E K sebelum E K sesudah
CONTOH SOAL TARAF INTENSITAS BUNYI SOAL NO 1
5. Hubungan Roda-Roda Pada Gerak Melingkar
yang melakukan GMB, percepatan sentripetalnya (as) dapat dicari melalui persamaan berikut.
r as v
2 atau as = 2r
5. Hubungan Roda-Roda Pada Gerak Melingkar
Hubungan roda-roda pada gerak melingkar dapat kita jumpai pada sistem gerigi pada mesin. Gir transmisi pada mesin kendaraan bermotor atau sistem transmisi mesin menggunakan sabuk adalah salah satu contoh penerapan ilmu fisika tentang hubungan roda-roda pada gerak melingkar.
Gerak melingkar dapat kita analogikan sebagai gerak roda sepeda, sistem gir pada mesin, atau katrol. Pada dasarnya ada tiga macam hubungan roda-roda. Hubungan tersebut adalah hubungan antardua roda sepusat, bersinggungan, dan dihubungkan memakai sabuk (tali atau rantai).
Hubungan Roda-Roda Pada Gerak Melingkar
Gerak melingkar dapat dipindahkan dari sebuah benda berbentuk lingkaran ke benda lain yang juga berbentuk lingkaran, misalnya antara gir dengan roda pada sepeda, gir pada mesin-mesin kendaraan bermotor, dan sebagainya. Hubungan roda-roda pada gerak melingkar dapat berupa sistem langsung yaitu dengan memakai roda gigi atau roda-roda gesek, atau sistem tak langsung, yaitu dengan memakai streng/rantai/pita.
6
Hubungan roda-roda, (a) sistem langsung, dan (b) sistem tak langsung
Pada Gambar diatas menunjukkan roda I berputar atau bergerak melingkar beraturan hingga roda II mengikutinya bergerak melingkar beraturan. Hubungan roda-roda pada gerak melingkar, baik memakai sistem langsung atau tak langsung, kecepatan linier (v) roda tersebut baik roda I dan II adalah sama, tetapi kecepatan sudutnya (ω) berlainan.
Dengan demikian dapat dirumuskan sebagai berikut:
v1 = v2
ω1 . R1 = ω2 . R2
dengan:
v1 = kecepatan linier roda I (m/s) v2 = kecepatan linier roda II (m/s) ω1 = kecepatan sudut roda I (rad/s) ω2 = kecepatan sudut roda II (rad/s) R1 = jari-jari roda I (m)
R2 = jari-jari roda II (m)
Contoh soal:
Sebuah benda bermassa 200 gram di ikat dengan tali ringan kemudian diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut tetap 5 rad/s seperti gambar berikut. jika panjang tali l = 60 cm, maka besar gaya sentripeal yang bekerja pada benda adalah...
A. 0,3 N B. 0,6 N C. 3 N D. 6 N
7 Pembahasan:
Diketahui:
m = 200 gram = 0,2 kg ω = 5 rad/s
r = 60 cm = 0,6 m Ditanya: Fs = ...
Jawab:
Menghitung v:
V = r = 5 rad/s . 0,6 m = 3 m/s Menghitung FS:
FS = mv2/r = 0,2 kg (3 m/s2)/0,6 m FS = 0,2 kg x 15 m/s2 = 3 N
Jadi jawaban: C
SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2017
MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN
[FISIKA]
[3.1 Materi Fisika Esensial]
[Susilo]
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN
2017
1 3.1 Materi Pokok: Materi Fisika Esensial (Viskositas)
a. Kompetensi Inti.
Mengembangkan materi pembelajaran yang diampu secara kreatif
b. Kompetensi Dasar (KD)/Kelompok Kompetensi Dasar (KKD).
Memilih materi pembelajaran Fisika sesuai dengan tingkat perkembangan peserta didik
c. Uraian Materi Pembelajaran (dilengkapi dengan contoh problem solving).
Merencanakan materi sajian pembelajaran Fisika yg sesuai dengan tingkat perkembangan peserta didik
Viskositas
Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair,viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas.
Viskositas atau Kekentalan Zat Cair
Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas (η). Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s). Ketika kita berbicara viskositas kita berbicara tentang fluida sejati. Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas.
Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya η, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida sebesar Fs = k η v, dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda.
Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stokes menunjukkan
2 bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6 π r. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan seperti berikut.
Fs = 6 π η rv
Persamaan di atas selanjutnya dikenal sebagai hukum Stokes.
