FISIKAFISIKA

BAB 1 : GAYA

BAB 2 : ENERGI DAN USAHA

BAB 3 : TEKANAN

BAB 4 : GETARAN DAN GELOMBANG

BAB 5 : CAHAYA

BAB 1 : GAYA

BAB 2 : ENERGI DAN USAHA

BAB 3 : TEKANAN

BAB 4 : GETARAN DAN GELOMBANG

BAB 5 : CAHAYA

BAB I

GAYA

1. BAGAN MENGENAI GAYA

Eksperimen Newton gaya dan gerak

Contoh Gaya

Mempermudah pekerjaan dan memperkecil gaya melakukan usaha

Meliputi

BIDANG

MIRING

PESAWAT SEDERHANA

ANALISIS GAYAHUKUM NEWTON

Dibedaka

n menjadi

RESULTAN

GAYA

GAYA YANG BEKERJA PADA SUATU BENDA

DAPAT DIPADUKAN

GAYA TAK

SENTUH

GAYA

GAYA SENTUH

Sifat

Hasi

l

HUKUM I

NEWTON

ΣF = 0

HUKUM II

NEWTON

a =

HUKUM III

NEWTON

Faksi = - Freaksi

GAYA

GESEKAN

GAYA

BERAT

TUAS KATROL RODA GIGI

2. DEFINISI GAYA, RUMUS GAYA DAN GAYA BERAT

1. Definisi Gaya

Gaya, di dalam ilmu fisika, adalah interaksi apapun yang dapat menyebabkan

sebuah benda bermassa mengalami perubahan gerak, baik dalam bentuk arah,

maupun konstruksi geometris. Dengan kata lain, sebuah gaya dapat menyebabkan

sebuah objek dengan massa tertentu untuk mengubah kecepatannya (termasuk

untuk bergerak dari keadaan diam), atau berakselerasi, atau untuk terdeformasi.

Gaya memiliki besaran (magnitude) dan arah, sehingga merupakan kuantitas

vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton

(dilambangkan dengan N). Gaya sendiri dilambangkan dengan simbol F.

Gaya tidak dapat dilihat wujudnya, tetapi gaya dapat diketahui sumber dan

pengaruhnya. Gaya dapat mengubah gerak benda dan dapat pula mengubah

bentuk benda. Gaya dapat mengubah gerak benda diantaranya: benda yang semula

diam menjadi bergerak, benda yang bergerak menjadi semakin cepat, dan benda

yang bergerak menjadi semakin lambat/ diam. Sedangkan benda dapat mengubah

bentuk benda diantaranya ialah benda menjadi semakin panjang dan menjadi

pipih. Besaran gaya yang dimiliki oleh setiap sumber gaya tidak sama, misalnya

gaya yang dihasilkan ketika menendang bola antara orang satu dengan yang lain

mungkin berbeda-beda.

2. Rumus Gaya

Rumus gaya paling populer adalah rumus yang diambil dari teori yang

dikemukakan oleh Newton dalam Hukum I Newton yang berbunyi:

"Benda yang dalam keadaan dian akan mempertahankannya untuk tetap diam dan

benda yang sedang bergerak lurus beraturan akan cenderung mempertahankan

keadaannya untuk bergerak lurus beraturan dalam arah yang sama selama tidak

ada gaya yang bekerja padanya"

Rumus gaya yang berlaku menurut Hukum Newton I dan Hukum Newton II

adalah sebagai berikut:

F = m.a

Keterangan:

F = Gaya (Newton)

m = Massa benda (Kg)

a = Percepatan (m/s2)

3. Gaya Berat

Gaya berat atau biasanya disingkat berat adalah gaya gravitasi yang bekerja

pada benda bermassa. Lambang gaya berat adalah w, singkatan dari weight.

Dalam fisika, berat dari suatu benda adalah gaya yang disebabkan oleh gravitasi

berkaitan dengan massa benda tersebut. Massa benda adalah tetap di mana-mana,

namun berat sebuah benda akan berubah-ubah sesuai dengan besarnya percepatan

gravitasi di tempat tersebut.

Berat dihitung dengan mengalikan massa sebuah benda dengan percepatan

gravitasi di mana benda tersebut berada. Berat sebuah benda di bumi akan berbeda

dengan beratnya di bulan. Sebuah benda bermassa 10 kilogram, akan tetap

mempunyai massa 10 kilogram di bumi maupun di bulan, namun di bumi benda

tersebut akan mempunyai berat 98 Newton, sedangkan di bulan, benda tersebut

akan mempunyai berat 16,3 Newton saja.

Rumus untuk berat:

apabila percepatan gravitasi, massa benda dan berat benda. Satuan SI (Sistem

International) untuk berat adalah newton (N).

Diterapkan untuk menghitung gaya berat :

w = m g

Keterangan :

F = gaya (satuan internasional = Newton)

w = gaya berat (satuan internasional = Newton)

m = massa benda (satuan internasional = kg)

a = percepatan (satuan internasional = m/s2)

g = percepatan gravitasi (satuan internasional = m/s2)

3. JENIS-JENIS GAYA

a. Jenis Gaya sentuh terdiri dari beberapa jenis gaya, diantaranya :

1. Gaya Otot

Gaya otot merupakan gaya yang berasal dari otot manusia atau otot hewan.

Contoh gaya otot : Kuda menarik andong, Arya mendorong gerobag dan Ani

menarik gerobak.

2. Gaya Gesek

Gaya gesek merupakan gaya yang ditimbukan ketika dua permukaan benda

saling bersentuhan. Semakin kasar permukaan benda menyebabkan semakin

besar pula gaya gesek yang ditimbulkan. Contoh gaya gesek : Kendaraan yang

sedang melaju kemudian di rem menyebabkan kendaraan berhenti, gaya gesek

antara rem dan ban kendaraan menyebabkan kendaraan berhenti.

3. Gaya Pegas

Gaya pegas merupakan gaya yang terjadi pada pegas. Gaya pegas berupa

regangan dan rapatan.

Contoh gaya pegas :

a. Karet gelang yang ditarik

b. Anak panah yang melesat dari busurnya

c. Batu yang terlempar dari ketapel;

b. Jenis Gaya Tak Sentuh terdiri dari beberapa jenis gaya, diantaranya :

1. Gaya Magnet

Gaya magnet merupakan gaya yang berasal dari magnet. Jika jarum kita

dekatkan dengan magnet maka jarum akan bergerak mendekati magnet

kemudian menempel pada magnet. Hal ini terjadi karena adanya gaya magnet.

Gaya magnet dimanfaatkan oleh tukang arloji untuk mencari jarum jam yang

hilang, gaya magnet juga dimanfaatkan untuk mengangkat barang-barang

rongsokan besi.

2. Gaya Coulomb

Gaya Coulomb atau gaya listrik merupakan gaya yang timbul karena adanya dua

buah muatan listrik yang dipisahkan oleh jarak tertentu. Jika muatan listrik maka

akan timbul gaya tolak menolak sedangkan jika muatan listrik berbeda jenis

maka akan timbul gaya tarik menarik.

3. Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi merupakan gaya yang ditimbulkan oleh dua benda bermassa

untuk menarik benda lain ke arah pusat gaya tersebut. Contoh gaya gravitasi

adalah buah mangga yang jatuh ke bawah dari pohonnya karena adanya

pengaruh gaya gravitasi bumi.

4. 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:

a) Resultan gaya searah

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

dari resultan gaya searah. Secara matematis, besarnya resultan gaya pada resultan

gaya searah dapat ditulis sebagai berikut :

b) Resultan gaya berlawanan arah

Pada resultan gaya ini gaya bekerja dengan arah yang berlawanan. Berikut ini

adalah gambar dari resultan gaya berlawanan arah. Secara matematis, besarnya

resultan gaya pada resultan gaya berlawanan arah dapat ditulis sebagai berikut:

5. HUKUM NEWTON

Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika

klasik . Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu

benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan

pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad dan dapat dirangkum sebagai

berikut:

1. Hukum Pertama: Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor

dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda

tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:

Artinya :

Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang

tidak nol bekerja padanya. Setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan

kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti

jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau

bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan). Hal ini berlaku

jika dilihat dari kerangka acuan inersial.

2. Hukum Kedua: Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel

sama dengan banyaknya perubahan momentum linier p terhadap waktu :

Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan, variabel

massa (sebuah konstan) dapat dikeluarkan dari operator diferensial dengan

menggunakan aturan diferensiasi. 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 F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda

sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.

3. Hukum Ketiga: Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu

dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B

memberikan gaya terhadap satu sama lain.

Dengan:

Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan

Fb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.

Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum kekekalan

momentum, namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum

adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui teorema Noether dari

relativitas Galileo dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang

membuat hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika

medan gaya memiliki momentum, dan dalam mekanika kuantum. Gaya aksi dan

reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan

segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B,

maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki

besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum

aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.

Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophiæ

Naturalis Principia Mathematica, pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687. Newton

menggunakan karyanya untuk menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda

fisik maupun sistem.

6. PESAWAT SEDERHANA

Bidang Miring

Salah satu jenis pesawat sederhana yaitu bidang miring. Bidang miring ialah sebuah

pesawat sederhana yang digunakan untuk memudahkan pemindahan suatu beban ke

tempat yang lebih tinggi, dengan cara mendorong beban daripada dengan mengangkat

beban itu. Dengan bidang miring, gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil dan jarak

perpindahan menjadi lebih besar. Misalnya seseorang akan memindahkan sebuah peti

ke dalam truk setinggi h dengan bidang miring. Besar usaha yang diperlukan untuk

memindahkan peti tersebut adalah berat beban (w) dikalikan dengan jarak yang harus

ditempuh beban (h). Ternyata, orang tersebut tidak mampu mengangkat peti. Untuk

memudahkannya, diambilnya papan sepanjang s, lalu dijadikan bidang miring. Jika

gaya yang diberikan sebesar F, usahanya adalah F . S.

