14. Peprindahan Negatif dan Positif

2. Kecepatan dan Kelajuan

Kecepatan dan kelajuan memiliki pengertian berbeda.

Kecepatan merupakan besaran vektor, sedangkan kelajuan

merupakan besaran skalar. Kelajuan sebuah benda ditentukan oleh

jarak tempuh benda dan selang waktu yang dibutuhkan untuk

menempuh jarak tersebut, tanpa memperhatikan arah

perpindahannya. Lain halnya dengan kelajuan, kecepatan ditentukan

oleh perpindahan benda dan selang waktu yang dibutuhkan untuk

berpindah dengan memperhatikan arah perpindahan. Untuk lebih


paham terkait dengan konsep kecepatan dan kelajuan, perhatikanlah

ilustrasi berikut:

Gambar 3.15. Kecepatan dan kelajuan

Kelajuan = (Jarak tempuh)/waktu

Kecepatan = Perpindahan/waktu

3. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan adalah gerak benda pada lintasan lurus

dengan kecepatan konstan/tetap., dalam artian selama gerakannya,

kecepatan benda selalu tetap.

Gambar 3.16. Gerak Lurus Beraturan

Besarnya kecepatan benda yang bergerak lurus beraturan ini

dapat ditentukan dengan persamaan:

v = s t

v

: kecepatan (m/s)


s : perpindahan (m)

t : waktu (s)

Berikut adalah simulasi gerak lurus beraturan. Untuk melihat

simulasi, tekanlah tombol yang sudah tersedia.

4. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda pada lintasan

lurus dengan kecepatan yang berubah ubah secara beraturan, dalam

artian gerak benda tersebut memiliki percepatan sebesar a. Dalam

GLBB berlaku persamaan persamaan gerak seperti berikut:

vt - vo = a.t

vt 2 - vo 2 = 2.a.s

s = v o t + ½ a.t 2

5. Gerak Jatuh Bebas

Dalam kehidupan sehari-hari, anda mungkin pernah melihat

jatuhnya sebuah benda dari suatu ketinggian tertentu tanpa

kecepatan awal, misalnya buah kelapa tua yang jatuh dari pohonnya.

Gerak jatuhnya suatu benda dari suatu ketinggian tanpa kecepatan

awal inilah yang disebut dengan gerak jatuh bebas. Pada gerak jatuh

tanpa kecepatan awal ini, benda mengalami percepatan gravitasi

bumi (g), sehingga makin dekat dengan permukaan bumi, gerakan

benda akan semakin cepat. Adapun ilustrasinya dapat dilihat seperti

ilustrasi berikut:


Gambar 3.17. Gerak Jatuh Bebas

Pada ilustrasi di atas tampak sebuah bola yang dijatuhkan dari

ketinggian tertentu h tanpa kecepatan awal (vo = 0). Gerak jatuh

bebas merupakan GLBB, oleh karena itu, persamaan dalam GLBB

masih tepat berlaku, hanya saja, percepatan (a) diganti dengan

percepatan gravitasi bumi (g). Oleh karena pada gerak jatuh bebas

tidak ada kecepatan awal (Vo = 0), maka persamaan gerak di atas akan

menjadi seperti berikut:

vt = g.t

vt 2 = 2.g.h

h = ½ g.t 2


LATIHAN

1. Tiga gaya bekerja pada sebuah balok seperti gambar berikut ini.

Tentukanlah besar dan arah resultan gaya yang bekerja pada

balok tersebut!

2. Perhatikan gambar di bawah ini, kemudian hitunglah besar dan

arah gaya gesek!


BAB IV

USAHA DAN ENERGI

A. Usaha

Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang

diberikan gaya pada benda atau suatu objek. Usaha yang dilakukan

suatu objek didefenisikan sebagai perkalian antara jawak yang

ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya. Usaha

dapat dirumuskan menjadi:

W = F. x

dengan;

W : Usaha (Joule)

F : Gaya (Newton)

x : Perpindahan (s)

Untuk lebih memudahkan dalam memahami konsep usaha dan

komponennya perhatikan gambar di bawah ini:

Gambar 4.1. Konsep Usaha


Jika gaya yang diberikan pada objek membentuk sudut maka

persamaannya menjadi:

W = F cos θ x

Nilai usaha dapat bernilai positif atau negartif tergantung arah

gaya terhadap perpindahannya. Jika gaya yang diberikan pada objek

berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha yang diberikan

bernilai negatif. Jika gaya yang diberikan searah dengan

perpindahaan, maka objek melakukan usaha positif.

B. Energi

Energi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal dari bahasa

Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk melakukan

usaha. Energi merupakan besaran yang kekal, artinya enegi tidak

dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk

satu ke bentuk yang lain. Satuan Internasional untuk energi ialah Joule

(J), satuan tersebut dapat digunakan untuk menghormati james

Presscot Joule serta percobaannya dalam persamaan mekanik panas.

Satuan lain untuk energi adalah Kalori (Kal). Jenis-jenis energi dapat

dijabarkan sebagai berikut:

1. Energi Potensial

Saat benda bergerak, dapat dikatakan benda memiliki energi

kinetik. Akan tetapi, benda juga memiliki energi potensial. Energi

potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya atau

bentuk maupun susunannya.


Gambar 4.2. Energi Potensial

Energi potensial dapat dirumuskan menjadi:

Ep = m.g.h

Keterangan

Ep : energi potensial (J)

m : massa (kg)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : ketinggian (m)

2. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi gerak, energi yang dimiliki benda

atau objek karena geraknya. Enrgi kinetik dapat dirumuskan

menjadi:

E_k

m

v

= Energi kinetik (J)

: massa (kg)

: kecepatan (m/s)

3. Energi Mekanik

E k = 1 m. v2

2


Energi mekanik merupakan energi yang dipengaruhi oleh energi

kinetik dan energi potensial. Persamaan energi mekanik dapat

dituliskan menjadi:

E M = E p + E k

Energi mekanik yang dimiliki suatu benda nilainya selalu

konstan/tetap pada setiap titik lintasan benda, inilah yang

disebut dengan hukum kekekalan energi. Energi tidak dapat

dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk dari suatu

bentuk ke bentuk lainnya. Maka persamaan hukum kekekalan

energi dapat dirumuskan menjadi:

Δ = 0

E M1 = E M2 = 0

E k1 + E p1 = E k2 + E p2

LATIHAN

1. Sebuah mobil memiliki massa 500 kg melaju dengan kecepatan

25 m/s. Hitung energi kinetik mobil pada kelajuan tersebut! Apa

yang akan terjadi jika mobil direm secara mendadak?

2. Balok memiliki massa 5 kg meluncur pada permukaan dengan

kecepatan 2,5 m/s. Beberapa waktu kemudian, balok tersebut

meluncur dengan kecepatan 3,5 m/s. Berapakah usaha total yang

dikerjakan pada balok selama selang waktu tersebut?


BAB V

SUHU DAN KALOR

A. Suhu

Suhu adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda. Alat yang

digunakan untuk mengukur suhu disebut thermometer.

Thermometer yang sering digunakan adalah Celcius. Reamur,

Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan skala suhu untuk thermometer

tersebut adalah:

C: R: (F-32): (K-273) = 5:4:9:5

C = 5/4 R = 5/9 (F-32) = K-273

Untuk lebih jelasnya, konversi suhu dapat dilihat dalam tabel di bawah

ini.

Celcius

Reamur

Fahrenheit

Tabel 4.5. Konversi Suhu

Celcius Reamur Fahrenheit Kelvin

T

Kelvin T-273

5

T 9

4 5

T + 32 T + 272

5

T 1 9

T + 32 4

T + 273

4 4 5

5

5

(T-32) 4

(T-32) 1 (T-32) +

9

9 9

273

4

(T-273) 9

T(T-273) + 32 1

5 5

B. Kalor

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu

zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh

suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika


suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar,

begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang

dikandung sedikit. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar

kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3

faktor yaitu massa zat. jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu.

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan:

Q = m.c.∆t

Dimana, Q : kalor yang dibutuhkan (J)

m : massa benda (kg)

c : kalor jenis (J/kg C)

∆t : perubahan suhu (C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu:

• Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

• Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten),

persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam

Q = m.U dan Q = m.L.

Dengan

U : kalor uap (J/kg)

L : kalor lebur (J/kg)

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama

tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas

kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t 2 -t 1 )


Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan

suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk

menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.(t 2 -t 1 )

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk

persamaan baru

H = m.c

1. Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu

bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi

maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga

sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam

pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik

dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik

menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll. Besarnya

energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang

dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.

W = Q

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai

berikut:

W = P.t

Keterangan

W : energi listrik (J)

P : daya listrik (W)

t : waktu yang diperlukan (s)


Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.∆t, maka diperoleh

persamaan:

P.t = m.c.∆t

2. Asas Black

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya

berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran

kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu

rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal

(suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan:

Q lepas = Q terima

3. Perpindahan Kalor

a. Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat padat yang tidak

ikut mengalami perpindahan. Artinya, perpindahan kalor pada

suatu zat tersebut tidak disertai dengan perpindahan partikelpartikelnya.

