Pelangi

Pelangi

   Pelangi adalah salah satu fenomena optik yang terjadi secara alamiah dalam atmosfir bumi. Dalam fisika, warna-warna lazim diidentifikasikan dari panjang gelombang. Misalnya, warna merah memiliki panjang gelombang sekitar 625 – 740 nm, dan biru sekitar 435 – 500 nm. Kumpulan warna-warna yang dinyatakan dalam panjang gelombang (biasa disimbolkan dengan λ) ini disebut spektrum warna. Warna-warna ini adalah komponen dari cahaya putih yang disebut cahaya tampak (visible light) atau gelombang tampak. Komponen lainnya adalah cahaya yang tidak tampak (invisible light), seperti inframerah (di sebelah kanan warna merah) dan ultraviolet (di sebelah kiri jingga). Sinar putih yang biasa kita lihat (disebut juga cahaya tampak atau visible light) terdiri dari semua komponen warna dalam spektrum di atas – tentu saja ada komponen lain yang tidak terlihat, disebut invisible light.

       Pelangi terbentuk karena pembiasan sinar matahari oleh tetesan air yang ada di atmosfir. Ketika sinar matahari melalui tetesan air, cahaya tersebut dibengkokkan sedemikian rupa sehingga membuat warna-warna yang ada pada cahaya tersebut terpisah. Tiap warna dibelokkan pada sudut yang berbeda, dan warna merah adalah warna yang paling terakhir dibengkokkan, sedangkan ungu adalah yang paling pertama. Berawal dari cahaya matahari, cahaya matahari adalah cahaya yang terdiri dari beberapa warna atau sering disebut polikromatik. Cahaya yang bisa ditangkap oleh mata manusia dengan tanpa alat bantu hanya 7 warna yaitu warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Warna-warna tersebut disebut juga dengan cahaya tampak.

       Dalam cahaya merah dan ungu, mengapa selalu ada diatas dan dibawah pada pelangi? Hal ini disebabkan karena cahaya merah adalah bagian dari Spektrum cahaya tampak yang memiliki frekuensi paling rendah atau panjang gelombang paling panjang bila dibandingkan dengan cahaya tampak lainnya. Dan cahaya ungu memiliki frekuensi paling tinggi dan panjang gelombang paling pendek. Sehingga antara warna merah dan ungu tidak saling bertemu, warna merah berada di paling ujung pada pelangi dan warna ungu berada di paling bawah pada pelangi.

      Pelangi terjadi apabila cahaya mengalami pembiasan ketika cahaya matahari terkena air hujan. Pelangi hanya dapat dilihat pada saat ada hujan disertai dengan cahaya matahari. Posisi pengamat juga menentukan, yaitu diantara hujan dan sinar matahari, dan sinar matahari berada di belakang pengamat. Sehingga terjadi garis lurus antara matahari, pengamat, dan busur pelangi. Akibatnya terbentuklah pelangi dari hasil pembiasan dan posisi pengamat tadi.

Read More

Elastisitas

Elastisitas

         Elastisitas merupakan kecenderungan bahan padat untuk kembali kebentuk aslinya setelah terdeformasi. Benda padat akan mengalami deformasi ketika gaya diberikan padanya. Jika bahan tersebut elastic, benda tersebut akan kembali kebentuk dan ukuran awalnya ketika gaya dihilangkan.

       Dalam kehidupan sehari-hari, secara sadar maupun tidak, sebenarnya kita sering melakukan aktifitas-aktifitas yang bersangkutan dengan penerapan konsep elastisitas. Berikut ini adalah beberapa penerapan konsep elastisitas dalam kehidupan sehari-hari.

        Ketika dirimu duduk atau tidur di atas kasur pegas, gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan, maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya,  kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya.

     Gambar tersebut adalah pegas yang digunakan sebagai peredam kejutan pada kendaraan sepeda motor. Pegas digunakan pada sistem suspensi kendaraan bermotor. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata. Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gaya berat yang bekerja pada pengendara (dan gaya berat motor) akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendara merasakan ayunan. Dalam kondisi ini, pengendara merasa sangat nyaman ketika sedang mengendarai sepeda motor. Pegas yang digunakan pada sepeda motor atau kendaraan lainnya telah dirancang untuk mampu menahan gaya berat sampai batas tertentu.

Jika gaya berat yang menekan pegas melewati batas elastisitasnya, maka lama kelamaan sifat elastisitas pegas akan hilang.  Agar pegas sepeda motor dapat awet muda, maka sebaiknya jangan ditumpangi lebih dari tiga orang. Perancang sepeda motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi oleh pegas (biasanya dua orang).

Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dan lain-lain.

       Contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering anda temui adalah ketapel. Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebih dahulu diregangkan (diberi gaya tarik). Akibat sifat elastisitasnya, panjang karet ketapel akan kembali seperti semula setelah gaya tarik dihilangkan.

      Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi. Untuk menghindari benturan antara pengemudi dengan gagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas. Berdasarkan hukum I Newton (Hukum Inersia), ketika tabrakan terjadi, pengemudi (dan penumpang) cenderung untuk terus bergerak lurus. Nah, ketika pengemudi bergerak maju, kolom setir tertekan sehingga pegas memendek dan bergeser miring. Dengan demikian, benturan antara dada pengemudi dan setir dapat dihindari.

Dinamometer

Pernahkah dirimu melihat dinamometer ? Dinamometer, sebagaimana tampak pada gambar di samping adalah alat pengukur gaya. Biasanya digunakan untuk menghitung besar gaya pada percobaan di laboratorium. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar. Misalnya anda melakukan percobaan mengukur besar gaya gesekan. Ujung pegas dikaitkan dengan sebuah benda bermassa. Ketika benda ditarik, maka pegas meregang. Regangan pegas tersebut menunjukkan ukuran gaya, di mana besar gaya ditunjukkan oleh jarum pada skala yang terdapat pada samping pegas.

Timbangan

Pernahkah anda mengukur berat badan ? Timbangan yang anda gunakan untuk mengukur berat badan (dalam fisika, berat yang dimaksudkan di sini adalah massa) juga memanfaatkan bantuan pegas. Pegas lagi, pegas lagi… hidup kita selalu ditemani oleh pegas. Neraca pegas yang digunakan untuk mengukur berat badan, terdapat juga neraca pegas yang lain.

Read More

Gelombang Bunyi

Gelombang Bunyi

         Dunia fisika sangat dekat dengan kehidupan kita. Salah satunya adalah ilmu fisika tentang gelombang bunyi yang membuat kita dapat mendengar aneka ragam bunyi. Berikut ini beberapa ilmu fisika tentang gelombang bunyi yang patut kita ketahui.

Bunyi Akibat Getaran.

        Bunyi tercipta karena benda bergetar. Sebuah karet gelang yang direntangkan, kemudian dipetik akan bergerak naik turun. Getaran ( gerak naik turunnya karet gelang) inilah yang dimaksud dengan getaran. Getaran pada permukaan benda dapat menimbulkan bunyi. Permukaan gelas yang dipukul, pintu yang diketuk, meja yang ditepak akan bergetar dan menimbulkan bunyi. Getaran terjadi sangat cepat dan sulit dilihat tanpa alat bantu.

        Bunyi akan berbeda karena benda terbuat dari bahan yang berbeda dan mempunyai ketebalan yang tidak sama. Hal itulah yang menyebabkan perbedaan bunyi pada botol kosong dan botol berisi cairan. Cairan di dalam botol meredam getaran sehingga bunyinya menjadi lemah. Jika isi cairan dalam botol diatur sedimikian rupa, bunyi dari setiap botol akan menghasilkan bunyi yang teratur atau sering kita sebut dengan nada.

Frekuensi Bunyi

       Getaran sebuah benda akan menghasilkan bunyi. Benda dapat bergetar secara cepat atau lambat. Getaran yang lambat akan menghasilkan nada yang rendah. Sedangkan benda yang bergetar dengan cepat akan menghasilkan nada yang tinggi.

       Dalam ilmu fisika tentang gelombang bunyi, jumlah getaran dalam satu detik disebut dengan  frekuensi. Frekuensi diukur dengan satuan hertz atau biasa disingkat dengan dua huruf yaitu Hz. Frekuensi 100 Hz artinya terjadi 100 getaran dalam satu detik.

         Sebuah gitar memiliki jenis senar yang berbeda. Ada senar yang tipis, sedang, dan tebal. Perbedaan jenis senar ini akan membuat gitar memiliki frekuensi yang berbeda ketika bergetar. Senar yang tipis akan menghasilkan nada yang tinggi, sedangkan senar yang tebal akan menghasilkan nada yang rendah. Senar yang bergetar bersamaan akan menghasilkan perpaduan bunyi yang indah.

Perjalan Bunyi

        Getaran dapat berjalan dengan cara merambat melalui benda padat, benda cair, dan benda gas. Bunyi yang kita dengar adalah hasil getaran yang merambat melalui udara. Jika kita menempalkan telinga ke dinding, bunyi yang terdengar akan lebih banyak dan lebih keras. Bunyi akan lebih cepat merambat malalui benda padat atau benda cair, karena partikel pembentuk benda padat dan cair berdekatan, sehingga bunyi lebih cepat merambat.

        Bunyi merambat dalam bentuk gelombang. Di udara, gelombang bunyi tidak terlihat. Namun, jika kamu meniup terompet di dalam kolam renang, kamu dapat merasakan gelombang bunyi yang berjalan tersebut. Hewan-hewan laut seperti paus dapat mendengar bunyi dari tempat yang jauh, karena merasakan gelombang bunyi merambat di air.