Rumus yang berlaku dalam bidang miring adalah sebagai berikut:

W x h = F x s

Keterangan dari rumus diatas ialah :

W = Beban (N)

F = Gaya (N)

s = Panjang bidang miring (m)

h = Tinggi bidang miring (m)

Semakin panjang bidang miring yang digunakan akan semakin besar keuntungan

mekanik yang diberikan dan semakin kecil gaya yang diperlukan. Contoh pesawat

sederhana yang menggunakan prinsip bidang miring adalah sekrup. Sekrup diputar

dengan gaya lebih besar daripada usaha yang dibutuhkan sehingga sekrup dapat

menembus kayu.

Tuas

Tuas atau pengungkit biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh pada

saat kita membuka tutup botol dengan pembuka tutup botol, jungkat-jungkit, linggis,

dan lain sebagainya. Tuas digunakan untuk memindahkan benda yang berat.

Prinsipnya adalah, semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, maka semakin kecil

gaya yang diperlukan untuk mengangkat suatu beban. Rumusnya adalah sebagai

berikut :

W . Lb = F . Lk

W : Beban (Newton)

Lb : Jarak Beban dengan titik tumpu (Meter)

F : Kuasa (Newton)

Lk : Jarak Kuasa dengan titik tumpu (Meter)

Pada tuas sendiri dibagi menjadi 3 golongan yaitu:

1. Tuas golongan pertama, yaitu titik tumpu berada di antara titik beban dan titik

kuasa.

2. Tuas golongan kedua, yaitu titik beban berada di antara titik tumpu dan titik

kuasa.

3. Tuas golongan ketiga, yaitu titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik

beban.

Katrol

Penerapan pesawat sederhana yang satu ini paling sering kita gunakan

pada saat menimba air di sumur. Kita melakukan tarikan untuk

mengangkat beban. Penjelasan paling singkatnya yaitu sebuah roda

berputar pada porosnya yang dilewati oleh seutas tali. Pada ujung tali

tersebut terdapat gaya yang diberikan (ditarik oleh tangan) dan di ujung

lainnya terdapat beban yang akan diangkat.

Katrol dibagi menjadi tiga yaitu:

Katrol tetap, yaitu katrol yang tidak berpindah pada saat digunakan.

Katrol bebas, yaitu katrol yang bisa berpindah tempat saat digunakan.

Katrol ganda, yaitu katrol yang merupakan gabungan dari katrol

tetap dan katrol bebas.

Pada katrol tetap keuntungan yang akan kita dapat yaitu kita akan mudah

untuk mengangkat suatu beban dengan cara menariknya kebawah. Pada saat

anda menarik beban tersebut anda terbantu dengan berat badan kita. Bukan

hanya itu, katrol jenis ini akan memperingan anda dalam menarik beban

karenaanda menarik beban ke arah bawah.

Berbeda dengan katrol tetap, keuntungan yang kita dapat ketika

menggunakan katrol bebas yaitu kita hanya memerlukan setengah tenaga

dalam mengangkat suatu benda. Contoh ketika kita mengangkat beban

sebesar 20 N maka dengan katrol bebas anda hanya memerlukan gaya 10 N

untuk mengangkatnya.

Roda Berporos

Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuah

roda berputar yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar

bersama-sama.  Roda  dan  poros  merupakan  pesawat  sederhana  yang

berfungsi memperbesar kecepatan dan gaya.

Sepeda merupakan contoh alat yang bekerja menggunakan prinsip roda dan

poros. Fungsi roda dan poros adalah untuk memungkinkan manusia bergerak

lebih cepat. Contoh benda yang bergerak dengan menggunakan prinsip

roda dan poros antara lain motor, mobil, kursi roda, dan sepatu roda.

Keuntungan mekanis yang diperoleh dari roda dan poros dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan berikut:

Kecepatan  yang  dihasilkan  oleh  sepeda  diperoleh  dari perbandingan

antara jari-jari roda dan jari-jari poros (gir). Misalnya, pada sepeda balap. Jika gir

belakang disetel pada jari-jari terkecil maka sepeda akan melaju dengan kencang.

Jika gir roda belakang disetel  pada  jari-jari  yang  besar  maka  laju  sepeda  balap 

akan melambat.

SOAL PENDALAMAN I

1. Sebuah benda 6 kg didorong oleh gaya 60N, maka benda ini mendapatkan percepatan

sebesar ….

A. 0,1 m/s2

B. 54 m/s2

C. 10 m/s2

D. 360 m/s

2. Sebuah delman bermassa 500 kg bergerak dengan percepatan 50 cm/s2. Tentukan gaya

yang bekerja pada delman tersebut …

A. 250 N

B. 500 N

C. 750 N

D. 1000 N

3. Balok yang manakah yang memiliki percepatan terbesar ….

A.

B.

2 kg3 N

12 N 5 N

C.

2 kg2 N

10 N 5 N

2 kg1 N

9 N 3 N

D.

4. Dua buah gaya F1 = 45 N dan F2 = 65 N memiliki arah yang berlawanan. Resultan

kedua gaya tersebut adalah ….

A. 20 N searah dengan F1

B. 20 N searah dengan F2

C. 110 N searah dengan F1

D. 110 N searah dengan F2

5. Sebuah gaya bekerja pada benda 5 kg dengan percepatan 4m/s2. Jika gaya tersebut

pada benda 10 kg maka percepatannya menjadi ….

A. 1 m/s2

B. 2 m/s2

C. 3 m/s2

D. 4 m/s2

6. Berat suatu benda 34,3 N. jika percepatan gravitasi bumi 9,8 N/kg. Massa benda

tersebut adalah ….

A. 3,50 g

B. 35,0 g

C. 350 g

D. 3500 g

7. Sebuah balok kayu terletak pada bidang miring licin seperti gambar. Jika massa balok

tersebut 50 kg dan 9 = 10 m/s2 maka besar gaya untuk menaikkan balok kayu tersebut

sampai puncak bidang miring adalah ….

2 kg4 N

13 N 6 N

A. 50 N

B. 100 N

C. 250 N

D. 500 N

8. Pesawat sederhana berikut yang memanfaatkan prinsip tuas adalah ….

A. Katrol

B. Gerobak

C. Paku

D. Tangga

9. Perhatikan gambar berikut! Agar posisi tuas tersebut menjadi seimbang dan bila

percepatan gravitasi di tempat ini 10 m/s2, maka massa beban yang diangkat adalah

….

A. 500 kg

B. 250 kg

C. 50 kg

D. 25 kg

10. Perhatikan gambar berikut!

1. Katrol tetap

2. Katrol bebas ( 2 katrol)

3. Katrol bebas (3 katrol)

4. Katrol bebas (4katrol)

Dari gambar diatas, yang memiliki keuntungan mekanis paling besar adalah ….

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

BAB II

ENERGI DAN USAHA

A. SKEMA MENGENAI ENERGI

Contoh

Besarnya

Terdiri dari

Besar perubahan energi

Karena (usaha) tiap satuan waktu

kelajuan

ENERGI

MEKANIKW = F x sW = E2 – E1

ENERGI

USAHA

ENERGI

POTENSIA

L

ENERGI

KINESTETI

K

PERUBAHAN

ENERGI

DAYA

ENERGI KIMIA

ENERGI LISTRIK

ENERGI PANAS

DAN LAIN - LAIN

HUKUM KEKEKALAN

ENERGI

P =

Hasil perubahan atau perpindahan energi

Dapat mengalami

Karena

posisinya

Pada benda

Bergerak

Mengikuti

Besar

nya

B. DEFINISI ENERGI

Pengertian energi berdasarkan ilmu fisika adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

Kemampuan ini diukur dengan variabel waktu dan besarnya usaha yang dilakukan.

Tidak ada pengertian energi selain ini yang sangat menggambarkan apa itu energi.

Menurut KBBI energi didefiniskan sebagai daya atau kekuatan yang diperlukan

untuk melakukan berbagai proses kegiatan. Energi merupakan bagian dari suatu

benda tetapi tidak terikat pada benda tersebut. Energi bersifat fleksible artinya dapat

berpindah dan berubah.

C. BENTUK – BENTUK ENERGI

1. Energi Kimia

Energi kimia adalah energi yang paling dibutuhkan oleh makhluk hidup

dikarenakan pada bentuk kimiawi, energi mampu disimpan lebih lama. Energi

kimia tersimpan dalam bahan bahan makanan. Dalam metabolisme sel, ATP

adalah salah satu bentuk energi kimia yang paling berguna dan penting untuk

manusia. Energi kimia juga tersimpan dalam bahan bakar yang sering kita

gunakan seperti bensin, dan minyak tanah. Energi ini muncul karena terjadi proses

pemecahan ikatan kimia dalam susunannya sehingga menghasilkan energi.

Melalui penjelasan diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa energi kimia

merupakan energi yang paling utama di dunia ini. Dalam kehidupan sehari-hari

sumber energi kimia antara lain: makanan, bahan bakar minyak, kayu bakar, dan

aki. Jadi, energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam senyawa-senyawa

kimia.

2. Energi Listrik

Energi listrik merupakan energi yang saat ini paling banyak digunakan dan

dianggap penting oleh penduduk dunia. Energi ini muncul karena adanya

perbedaan muatan antara dua buah titik penghantar. Energi listrik dihasilkan oleh

pembangkit tenaga listrik. Energi ini mampu diperoleh dari perubahan berbagai

sumber energi seperti air, angin, panas, cahaya, dan bahan bakar fosil (kimiawi).