Contoh:

• Benda yang terbuat dari logam akan terasa hangat atau

panas jika ujung benda dipanaskan, misalnya ketika

memegang kembang api yang sedang dibakar.

• Knalpot motor menjadi panas saat mesin dihidupkan.

• Tutup panci menjadi panas saat dipakai untuk menutup

rebusan air.

• Mentega yang dipanaskan di wajan menjadi meleleh karena

panas.


Gambar 5.1. Konduksi

b. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran yang zat

perantaranya ikut berpindah. Jika partikel berpindah dan

mengakibatkan kalor merambat, terjadilah konveksi. Konveksi

terjadi pada zat cair dan gas (udara/angin).

Contoh:

• Gerakan naik dan turun air ketika dipanaskan.

• Gerakan naik dan turun kacang hijau, kedelai dan lainnya

ketika dipanaskan.

• Terjadinya angin darat dan angin laut.

• Gerakan balon udara.

• Asap cerobong pabrik yang membumbung tinggi.


Gambar 5.2. Konveksi

c. Radiasi

Perpindahan kalor tanpa zat perantara merupakan radiasi.

Radiasi adalah perpindahan panas tanpa zat perantara. Radiasi

biasanya disertai cahaya.

Contoh radiasi:

• Panas matahari sampai ke bumi walau melalui ruang

hampa.

• Tubuh terasa hangat ketika berada di dekat sumber api.

• Menetaskan telur unggas dengan lampu.

• Pakaian menjadi kering ketika dijemur di bawah terik

matahari.

Gambar 5.3. Radiasi


LATIHAN

1. Air sebanyak 3 kg bersuhu 10oC dipanaskan hingga bersuhu

35oC. Jika kalor jenis air 4.186 J/kgoC, tentukan kalor yang

diserap air tersebut?

2. Sebanyak 300 gram air dipanaskan dari suhu 30oC menjadi 50oC.

Jika kalor jenis air adalah 1 kal/goC atau 4.200 J/kg K, tentukan:

a. Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam kalori).

b. Banyaknya kalor yang diterima air tersebut (dalam joule).


BAB VI

GETARAN DAN GELOMBANG

A. Getaran

Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu

tertentu. Kesetimbangan yang dimaksud di sini adalah keadaan di

mana suatu benda berada pada posisi diam jika tidak ada gaya yang

bekerja pada benda tersebut.

Mari perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar 6.1. Getaran

Misalkan terdapat sebuah bandul yang tergantung. Bandul

tersebut kemudian disimpangkan ke titik A, lalu dilepaskan seperti

pada gambar. Terlihat bahwa bandul tersebut berayun secara bolakbalik

melewati titik setimbang B, bandul bergerak teratur hingga

melemah dan berhenti. Gerak bolak-balik suatu benda secara teratur

melewati titik setimbangnya itulah yang disebut dengan getaran.

Misalkan pada mula-mula bandul berada pada posisi setimbang di titik


B. Bandul kemudian disimpangkan ke titik A lalu dilepaskan. Ketika

bandul menempuh titik A-B-C-B-A maka gerakan bandul disebut satu

getaran. Ketika bandul menempuh titik A-B-C maka gerakan bandul

disebut setengah getaran.

1. Simpangan dan Amplitudo Getaran

Simpangan adalah jarak beban ketitik setimbang. Coba kalian

perhatiin gambar pegas dibawah.

Gambar 6.2. Simpangan dan Ampilitudo Getaran

Dari gambar di atas, kita bisa liat kalo titik setimbangnya berada

pada huruf "a". Ketika jarak beban ketitik setimbang 1 cm, kita

katakan simpangan getaran 1 cm. Ketika jarak beban ketitik

setimbang itu 3 cm, kita katakan simpangan getaran 3cm.

Demikian seterusnya. Simpangan berubah tiap waktu karena

benda mendekati atau menjauhi titik setimbang. Sedangkan


amplitudo adalah simpangan terbesar dari suatu getaran.

Besaran amplitudo dilambangkan dengan huruf "A". Dari

gambar diatas kita bisa liat kalo amplitudo dari pegas tersebut

adalah jarak a-b atau jarak a-c.

2. Periode Getaran

Periode getaran adalah waktu yang diperlukan benda untuk

melakukan suatu getaran. Periode getaran dilambangkan

dengan huruf T. Untuk menentukan periode getaran kita dapat

mengukur langsung waktu yang diperlukan untuk melakukan

satu getaran penuh. Namun, cara mengukur semacam ini

seringkali menimbulkan kesalahan karena salah satu getaran

biasanya berlangsung sangat singkat. Oleh karena itu, biasanya

kita mengukur waktu yang diperlukan benda untuk melakukan

sejumlah getaran. Periode getaran dapat dihitung dari waktu

yang tercatat dibagi jumlah getaran. Untuk mempermudah, kita

bisa gunakan persamaan berikut.

T = t N

T = periode getaran (s)

t = waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 kali getaran

N = Jumlah getaran

3. Frekuensi Getaran

Frekuensi getaran adalah banyaknya getaran yang dilakukan

benda setiap detik. Frekuensi dilambangkan dengan huruf "f".

Satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau diberi istilah


khusus, yaitu hertz disingkat Hz. Untuk menentukan frekuensi

pada suatu getaran, kita bisa gunakan persamaan berikut ini.

f = t N

f = frekuensi getaran (Hz)

t = waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 kali getaran

N = Jumlah getaran

B. Gelombang

Gelombang merupakan getaran yang merambat. Berbeda

dengan getaran yang geraknya berpusat pada titik setimbang,

gelombang bergerak dari satu titik ke titik lainnya. Perhatikan gambar

di bawah ini.

Gambar 6.3. Gelombang

Gambar di atas menunjukkan seorang anak mengikat ujung

seutas tali pada sebuah ranting pohon. Kemudian, anak tersebut

menggetarkan ujung tali lainnya ke atas dan ke bawah secara teratur.

Terlihat bahwa lama kelamaan getaran tersebut merambat sepanjang

tali hingga mencapai ujung tali yang terikat dan membentuk


gelombang. Dari ilustrasi tersebut kita memperoleh definisi bahwa

rambatan dari suatu getaran disebut dengan gelombang.

Berdasarkan ada tidaknya medium perambatan, terdapat dua jenis

gelombang yaitu:

1. Gelombang mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan

medium untuk merambat. Contoh, gelombang tali, gelombang

permukaan air dan gelombang bunyi.

2. Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang merambat

tanpa memerlukan medium. Contoh, gelombang cahaya.

Berdasarkan arah getar dan rambatnya, terdapat dua jenis

gelombang, yaitu:

1. Gelombang longitudinal

Gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya.

Contohnya adalah gelombang bunyi diudara. Bentuk gelombang

longitudinal yaitu:

Gambar 6.4. Gelombang Longitudinal


Panjang satu gelombang untuk gelombang longitudinal terdiri

dari satu rapatan dan satu regangan.

2. Gelombang transversal

Gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah

rambatnya. Contoh gelombang tali. Panjang gelombang diberi

simbol "λ" (dibaca lambda), adalah panjang satu gelombang

yang terdiri dari satu bukit dan satu lembah gelombang.

Bentuk gelombang transversal:

Gambar 6.5. Gelombang Transversal

C. Periode Gelombang

Gelombang juga memerlukan waktu dalam perambatannya.

Selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang

disebut periode. Periode disini sama artinya dengan selang waktu

yang diperlukan untuk melakukan suatu getaran. Satuan periode

adalah sekon. Untuk menentukan periode suatu gelombang kita bisa

pake persamaan berikut.


T = t N

T = periode gelombang (s)

t = waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 kali gelombang

N = jumlah gelombang

D. Frekuensi Gelombang

Frekuensi adalah gelombang yang terjadi dalam satu sekon.

Satuan frekuensi adalah gelombang per sekon atau hertz (Hertz).

Sama seperti getaran, frekuensi gelombang juga memiliki persamaan

berikut.

f

f = t N

= frekuensi gelombang (Hz)

t = waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 kali gelombang

N = jumlah gelombang

E. Gelombang Bunyi

Gelombang Bunyi adalah salah satu bentuk energi. Energi bunyi

tersebut berasal dari benda yang bergetar, getaran yang merambat

disebut gelombang. Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang

merambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh

partikel zat perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang

mengalami getaran. Bunyi memerlukan waktu untuk merambat dari

suatu tempat ke tempat lain. Adapun yang dimaksud dengan cepat

rambat bunyi adalah jarak yang ditempuh bunyi setiap detiknya.

Hubungan antara cepat rambat bunyi (v) dengan frekuensi (f) dan

panjang gelombang (λ) adalah:

v = f. λ


Keterangan

f = frekuensi (Hz)

λ = pajang gelombang (m)

v = kecepatan rambat (m/s)

Syarat terdengarnya bunyi ada 3 macam:

1. Ada medium, bunyi dapat merambat melalui benda gas seperti

udara. Bunyi Guntur dapat kita dengar karena ada udara. Cepat

rambat bunyi di udara pada suhu 200C adalah 343 m per detik.