Mendengar Bunyi

        Telinga manusia dapat menangkap gelombang bunyi yang merambat melalui udara, air, dan benda-benda padat. Bentuk daun telinga yang seperti corong sangat berguna untuk menangkap  bunyi. Bunyi diteruskan melewati saluran telinga sehingga menggetarkan gendang telinga.

       Gendang telinga akan menggetarkan tulang-tulang pendengaran, demikian pula cairan di rumah siput. Ujung-ujung saraf di rumah siput akan menyampaikan informasi getaran tersebut ke otak. Dan otak akan menerjemahkan informasi getaran sebagai bunyi dari sumber tertentu.

        Saluran telinga mempunyai banyak kelenjar yang menghasilkan zat, seperti lilin yang disebut serumen. Kita sering menyebut serumen sabagai kotoran telinga. Serumen berguna untuk melindungi telinga dari kerusakan dan  infeksi kuman.

Serumen akan menumpuk dalam liang telinga, mengering dan akan keluar malalui lubang telinga sambil membawa bahan-bahan yang tertangkap olehnya, seperti debu dan partikel kecil lainnya. Terlalu sering membersihkan telinga justru kurang baik untuk kesehatan telinga.

Gema

    Gema terjadi jika bunyi dipantulkan oleh suatu permukaan, seperti tebing pegunungan, dan kembali kepada kita segera setelah bunyi asli dikeluarkan. Kejernihan ucapan dan musik dalam ruangan atau gedung konser tergantung pada cara bunyi bergaung di dalamnya. Suara gema merupakan efek suara pantulan yang mengalami penundaan waktu dari pantulan suara setelah suara asli kita dengar.

       Bunyi  atau  suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yng merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, maupun gas. Jadi,gelombang  bunyi dapat merambat, misalnya di dalam air, batu bara, atau udara. Jadi, gema adalah gelombang pantul yng mengalami penundaan waktu reaksi dari gelombang yang dipancarkan bunyi. 

Gelombang Bunyi

         Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang  bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia, gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.

Read More

Hukum Newton

Hukum Newton

         Tentunya banyak dari kita yang sudah mengenal baik Hukum Newton. Dibawah ini akan kami jelaskan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

         Untuk meninjau keadaan dari sebuah gerak, terdapat hukum-hukum yang berlaku pada benda yang bergerak. Hukum pada benda yang bergerak dikemukakan oleh ahli yang bernama Isaac Newton. Terdapat tiga hukum dinamika yang dikemukakannya, yang dikenal dengan Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton. Berikut ini penjelasan masing-masing dari Hukum Newton:

Hukum I Newton

         Pada saat Anda naik bus, tiba-tiba bus direm dan berhenti. Bagaimana keadaan Anda saat itu? Pasti tubuh Anda akan terdorong ke depan. Mengapa demikian? Karena secara alami, Anda akan mempertahankan keadaan Anda mula-mula yang sedang bergerak. Sebaliknya, jika bus dalam keadaan diam kemudian digerakkan secara mendadak, tentu badan Anda akan terdorong ke belakang. Hal itu karena tubuh Anda mempertahankan keadaan semula, yaitu diam. Sifat benda yang mempertahankan keadaannya, baik bergerak maupun diam disebut sifat kelembaman benda. 

     Pada dasarnya setiap benda bersifat lembam. Ini berarti bahwa benda itu mempunyai sifat mempertahankan keadaannya. Seorang ilmuwan yang bernama Isaac Newton memberikan sumbangan yang besar dalam konsep gerak. Seperti gerak pada contoh tadi, Newton kemudian menyatakan, "Bila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda itu akan diam atau bergerak lurus beraturan." Pemyataan ini sekarang dikenal dengan Hukum I Newton. Berdasarkan hukum tersebut, dapat disimpulkan bahwa dua keadaan benda saat itu, yaitu benda yang mula-mula diam akan tetap diam, dan benda yang sedang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan atau bergerak menurut lintasan gerak lurus beraturan.

         Dengan demikian, Hukum I Newton berkaitan dengan benda-benda yang seimbang. Secara matematis dapat dituliskan:

F_x = 0

         Jika resultan gaya diuraikan secara vektor menurut sumbu cartesius, maka diperoleh dua buah komponen gaya, yaitu: Resultan gaya adalah suatu vektor gaya yang mempunyai akibat sama dengan akibat semua vektor gaya yang bekerja pada suatu benda.

F_x = 0 dan F_y = 0

Aplikasi hukum I newton dalam kehidupan sehari-hari:

1. Pena  yang berada di atas kertas di meja akan tetap disana ketika kertas ditarik            secara cepat.

2. Ketika kita berdiri dalam bus yang sedang  melaju kencang, tiba-tiba bus direm, para     penumpang akan terdorong ke depan.

3. Demikian juga saat tiba-tiba bus dipercepat (di gas), para penumpang terdorong  ke       belakang. Karena tubuh penumpang sedang mempertahankan posisi diamnya.