Energi tersebut dikonversikan menjadi energi listrik melalui terputarnya turbin

yang merupakan dinamo yang mampu menghasilkan medan listrik. Untuk cahaya,

energi listrik diperoleh berdasarkan reaksi fotovoltaik pada permukaannya

sehingga menyebabkan perbedaan muatan dan menghasilkan listrik. Energi listrik

timbul dan perpindahan muatan-muatan listrik. Listrik merupakan salah satu

bentuk energi yang paling banyak digunakan. Misalnya, listrik untuk peralatan

rumah tangga (magic jar, setrika, kompor listrik), peralatan elektronik, dan lampu

penerangan.

3. Energi Panas

Energi panas sering disebut juga energi kalor, merupakan salah satu bentuk energi

yang berasal dari partikel-partikel penyusun suatu benda. Energi listrik dapat

diubah menjadi energi kalor/panas. Misalnya pada setrika listrik, kompor listrik,

solder listrik, dan alat pengering rambut (hair dryer). Sumber energi panas yang

sangat besar berasal dari Matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat

dapat membantu manusia dan makhluk hidup lainnya untuk hidup dan

berkembang biak. Energi panas pun merupakan hasil perubahan energi yang lain,

seperti dari energi listrik, energi gerak, dan energi kimia. Energi panas

dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukan usaha seperti

menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.

4. Energi Bunyi

Energi ini merupakan salah satu bentuk perubahan energi. Bunyi mampu

penghantar seperti udara ataupun benda lainnya. Satuan bunyi adalah desibell.

Energi bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh getaran benda. Contohnya, bunyi

bel listrik, bunyi orang berbicara, dan bunyi alat-alat musik. Adanya bunyi

memungkinkan kita dapat menikmati suara musik yang merdu, karena energi

bunyi mampu menggetarkan gendang telinga sehingga bunyi bisa terdengar.

Bunyi memiliki energi, buktinya bunyi halilintar bisa memecahkan kaca jendela.

5. Energi Nuklir

Energi ini adalah energi yang berada dalam setiap materi atau zat yang tentunya

tersusun atas atom atom dan material penyusun atom seperti elektron, neutron dan

proton. Energi nuklir sebenarnya juga merupakan energi kimia akan tetapi lebih

bersifat spesifik dan membutuhkan usaha yang lebih dalam menggunakannya.

Energi nuklir ini dapat diperoleh melalui proses yang cukup rumit dan untuk

sekarang ini hanya mampu diambil dari materi yang bersifat radioaktif serta tidak

stabil dengan inti yang berat seperti Uranium dan Plutonium. Untuk atom atom

lain masih terbilang cukup sulit. Energi nuklir ini sesuai dengan rumus E=mc2.

Sehingga energi yang sangat besar dapat dihasilkan dalam jumlah massa yang

sedikit saja. Contoh reaksi nuklir yang ada adalah matahari yang terus menerus

berpijar, kemudian pembangkit listrik tenaga nuklir (reaktor nuklir) serta Bom

Atom (Bandingkan dengan ledakan Hiroshima dan Nagasaki). Energi nuklir

terjadi karena adanya reaksi fisi atau reaksi fusi dalam atom dan unsur radioaktif

seperti uranium. Energi nuklir bisa dimanfaatkan untuk sumber energi pada

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.

D. PERUBAHAN ENERGI

Manusia menggunakan sumber-sumber energi yang disediakan alam sejak dulu. Dari

sekian banyak bentuk energi yang kita ketahui, energi listrik merupakan salah satu

bentuk energi yang paling mudah diubah ke dalam bentuk energi yang lain. Oleh

karena itu, setiap ditemukan bentuk energi baru, orang cenderung mengubahnya

menjadi berbentuk energi listrik sebelum dimanfaatkan. Satu bentuk energi dapat

berubah ke bentuk energi yang lain. Untuk mengubah bentuk energi listrik diperlukan

alat listrik. Energi listrik dapat diubah ke berbagai bentuk energi antara lain

energi cahaya, energi kalor, energi bunyi, energi kinetik, dan energi kimia. Perubahan

bentuk energi listrik selalu memenuhi hukum kekekalan energi. Hukum tersebut

berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya

dapat berubah dari bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain.”

Contoh perubahan energi antara lain sebagai berikut:

1. Energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada setrika listik, kompor listrik

dan solder listrik.

2. Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu

3. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman (pengisian aki)

4. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis.

E. ENERGI MEKANIK

Energi mekanik adalah jumlah energi dalam sistem mekanis, atau kelompok benda

yang berinteraksi berdasarkan prinsip mekanik dasar. Energi mekanik termasuk energi

kinetik atau energi gerak, dan energi potensial atau energi yang tersimpan karena

posisi. Biasanya, dalam sistem mekanis, gravitasi adalah satu-satunya gaya luar utama

yang perlu dipertimbangkan. Sebaliknya, dalam sistem kimia, gaya antara molekul

individual dan atom semua harus diperhitungkan. Energi mekanik terdiri dari:

1. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya

(kedudukan) terhadap suatu acuan. Sebuah benda yang berada pada ketinggian

tertentu dari bumi maka benda tersebut memiliki energi potensial gravitasi.

Banyak sekali contoh energi potensial dalam kehidupan kita. Misalnya karet

ketapel yang kita regangkan memiliki energi potensial. Karet ketapel dapat

melontarkan batu karena adanya energi potensial pada karet yang diregangkan.

Energi potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan

ketinggian benda.

Sehingga dapat dirumuskan:

Keterangan:

Ep: Energi potensial (J)

m: massa benda (kg)

g: percepatan gravitasi (m/s2)

h: tinggi benda dari permukaan tanah (meter)

2. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Energi

kinetik dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatannya. Makin besar

kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar

massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.

Secara matematis dapat dirumuskan:

Keterangan:

Ek : energi kinetik translasi (Joule)

m : massa benda (kg)

v : kecepatan linier benda atau kelajuan (m/s)

F. HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu

bentuk ke bentuk lainnya. Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi

hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Hukum ini diciptakan oleh

James Prescott Joule, seorang ahli fisika Inggris yang namanya diabadikan menjadi

satuan energi. Hukum yang menyatakan bahwa energi itu tetap dan tidak mungkin

diciptakan atau dimusnahkan. Energi di alam itu tidak mungkin bertambah atau

berkurang. Jumlah keseluruhan Energi di alam (energi pikiran manusia, energi nuklir,

energi matahari, energi tumbuhan, energi otot, kalor, energi gerak, energi potensial,

energi listrik, energi elektromagnetik, foton, dan sebagainya), dari dahulu sampai

sekarang dan yang akan datang adalah tetap. Sebagai sebuah konsep fundamental

dalam fisika, hukum kekekalan energi memberikan penjelasan bagaimana energi

adalah kekal dan dikonversi dalam sebuah sistem. Umumnya, salah satu bentuk energi

dapat dikonversi menjadi bentuk lain energi. Sebagai contoh, energi potensial dapat

diubah menjadi energi kinetik.

Pada kedudukan 1, energi mekanik seluruhnya merupakan energi potensial. Dapat

dituliskan sebagai berikut:

Em = Ep = m x g x h

Pada kedudukan 2, energi mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi

kinetik. Dapat dituliskan sebagai berikut:

Em = Ep + Ek

= mgh + 1/2 mv2

Pada kedudukan 3, energi mekanik seluruhnya merupakan energi kinetik. Dapat

dituliskan sebagai berikut:

Em = Ek

= 1/2 mv2

G. USAHA

Usaha atau kerja (dilambangkan dengan W dari Bahasa Inggris Work) adalah energi

yang disalurkan gaya ke sebuah benda sehingga benda tersebut bergerak. Jika gaya

dilambangkan dengan F dan perpindahan dengan s maka secara matematika Usaha

dapat dituliskan menjadi:

W = F.s

dimana : W = Usaha (Joule)

F = Gaya (N)

s = Perpindahan (m)

SOAL PENDALAMAN 2

1. Kemampuan untuk melakukan usaha disebut ….

A. Daya

B. Energi

C. Gaya

D. Usaha

2. Energi yang dimiliki benda karena posisinya disebut energi ….

A. Potensial

B. Kinetik

C. Mekanik

D. Semua salah

3. Pernyataan dibawah ini berhubungan dengan energi kinetik, kecuali ….

A. Bergantung massa

B. Bergantung ketinggian

C. Bergantung kuadrat kecepatannya

D. Semakin besar kecepatannya semakin besar energi kinetiknya

4. Sebuah gaya 60 N bekerja pada sebuah lemari. Gaya tersebut mengakibatkan lemari

bergeser sejauh 5m. Besar usahanya adalah ….

A. 3 Nm

B. 30 Nm

C. 300 Nm

D. 12 Nm

5. Perhatikan gambar berikut! Jika usaha yang ditimbulkan 2000 J, jarak perpindahan

sebesar ….

A. 28,5 m ke kanan

B. 28,5 m ke kiri

C. 50 m ke kanan

D. 50 m ke kiri

6. Dua gaya masing-masing F1 = 20 N dan F2 = 30 N yang bekerja searah pada sebuah

benda sehingga benda tersebut berpindah sejauh 2m. Usaha yang dilakukan kedua

gaya itu adalah ….

A. 20 Joule

B. 100 Joule

C. 50 Joule

D. 60 Joule

7. Perhatikan gambar berikut! Benda A mempunyai massa 1500 gram, berada pada posisi

seperti pada gambar. Setelah beberapa saat, benda tersebut jatuh ke tanah. Energi

potensial terbesar yang dimiliki oleh benda A adalah ….

A. 15 Joule

B. 200 Joule

C. 300 Joule

D. 30.000 Joule

8. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Apabila massa benda 20 gram, besar

energy kinetic benda adalah ….