Bunyi dapat pula merambat melalui benda cair seperti untuk

mencari harta karun atau kapal yang tenggelam di dasar laut.

Cepat rambat bunyi di air kira-kira 1.500 m per detik. Selain itu,

bunyi dapat merambat melalui benda padat seperti jika kita

mengetuk meja dengan pensil. Cepat rambat bunyi di baja kirakira

6.000 m per detik.

2. Ada sumber bunyi, semua getaran benda yang dapat

menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contohnya: bunyi

gong yang dipukul dan bunyi seruling yang ditiup dan

sebagainya.

3. Ada pendengar, pendengar bunyi yaitu manusia dan hewanhewan.

Sifat-sifat bunyi meliputi:

1. Resonansi

Resonansi adalah ikut bergetarnya molekul udara dalam kolom

udara akibat getaran benda, dalam beberapa alat musik akan

menimbulkan efek bunyi yang merdu. Peristiwa resonansi terjadi


sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi,

resonansi pertama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas

air ¼ λ, resonansi ke dua ¾ λ, resonansi ke tiga 5/4 λ, dan

seterusnya.

2. Gelombang bunyi mengalami pemantulan (refleksi)

Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan sehingga

gelombang bunyi juga dapat mengalami hal ini. Hukum

pemantulan gelombang yaitu sudut datang sama dengan sudut

pantul juga berlaku pada gelombang bunyi. Hal ini dapat

dibuktikan bahwa pemantulan bunyi dalam ruang tertutup dapat

menimbulkan gaung dan gema. Gaung yaitu sebagian bunyi

pantul bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli

terdengar tidak jelas. Misalnya di ruangan auditorium seandainya

dindingnya tidak dilapisi dengan bahan kedap suara. Sedangkan

gema yaitu bunyi pantul yang terjadi setelah bunyi yang asli

selesai diucapkan.

3. Gelombang bunyi mengalami pembiasan (refraksi).

Salah satu sifat gelombang adalah mengalami pembiasan.

Peristiwa pembiasan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada

malam hari bunyi petir terdengar lebih keras dari pada siang hari.

Hal ini disebabkan karena pada pada siang hari udara lapisan atas

lebih dingin daripada dilapisan bawah. Karena cepat rambat

bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka

kecepatan bunyi dilapisan udara atas lebih kecil daripada

dilapisan bawah, yang berakibat medium lapisan atas lebih rapat

dari medium lapisan bawah.


4. Gelombang bunyi mengalami pelenturan (difraksi)

Gelombang bunyi sangat mudah mengalami difraksi karena

gelombang bunyi diudara memiliki panjang gelombang dalam

rentang sentimeter sampai beberapa meter. Seperti yang kita

ketahui, bahwa gelombang yang lebih panjang akan lebih mudah

didifraksikan. Peristiwa difraksi terjadi misalnya saat kita dapat

mendengar suara mesin mobil ditikungan jalan walaupun kita

belum melihat mobil tersebut karena terhalang oleh bangunan

tinggi dipinggir tikungan.

5. Gelombang bunyi mengalami perpaduan (interferensi)

Gelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang atau

interferensi, yang dibedakan menjadi dua yaitu interferensi

konstruktif (penguatan bunyi) daninterferensi destruktif

(pelemahan bunyi). Contoh interferensi bunyi misalnya, waktu

kita berada diantara dua buah loud-speaker dengan frekuensi

dan amplitudo yang sama atau hampir sama maka kita akan

mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian.


LATIHAN

1. Tentukanlah frekuensi dan periode dari sebuah gelombang bunyi

jika panjang gelombang nya adalah 20 meter dan cepat rambat

bunyi nya 400 m/s?

2. Sebuah kapal mengukur kedalaman laut dengan menggunakan

perangkat suara. Jika bunyi nya di tembakkan ke dasar laut, maka

bunyi pantul akan di terima setelah 15 detik. Maka tentukanlah

kedalaman laut tersebut jika cepat rambat bunyi adalah 2000

m/s?


BAB VII

CAHAYA DAN ALAT OPTIK

Cahaya merupakan salah satu bentuk energi yang menyebabkan

kita dapat melihat benda-benda di sekitar kita. Cahaya dipancarkan

oleh sumber cahaya seperti matahari, bintang, dan api. Cahaya

termasuk gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang cahaya

tampak dengan interval kira-kira 400 nm hingga 700 nm.

Bila medium zat antara yang dilalui gelombang cahaya itu serba

sama di semua bagiannya maka gelombang cahaya merambat

menurut garis lurus. Jika cahaya yang sedang merambat mengenai

benda seperti kaca bening, sebagian besar cahaya tersebut

diteruskan. Benda-benda yang dapat meneruskan cahaya merupakan

benda bening. Namun, jika cahaya yang sedang merambat mengenai

benda sepeti kayu, orang, atau pohon, cahaya tersebut tertahan.

Hal ini terbukti, ruangan di belakang benda tersebut gelap

sehingga terjadi bayang-bayang benda. Terbentuknya bayang-bayang

tesebut bukti bahwa cahaya merambat menurut garis lurus. Bayangbayang

terbentuk ada dua macam yaitu bayang- bayang inti (umbra)

dan bayang-bayang kabur (penumbra). Adanya bayangan umbra dan

penumbra dapat terjadi pada peristiwa gerhana matahari seperti

gambar berikut:


Gambar 7.1. Terjadinya bayangan umbra dan bayangan penumbra

Dalam perambatannya, cahaya mengalami pemantulan

(refleksi), pembiasan (refraksi), penguraian (dispersi), pelenturan

(difraksi), perpaduan (interferensi), dan pengutuban (polarisasi).

A. Pemantulan Cahaya

Ketika cahaya mengenai permukaan suatu benda yang

memisahkan dua medium dimana laju cahaya berbeda, sebagian

cahaya dipantulkan dan sebagian lainnya ditransmisikan. Ketika

gelombang mengenai sebuah cermin datar, gelombang-gelombang

baru dibangkitkan dan bergerak menjauhi cermin tersebut. Fenomena

ini disebut pemantulan. Berkas cahaya terdiri atas tiga macam yaitu:

1. Berkas cahaya sejajar (paralel)

2. Berkas cahaya divergen (menyebar)

3. Berkas cahaya konvergen (mengumpul)

(a) (b) (c)

Gambar 7.2. Macam-macam berkas cahaya


Berdasarkan bentuk permukaan benda yang memantulkan cahaya,

maka ada dua jenis pemantulan:

1. Pemantulan teratur

Pemantulan teratur adalah pemantulan cahaya ke suatu arah

tertentu. Suatu benda yang permukaannya halus dan rata jika

terkena sinar yang sejajar maka sinar tersebut akan dipantulkan

sejajar atau teratur (misalnya pada permukaan cermin).

2. Pemantulan baur (difus)

Pemantulan baur (difus) adalah pemantulan cahaya ke berbagai

arah secara tidak teratur. Suatu benda yang permukaannya kasar

jika terkena sinar yang sejajar maka pemantulannya tidak teratur

ke berbagai arah yang tidak tertentu.

Pemantulan Teratur

Pemantulan Baur

Gambar 7.3. Jenis-Jenis Pemantulan

1. Hukum Pemantulan Cahaya

Hukum pemantulan cahaya menyatakan:

a. Sudut sinar datang ( i) sama dengan sudut sinar pantul ( r ),

b. Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu

bidang dan berpotongan di satu titik pada bidang itu.


Garis Normal

Sinar datang

Sinar pantul

Gambar 7.4. Hukum Pemantulan Cahaya

2. Pembentukan Bayangan Pada Cermin Karena Pemantulan

a. Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar

Cermin datar merupakan cermin yang permukaan pantulnya

berupa bidang datar. Sifat- sifat bayangan yang dibentuk oleh

cermin datar yaitu maya, mempunyai ukuran yang sama besar

dengan bendanya, jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak

benda ke cermin, tegak, sama besar, dan bertukar arah sisi kiri

dan kanannya.

Bend

a

Bayanga

n

Gambar 7.5. Pembentukan bayangan maya pada cermin datar

b. Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung


Cermin cekung adalah cermin yang bagian pemantulnya

merupakan bagian permukaan dalam sebuah bola. Sinar-sinar

sejajar yang keluar dari sumber cahaya dan datang pada cermin

akan dipantulkan dan berpotongan pada suatu titik. Titik ini

dinamakan titik api atau fokus. Dengan demikian sifat dari cermin

cekung adalah mengumpulkan sinar atau konvergen. Sinar-sinar

sejajar akan dipantulkan ke titik fokus cermin cekung hanya

terjadi jika sinar-sinar tersebut dipantulkan pada bagian yang

dekat dengan sumbu optik utama.

Gambar 7.6. Cermin cekung bersifat konvergen

Keterangan:

C = Titik pusat kelengkungan cermin

O = Titik pusat cermin

F = Titik fokus

f = Jarak fokus

R = Jari-jari kelengkungan cermin

Pada cermin cekung berlaku sinar istimewa sebagai berikut:

1) Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik

fokus.


