• Tidak ada hasil yang ditemukan

Rangkuman Materi UN IPA SMP (Fisika, Biologi, dan Kimia)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Rangkuman Materi UN IPA SMP (Fisika, Biologi, dan Kimia)"

Copied!
129
0
0

Teks penuh

(1)

Rangkuman Materi

UJIAN NASIONAL

TAHUN PELAJARAN 2012/2013

Disusun Berdasarkan Topik Materi Per Bab

Ilmu Pengetahuan Alam SMP

(Fisika, Kimia, dan Biologi)

Distributed by :

(2)
(3)

1

Besaran dan

Satuan

A. BESARAN

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.

1. Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuan-nya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain.

No Besaran Pokok Satuan

1. Panjang meter (m)

2. Massa kilogram (kg)

3. Waktu sekon (s)

4. Suhu kelvin (K)

5. Kuat arus ampere (A)

6. Intensitas cahaya candela (Cd)

7. Jumlah molekul mol

2. Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang ditu-runkan dari satu atau lebih besaran pokok.

No. Besaran

turunan Simbol Satuan

1. Luas A m2

2. Kecepatan v m/s

3. Volume V m3

4. Tekanan P N/m2

5. Gaya F N = kg/ms2

6. Usaha W J = Nm

7. Percepatan a m/s2

8. Massa jenis kg/m3

B. SISTEM SATUAN

Satuan adalah sesuatu yang digunakan se-bagai pembanding dalam pengukuran.

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran, yang diukur dengan besaran seje-nis yang dipakai sebagai satuan.

Sistem Satuan Internasional (SI) adalah sis-tem satuan yang berlaku secara internasional. Sistem Satuan Internasional terbagi menjadi 2 macam.

1. Sistem MKS (Meter, Kilogram, Sekon) 2. Sistem CGS (Centimeter, Gram, Sekon)

No. Besaran Satuan Internasional

MKS CGS

1. Panjang meter (m) centimeter (cm) 2. Massa kilogram (kg) gram (gr)

3. Waktu sekon (s) sekon (s)

4. Gaya newton (N) dyne

5. Usaha joule (J) erg

6. Kecepatan m/s cm/s

7. Massa jenis kg/m3 gr/cm3

8. Percepatan m/s2 cm/s2

(4)

C. ALAT UKUR

1. Alat Ukur Panjang

Alat ukur Ketelitian

Mistar 1 mm

Rol meter 1 mm Jangka sorong 0,1 mm Mikrometer sekrup 0,01 mm

Rahang tetap atas

Rahang tetap bawah

Rahang sorong atas

Rahang sorong bawah

Skala nonius Skala utama

Jangka sorong

Landasan Sekrup

Timbal

Roda bergerigi

Lengan mikrometer Bingkai

Mikrometer sekrup

2. Alat Ukur Massa

Alat ukur massa dapat menggunakan neraca. Dari berbagai jenis neraca, di antaranya adalah neraca batang yang disebut neraca o’hauss.

3. Alat Ukur Waktu

Untuk mengukur waktu digunakan jam atau

stopwatch.

4. Alat Ukur Suhu

Untuk mengukur suhu digunakan termometer.

[image:4.544.60.508.34.465.2]

Contoh:

Gambar di bawah ini menunjukkan hasil pengu-kuran tebal sebuah pelat kayu dengan menggu-nakan mikrometer sekrup.

Skala utama

Selubung luar

Tebal pelat tersebut adalah….

Jawab:

Tebal pelat adalah sebagai berikut:

Angka yang ada pada skala utama menun-jukkan 4,5 mm.

Pada selubung luar yang berimpit dengan skala utama terbaca:

20 0,01 mm = 0,20 mm×

(5)

2

Suhu dan

Pemuaian

A. SUHU

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dan dingin suatu benda.

1. Alat Ukur Suhu

Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. Ada 2 macam termometer, yaitu termo-meter berisi alkohol dan air raksa.

RAKSA ALKOHOL

KEUNTUNGAN

• mudah dilihat karena mengkilap, • pemuaiannya

teratur, • jangkauan

suhunya cukup besar, yaitu –39 °C sampai 357 °C.

• lebih teliti untuk perubahan yang sangat kecil karena pemuaiannya cukup besar,

• harganya murah, • titik bekunya ren-dah, yaitu –112 °C.

KERUGIAN

• harganya mahal, • tidak dapat men-gukur suhu–suhu rendah (kurang dari –39 °C), • merupakan bahan

beracun.

• titik didihnya rendah, yaitu 78 °C sehingga tidak bisa mengukur suhu tinggi,

• tidak berwarna se-hingga sulit dilihat, • membasahi dinding.

2. Jenis–jenis Termometer Air Raksa

a. Celcius (C) c. Fahrenheit (F) b. Reamur (R) d. Kelvin (K)

Penetapan Skala Beberapa Jenis Termometer Celcius Reamur Fahrenheit Kelvin Titik lebur Titik didih Jumlah skala Perban-ingan 0° 100° 100° 5 0° 80° 80° 4 32° 212° 180° 9 273° 373° 100° 5

Dari perbandingan pada tabel di atas diperoleh: Termometer Celcius dan Kelvin mempunyai skala yang sama, yaitu 100o. Oleh karena itu:

K = C + 273

Termometer Celcius, Reamur, dan Fahren-heit mempunyai perbandingan:

C : R : (F – 32) = 5 : 4 : 9

Jadi, diperoleh rumus:

5 C R

4

= R C4 5

= F 9 C 32 5   = × +  

(

)

5

C F 32 9

= × − R F 324

(

)

9

= × − F R 329 4

= +

Termometer Khusus

Termometer Six–Bellani: untuk mengukur suhu tertinggi dan terendah di suatu tempat. Ciri–ciri:

(6)

menggunakan zat muai alkohol dan raksa. Dilengkapi dua keping baja sebagai penunjuk skala,

disediakan magnet tetap, untuk menarik keping baja turun melekat pada raksa.

Termometer Klinis: termometer yang digu-nakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Ciri–ciri:

skala ukur hanya 35 °C – 42 °C, menggunakan zat muai raksa (Hg), pada pembuluh termometernya terdapat bagian yang disempitkan,

untuk mengembalikan raksa ke dalam tendon, termometer harus diguncang– guncangkan terlebih dahulu,

hanya dapat mengukur suhu tertinggi se-hingga disebut termometer maksimum.

B. PEMUAIAN

1. Muai Panjang

Koeisien muai panjang zat adalah bilangan yang menyatakan pertambahan panjang tiap satuan panjang suhu zat itu dinaikkan 1 °C.

Rumus:

∆L = L0 . a . ∆T

dengan ∆L = Lt- L0 dan ∆T = T - T0. Diperoleh:

Lt = L0 + L0 . a . ∆T

2. Muai Luas Rumus:

∆A = A0 . b . ∆T

dengan ∆A = At- A0 dan ∆T = V - T0. Diperoleh:

At = A0 + A0 . b . ∆T

3. Muai Volume (Ruang)

Koeisien muai ruang suatu zat adalah bilan-gan yang menyatakan pertambahan volume tiap satuan volume bila suhu zat itu dinaikkan 1

°C.

Rumus:

∆V = V0 . g . ∆T

dengan ∆V = V - V0 dan ∆T = T - T0. Diperoleh:

Vt = V0 + V0 . g . ∆T

Keterangan:

L0 = panjang mula–mula (m, cm),

Lt = panjang akhir (m, cm),

∆L = pertambahan panjang benda, T0 = suhu mula–mula (°C),

T = suhu akhir (°C),

∆T = perubahan suhu (°C),

a = koeisien muai panjang (°C–1),

Ao = luas mula–mula,

At = luas setelah dipanasi,

β = koeisien muai luas,

V0 = volume mula–mula (m 3),

Vt = volume akhir (m 3),

γ = koeisien muai volume,

2

(7)

4. Muai Gas

Jika zat gas dipanaskan, maka hanya mem-punyai muai ruang saja. Gay–Lussac men-emukan bahwa koeisien muai gas besarnya:

o o 1

1 1

/ C C

273 273

γ = =

a. Pemanasan gas pada tekanan tetap ∆

 

= + γ ⋅ ∆ = +

 

t 0 t 0

T V V (1 T) atau V V 1

273

b. Pemanasan gas pada volume tetap ∆

 

= + γ ⋅ ∆ = +

 

t 0 t 0

T P P (1 T) atau P P 1

273

c. Pemanasan gas pada tekanan dan vol-ume tidak tetap

=

1 1 2 2

1 2

P V P V

T T

Keterangan:

V0 = volume gas mula–mula (sebelum dipanaskan), Vt = volume gas setelah dipanaskan,

P0 = tekanan mula–mula,

Pt = tekanan gas setelah dipanaskan,

∆T = perubahan suhu.

