Bab ii

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengukuran Dasar

Terdapat berbagai macam alat ukur untuk

menentukan ukuran panjang antara lain mistar, jangka

sorong, micro meter sekrup, dll. Alat-alat tersebut disebut

alat ukur langsung karena obyek yang diukur akan

dibandingkan dengan skala pada alat ukurnya secara

langsung. Perlu diingat definisi konsep yang berkaitan

dengan pengukuran antara lain :

Alat ukur massa yang umum adalah neraca,

sedangkan alat ukur waktu adalah arloji atau stopwatch.

Besaran ukuran dapat ditentukan dengan

mengukur besaran dasar tersebut, misalnya ukuran luas

kertas ditentukan oleh panjang dan lebar kertas. Ukuran

volume balok dinyatakan dengan panjang, lebar dan

tebalnya. Di sini perlu diingat konsep yang berkaitan

dengan menyatakan hasil pengukurannya, misal : Angka

penting, ketidakpastian hasil/ralat, dll.

II-12

BAB II LANDASAN TEORI KEL 21

Mengukur ialah membandingkan suatu yang

diukur dengan sesuatu lain yang sejenis yang ditetepkan

sebagai satuan.Dalam pengukuran anda mungkin

menggunakan satu instrument (alat ukur)/lebih untuk

menentukan nilai dari suatu besaran fisis.Hal yang harus

diperhatikan ketika melakukan pengukuran adalah

memilih dan merangkaikan instrument secara

benar.Selanjutnya menentukan langkah-langkah

pengukuran dengan benar dan membaca nilai yang

ditunjukkan instrument secara tepat. Ketika anda

menghitung suatu besaran fisis dengan menggunakan

instrument,tidaklah mungkin anda akan mendapatkan

nilai besaran X0,melainkan selalu terdapat nilai

ketidakpastian.

Ketidakpastian pengukuran yaitu perbedaan

antara dua hasil pengukuran,ketidakpastian juga disebut

kesalahan,sebab menunjukkan perbedaan antara nilai

yang diukur dengan nilai yang sebenarnya.Hal ini bisa di

sebabkan beberapa factor,factor itu dalam 2 garis

besar,ketidakpastian bersistem dan ketidak pastiaan acak.

LABORATORIUM FISIKA DASAR 2014/2015 II- 13


1. Ketidakpastian bersistem

Kesalahan kalibrasi,kesalahan dalam memberi

skala pada waktu alat ukur sedang dibuat,sehingga tiap

kali alat itu digunakan ketidakpastian selalu muncul

dalam tiap pengukuran.Kesalahan titik nol,titik nol skala

alat ukur tidak berimpit dengan titik nol jarum penunjuk

alat ukur.

2. Ketidakpastian acak

Gerak Brown Molekul Udara, jarum penunjuk

skala alat ukur terpengaruhi. Frekuensi tegangan listrik,

perubahan pada PLN, dan lain-lain.

Pengukuran dapat dilakukan dengan dua cara,

yaitu secara langsung dan secara tidak langsung.

Pengukuran secara langsung adalah ketika hasil

pembacaan skala pada alat ukur secara langsung

menyatakan nilai besaran yang diukur, tanpa perlu

dilakukan penambahan, mengambil rata-ratanya ataupun

menggunakan rumus untuk menghitungnilai yang di

inginkan. Pengukuran secara tidak langsung adalah

memerlukan perhitungan-perhitungan tambahan.



Contoh pengukuran langsung adalah menimbang

massa sebuah benda dengan neraca, sedangkan

pengukuran tidak langsung contohnya mengukur luas

persegi panjang, ketika menimbang kita langsung

membaca berapa massa yang ditimbang dalam skala

timbangan, ketika mengukur luas sebuah persegi

panjang, kita mengukur panjang dua buah sisi persegi

panjang tersebut untuk selanjutnya menghitung luas

persegi panjang dengan rumus sisi x sisi.

Setiap pengukuran yang dilakukan oleh siapapun

dan memakai alat apapun selalu disertai dengan

kesalahan (ragu-ragu) nilainya. Besar kevil kesalahan ini

bergantung pada:

1. Banyak sedikitnya sumber-sember kesalahan

yang menyertai pada saat pengukuran

berlangsung

2. Keadaan daripada alat ukur

3. Kondisi indra pengamat

Pada percobaan dan pengukuran terdapat dua

macam kesalahan, yaitu :



Kesalahan sistematis

Kesalahan yang menyebabkan kesalahan

sistematis di antaranya karena :

1. Kesalahan kalibrasi alat

Kesalan hasil pengukuran akibat dari

ketidakpastian harga skala pada saat alat ukur

dibuat.

2. Kesalahan nol

Nol skala tidak berimpit dengan

petunjuknya

3. Kesalahan eksperimen

Misalnya terjadi jika satu alat ukur sudah

di kalbrasi pada keadaan tertentu, kenudian

digunakan untuk keadaan lain, atau juga bisa

terjadi akibat salah cara menggunakan alat.