A. 1,6 Joule

B. 0,8 Joule

C. 0,4 Joule

D. 0,16 Joule

9. Diketahui massa buah kelapa A = 2 kg, dengan jarak buah kelapa ke tanah 6m,

sedangkan massa buah kelapa B = 1 kg, dengan jarak buah kelapa ke tanah 3m. Jika

percepatan gravitasinya 10 m/s², perbandingan energy potensial buah A dan B adalah

….

A. 1 : 2

B. 1 : 4

C. 3 : 4

D. 4 : 1

10. Sebuah batu bata jatuh dari atas bangunan dengan energy kinetic 12 Joule dan energy

potensial 5 Joule. Energi mekanik batu bata itu adalah ….

A. 11 Joule

B. 14 Joule

C. 17 Joule

D. 20 Joule

BAB III

TEKANAN

A. SKEMA MENGENAI TEKANAN

Terjadi pada

Prinsip Prinsip Prinsip

B. TEKANAN PADA ZAT PADAT

ZAT CAIR

GAYA APUNG SAMA DENGAN ZAT CAIR YANG BERPINDAH

HUKUM ARCHIMEDES

BEJANA BERHUBUNGAN

PERMUKAAN AIR SELALU DATAR

DAN RATA

HUKUM PASCAL

P = x g x h

RUANG

TERBUKA

RUANG

TERTUTUP

ZAT GAS

GAYA PADA SETIAP LUAS PERMUKAAN

ZAT PADAT

TEKANAN

BN

Dapat dikecilkan

pada

P = F/A

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda dibagi dengan luas

permukaan bidang tekan (luas penampung) dimana gaya tersebut bekerja.

Besar tekanan dapat ditulis dalam bentuk rumus berikut.

Keterangan:

P = tekanan (N/m2)

F = gaya tekan (N)

A = luas bidang tekan (m2)

Dalam SI satuan tekanan adalah pascal (Pa) atau N/m2.

Semakin besar gaya tekan, semakin besar tekanannya. Semakin luas bidang tekan,

semakin kecil tekannya. Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa:

1. Makin besar gaya tekan yang diberikan, makin kecil tekanan yang dihasiilkan

2. Makin kecil luas permukaan bidang tekan, makin besar tekanan yang

dihasilkan.

Penerapan tekanan zat padat dalam kehidupan sehari – hari:

1. Paku yang tajam akan lebih dalam menancapnya bila dibandingkan dengan

paku tumpul, karena pada paku tajam luas alasnya kecil berarti tekanannya

besar, sedangkan pada paku tumpul luas alasnya besar sehingga tekanannya

kecil.

2. Pisau tajam lebih mudah mengupas atau memotong benda daripada pisau yang

tumpul.

3. Kaki itik dapat berjalan di tanah lumpur dan tidak terpeleset, karena kaki itik

luas alasnya besar, sehingga tekanannya kecil dan akibatnya tekanan kecil

dapat memperlancar jalannya.

4. Jarum dan paku di buat runcing pada bagian ujungnya

5. Mata kapak maupun mata pisau dibuat tajam untuk memperbesar tekanan

sehingga mudah digunakan saat membelah atau memotong. Orang yang

memotong daging menggunakan ujung pisau yang tumpul akan lebih banyak

mengeluarakan tenaga jika dibandingkan memotong dengan menggunakan

ujung pisau yang tajam dengan gaya yang sama.

6. Sirip ikan yang lebar memudahkan ikan bergerak dalam air. Sirip yang lebar

mengakibatkan tekanan yang diberikan air tehadap sirip ikan besar sebagai

reaksinya ikan mendapat gaya dorong air.

7. Alas sepatu salju dibuat lebar pada bagian alasnya. Hal ini bertujuan untuk

memperkecil tekanan ketika berjalan di atas salju.

C. TEKANAN PADA ZAT CAIR

Tekanan zat cair bergantung pada kedalaman zat cair yaitu makin dalam, tekanan

zat cair makin besar. Hal ini menjadi alasan kenapa saat membuat tanggul atau

bendungan tembok bagian bawah dibuat lebih tebal daripada bagian atasnya. Tekanan

yang ditimbulkan zat cair juga ditentukan oleh massa jenis zat cair. Semakin besar

massa jenis zat cair, makin besar tekanan di dalam zat cair tersebut. Sehingga tekanan

yang ditimbulkan oleh air akan lebih besar dibandingkan tekanan yang yang

ditimbulkan oleh minyak atau alkohol.

1. Hukum Pascal

Proses Fisika yang terjadi pada bejana U seperti itu diselidiki oleh Blaise Pascal.

Melalui penelitiannya, Pascal berkesimpulan bahwa apabila tekanan diberikan

pada fluida yang memenuhi sebuah ruangan tertutup, tekanan tersebut akan

diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan besar yang sama tanpa

mengalami pengurangan. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum Pascal yang

dikemukakan oleh Pascal pada 1653. Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan

yang diberikan zat cair pada ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama

besar. Berdasarkan hukum pascal ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang

kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar.

Tekanan Hidrostatik adalah tekanan pada zat cair yang diam sesuai dengan

namanya (hidro: air dan statik: diam). Atau lebih lengkapnya Tekanan Hidrostatik

didefinisikan sebagai tekanan yang diberikan oleh cairan pada kesetimbangan

karena pengaruh gaya gravitasi. Hal ini berarti setiap benda yang berada pada zat

cair yang diam, tekanannya tergantung dari besarnya gravitasi. Adakah hal lain

yang mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatik? Ya ada yaitu: kedalaman atau

ketinggian dan massa jenis zat cair.

Coba perhatikan gambar dan penjelasannya dibawah ini:

 Dari Penjelasan penurunan rumus tekanan hidrostatik di atas diperoleh kesimpulan

beberapa hal:

1. Volume tidak mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatik

2. Besarnya tekanan hidrostatik dipengaruhi oleh kedalaman, gravitasi

dan massa jenis zat cair (fluida).

Sehingga rumus tekanan hidrostatik fluida statis adalah:

Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa tekanan berbanding lurus dengan massa jenis

zat cair dan kedalaman di dalam zat cair. Pada umumnya, tekanan pada kedalaman

yang sama dalam zat cair yang serba sama adalah sama. Pada dunia teknik

bendungan, para arsitek membuat suatu bendungan dengan memperhitungkan tekanan

hidrostatis.

Peralatan-peralatan yang menggunakan prinsip kerja Hukum Pascal antara lain:

Dongkrak Hidrolik

Pernahkah kamu melihat orang mengganti ban mobil? Bagian badan mobil

yang akan diganti bannya harus diganjal supaya badan mobil tidak miring.

Untuk melakukan itu, digunakan dongkrak hidrolik.

Adapun cara kerja dongkrak hidrolik tersebut adalah sebagai berikut. Ketika

sebuah gaya F1 diberikan melalui tuas dongkrak untuk menekan penghisap

kecil A1, tekanan ini akan diteruskan oleh minyak ke segala arah. Oleh karena

dinding bejana terbuat dari bahan yang kuat, gaya ini tidak cukup untuk

mengubah bentuk bejana. Satu-satunya jalan, tekanan ini diteruskan oleh

minyak ke penghisap besar A2. Tekanan pada penghisap kecil A1 dapat

dituliskan:

Keterangan:

F1 = Gaya pada penghisap kecil (N)

F2 = Gaya pada penghisap besar (N)

A1 = Luas penampang pengisap kecil (m²)

A2 = Luas penampang pengisap besar (m²)

Tekanan ini sama dengan tekanan yang diterima pengisap besar A2. (Ingat

Hukum Pascal).

Rem Hidrolik

Rem hidrolik sangat luas penggunaannya. Hampir semua kendaraan

transportasi bermesin menggunakan rem hidrolik. Rem ini memanfaatkan

hukum pascal sehingga untuk melakukan pengereman (menjepit as dengan

kampas rem) bisa dilakukan dengan gaya yang relatif kecil tapi tetap bisa

menghasilkan gaya yang besar untuk melakukan pengereman.

Tak terbayangkan jika sistem rem pada mobil tidak menggunakan Hukum

Pascal. Pengendara mobil akan memerlukan tenaga besar untuk menghentikan

laju mobilnya. Akan tetapi, dengan menerapkan Hukum Pascal pada sistem

rem mobil, pengemudi hanya perlu memberikan gaya kecil untuk mengurangi

laju kendaraannya. Gaya ini berupa injakan kaki pada pedal rem. Gambar

dibawah ini menunjukkan skema sistem rem pada mobil. Gaya diberikan

pengemudi pada pedal rem. Gaya ini diteruskan oleh minyak melalui pipa

sehingga memberikan gaya yang lebih besar pada rem yang terdapat di ban

mobil. Dengan demikian, laju mobil dapat dikurangi.

Mesin Hidrolik Pengangkat Mobil

Gambar dibawah ini memperlihatkan sebuah mesin hidrolik pengangkat mobil

yang digunakan di tempat pencucian mobil. Secara umum, cara kerja mesin

hidrolik tersebut sama dengan dongkrak hidrolik.

Pompa Sepeda

Ada dua jenis pompa sepeda, yaitu pompa biasa dan pompa hidrolik. Akan

lebih mudah memompa ban sepeda menggunakan pompa hidrolik karena

sedikit mengeluarkan tenaga.

Mesin Pengepres Kapas (Kempa)

Mesin ini digunakan untuk mengepres kapas dari perkebunan sehingga

mempunyai ukuran yang cocok untuk disimpan atau didistribusikan. Cara

kerja alat ini adalah sebagai berikut. Gaya tekan dihasilkan oleh pompa yang

menekan pengisap kecil. Akibat gaya ini, pengisap besar bergerak ke atas dan

mendorong kapas. Akibatnya, kapas akan termampatkan.

