Momen inersia adalah kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan keadaannya baik tetap diam atau tetap bergerak. Momen inersia ini juga sering disebut sebagai kelembaman suatu benda. Perlu diketahui bahwa Hukum kelembaman atau hukum inersia adalah istilah yang sama dengan hukum pertama Newton.
Hukum pertama Newton berbunyi bahwa benda yang tidak diberi gaya eksternal (gaya dari luar) akan cenderung mempertahankan keadaannya. Sebuah benda mencoba untuk mempertahankan keadaanya yang sangat bergantung pada momen inrsia. Semakin besar momen inerssia maka benda akan sulit bergerak. Sebaliknya, momen inerrsia yang bernilai kecil menyebabkan benda akan mudah bergerak.
Rumus Momen Inersia
Benda bermassa m yang memiliki titik putar dengan jarak r, rumus momen inersianya dinyatakan sebagai berikut.
r = jarak benda terhadap sumbu putar (m)
Satuan momeninersia dapat diturunkan dari besaran penyusunnya sehingga momeninersia mempunyai satuan Internasional (SI) adalah kg mg
KALOR
Kalor adalah energi dalam bentuk panas yang dapat mengalami perpindahan dari tempat bersuhu tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah. Kalor memiliki satuan internasional Joule (J). Satuan lain dari kalor adalah kalori (kal). Satu kalori berarti banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air sampai suhunya naik 1 0C. Untuk mengonversi satuan dari joule ke kalori atau sebaliknya, gunakan persamaan berikut.
Kalor Jenis
Kalor jenis adalah karakteristik suatu zat yang menunjukkan kemampuannya menyerap kalor. Untuk menentukan besarnya kalor jenis tiap zat, Quipperian bisa menggunakan persamaan berikut.
Keterangan:
Q = energi kalor (J); c = kalor jenis (J/kg oC); m = massa (kg); dan
∆T = perubahan suhu (oC).
Untuk kalor jenis beberapa zat yang sudah diketahui, bisa Quipperian lihat di tabel berikut ini.
Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor adalah banyaknya energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat sebesar 1 oC. Secara matematis, kapasitas kalor dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Q = energi kalor (J); C = kapasitas kalor (J/ oC); c = kalor jenis (J/kg oC); m = massa (kg); dan
∆T = perubahan suhu (oC).
Azas Black
Saat membahas tentang kalor, pasti kamu akan bertemu dengan istilah azas Black. Pada tahun 1760, seorang ilmuwan asal Skotlandia, yaitu Joseph Black,
Azas Black menyatakan jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat bersuhu tinggi sama dengan jumlah kalor yang diterima oleh zat bersuhu lebih rendah. Secara matematis, dinyatakan sebagai berikut.
Prinsip Kerja Kalorimeter
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan besarnya energi kalor suatu zat. Prinsip kerja kalorimeter didasarkan pada azas Black, yaitu campuran antara benda berbeda suhu, akan mengakibatkan transfer kalor. Benda bersuhu tinggi akan melepaskan kalor, sedangkan benda bersuhu lebih rendah akan menerima kalor.
Dalam kasus ini, berlaku hukum kekekalan energi, yaitu energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, melainkan hanya berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Kalorimeter harus berupa sistem tertutup agar tidak ada kalor yang lepas ke lingkungan.
Perpindahan Kalor
Kalor merupakan energi. Artinya, kalor bisa berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain. Perpindahan kalor dibedakan menjadi tiga, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Adapun perbedaan ketiganya adalah sebagai berikut.
1. Konduksi adalah perpindahan kalor dari tempat bersuhu tinggi ke tempat bersuhu lebih rendah dan tidak disertai perpindahan zat perantaranya. Artinya, terjadi pertukaran energi kalor secara langsung. Contohnya saat kamu meletakkan sendok di atas tutup panci yang sedang dipanaskan. Semakin
2. Konveksi adalah perpindahan atau aliran kalor yang disertai perpindahan zat perantaranya. Contohnya terbentuknya angin darat dan angin laut.
3. Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Contohnya sinar Matahari yang sampai ke Bumi tidak membutuhkan medium apapun untuk merambat.
OPTIK
Alat optik merupakan alat yang berupa prisma, lensa dan cermin sebagai bagian utamanya. Dalam komponen alat optik bisa terdiri atas sebuah lensa, beberapa lensa, ataupun kombinasi antara lensa, cermin, dan prisma. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa alat optik merupakan alat yang bekerja berdasarkan prinsip cahaya. Alat optik ini membuat hidup manusia lebih mudah dan berarti. Kita dapat menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan momen-momen terindah pada lembaran foto atau bahkan bisa membuat butiran ketombe di kepala menjadi terlihat sebesar lengan manusia.