4. Kesalahan pengamat



Kesalahan membaca skala,ini disebabkan

karena salah cara memandang skala atau juga

karena kerusakan mata pengamat.

5. Kesalahan random

Penyebabkan terjadinya kesalahan random

adalah:

Gerak Brown molekul udara yang

mempengaruhi petunjukan alat-alat halus.

1. Kesalahan yang berfluktuasi yang

menyebabkan adanya perubahan-

perubahan sedikit yang terjadi secara

tidak teratur.

2. Gangguan-gangguan kecil yang terjadi

di dekat laboratorium.

3. Ketidakteraturanukuran

benda,mempengaruhi hasil

pengukuran sehingga hasil pertama

tidak sama dengan ukuran selanjutnya.



Alat ukur yang digunakan yaitu :

Gambar 2.1 Pengukuran dasar

2.2 Pesawat Atwood Modern dan Konvensional

Pesawat atwood adalah alat yang digunakan

untuk yang menjelaskan hubungan antara tegangan,

energi pontensial dan energi kinetik dengan

menggunakan 2 pemberat (massa berbeda) dihubungkan



dengan tali pada sebuah katrol. Benda yang yang lebih

berat diletakan lebih tinggi posisinya dibanding yang

lebih ringan. Jadi benda yang berat akan turun karena

gravitasi dan menarik benda yang lebih ringan karena ada

tali dan katrol.

Galileo melakukan pengamatan mengenai benda-

benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan dari pengamatan-

pengamatan yang dia lakukan bahwa benda - benda berat

jatuh dengan cara yang sama dengan benda-benda ringan.

Tiga puluh tahun kemudian, Robert Boyle, dalam

sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa

vakum barunya, menunjukan bahwa pengamatan ini tepat

benar untuk benda-benda jatuh tanpa adanya hambatan

dari gesekan udara. Galileo mengetahui bahwa ada

pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh. Tetapi

pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara,

masih cukup sesuai dengan hasil pengukuran dan

pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai

orangpada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen)

yaitu kesimpulan Aristoteles yang menyatakan bahwa,”

Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan



sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda

yang lebih ringan”. Pada tahun 1678 Sir Isaac Newton

menyatakan hukum pertamanya tentang gerak, yang

sekarang kita kenal sebagai Hukum I Newton Hukum I

Newton menyatakan “Sebuah benda akan berada dalam

keadaan diam atau bergerak lurus beraturan apabila

resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol”.

Secara matematis, Hukum I Newton dinyatakan

dengan persamaan:

∑F = 0

Keterangan :

∑F = Resultan gaya (N)

Hukum di atas menyatakan bahwa jika suatu

benda mula-mula diam maka benda selamanya akan

diam. Benda hanya akan bergerak jika pada suatu benda

itu diberi gaya luar. Sebaliknya, jika benda sedang

bergerak maka benda selamanya akan bergerak, kecuali

bila ada gaya yang menghentikannya. Konsep Gaya dan

Massa yang dijelaskan oleh Hukum Newton yaitu



Hukum I Newton mengungkap tentang sifat benda yang

cenderung mempertahankan keadaannya atau dengan

kata lain sifat kemalasan benda untuk mengubah

keadaannya. Sifat ini kita ini kita sebut kelembaman atau

inersia. Oleh karena itu, Hukum I Newton disebut juga

Hukum Kelembaman.

1. Hukum II Newton

Setiap benda yang dikenai gaya maka akan

mengalami percepatanyang besarnya berbanding lurus

dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan

besarnya massa benda.”

a = , ∑F = m a

Keterangan :

a = percepatan benda (ms-2)

m = massa benda (kg)

F = Gaya (N)

Kesimpulan dari persamaan diatas yaitu arah

percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja

pada benda tersebut. Besarnya percepatan sebanding



dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka

percepatan yang timbul juga akan konstan Bila pada

benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami

percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan

benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya

yang menyebabkannya. Persamaan gerak untuk

percepatan yang tetap yaitu :

Vt = V0 + at

Xt = X0 + V0t + ½ at2

V2 = V02 + 2a(Xt – X0)

Keterangan :

Vt = kecepatan akhir (m/s)

V0 = kecepatan awal (m/s)

V = kecepatan (m/s)

Xt = jarak akhir (m)

X0 = jarak awal (m)

a = percepatan (m/s2)



t = waktu (s)

Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui

porosnya, makapada gerak melingkar ini akan berlaku

persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak

linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia

(momen kelembaman) I yang ekivalen dengan besaran

fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I)

suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding

dengan massa benda terhadap porosnya.

