Bks Ipa Fisika Kls 8

1

Penyusun Buku Kerja Siswa (BKS) Kelas VIII Viktorinus Rema Gare, S.Pd HP : 082144036098 E-mail : [email protected] Webblog : victorremagare.blogspot.com Alamat : SMPK Frater Maumere

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga dapat terselesaikannya penulisan Buku Kerja Siswa (BKS) IPA-Fisika kelas VIII . Secara garis besar BKS ini disusun secara sistematis dan praktis dengan harapan para guru dan siswa dapat memudahkan dalam kegiatan pembelajaran. BKS ini disusun dengan sistematika yang dimulai dengan ringkasan materi kemudian kegiatan Siswa dan Evaluasi. Dalam penyusunan BKS ini masih jauh dari lengkap dan sempurna untuk menjangkau materi pelajaran yang perlu dipelajari siswa dalam satu tahun, untuk itu jika dipandang perlu guru dipersilakan menambah sendiri referensi yang lain agar dapat memenuhi kelengkapan materi tersebut. Menyadari kekurangan yang ada pada BKS ini maka dengan kerendahan hati penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun agar BKS yang akan datang menjadi lebih baik dan bermanfaat.

Maumere , Juli 2011 Penyusun

BKS VIII - Viktorinus Rema Gare, S.Pd

2


3

GAYA DAN HUKUM NEWTON

Standar Kompetensi Kompetensi Dasar

: 5 Memahami peranan usaha, gaya dan energi dan kehidupan sehari-hari : 5.1 Mengidentifikasi jenis jenis gaya, penjumlahan gaya dan pengaruhnya dalam suatu benda yang dikenai gaya. 5.2 Menerapkan hukum Newton untuk menjelaskan berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari-hari

A. PENGERTIAN GAYA Apa yang akan kamu lakukan jika ingin memindahkan meja? Coba kamu perhatikan Gambar 4.1 ! Jika kamu ingin memindahkan meja, maka kamu akan menariknya atau mendorongnya. Kegiatan menarik atau mendorong merupakan kegiatan memberikan gaya. Jadi gaya adalah suatu tarikan atau dorongan.

(a) (b) Gambar 4.1 (a) Mendorong dan (b) Menarik meja, berarti memberikan gaya pada meja.Gaya adalah sesuatu yang jika dikerjakan terhadap benda dapat menyebabkan terjadinya perubahan gerak atau bentuk

. 1. Macam-macam Gaya Berdasarkan sifatnya , gaya dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh a. Gaya Sentuh Jika anda menendang bola, tetapi tidak mengenainya, dapat bergerakkah bola itu? Bagaimana pula jika penjaga gawang tidak tepat dalam menangkap bola? Dapat berhentikah bola itu? Perubahan gerak pada bola hanya terjadi apabi!a dikerjakan gaya melalui sentuhan. Sebaliknya jika tidak terkena sentuhan, maka tidak terjadi pula perubahan gerak. Dengan demikian, gaya baru dapat bekerja sete!ah terjadi sentuhan. Gaya yang demikian ini disebut gaya sentuh.

Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja setelah melalui sentuhan.


4

Contoh gaya sentuh dalam kehidupan sehari-hari 1) Gaya dorong, gaya tarik, gaya angkat dan sebagainya yangberasal dari kekuatan atau kesanggupan tubuh. Misalnya : mendorong meja, mengangkat besi (barbel), menarik gerobak, dan sebagainya.

Seseorang mengangkat barbel. 2) Gaya mesin, ialah kekuatan yang dikeluarkan oleh mesin-mesin untuk dipergunakan dalam mengangkat, memindah atau melakukan berbagai macam pekerjaan.

Gaya mesin mengangkat beban. 3) Gaya pegas ialah kekuatan yang timbul dari sebuah benda ketika kembali pada kedudukan semula. Misalnya gaya pada per (pegas), karet yang direntangkan (pada permainan ketapel).

Gaya kefapel. b. Gaya Tak Sentuh Ambillah sebuah kompas! Bagaimana arah jam kompas dalam keadaan netral? Dekatkan sebuah magnet diatas kompas, kemudian gerak-gerakkan ke kiri dan ke kanan! Mengapa jarum kompas ikut bergerak ke kiri dan ke kanan padahal magnet tidak menyentuh jarum? Gaya tak sentuh pada magnet Ternyata jarum kompas dapat mengalami perubahan arah sebagai akibat gaya magnet yang dapat bekerja tanpa mela!ui sentuhan. Gaya semacam itu disebut gaya tak sentuh.Gaya tak sentuh adalah gaya yang bekerja tanpa melalui sentuhan.

Contoh gaya tak sentuh sehari-hari.