2) Sinar datang melalui titik fokus (F) dipantulkan sejajar

sumbu utama.

3) Sinar datang melalui pusat kelengkungan (P) dipantulkan

kembali berimpit titik pusat kelengkungan juga.

P F P F P F

Gambar 7.7. Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

Persamaan untuk menghitung panjang fokus f dapat ditulis:

Keterangan:

s = Jarak benda ke cermin

s' =

1

f = 1 s + 1 s ′

Jarak bayangan ke cermin

f = Jarak fokus

R =

Jari-jari kelengkungan cermin

Perbesaran linier didefinisikan sebagai perbandingan antara

tinggi bayangan dengan tinggi benda. Jika perbesaran linier

diberi lambang M, tinggi benda h dan tinggi bayangan h', maka

persamaan perbesaran linier dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

M = h h ′ = s s ′


M : Perbesaran bayangan

s’ : jarak benda,

s

h

: jarak bayangan

: tinggi benda, dan

h’ : tinggi bayangan

c. Pembentukan Bayangan pada Cermin Cembung

Cermin cembung (divergen) adalah cermin yang bagian

depannya mengkilap dan terletak di luar kelengkungan. Berkas

cahaya yang datang ke permukaan cermin cembung dipantulkan

menyebar dan seakan-akan berasal dari titik di belakang cermin.

Titik ini disebut titik fokus. Karena titik fokus berada di cermin

maka titik fokusnya maya (negatif).

Sumbu

utama

O

P I F C

S S’

Keterangan:

Gambar 7.8. Bagian-bagian cermin cembung

C = Titik pusat kelengkungan cermin

f

= Titik fokus

Pada cermin cembung berlaku sinar istimewa sebagai berikut:

1) Sinar sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal

dari titik fokus.

2) Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus dipantulkan

sejajar sumbu utama.


3) Sinar datang seakan-akan menuju titik pusat kelengkungan

(P) dipantulkan seolah- olah dari titik pusat kelengkungan

(P) berimpit.

P

F

P

F

P

F

Gambar 7.9. Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

B. Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya (refraksi) adalah peristiwa pembelokkan

cahaya karena merambat melalui dua medium yang berbeda

kerapatannya. Peristiwa pembiasan cahaya sering kita jumpai dalam

kehidupan sehari-hari, misalnya pada dasar kolam atau bak yang diisi

air yang jernih tampak seolah-olah dangkal dan pensil dalam gelas

tampak patah

1. Hukum Pembiasan Cahaya

Hukum pembiasan cahaya (Hukum Snellius) dirumuskan sebagai

berikut:

a. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu

bidang datar.

b. Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi

sinar bias pada bidang batas 2 zat tembus cahaya

merupakan bilangan tetap yang didefinisikan sebagai

indeks bias.


Hukum Snellius sejalan dengan fenomena pembiasan cahaya di

bawah ini:

a. Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih

rapat dibiaskan mendekati garis normal. Contoh: medium

udara ke kaca; medium udara keair, dan medium air ke kaca.

N

Renggang

i

Rapat

r

Gambar 7.10. Skema pembiasan cahaya dari medium kurang rapat ke

medium lebih rapat

b. Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang

rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Contoh: medium

kaca ke udara; medium kaca ke air, dan madium air ke udara.

N

rapat

i

renggang

r

Gambar 7.11. Skema pembiasan cahaya medium lebih rapat ke

medium kurang rapat


c. Sinar datang tegak lurus bidang batas diteruskan atau tidak

dibiaskan.

2. Pembentukan Bayangan pada Lensa

Lensa adalah benda bening yang dibatasi dua bidang lengkung

oleh satu bidang lengkung dan satu bidang datar.

a. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung

Lensa cekung memiliki ciri khusus, yaitu bagian tengahnya

lebih tipis daripada bagian tepinya. Cahaya yang mengenai

bidang batas cekung akan dibiaskan menyebar, sehingga

lensa cekung disebut lensa divergen (lensa negatif). Bentuk

lensa cekung ada tiga macam, yaitu:

1) Lensa cekung-cekung (bikonkaf)

2) Lensa cekung-datar (plankonkaf)

3) Lensa cekung-cembung (konveks-konkaf).

Gambar 7.12. Macam-macam Lensa Cekung

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung adalah sebagai

berikut:

1) Sinar datang yang sejajar sumbu utama dibiaskan

seolah-olah berasal dari titik fokus.


2) Sinar datang yang seolah-olah menuju titik api

dibiaskan sejajar sumbu utama.

3) Sinar datang yang menuju titik pusat optik tidak

dibiaskan, tetapi diteruskan.

Gambar 7.13. Sinar istimewa pada lensa cekung

b. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung

Cahaya yang mengenai lensa cembung akan dikumpulkan

sehingga bersifat konvergen. Lensa cembung memiliki ciri,

yaitu bagian tengah lensa lebih tebal daripada bagian

tepinya. seperti halnya lensa cekung, lensa cembung juga

ada tiga macam, yaitu:

1) Lensa cembung-cembung (lensa bikonveks);

2) Lensa cembung-datar (lensa plankonveks);

3) Lensa cembung-cekung (Lensa konkaf-konveks)

Gambar 7.14. Macam-macam lensa cembung


Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

1) Sinar datang yang sejajar sumbu utama dibiaskan

melalui titik fokus.

2) Sinar datang melalui titik fokus dibiaskan sejajar

sumbu utama.

3) Sinar datang melalui pusat optik tidak dibiaskan,

melainkan diteruskan.

Gambar 7.15. Sinar istimewa pada lensa cembung

Hubungan antara jarak fokus, jarak bayangan, jarak benda,

dan perbesaran bayangan sama halnya dengan rumus

untuk lensa cembung. Hal yang perlu diperhatikan ialah:

1) Jarak fokus lensa cembung dan jarak benda ialah

positif (+);


2) Jika jarak bayangan positif, letak bayangan terletak

berseberangan dengan benda.

C. Alat Optik

Alat-alat optik adalah alat-alat yang menggunakan lensa

dan/atau cermin untuk memanfaatkan sifat-sifat cahaya yaitu dapat

dipantulkan dan dapat dibiaskan, cahaya tersebut digunakan untuk

melihat. Selain dari mata kita, alat-alat optik digunakan bersamaan

dengan mata kita, bisa juga untuk membantu kita melihat ataupun

membutuhkan mata kita untuk menggunakannya.

1. Mata

Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ tubuh

kita yang dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya.

Perbedaan spektrum cahaya yang mampu ditangkap mata kita

itulah yang menyebabkan kita dapat melihat warna. Tanpa

cahaya, mata kita susah untuk melihat, kecuali pada mata

binatang-binatang nokturnal yang memiliki struktur yang

berbeda. Mata berfungsi dengan cara menerima, memfokuskan,

dan mentransmisikan cahaya melalui lensa mata yang

menghasilkan bayangan objek yang kemudian ditangkap oleh

retina mata. Bayangan objek yang ditangkap retina tersebut

kemudian dikirmkan ke otak melalui saraf optik untuk kemudian

diolah menjadi gambar yang mampu kita lihat secara nyata.


Gambar 7.16. Anatomi Mata

2. Kacamata

Kacamata merupakan alat optik yang digunakan untuk

membantu melihat pada orang yang memiliki cacat mata, baik itu

rabun jauh, rabun dekat, ataupun mata silindris. Kacamata terdiri

dari lensa cembung atau cekung (tergantung jenis cacat

matanya), frame atau kerangka yang menyangga lensa.

Kacamata berfungsi dengan cara mengatur bayangan agar jatuh

tepat di retina, dengan cara menjauhkan titik jatuh bayangan

pada penderita rabun jauh dan mendekatkan titik jatuh

bayangan pada penderita rabun dekat. Kacamata berfungsi

dengan cara mengatur bayangan agar jatuh tepat di retina,

dengan cara menjauhkan titik jatuh bayangan pada penderita

rabun jauh dan mendekatkan titik jatuh bayangan pada

penderita rabun dekat.


Gambar 7.17. Kacamata

Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa (kacamata) yang

digunakan tergantung pada letak objek, jarak fokus lensa, dan

kekuatan atau daya lensa. Kekuatan atau daya lensa dirumuskan

dengan:

di mana:

P = 1 f

P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)

f

= jarak fokus lensa (m)

Untuk mencari jarak fokus lensa, kita bisa mendapatkannya

dengan menggunakan rumus:

dimana,

s

= jarak benda ke lensa (m)

1

f = 1 s + 1 s ′


s’ = jarak bayangan ke lensa (m)

Oleh karena itulah saat kita memeriksa matanya ke dokter mata,

maka kita disuruh membaca rangkaian huruf-huruf di depan kita

dengan jarak yang sudah ditentukan sehingga dokter dapat

menentukan jarak fokus lensa untuk mengetahui besarnya daya

lensa yang dibutuhkan.