P1 = tekanan pada keadaan 1 (atm, N/m2),

V1 = volume pada keadaan 1 (m3, cm3),

T1 = suhu pada keadaan 1 (°K),

P2 = tekanan pada keadaan 2 (atm, N/m2),

V2 = volume pada keadaan 2 (m3, cm3),

T2 = suhu pada keadaan 2 (°K).

Contoh:

1. Faiz mengukur suhu air dengan termometer skala Fahrenheit dan menunjukkan angka 41°F. Berapakah suhu tersebut bila din-yatakan dalam: skala Celcius,

Jawab:

Diketahui: TF = 41 °F Dalam skala Celcius

(

)

(

)

C F

5 5

t t 32 41 32

9 9

5 9 5 9

= × − = × −

= × =

Jadi, 41 °F = 5 °C

2. Sebuah logam (besi) yang berbentuk lem-peng, luasnya mula–mula 50 cm2, pada suhu

40 °C. Kemudian besi tersebut dipanas-kan sampai suhu 80 °C. Jika koeisien besi 0,000011/°C, berapakah luasnya sekarang?

Jawab:

Diketahui: Ao = 50 cm2,

T1 = 40 °C, T2 = 80 °C,

a = 0,000011 /°C. Ditanya: At = …?

∆T = T2 – T1 = 80 °C – 40 °C = 40 °C, maka At = A0 (1 + b×∆T)

At = A0 (1 + 2α ×∆T)

= 50 cm2 (1 + 2 × 0,000011 /°C × 40 °C)

= 50 cm2 (1 + 0,00088)

= 50 cm2 (1,00088) = 50,044 cm2

(8)

3

Zat dan

Wujudnya

A. WUJUD ZAT

Ciri-ciri Gambar partikel

Zat padat

- gaya tarik menarik antar-partikelnya sangat kuat, - letak molekulnya saling berdekatan dan teratur, - gaya partikelnya sangat

ter-batas (bergetar di tempat), - bentuk dan volumenya tetap.

Zat cair

- gaya tarik menarik antar-partikelnya tidak begitu kuat, - letak molekulnya agak

berjauhan,

- gaya partikel dapat berpin-dah tempat, tetapi tidak mudah meninggalkan kelompoknya, - bentuk berubah–ubah,

tetapi volumenya tetap.

Zat gas

- gaya tarik menarik antarpar-tikelnya tidak begitu kuat, - letak molekulnya berjauhan, - gaya partikel dapat

berpin-dah tempat, tetapi tidak mudah meninggalkan kelompoknya, - bentuk berubah–ubah,

tetapi volumenya tetap.

B. PERUBAHAN WUJUD ZAT

1. Perubahan Fisika

Perubahan isika adalah perubahan zat yang tidak menyebabkan terjadinya zat jenis baru. Contoh: es mencair, air menjadi uap.

Skema Perubahan Wujud

Padat

Cair Gas

Menguap Mengembun

Membeku

Mencair

Menyublim

Deposisi

Memerlukan kalor Melepaskan kalor Padat menjadi cair Cair menjadi padat Cair menjadi gas Gas menjadi padat Padat menjadi gas Gas menjadi cair

2. Perubahan Kimia

Perubahan kimia adalah perubahan zat yang menyebabkan terjadinya zat baru

Contoh: kayu terbakar menghasilkan api, arang, dan debu.

C. GAYA ANTARPARTIKEL

Kohesi adalah gaya tarik menarik antara dua partikel yang sejenis.

[image:8.544.60.503.46.431.2]
(9)

a. Miniskus Cekung

Miniskus cekung adalah bentuk penampang permukaan zat cair yang seperti bulan akhir. Contoh: bentuk penampang permukaan air dalam tabung reaksi.

b. Miniskus Cembung

Miniskus cembung adalah bentuk penampang permukaan zat cair yang seperti bulan sabit. Contoh: bentuk penampang permukaan raksa dalam tabung.

c. Kapilaritas

Kapilaritas adalah naiknya zat cair melalui lu-bang yang sempit (pipa kapiler).

D. MASSA JENIS

1. Massa Jenis ( )

Massa jenis suatu zat adalah massa per sa-tuan volume zat tersebut.

Rumus:

ρ = m V

2. Massa Jenis Relatif ( relatif)

Massa jenis relatif adalah perbandingan mas-sa jenis suatu benda dengan masmas-sa jenis air.

Rumus: benda relatif air ρ ρ = ρ

3. Massa Jenis Campuran Rumus:

A B

campuran

A B

m m

V V +

ρ =

+

Keterangan:

r = massa jenis (kg/m3 atau gr/cm3),

m = massa benda (kg atau gr), V = volume benda (m3 atau cm3),

VA = volume benda A (m3 atau cm3),

VB = volume benda B (m3 atau cm3),

[image:9.544.44.486.39.444.2]

mA = massa benda A (kg atau gr), mB = massa benda B (kg atau gr).

Tabel massa jenis (r) beberapa zat dengan

standar SI dan CGS

Nama zat Massa jenis dalam satuan SI (kg/m3) CGS (gr/m3)

Air Alkohol Air raksa Aluminium Besi Emas Kuningan Perak Platina Seng Udara (27 °C)

Es 1000 800 13.600 2.700 7.900 19.300 8.400 10.500 21.450 7.140 1,2 920 1 0,80 13,60 2,7 7,90 19,30 8,40 10,50 21,45 7,14 0,0012 0,92 Contoh:

1. Dua macam zat A dan B akan dicampur. Massa zat A 500 gr dan massa jenis zat A 3,5 gr/cm3. Massa zat B 800 gr dan massa

jenis zat B 3 gr/cm3. Berapakah massa jenis

campuran?

(10)

Diketahui: mA = 500 gr, mB = 800 gr,

rA = 3,5 gr/cm3, r

B = 3 gr/cm 3. A A A 3 3 m V 500 gr 3,5 gr/cm 142,86 cm = ρ = = B B B 3 3 m V 800 gr 3 gr/cm 266,67 cm = ρ = =

rcampuran = A B

A B

m m V V

+

+ = 3 3

500 gr 800 gr 142,86 cm 266,67 cm

+ +

= 1.300 gr3

409,53 cm = 3,17 gr/cm

3

Jadi, rcampuran zat A dan B adalah 3,17 gr/cm3.

2. Perhatikan proses pengukuran volume batu berikut! 10 20 30 40 50 Tali Batu Gelas berpancuran Gelas ukuran Air yang keluar dari gelas berpancuran cm3 Pipa

Ketika batu dimasukkan ke dalam gelas berpan-curan, air yang terdesak batu keluar pipa dan ditampung pada gelas ukuran apabila massa batu 330 gram, maka mas-sa jenisnya adalah ....

Jawab:

V = volume batu

= volume air yang terdesak= 30 cm3

m = 330 gram

3 3 330 g 11,0 g/cm 30 cm m V ρ = = =

4

Kalor

A. KALOR

Kalor: energi yang diterima atau dilepaskan oleh sebuah benda. Kalor berpindah secara alamiah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.

Satuan kalor: kalori atau joule. Satu kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk me-manaskan 1 gr air sehingga suhunya naik 1 °C.

1 kilokalori = 4,186 × 103 joule = 4,2 × 103 joule

1 kal = 4,2 joule 1 joule = 0,24 kalori

Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk menaikkan suhu 1 kg zat itu sebesar 1 °C.

Rumus:

Q = m × c ×∆T

Keterangan:

c = kalor jenis ((kal/g °C) atau (joule/kg °C)),

Q = banyaknya kalor yang diperlukan (kalori) atau (joule), m = massa benda (g) atau (kg),

(11)
[image:11.544.53.479.46.472.2]

Tabel kalor jenis beberapa bahan

No. Jenis bahan

Kalor jenis (J/ kg °C)

Kalor jenis (kal/kg °C) 1.

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Besi Aluminium

Tembaga Timah putih

Perak Spiritus

Air Alkohol Minyak tanah

460 880 380 210 230 2.400 4.200 2.400 1.200

0,1 0,21 0,09 0,05 0,055

0,57 1 0,57 0,50

Kapasitas kalor: banyaknya kalor yang diper-lukan suatu zat untuk menaikkan suhu zat 1 °C.

Rumus:

= ∆

Q C

T C mc=

Keterangan:

C = kapasitas kalor (joule/K, joule/°C atau kal/°C), ∆T = kenaikan suhu (K) atau (°C),

B. ASAS BLACK

“Banyaknya kalor yang dilepaskan benda ber-suhu tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima benda yang bersuhu lebih rendah.“

Secara matematis dinyatakan dengan rumus:

Qlepas = Qterima

Karena Q = m . c . ∆t, maka:

(m . c . T∆ )lepas = (m . c . T∆ )terima

C. KALOR LEBUR DAN KALOR UAP

Kalor lebur: banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk mengubah satu satuan massa zat padat menjadi cair pada titik leburnya.

Kalor lebur es = 80 kl/gr = 80 kkal/kg = 336 joule/gram

Rumus:

Q = m × L

Keterangan:

Q = kalor (kalori, joule), m = massa es (gram, kg),

L = kalor lebur es (kal/gr, kilokalori/kg).