Bejana Berhubungan

Hukum bejana berhubungan berbunyi:  “Bila bejana-bejana berhubungan

diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang, maka permukaan

zat cair merupakan bidang datar”. Jika dalam bejana berhubungan terdapat

dua jenis cairan yang berbeda, tinggi permukaan kedua zat tersebut dalam

bejana berhubungan tidak akan sama. Hal ini disebabkan oleh massa jenis

kedua zat cair tersebut yaitu air dan minyak goreng tidak sama. Karena

massa jenis minyak goreng lebih kecil daripada massa jenis air.

Air memancar keluar dengan kekuatan sama, jauh pancaran sama, hal ini

menunjukkan bahwa tekanan yang dialami air tersebut sama besar. Air yang

memancar melalui lubang-lubang itu mendapat tekanan dari itu yang tertekan,

tekanan itu diteruskan air ke segala arah dengan sama besar.

Keterangan:

F1= gaya pada penampang A1 (N)

A1=luas penampang 1 (m2)

F2= gaya pada penampang A2 (N)

A2=luas penampang 2 (m2)

2. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes memberikan pemahaman kepada kita tentang tekanan yang

terjadi pada benda yang diletakan pada zat cair. Hukum Archimedes ditemukan oleh

ilmuwan berkebangsaan Yunani pada tahun 187-212 SM yang bernama Archimedes.

Archimedes adalah seorang penemudan ahli matematika dari Yunani yang terkenal

sebagai penemu hukum hidrostatika atau yang sering disebut Hukum Archimedes.

Pada saat kita berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan merasakan bahwa

langkah kita lebih berat dibandingkan jika kita melangkah di tempat biasa. Gejala ini

disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum

yang dikenal Hukum , yaitu :

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan

mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang

dipindahkannya”

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang

diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi,

telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air.

Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda.

Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya ke atas

merupakan berat benda dalam air. Selanjutnya berat disebut dengan berat semu yaitu

berat benda tidak sebenarnya karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air

diberi simbol WS.

Rumus Hukum Archimedes :

Bunyi dari hukum Archimedes ini berarti jika suatu benda akan terapung, tenggelam

atau melayang di dalam zat cair maka hal ini tergantung pada gaya berat dan gaya ke

atasnya. Besar gaya apung tersebut menentukan apakah sebuah benda akan terapung

atau tenggelam did lama suatu fluida. Jika gaya apung lebih kecil daripada berat

benda tersebut, benda itu akan tenggelam. Jika gaya apung tersebut sama dengan berat

benda, maka benda tersebut akan terapung. Berdasarkan hukum tersebut, maka dapat

dijadikan 3 hukum turunan Hukum Archimedes yakni:

1. Benda akan terapung di air ketika massa jenis benda yang dimasukan

dalam air lebih kecil dari massa jenis zat cairnya

2. Benda akan melayang ketika massa jenis benda yang dimasukan dalam

air sama dengan massa jenis zat cairnya

3. Benda akan tenggelam ketika massa jenis benda yang dimasukan

dalam air lebih besar dari pada massa jenis zat cairnya.

Benda terapung :

Benda melayang :

Benda tenggelam :

Hukum Archimedes ini dalam kehidupan sehari-hari juga dapat diterapkan. Berikut

ini adalah contoh penerapan hukum Archimedes:

Teknologi perkapalan (Kapal laut dan kapal Selam)

Penerapan hukum Archimedes diaplikasikan dalam teknologi perkapalan, baik

pada kapal laut maupun kapal selam. Pada kapal laut, terdapat rongga dibagian

tengahnya yang diisi udara. Hal ini sesuai dengan bunyi hukum Archimedes

yang bertujuan agar gaya apung benda sebanding dengan gaya air yang

dipindahkan sehingga benda itu tidak tenggelam. Begitu pun dengan kapal

selam, rongga bagian tengahnya dapat diatur untuk keluar masuknya air agar

masa jenis kapal dapat diatur menjadi lebih besar atau pun lebih kecil dari air

sehingga dapat tenggelam atau pun mengapung.

Alat pengukur massa jenis (Hidrometer)

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair.

Dalam prinsip kerja hidrometer menggunakan aplikasi hukum Archimedes.

Cara kerjanya adalah dengan menerapkan prinsip bahwa ketika hidrometer

dicelupkan dalam zat cair, maka sebagian alat tersebut akan tenggelam. Makin

besar massa jenis zat cair, maka semakin sedikit bagian hidrometer yang

tenggelam. Banyaknya air yang dipindahkan oleh hidrometer itulah yang tertera

pada skala yang terdapat pada alat hidrometer.

Jembatan Poton

Jembatan poton adalah jembatan yang terbuat dari kumpulan drum kosong yang

melayang di atas air dan diatur sedemikian rupa sehingga menyerupai jembatan.

Jembatan poton juga disebut sebagai jembatan apung. Penggunaan drum kosong

ini sesuai prinsip hukum Archimedes agar membuat masa jenis drum lebih kecil

dari air karena udara yang ada di dalam drum. Dengan demikian, drum-drum

kosong berisi udara ini akan terapung di permukaan.

Teknologi Balon Udara

Aplikasi hukum Archimedes ternyata tidak hanya berlaku bagi zat cair

melainkan juga berlaku di udara. Contohnya adalah balon udara dapat melayang

terbang di udara karena balon udara diisi dengan gas yang bermassa jenis lebih

kecil daripada massa jenis udara atmosfer. Dengan demikian, balon udara pun

dapat terbang karena mendapatkan tekanan gaya ke atas.

C. TEKANAN PADA ZAT GAS

Hukum Boyle, yaitu hukum fisika yang menjelaskan bagaimana kaitan antara

tekanan dan volume suatu gas. Penemu Hukum Boyle adalah Robert Boyle (1627-

1691), dia melakukan penelitian untuk mengetahui hubungan antara tekanan dan

volume gas pada suhu yang konstan. Dari hasil penelitiannya, Robet Boyle

menemukan bahwa hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruangan tertutup

adalah tetap atau konstan.

Hukum Boyle ditemukan oleh Robert Boyle yang menyelidiki pengaruh tekanan

terhadap volume gas pada suhu tetap. Pernyataan Robert Boyle dikenal dengan

Hukum Boyle, yang berbunyi :

“Pada suhu tetap, tekanan gas di dalam ruang tertutup berbanding terbalik

dengan volumenya”

Dari hukum Boyle tersebut berarti hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang

tertutup adalah konstan (tetap) asalkan suhu gas tetap.

Hukum ini dikenal dengan Hukum Boyle dengan persamaan:

Keterangan :

P1 = Tekanan pada keadaan awal

V1 = Volume pada keadaan awal

P2 = Tekanan pada keadaan akhir

V2 = Volume pada keadaan akhir

Syarat berlakunya hukum Boyle adalah gas harus dalam keadaan ideal (gas

sempurna), yaitu gas yang terdiri dari satu atom atau lebih dan dianggap identik satu

sama lain. Setiap molekul tersebut bergerak secara acak, bebas dan merata serta

memenuhi  persamaan gerak Newton. Yang dimaksud gas ideal dapat didefinisikan

bahwa gas yang  perbandingannya PV/nT nya dapat didefinisikan sama dengan R

pada setiap besar tekanan. Dengan kata lain, gas sempurna pada tiap besar tekanan

bertabiat sama seperti gas sejati pada tekanan rendah.

Berdasar percobaannya, Boyle mandapat dua kesimpulan, yaitu:

Jika tekanan diperbesar, volume udara semakin kecil, tetapi hasil kali tekanan

dengan volume harganya selalu konstan

Jika tekanan dinaikkan dua kali tekanan semula maka volume gas menjadi

setengah volume mula-mula. Jika volume menjadi sepertiga volume mula-

mula maka tekanannya naik tiga kali lipat.

Penerapan Hukum Boyle terdapat pada prinsip kerja pompa. Pompa adalah alat yang

digunakan untuk memindahkan gas atau zat cair. Berdasarkan prinsip kerja ini, pompa

dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu pompa hisap dan pompa tekan.

Saat penghisap ditarik, maka volume udara dalam pompa membesar dan udara tidak

dapat masuk ke ban sebab harus masuk melalui katup (ventil) dari karet. Jika pengisap

ditekan maka volume udara dalam pompa mengecil dan udara dapat masuk ke ban

melalui ventil karena tekanannya membesar.

SOAL PENDALAMAN 3

1. Seorang anak bermassa 60 kg berdiri di atas lantai. Luas telapak sepatunya masing-

masing 150 cm². Bila percepatan gravitasinya 10 m/s², maka besar tekanan anak

terhadap lantai sama dengan ….

A. 40.000 N/m²

B. 20.000 N/m²

C. 4.000 N/m²

D. 2.000 N/m²

2. Empat buah balok dengan massa yang sama diletakkan pada lantai yang sama. Balok

yang tekanannya terkecil terhadap lantai adalah ….

3. Sebuah balok beton bermassa 300 kg terletak di atas tanah dengan ukuran balok

seperti pada gambar (g = 10 m/s²). Besar tekanan balok beton terhadap tanah adalah

A. 6.000 N/m² C. 1.500 N/m²

B. 3.000 N/m² D. 60 N/m²

4. Seekor ikan berada pada bak air sperti pada gambar. Jika massa jenis air = 1000

kg/m3 dan percepatan gravitasi 10N/kg. Tekanan hidrostatis yang diterima ikan di

titik Q adalah ….

A. 6.000 N/m²

B. 8.000 N/m²

C. 10.000 N/m²

D. 14.000 N/m²

5. Perhatikan gambar berikut!

Apabila ikan berada dalam aquarium seperti terlihat pada gambar maka tekanan yang

dialami oleh ikan adalah ….