2. Hukum III Newton

Hukum III Newton menyatakan bahwa “Apabila

benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua

(disebut aksi) maka benda kedua akan mengerjakan gaya

pada benda pertama sama besar dan berlawanan arah

dengan gaya pada benda pertama (reaksi).” Secara

matematis dinyatakan dengan persamaan :

Faksi = - Freaksi

Keterangan :

F = gaya (N)



Suatu pasangan gaya disebut aksi-reaksi apabila

memenuhi syarat sebagai berikut :

1. sama besar

2. berlawanan arah

3. bekerja pada satu garis kerja gaya yang sama

4. tidak saling meniadakan

5. bekerja pada benda yang berbeda

Gambar 2.2 Pesawat atwood

2.3 Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas sering disebut juga sebagai

modulus yang merupakan perbandingan antara tegangan



dan regangan aksal dalam deformasi yang elastis

sehingga modulus elastisitas menunjukan kecenderungan

suatu material untuk berubah bentuk dan kembali lahi ke

bentuk semula bilka diberi beban. Modulus elastisitas

merupakan ukuran kekakuan suatu material, sehingga

semakin tinggi nilai modulus elastisitas bahan, maka

semakin sedikit perubahan bentuk yang terjadi atau

semakin kaku.

Berdasarkan pertambahan panjang yang diketahui

oleh setiap bendaa ketika menegang adalah berbeda

antara satu daerah dengan yang lamanya tergantung dari

elastisitas bahanya. Sebagai contoh akan lebih mudah

untuk meregangkan suatu karet gelang dari pada pegas

besi. Untuk meregangkan besi pegas membutuhkan

ratusan kali lipat tenaganya dari sebuah karet gelang.

Ketika diberi gaya tarik karet ataupun pegas akan

meregang dan mengakibatkan pertambahan panjang baik

pada karet gelang maupun pada pegas besi . Besarnya

pertambahan yang terjadi tergantung pada elastisitas

sebuah benda, maka semakin mudah benda tersebut

untuk dipanjangkan atau di pendekan. Semakin besar

gaya yang bekerja pada suatu bahan maka semakin besar



pula tegangan dan regangan yang terjadi pada benda itu.

Sehingga semakin besar pula pemanjangan atau

pemendekan dari benda tersebut. Jika gaya yang bekerja

berupa beban tarik, maka benda akan mengalami

pemanjangan.

Bisa di simpulkan bahwa regangan (ε) yang

terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan

teganganya (σ ¿dan berbanding terbalik terhadap

keelastisitasnya ini dinyatakan dengan rumus :

E=σε

Bila nilai E semakin kecil, maka akan semakinm mudah

bagi baha untuk mengalami perpanjangan atau

perpendekan.

Jika lita menguraikan rumus tegangan dan

regangan didapat persamaan : E=σε

¿ F / AΔ yl0

= F .l 0A .∆ l



Dalam satuan internasional ,satuan modulus

elastisitas atau modulus yang sama dengan satuan

tegangan (N/m2), karena pembagian tegangan dengan

regangan tidak pengurangan satuan (regangan tidak

memiliki satuan). Semakin besar regangan yang terjadi,

maka akan semakin kecil nilai modulus elasitisitas.

Semakin besar nilai modulus suatu benda, maka semakin

sulit benda tersebut dapat memanjang dan sebaliknya.

Jika modulus elastisitas menyatakan

perbandingan antara tegangan terhadap regangan

volume, maka disebut dengan modulus bulk yang

menunjukan besarnya hambatan untuk mengubah

volume suatu benda

Jika modulus elastisitas menyatakan

perbandingan antara tegangan terhadap regangan

shear, maka disebut sebagai modulus shear yang

menunjukan hambatan gerakan dari bidang-

bidang benda padat yang saling bergesekan.

Tegangan

Jika suatu benda elastis ditarik oleh suatu gaya,

benda tersebut akan bertambah panjang sampai ukuran

tertentu sebanding dengan gaya tersebut, yang berarti ada LABORATORIUM FISIKA DASAR 2014/2015 II- 27


sejumlah gaya yang bekerja pada setiap satuan panjang

benda. Gaya yang bekerja sebanding dengan panjang

benda dan berbanding terbalik dengan luas

penampangnya. Besarnya gaya yang bekerja dibagi

dengan luas penampang didefinisikan sebagai

tegangan(stress).

Dapat dirumuskan :

σ= FA

σ=Teganan¿2)

F = Gaya (N)

A = Luas penampang (m2)

Apabila gaya tersebut menyebabkan pertambahan

panjang pada benda, maka disebut tegangan tensil.

Sebaliknya jika gaya menyebabkan berkurangnya

panajang benda, maka disebut tegangan kompresional.