Kalor lebur menyebabkan terjadinya perubahan wujud dari es menjadi air pada suhu 0 °C. Perhatikan diagram berikut ini!

Q (k.kal)

T (oC)

0 oC

Es

Q = m . c . ∆T Q = m . L

Q = m . c . ∆T

Es

Air

Kalor uap: banyaknya kalor yang digunakan untuk menguapkan satu satuan zat pada titik didihnya.

(12)

Rumus:

Q = m × u

Keterangan:

u = kalor lebur uap (kal/gr, kilokalori/kg).

Perhatikan diagram di bawah ini!

Q (k.kal)

T (oC)

0 oC

100 oC

Es

Q = m . c . ∆T Q = m . L

Q = m . c . ∆T Q = m . u

Es

Air

Air Uap

D. PERPINDAHAN KALOR

1. Konduksi (hantaran): perpindahan kalor me-lalui zat padat tanpa disertai perpindahan partikel zat. Contoh: besi yang dipanaskan pada salah satu ujungnya, pada ujung lain-nya lama–kelamaan akan terasa panas juga. 2. Konveksi (aliran): perpindahan kalor melalui

suatu zat cair atau gas yang disertai per-pindahan partikel zat tersebut. Contoh: air yang dimasak, konveksi udara pada ventilasi rumah, angin laut dan angin darat.

3. Radiasi (pancaran): perpindahan kalor tan-pa melalui zat perantara. Contoh: tan-pancaran sinar matahari ke bumi, rambatan kalor dari lampu ke telur–telur pada mesin penetas sederhana.

Contoh:

Sepotong aluminium yang massanya 150 gr dan suhunya 85 °C, dimasukkan ke dalam 75 gr air yang suhunya 15 °C. Jika kalor jenis aluminium 0,21 kal/gr °C dan kalor jenis air 1 kal/gr °C, berapakah suhu akhir campuran?

Jawab:

Diketahui: maluminium = 150 gram, Taluminium = 85 °C,

caluminium = 0,21 kal/gr °C,

mair = 75 gram,

Tair = 15 °C, cair = 1 kal/gr °C.

Qlepas = Qterima

Karena suhu aluminium lebih tinggi daripada air, maka yang melepaskan kalor adalah aluminium dan yang menerima kalor adalah air.

mAl× CAl×∆TAl = mair× Cair×∆Tair

⇔mAl× CAl× (85 – TA) = mair× Cair× (TA – 15) ⇔150 × 0,21 × (85 – TA) = 75 × 1 × (TA – 15) ⇔2 × 0,21 × (85 – TA) = 1 × 1 (TA – 15) ⇔ 0,42 (85 – TA) = 1 (TA – 15)

⇔0,42 × 85 – 0,42 × TA = TA – 15 ⇔35,7 – 0,42 × TA = TA – 15 ⇔35,7 + 15 = TA + 0,42 TA ⇔ 50,7 = 1,42 TA

⇔ TA = 50,7

1, 42

⇔ TA= 35,7 °C

(13)

5

Gerak

A. PENGERTIAN GERAK

Gerak adalah perubahan kedudukan suatu ben-da terhaben-dap titik acuannya.

Gerak menurut keadaan benda:

- gerak yang sebenarnya, - gerak semu.

Gerak menurut bentuk lintasan:

- gerak lurus, - gerak melingkar, - gerak parabola, - gerak tidak beraturan.

B. GERAK LURUS BERATURAN

Gerak lurus beraturan: gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan besar ke-cepatannya setiap saat selalu sama atau tetap.

1. Kecepatan Tetap Rumus:

s v

t =

Keterangan:

v = kecepatan (km/jam, m/s), s = jarak (km, m),

t = waktu (jam, sekon).

2. Kecepatan Rata-rata Rumus:

total 1 2 n

total 1 2 n

s s ... s

s v

t t ... t

t

+ + +

= =

+ + +

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (km/jam, m/s), stotal = jarak total yang ditempuh (km, m),

ttotal = waktu total (jam, sekon).

C. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

(GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan: gerak lurus yang memiliki perubahan kecepatan setiap sekon (percepatan) yang selalu tetap.

Percepatan: pertambahan kecepatan setiap waktu pada benda yang bergerak. Perlambatan

adalah percepatan yang bernilai negatif.

Rumus:

t 0

v v

a t − =

t 0

2 0

2 2

t 0

v v a t 1 s v t a t

2 v v 2 a s

= + ⋅

= ⋅ + ⋅ ⋅

= + ⋅ ⋅

Keterangan:

a = percepatan gerak benda (m/s2, km/jam),

(14)

Contoh:

1. Perhatikan gambar berikut!

D A

B C

Seorang anak meluncur maju di jalan se-perti pada gambar berikut tanpa mengayuh pedal sepedanya. Jenis gerak lurus berubah beraturan (GLBB) yang terjadi pada sepeda ketika melalui lintasan ....

Jawab:

Jenis gerak lurus berubah beraturan (GLBB) yang terjadi pada sepeda, yaitu:

a. Gerak C – D: GLBB diperlambat (kecepatan benda berkurang secara teratur)

b. Gerak A – B: GLBB dipercepat (kecepatan benda bertambah secara teratur)

2. Budi mengendarai sepeda motor dengan kecepatan tetap 36 km/jam. Jika jarak yang ditempuh Budi 250 m, berapa lama waktu perjalanan Budi?

Jawab:

v = 36 km/jam = 36 1.000 m

3600 s

×

= 10m/s, s = 250 m.

`

s v t

250 m 10 m / s t 250 m

t 25 s 10 m / s

= ×

⇔ = ×

⇔ = =

6

Gaya

A. PENGERTIAN GAYA

Gaya adalah sesuatu yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan perubahan bentuk suatu benda. Alat untuk mengukur gaya disebut neraca pegas atau dinamometer.

- satuan gaya = newton atau dyne, - 1 newton = 1 kg m/s2,

- 1 dyne = 1 gr cm/s2,

- 1 newton = 105 dyne. Rumus:

F = m × a

Keterangan:

F = gaya (newton atau dyne), m = massa benda (kg atau gr), a = percepatan (m/s2 atau cm/s2). 1. Gaya Sentuh

Gaya sentuh: gaya yang mempengaruhi benda dengan cara bersentuhan langsung dengan benda tersebut. Contoh: gaya otot.

2. Gaya Tak Sentuh

(15)

B. RESULTAN GAYA

Gaya yang arahnya sama dapat diganti dengan sebuah gaya yang nilainya sama dengan jumlah kedua gaya. Gaya pengganti itu disebut resultan gaya yang dilambangkan dengan R.

1. Gaya Sejajar dan Searah

F1

F2

Resultan gaya yang sejajar dan searah

R = F1 + F2

2. Gaya Sejajar dan Berlawanan Arah

F2 F1

Resultan gaya yang sejajar dan berlawanan arah

R = F1 – F2

3. Gaya Saling Tegak Lurus

F2

F1

Resultan gaya saling tegak lurus

2 2

1 2

R= F +F

Contoh:

Empat buah gaya bekerja pada balok, seperti gambar di bawah ini. Besar dan arah resultan gaya dari gaya-gaya tersebut adalah ….

400 N 200 N

300 N 500 N

Jawab:

(500 400) (300 200)

900 500 400

kanan kiri

R F F

N

= +

= + − +

= − =

Tanda positif menunjukkan arah resultan gaya ke kanan.

C. GAYA BERAT DAN BERAT JENIS BENDA

Gaya berat adalah besaran gaya gravitasi yang bekerja pada benda. Hubungan antara massa benda dan beratnya yaitu:

1. semakin besar massa benda, semakin besar pula beratnya,

2. perbandingan antara berat benda dan massa benda cenderung tetap.

Rumus:

w = m . g

Keterangan:

[image:15.544.40.494.52.460.2]
(16)

Berat jenis adalah perbandingan berat dan vo-lume benda.

Rumus:

w S

V

= S . g= ρ

Keterangan:

S = berat jenis benda (N/m3),

r = massa jenis benda (kg/m3),

g = percepatan gravitasi (m/s2),

V = volume benda.

Contoh:

Sebuah benda beratnya 250 N dan volumenya 5 m3. Berapakah berat jenis benda? Apabila

per-cepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, berapakah

mas-sa jenis benda?

Jawab:

Diketahui: w = 250 N, V = 5 m3, g= 9,8 m/s2.

a. S = w

V = 3

250 N

5 m = 50 N/m

3

b. S = . g, maka diperoleh:

r = S

g = 3

250 kg

9,8 m = 25,51 kg/m

3

7

Energi dan

Usaha

A. ENERGI

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Dalam satuan SI, energi di-nyatakan dalam joule (J) atau kalori (kal).

1. Bentuk–bentuk Energi

Energi kimia, energi kinetik, energi listrik, energi kalor, energi cahaya, energi otot, energi bunyi, energi nuklir, energi potensial.