A. 2.000 N/m²

B. 4.000 N/m²

C. 6.000 N/m²

D. 10.000 N/m²

6. Sebuah bejana U berisi air dan minyak tanah. Selisih ketinggian air pada kedua pipa

adalah 8 cm dan ketinggian permukaan minyak 10 cm. Massa jenis air 1 gr/cm³, maka

massa jenis minyak adalah ….

A. 0,8 gr/cm³

B. 1,0 gr/cm³

C. 1,2 gr/cm³

D. 1,4 gr/cm³

7. Salah satu alat yang prinsip kerjanya berdasarkan Hukum Boyle adalah ….

A. Galangan kapal

B. Kapal laut

C. Pompa sepeda

D. Pompa hidrolik

8. Sebuah drum minyak tanah setinggi 40 cm. Massa jenis minyak tanah 0,8 gr/cm³ dan

percepatan gravitasi adalah 10 m/s². Tekanan minyak tanah pada dasar drum adalah

….

A. 320 gr/cms²

B. 3200 gr/cms²

C. 32.000 gr/cms²

D. 320.000 gr/cms²

9. Hukum bejana berhubungan tidak berlaku apabila ….

A. Jumlah bejana berhubungan terlalu banyak

B. Bentuk masing-masing bejana tidak sama

C. Bejana dimiringkan

D. Terdapat pipa kapiler pada benjana

10. Berat benda di dalam air lebih kecil daripada beratnya di udara, hal ini karena ….

A. Adanya gaya keatas dari air

B. Massa benda berkurang di dalam air

C. Volume benda berkurang di dalam air

D. Percepatan gravitasi berkurang di dalam air

BAB 4

GETARAN DAN GELOMBANG

A. GETARAN

Getaran adalah gerak bolak-balik suatu benda secara periodik melalui titik

seimbangnya. Satu getaran merupakan gerak benda kembali ke suatu titik yang

dipakai sebagai titik awal gerakan. Ampitudo adalah sempangan getaran paling besar

Periode adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk membuat satu getaran.

T =

Keterangan:

T = periode getaran (s)

= waktu yang diperlukan untuk bergetar (s)

= banyaknya getaran

Hubungan antara frekuensi dan periode

T = atau f =

B. GELOMBANG

Gelombang adalah getaran yang merambat.

Gelombang berdasarkan ada tidaknya medium perambatan

1. Gelombang mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium untuk merambat.

Contoh: gelombang pada tali, gelombang air laut dan gelombang bunyi.

2. Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa melalui

medium.

Contoh: gelombang cahaya, gelombang radio, dan sinar X.

Gelombang berdasarkan amplitudonya

1. Gelombang berjalan

Gelombang berjalan adalah gelombang yang memiliki amplitude tetap.

Contoh: gelombang pada tali yang dihubungkan dengan pegas yang bergetar.

2. Gelombang diam (stasioner)

Gelombang diam (stasioner) adalah gelombang yang memiliki amplitudo yang

berubah-ubah. Gelombang stasioner terjadi karena perpaduan antara gelombang

datang dan gelombang pantul yang memiliki frekuensi dan panjang gelombang sama.

Contoh: gelombang pada dawai gitar dan biola.

Gelombang berdasarkan arah getarannya

1. Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus

dengan arah getarnya.

Contoh: gelombanng permukaan air, gelombang radio, dan gelombang pada tali.

Keterangan:

- ABC dan EFG = bukit gelombang

- CDE dan GHI = lembah gelombang

- B dan F = titik puncak gelombang

- D dan H = titik dasar gelombang

- ABCDE, EFGHI = satu gelombang

- satu gelombang terdiri atas satu puncak gelombang dan satu lembah gelombang.

2. Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adlah gelombang yang arah rambatannya searah dengan

arah getaranyya. Satu gelombang terdiri dari rapatan dan satu renggangan.

Contoh: gelombang pada slinki

Cepat rambat, frekuensi dan panjang gelombang

V= atau V =

Keterangan:

V = cepat rambat gelombanng (m/s2)

= panjang gelombang (m)

= frekuensi gelombang (Hz)

= periode gelombang (s)

C. BUNYI

Sifat-sifat gelombang bunyi:

1. Dihasilkan oleh benda yang bergetar.

2. Memerlukan medium untuk merambat.

3. Merupakan gelombang longitudinal.

4. Dapat merambat pada zat padat, cair dan gas.

1. Cepat rambat bunyi

v =

keterangan:

v = cepat rambat gelombang (m/s2)

s = jarak yang ditempuh (m)

t = waktu yang digunakan (s)

Daerah frekuensi bunyi

a. Infrasonik: bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz.

Dapat didengar oleh anjing dan jangkrik.

b. Audio: bunyi yang dapt didengar manusia, ferkuensi 20 – 20.000 Hz.

Dapat didengar oleh manusia.

c. Ultrasonik: bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz.

Dapat didengar oleh lumba-lumba, kelelawar.

Kegunaan gelombang utrasonik

a. Mengukur kedalaman laut dan panjang lorong gua.

Kedalaman laut

S =

Keterangan:

S = kedalaman laut (m)

V = kecepatan bunyi (m/s)

T = waktu yang diperlukan gelombang bunyi sampai sampai memantul

kembali.

b. Mengukur ketebalan logam dan mendeteksi kerusakan pada logam sebelum

digunakan

c. Mendeteksi kerusakan pada peralatan lain, missal pada roda as kereta api

d. Dalam kedokteran digunakan untu USG

2. Pemanfaatan gelombang pada kehidupan sehari-hari

a. Satelit buatan

Satelit buatan adalah seperangkat alat elektronik yang diorbitkan pada orbit

tertentu di luar angkasa. Satelit digunakan dalam bidang telekomunikasi dan

meteorology. Dalam bidang telekomunikasi satelit digunakan untuk menerima dan

menyebarkan gelombang televise dari suatu tempat di bumi kemudian

menyebarkannya ke bagian bumi lain sehingga informasi dapat disampaikan saat

itu juga. Gelombang yang diterima oleh satelit ini digunakan untuk

mentransmisikan informasi ke stasiun-stasiun penerima di bumi.

b. Sel surya

Sel surya digunakan untuk menampung gelombang sinar matahari sehingga

manusia memperoleh bentuk energi baru, misalnya pembangkit listrik, mobil

bertenaga surya dan sumber energi pesawat bertenaga surya.

c. Eksplorasi minyak dan gas bumi

Para ahli geofisika melakukan penelitian terhadap perut bumi dengan memberikan

gelombang mekanik pada bumi, gelombang tersebut akan dijalarkan oleh bumi ke

segala arah, jika gelombang tersebut mengenai batuan yang mempunyai sifat

elastisitas berbeda, gelombang tersebut sebagian akan dipantulkan dan sebagian

akan diteruskan. Gelombang yang dipantulkan ke permukaan bumi ini diterima

oleh receiver dan waktu penjalaran gelombang ini akan dicatat. Dari serangkaian

data waktu pemantulan dapat memperkirakan jenis batuan yang dilalui gelombang

dan memperkirakan adanya sumber minyak bumi, gas dan mineral.

d. Sonar

Prinsip kerja sonar ini berdasarkan pada konsep pemantulan gelombang. Dari

permukaan gelombang bunyi dijalarkan ke dalam laut. Gelombang suara ini

menyebar ke kedalaman laut. Jika sebelum tiba di dasar laut gelombang suara ini

mengenai gerombolan ikan, gelombang suara ini sebagian akan dipantulkan

kembali ke permukaan. Gelombang pantul ini akan diterima oleh alat dan

langsung digambarkan pada monitor. Nelayan dapat melihat gerombolan ikan di

bawah kapal mereka. Dengan demikian nelayan dapat menurunkan jaringnya

untuk menangkap ikan-ikan tersebut. Penggunaan sonar ini akan lebih

menguntungkan dan membuat suatu pelyaran akan lebih efektif.

e. Sinar X

Umumnya digunakan di bidang kesehatan untuk rontgen dan CT scan (computed

Tomography Scan).

f. Sinar laser

Biasanya untuk mengobati penyakit ginjal dengan maksud untuk memecahkan

endapan garam kalsium yang mengendap pada ginjal.

g. Sinar laser untuk pengukuran jarak

Untuk mengetahui jarak bulan terhadap bumi dilakukan dengan metode ini karena

kecepatan cahaya sudah diketahui maka dengan mengukur jeda waktu akan

diperoleh besar jaraknya.

h. Sistem sonar pada hewan

Pada kelelawar system sonar digunakan untuk dapat terbang dengan arah yang

benar. Kelelawar mengeluarkan bunyi dengan frekuensi yang tinggi (bunyi

ultrasonik) sebanyak mungkin. Kemudian, ia mendengarkan bunyi pantul tersebut

dengan indra pendengarannya. Dengan cara itu, kelelawar dapat mengetahui letak

suatu benda denngan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaaan

gelap tanpa menabrak benda-benda di sekitarnya. Pada lumba-lumba

menggunakan sistem sonar berupa gelombang utrasonik (frekuensi lebih dari

20.000 Hz) untuk berkelompok dan mencari makanan.

SOAL PENDALAMAN 4

1. Gerakan bolak-balik melalui titik setimbang disebut….

A. Getaran C. Amplitude

B. Periode D. Frekuensi

2. Simpangan terjauh dari titik seimbang disebut….

A. Getaran C. Amplitude

B. Periode D. Frekuensi

3. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran disebut….

A. Getaran C. Amplitude

B. Periode D. Frekuensi

4. Banyaknya getaran yang dilakukan tiap satu satuan waktu disebut….

A. Getaran C. Amplitude

B. Periode D. Frekuensi

5. Di bawah ini yang merupakan gelombang mekanik adalah….

A. Gelombang cahaya C. Gelombang bunyi

B. Gelombang radio D. Gelombang sinar x

6. Di bawah ini yang termasuk gelombang elektromagnetik adalah….

A. Gelombang tali C. Gelombang bunyi

B. Gelombang air laut D. Gelombang cahaya

7. Gelombang yang arah getarannya berimpit dengan arah rambatannya disebut

gelombang….