Regangan

Didefinisikan sebagai hasil bagiantar pertambahan

panjang dengan panjang awal. Contohnya : benda yang

menggantung pada tali menimbulkan gaya tarik pada tali,



sehingga tali membentuk perlawanan berupa gaya dalam

yang sebanding dari tali terhadap beban yang dipikulnya

(Faksi = Freaksi). Respon perlawanan dari tali terhadap

beban yang bekerja padanya akan mengakibatkan tali

menegang sekaligus juga merenggang sebagai efek

terjadinya pergeseran internal ditingkat atom pada

partikel. Partikel yang menyusun tali, sehingga tali

mengalami pertambahan panjang

N

L ∆ l

Gambar 2.3 Modulus elastisitas

Jika tali mengalami pertambahan sejauh ∆ ldari

panjang semula (L), maka regangan yang terjadi pada tali

merupakan perbandingan antara penambahan panjang

yang terjadi terhadap panjang mula-mula dari tali dan

bisa dinyatakan sebagai berikut :



ε= Δllo

Karena pembilang dan penyebut memiliki satuan

yang sama, maka regangan adalah sebuah nilai nisbi yang

dapat dinyatakan dalam persen dan tidak memiliki

satuan.

Hubungan antara tegangan dan regangan

Hukum Hooke menunjukan bahwa terjadinya

bhubungan linear atau proporsonel antara tegangan dan

regangan suatu material.

σ=E . ε

Dimana hubungan an atar keduanya ditentukan

berdasarkan nilai modulus elastisitas dari masing masing

material.

Hubungan antar tegangan, regangan dan modulus

elastisitas

Jika sebuah benda dengan luas penampang sebesar

(A) kemudian di besi gaya tekan, tarik atau luntur (N),

maka benda tersebut akan memegang sebesar gaya (N)

dibagi dengan luasan penampangnya (A)



N

L ∆ l

Gambar 2.4 Modulus elastisitas

Bila batang dengan panajang L ditarik hingga

menajdi dua kali panajang semula atau dengan kata lain

pertambahan panjang yang alami semula dengan panjang

semula, sehingga ∆ l = L, ini berarti :

ε=∆ l / L

Modulus elastisitas sutau benda dapat dihitung

melalaui pemberat beban sebagai tegangan yang

diberikanpada benda tersebut dan mengamati penunjukan

oleh garis rambut sebagai rengganganya. Besar

pelenturan (F) ditentukan melalui :

F= B .L3

4 . f . b . h3

Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan

suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera



setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu

dihilangkan.

Sebuah benda dapat dikatakan elastis sempurna,

jika gaya penyebab perubahan bentuk hilang maka benda

akan kembali kke bentuk semula. Benda yang bersifat

elastis sempurna yaitu mempunyai batas-batas deformasi

yang disebut limit elastis, sehingga jika melebihi dari

limit elastis maka benda tidak akan kembali ke bentuk

semula.

2.4 Bandul Sederhana dan Resonansi Bandul

Sederhan

Percobaan dengan bandul ini tidak terlepas dari

getaran, diamana pengertian getaran itu sendiri adalah

gerak bolak balik secara priode melalui titik

kesetimbangan. Secara umum resonansi merupakan

peristiwa ikut bergetarnya benda disekitarnya karena

adanya benda lain yang bergetar. Contoh umum



resonansi adalah kalu mendorong sebuah ayunan.

Ayunan adalah bandul yang hanya mempunyai satu

frekuensi alam yang bergantung pada panjangnya. Jika

pada ayunan tadi secara berkala (priodik) dilakukan

dorongan yang frekuensinya sama dengan frekuensi

ayunan, maka geraknya dapat dibuat besar sekali. Jika

frekuensi dorongan tidak sama dengan frekuensi alam

ayunan, atau bila dorongan dilakukan dalam selang-

selang waktu yang tidak dapat disebut melakukan

getaran.

Resonansi dapat didefenisikan sebagai keadaan

tertentu yang terjadi pada suatu benda, ketika kepadanya

datang stimulus ( pengaruh dari luar ) beda gaya prodik

yang frekuensi alamiyah benda dapat bergetar. Akibat

keadaan resonansi benda bergetar dengan amplitudo

terbesar yang mungkin dapat ditimbulkan oleh gaya

prodik itu.

Resonansi disebut juga ikut bergetar karena

sebuah benda memiliki persamaan frekuensi. Frekuensi

sendiri adalah getaran bolak-balik seperti halnya ayunan,

berayun kesana kemari. Gerakan satu kali bolak-balik itu



disebut frekuensi. Artinya jika ada dua atau lebih benda

yang jika bergetar memiliki frekuensi yang sama, maka

salah satunya bergetar ( dan yang lainya sedang diam )

maka yang terjadi adalah benda yang lainnya akan turut

bergetar juga. Tenaga yang menggetarkannya adalah

karena gerak resonansi itu tadi.

Sesungguhnya frekuensi yang berbeda dapat

terjadi resonansi, asalkan perbedaan frekuensi itu kecil.

Akan tetapi resonansi yang terjadi, tidak sebaik kalau

frekuensinya sama. Jika frekuensinya sama maka gerak

atau arah getarnya akan sama pula. Dengan demikian

dapat dikatakan bahwa kondisi terjadinya resonansi salah

jika frekuensi sama atau hampir sama.

Pada peristiwa seperti ini benda yang ikut

bergetar tersebut disebut frekuensi alamiyahnya.