2. Perubahan Bentuk Energi

a. Energi listrik → energi kalor Contoh: seterika, kompor listrik. b. Energi listrik → energi cahaya

Contoh: lampu.

c. Energi listrik → energi bunyi Contoh: radio dan bel listrik. d. Energi listrik → energi kinetik

Contoh: kipas angin.

3. Sumber–sumber Energi

Sumber energi yang ada di alam banyak sekali jumlahnya, antara lain: matahari, air (air terjun dan gelombang permukaan air), angin, fosil, nuklir/inti atom.

(17)

a. Energi Kinetik

Energi kinetik: energi yang dimiliki benda yang bergerak.

Rumus:

Ek = 1 2 m v 2

Keterangan:

Ek = energi kinetik, m = massa benda (kg),

v = kecepatan gerak benda (m/s2).

b. Energi Potensial

Energi potensial: energi yang dimiliki oleh suatu benda karena letak atau kedudukan-nya.

Rumus:

Ep = m . g . h

Keterangan:

Ep = energi potensial (joule), g = percepatan gravitasi (m/s2),

h = ketinggian (m).

c. Energi mekanik

Rumus:

Em = Ek + Ep

Hukum Kekekalan Energi

“Energi tidak dapat dimusnahkan dan dicip-takan. Energi hanya dapat berubah bentuk dari suatu bentuk ke bentuk yang lain.”

Contoh:

Seekor burung terbang pada ketinggian 20 m dengan kecepatan 8 m/s. Jika massa burung tersebut 0,25 kg, energi mekaniknya adalah ….

Jawab:

Diketahui: h = 20 m, v = 8 m/s, dan m = 0,25 kg.

Em = Ep + Ek = (m . g . h) + (1 m v2

2 )

= 0,25 kg.10 m/s2.20 m + ½ . 0,25 kg . (8 m/s)2

= 50 joule + 8 joule = 58 joule

B. USAHA

Usaha adalah suatu proses yang dilakukan untuk me-mindahkan kedudukan suatu benda.

Rumus:

W = F . s

Keterangan:

W = usaha (joule), F = gaya (N), s = jarak perpindahan benda (m).

1. Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana: suatu alat yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia.

a. Tuas (pengungkit)

Beban Penumpu

Lengan beban Lengan kuasa

kuasa

- Lengan beban: jarak benda ke penumpu.

(18)

Rumus:

w × Lb = F × Lk

Keuntungan mekanis tuas

k

b

L w KM

F L

= =

Keterangan:

w = berat benda (newton), Lb = lengan beban (meter), F = gaya yang diberikan, Lk = lengan kuasa (meter).

Contoh:

Sebuah linggis dipakai untuk mengungkit batu yang beratnya 500 N. Jika panjang linggis 2,4 m dan lengan beban 40 cm, berapa gaya kuasa untuk mengungkit batu itu? Berapa keuntungan mekanisnya?

Jawab:

Diket: wB = 500 N, L= 2,4 m,Lb= 40 cm = 0,4 m. Ditanya: Fk= …? dan KM = …?

Lengan kuasa àLk = L – Lb= 2,4 m – 0,4 m = 2 m × = ×

⇔ × = ×

⇔ = =

500 N 0,4 m 2 m

200 Nm

100 N 2 m

b b k k k k

w L F L

F

F

= k = =

b

L 2 m

5

L 0,4 m

KM

Gaya kuasa = 100 N dan keuntungan mekanis = 5.

Macam-macam Tuas

a) Tuas jenis pertama. Titik tumpu (T) terletak di antara titik kuasa (K) dan titik beban (B). Contoh: gunting, palu, tang, dan lain–lain. b) Tuas jenis kedua. Titik beban (B) terletak di

antara titik tumpu (T) dan titik kuasa (K). Con-toh: gerobak dorong, pemecah biji, pembuka botol, dan lain–lain.

c) Tuas jenis ketiga. Titik kuasa (K) terletak di antara titik tumpu (T) dan titik beban (B). Contoh: lengan bawah, jepitan, sekop.

b. Katrol (kerekan)

Katrol tetap

Katrol bebas

Katrol majemuk Keuntungan

mekanis = =1

w KM

F = =2 w KM

F = =

w

KM n

F

n = jumlah katrol

Gambar T K

B Fk Wb

K T B

Fk

Wb Wb

c. Bidang Miring

B

w F

T h

(19)

Rumus:

w F =h

 Keterangan:

F = gaya (kuasa), w = berat beban,

 = panjang lintasan, h = tinggi bidang miring. Beberapa pesawat sederhana yang prinsip ker-janya sama dengan bidang miring, yaitu: baji dan sekrup.

d d

Jika r = jari–jari sekrup dan d = jarak antara 2 ulir, maka diperoleh keuntungan mekanis sekrup adalah:

π =2 r KM

d

2. Daya

Daya adalah kecepatan melakukan usaha atau kecepatan memindahkan atau men-gubah energi tersebut.

Rumus:

W P

t = Keterangan:

P = daya (joule/detik, atau watt), W = usaha (joule),

t = waktu (sekon atau detik).

8

Tekanan

A. PENGERTIAN

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas.

Rumus:

F P

A

=

Keterangan:

P = tekanan (N/m2 atau Pa/pascal),

F = gaya tekanan (N), A = luas bidang tekanan (m2).

Tekanan Hidrostatis (Ph)

Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang disebabkan oleh berat zat itu sendiri.

Rumus:

Ph = r . g . h

Keterangan:

Ph = tekanan hidrostatis (N/m2, Pa, atm),

r = massa jenis zat cair (kg/m3, gr/cm3),

g = gravitasi (9,8 m/s2).

1 Pa = 1 N/m2

(20)

Contoh:

Apabila percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/ s2 dan massa jenis air 1.000 kg/m3, tekanan

hi-drostatis yang dialami oleh ikan adalah ....

20

cm

5

0

cm

Pembahasan:

g = 10 m/s2 = 1000 kg/m3

Ditanyakan:

Ph (tekanan hidrostatis)?

Jawab:

• Mencari ketinggian ikan dari permukaan air: h = 50 cm − 30 cm = 30 cm = −0,3 m • Besarnya tekanan hidrostatis adalah:

Ph = . g . h = 1000 . 10 . 0,3 = 3000 N/m2

B. HUKUM PASCAL

“Gaya yang bekerja pada suatu zat cair dalam ru

-ang tertutup, tekanannya diteruskan oleh zat cair

itu ke segala arah dengan sama besar.”

Secara matematis hukum Pascal dituliskan:

1 2

1 2

F F

A = A

Keterangan:

F1 = gaya tekan pada ruang 1 (N), F2 = gaya tekan pada ruang 2 (N), A1 = luas permukaan ruang 1 (m2),

A2 = luas permukaan ruang 2 (m2).

Contoh alat yang bekerja berdasarkan hukum Pascal antara lain: dongkrak, jembatan angkat kempa hidrolik, rem hidrolik, pengangkat hidrolik.

C. HUKUM ARCHIMEDES

Benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya

ke dalam zat cair, mengalami gaya ke atas yang besarnya sebanding dengan volume zat cair

yang dipindahkan.

Rumus:

FA = rf × g × Vf

Keterangan:

FA = gaya ke atas oleh zat cair (newton),

rf = massa jenis luida (zat cair) (kg/m

3, gr/m3),

Vf = volume luida yang dipindahkan (volume benda

yang tercelup di dalam luida),

g = gravitasi bumi (9,8 m/s2).

1. Benda terapung

- massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair tersebut (rb < ra),

- volume zat cair yang dipindahkan lebih kecil daripada volume benda (Vf < Vb),

(21)

2. Benda melayang

- massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair (rb = rf),

- volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda (Vf = Vb),

- berat benda sama dengan gaya ke atas (wb = FA).

3. Benda tenggelam

- massa jenis benda lebih besar dari mas-sa jenis zat cair (rb > rf ),

- volume zat cair yang dipindahkan sama dengan volume benda (Vf = Vb),

- berat benda lebih besar daripada gaya ke atas (wb > FA).

Terapung Melayang Tenggelam

Contoh penerapan hukum Archimedes, antara lain pada: kapal selam, kapal laut, galangan ka-pal, balon udara, hidrometer (alat untuk mengu-kur massa jenis zat cair), jembatan ponton.

Contoh:

Sebuah benda melayang dalam air. Jika massa jenis air adalah 1 gr/cm3 dan volume benda 500

cm3, berapakah massa benda tersebut? (g = 9,8

m/s2)

Jawab:

rair = 1 gr/cm3, V

b = 500 cm

3, g = 9,8m/s2.

Syarat benda melayang adalah wb = FA⇔ mb g = f Vf g

⇔ mb= f Vf

Karena melayang, maka Vf = Vb, sehingga mb = f Vf = f Vb = 1 gr/cm3 500 cm3 = 500 gr

Jadi, massa benda tersebut adalah 500 gram.