3. Kamera

Kamera merupakan alat untuk menghasilkan foto. Cara kerja

kamera hampir sama dengan cara kerja mata, yakni cahaya

masuk difokuskan oleh lensa dan kemudian ditangkap oleh

retina yang merupakan sensor pada kamera. Rumus untuk

mencari titik fokus pada lensa kamera sama seperti yang kita

gunakan pada lensa (kacamata) diatas. Pada gambar di bawah ini

merupakan cara kerja kamera modern yang kita pakai. Terdapat

sistem lensa yang terdiri lebih dari satu lensa dan sensor yang

dipakai adalah sensor digital.

Gambar 7.18. Kamera


4. Mikroskop

Mikroskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat

objek-objek yang sangat kecil yang tidak dapat dilihat dengan

mata. Cara kerja mikroskop adalah dengan memperbesar

bayangan sehingga tampak lebih besar dan jelas. Mikroskop

terdiri dari dua lensa cembung, yakni lensa okuler dan lensa

objektif. Perbesaran pada mikroskop sama dengan perkalian

antara pembesaran pada lensa okuler dengan pembesaran pada

lensa objektif.

Gambar 7.19. Mikroskop

Perbesaran total mikroskop dapat dirumuskan dengan:

di mana:

M = M ob x M ok

Mob = perbesaran lensa objektif

Mok = perbesaran lensa okuler

Untuk perbesaran lensa objektif, dapat dihitung dengan rumus:

M ob = s ob

′

s ob


Untuk perbesaran lensa okuler dengan pengamatan tanpa

akomodasi, kita bisa menghitungnya dengan rumus:

M ok = s n

f ok

Sedangkan, untuk perbesaran lensa okuler dengan mata

berakomodasi maksimum:

M ok = s n

f ok

+ 1

Dengan menjumlahkan jarak bayangan dari lensa objektif ke

lensa objektif dan lensa objektif ke lensa okuler, kita dapat

mengetahui panjang mikroskop yang dituliskan dengan:

5. Teropong/Teleskop

′ ′

d = s ob + s ok

Teropong merupakan alat optik yang digunakan untuk

mengamati benda-benda yang jaraknya jauh dari pengamat

sehingga tampak lebih dekat dan lebih jelas. Galileo L. Galilei

merupakan penemu teleskop, atau yang saat ini kita kenal

sebagai teropong. Teropong terdiri dari dua macam: teropong

bintang untuk melihat benda-benda angkasa, dan teropong

bumi untuk mengamati benda-benda di bumi yang jaraknya jauh

dari pengamat. Komponen alat optik pada teropong secara

umum dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 7.20. Teropong


Teropong bintang saat ini sudah jauh berbeda dengan yang

terdahulu. Teropong bintang saat ini menggunakan cermin

pantulan untuk memperjelas objek. Untuk perbesaran teropong

pada saat mata tidak berakomodasi dapat dihitung dengan

rumus:

M= f ob

f ok

Sedangkan, untuk perbesaran teropong dengan mata

berakomodasi maksimum:

M= f ob

s ok

LATIHAN

1. Setelah pengukuran di dokter mata, kamu menderita rabun

dekat dan hanya dapat melihat dengan jelas dari jarak 40 cm

dimana normalnya adalah 25 cm. Berapa kekuatan lensa yang

harus kamu pakai agar fungsi mata kembali normal?

2. Berapa perbesaran mikroskop jika lensa okulernya memiliki

perbesaran 10x dan lensa objektifnya memiliki perbesaran 4x?


BAB VIII

LISTRIK

A. Kuat Arus Listrik

Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di

dalam suatu penghantar.

Gambar 8.1. Arus listrik dalam kawat

Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu

penampang dari suatu penghantar dalam waktu tertentu disebut

sebagai kuat arus listrik. Gambar 2.2 memperlihatkan segmen kawat

pembawa arus dimana pembawa muatan bergerak dengan kecepatan

rata-rata kecil. Jika ∆Q adalah muatan yang mengalir melalui

penampang lintang A dalam waktu ∆t, maka besarnya kuat arus

adalah:

I = Q

t

Satuan SI untuk arus adalah ampere (A)

Menurut konvensi, arah arus dianggap searah dengan aliran

muatan positif. Konvensi ini ditetapkan sebelum diketahui bahwa

elektron-elektron bebas yang bermuatan negatif adalah partikel-


partikel yang sebenarnya bergerak dan akibatnya menghasilkan arus

pada kawat penghantar. Gerak dari elektron-elektron bermuatan

negatif dalam satu arah ekivalen dengan aliran muatan positif yang

arah geraknya berlawanan. Jadi elektron-elektron bergerak

berlawanan dengan arah arus. Berdasarkan gambar 2 nampak bahwa

arus listrik bergerak ke kanan searah dengan muatan positif

sedangkan muatan negatif (elektron) bergerak ke arah kiri.

Gambar 8.2. Arah arus bergerak searah muatan positif

B. Beda Potensial

Untuk mempelajari beda potensial atau tegangan listrik,

perhatikan sebuah baterai. Bila kutub positif dan negatif kita

hubungkan dengan kawat penghantar listrik seperti Gambar 3 maka

arus listrik (I) akan mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Hal ini

disebabkan karena adanya beda potensial antara kutub positif dengan

kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial lebih tinggi

dibandingkan kutub negatif.

Gambar 8.3. Rangkaian sederhana


Jadi arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial

rendah, sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke

potensial tinggi. Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif

pada saat saklar terbuka disebut gaya gerak listrik sedangkan pada

saat saklar tertutup disebut tegangan jepit.

C. Hubungan antara V dan I

Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang

guru Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm dan

lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi: “Besar kuat arus

listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda

potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar

tetap”.

Jika dalam sebuah rangkaian listrik diperoleh pengukuran beda

potensial sebesar V dan kuat arus I pada suatu komponen hambatan

maka besar resistansi (R) komponen tersebut adalah hasil bagi antara

beda potensial (V) dengan kuat arus (I) yang secara matematis ditulis:

V = i. R

D. Resistansi

Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya

kuat arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Pada

radio dan televisi, resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan

tegangan pada nilai tertentu dengan tujuan agar komponenkomponen

listrik lainnya dapat berfungsi dengan baik.

Resistansi suatu material bergantung pada panjang, luas

penampang lintang, tipe material dan temperatur. Untuk material


yang mematuhi hukum Ohm resistansi tidak bergantung pada arus

seperti pada kebanyakan logam, disebut material ohmik. Untuk

material nonohmik, perbandingan V/I bergantung pada arus, sehingga

arus tidak sebanding dengan beda potensial. Resistansi pada kawat

penghantar diketahui sebanding dengan panjang kawat dan

berbanding terbalik dengan luas penampang lintang, yang secara

matematis ditulis:

R = ρ l A

dimana ρ disebut resistivitas dengan satuan ohm meter (Ω.m), l

adalah panjang kawat dengan satuan meter(m) dan A adalah luas

penampang dengan satuan meter bujursangkar (m2). Satuan SI untuk

resistansi adalah volt per ampere, disebut Ohm (Ω). 1Ω = 1 V/A.

E. Energi dan Daya Listrik

1. Energi Listrik

Jika arus listrik mengalir pada penghantar yang berhambatan R

seperti pada Gambar 5, maka sumber arus akan mengeluarkan

energi pada penghantar yang bergantung pada: beda potensial

pada ujung-ujung penghantar (V), kuat arus yang mengalir pada

penghantar (i) dan waktu atau lamanya arus mengalir (t).

Berdasarkan pernyataan di atas, energi listrik dirumuskan:

W = V. I. t = (R.I) I. t = R. I 2 t

Satuan energi listrik adalah Joule. Energi listrik yang dilepaskan

itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah menjadi kalor

(panas). Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang


berasal dari sumber arus. Energi listrik dapat diubah menjadi

bentuk lain, misalnya: Energi listrik menjadi energi kalor, contoh:

setrika, solder, dan kompor; Energi listrik menjadi energi cahaya,

contoh: lampu; Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh:

motor, energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa

pengisian accu, peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam

dengan logam lain).

2. Daya Listrik

Gambar 8.5. Energi Listrik

Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu. Dari

definisi ini, maka daya listrik (P) dapat dirumuskan:

Karena V = I.R maka:

Energi (W)

Daya (P) = = V.I.t

= V. I

Waktu (t) t

P = I 2 R

atau

P = v2

R

Satuan daya listrik adalah watt (W). 1 kW = 1000 W.


F. Kombinasi Resistor

1. Resistor Seri

Dua atau lebih resistor yang dihubungkan sedemikian rupa

seperti pada Gambar 6 sehingga muatan yang sama harus

mengalir melalui keduanya dikatakan bahwa resistor itu

terhubung seri.

Gambar 8.6. Resistor dihubungkan seri

Karena muatan tidak terkumpul pada satu titik dalam kawat yang

dialiri arus konstan maka jika suatu muatan ∆Q mengalir ke R1

selama interval waktu tertentu, sejumlah muatan ∆Q harus

mengalir keluar R2 selama interval yang sama. Kedua resistor

haruslah membawa arus I yang sama. Tegangan jatuh pada R1

adalah IR1 dan yang jatuh pada R2 adalah IR2. Tegangan jatuh

pada kedua resistor adalah jumlah tegangan jatuh pada masingmasing

resistor:

V = IR 1 + IR 2 = I (R 1 + R 2 )

Jadi resistansi ekivalen untuk resistor yang tersusun seri adalah

penjumlahan resistansi yang dapat di tulis:

R eq = R 1 + R 2 + R 3 +...