Frekuensi alami sebuah osilator didefinisikan sebagai

frekuensi osilator tersebut ketika tak ada gaya paksa atau

gaya redaman. Jika frekuensi paksa sama dengan

frekuensi alami sistem, sistem akan berosilasi dengan

suatu amplitudo yang jauh lebih besar dari pada

amplitudo gaya paksa. Bila frekuensi paksa sama dengan



frekuensi alami oksilator tersebut, energi yang diserap

oleh oksilator akan bernilai maksimum, maka frekuensi

alam disebut frekuensi resonansi sistem. Berayunnya

bandul karena bandul lainya tergantung pada panjang tali

dan bukan pada massanya. Frekuensi getaran bandul

hanya bergantung pada panjang pada talinya dan tidak

bergantung pada berat massanya maupun amplitudo.

Bundul pun memiliki frekuensi yang sama pula. Prinsip

ini digunakan pada kontruksi jembatan, gedung dan

loudspiker.

Benda diletakkan bergerak atau bergetar harmonis

jika benda tersebut berayun melalui titik kesetimbangan

dan kembali lagi keposisi awal. Gerak harmonik

sederhana adalah gerak bolak-balik benda melalui titik

kesetimbangan tertentu dengan beberapa getaran benda

dalam setiap sekon selalu konstan.



Gambar 2.5 Bandul sederhana dan resonansi

bandul sederhana

www.gomuda.com

Besar harmonis sederhana banyak di jumpai

dalam kehidupan sehari-hari adalah getaran benda pada

pegas dan getaran pada ayunan sederhana. Besaran fisika

yang terdapat pada gerak harmonis sederhana.

Perioda ( T ), benda yang bergerak harmonis

sederhana pada ayunan sederhana memiliki prioda atau

waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu

getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari



titik benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ketitik

awal.

Frekuensi getaran adalah jumlah getaran yang

dilakukan leh sistem dalam satu detik, diberi simbol f,

satuan frekuensi adalah 1,5 m atau s-1.

Amplitudo pada ayunan sederhana, selain prioda

dan frekuensi terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah

perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan.

Hubungan antara prioda dan frekuensi getaran

diatas, diperoleh hubungan :

f = 1T

→ T = 1f

Keterangan : T = Prioda ( s)

f = Frekuensi ( Hz )

Gravitasi adalah gaya tarik menarik yang terdapat

antara semua partikel yang mempunyai massa dialam

semesta. Fisika modern mendiskripsikan gravitasi

menggunakan teori relativitas gravitasi universal newton

yang lebih sederhana merupakan hampir yang lebih



akurat dalam kebanyakan kasus. Beberapa teorinya yang

belum dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi

timbul karena adanya partikel gravitroa dalam atom.

Hukum gravitasi universal newton dirumuskan sebagai

bentuk, setiap massa menarik massa titik lainya dengan

gaya. Segaris dengan garis yang menghubungkan kedua

titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan

perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik

kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

2.5 Resonansi Pada Pegas Heliks

Gelombang adlah suatu gejala terjadinya

pertambahan suatu gangguan (disturbance) melewati

suatu medium dimana setelah digunakan ini melewati

keadaan medium akan kembali kekaadaan semula seperti

sebelum gangguan itu datang.

Secara umum gelombang dibagi menjadi 3 jenis

gelombang saja, yakni gelombang mekanik dan

gelombang elektromaknetik. Pembagian jenis gelombang

ini didasarkan pada medium perambatan gelombang.



1. Gelombang Maknetik

Gelombang maknetik yaitu gelombang yang

perambatannya butuh medium. Misalnya : gelombang

air, gelombang bunyi, gelombang slinki, gelombang

permukaan air dan gelombang pada tali serta gelombang

pada pegas heliks.

2. Gelombang Elektromaknet

Gelombang elektromaknet yaitu gelombang yang

perambatannya tidak memerlukan medium, misalnya :

gelombang cahaya, sianar ultraviolet, infra merah,

gelombang radar, gelombang radio, gelombang Tv, sinar-

X, dan sinar gamma.

Berdasarkan arah rambatannya dan getarannya,

dibagi menjadi :

1. Gelombang Tranversal



Gelombang tranversal yaitu gelombang yang arah

rambatanya tegak lurus dengan arah getarannya :

gelombang tali.

Ketika kita menggerakkan tali naik-turun, tampak

bahwa tali bergerak naik turun dengan arah tegak lurus

dengan arah gelombang. Bentuk gelombang tranversal

tampak seperti gambar berikut

Gambar 1.6 Gelombang Tranversal

www.rumushitung.com

Pada gambar tersebut tampak bahwa gelombang

merambat kekanan pada bidang horizontal. Sedangkan

arah getarannya naik-turun pada bidang vertikal. Garis

putus-putus yang digambarkan dengan sepanjang arah

rambat gelombang atau garis horizontal, menyatakan



posisi setimbang medium ( misalnya : tali atau air ). Titik

tertinggi gelombang disebut puncak, sedangkan titik

terendah disebut lembah. Amplitudo adalah ketinggian

maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah,

diukur dari posisi setimbang. Jarak antara dua titik yang

sama dan berurutan pada gelombang disebut panjang

gelombang, bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak

kepuncak atau jarak dari lembah kelembah.