4. Ayunan bandul sederhana. Bandul jika tanpa gaya dari luar akan tetap bergerak  ,          dengan percepatan nol.

5. Saat kita salah memasang taplak padahal makanan sudah di taruh di atasnya. Tenang,     ketika kita tarik taplak tersebut lurus dan cepat, makanan tidak ak

an bergeser.

6. Benda diam yang ditaruh di meja tidak akan jatuh kecuali ada gaya luar yang bekerja       pada benda itu.

7. Bola tolak peluru : akan diam jika tidak diberikan gaya dari luar. Dalam tolak peluru,       sifat kekekalan sebuah benda terdapat pada peluru itu sendiri. Pada saat peluru             dilempar, peluru akan terus bergerak secara beraturan, setelah itu akan jatuh dan         berhenti, titik dimana peluru itu akan berhenti, dan akan terus diam jika tidak               digerakkan.

8. Pada saat dribbling : bola akan terus bergerak beraturan, dan berhenti jika bola di         pegang kedua tangan.

9. Seseorang yang turun dari sebuah bis yang masih melaju akan terjerembab mengikuti     arah gerak bis.

10. Kardus yang berada diatas mobil akan terlempar ketika mobil tiba-tiba membelok.

Hukum II Newton

         Jika sebuah benda dalam keadaan bergerak dan kecepatannya berubah (menjadi besar atau kecil), maka dikatakan benda tersebut mengalami perubahan gerak. Dalam hal ini, benda tersebut tidak dalam keadaan Iembam, melainkan benda tersebut dipengaruhi suatu besaran lain dari luar yang selanjutnya disebut besaran gaya. Hukum II Newton berbunyi: "Percepatan yang ditimbulkan dari sebuah gaya yang bekerja pada sebuah benda besarnya berbanding lurus dan searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda". Hukum Newton II ini dapat dituliskan dalam bentuk rumus:

a = F / m, atau F = m.a

dengan F = gaya yang bekerja pada benda (N), m = massa benda (kg), a = percepatan pada benda (m/s²). 

Aplikasi hukum II newton dalam kehidupan sehari-hari:

1. Pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak,          gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita      akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan          diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah.        Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil                daripada saat lift dalam keadaan diam.

2. Bus  yang melaju dijalan raya akan mendapatkan percepatan yang sebanding dengan         gaya dan berbading terbalik dengan massa bus tersebut.

3. Permainan Kelereng. Kelereng yang kecil saat dimainkan akan lebih cepat                         menggelinding, sedangkan kelereng yang lebih besar relatif lebih lama  (percepatan         berbanding terbalik dengan massanya).

4. Saat melakukan lemparan tolak peluru : bola akan lebih jauh dan cepat jika diberikan       lemparan yang kuat begitu sebaliknya.

5. Pada saat berlari : Menambah gaya kecepatan agar menghasilkan  percepatan yang         maksimal. Semakin besar gaya yang dikeluarkan oleh seorang atlit, maka akan semakin     besar percepatannya.

6. Mobil yang mogok akan lebih mudah didorong oleh dua orang,dibandingkan diorong          oleh satu orang.

7. Jika terjadi tabrakan antara sebuah mobil dengan kereta api, biasanya mobil akan           terseret puluhan bahkan ratusan meter dari lokasi tabrakan sebelum akhirnya               berhenti. Terseretnya mobil menunjukkan terjadinya perubahan kecepatan pada             mobil, karena massa mobil jauh lebih kecil dari pada massa kereta api, maka dengan       gaya yang sama mobil mengalami percepatan yang sangat besar, sedangkan kereta api     tidak mengalami percepatan.

8. Pada saat shooting : cepat dan lambat pergerakan bola basket mempengaruhi jarak         bola. Saat melakukan shooting, seorang atlet harus menentukan kekuatan gaya yang       dibutuhkan untuk memasukkan sebuah bola ke dalam ring, tergantung jarak antara         atlet dan ring.

9. Mengambil air dari dalam sumur menggunakan katrol. Pada saat mengambil air dari        dalam sumur kita memberikan gaya pada katrol dengan menarik tali yang                        menghubungkan katrol. Gaya inilah yang akan menggerakkan katrol.

Hukum III Newton 

         Dalam posisi berdiri, jika Anda memiringkan tubuh, maka Anda akan terjatuh. Akan tetapi, jika Anda memiringkan tubuh dengan satu tangan tersandar pada dinding, maka Anda tidak terjatuh. Peristiwa ini oleh Newton dinyatakan bahwa gaya hanya ada jika sedikitnya ada dua benda yang saling berinteraksi. Pada interaksi ini, gaya-gaya selalu berpasangan. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B. maka benda B juga akan mengerjakan gaya pada benda A. Hal ini dinyatakan dalam Hukum III Newton yang berbunyi, "Jika benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua, maka benda kedu akan mengerjakan gaya pada benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan." Secara matematis, dapat dituliskan: 

F_aksi  = -F_reaksi

            Dalam menyelesaikan soal-soal yang berhubungan dengan Hukum I Newton dan Hukum III Newton, perlu diperhatikan pasangan aksi reaksi dua benda yang berinteraksi. Gaya aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda. Aksi dan reaksi sama besarnya, tetapi berIawanan arah. Benda yang diam merupakan benda yang mengalami kesetimbangan. Hal ini sebagaimana dinyatakan oleh Hukum I Newton, yaitu benda yang diam resultan gayanya nol.