Ketika terdapat lebih dari dua resistansi yang disusun secara seri,

resistansi ekivalennya adalah:

R eq = R 1 + R 2 + R 3 +... + R n

Untuk mengukur arus yang melalui hambatan (misalnya lampu)

dalam suatu rangkaian dapat ditempatkan amperemeter

(ammeter) secara seri dengan lampu sedangkan voltmeter

dipasang paralel dengan lampu seperti pada gambar 7. Idealnya,

amperemeter harus memiliki resistansi yang sangat kecil

sehingga hanya sedikit perubahan yang terjadi terhadap arus

yang akan diukur sedangkan voltmeter yang baik memiliki

hambatan yang sangat besar sehingga efek terhadap rangkaian

menjadi kecil.

Gambar 8.7. Pemasangan amperemeter dan Voltmeter pada

rangkaian sederhana

Jika dua buah lampu atau lebih diserikan, maka pemasangan

ammeter dan voltmeter seperti ditunjukkan pada Gambar


Gambar 8.8. Pemasangan amperemeter dan Voltmeter pada

rangkaian hambatan seri

2. Resistor Paralel

Tiga resistor yang dihubungkan seperti dalam gambar 9

sedemikian rupa sehingga memiliki beda potensial yang sama

antara keduanya dikatakan terhubung secara paralel.

Gambar 8.9. Resistor dihubungkan paralel

Jika I adalah arus dari titik a ke b, maka pada titik a arus terpecah

menjadi tiga bagian yaitu I1 dalam resistor R1, I2 dalam resistor

R2, dan I3 dalam resistor R3. Arus total dalam rangkaian adalah

jumlah dari arus arus tadi:

I = I1 + I2 + I3, V = V1 = V2 = V3

Resistansi ekivalen untuk dua resistor paralel dapat ditulis

menjadi:


Ketika terdapat lebih dari tiga resistansi yang disusun paralel,

resistansi ekivalennya:

Untuk mengukur besarnya tegangan dan arus yang mengalir

dalam suatu hambatan (lampu) yang diparalelkan, ammeter dan

voltmeter dipasang seperti pada Gambar 10.

Gambar 8.10. Pemasangan amperemeter dan voltmeter pada

rangkaian hambatan paralel

G. Hukum Kirchhoff

1. Hukum I Kirchoff

Hukum pertama Kirchhoff adalah hukum Kirchhoff tentang arus.

Bunyi hukum I Kirchhoff: "Jumlah arus yang masuk dalam titik

percabangan sama dengan jumlah arus yang meninggalkan

titik". Berdasarkan pernyataan di atas, secara matematis hukum

I Kirchhoff ditulis:


∑ I masuk = ∑ I keluar

2. Hukum II Kirchoff

Hukum kedua Kirchoff merupakan hukum Kirchoff tentang

tegangan yaitu: "di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah

aljabar gaya gerak listrik (ggl) dengan penurunan tegangan (V)

sama dengan nol". Secara matematis ditulis:

Σ ε + Σ I.R = 0

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menyelesaikan

persoalan di dalam loop yaitu:

a. Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop

(arah loop dari a ke b).

b. Kuat arus bertanda negatif jika berlawanan dengan arah

loop (arah loop dari a ke b).

c. GGL bertanda negatif jika kutub negatifnya lebih dulu di

jumpai loop dan sebaliknya ggl bertanda positif jika kutub

positif lebih dulu di jumpai loop.


d. Pemilihan arah loop boleh sembarang, tetapi bila nilai I yang

dimaksud bertanda negatif maka arah pemisalan loop

terbalik. Arah pemisalan loop yang terbalik tidak

mengakibatkan nilai arus yang berbeda.

Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah ini:

Gambar 8.12. Rangkaian dengan satu loop

Sesuai dengan hukum II Kirchhoff, besarnya kuat arus yang

melalui rangkaian pada gambar adalah:

(I.R) 0

1 2 I (R r 1 r 2) 0

Sedangkan besarnya beda potensial antara titik A dan B adalah:


LATIHAN

1. Tiga buah hambatan identik dirangkai secara paralel. Jika nilai

hambatan totalnya 0,75 Ohm, tentukan besarnya masing-masing

hambatan!

2. Perhatikan rangkaian berikut.

Diketahui besarnya R1 = 2 Ohm, R2 = 3 Ohm, dan R3 = 5 Ohm.

Jika tegangan totalnya 24 Volt, tentukan besarnya arus yang

mengalir dalam rangkaian!


BAB IX

MAGNET

Magnet adalah suatu benda yang memiliki gejala dan sifat dapat

mempengaruhi bahan- bahan tertentu yang berada di sekitarnya.

Cara membuat magnet:

1. Mengalirkan arus listrik pada logam yang ingin dijadikan magnet.

Sifat magnet yang dihasilkan tidak permanen. Apabila arus listrik

dihentikan, maka sifat magnetnya akan hilang kembali.

2. Menggosokkan magnet permanen pada logam yang ingin

dijadikan magnet. Arah gosokan hanya pada satu arah saja.

Kutub magnet yang dihasilkan pada ujung terakhir penggosok

selalu berlawanan dengan kutub ujung magnet penggosoknya.

Gambar 9.1. Magnet Permanen

3. Induksi, yaitu dengan mendekatkan magnet permanen pada

logam yang ingin dijadikan magnet.


Gambar 9.2. Induksi

A. Bentuk magnet

Magnet dapat berupa magnet alam dan magnet buatan. Magnet

alam memiliki bentuk yang tidak teratur, seperti bongkahan berbagai

bantuan. Berdasarkan bentuknya, magnet buatan mempunyai

beberapa jenis antara lain, magnet batang, magnet silinder, magnet

tabung, magnet U, dan magnet ladam.

B. Kutub magnet

Magnet memiliki dua kutub di kedua ujungnya. Kutub-kutub

tersebut adalah kutub Utara dan kutub Selatan. Adanya garis gaya

magnet dikeduanya menyebabkan adanya hubungan yang menarik

dari kedua kutub. Garis gaya ini merupakan garis khayal dari suatu

magnet yang berasal dari kutub utara menuju kutub selatan.

Berdasarkan asanya garis gaya inilah akan dihasilkan sifat interaksi

antar kutub-kutub magnet. Jika dua kutub magnet yang sama


didekatkan maka akan terjadi sifat saling tolak, sedangkan jika dua

kutub magnet yang berbeda didekatkan, maka akan terjadi sifat salik

tarik.

C. Membuat dan menghilangkan sifat kemagnetan suatu benda

1. Cara membuat sifat kemagnetan:

a. Menggosok benda feromagnetik dengan magnet.

b. Mengaliri benda feromagnetik dengan listrik DC yang

dialirkan melalui kawat yang dililitkan pada bahan

feromagnetik tersebut.

c. Menginduksi bahan feromagnetik.

Benda feromagnetik ada yang sukar dan mudah dibuat

magnet. Besi mudah diubah menjadi magnet tetapi

kemagnetannya hanya bersifat sementara, sedangkan baja

sulit dibuat magnet tapi sifat kemagnetannya sulit untuk

hilang atau bahkan bisa menjadi magnet tetap.

2. Cara menghilangkan kemagnetan

a. Memukul-mukul magnet secara berulang dengan bendabenda

keras.

b. Menjatuhkan magnet secara berulang-ulang.

c. Membakar magnet

d. Mendekatkan magnet dengan arus listrik dalam jangka

waktu yang lama.


D. Medan Magnet

Berdasarkan penemuan Hans Christian Oersted mengenai

medan magnet, dapat dijelaskan mengenai perubahan arah jarum

kompas ketika didekatkan pada kawat berarus listrik. Medan magnet

digambarkan dengan adanya garis gaya magnet. Kaidah yang dibuat

untuk menentukan garis gaya magnet ini dikenal sebagai kaidah

genggaman tangan kanan. Kaidah genggaman tangan kanan ini

menjelaskan hubungan arah arus dengan arah garis gaya magnet yang

dihasilkan. Berdasarkan kaidah ini, arah ibu jari sebagai arah arus,

sedangkan genggaman keempat jari lain merupakan arah garis gaya.

Kaidah genggaman tangan kanan tersebut masih berlaku ketika

kawat yang berarus dibentuk menjadi sebuah kumparan (solenoida),

hanya saja ada perbedaan mengenai penunjukan oleh jari-jarinya.

Pada kumparan, jika arah arus listrik seperti arah genggaman empat

jari, arah medan magnet searah ibu jari. Nilai medan magnet pada

solenoida dipengaruhi oleh kuat arus yang dialirkan, bahan inti, dan

kerapatan gulungan penghantar.