2. Gelombang Logitudinal

Gelombang logitudinal yaitu gelombang yang arah

rambatanya sejajar dengan arah getaranya ( misal :

gelombang slinki ), gelombang yang terjadi pada slinki

yang digetarkan searah dengan membujurnya slinki

berupa rapatan dan renggangan. Jarak dua rapatan yang

berdekatan atau dua renggangan yang berdekatan disebut

satu gelombang. Contoh : gelombang senar gitar yang

dipetik, getaran tali yang digoyang-goyang pada salah

satu ujungnya.



Gambar 1.7 Gelombang Logitudinal

www.brainly.co.id

Pada gambar diatas tampak bahwa arah getaran

sejajar dengan arah rambatan gelombang. Serangkaian

rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas.

Rapatan merupakan daerah dimana kumparan

pegas saling mendekat, sedangkan renggangan

merupakan daerah dimana kumparan pegas saling

menjauh. Jika gelombang tranversal memiliki pola

berupa puncak dan lembah, maka gelombang logitudinal

terdiri dari pola rapatan renggangan. Salah satu contoh

gelombang logitudinal adalah gelombang suara diudara,

udara sebagai medium perambatan gelombang suara,

merapat dan merenggang sepanjang arah rambat

gelombang udara.



Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat efek

fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi

elektron untuk melesit keluar dari orbitnya.

Pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie

menunjukkan nektron mempunyai sifat dualitas partikel

gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel dua

gelombang.

Albert Einstein kemudian pada tahun 1926

membuat poslular berdasarka fotoelektrik, bahwa cahaya

tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai

sifat dualitas yang sama. Karya Albert Emstein dan

Mark Planck mendapat penghargaan nobel.

Jika gelombang datang terus menerus, gelombang

pantul juga akan menjadi terus menerus, gelombang

datang dan gelombang pantul akan berinterfrensi satu

sama lain. Bila kondisinya tepat akan terjadi gelombang

berdiri pada tali. Terjadinya gelombang berdiri ditandai

oleh kehadiran simup dan perut dalam medium tersebut.

Gelombang dicirikan oleh adanya panjang

gelombang ( ), frekuensi ( F ), dan kecepatan



gelombang ( V ), hubungan teoris antara frekunsi dasar

dan frekuensi harmonis diberikan oleh persamaan bentuk.

Fn = n . F1 → n = 1, 2, 3, ....

Fn adalah frekunsi harmonik ke-n, n Aadalah

bilangan bulat, n = 1 adlah bentuk frekunsi dasar F1, n =

2 adalah bentuk frekuensi harmonik kedua F2 dan

seterusnya.

2.6 Hambatan Listrik

Hambatan listrik adalah perbandingan

antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik

(misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya.

Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm dapat

dirumuskan sebagai berikut:

atau

di mana R adalah hambatan listrik (Ω), V adalah

tegangan (volt) dan I adalah arus listrik (A)



Jembatan Wheatstone

Alat ukur yang ditemukan oleh Samuel Hunter

Christie pada 1833 dan meningkat kemudian

dipopulerkan oleh Sir Charles Wheatstone pada tahun

1843. Ini digunakan untuk mengukur suatu yang tidak

diketahui hambatan listrik dengan menyeimbangkan dua

kali dari rangkaian jembatan, satu kaki yang mencakup

komponen diketahui kerjanya mirip dengan aslinya

potensiometer. Jembatan Wheatstone adalah suatu proses

menentukan nilai hambatan listrik yang presisi/tepat

menggunakan rangkaian Jembatan Wheatstone dan

melakukan perbandingan antara besar hambatan yang

telah diketahui dengan besar hambatan yang belum

diketahui yang tentunya dalam keadaan Jembatan disebut

seimbang yaitu Galvanometer menunjukkan pada angka

nol.

Galvanometer

Alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur

kuat arus dan beda potensial listrik yang relatif kecil.

Galvanometer tidak dapat digunakan untuk mengukur

kuat arus maupun beda potensial listrik yang relatif besar,



karena komponen-komponen internalnya yang tidak

mendukung. Galvanometer bisa digunakan untuk

mengukur kuat arus maupun beda potensial listrik yang

besar, jika pada galvanometer tersebut dipasang

hambatan eksternal (pada voltmeter disebut hambatan

depan, sedangkan pada ampermeter disebut hambatan

shunt). Galvanometer terdiri atas sebuah komponen kecil

berlilitan banyak yang ditempatkan dalam sebuah medan

magnet begitu rupa sehingga garis-garis medan akan

menimbulkan kopel pada kumparan apabila melalui

kumparan ini ada arus.