Aplikasi hukum III newton dalam kehidupan sehari-hari:

1. Seseorang memakai sepatu roda dan berdiri menghadap tembok. Jika orang tersebut    mendorong tembok (aksi), maka tembok mendorongnya dengan arah gaya yang                berlawanan(reaksi).

2. Ketika menekan ujung meja dengan tangan, tangan kita mengerjakan gaya pada meja       (aksi). Dan sebaliknya ujung meja pun menekan tangan kita (reaksi).

3. Ketika kaki pelari menolak papan start ke belakang (aksi), papan start mendorong           pelari ke depan (reaksi) sehingga pelari dapat melaju ke depan.

4. Ketika seorang perenang menggunakan kaki dan tangannya untuk mendorong air ke           belakang (aksi), air juga akan mendorong kaki dan tangan perenang ke depan (reaksi).

5. Ketika kita berjalan di atas tanah, telapak kaki kita mendorong tanah ke belakang.         Sebagai reaksi, tanah mendorong kaki kita ke depan sehingga kita dapat berjalan.

6. Ketika kita menembak, senapan mendorong peluru ke depan (aksi). Sebagai reaksi,           pelurupun mendorong senapan ke belakang.

7. Ketika mendayung perahu, pada waktu mengayunkan dayung, pendayung mendorong air     ke belakang (aksi). Sebagai reaksi, air memberi gaya pada dayung ke depan, sehingga     perahu bergerak ke depan.

8. Ketika seseorang membenturkan kepalanya ke tiang (aksi), dia akan merasa sakit             karena tiang memberikan gaya pada dia (reaksi).

9. Ketika orang menendang bola, kaki memberikan gaya ke bola (aksi). Sebagai reaksi,         bola memberikan gaya ke kaki.

10. Ketika peluncuran roket, roket mendorong asap ke belakang (aksi). Sebagai reaksi,        asap mendorong roket ke atas.

11. Ketika mobil berjalan, ban mobil berputar ke belakang (aksi). Sebagai Reaksi, mobil        bergerak ke depan.

12. Ketika Anda duduk di kursi Anda, tubuh Anda memberikan gaya ke bawah pada kursi      dan kursi mengerahkan gaya ke atas pada tubuh Anda.

13. Seekor ikan menggunakan sirip untuk mendorong air ke belakang. Karena hasil dari          kekuatan interaksi timbal balik, air juga harus mendorong ikan ke depan, mendorong      ikan melalui air.

14. Ketika kita meniup balon sampai mengembang, dan kemudian melepaskannya.  Ketika        mulut balon dilepaskan, balon mendorong udara keluar. Pada saat yang sama, udara          juga mendorong balon. Gaya dorong udara menyebabkan balon terbang.

15. Ketika ikan gurita bergerak ke depan dengan menyemprotkan air ke belakang (aksi),        air yang disemprotkan tersebut mendorong ikan gurita ke depan (reaksi), sehingga          ikan gurita bisa berenang bebas di dalam air laut.

Read More

Listrik Statis dan Listrik Dinamis

Listrik Statis dan Listrik Dinamis

          Ilmu pengetahuan tentang listrik bermula dari pengamatan yang dilakukan oleh Thales dari Miletus pada tahun 600 SM, yang menyatakan bahwa batu ambar yang digosok dengan kain berbulu dapat menarik potongan jerami yang ada didekatnya. Pengatahuan tentang magnetisme kembali kepada pengamatan bahwa batu-batuan yang terdapat secara alami (yakni, magnetik) akan menarik besi. Kedua ilmu pengetahuan ini berkembang agak terpisah sampai tahun 1820, ketika Hans Christian Oersted (1777 – 1851) mengamati hubungan antara keduanya, bahwa arus listrik di dalam sebuah kawat dapat mempengaruhi sebuah jarum kompas magnetik. Ilmu pengetahuan baru mengenai elektromagnetisme dikembangkan lebih jauh oleh banyak peneliti, dan salah seorang yang paling penting diantaranya adalah Michael Faraday (1791 – 1867) dan James Clerk Maxwell (1831 – 1879) yang merumuskan hukum-hukum elektromagnetisme di dalam bentuk yang kita kenal seperti sekarang. 