D. TEKANAN UDARA

Rumus:

P = r × g × h

Keterangan:

P = tekanan udara (atm, N/m2, Pa),

r = massa jenis zat (kg/m3, gr/m3),

g = gravitasi bumi (9,8 m/s2 atau 10 m/s2),

h = tinggi zat cair (m, cm). 1 atm = 76 cm Hg,

1 atm = 1,013 × 105 Pa

rair raksa = 13.600 kg/m 3,

rudara = 1,3 kg/m 3,

1 newton = 1 kg m/s2.

Tekanan udara luar diukur dengan alat yang disebut barometer. Ada 2 macam barometer yang biasa digunakan barometer raksa, baro-meter aneroid.

Hasil percobaan diperoleh:

(22)

Tekanan udara dalam ruang tertutup diukur de-ngan alat yang disebut manometer.

a. Manometer Raksa Terbuka

Pgas > Pudara, maka Pgas = Pudara + h

Pgas < Pudara, maka Pgas = Pudara – h

Keterangan:

Pgas = tekanan gas dalam ruang tertutup (yang diukur),

Pudara = tekanan udara luar,

h = perbandingan tinggi raksa pada kedua kaki menometer.

b. Manometer Raksa Tertutup

Tekanan gas dalam ruang tertutup diukur dengan cara:

  ρ = ρ +

  1

gas udara

2 h

h

h

Keterangan:

h1 = tinggi kolom udara sebelum manometer digunakan,

h2 = tinggi kolom udara ketika manometer di-gunakan,

c. Manometer Logam

Tekanan gas dalam ruang tertutup, besarnya dapat dilihat secara langsung pada skala yang terdapat dalam alat ukur.

E. HUKUM BOYLE

“Hasil kali tekanan udara dan volume suatu gas dalam ruang tertutup adalah tetap, asal suhu gas itu tetap.”

Rumus:

P1 V1 = P2 V2

Keterangan:

P1 = tekanan awal, P2 = tekanan akhir, V1 = volume awal, V2 = volume akhir.

Contoh:

Di dalam sebuah ruang tertutup yang volumenya 200 cm3, terdapat udara dengan tekanan 2 atm.

Jika ruangan tersebut diperkecil volumenya men-jadi 50 cm3 pada suhu tetap, berapakah tekanan

udara dalam ruang tertutup?

Jawab:

Diketahui: V1 = 200 cm3, P

1 = 2 atm, V2 =

50 cm3,

2

1 1 2 2

3 2 3

3

2

2

P V P V

2 atm 200 cm P 50 atm 2 atm 200 cm

P

50 cm 400 P atm

50 P 8 atm

× = ×

⇔ × = ×

×

⇔ =

⇔ =

⇔ =

(23)

9

Getaran dan

Gelombang

A. GETARAN

Getaran adalah gerakan suatu benda di sekitar titik keseimbangannya pada lintasan tetap. Suatu benda dikatakan bergetar bila benda itu bergerak bolak–balik secara berkala melalui titik keseimbangan.

Beberapa contoh getaran antara lain: a. senar gitar yang dipetik,

b. bandul jam dinding yang sedang bergoyang, c. ayunan anak–anak yang sedang dimainkan,

A

A A

B

Titik-titik keseimbangan pada getaran pegas, penggaris, dan bandul.

Titik keseimbangan getaran pada pegas adalah O. Titik keseimbangan pada getaran ujung peng-garis dan bandul adalah B.

Garis yang melalui titik B dan O pada getaran

ujung penggaris dan ayunan adalah garis kes-eimbangan.

- Jarak antara benda yang bergetar dengan titik (garis) keseimbangannya disebut simpangan.

- Simpangan terbesar suatu benda yang ber-getar disebut amplitudo.

Frekuensi Getaran dan Periode Getaran

Frekuensi getaran adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam satu sekon.

Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran.

=

getaran = 1 f

t T f

1 T=

Keterangan:

getaran = jumlah getaran,

f = frekuensi (hertz disingkat Hz), t = waktu (s),

T = periode (s).

B. GELOMBANG

Gelombang adalah getaran yang merambat. Gelombang yang memerlukan zat perantara dalam perambatannya disebut gelombang mekanik.

1. Gelombang Transversal

(24)

2. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya.

Contoh: gelombang bunyi, pegas, gelom-bang pada slinky yang diikatkan kedua ujungnya pada statif kemudian diberi usikan (getaran) pada salah satu ujungnya.

Panjang Gelombang ( )

Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu 1 periode.

simpul perut

simpul

simpul

l

Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut setengah pan-jang gelombang atau ½ .

l

rapatan

regangan regangan rapatan rapatan

Satu gelombang = 1 regangan dan 1 rapatan

Hubungan Antara Panjang Gelombang, Peri-ode, Frekuensi, dan Kecepatan Gelombang Rumus:

v . f T λ = λ =

Keterangan:

l = panjang gelombang (m), v = kecepatan gelombang (m/s),

T = periode gelombang (sekon atau detik), f = frekuensi gelombang (s–1 atau hertz).

Contoh:

Sebuah sumber getar mempunyai panjang ge-lombang 17 m ketika bergetar di udara, Jika cepat rambat gelombang di udara adalah 340 m/s, berapakah periode dan frekuensinya?

Jawab:

Diketahui: l = 17 m dan v = 340 m/s. a. Periode

v T

17 m 1

T sekon

v 340 m/s 20

λ =

λ

⇔ = = =

b. Frekuensi

1 1

f 20 Hz

1 T sekon

20

(25)

10

Bunyi

A. GELOMBANG BUNYI

- Bunyi dihasilkan oleh suatu getaran. - Bunyi merupakan gelombang mekanik. - Medium perambatan bunyi bisa berupa zat

padat, zat cair, dan gas.

- Bunyi merambat lebih cepat pada medium zat padat dibandingkan pada medium zat cair dan gas.

- Bunyi tidak terdengar pada ruang hampa.

Syarat terjadinya bunyi: adanya sumber bunyi, adanya zat antara atau medium, adanya pene-rima di sekitar bunyi.

Kuat bunyi dipengaruhi oleh amplitudo dan jarak sumber bunyi dari penerima.

- Semakin besar amplitudonya, semakin kuat bunyi yang terdengar, begitu juga sebaliknya. - Semakin dekat pendengar dari sumber

bu-nyi, semakin kuat bunyi itu terdengar, begitu juga sebaliknya.

Frekuensi bunyi terbagi menjadi 3 macam. 1. Infrasonik (< 20 Hz).

Hanya dapat didengar oleh beberapa bina-tang seperti: lumba–lumba, anjing.

2. Audiosonik (20–20.000 Hz) Dapat didengar oleh manusia. 3. Ultrasonik (> 20.000 Hz)

Dapat didengar kelelawar.

Cepat Rambat Bunyi

Rumus:

s v

t

= atau v T λ =

Keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s),

l = panjang gelombang bunyi (m), T = periode bunyi (sekon),

s = jarak sumber bunyi terhadap pendengar (m), t = waktu tempuh bunyi (s).

Intensitas bunyi: besaran yang menyatakan berapa besar daya bunyi tiap satu satuan luas. Satuan intensitas bunyi: watt/m2 atau W/m2.

Intensitas bunyi bergantung pada amplitudo sum-ber bunyi dan jarak pendengar dengan sumsum-ber bunyi. Semakin besar amplitudo sumber bunyi, semakin besar intensitasnya, dan semakin jauh pendengar dari sumber bunyi, akan semakin ke-cil intensitas bunyi yang terdengar.

B. NADA

- Nada: bunyi yang frekuensinya beraturan.

- Desah: bunyi yang frekuensinya tidak teratur.

(26)

C. HUKUM MERSENNE

Menurut hukum Mersenne, frekuensi senar (f): - berbanding terbalik dengan panjang senar ( ), - berbanding terbalik dengan akar luas

penam-pang senar (A),

- berbanding terbalik dengan akar massa jenis bahan senar (r),

- sebanding dengan akar tegangan senar (F).

Rumus:

1 F f

2 A

= ρ

 atau

1 F f

2 m ×

= 

Keterangan: m = massa senar (kg)

Untuk perbandingan frekuensi dua buah senar, berlaku:

1 2 1 2 2

2 1 2 1 1

f F A

f F A

ρ

= = = =

ρ

 

D. RESONANSI

Resonansi sebuah benda akan terjadi jika benda tersebut memiliki frekuensi sama dengan benda

yang lain yang sedang bergetar.

Rumus terjadinya resonansi:

L (2n 1) 4 λ

= −

Keterangan:

L = panjang kolom udara (cm), n = 1, 2, 3, … ,

n = 1 jika terjadi resonansi pertama, n = 2 jika terjadi resonansi kedua, dst.