Rangkaian Hambatan Listrik

Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan

menjadi rangkaian hambatan seri, hambatan paralel,

maupun gabungan keduanya. Untuk membuat rangkaian

hambatan seri maupun parallel minimal diperlukan dua

hambatan. Adapun, untuk membuat rangkaian hambatan

kombinasi seri-paralel minimal diperlukan tiga

hambatan. Jenis-jenis rangkaian hambatan tersebut

memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.



Oleh karena itu, jenis rangkaian hambatan yang dipilih

bergantung pada tujuannya.

1. Hambatan seri

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan

disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan

membentuk rangkaian listrik tak bercabang. Kuat arus

yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan

rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai

hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber

tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan

sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri

(RS). Tiga buah lampu masing-masing

hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri dihubungkan

dengan baterai yang tegangannyaV menyebabkan arus

listrik yang mengalir I. Tegangan sebesar V dibagikan ke

tiga hambatan masing-masing V1, V2,dan V3.



RS = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

Gambar 2.8 Hambatan seri

2. Hambatan Paralel

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara

berdampingan disebut hambatan paralel. Hambatan yang

disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik

bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik.

Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah

hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (RP).

Rangkaian hambatan paralel berfungsi untuk membagi

arus listrik. Tiga buah lampu masing masing

hambatannya R1, R2, dan R3 disusun paralel dihubungkan



dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus

listrik yang mengalir I.

2.7 Elektromaknet

Membuktikan ada listrik yang mengalir melalui

radiasi suatu benda.yang akhirnya terhantarkan ke loop.

Karena merasa belum puas, Hertz mencoba untuk

menghitung frekuensi pada loop. Ternyata frekuensi yang

dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya

listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri.

Dengan ini terbuktilah adanya radiasi gelombang

elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga

memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh

Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk

menghindari sinar UV.

Macam Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik dibagi menjadi 7

bagian berdasarkan tingkat frekuensinya. Berikut ini



macam-macam gelombang elektromagnetik dari

frekuensi terendah sampai frekuensi tertinggi:

a. Gelombang Radio

Gelombang radio adalah gelombang yang

memiliki frekuensi paling kecil yang mana frekuensi

maksimalnya 109Hertz. Dalam kehidupan sehari-hari,

penggunaan terbanyak dalam komunikasi, penelitian luar

angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk

mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D

permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es

di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang

gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

b. Gelombang Mikro

Frekuensi gelombang ini berkisar antara 109hertz

sampai 3.1011hertz Penggunaannya terutama dalam

bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui

ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem

PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah

target dan refleksinya diukur untuk mempelajari

karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah

Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM)

Microwave Imager (TMI), yang mengukur



radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum

elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi

untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan

ntensitas hujan.

c. Sinar Inframerah

Sinar Inframerah banyak digunakan dibidang

kedokteran, seperti menghambat sel kanker. Selain itu,

juga digunakan di bidang industri, dan astronomi. Seperti

pemrotetan bumi oleh satelit. Selain itu juga digunakan

untuk mempelajari struktur molekul menggunakan

Spektroskop Inframerah.

d. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet digunakan untuk pengenalan

unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi, Sinar

ultraviolet mampu merubah pro vitamin D menjadi

vitamin D.

e. Sinar-X

Dalam bidang kedokteran, sinar-X digunakan

untuk memotret bagian dalam tubuh, seperti tulang yang

patah. Dalam bidang industri sinar-X digunakan untuk

menemukan cacat pada bungkus logam. Pada bidang seni

sinar-X digunakan untuk melihat bagian dalam patung.



Dan dalam bidang fisika untuk mempelajari difraksi

pada struktur atom suatu bahan.

f. Sinar Gamma

Dalam pengontrolan, sinar ini dapat digunakan

untuk membunuh sel kanker, serta mensterilkan

peralatan rumah sakit. Seperti sinar-X, sinar gamma juga

bisa digunakan untuk meneliti cacat pada logam.

Modulasi Amplitudo (AM) Amplitudo gelombang radio

disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi dengan

frekuensi tetap.

Modulasi Frekuensi (FM) Frekuensi gelombang

radio disesuaikan dengan frekuensi gelombang bunyi

dengan amplitudo tetap. Sistem FM lebih unggul

daripada AM karena FM dapat mengurangi desau akibat

kelistrikan diudara, walaupun jangkauannya terbatas

sekali.

Sumber Gelombang Elektromagnetik

1. Osilasi listrik.

2. Sinar matahari à menghasilkan sinar infra merah.

3. Lampu merkuri à menghasilkan ultra violet.



4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada

keping logam à menghasilkan sinar X (digunakan untuk

rontgen).

5. Inti atom yang tidak stabil à menghasilkan sinar

gamma.