A. Gelombang mekanik C. Gelombang elektromagnetik

B. Gelombang longitudinal D. Gelombang transversal

8. Gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya disebut gelombang….

A. Gelombang mekanik C. Gelombang elektromagnetik

B. Gelombang longitudinal D. Gelombang transversal

9. Perhatikan gambar di bawah ini!

Yang bukan dikatakan 1 gelombang adalah….

A. A - B – C – D – E C. C – D – E – F – G

B. B – C – D – E – F D. D – E – F – G – I

10. Perhatikan gambar di bawah ini!

A

Jumlah gelombang di atas adalah….

A. 5 gelombang C. 2,5 gelombang

B. 3 gelombang D. 1,5 gelombang

11. Kelelawar dapat berburu di malam hari dengan menggunakan bunyi….

A. Infrasonik C. Supersonik

B. Audiosonik D. Megasonik

12. Frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh manusia adalah….

A. < 20 Hz C. > 20.000 Hz

B. 20 Hz – 20.000 Hz D. > 100.000 Hz

13. Bunyi pantul yang langsung mengikuti bunyi asli, sehingga mengganggu kejelasan bunyi

asli disebut….

A. Gaung C. Nada

B. Gema D. Desah

14. Bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli adalah….

A. Gaung C. Nada

B. Gema D. Desah

15. Besar kecilnya frekuensi senar dipengaruhi oleh beberapa factor kecuali….

A. Panjang senar C. Jenis senar

B. Luas penampang D. Tegangan senar

16. Kuat lemahnya bunyi dipengaruhi oleh….

A. Frekuensi C. Amplitudo

B. Periode D. Resonansi

17. Tinggi rendahnya bunyi dipengaruhi oleh….

A. Frekuensi C. Amplitudo

B. Periode D. Resonansi

18. Sebuah bandul bergerak sebanyak 50 kali dalam waktu 25 sekon. Frekuensi bandul

tersebut adalah….

A. 2 Hz C. 10 Hz

B. 5 Hz D. 100 Hz

19. Periode getar suatu benda yang frekuensinya 5 Hz adalah….

A. 0,5 sekon C. 5 sekon

B. 0,2 sekon D. 2 sekon

20. Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 450 m/s, panjang gelombangnya 75 m.

Frekuensi gelombanng tersebut adalah….

A. 4 Hz C. 6 Hz

B. 5 Hz D. 7 Hz

21. Sebuah gelombang mempunyai frekuensi 5 Hz dan panjang gelombangnya 20 m.

Kecepatan gelombang tersebut adalah….

A. 100 m/s C. 200 m/s

B. 4 m/s D. 8 m/s

22. Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 480 m/s. Jika frekuensi gelombang

tersebut adalah 12 Hz, panjang gelombangnya adalah….

A. 40 m C. 50 m

B. 45 m D. 55 m

23. Perhatikan gambar di bawah ini!

Cepat rambat gelombang di atas adalah….

A. 10 m/s C. 6 m/s

B. 9 m/s D. 3 m/s

24. Sumber bunyi beresonansi pertama pada tinggi kolom udara 25 cm. Panjang gelombang

kolom udara ketika beresonansi yang ke-2 kali adalah….

A. 37,5 cm C. 75,0 cm

B. 66,7 cm D. 166,7 cm

25. Perhatikan gambar rambatan gelombang berikut!

Cepat rambat gelombang di bawah ini….

A. 0,8 m/s C. 18,0 m/s

B. 4,0 m/s D. 36,0 m/s

A 0,3 s

B

3 m

12 m

0 1 2 3Waktu (sekon)

BAB 5

CAHAYA

A. PEMANTULAN CAHAYA

Cahaya mengalami pemantulan jika melewati

medium.

Jenis pemantulan

- Pemantulan teratur terjdai pada pertemukaan pantul yang mendatar atau rata.

- Pemantulan baur terjadi pada permukaan pantul yang tidak rata.

1. Pemantulan pada cermin datar2. Hukum pemantulan cahaya (sinar) oleh

Snellius

a. Sinar datang, garis normal dan sinar Pantul terletak pada satu bidang datar.

b. Sudut datang sama dengan sudut pantulSifat bayangan benda pada cermin datar

Maya, tegak, dan sama besar.

Banyak bayangan yang terbentuk antara dua

cermin datar;

Keterangan

n= banyak bayangan benda

n= -1

= sudut yang dibentuk dari dua cermin

datar

3. Pemantulan pada cermin cekung Cermin cekung adalah cermin yang

Permukaan pantulnya melekung ke dalam.

Cermin cekung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

a. Cermin cekung akan memantulkan sinar-Sinar sejajar menuju titik fokusnya.

b. Cermin cekung bersifat mengumpulkancahaya atau disebut convergen.

Sinar istimewa pada cermin cekung a. Sinar datang yang sejajar sumbu utama

dipantulkan melalui titik focus.b. Sinar datang yang melalui titik fokus

dipantulkan sejajar sumbu utama.c. Sinar datang yang melalui pusat

kelengkungan cermin dipantulkanMelalui jalan semula.

Sifat bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung tergantung pada letak benda dan letak

bayangan.

a. Benda di R 3 dan bayangan di R 2 maka sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.

b. Benda di R 2 dan bayangan di R 3 maka sifat bayangannya adalah nyata, terbalik dan diperbesar.

c. Benda di titik P dan bayangan di titik P maka sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan sama besar.

d. Benda di R 1 dan bayangan di R 4 maka sifat bayanganya maya, tegak, dan diperbesar.e. Benda di titik fokus maka tidak terjadi bayangan.

4. Pemantulan pada cermin cembungCermin cembung adalah cermin yang permukaan pantulnya melengkung ke luar.Cermin cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

a. Berkas sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.b. Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya atau disebut divergen.

sinar-sinar istimewa pada cermin cembung adalah sebagai

berikut.

a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.b. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.c. Dinar datang menuju pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui sinar datang.d. Persamaan yang berlaku untuk lensa

Perbesaran bayangan

= +

Keterangan:

f= fokus lensa (cm atau m)

s= jarak benda ke lensa (cm atau m)

s’= jarak bayangan ke nlensa n (cm atau m)

R= jari-jari (cm atau m)

h’= tinggi bayangan (cm atau m)

h= tinggi benda (cm atau m)

M= perbesaran bayangan

Sifat bayangan yang terbentuk pada cermin dapat ditentukan dengan cara berikut.

a. Fokus cermin cekung bernilai (+) dan fokus cermin cembung bernilai (-).b. Jika s’ bernilai (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik, namun jika s’ bernilai (-) maka

bayangan bersifat maya dan tegak.c. Jika M > 1 maka bayangan diperbesar. Jika M = 1 maka bayangan sama besar dengan benda.

Jika M < maka bayangan diperkecil.

B. PEMBIASAN CAHAYA

Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dan cepat rambat cahaya dalam

medium disebut indeks bias.

Keterangan:

n= indeks bias

c= cepat rambat cahaya diruang hampa (3 m/s)

= cepat rambat cahaya dalam medium (m/s)

hukum snellius tentang pembiasan:

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.2. Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias pada bidang bidang batas

merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias relatif.

1. Pembiasan pada lensa cekung (konkaf)Lensa cekung atau lensa konkaf merupakan lensa yang bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut sebagai lensa divergen. Jari-jari kelengkungan lensa cekung bernilai negatif. Sinar-sinar istimewa tersebut adalah sebagai berikut.a. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.b. Sinar datang melalui pusat optic akan diteruskan tanpa dibiaskan.c. Sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

2 O 2

(a)

(-)

2 O

(b)

(-)

2 O 2

(c)

2. Pembiasan pada lensa cembung

Lensa cembung atau lensa konveks merupakan

Lensa yang bersifat mengumpulkan cahaya

Sehingga disebut sebagai lensa konvergen.

Jari-jari kelengkungan lensa cembung bernilai

Positif.

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

Adalah sebagai berikut.

a. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.

b. Sinar datang melalui pusat optic akanDiteruskan tanpa dibiaskan.

c. Sinar datang melalui fokus depan lensa Akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

Persamaan yang berlaku untuk lensa

Perbesaran bayangan

Kekuatan lensa

Keterangan:f = fokuss = jarak benda ke lensa (cm atau m)s’ = jarak bayangan ke lensa n (cm atau m)R = jari-jari (cm atau m)h’ = tinggi bayangan ( cm atau m)h = tinggi bayangan ( cm atau m)M = perbesaran bayanganP = kekuatan lensa (Dioptri)

Pada lensa berlaku:1) Pada lensa cembung, f bernilai positif (+), sedangkan pada lensa cekung f bernilai

negatif(-).2) Benda nyata, maka s bernilai positif (+).3) Jika s’ bernilai positif (+) berarti bayangannya bersifat nyata tetapi jika s’ bernilai negatif

(-) berarti bayangannya bersifat maya.

C. ALAT OPTIK

1. Mata

Bagian-bagian mata beserta fungsinya.

Keterangan:

1. Kornea, yaitu selaput tipis dan tembus cahaya yang kuat. Kornea berfungsi melindungi mata dari gangguan luar.

2. Aqueous humour, yaitu cairan pengisi antara kornea dan lensa mata. Aueous humour berfungsi member bentuk dan kekukuhan pada mata.

3. Lensa mata, yaitu berupa bahan bening, berserat, dan kenyal yang berbentuk cembung. Lensa mata berfungsi untuk membiaskan cahaya sehingga menghasilkan bayangan yang tajam dan jatuh tepat di retina. Bentuk lensa mata dapat menebal atau memipih, tergantung pada benda yang diamati.