E. HUBUNGAN CEPAT RAMBAT BUNYI DENGAN

SUHU

Rumus:

V2 = V1 + 0,6T

Keterangan:

V1 = kecepatan bunyi pada awal (cm/s, m/s), V2 = kecepatan bunyi pada suhu kedua (cm/s, m/s),

T = perubahan suhu (kenaikan suhu) (°C).

Cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0°C = 332 m/s

Pertambahan kecepatan bunyi di udara = 0,6 m/s °C

F. PEMANTULAN BUNYI

Macam–macam bunyi pantul adalah:

1. Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli

2. Gaung atau kerdam: bunyi pantul yang datang-nya hadatang-nya sebagian atau bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas.

(27)

Bunyi pantul dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut dan panjang lorong.

Untuk mengukur kedalaman laut digunakan ru-mus:

v t h

2 × = Keterangan:

h = kedalaman laut,

v = kecepatan bunyi di dalam air (m/s), t = waktu bunyi bolak–balik (s).

Contoh:

1. Sepotong senar massanya 62,5 gram dan panjangnya 40 cm, diberi tegangan 6.250 newton. Hitunglah frekuensi nada yang di-hasilkan senar tersebut!

Jawab:

Diketahui: m = 62,5 gr = 0,0625 kg,  = 40 cm = 0,4 m, F = 6.250 newton. Jawab:

f = 1 F

2 m ×

 =

1 6.250 0, 4 2 0, 4 0,0625

× ×

= 1 2.500

0,8 0,0625 = 1

40.000 0,8

= 10 200

8 × = 250 Hz

Jadi, frekuensi yang dihasilkan adalah 250 Hz.

2. Sebuah kapal yang dilengkapi dengan pemancar gelombang sebagai sumber bu-nyi dan sebuah hidrofon sebagai penangkap pantulan bunyi, hendak mengukur kedala-man laut. Jika cepat rambat bunyi di dalam air laut adalah 1.500 m/s dan waktu yang dibutuhkan untuk bolak–balik adalah 0,5 sekon. Berapakah kedalaman laut tersebut?

Jawab:

Diketahui: v = 1.500 m/s dan t = 0,5 s.

h =v t

2 ×

= 1.500 m/s 0,5 s

2 ×

= 750 m

2 = 375 m.

(28)

11

Cahaya dan

Optik

A. SIFAT–SIFAT CAHAYA

Cahaya merupakan salah satu gelombang elektro-magnetik, yang berarti cahaya dapat merambat di dalam ruang hampa udara.

Kecepatan cahaya merambat dalam ruang ham-pa udara adalah 3 × 108 m/s

Sifat–sifat cahaya antara lain: merambat lurus, dapat dipantulkan, dapat dibelokkan, dapat di-lenturkan, dapat digabungkan, dapat merambat dalam ruang hampa.

B. CERMIN

1. Cermin Datar Sifat bayangan:

- sama tegak,

- bersifat maya (semu),

- jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin (s = s’),

- tinggi bayangan sama dengan tinggi benda (h’ = h),

- besar bayangan sama dengan besar benda (M’ = M),

- posisi bayangan (orientasi kanan kiri) berla-wanan dengan bendanya.

Macam-macam bayangan:

- Bayangan nyata: bayangan yang terjadi karena berpotongan sinar–sinar pantul.

- Bayangan maya (semu): bayangan yang ter-jadi karena perpotongan perpanjangan sinar pantul.

Jika dua buah cermin datar saling membentuk sudut a maka banyaknya bayangan yang ter-bentuk adalah:

360

n 1

a

=

-Keterangan:

n = banyaknya bayangan,

a = sudut antara 2 cermin datar.

2. Cermin Cekung

Sinar istimewa cermin cekung, yaitu:

a. sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus utama (F),

b. sinar datang yang melalui titik fokus utama (F) akan dipantulkan sejajar sumbu utama, c. sinar datang yang melalui titik kelengkungan

(M) akan dipantulkan melalui M juga.

a b c

(29)

Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung Ruang Sifat

bayangan

Benda ruang III, bayangan

ruang II

nyata, terbalik, diperkecil

Benda ruang II, bayangan

ruang III

nyata, terbalik, diperbesar

Benda ruang I, bayangan

ruang IV

maya, tegak diperbesar

Dari tabel di atas, diperoleh hubungan antara ruang benda (Rbenda) dan ruang bayangan (Rbay), yaitu:

Rbenda + Rbay = 5

2. Cermin Cembung

Sinar–sinar istimewa pada cermin cembung: a. Sinar datang sejajar sumbu utama,

dipan-tulkan seolah–olah berasal dari titik fokus. b. Sinar datang menuju fokus, dipantulkan

seja-jar sumbu utama.

c. Sinar datang menuju jari–jari M atau pusat kelengkungan, dipantulkan melalui M juga.

A

B a c b

B

M

f A f

Sifat bayangan pada cermin cembung selalu maya, tegak, diperkecil. Pada cermin cembung juga berlaku:

Rbenda + Rbay = 5

Rumus Pembentukan Bayangan dan Perbe-saran Bayangan pada Cermin

Rumus:

o i

1 1 1 2

s +s = =f R

i i

o o

s h

M

s h

(30)

Keterangan:

So = jarak benda dari cermin, Si = jarak bayangan dari cermin, F = jarak fokus dari cermin, R = jari–jari,

M = perbesaran bayangan, ho = tinggi benda,

hi = tinggi bayangan.

Contoh:

Sebuah benda diletakkan 30 cm di depan cer-min cembung yang memiliki jarak fokus 15 cm. Hitunglah jarak dan perbesaran bayangan yang terbentuk!

Jawab:

Diketahui: so = 30 cm dan f = –15 cm. a. Jarak bayangan yang terbentuk

o i i o

i

i

i

1 1 1 1 1 1

f s s s f s 1 1 1

s 15 30 1 3 s 30

30

s 10 cm 3

= + ⇔ = −

= −

= −

=− = −

Jadi, jarak bayangan yang dibentuk adalah 10 cm di belakang cermin cembung.

b. i

o

s M

s

= = 10 cm

30 cm

= 1

3

C. PEMBIASAN CAHAYA (REFRAKSI)

Yaitu peristiwa pembelokkan arah rambatan ca-haya karena melewati dua medium yang berbe-da kecepatan optiknya.

1. Hukum Snellius untuk Pembiasan

a. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar dan berpotongan pada satu titik.

b. Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal. Jika sebaliknya akan dibiaskan menjauhi garis normal.

2. Indeks Bias

Indeks bias mutlak (n): Indeks bias relatif:

n C n

C =

2 2

21

1 1

n C

n

n C

= =

Keterangan:

C = cepat rambat cahaya pada ruang hampa = 3×108 m/s

Cn = cepat rambat cahaya dalam medium n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

C1 = cepat rambat cahaya dalam medium 1

D. LENSA

1. Lensa Cekung (Konkaf, Lensa Negatif (–))

Lensa cekung terdiri atas 3 bentuk, yaitu lensa

(31)

(cekung cembung (c)). Lensa cekung memiliki sifat dapat menyebarkan cahaya (divergen).

a b c

Sinar-sinar istimewa:

Sifat bayangan selalu: maya, tegak.

Apabila Rbenda < Rbayangan = bayangan diperbesar.

2. Lensa Cembung (Konveks, Lensa Positif (+))

Lensa cembung terdiri dari lensa cembung– cembung (bikonveks (a)), lensa cembung da-tar (plankonveks (b)), lensa cekung cembung (konkaf konveks (c))

a b c

Sinar-sinar istimewa:

Sifat bayangan:

nyata, terbalik à di belakang lensa maya, diperbesar à di depan lensa

Rumus pada lensa cekung dan cembung:

0 i

1 1 1

f =s +s dan

i i

o o

s h

M

s h

= =

Keterangan:

l f positif untuk lensa cembung dan f negatif untuk lensa cekung,

l jarak benda so positif jika terletak di depan benda, l jarak bayangan si positif jika berada di belakang

lensa.

Contoh:

1. Sebuah lensa cembung memiliki jarak fokus 20 cm. Apabila sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa, tentukanlah:

(32)

Jawab:

Diketahui: f = 20 cm dan so = 30 cm.

a.

o i i o

1 1 1 1 1 1

f =s +s ⇔s = −f s

i

i

i

1 1 1 s 20 30 1 1 s 60

60

s 60 cm 1

= −

=

= =

b. i

o

s M

s

= = 60

30 = 2

c. Sifat bayangan: nyata, terbalik, diperbesar.

2. Cepat rambat cahaya dalam suatu cairan adalah 2,5 .108 m/s, berapakah indeks bias

cairan tersebut?

Jawab:

- Cepat rambat cahaya di ruang hampa

c = 3.108 m/s

- Cepat rambat cahaya dalam cairan

cn = 2,5 .108 m/s

8

8

3.10 2,5.10 1,2

n

c n

c

=

=

=

12

Alat-alat Optik

A. MATA

Mata normal dapat melihat benda dekat dan jauh, hal ini karena mata mempunyai daya akomodasi.