2.8 Kalorimeter

Kalor didefenisikan sebagai energi panas yang

ditimbulkan oleh suatu zat. Secara umum untuk

mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda

yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika

suhunya tinggi, maka kalor yang dikandung oleh suatu

benda juga tinggi. Begitu juga sebaliknya, juka suhunya

rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu

benda ( zat ) bergantung pada 3 faktor :

1. Massa zat

2. Jenis zat ( kalor jenis )

3. Perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :



Q = m . c . T

Keterangan : Q = Kalor ( J )

m = massa benda ( Kg )

c = Kalor jenis ( J/KgoC )

T = Perubahan suhu ( oC )

Kalor dapat dibagi menjadi dua jenis :

1) Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

2) Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud

( kalor laten ), persamaan yang digunakan ada 2

macam :

Q = m . u

Q = m . L

Bila benda yang suhunya lebih tinggi disatuka

( dicampurkan ) dengan benda yang suhunya lebih

rendah, kalor mengalir dari benda yang suhunya lebih

rendah, kalor mengalir dari benda yang suhunya lebih

tinggi kebenda yang suhunya lebih rendah. Menurut asas



black dianggap tidak lain dari pada hukum kekekalan

energi.

Pengukuran kalorimetersuatu reaksi dilakukan

dengan menggunakan alat yang disebut kalorimeter. Ada

beberapa jenis kalorimeter : kalorimeter termos,

kalorimeter bom, kalorimeter thienman, dll. Klorimeter

yang sederhana dapat dibuat dari bejana plastik yang

ditutup rapat, sehingga bejana ini merupakan sistem yang

terisolasi. Cara kerjanya adalah sebelum zat-zat pereaksi

direaksikan didalam kalorimeter, terlebih dahulu suhunya

diukur dan usahakan agar masing-masing pereaksi ini

memiliki suhu yang sama. Setelah suhunya diukur kedua

larutan tersebut dimasukkan kedalam kalorimeter sambil

diaduk agar zat-zat bereaksi dengan baik kemudian suhu

akhir diukur.

Jika reaksi dalam kalorimeter berlangsung secara

eksoterm, maka kalor yang timbul akan dibebaskan

kedalam larutan itu sehingga suhu larutan akan naik, dan

jika reaksi dalam kalorimeter berlangsung secara

endoterm maka reaksi itu akan menyerap kalor dari



larutan itu sendiri. Sehingga suhu larutan akan turun

dengan perubahan suhu dan massa larutan, jadi :

Qreaksi = mlarutan . clarutan . T

Kalorimeter yang lebih teliti adalah yang lebih

terisolasi serta memperhitungkan kalor yang diserap oleh

perangkat kalorimeter. Jumlah kalor yang diserap atau

dibebaskan kalorimeter dapat ditentukan jika kapasitas

kalor dari kalorimeter diketahui. Dalam hal ini jumlah

kalor yang dibebaskan atau diserap oleh reaksi sama

dengan jumlah kalor yang diserap / dibebaskan oleh

larutan dalam kalorimeter, oleh karena energi tidak dapat

dimusnahkan atau diciptakan, maka :

Qreaksi = ( - Qkalorimeter – Qlarutan )

Pada percobaan menentukan kalor jenis logam

dengan menggunakan kalorimeter, kalorimeter diisi

dengan air. Benda yang kalor jenisnya hendak ditentukan

dimasukkan kedalam kalorimeter ( dicampurkan dengan

kalorimeter ). Bila benda yang hendak ditentukan

kalorjenisnya itu lebih tinggi suhunya dari pada



kalorimeter ( isinya ), benda tersebut memberikan kalor

pada kalorimeter. Akibatnya suhu kalorimeter beserta

isinya naik, sedangka suhu benda yang dimasukkan

kedalam kalorimeter turun. Suhu akhir benda dan

kalorimeter menjadi sama.

Misalnya massa benda yang hendak ditentukan

kalor jenisnya itu mb, kalor jenisnya cb, suhu awalnya ,

massa kalorimeter mk, kalor jenisnya ck, massa

pengaduk mp, kalor jenisnya cp, massa air didalam

kalorimeter ma, kalor jenis ca, suhu awal kalorimeter dan

isinya o, dan o . Setelah benda dan kalorimeter

dicampurkan, misalnya suhu akhir menjadi a. Suhu

kalorimeter beserta isinya naik sebesar ( - a ), jadi

kalorimeter beserta isinya menerima kalor sebesar.

Qk = ( mk . ck + ma . ca ) ( a - o )

Benda yang kalor jenisnya hendak ditentukan

memberikan kalor sebesar.

Qb = mb . cb ( - a )



Dari hukum kekekalan energi ( asas black ) Qk =

Qb . Maka cb dapat di hitung jika besarn-besaran lain

diketahui atau dapat diukur.

Beberapa jenis kalorimeter, yaitu :

Kalorimeter Alumunium

Kalorimeter Elektrik (digunakan untuk

mengukur kalor jenis zat cair)

Kalorimeter gas

Kalorimeter bom

Gambar 2.9 Kalorimeter

http://encrypted-tbn2.gstatic.com


Bab ii

Engineering

Transcript of Bab ii