Alat optik terbagi atas dua jenis, yaitu alat optik alami dan alat optik buatan. Yang termasuk alat optik alami yaitu mata, sedangkan yang termasuk alat optik buatan di antaranya adalah kacamata, kamera, lup (kaca pembesar), Mikroskop, teropong atau teleskop, periskop dan sebagainya.Teropong sendiri dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu teropong pantul dan teropong bias. Kemudian teropong bias juga ada banyak macamnya seperti teropong bintang, teropong bumi, teropong panggung, dan teropong prisma.
1. Alat Optik : Mata
Mata merupakan alat optik alamiah, ciptaan Tuhan yang sangat berharga. Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ yang dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Organ ini bekerja dengan cara menerima, memfokuskan, dan menstransmisikan cahaya melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya. Struktur anatomi mata diperlihatkan pada gambar berikut.
Gambar 6. Alat Optik Mata dan bagiannya
Pupil Mengatur jumlah cahaya yang masuk ke bola mata.
Kornea Menerima rangsangan cahaya dan meneruskannya sampai ke mata bagian
dalam.
Sklera Melindungi bola mata terhadap ganguan luar yang bersifat mekanis (ex.
benturan) serta berfungsi untuk menjaga bentuk bola mata.
Koroid Memelihara retina dan mencegah terjadinya pemantulan cahaya di dalam ruang
internal mata dengan cara menyerap cahaya yang tidak diperlukan.
Retina Menerima cahaya dan tempat jatuhnya bayangan benda.
Saraf optic Meneruskan informasi bayangan benda yang diterima retina menuju otak. Otot siliari Mengatur kelengkungan lensa mata. Pengaturan kelengkungan ini diperlukan
agar bayangan benda jatuh tepat di retina.
2. Alat Optik: Kacamata
Kacamata merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Kacamata terdiri dari lensa cekung atau lensa cembung, dan frame atau kerangka tempat lensa berada seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Fungsi dari kacamata adalah mengatur supaya bayangan benda yang tidak dapat dilihat dengan jelas oleh mata menjadi jatuh di titik dekat atau di titik jauh mata, bergantung pada jenis cacat matanya.
Gambar 7. Alat Optik Kaca mata
Kalian tentu telah mempelajari bahwa jika sebuah benda berada di depan sebuah lensa, bayangan akan dibentuk oleh lensa tersebut. Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa, bergantung pada letak benda dan jarak fokus lensa. Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
1
+ 1 = 1
S s' F
Dengan:
s = jarak benda ke lensa (m) s’ = jarak bayangan ke lensa (m) f = jarak fokus lensa (m)
dengan lensa. Hubungan antara jarak fokus dan kekuatan lensa memenuhi persamaan berikut.
P = 1
f
Dengan:
P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)
f = jarak fokus lensa (m)
CAHAYA
Cahaya merupakan salah satu bentuk energi. Sumber cahaya memancarkan energi cahaya secara radiasi sehingga energi ini disebut energi radiasi. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merambat secara transversal. Cepat rambat ccahaya di ruang hampa kira-kira 300.000 km/s (300.000.000 m/s). Besaran fisis yang dimiliki cahaya mirip dengan besaran fisis yang dimiliki gelombang, seperti panjang gelombang, cepat rambat gelombang, dan frekuensi gelombang. Cahaya yang hanya bisa dilihat oleh mata manusia disebut cahaya tampak.
Sumber cahaya adalah benda yang bisa menghasilkan cahaya. Sumber cahaya dibedakan menjadi dua yakni sumber cahaya alami adalah benda yang dapat memancarkan cahayanya sendiri, seperti matahari, api dan bioluminesens. Dan sumber cahaya buatan adalah benda yang dapat memancarkan cahaya akibat suatu proses tertentu.
1. Perambatan Cahaya dan Pembentukan Bayangan
Cahaya merambat menurut lintasan yang berbentuk garis lurus. Pembentukan bayangan suatu benda disebabkan oleh sifat cahaya yang merambat menurut garis lurus. Anggapan cahaya yang merambat menurut garis lurus disebut optik geometrik. Akibat cahaya merambat lurus, benda yang tidak tembus cahaya seperti buku, pohon,kertas, atau tubuh manusia akan membentuk bayangan apabila terkena cahaya.
2. Bayangan Umbra dan Penumbra
Jika sebuah benda tidak tembus cahaya dikenai cahaya, di belakang benda tersebut akan terbentuk dua bayangan, yaitu bayangan inti dan bayangan kabur. Bayangan inti disebut umbra dan bayangan kabur disebut penumbra.