E. Elektromagnet

Elektromagnet dibuat dengan mengalirkan arus pada kumparan

sehingga menimbulkan medan magnet yang menyebabkan inti besi

menjadi magnet.

Kelebihan dari Elektromagnet:

1. Kekuatan kemagnetan dapat diatur sesuai besar kecilnya arus

yang dialirkan ke kumparan.


2. Kekuatan kemagnetan dapat diatur dengan memperbanyak atau

mengurangi jumlah lilitan.

3. Kemudahan memunculkan dan menghilangkan sifat

kemagnetan.

4. Pengubahan pengutuban elektromagnet dapat dilakukan

dengan hanya mengubah arah arus.


LATIHAN

1. Tuliskan perbedaan antara magnet buatan dan magnet alami!

2. Jelaskan bagaima proses pembuatan magnet dengan cara

induksi!


BAB X

BUMI DAN ALAM SEMESTA

Bumi (1 SA dari matahari) adalah planet bagian dalam yang

terbesar dan terpadat, satu- satunya yang diketahui memiliki aktivitas

geologi dan satu-satunya planet yang diketahui memiliki mahluk

hidup. Hidrosfer-nya yang cair adalah khas di antara planet-planet

kebumian dan juga merupakan satu-satunya planet yang diobservasi

memiliki lempeng tektonik. Atmosfer bumi sangat berbeda

dibandingkan planet-planet lainnya, karena dipengaruhi oleh

keberadaan mahluk hidup yang menghasilkan 21% oksigen. Bumi

memiliki satu satelit, bulan, satu-satunya satelit besar dari planet

kebumian di dalam tata surya.

A. Bagian - Bagian Bumi

Melalui pengamatan seismologi (hantaran pada gelombang

gempa bumi) para ahli memperoleh gambaran mengenai susunan

bagian dalam bumi. Bumi ternyata memiliki beberapa lapisan, di mulai

dari yang terdalam yaitu (controsfer/barisfer), lapisan kulit yang padat

(litosfer) dan lapisan air pada permukaan bumi (hidrosfer). Bumi

diselimuti gas, yaitu atmosfer.

1. Inti Bumi (Barisfer/Centrosfer)

Inti bumi terdiri dari tiga bagian, yaitu: mantel (tebalnya 1800

mil), inti luar (tebalnya 1360 mil) dan inti dalam (tebalnya 815mil).

Berat jenis inti bumi diperkirakan 10,7. Pengaruh panas matahri


hanya terasa paling dalam 20m dibawah permukaan bumi.

Setelah 20m kebawah temperaturnya telah konstan, akan tetapi,

makin masuk kedalam bumi temperaturnya makin tinggi.

Umumnya tiap turun 33m temperature akan naik 10C. Angka 33m

ini disebut ‘jumlah geometris’, artinya jumlah meter yang

diperlukan untuk kenaikan temperature 10C, apabila turun

vertical kedalam lapisan bumi.

2. Kulit Bumi (Litosfer)

Kulit bumi (Litosfer) (lithos = batuan, sphaira - bulatan) adalah

bagian bumi yang vital bagi kehidupan manusia, berupa benua,

daratan, pulau-pulau tempat tinggal dan tempat melangsungkan

kehidupan manusia. Lapisan ini terdiri dari dua lapisan, yaitu

lapisan Sial (Silisium dan Aluminium) dengan berat jenis rata-rata

2,65 dan lapisan Sima (Silisium dan Magnesium) dengan berat

jenis rata-rata 2,9.

Kulit bumi terdiri dari zat padat yang disebut batuan (termasuk

pasir, tanah, abu, gunung berapi, kerikil dll) menurut

kejadiaanya, batuan dibedakan atas tiga golongan yaitu:

a. Batuan Beku: terjadi dari magma yang cair dan panas

membeku di dalam atau diluar bumi akibat temperaturnya

turun. Menurut tempat terbentuknya, dibedakan ada tiga

macam, yaitu batuan luar (magma yang cair dan panas

keluar dari kawah gunung berapi saat meletus dan

bersentuhan dengan udara yang tempraturnya lebih

rendah dimuka bumi, akibatnya magma tadi membeku

menjadi batuan), batuan beku sela (magma yang membeku


di jalan keluar muka bumi), dan batuan beku dalam (magma

yang membeku di dalam bumi)

b. Batuan Sedimen (endapan): angin, air, es mengkikis batuan

dan hasil kikisannya diendapkan ke tempat lain. Hasil kikisan

ini ada yang tetap gembur, ada yang menjadi keras

(membatu), karena tekanan dari lapisan di atasnya. Contoh

yang tetap gembur (pasir pantai dan sungai) sedangkan

yang mengeras (konglomrat = kumpulan batu-batu kerikil

yang menyatu dan mengeras dan batuan pasir – kumpulan

pasir yang menyatu dan mengeras)

c. Batuan Metamorf (malihan): batuan sedimen maupun

batuan beku yang telah mengalami perubahan sifat, karena

suhu yang tinggi atau tekanan yang berat. Contoh batu

pualam (marmer)

3. Lapisan Air (Hidrosfer)

Hidrosfer (Hydro = air, sphaira = bulatan) ialah semua perairan

yang berada di bumi, yaitu samudra, lautan, danau, sungai dan

air tanah. Kira-kira 71% dari planet bumi ini nerupakan lapisan air.

Air dari laut, sungai, danau menguap (evaporasi) ditambah dari

penguapan vegetasi (transpirasi) akan membentuk awan. Awan

yag terbawa oleh angin ketempat yang lebih tinggi akan

mengalami pendinginan (kondensasi) sehingga terurai menjadi

titik-titik air yang karena gaya beratnya akan turun kemuka bumi

sebagai hujan (presipitasi). Setelah sampai dimuka bumi,

sebagian mengalir diatas permukaan bumi dan aliran bawah

permukaan, mengisis kembali danau, sungai, dan laut srta


diserap kembali oleh tumbuhan. Dengan demikian terjadilah

siklus hidrologi.

4. Lapisan Udara

Lapisan udara (Atmosfer = uap, udara, Sphaira = bulatan)

menyelimuti bumi. Berdasarkan sifatnya dibagi dalam beberapa

lapisan.

a. Troposfer

Didaerah tropika, tinggi troposfer bisa mencapai 18km, di

daerah kutub hanya 6km. gejala cuaca sehari-hari seperti

awan, embun, hujan, salju, angin terjadi pada lapisan ini.

Pada lapisan ini terdapat gejala ‘Lapse Rate’ artinya setiap

naik 100m, suhu akan turun rata-rata 0,60C. Pada troposfer

terdapat penurunan suhu yang disebabkan oleh sangat

sedkitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek

dari matahari, sebaliknya permukaan tanah member panas

pada troposfer di atasnya. Pertukaran panas banyak terjadi

pada troposfer bawah, karena itu suhu turun dengan

bertambahnya ketinggian mulai dari permukaan tanah.

Udara troposfer atas sangat dingin, dengan demikian lebih

berat dibandingkan dengan udara di atas tropoause

sehingga udara troposfer tidak dapat menembus

tropoause.

b. Stratosfer

Lapisan udara di atas tropopause di sebut stratosfer.

Kenaika suhu pada lapisan ini di sebbkan oleh unsure ozon

(O3) yang menyerap radiasi ultra violet dari matahari.


Stratosfer bagian atas di baasi oleh stratopause, yang

terletak pada ketinggian 60 km. lapisan diatas stratopause

di sebut mesosfer, yang terletak antara ketinggian 60 km

dan 80 km.

c. Mesosfer

Pada lapisan ini di tandai penurunan suhu rata- rata0,4

derajat Celsius setiap naik 100 m. bagian atas mesosfer

dibatasi mesopause, lapisan pada atmosfer yang paling

rendah (kira-kira 1000c), terletak pada ketinggian 85 km di

atas mesopause terdapat lapisan termosfer, terletak pada

ketinggian 85 km dan 300 km, suhu pada lapisan ini dari -

1000 C sampai ratusan bahkan ribuan derajat.

d. Termosfer

Lapisan ini dibatasi oleh termopause, terletak pada

ketinggian 300 km sampai 1000 km. suhu termopause

konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan

waktu. Pada malam hari suhu berkisar antara 300 C- 1200 C

dan pada siang hari antara 700 C-1700 C.

e. Atmosfer

Atmosfer penting bagi khidupan di bumi karena tanpa

atmosfer, makluk hidup tidak dapat hidup. Atmosfer juga

sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari

yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas

ke ruang angkasa pada malam hari. Sangat beruntung

bahwa atmosfer menyebabkan ambatan bagi benda yang

bergerak melaluinya, sehingga meteor melalui atmosfer


akan menjadi panas dan hancur sebelum mencapai

permukaan bumi. Atmosfer bersifat kompresibel (bias

dimanpatkan) sehingga lapisan atmosfer hewan lebih padat

daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara

berkurang sesuai ketinggian. Atmosfer bumi mengandung

berbagai macam gas, yang berfungsi melindungi dan

member kehidupan bagi makhluk hidup yang berada di

bumi. Dengan makin meningkatnya pencemaran udara,

kandungan gas yang ada di atmosfer ikut berubah.