Keterangan:
Fs : gaya gesekan stokes (N)
η : koefisien viskositas fluida (Pa s) r : jari-jari bola (m)
v : kelajuan bola (m/s)
Perhatikan sebuah bola yang jatuh dalam fluida pada gambar dibawah. Gaya-gaya yang bekerja pada bola adalah gaya berat w, gaya apung Fa, dan gaya lambat akibat viskositasatau gaya stokes Fs. Ketika dijatuhkan, bola bergerak dipercepat. Namun, ketika kecepatannya bertambah, gaya stokes juga bertambah. Akibatnya, pada suatu saat bola mencapai keadaan seimbang sehingga bergerak dengan kecepatan konstan yang disebut kecepatan terminal.
Gambar 1. Gaya-gaya yang bekerja pada benda yang bergerak dalam fluida
Pada kecepatan terminal, resultan yang bekerja pada bola sama dengan nol. Misalnya sumbu vertikal ke atas sebagai sumbu positif, maka pada saat kecepatan terminal tercapai berlaku berlaku persamaan berikut.
3 Untuk benda berbentuk bola seperti pada gambar diatas, maka persamaannya menjadi seperti berikut.
Keterangan:
vT : kecepatan terminal (m/s) η : koefisien viskositas fluida (Pa s) R : jari-jari bola (m)
g : percepatan gravitasi (m/s2) ρb : massa jenis bola (kg/m3) ρf : massa jenis fluida (kg/m3) Viskositas Fluida
Untuk viskositas beberapa fluida dapat kita lihat pada tabel berikut!
Tabel 1. Daftar viskositas beberapafluida
4 Pada tabel diatas terlihat bahwa air, udara, dan alkohol mempunyai koefisien kecil sekali dibandingkan dengan gliserin. Oleh karena itu, dalam perhitungan sering diabaikan.
Berdasarkan eksperimen juga diperoleh bahwa koefisien viskositas tergantung suhu. Pada kebanyakan fluida makin tinggi suhu makin rendah koefisien viskositasnya. Itu sebabnya di musim dingin oli mesin menjadi kental sehingga kadang-kadang mesin sukar dihidupkan karena terjadi efek viskositas pada oli mesin.
Contoh soal:
Soal No. 1
Sebuah kelereng dengan jari-jari 0,5 cm jatuh ke dalam bak berisi oli yang memiliki koefisien viskositas 110 × 10−3N.s/m2. Tentukan besar gesekan yang dialami kelereng jika bergerak dengan kelajuan 5 m/s!
Pembahasan Data:
r = 0,5 cm = 5 × 10−3 m η = 110 × 10−3 N.s/m2 ν = 5 m/s
Ff =...
Benda yang bergerak dalam fluida akan mengalami gesekan. Besar gesekan yang terjadi jika benda bentuknya BOLA dirumuskan:
dimana
Ff = gaya gesekan di dalam fluida η = koefisien viskositas fluida r = jari-jari benda
ν = kecepatan gerak benda sehingga besarnya gesekan
5 Soal No. 2
Sebuah gotri yang berjari-jari 5,5 × 10−3 m terjatuh ke dalam oli yang memiliki massa jenis 800 kg/m3 dan koefisien viskositasnya 110 × 10−3 N.s/m2. Jika massa jenis gotri 2700 kg/m3, tentukan kecepatan terbesar yang dapat dicapai gotri dalam fluida!
Pembahasan Data:
Bendanya gotri, berbentuk bola.
r = 5,5 × 10−3 ρb = 2700 kg/m3 Fluidanya oli.
ρf = 800 kg/m3
η = 110 × 10−3 N.s/m2 νT =...?
Kecepatan terbesar yang dicapai gotri dalam fluida dinamakan kecepatan terminal atau νT. Rumus kecepatan terminal untuk benda berbentuk bola:
sehingga:
SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2017
MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN
[FISIKA]
[3.2 Aplikasi Cermin Cekung]
[Susilo]
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN
2017
1 3.2 Materi Pokok: Aplikasi Cermin Cekung
a. Kompetensi Inti.
Mengembangkan materi pembelajaran yang diampu secara kreatif
b. Kompetensi Dasar (KD)/Kelompok Kompetensi Dasar (KKD).
Mengolah materi pelajaran Fisika secara kreatif sesuai dengan tingkat perkembangan peserta didik
c. Uraian Materi Pembelajaran (dilengkapi dengan contoh problem solving).
Menerapkan prinsip pemantulan pada cermin cekung untuk pembuatan kompor matahari