1. Daya akomodasi adalah kemampuan mata untuk mencembung atau memipihkan len-sanya sesuai dengan jarak benda.

2. Titik dekat mata (punctum proximum = PP)

adalah jarak terdekat mata sehingga benda masih dapat terlihat dengan jelas dengan mata berakomodasi maksimum.

3. Titik jauh mata (punctum remotum = PR)

adalah jarak terjauh mata sehingga benda masih terlihat dengan jelas dengan mata ti-dak berakomodasi maksimum.

4. Emetropi adalah mata normal yang masih dapat melihat jelas benda antara 25 cm sam-pai tak terhingga (~).

Untuk mata normal:

PP = 25 cm, sedangkan PR = (tak terhingga). 5. Cacat mata/kelainan pada mata, yaitu:

(33)

b. Hipermetropi (rabun dekat): cacat mata yang tidak dapat melihat benda dekat, akibatnya bayangan terbentuk di be-lakang retina, sehingga tampak kurang jelas. Penderita hipermetropi dapat dito-long dengan kacamata positif (cembung).

c. Presbiopi (mata tua): cacat mata yang disebabkan menurunnya daya akomo-dasi mata karena usia lanjut. Penderita presbiopi dapat ditolong dengan kaca-mata berlensa rangkap (bifocal).

Rumus:

100 P

PR

=

-1 1 1

f 25 PP

100 P

f

= +

-=

Untuk mata miopi

Untuk mata hipermetropi

Keterangan:

P = kekuatan lensa dengan satuan miopi PR = titik jauh mata

PP = titik dekat mata penderita

B. LUP (KACA PEMBESAR)

Lup terbuat dari sebuah lensa cembung yang memiliki jarak fokus tertentu.

Pengamatan dengan lup dapat dilakukan de-ngan dua cara berikut.

1. Mata berakomodasi maksimum.

Perbesaran: M =25 1 f + 2. Mata berakomodasi minimum

Perbesaran: M =25 f

C. MIKROSKOP

Mikroskop digunakan untuk mengamati benda-benda yang berukuran sangat kecil. Mikroskop terdiri dari 2 lensa positif (lensa cembung).

1. Lensa obyektif: lensa yang berada dekat dengan objek.

2. Lensa okuler: lensa yang berada dekat de-ngan mata.

Rumus perbesaran mikroskop:

d = S’ob + Sok ob ok

M M M= × oby ok

oby ok

S' S' M

S S

= ×

Keterangan:

M = perbesaran mikroskop,

(34)

13

Listrik Statis

A. BENDA NETRAL DAPAT DIMUATI LISTRIK

Model Atom

Model atom adalah bagian terkecil dari suatu un-sur yang masih memiliki sifat dari unun-sur itu.

e e e

+ +

+ Inti atom

elektron

proton neutron

- massa proton à mp = 1,674 × 10–27 kg

- massa neutron à mn = 1,675 × 10–27 kg

- massa elektron à me = 9,11 × 10–31 kg

Massa atom = mp + mn + me

Muatan Atom dan Jenis Muatan Listrik

- Proton bermuatan listrik positif

à qp = +1,6 × 10–19 C

- Elektron bermuatan listrik negatif

à qe = –1,6 × 10–19 C

- Neutron bermuatan listrik netral

Muatan suatu atom ditentukan oleh jumlah pro-ton dan jumlah elektron yang dimiliki oleh atom tersebut.

- Atom bermuatan positif, apabila jumlah pro-ton lebih banyak daripada jumlah elektron-nya.

- Atom bermuatan negatif, apabila jumlah elek-tron lebih banyak daripada jumlah protonnya. - Atom tidak bermuatan (netral), apabila

jum-lah proton sama dengan jumjum-lah elektronnya.

Memberi Muatan Listrik dengan Cara Menggosok

Benda Keterangan Muatan listrik yang dihasilkan Plastik digosok dengan kain wol negatif Ebonit digosok dengan kain wol negatif Kaca digosok dengan kain sutra positif Sisir digosok dengan rambut negatif

B. HUKUM COULOMB

Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda yang bermuatan listrik adalah ber-banding lurus (seber-banding) dengan muatan ma-sing–masing benda dan berbanding terbalik

de-ngan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut. l Jika muatan sejenis tolak-menolak

+

q1 F1

+

F2 q2

- F2

q2

(35)

l Jika muatan berlainan jenis tarik-menarik

-F2 q2

+ F1

q1

Rumus:

1 2

2 q q F k

r × =

Keterangan:

F = gaya Coulomb (N), q1 = muatan benda 1 (C), q2 = muatan benda 2 (C), r = jarak antarbenda (m),

k = konstanta, yang besarnya 9 × 109 Nm2/C2.

Contoh:

Dua benda masing–masing bermuatan listrik sebesar +6×10–9 C dan 8×10–9 C. Keduanya

dipisahkan pada jarak 4 cm. Jika nilai k = 9×109

Nm2/C2, berapakah gaya tolak-menolak antara

kedua benda tersebut?

Jawab:

Diketahui: q1 = 6 ×10-9 C,

q1 = 8 × 10-9 C,

r = 4 cm = 0,04 m. F = 1 2

2

q q k

r

×

=

9 9

9 2 2

2

(6 10 C) (8 10 C) (9 10 Nm /C )

(0,04 m)

− −

× × ×

×

=

9

9 6 8 10 0,0016

− × × ×

= 27 ×10–5 N

Jadi, gaya tolak-menolak antara kedua benda sama dengan 27 ×10–5 N.

C. MEDAN LISTRIK

Medan listrik adalah ruangan di sekitar benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik. Medan listrik dapat dinyatakan sebagai garis–garis gaya dengan arah dan muatan posi-tif ke muatan negaposi-tif. Kuat medan listrik muatan q1 yang didasarkan muatan q2 dapat dinyatakan dengan rumus:

2 F E

q = Keterangan:

E = kuat medan listrik muatan q1 (N/C), F = gaya Coulomb yang bekerja pada q2 (N),

D. POTENSIAL LISTRIK

Potensial listrik adalah energi potensial listrik per satuan muatan listrik.

Rumus:

W V

q =

Keterangan:

(36)

14

Sumber Arus

Listrik

Arus listrik dapat dideinisikan sebagai berikut. 1. Arus listrik dideinisikan berdasarkan

partikel-partikel bermuatan listrik positif.

2. Arah arus listrik (arus konvensional) berla-wanan dengan arah arus elektron.

3. Arus listrik mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah.

A. KUAT ARUS LISTRIK

Rumus:

Q I

t

= 1 C = 6,25 ×1018 elektron

Keterangan:

I = kuat arus listrik (ampere, A), Q = muatan listrik (coulomb, C), t = selang waktu (sekon, s).

Catatan:

- Alat untuk mengukur arus listrik: ampereme-ter.

- Alat untuk mengukur tegangan listrik: voltme-ter.

B. SUMBER ARUS LISTRIK DAN TEGANGAN

LISTRIK

1. Elemen Volta

Elemen volta menggunakan pelat tembaga (Cu) sebagai elektroda positif (anoda) dan pelat seng (Zn) sebagai elektroda negatif.

2. Baterai (Elemen Kering)

- Larutan elektrolitnya: ammonium klorida. - Baterai menggunakan larutan tambahan,

yaitu mangan dioksida kering yang di-campur dengan serbuk karbon.

- Mangan dioksida berfungsi sebagai de-polarisator, yaitu melindungi larutan am-monium klorida supaya arus listrik yang dihasilkan dapat bertahan lama.

- Baterai tersusun dari batang karbon (C) sebagai anoda dan seng (Zn) sebagai katoda.

- Baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

3. Akumulator (Aki)

Aki terdiri dari anoda yang terbuat dari batang timbal dioksida (PbO2) dan elektroda batang timbal (Pb). Larutan elektrolitnya adalah asam sulfat encer (H2SO4).

C. GAYA GERAK LISTRIK DAN TEGANGAN JEPIT

(37)

baterai lampu

saklar

Rangkaian untuk mengukur gaya gerak listrik (GGL)

Tegangan jepit adalah beda potensial antara ujung-ujung sumber arus listrik ketika sumber arus mengalirkan arus listrik.

j

V = − ⋅E I r Keterangan:

E = tegangan GGL I = kuat arus listrik

r = hambatan dalam sumber tegangan Vj = tegangan jepit

Contoh:

12 V; 1 Ω 5 Ω

Tegangan jepit dari rangkaian di atas adalah....

Jawab:

= = =

+ +

E 12

I 2 A

R r 5 1

= − = =

jepit

V E I.r 12-2x1 10 V

15

Listrik Dinamis

A. HUKUM OHM

Rumus:

V = I × R

Keterangan:

V = beda potensial atau tegangan listrik (volt), I = kuat arus listrik (ampere),

R = hambatan (ohm = W).