Perubahan ini berakibat bencana bagi makhluk hidup yang

ada di bumi. bencana yang timbul antara lain: hujan asam,

penipisan ozon, dan pemanasan global.

B. Gerak Rotasi, Gerak Revolusi dan Grativasi Bumi

Bumi berputar pada porosnya dengan arah barat-timur san sekali

putaran memerlukan waktu 23 jam 36 menit 4 detik. Gerakan Bumi

berputar pada porosnya disebut rotasi Bumi.

Akibat rotasi Bumi yaitu:

• Gerak semu harian matahari, seolah-olah matahari terbit di

sebelah timur dan terbenam di sebelah barat

• Pergantian siang dan malam, dimana separuh dari bola bumi

menerima sinar matahari (siang), sedangkan separuh lainnya

mengalami kegelapan (malam)

• Pembiasan arah angin dan arus laut, seperti yang dijelaskan

dalam hukum Buys Ballot. Angin dibelahan bumi utara tidak

bergerak lurus dari tekanan udara maksimum ke daerah udara


tekanan minimum, tetapi dibelahan bumi utara dibiaskan ke

kanan dan di belahan bumi selatan dibiaskan ke kiri

• Perbedaan waktu antara tempat-tempat yang berbeda garis

bujurnya

• Bentuk Bumi bulat pepat, pada bagian kutub mengalami

pemepatan dan bagian ekuator mengalami pengembungan.

• Bumi disamping berputar pada porosnya, juga berputar

mengintari matahari dan sekali berputar memerlukan 365,25

hari, gerakan bumi berputar mengintari matahari disebut

revolusi Bumi.

Akibat revolusi Bumi yaitu:

• Di daerah sebelah utara garis balik utara (Tropic of Cancer) dan

sebelah selatan (Tropic of Capricon) mengalami empat musim

(panas-gugur-dingin-semi) bergantian

• Perbedaan lamanya siang dan malam, pada musim panas siang

hari lebih panjang daripada malam, sebaliknya pada musim

dingin malam hari lebih panjang daripada siang harinya.

C. Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan

Bila kedudukan matahari-bumi-bulan berada pada satu garis

lurus, sehingga sinar matahari yang akan diterima bumi atau bulan

menjadi terhalang, terjadi gerhana. Gerhana bulan terjadi karena

permukaan bulan tertutup oleh bayangan bumi. Gerhana bulan akan

terjadi pada fase bulan purnama. Kemiringan bidanng edar bulan

terhadap ekliptika, menyebabkan gerhana bulan tidak terjadi pada

setiap bulan purnama. Gerhana matahari terjadi karena ada bagian


bumi yang tertutup oleh bayangan bulan. Ada tiga macam gerhana

matahari, yaitu gerhana matahari total, gerhana matahari sebagian

(parsial) dan gerhana matahari cincin.

D. Mengenal Alam Semesta

Berdasarkan ukuran besarnya materi di alam semesta ini dapat

dibagi dalam dua bagian besar, yaitu bagian yang berukuran sangat

kecil, dalam orde mikron atau bahkan yang lebih kecil lagi, dan ada lagi

benda-benda yang berukuran sangat besar dengan ukuran meter,

kilometer, atau bahkan ribuan kilometer. Benda-benda dengan

ukuran sangat kecil termasuk dalam mikrokosmos, seperti sel,

jaringan, atom, proton, elektro sehingga untuk melihatnya perlualat

bantu khusus atau bahkan hanya dapat diamati dari gejalanya saja.

Sebaliknya objek pengamatan yang sangat besar misalnya bulan,

Bumi, satelit dan semua isi alam semesta lainny. Obyek yang sangat

besar itu pun adakalanya dalam pengamatan tampak dengan ukuran

yang sangat kecil, sehingga untuk pengamatan sering menggunakan

pula alat bantu misalnya teleskop karena letaknya yang sangat jauh.

Oleh sebab itulah pengamatan dan penelitian dalam alam semesta

khususnya benda-benda langit berbeda pendekatannya dengan

pengamatan dan penelitian benda-benda yang ada di Bumi.

Perbedaan utama pengamatan benda angkasa memerlukan alat

bantu untuk melihat benda-benda yang jauh posisinya dengan

teleskop.

Tanpa menggunakan alat bantu pengamatan seperti teropong,

orang pada zaman dahulu menganggap Bumi berupa dataran yang


pipih, dan mengira Bumi sebagai pusat dari semua materi yang ada di

ala mini termasuk matahari. Paham ini disampaikan oleh Ptolomeus

dikenal dengan paham geosentri, paham yang dianut oleh orangorang

Yunani Kuno hingga sekitar abad 14 abad. Barulah pada tahun

1540-an seorang astronomi Polandia yang bernama Nicolas

Copernicus memperkenalkan teori Heliosentris, yang menyatakan

bahwa planet-planet termasuk Bumi bergerak mengelilingi Matahari.

Setelah ditemukan teleskop oleh Galilei (1564-1642), makan makin

membuat pengamatan menjadi mudah, jelas dan makin banyak benda

angkasa yang dapat dimikmati.

E. Terbentuknya Alam Semesta

1. Mikrokosmos

Tahun 1665 Robert Hooke ilmuwan bangsa Inggris, dengan

menggunakan mikroskop yang masih sederhana, melihat bahwa

gabus terdiri dari struktur gelembung berdinding seperti sarang

lebah. Rongga berdinding ini disebut sel oleh para ilmuwan sel

sebagai kota-kota kecil yang berisi bahan kehidupan. Dengan

mikroskop modern dapat dilihat bahwa sel buhkan hanya

sebagai wadah kehidupan, tetapi lebih merupakan bahan

kehidupan. Saat ini belum ada ahli kimia yang mampu meniru

produksi antibody tertentu padahal merupakan kegiatan rutin

setiap hari. Tahun 1869 Friedrich Miescher seorang ahli biokimia

berhasil memisahkan suatu zat dari inti sel. Zat ini sekarang oleh

para ilmuwan dinamakan asam deoksiri bonykleat atau disingkat


dengan DNA yang merupakan rantai antara zat bernyawa dan

tak bernyawa.

2. Makrokosmos

Tiga teori tentang terbentuknya alam semesta yaitu teori big

bang, teori steady state dan teori osilasi, teori ledakan yang

sangat hebat, kemudian bagian-bagiannya berputar membentul

galaksi-galaksi. Teori ini bertolak dan asumsi adanya suatu massa

yang sangat besar sekali dan mempunyai berat jenis yang sangat

besar, meledak dengan hebat karena ada reaksi inti. Massa itu

kemudian bergerak mengembang dengan sangat cepatnya

menjauhi puat ledaka. Setelah berjuta-juta tahun, massa yang

berserakan itui terbentuk menjadi kelompok-kelompok

galaksiyang ada sekarang. Mereka terus bergerak menjauhi titik

pusatnya. Teori ini didukung oleh kenyataan dari pengamatan

bahwa galaksi-galaksi itu memang bergerak menjauhi titik pusat

yang sama. Teori Teady State mengatakan bahwa galaksi-galaksi

menjauh dan dunia ini mengembang, kemudian disela-selanya

akan muncul galaksi-galaksi baru, sedangkan teori Oscililation

atau teori ekspansi-kontraksi menganggap bahwa alam semesta

yang terdiri dari galaksi-galaksi ini mengalami penyusutan dan

merapat kemudian m meledak dan dalaksi-galaksi penyusun

alam semesta ini kembali merapat lagi dan proses berulang

tetapi dalam waktu yang sangat lama, yaitu ratusan juta tahun.

Teori ini berdasarkan pemikiran bahwa ada suatu siklus ini

berlangsung dalam waktu 30.000 juta tahun. Dalam masa

ekspansi terbentuklah galaksi-galaksi serta bintang-bintangnya.


Ekspansi ini didukung oleh adanya tenagayang bersumber dari

reaksi hydrogen yang pada akhirnya akan membentuk bebagai

unsur- unsur yang terbentuk menyusut dengan mengeluarkan

tenaga berupa panas yang sangat tinggi.

LATIHAN

1. Tuliskan bagaimana proses terjadinya gerhana bulan dan

gerhana matahari!

2. Gambarkan sistem tata surya!


DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Mikrojuddin. 2007. Fisika SMA dan MA untuk kelas XI

Semester 1. Jakarta: Esis.

Admiranto, A. Gunawan. 2009. Menjelajah Tata Surya. Yogyakarta:

Kanisius

Giancoli, Douglas C.2014. Fisika: Prinsip dan Aplikasi Edisi ke 7 Jilid 1.

Jakarta: Penerbit Erlangga

Johari, J.M.C dan Rachmawati. 2006. Kimia SMA dan MA untuk kelas

X. Jakarta: Penerbit Erlangga

Kanginan, Marthen. 2007. Fisika untuk SMA Kelas X Semester 2.

Jakarta: Penerbit Erlangga

Tipler, P. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta:

Penerbit Erlangga


Buku Konsep Dasar Fisika dan Kimia_pdf biasa

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?