5

1)

Gaya magnet, ialah kekuatan magnet untuk menarik atau menolak suatu benda. Misalnya : magnet dapat menarik besi, baja, nikel. 2). Gaya listrik, adalah gaya yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik. Misalnya, sisir plastik yang digosokkan pada rambut kering dapat rnenarik potongan-potongan kertas kecil, Gaya listrik pada mistar plastic dapat menarik potongan kertas kecil. tanpa menyentuhnya lebih dahulu. 3). Gaya tarik bumi (gravitasi bumi). Adalah kekuatan bumi untuk menarik benda-benda sehingga dapat jatuh ke tanah dan mempunyai berat. Misalnya, batu atau benda lain jika diangkat terasa memiliki berat dan apabila dilepas dapat jatuh ke tanah.

Benda Jatuh ke tanah karena gravitasi bumi.

2. Pengaruh Gaya Pada Benda Gaya yang bekerja pada benda mempengaruhi keadaan benda tersebut. Misalnya, meja yang diam jika diberi gaya tarikan atau dorongan akan bergerak. Jadi, benda yang diam akan bergerak jika diberi gaya. Contoh lain, misalnya bola yang sedang bergerak tiba-tiba ditangkap maka akan menjadi diam. Jadi, benda yang bergerak dapat diam jika diberi gaya. Perubahan lain yang dapat ditimbulkan oleh pengaruh gaya, yaitu benda dapat berubah bentuk clan ukurannya. Hal itu dapat terjadi pada pegas yang awalnya pendek apabila ditarik akan menjadi panjang (bentuknya berubah). Contoh lain, misalnya seorang anak yang melempar bola kearah anak yang lain kemudian dipukul balik, maka arah bola berubah. Berdasarkan gejala-gejala di atas, apabila pada suatu benda dikerjakan sebuah gaya, maka akan menimbulkan perubahan-perubahan sebagai berikut : a. Benda diam menjadi bergerak. b. Benda bergerak menjadi diam. c. Bentuk dan ukuran benda berubah. d. Arah gerak benda berubah. 3. Satuan Gaya Dalam Satuan Internasional, satuan gaya adalah Newton (Newton = Kg. m/s2)

Satu Newton (1 N) adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda 1 kg sehingga bergerak dengan percepatan 1 m/ s2. Dalam system CGS satuan gaya adalah Dyne 1 Dyne = 1 gram.cm/s 2 1 newton (N) = 100.000 dyne = 105dyne sehingga 1 Dyne = 10 -5 Newton 4. Alat Pengukur Gaya Alat untuk mengukur gaya adalah neraca pegas. Di dalam neraca pegas terdapat per / pegas, apabila ditarik menggunakan gaya tertentu akan menunjukkan angka yang menyatakan besar gaya tersebut


6

Kegiatan 1 :Tujuan : memahami gaya sentuh dan gaya tak sentuh. ALAT DAN BAHAN - Paku - Magnet - Trolly I. Gaya sentuh : 1 buah : 1 buah : 1 buah

a. Letakkan trolly di atas meja, kemudian dorong dengan tanganmu. Apa yang terjadi? b. Mengapa demikian? ... c. Dapatkah trolly bergerak tanpa disentuh tangan? d. Gaya apakah yang bekerja pada trolly tersebut? Informasi : Benda bergerak atau berubah bentuk karena adanya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Kesimpulan : Dari kegiatan di atas coba sebutkan suatu kesimpulan ! II. Gaya tak sentuh a. Letakkan sebuah paku di atas meja !

b. Dekatkan magnet pada paku tersebut. Apa yang terjadi ? ...


7

c. Mengapa demikian? d. Apakah pada saat paku bergerak magnet menyentuh paku? ..................... e. Gaya apakah yang terjadi pada paku? Kesimpulan : Dari kegiatan di atas coba sebutkan suatu kesimpulan ! Diskusi : 1. Berdasarkan kegiatan di atas ada berapa jenis gaya ? .. Sebutkan ! .. 2. Isilah tabel di bawah ini dengan mengisi jenis gaya yang bekerja pada suatu benda No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Pernyataan Buah mangga jatuh dari pohonnya Menendang bola Mistar plastik menarik potongan kertas kecil-kecil Anak panah terlepas dari busurnya Mobil direm Daun-daunan tertiup angina Jenis Gaya

B. Cara Melukis Gaya Gaya adalah besaran yang memiliki besar dan arah. Oleh karena itu gaya termasuk besaran vektor. Dalam lukisan gaya besarnya nilai gaya dinyatakan dengan panjang anak panah sedangkan arah gaya ditunjukkan oleh arah anak panah. Contoh: O L P Keterangan : O = Pangkal gaya P = Arah gaya L = OP = Besar/nilai gaya C. Resultan Gaya Perpaduan dua gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda disebut resultan gaya. Bentuk-bentuk resultan gaya sebagai berikut: 1. Gaya segaris dan searah Apabila dua gaya yang segaris atau searah dipadukan menjadi satu maka nilai resultannya adalah jumlah dari dua nilai gaya tersebut. Jadi R = F1 + F2 Perhatikan gambar berikut! F1 F2 F1