4. Iris atau selaput pelangi, yaitu lapisan tipis di depan lensa mata. Iris berfungsi mengatur besar-kecilnya celah pupil. Iris juga berfungsi member warna pada mata.

5. Pupil, yaitu celah lingkaran yang dibentuk iris. Lebar pupil diatur oleh iris6. Otat maka, yaitu bagian yang berfungsi menggerakkka mata agar bayangan yang

terbentuk selalu jatuh fi bintik kuning. Otot mata juga berfungsi memipihkan atau mencembungkan bola mata.

7. Vitreous humour, yaitu cairan bening pengisi bola mata yang terletak di antara lensa mata dan retina. Vitreous humau Memiliki fungsi yang sama dengan aqueous humour, yaitu member bentuk dan kekukuhan pada mata.

8. Retina atau selaput jala, yaitu bagian belakang dindang dalam bola mata yang berisi ujung – ujung saraf yang peka terhadap cahaya. Retina berfungsi sebagai layar penerima cahaya.

9. Bintik kuning, yaitu tempat jatuhnya cahaya, tempat paling peka cahaya pada retina.10. Saraf optik, yaitu saraf yang meneruskan sinyal optik ke otak untuk diproses sebagai

sinyal penglihatan.

Cara kerja mata:

Bayangan yang terbentuk pada retina akan terjadi seberkas cahaya masuk melalui pupil

kemudian dibiaskan oleh lensa mata sehingga terbentuk bayangan nyata, terbalik, dan

diperkecil. Bayangan yang terbentuk di retina tersebut kemudian diteruskan oleh saraf optik

menuju otak. Otak mengubah kesan bayangan tersebut sehingga kita melihat benda seperti

aslinya.

Kemampuan lensa mata untuk menebal dan memipih disebut daya akomodasi mata.

Kelainan pada mata

a. Miopi (rabun jauh)Mata yang tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang jaraknya jauh dan memiliki titik dekat lebih kecil dari 25 cm. bayangan jatuh di depan retina. Ditolong dengan kacamata lensa cekung(negative)

(a) pembentukan bayangan pada mata miopi dan (b) pembentukan bayangan pada mata miopi setelah menggunakan kacamata lensa negatif.

Kekuatan lensa pada kacamata.

Keterangan:P = kekuatan lensa (Dioptri)PR = punctum remotum = titik terjauh mata miopi (m)

b. Hipermetropi atau rabun dekat pada hipermitropi memiliki titik dekat lebih besar dari pada 25 cm dan titik jauh tak terhingga. Bayangan benda jatuh di belakang retina. Untuk

mengatasi digunakan kacamata lensa cembung.

(A)

(B)

(A) Pembentukan bayangan pada mata hipermetropi dan (B) pembentukan bayangan pada mata hipermetropi setelah menggunakan kacamata lensa positif.

Kekuatan lensa pada kacamata.

P =

P = -

Keterangan:

P= kekuatan lensa (Dioptri)

Sn= jarak dekat mata normal (m)

PR= punctum proximum= titk terdekat mata hipermitropi (m)

c. Presbiopi (mata tua)Presbiopi terjadi karena menurunnya daya akomodasi mata. Daya akomodasi mataPenderita presbiopi menerun karena otot mata yang sudah melemah karena usia tua.Ditolong dengan menggunakan kacamata lensa rangkap (lensa cembung dan cekung )

d. Astigmatisma Astigmatisma adalah cacat mata yang terjadi karena bentuk bola mata yang kurang Melengkung (tidak sferis) sehingga berkas cahaya yang masuk ke mata tidak terfokus Disatu titik. Seorang penderita astigmatis tidak dapat membedakan garis tegak (vertical) dan garis mendatar (horizontal) secara bersamaan. Cacat mata astigmatis dapat dibantu dengan menggunakan kacamata silindris.

1. Lup Lup terdiri dari sebuah lensa cembung pembentukan bayangan lup mata berakomodasi maksimum.

F F

Kekuatan lensa pada Lup yang berakomodasi

P = +1

Keterangan:

Sn = jarak dekat mata normal (cm)

f = fokus lup (cm)

pembentukan bayangan lup Mata tidak berakomodas

kekuatan lensa pada Lup yang berakomodasi

2. KameraPada dasarnya kamera memliki prinsip kerja yang sama dengan mata.Bagian-bagian dari kamera adalah:

- Lensa positif, yaitu bagian dari kamera yang berfungsi untuk menempatkan bayangan agar jatuh di pelat film.

- Diafragma, yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur banyak sedikitnya cahaya yang diterima oleh film.

- Layar shutter, yaitu alat yang berfungsi untuk menutup jalannya cahaya menuju ke film.Bayangan yang terbentuk pada kamera bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan tersebut akan terekam dalam pelat film.

3. MikroskopMikroskop adalah alat optic yang berfungsi untuk melihat benda-benda renik, seperti bakteri dan amoeba, agar tampak lebih besar. Mikroskop sederhana terdiri atas dua buah lensa cembung yang disebut lensa okuler dan lensa objektif. Lensa okuler merupakan lensa yang digunakan mata untuk melihat dan berfungsi sebagai lup sedangkan lensa objektif merupakan lensa yang dekat dengan objek yang diamati.

4. Teropong bintangTeropng bintang menggunakan dua lensa cembung, digunakan untuk melihat benda yang terletak di jauh tak hingga agar tampak lebih dekat.

5. Teropong bumiTeropong bumi menggunakan tiga lensa cembung. Lensa yang berada diantara lensa objektif dan okuler berfungsi sebagai pembalik, yaitu untuk membalik bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif.

P =

6. TeleskopTeleskop digunakan untuk melihat benda yang jauh. Cahaya dari benda yang letaknya jauh akan dipantulkan oleh cermin cekung dan cermin datar sehingga menghasilkan bayangan. Agar bayangan terlihat jelas digunakan lensa cembung yang akan mengumpulkan sinar-sinar datang tersebut.

7. PeriskopPeriskop digunakan untuk mengamati keadaan di sekitar kita dari tempat yang tersembunyi. Perioskop modern terdiri dari prisma siku-siku dan susunan cermin cekung.

SOAL PENDALAMAN 5

1. Alat optic yang memiliki prinsip kerja sama dengan mata adalah….

A. Mikroskop C. Kamera

B. Teropong D. Periskop

2. Bagi penderita miopi (rabun jauh), dibantu dengan….

A. Lensa negatif C. Lensa positif

B. Lensa cembung D. Lensa datar

3. Bagi penderita hipermethropi (rabun dekat) dibantu dengan….

A. Lensa positif C. Lensa datar

B. Lensa cekung D. Lensa negative

4. Cermin datar menghasilkan bayangan yang bersifat….

A. Maya, tegak, diperkecil C. Maya, tegak, sama besar

B. Maya, tegak, diperbesar D. Maya, terbalik, sama besar

5. Berikut yang bukan merupakan sifat cahaya adalah….

A. Merambat lurus

B. Dapat dipantulkan dan dibiaskan

C. Merupakan gelombang elektromagnetik

D. Memerlukan medium untuk merambat

6. Sifat bayangan yang tidak terbentuk pada cermin cekung adalah….

A. Nyata, terbalik, diperkecil

B. Nyata, terbalik, diperbesar

C. Maya, tegak, diperbesar

D. Maya, tegak, diperkecil

7. Sebuah benda terletak 30 cm di depan lensa cembung seperti pada gambar, perbesaran

bayangan yang terjadi adalah….

2f f f 2f

A. 2 kali C. 1 kali

B. 1,5 kali D. 0,5 kali

8. Benda diamati dengan lup. Jika pengamat melakukan kegiatan dangan mata tak

berakomodasi, maka letak benda yang sesuai adalah….

A. Benda lup

f

B Benda lup

f

C. Benda lup

f

C. Benda lup

9. Sebuah benda berada di depan lensa cembung seperti gambar. Jika jarak focus lensa 20

cm, maka dihasilkan bayangan benda dengan pembesaran….

A. 3 kali (+)

B. 2 kali

C. 1,5 kali

30 cm

f

30 cm

D. 0,5 kali 2f f f 2f

10. Benda terletak di depan cermin cekung dan bayangannya terbentuk seperti gambar.

30cm

P F

60cm

Jika benda digeser dari posisi semula sejauh 10 cm menjauhi cermin, maka terbentuk

bayangan baru yang jaraknya dari cermin sejauh….

A. 15 cm C. 40 cm

B. 20 cm D. 120 cm

11. Sebuah benda setinggi 4 cm di depan cermin cekung dengan fokus 10 cm. jika benda berada pada jarak 20 cm di depan cermin, maka jarak dan perbesaran bayangan adalah ….A. 20 cm dan 0,5 kaliB. 20 cm dan 1 kaliC. 40 cm dan 2 kaliD. 40 cm dan 2,5 kali

12. Sebuah benda berada di depan lensa cekung dengan fokus 15 cm. jika jarak benda 30 cm maka perbesaran bayangan adalah ….a. ¼ kalib. 1/3 kalic. ½ kalid. 2 kali

13. Benda terletak di depan cermin cekung dan bayangan berbentuk seperti gambar

Jika benda digeser dari di posisi semula sejauh 10 cm

menjauhi cermin maka terbentuk bayangan baru yang

jaraknya dari cermin sejauh ….

A. 150 cmB. 20 cmC. 40 cmD. 120 cm

14. Seorang miopi memiliki kemampuan melihat paling jauh pada jarak 4 m. maka kekuatan lensa yang digunakan dan jenis lensanya adalah . . .

A. - D, lensa cekung

B.D, lensa cemkung

C. -4 D, lensa cekung D. 4 D, lensa cembung