Pengukuran

Pengukuran

A. Besaran dan Satuan.

Sebenarnya dalam kehidupan sehari-hari kita sering berhubungan dengan besaran dan satuan. Ketika  menyebutkan tinggi badan seseorang 175 cm dan berat badannya 60 kg, maka kita sedang berhubungan dengan besaran panjang dan satuannya cm, dan besaran massa dengan satuan kg.
Nah, apa itu besaran dan satuan?

• Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka serta mempunyai satuan.
• Satuan adalah sesuatu yang digunakan untuk menyatakan hasil pengukuran, atau pembanding dalam suatu pengukuran tertentu.

Ada  banyak besaran fisika, oleh karena itu perlu dipilih beberapa besaran yang menjadi besaran dasar dan besaran-besaran lain dapat diturunkan daripadanya.
A.1 Besaran Pokok
Berdasarkan hasil-hasil pertemuan sebelumnya dan hasil-hasil panitia internasional, maka dalam Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 (1971) di Perancis, berhasil menetapkan tujuh besaran sebagai dasar (besaran pokok) seperti pada tabel 1.1. dan merupakan dasar bagi Sistem Satuan Internasional yang biasa disingkat SI (dari bahasa Perancis “Le Systeme Internasional d’Unites.”)

Berdasarkan satuan-satuan di atas, jika kita akan menentukan jari-jari bumi (6,37 x 10⁶ m ) atau periode garputala (2,3 x 10^-3 s) maka akan di dapatkan bilangan-bilangan yang sangat besar atau sangat kecil. Agar bilangan-bilngan tersebut lebih sederhana maka dalam konferensi tersebut juga dianjurkan  penggunaan awalan seperti tebel 1.2.

Jadi, jari-jari bumi seperti di atas dapat ditulis sebagai 6,37 Mm dan periode garputala sebagai 2,3 ms.
A.2 Definisi Satuan Standar SI
1. Satuan Panjang
Satu meter  adalah  1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar merah jingga dalam vakum yang dipancarkan oleh isotop Krypton Kr⁸⁶.
2.  Satuan Massa
Satu kilogram standar adalah massa dari sebuah model silinder platina iridium yang aslinya disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran International di  Sevres. Standar sekunder dikirim ke berbagai negara dan massa-massa benda yang lainnya ditentukan dengan menggunakan teknik neraca berlengan sama.

3. Satuan waktu
Satu sekon adalah waktu yang diperlukan oleh atom cesium (Cs – 133) untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali
4.  satuan suhu
Satu kelvin adalah 1/273,16 suhu titik tripel air.
5. Satuan kuat arus listrik
Satu ampere  adalah arus tetap yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga dan dengan luas penampang yang dapat diabaikan  dan dipisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7 N m^-1.
6. Satuan intensitas cahaya
Satu candela  adalah intesitas cahaya yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya pada satu arah tertentu yang memancarkan radiasi monokhromatik dengan frekuensi 540 x 10¹² Hz dan memiliki intensitas pancaran pada arah tersebut sebesar 1/683 watt per steradian.
7. Satuan jumlah zat
Satu mol sama dengan jumlah zat yang mengandung satuan elementer sebanyak jumlah atom di dalam 0,012 kg karbon-12. Satuan elementer dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, dll dan harus ditentukan.
A.3 Besaran Turunan
Besaran turunan adalah besaran yang satuannya merupakan gabungan dari satuan-satuan dasar (pokok).
Contoh:
-          Luas (  m² )
-          Massa jenis ( kg/m³)
-          Kecepatan (m/s)
Beberapa besaran turunan dapat dilihat pada tabel berikut!