Listrik statis adalah listrik yang tidak mengalir atau listrik yang muatan-muatan listriknya berada dalam keadaan diam. Listrik statis didefinisikan sebagi fenomena fisika yang bisa memperlihatkan terjadinya suatu interaksi diantara benda-benda yang memiliki muatan listrik. Jenis muatan listrik yang ada di tiap-tiap benda tersebut dapat saja muatannya negatif ataupun positif. Listrik statis merupakan bentuk listrik yang dihasilkan apabila beberapa benda digosokkan satu sama lain.

       Peristiwa listrik statis dapat terjadi baik pada isolator maupun konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses gesekan (gosokan). Diistilahkan dengan charging by friction, atau menjadi bermuatan karena gesekan. Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat elektron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan. Materi yang melepaskan elektronnya, menjadi bermuatan positif,, sebaliknya materi yang menerima elektronnya menjadi bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena proses gesekan atau gosokan.

        Setelah materi menjadi bermuatan listrik, maka terjadilah peristiwa listrik statis, seperti pada penggaris plastik yang bermuatan dapat menarik serpihan kertas. Penggaris plastik yang awalnya tidak bermuatan atau netral digosok-gosok dengan kain wol, elektron-elektron yang ada pada kain wol akan berpindah ke penggaris plastik tersebut. Akibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda yang bermuatan listrik negatif. Ketika penggaris tersebut didekatkan ke sobekan kertas, sobekan kertas akan tertarik oleh penggaris. Hal tersebut menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang bermuatan listrik positif.

     Penerapan listrik statis sudah dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan tersebut mendatangkan manfaat bagi kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh penerapan dari listrik statis dalam kehidupan sehari-hari :

1. Alat Penggumpal Asap untuk Mengurangi Polusi

          Pada tahun 1906, seorang kimiawan Amerika, Frederick Gardner Cottrel, berhasil menemukan suatu alat yang berfungsi untuk menggumpalkan asap yang keluar dari cerobong asam pabrik sehingga dapat menekan polusi udara. Alat sederhana ini bekerja berdasarkan prinsip gaya Coulomb dan induksi muatan. Caranya adalah dengan memasang dua logam yang mempunyai muatan besar tetapi berlawanan tanda pada cerobong asap pabrik. 

         Partikel asap yang mengalir melewati cerobong akan terinduksi, sehingga memiliki muatan induksi. Muatan yang dihasilkan ada yang positif dan ada yang negatif. Partikel asap tersebut akan tarik menarik, sehingga membentuk partikel yang lebih besar dan berat. Bertambahnya berat partikel mengakibatkan partikel tidak ikut mengalir ke atas bersama asap. Partikel itu akan jatuh di dasar cerobong.

2. Pengecatan Mobil

       Pada saat cat disemprot, butiran halus cat akan memiliki muatan, karena bergesekan   dengan udara. Permukaan mobil yang akan dicat diberi muatan yang berlawanan dengan muatan butir-butir cat agar butiran cat dapat tertarik ke permukaan mobil tersebut. Cara ini sangat efektif diterapkan pada permukaan yang tidak rata. Hal ini terjadi karena butir cat menempel dengan mengikuti medan listrik yang ada. Akibatnya, butir-butir cat akan menutupi semua permukaan mobil yang mungkin tersembunyi dari semprotan cat. Dengan demikian, cara ini dapat menghasilkan hasil pengecatan yang rata dan menjangkau tempat yang tersembunyi.

3. Mesin Fotokopi

Mesin fotokopi memiliki bagian utama berupa pelat foto konduktif. Pelat ini tidak mampu menghantarkan listrik ketika berada dalam ruang yang gelap. Pelat konduktif ini baru akan menghantarkan listrik jika dikenai cahaya. Mula-mula pelat foto konduktif diinduksi dengan menggerakkan kawat bermuatan listrik negatif disepanjang permukaannya. Dengan begitu, di permukaan pelat foto itu akan terbentuk muatan induksi yang bermuatan positif. Ketika kertas yang akan difotokopi disinari, pantulan cahaya akan mengenai pelat foto konduktif yang telah mengandung muatan induksi. Akibatnya, terbentuk muatan listrik persis seperti pada kertas yang akan dikopi. Kemudian, tinta yang bermuatan negatif disemprotkan pada pelat. Selanjutnya, tinta itu dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopinya. Ketas ini dipanaskan agar tinta menempel kuat.

        Namun demikian, pemanfaatan listrik lebih banyak berkaitan dengan muatan listrik yang bergerak (listrik dinamis), seperti pemanfaatan listrik dalam kehidupan seharai- hari, baik di rumah, di kantor, di perusahaan, maupun di industri kecil dan besar.