3. Pemantulan Cahaya (Refleksi)
Pada pemantulan, berkas cahaya yang datang mengenai suatu benda disebut sinar datang, sedangkan berkas cahaya yang meninggalkan benda (dipantulkan) disebut sinar pantul. Berkas cahaya yang dipantulkan bergantung pada jenis permukaan benda. Bila cahaya mengenai permukaan kasar maka cahaya akan di pantulkan secara tersebar yang disebut dengan pemantulan baur. Namun, bila cahaya mengenai permukaan yang mulus maka cahaya akan dipantulkan secara teratur yang disebut dengan pemantulan teratur.
Gambar 1. Pemantulan cahaya secara teratur
Pemantulan teratur banyak dimanfaatkan seperti pada kaca spion dan pembuatan berlian. Benda yang dapat memantulkan cahaya secara teratur akan kelihatan mengkilap, sedangkan benda yang memantulkan cahaya secara baur akan kelihatan redup.
Selain bergantung pada jenis permukaan, pemantulan cahaya selalu mengikuti suatu aturan yang disebut hukum pemantulan cahaya, yang berbunyi sebagai berikut.
a. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
b. Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul.
c. Sudut sinar datang dan sudut sinar pantul diukur terhadap garis normal. d. Garis normal adalah garis yang tegak lurus terhadap bidang pantul.
Gambar 2. Konsep atau hukum pemantulan cahaya
4. Pembiasan Cahaya (Refraksi)
Refraksi adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya, yang terjadi ketika cahaya tersebut berpindah dari medium satu ke medium lainnya. Pembelokan cahaya ini terjadi karena perubahan kecepatan cahaya ketika memasuki medium yang berbeda. Setiap medium memiliki kerapatan yangg berbeda.
Pembiasan arah rambat cahaya bergantung pada suatu aturan atau hukum yang disebut hukum pembiasan. Hukum pembiasan ditemukan oleh seorang ahli matematika asal Belanda yang bernama Willebrord van Roijen
a. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar dan berpotongan di satu titik.
b. Sinar yang datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya sinar yang datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat akan dibiaskan menjauhi garis normal.
Kerapatan medium yang mempengaruhi cepat rambat cahaya, selanjutnya disebut dengan indeks bias. Indeks bias merupakan perbandingan antara cepat rambat cahaya di dalam vakum dan cepat rambat cahaya di dalam medium. Nilai sudut bias, bergantung pada nilai sudut datangnya. Bila sudut datangnya semakin besar maka sudut biasnya juga semakin besar, tetapi pertambahannya tidak terjadi secara linier.
Cahaya Tampak dan Pelangi
Cahaya di alam ini banyak sekali jenisnya. Ada cahaya yang dapat dilihat dan ada cahaya yang tidak dapat dilihat. Cahaya yang tidak dapat dilihat misalnya cahaya sinar-X, sinar inframerah, sinar ultraviolet dan sianr yang dihailkan oleh zat radioaktif. Mata manusia hanya mampu melihat cahaya tertentu. Cahaya yang dapat dilihat oleh manusia disebut cahaya tampak.
Cahaya tampak yang berwarna putih, sebenarnya terdiri atas sejumlah warna yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu (Me-Ji-Ku-Hi-Bi-Ni-U). Setiap warna memiliki panjang gelombang dan energi tertentu. Warna merah memiliki panjang gelombang terpanjang, tetapi energinya paling kecil. Sementara warna ungu memiliki panjang gelombang terpendek, tetapi energinya paling besar.
Cahya bisa terurai menjadi penyusunnya melalui suatu peristiwa penguraian cahaya, contohnya pelangi. Peristiwa penguraian cahaya ini disebut dispersi cahaya. Tiga warna yang berfungsi sebagai filter yaitu merah, hijau dan biru disebut warna pokok
Gambar 4. Eksperimen pembiasan pada prisma
Alat dan bahan : 1. Kaca prisma 2. Bujur sangkar 3. Cahaya
A. Cahaya secara dimensi metakognitif
Gambar 5. Proses terjadiya pelangi Proses terbentuknya pelangi :
1. Pembiasan Sinar Matahari. Pelangi terbentuk karena adanya pembiasan sinar matahari (cahaya) yang dibelokkan berpindah tempat ke arah lain dari perjalanan satu medium ke medium lainnya oleh tetesan air yang ada di atmosfer.
2. Sinar matahari melewati tetasan air. Ketika cahaya matahari melewati tetesan air maka cahaya tersebut akan dibengkokkan sehingga akan membuat warna-warna tersebut berpisah dengan warna-warna lainnya.
3. Pembelokkan cahaya. Setiap warna-warna pelangi akan dibelokkan pada sudut yang berbeda sehingga akan memberikan warna yang indah pada pelangi.
merah serta akan menyusul warna pelangi lainnya yaitu jingga, kuning, hijau, biru, dan nila maka kita akan melihat warna pelangi secara utuh yang disebabkan oleh geometri optik dalam proses penguraian warna.