Disamping  besaran pokok dan besaran turunan, masih ada satuan besaran tambahan sebagai berikut:
B. Alat Ukur Besaran Fisika

Fisika tidak bisa dilepaskan dari proses pengukuran berbagai besaran fisika dan alat ukur yang digunakan dalam fisika sedikit berbeda dengan alat ukur yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini dikarenakan dalam fisika membutuhkan tingkat ketelitian yang sangat tinggi.
Berikut adalah beberapa alat ukur yang digunakan dalam proses pengukuran besaran fisika.
1. Alat ukur panjang
Alat ukur panjang terdiri dari beberapa jenis seperti meteran lipat (pita),  mistar, jangka sorong, dan mikrometer dan masing-masing mempunyai tingkat ketelitian yang berbeda
a. Mistar

• Untuk mengukur benda yang panjangnya kurang dari  50 cm atau 100 cm.
• Tingkat ketelitiannya 0,5 mm ( ½ x 1 cm)
• Satuan yang tercantum dalam mistar adalah cm, mm, serta inchi.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat, maka sudut pengamatan harus tegak lurus dengan obyek dan mistar.
Contoh pengukuran dengan mistar:

Panjang balok di atas adalah 3,2 cm atau 32 mm.
b. Meteran lipat (pita pengukur)

• Digunakan untuk megukur suatu obyek yang tidak bisa dilakukan dengan mistar, misalnya karena ukurannya terlalu panjang atau bentuknya tidak lurus.
• Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 1 mm.

c. Jangka sorong

• Digunakan untuk mengetahui panjang bagian luar maupun bagian benda dengan sangat akurat / teliti
• Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 0,1 mm

Jangka sorong seperti pada gambar di atas adalah jangka sorong yang skalanya mudah dibaca. Tetapi jangka sorong yang ada di laboratorium sekolah mempunyai cara pembacaan skala yang berbeda, dimana ada skala utama dan skala vernier/nonius.

Cara membaca skala:

Hasil pembacaan =  4,74 cm atau 47,4 mm
d. Mikrometer Sekrup

• Digunakan untuk mengetahui ukuran panjang yang sangat kecil
• Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 0,01 mm

2. Alat Ukur Massa
Neraca  yang digunakan di laboratorium fisika pada umumnya berbeda neraca yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Berikut adalah beberapa contoh neraca berbagai bentuk.

Dan di bawah ini adalah contoh neraca yang sering ditemukan di laboratarium

Ada empat macam prinsip kerja neraca, yaitu:

• Prinsip kesetimbangan gaya gravitasi, contoh neraca sama lenga
• Prinsip kesetimbangan momen gaya, contoh neraca dacin
• Prinsip kesetimbangan gaya elastis, contoh neraca pegas untuk menimbang bahan-bahan ku
• Prinsip inersia (kelembaman), contoh neraca inersia

3. Alat Ukur Waktu

Sebenarnya ada banyak alat ukur waktu yang tersedia, seperti jam tangan, jam dinding, jam bandul dan sebagainya. Namun yang sering digunakan di laboratorium adalah stopwatch.
Ada banyak jenis stopwatch dengan berbagai ketelitian, mulai dari 1 detik, 1/10 detik, sampai 1/100 detik.
Ada juga stopwatch digital dengan ketelitian yang sangat tinggi, misalnya fasilitas stopwatch di handphone.
4. Alat Ukur Suhu (temperatur)
Alat ukur suhu adalah termometer, dan ada banyak jenis termomter. Dilihat dari jenis skala ada tiga macam termomometer, yaitu Celcius, Fahrenheit, dan Reamur. Ditinjau dari bahan termometrik yang digunakan juga ada tiga jenis termometer, yaitu termometer gas, zat cair, dan zat padat (termokopel dan hambatan platina).


Video cara menggunakan termometer:
5. Alat Ukur Massa jenis
Massa jenis termasuk besaran turunan yaitu sama dengan massa dibagai volume benda. Oleh karena itu, untuk menentukan massa jenis sebuah benda kita perlu dua alat ukur, yaitu  alat ukur massa (neraca) dan alat ukur volume (penggaris untuk benda yang teratur bentuknya atau gelas ukur).