     Perkembangan teknik kelistrikan sampai tahun 1800, terutama yang mencakup produksi muatan statis masih dihasilkan oleh alat- alat yang relatif besar sehingga kurang praktis dalam penggunaannya. Di alam sendiri terjadi pertunjukan kelistrikan yang sangat hebat, yaitu kilat. Kenyataan bahwa kilat adalah fenomena kelistrikan yang baru dipahami ketika pada tahun 1752. Franklin dengan eksperimen layangannya yang tekenal menunjukkan bahwa kilat merupakan percikan listrik raksasa. Akhirnya, pada tahun 1800, suatu peristiwa yang sangat penting secara praktis terjadi, yaitu ketika Alessandro Volta membuat batrai listrik yang dapat menghasilkan aliran muatan listrik tetap (arus listrik). Penemuan ini membuka era baru yang mengubah peradaban kita karena teknologi saat ini bertumpu pada arus listrik.

       Pada pembahasan listrik statis, kamu telah mengetahui bahwa elektron membawa muatan listrik negatif. Namun, pada listrik statis elektron tidak mengalir dan tidak dimanfaatkan sebagai aliran listrik. Pada listrik dinamis, sifat elektron yang mudah berpindah-pindah dimanfaatkan melalui suatu penghantar (konduktor), sebagai aliran listrik.

        Contohnya pada Arus listrik (I) yang mengalir sepanjang kabel dari kutub positif ke kutub negatif sumber tegangan melalui hambatan dalam kabel dan membuat lampu menyala.

      Dalam rangkaian listrikpun, selalu dihubungkan dengan saklar. Saklar adalah alat untuk melewatkan atau memutuskan arus dalam suatu rangkaian listrik. Ada 2 jenis saklar, yaitu saklar manual dan saklar otomatis.

     Saklar manual dioperasikan dengan tangan, biasanya dipasang di rumah untuk menyalakan atau mematikan lampu. Sedangkan saklar otomatis biasanya dipakai untuk menyalakan lampu pengatur lalu lintas di jalan raya, untuk jaringan telepon dan computer.

        Saat saklar lepas, arus listrik tidak dapat mengalir dalam rangkaian, sehingga lampu pun tidak menyala. Saat saklar menempel, maka lampu akan menyala, karena arus listrik dapat mengalir dalam rangkaian.

      Beberapa hal yang membedakan fenomena listrik dinamis dan listrik statis dapat kita rangkum sebagai berikut. Pertama, aliran (perpindahan) elektron secara kontinu pada listrik dinamis tidak terjadi pada listrik statis. Hal ini terjadi karena elektron-elektron pada konduktor (yang menjadi penghantar) memang sangat mudah berpindah. Sedangkan perpindahan elektron pada listrik statis terjadi karena gesekan atau gosokan (pada beberapa kasus juga karena induksi) serta tidak mengalir secara kontinu. Kedua, listrik dinamis hanya terjadi dengan penghantar konduktor. Sementara isolator berfungsi untuk mencegah manusia tersengat listrik dinamisnya. Ketiga, listrik dinamis terdiri atas arus searah dan bolak balik. Keempat, parameter-parameter listrik dinamis dapat diukur dengan alat ukur yang baku. Sementara pada listrik statis susah diukur, misalnya sulit mengukur arus, tegangan, hambatan, dan daya listrik pada penggaris plastik yang menarik serpihan kertas.

Read More

Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menemui benda-benda yang bergerak melingkar beraturan. Salah satu contoh benda yang bergerak melingkar beraturan adalah jarum detik, jarum menit dan jarum jam pada jam analog. Jarum detik selalu menempuh sudut 360^o selama 60 sekon (satu menit) atau menempuh sudut 6^o selama satu sekon. Jarum menit selalu menempuh sudut 360^o selama 60 menit (satu jam) atau menempuh sudut 6^o selama satu menit. Jarum jam juga selalu menempuh sudut 360^o selama 24 jam (satu hari). Jika suatu benda bergerak melingkar secara teratur seperti jarum detik, jarum menit atau jarum jam, maka benda-benda tersebut dikatakan melakukan Gerak Melingkar Beraturan.

Lalu apa sebenarnya pengertian dari Gerak Melingkar Beraturan??

         Gerak melingkar beraturan atau uniform circular motion adalah gerak objek pada lintasan lingkaran dengan kelajuan tetap atau percepatan nol, jadi gerak ini memutar terhadap suatu poros, dan tidak memiliki percepatan, dimana kecepatannya selalu berubah arah.

 Apa saja besaran yang terdapat dalam gerak melingkar beraturan?

Misalnya kita memutar benda bermassa tertentu pada seutas tali, maka terdapat beberapa besaran yang dapat kita analisis. Besaran-besaran pada gerak melingkar mirip dengan gerak lurus, karena keduanya memiliki filosofi yang sama. Berikut ini adalah perbandingannya:

PERBANDINGAN BESARAN LINIER DAN ROTASIONAL
Besaran linier/translasional	Besaran angular/rotasional
Perpindahan, posisi: x(m)	Perpindahan angular, sudut: θ (rad)
Kecepatan: v(m/s)	Kecepatan angular / kecepatan sudut: ω(rad/s)
Percepatan: a(m/s2 )	Percepatan angular / percepatan sudut: α (rad/s2)

Ingat:

θ adalah besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh.