B. MENGUKUR HAMBATAN LISTRIK

1. Mengukur hambatan listrik secara langsung Hambatan listrik dapat diukur secara lang-sung dengan menggunakan multimeter. 2. Mengukur hambatan listrik secara tidak

lang-sung

Hambatan listrik secara tidak langsung dapat diukur dengan menggunakan metode volt-meter–amperemeter pada gambar berikut.

R

-+

(38)

Nilai R dapat dihitung dengan:

pembacaan voltmeter V R

pembacaan amperemeter =

Hambatan Jenis Penghantar (r)

Rumus:

L R

A = ρ

Keterangan:

R = hambatan kawat,

r = hambatan jenis (W meter), L = panjang kawat,

A = luas penampang kawat (m2).

Contoh:

Sepotong kawat panjangnya 2 m mempunyai luas penampang 6 ×10–7 m2. Jika hambatan

kawat tersebut adalah 3 W, hitunglah hambatan jenis kawat itu!

Jawab:

Diketahui: L = 2 m, A = 6 × 10–7 m2, R = 3 W.

R = L

A

ρ ⇔3 W = r× 2 m7 2

6 10 m× −

⇔18 × 10–7 m2W = r 2 m

⇔r =

7 2

18 10 m 2 m

× Ω

= 9×10–7Wm

Jadi, hambatan jenis kawat = 9 10–7Wm.

C. DAYA HANTAR ARUS LISTRIK SUATU ZAT

Daya hantar arus listrik suatu zat adalah kemam-puan zat itu untuk menghantarkan arus listrik. Dilihat dari konduktiitas listriknya, zat atau ba -han dibagi menjadi 3 jenis.

1. Bahan konduktor: bahan yang mudah meng-hantarkan arus listrik. Contoh: perak, alumi-nium, dan tembaga.

2. Bahan isolator: bahan yang sukar menghan-tarkan arus listrik. Contoh: karet, plastik, dan kayu.

3. Bahan semikonduktor: bahan yang dapat bertingkah laku kadang–kadang seperti kon-duktor dan kadang–kadang seperti isolator. Contoh: germanium dan silikon

D. HUKUM KIRCHHOFF

Hukum Kirchhoff berbunyi:

“Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik

ca-bang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar

dari titik cabang tersebut.“

Secara matematis:

masuk keluar

I I

∑ =∑

Contoh:

I1

I2

I3

(39)

Jika diketahui: i1= 3 A, i2=5 A, i3=2 A, i4=4 A, ten-tukan niali i5!

Jawab:

masuk keluar

I I

∑ =∑

i1+ i2= i3 + i4 + i5 i5=(i1+ i2) - (i3 +i4) i5=8 A - 6 A = 2 A

E. RANGKAIAN HAMBATAN LISTRIK

1. Rangkaian Seri

R1 R2

Pada rangkaian hambatan yang disusun seri, kuat arus yang melalui setiap hambatan adalah sama.

Besarnya hambatan pengganti (RS):

RS = R1 + R2 + R3 + …+ Rn

2. Rangkaian Paralel

R1

R2

Rn

Besar hambatan pengganti dari rangkaian paralel dirumuskan:

P 1 2 n

1 1 1 1

...

R =R +R + +R

F. HUKUM OHM PADA RANGKAIAN TERTUTUP

R

E i

r

-+

Hukum Ohm pada rangkaian tertutup

Pada rangkaian tertutup berlaku rumus:

E I

R r =

+

Keterangan:

I = kuat arus listrik (A),

E = beda potensial atau tegangan (volt), R = hambatan (ohm),

(40)

Contoh:

1. Tiga buah hambatan R1 = 2 W, R2 = 4 W, dan R3 = 12 W disusun secara paralel. Berapakah hambatan penggantinya?

Jawab

Diketahui: R1 = 2 W, R2 = 4 W, R3 = 12 W.

P 1 2 3

P

1 1 1 1 R R R R

1 1 1 2 4 12 10 12 12 R 1,2

10

= + +

= + +

=

= = Ω

2. Sebuah lampu mempunyai hambatan 1,8 W, dihubungkan dengan baterai yang beda po-tensialnya 8 volt. Jika hambatan dalam bat-erai 0,2 W, berapa arus yang mengalir?

Jawab:

Diketahui: R = 1,8 W, E = 8 volt, r = 0,2

W.

Ditanya: I = …?

Jawab:

I = E

R r+ = 8 1,8 0,2+ =

8

2= 4 ampere

16

Energi dan

Daya Listrik

A. ENERGI LISTRIK

1. Persamaan Energi Listrik

Apabila sebuah penghantar yang hambatan-nya R diberi beda potensial V pada kedua ujungnya sehingga mengalir arus sebesar I, maka dalam waktu t energi yang diserap penghantar tersebut dapat ditentukan den-gan tiga persamaan berikut.

W = V I t W = I2R t

W = 2 V

R . t

Keterangan:

W = energi listrik (joule), V = tegangan (volt), I = kuat arus (ampere), R = hambatan (ohm), t = waktu (sekon).

2. Konversi Energi Listrik Menjadi Kalor

Alat–alat listrik seperti seterika, kompor lis-trik, ketel lislis-trik, solder lislis-trik, dan elemen pa-nas merupakan alat–alat yang memiliki prin-sip kerja yang sama, yaitu mengubah energi listrik menjadi energi kalor.

W = Q atau V . I . t = m . c .∆T

Keterangan:

m = massa air (kg), c = kalor jenis (J/kg K),

(41)

B. DAYA LISTRIK

Daya listrik: energi listrik tiap satuan waktu.

Rumus:

W P

t =

Keterangan:

P = daya listrik (J/sekon atau watt), W = energi listrik (joule),

t = waktu (detik atau sekon).

Catatan: 1 hp (house power) = 746 watt. Karena energi: W = V . I . t

Maka rumus–rumus daya (P) yang lain adalah: P = V . I

P = I2. R

P = 2 V

R

Rekening listrik adalah suatu bentuk surat tagi-han terhadap penggunaan energi listrik yang dipakai dalam kehidupan kita sehari–hari.

Untuk menghitung besarnya biaya pemakaian listrik, digunakan rumus:

Biaya = energi listrik× tarif per kWh

C. PERUBAHAN ENERGI LISTRIK

1. Energi listrik menjadi energi kalor

Contoh alat yang mengubah energi listrik menjadi energi kalor antara lain:

- seterika listrik, - kompor listrik, - ketel listrik, - solder listrik, - elemen pemanas.

2. Energi listrik menjadi cahaya

- lampu pijar, - lampu tabung.

3. Energi listrik menjadi energi gerak

- kipas angin, - blender, - mixer.

4. Penyepuhan sebagai contoh perubahan energi listrik menjadi energi kimia.

Syarat–syarat penyepuhan adalah: - menggunakan arus listrik searah,

- bahan yang disepuh dipasang sebagai katode (kutub negatif) dan bahan pe-nyepuh dipasang sebagai anode (kutub positif),

- menggunakan larutan elektrolit (larutan yang dapat mengalirkan arus listrik) yang tepat.

Contoh:

Penyepuhan

Gambar

Gambar di bawah ini menunjukkan hasil pengu-
Gambar partikel
Tabel massa jenis (r) beberapa zat dengan
Tabel kalor jenis beberapa bahan
+3

Referensi

Dokumen terkait

macromedia flash dapat meningkatkan hasil belajar IPA biologi materi struktur dan fungsi jaringan tumbuhan pada siswa kelas VIII C SMP. Negeri 2 Selo Boyolali

3. Guru memberikan peta konsep mengenai alat struktur dan jaringan pada tumbuhan.. 6) Guru meminta siswa yang telah berdiskusi kembali pada kelompok yang paling

BELAJAR BIOLOGI POKOK MATERI GERAK TUMBUHAN MENGGUNAKAN STRATEGI INQUIRING MINDS WANT TO KNOW DENGAN MEDIA GAMBAR PADA SISWA KELAS VIII E SMP NEGERI 2 SAWIT

Lampiran 4 Instrumen penelitian siklus I 83 Lampiran 5 Rancangan pelaksanaan pembelajaran siklus II 87 Lampiran 6 LKS gerak pada tumbuhan 92 Lampiran 7 Instrumen penelitian siklus

Jika dalam suatu ruang terdapat medan magnet (B) dengan arah mendatar seperti pada gambar diatas, dan dalam ruang yang sama terdapat kawat berarus listrik yang

Berdasarkan hasil analisis di kelas VII-B menunjukkan pada 12 soal perubahan fisika dan perubahan kimia untuk persentase penurunan miskonsepsi paling rendah

Berdasarkan diagram batang pada Gambar 1.4 dapat diketahui bahwa kinerja siswa aspek afektif dalam pembelajaran IPA Terpadu tipe connected dengan model Cooperative Learning

Hasil penelitian (i) Minat belajar peserta didik pada mata pelajaran IPA Biologi materi perkembangbiakan tumbuhan kelas IX di SMP Negeri 12 Parepare