Cara lain untuk mengukur volume benda adalah dengan memasukkan benda langsung ke dalam gelas ukur.
Contoh:

Mula-mula air pada gelas ukur menunjuk skala pada 12,4 ml. Setelah sebuah benda dimasukkan pada gelas ukur, air menunjuk pada skala 20,2 ml.
Jadi volume benda tersebut adalah 20,2 ml – 12,4 ml  atau 7,8 ml

readmore »»  

Gelombang

Gelombang

1. PENDAHULUAN
Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dikelompokkan menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik yaitu gelombang yang memerlukan medium di dalam perambatannya. Contoh gelombang mekanik antara lain: gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya. Contoh : cahaya, gelombang radio, gelombang TV, sinar – X, dan sinar gamma.
2. HAKEKAT GELOMBANG MEKANIK

A. Terjadinya Gelombang
Gelombang terjadi karena adanya usikan yang merambat.Menurut konsep fisika, cerminan gelombang merupakan rambatan usikan, sedangkan mediumnya tetap. Jadi, gelombang merupakan rambatan pemindahan energi tanpa diikuti pemindahan massa medium.

Klik gambar untuk lihat animasinya

B. Pengertian Gelombang Mekanik
Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium dalam perambatannya.
Contoh gelombang mekanik :
- Gelombang yang terjadi pada tali jika salah satu ujungnya digerak-gerakkan.

- Gelombang yang terjadi pada permukaan air jika diberikan usikan padanya ( misal dengan menjatuhkan batu di atas permukaan air kolam yang tenang ).

C. Gelombang Transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus arah getarannya ( usikannya ).
Perhatikan ilustrasi berikut ini !

Klik gambar untuk lihat animasinya

Contoh gelombang transversal :
- getaran sinar gitas yang dipetik
- getaran tali yang digoyang-goyangkan pada salah satu ujungnya

A. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarnya ( arah usikannya )

Perhatikan ilustrasi berikut ini !

Contoh gelombang longitudinal :
- gelombang pada slinki yang diikatkan kedua ujungnya pada statif kemudian diberikan usikan pada salah satu ujungnya

- gelombang bunyi di udara

1. Panjang Gelombang
A. Pengertian Panjang Gelombang
Panjang satu gelombang sama dengan jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode.
1) Panjang gelombang dari gelombang transversal
Perhatikan ilustrasi berikut!

Klik gambar untuk lihat animasinya

Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut setengah panjang gelombang atau ½ λ (lambda),
2) Panjang gelombang dari gelombang longitudina
Perhatikan ilustrasi berikut !

Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1l) terdiri dari 1 rapatan dan 1 reggangan.
B. Cepat Rambat Gelombang
Jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu sekon disebut cepat rambat gelombang. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v dan satuannya m/s atau m s^-1. Hubungan antara v, f, λ, dan T adalah sebagai berikut :

Keterangan :
λ= panjang gelombang , satuannya meter ( m )
v = kecepatan rambatan gelombang, satuannya meter / sekon ( ms^-1 )
T = periode gelombang , satuannya detik atau sekon ( s )
f = frekuensi gelombang, satuannya 1/detik atau 1/sekon ( s^-1 )
2. Pemantulan Gelombang
Jika gelombang melalui suatu rintangan atau hambatan, misalnya benda padat, maka gelombang tersebut akan dipantulkan. Pemantulan ini merupakan salah satu sifat dari gelombang.
Berikut ini adalah contoh pemantulan pada gelombang tali

Pemantulan ujung terikat

Pemantulan ujung bebas

Pemantulan gelombang pada ujung tetap akan mengalami perubahan bentuk atau fase. Akan tetapi pemantulan gelombang pada ujung bebas tidak mengubah bentuk atau fasenya.
Contoh Soal :
1. Dalam 1 sekon dihasilkan gelombang seperti gambar di bawah ini

a. berapakah frekuensi gelombang tersebut?
b. Bila jarak PQ = 2 cm, maka berapakah ?
Penyelesaian :
Menurut gambar, gelombang yang terjadi sebanyak 2 gelombang. Berarti, f = 2 gelombang / sekon atau f = 2 Hz.
Pada gambar terjadi 2 gelombang ( 2λ ). Jadi 2 λ= 2 cm atau λ= 1 cm.
2. Seutas tali yang panjangnya 8 m direntangkan lalu digetarkan. Selama 2 sekon terjadi gelombang seperti pada gambar berikut! Tentukan λ, f, T, dan v.