ω adalah kecepatan sudut dengan arah melingkar.

α adalah percepatan sudut dengan arah melingkar.

Selain jarum jam, apa saja contoh dari GMB (Gerak Melingkar Beraturan) ?

         Selain perputaran jarum jam pada porosnya, ada baling baling pada alat pemotong rumput, generator, mesin giling, kipas angin, baling helikopter, satelit komunikasi, elektron mengelilingi atom, blender, dan lain sebagainya yang merupakan contoh dari GMB (Gerak Melingkar Beraturan).

       Namun ada satu hal yang lebih besar dalam hal penerapannya selain dari hal-hal yang telah disebutkan, yaitu penerapan GMB pada Gerak Rotasi Bumi.

Gerak Rotasi

       Gerak rotasi bumi menyebabkan adanya waktu siang dan malam hari di Bumi. Siang hari adalah waktu bagi sebagian permukaan bumi yang terkena cahaya matahari oleh karena sedang berposisi menghadap matahari. Sedangkan malam hari adalah waktu bagi sebagian permukaan bumi yang tidak terkena cahaya matahari oleh karena berposisi membelakangi matahari.

        Waktu yang diperlukan bumi untuk melakukan satu kali gerak rotasi adalah 24 jam. Ini berarti bahwa permukaan bumi bergerak dengan kecepatan sekitar 0,5 km/detik.

        Karena gerak rotasi adalah gerak yang mengelilingi sumbu yang melalui kutub utara dan kutub selatan bumi, maka di kedua titik kutub kecepatan putar bumi adalah nol. Dapat dikatakan bahwa kecepatan gerak rotasi terbesar bumi terjadi di katulistiwa, dan kecepatan tersebut semakin berkurang dengan semakin dekatnya posisi suatu tempat dengan kutub, dan akhirnya berharga nol di kedua titik kutub, seperti yang terlihat pada “globe bola dunia” yang digunakan dalam pelajaran ilmu bumi/geografi. Kecepatan putaran ini diukur oleh banyaknya putaran per satuan waktu. Misalnya bumi kita berputar 1 putaran per 24 jam. Untuk rotasi mesinyang berputar lebih cepat dari rotasi bumi, kita pakai satuan rotasi per menit (rpm). Jadi, dapat disimpulkan dalam gerak rotasi bumi terdapat :

- Poros - Kecepatan perputaran - Arah perputaran

- dan percepatan yang konstan (tidak memiliki percepatan)

Syarat - syarat tersebut sudah memenuhi persyaratan suatu benda mengalami GMB.

Lalu apakah gerak revolusi bumi juga merupakan GMB (gerak melingkar beraturan)?

      Tidak, pada dasarnya gerak revolusi bumi adalah gerakan bumi mengelilingi matahari, melalui lintasan yang disebut orbit. Karena jarak bumi ke matahari jauh lebih besar dari ukuran garis tengah bumi, maka gerak revolusi bumi berlangsung jauh lebih lama dari gerak rotasi bumi, karena memiliki orbit yang jauh lebih panjang daripada keliling bumi.

         Gerak revolusi bumi menyebabkan adanya perbedaan musim di permukaan bumi. Waktu yang diperlukan untuk satu putaran revolusi adalah 1 tahun. Dengan jarak rata-rata bumi ke matahari yang bernilai sekitar 15 juta km, berarti bahwa bumi bergerak revolusi dengan kecepatan sekitar 30 km/detik.

         Mengapa gerak ini tidak dapat dikatakan gerak melingkar beraturan? karena dalam kenyataan, orbit bumi tidak berupa suatu lingkaran (yang memiliki jari-jari tetap), tetapi lebih berupa bangun antara lingkaran dan elips. Ini berarti bahwa jarak bumi ke matahari tidak selalu sama dari waktu ke waktu. Ada waktu ketika bumi relatif dekat ke matahari, dan ada pula waktu ketika bumi relatif jauh dari matahari. Jarak terjauh Bumi dari matahari disebut jarak aphelion, sedang jarak terdekatnya disebut jarak perihelion. Jarak aphelion adalah sekitar 152.600.000 km, sedang jarak perihelion adalaha sekitar 147.100.000 km. Oleh karena jarak yang selalu berubah , dan bentuk yang tidak sempurna lingkaran, maka gerak inipun kurang tepat jika dikatakan gerak melingkar beraturan.

      Jadi kesimpulannya adalah bahwa gerak melingkar beraturan ada dimana-mana, bahkan merupakan salah satu aspek penting dalam kehidupan melalui gerak rotasi bumi, dan dengan mempelajari GMB (Gerak Melingkar Beraturan), manusia bisa mengembangkan ilmu pengetahuannya,  seperti terciptanya kipas angin , helikopter , dan lain lain.

Read More