Penyelesaian :
Dari gambar terjadi gelombang sebanyak 4 λ.
Berarti : 4λ= 8 m sehingga λ = 8/4 = 2 m
Selama 2 sekon terjadi 4 λ atau selama 1 sekon terjadi 2λ
Jadi, f = 2 gelombang / sekon atau f = 2 Hz
T = 1/f = ½ sekon sehingga v =λ f = 2 m x 2 Hz = 4 m s^-1

readmore »»  

Mekanika

Rangkuman Rumus Fisika : Mekanika I

Sebelum kalian melanjutkan mengCopy rangkuman di bawah ini.... aku ingin berbagi tips dan trik dalam mengerjakan soal FISIKA... yaitu soal perbandingan. Dalam perbandingan ada 2 kemungkinan :

1. Berbanding lurus
2. Berbanding terbalik

berbanding lurus artinya antara besaran yang dibandingkan jika besaran yang satu bertambah maka besaran yang lain juga bertambah dan sebaliknya jika besaran yang satu bertambah besaran yang lain juga berkurang.

berbanding terbalik artinya antara besaran yang dibandingkan jika besaran yang satu bertambah maka besaran yang lain berkurang dan sebaliknya jika besaran yang satu berkurang besaran yang lain bertambah.

sebagai contoh rumus kecepatan :

kecepatan = jarak dibagi waktu

antara jarak dan kecepatan berbanding lurus....artinya dalam waktu ( t ) yang sama jika jaraknya bertambah maka kecepatannya juga bertambah begitu pula dengan kebalikannya.... jika jaraknya berkurang maka kecepatannya juga berkurang.

perhatikanlah susunan 1 dan 2 nya... Satu ( 1 ) artinya sebelum terjadi perubahan sedangkan dua ( 2 ) artinya setelah terjadi perubahan....

lalu...., antara waktu dan kecepatannya berbanding terbalik.... artinya untuk menempuh jarak ( s ) yang sama jika waktunya bertambah maka kecepatannya berkurang dan sebaliknya jika waktunya berkurang maka kecepatannya bertambah.

dapatkah kalian mengamati perbedaan susunan perbandingan antara yang berbanding lurus dengan yang berbanding terbalik...??

jadi yang dibandingkan adalah besaran yang nilainya mengalami perubahan... sedangkan yang nilainya tetap tidak perlu ditulis dalam perbandingan....

dan bisa jadi besaran yang mengalami perubahan lebih dari dua besaran.... cara penyusunan perbandingannya tergantung berbanding lurus atau terbalik atau kombinasinya... yang dihubungkan dengan tanda kali...

Jika dalam rumus ada tanda akar atau kuadrat maka juga dimasukkan dalam perbandingan.... sebagai contoh rumus gaya grafitasi di bawah ini :

dapat disusun perbandingan anrata Gaya grafitasi dan  perubahan jaraknya sebagai berikut :

Gaya grafitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya... disusun menjadi :







Contoh :
Jika suatu benda di permukaan bumi mempunyai gaya grafitasi F maka gaya grafitasi benda tersebut di atas permukaan bumi setinggi dua kali jari2 bumi adalah...?

karena di permukaan bumi maka R1 = R (jari2 bumi) sedangkan R2 yang berada pada ketinggian 2R dari permukaan mempunyai nilai R2 = 3R ( ingat jarak dihitung dari pusat bumi.... )

readmore »»  

Dinamika Gerak

1. Konsepsi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Jadi, ciri utama GLBB adalah bahwa dari waktu ke waktu kecepatan benda berubah, semakin lama semakin cepat/lambat...sehingga gerakan benda dari waktu ke waktu mengalami percepatan/perlambatan. Dalam artikel ini, kita tidak menggunakan istilah perlambatan untuk gerak benda diperlambat. Kita tetap saja menamakannya percepatan, hanya saja nilainya negatif. Jadi perlambatan sama dengan percepatan negatif.

Contoh sehari-hari GLBB adalah peristiwa jatuh bebas. Benda jatuh dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah. Semakin lama benda bergerak semakin cepat. Kini, perhatikanlah gambar di bawah yang menyatakan hubungan antara kecepatan (v) dan waktu (t) sebuah benda yang bergerak lurus berubah beraturan dipercepat.

vo = kecepatan awal (m/s)

vt = kecepatan akhir (m/s)

a = percepatan

t = selang waktu (s)

Perhatikan bahwa selama selang waktu t , kecepatan benda berubah dari vo menjadi vt sehingga kecepatan rata-rata benda dapat dituliskan:

Kita tahu bahwa kecepatan rata-rata :

 

dan dapat disederhanakan menjadi :

S = jarak yang ditempuh

seperti halnya dalam GLB (gerak lurus beraturan) besarnya jaraktempuh juga dapat dihitung dengan mencari luasnya daerah dibawah grafik v - t

Bila dua persamaan GLBB di atas kita gabungkan, maka kita akan dapatkan persamaan GLBB yang ketiga.....

2. Contoh-Contoh GLBB

 a. Gerak Jatuh Bebas

Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan awal (vo = nol). Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat.Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama dengan percepatan gravitasi bumi (a = g) (besar g = 9,8 m/s2 dan sering dibulatkan menjadi 10 m/s2)

 

Rumus gerak jatuh bebas ini merupakan pengembangan dari ketiga rumus utama dalam GLBB seperti yang telah diterangkan di atas dengan modifikasi : s (jarak) menjadi h (ketinggian) dan vo = 0 serta percepatan (a) menjadi percepatan grafitasi (g).

coba kalian perhatikan rumus yang kedua....dari ketinggian benda dari atas tanah (h) dapat digunakan untuk mencari waktu yang diperlukan benda untuk mencapai permukaan tahah atau mencapai ketinggian tertentu... namun ingat jarak dihitung dari titik asal benda jatuh bukan diukur dari permukaan tanah

sebagai contoh : Balok jatuh dari ketinggian 120 m berapakah waktu saat benda berada 40 m dari permukaan tanah?

jawab : h = 120 - 40 = 80 m

t = 4 s

2. Gerak Vertikal ke Atas

Selama bola bergerak vertikal ke atas, gerakan bola melawan gaya gravitasi yang menariknya ke bumi. Akhirnya bola bergerak diperlambat. Akhirnya setelah mencapai ketinggian tertentu yang disebut tinggi maksimum (h max), bola tak dapat naik lagi. Pada saat ini kecepatan bola nol (Vt = 0). Oleh karena tarikan gaya gravitasi bumi tak pernah berhenti bekerja pada bola, menyebabkan bola bergerak turun. Pada saat ini bola mengalami jatuh bebas....

Jadi bola mengalami dua fase gerakan. Saat bergerak ke atas bola bergerak GLBB diperlambat (a = - g) dengan kecepatan awal tertentu lalu setelah mencapai tinggi maksimum bola jatuh bebas yang merupakan GLBB dipercepat dengan kecepatan awal nol.

Pada saat benda bergerak naik berlaku persamaan :

vo = kecepatan awal (m/s)

g = percepatan gravitasi

t = waktu (s)

vt = kecepatan akhir (m/s)

h = ketinggian (m)

3. Gerak Vertikal ke Bawah

Berbeda dengan jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah yang dimaksudkan adalah gerak benda-benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu. Jadi seperti gerak vertikal ke atas hanya saja arahnya ke bawah. Sehingga persamaan-persamaannya sama dengan persamaan-persamaan pada gerak vertikal ke atas, kecuali tanda negatif pada persamaan-persamaan gerak vertikal ke atas diganti dengan tanda positif.

3. Rangkuman GLB dan GLBB

readmore »»