F2 R

2. Gaya segaris dan berlawanan arah


8

Apabila dua gaya yang segaris dan berlawanan arah dipadukan makanilai resultannya adalah selisih dari gaya yang lebih besar dikurangi gaya yang lebih kecil. Jadi R = F1 - F2 F1 F2 R 3. Gaya membentuk sudut /arahnya saling tegak lurus Apabila dua gaya yang bekerja pada benda saling tegak lurus maka resultannya R adalah akar dari jumlah kuadrat masing-masing gaya. Jadi R = F1 R F2

Kegiatan 2 kesimpulan! Tujuan

: Perhatikan gambar kegiatan berikut dan buatlah : memahami resultan dari dua gaya

Dua orang anak pada gambar (a) sedang mendorong meja pada arah yang sama, artinya terdapat dua gaya searah yang bekerja pada meia dalam satu garis kerja. Misalkan, anak pertama mendcrong dengan gaya 80 N dan anak kedua dengan gaya 75 N. maka, resultan gaya yang bekerja pada meja merupakan penjumlahan darigaya-gaya tersebut. Jadi, resultan gayanya adalah 80 N ditambah 75 N sama dengan 155 N.

(a)

(b)

Gambar (a) Dua gaya atau lebih yang searah dan segaris kerja resultan gayanya merupakan penjumlahan dari gaya-gaya tersebut dan (b) dua gaya yang berlawanan arah dan segaris kerja resultan gayanya merupakah selisih dari gaya-gaya tersebut. Misalkan, Anak A menarik dengan gaya 30 N dan anak B menarik dengan gaya 50 N. Resultan gaya yang bekerja pada benda merupakan selisih dari gaya-gaya tersebut. Jadi, resultan gayanya adalah 50 + (30) sama dengan 20 N ke arah anak B. Kesimpulan : a. Gaya-gaya yang bekerja searah, resultan (R) = jumlah gaya-gaya. R = ...............


9

b. Gaya-gaya yang bekerja berlawanan, resultan (R) = selisih dari gaya-gaya. R = ............... Contoh soal 1. 1. Tiga buah gaya masing-masing F, = 50N, FZ = 150N clan F3 = 200N. Ketiga gaya tersebut bekerja pada sebuah benda dengan garis kerja sejajar dan searah. Hitung resultan gaya-gaya tersebut. Javrab : R = F1+ F2 + F3 = 50N + 150N + 200N = 400N 3. Empat buah gaya masing-masing F, = 250N, F2 = 50N, F3 =100N dan Fa = 25N bekerja pada suatu benda dengan garis kerja segaris. Gaya F, dan F4 searah, tetapi berlawanan arah dengan gaya F2 dan F3. Hitung resultan gaya-gaya tersebut. Jawab: R = F1 +Fz - F3 - F4 = 250N + 25N - 50N -100N = 125N Latihan. 1. Tiga buah gaya masing-masing besarnya 25 dn, 75 dn clan 100 dn bekerja pada suatu benda dengan garis kerja segaris. Ketiga gaya tersebut arahnya sama. Hitung besar dan lukiskan resultan gaya-gaya tersebut. 2. Lima buah gaya masing-masing F, = 25N, Fz = 75N, F3 = 50N, F4 = 100N, dan F5 = 200N bekerja pada suatu benda dengan garis kerja segaris. Gaya F,+ F2 dan F5 searah clan berlawanan arah dengan gaya F3 dan F4. Lukiskan arah resultan gaya-gaya itu dan hitung besarnya. Kemanakah arah resultan gaya-gaya itu? 3. Gaya F,=F2=100N bekerja pada sebuah benda dengan arah berlawanan. Mungkinkah benda itu bergerak? Gaya Seimbang Gambar tersebut menunjukkan dua regu (regu 1 dan regu 2) sedang bermain tarik tambang. Karena kedua regu kel:uatannya sama maka tidak ada regu diantara keduarya yang tertarik, artinya posisinya teta?; walaupun keduanya mungkin sama-sama mengerahkan seluruh tenaganya untuk menarik tambang tersebut. Keadaan seperti ini dinamakan keadaan setimbang.

T A

B

Tampak bahwa terdapat dua gaya yang berlawanan arah. Karena keadaan setimbang maka kedua gaya itu harus sama besar. Jadi : Gaya-gaya dalam keadaan seimbang bila besarnya sama dan arahnya berlawanan. D. Hukum Newton 1. Hukum I Newton


10

Kegiatan 1 : Letakkan sehelai kertas di atas meja. Letakkan gelas berisi air di atas kertas. Tarik kertas dengan cepat. Apa yang terjadi?

Peristiwa di atas berkaitan dengan Hukum I Newton. Hukum I Newton berbunyi "Jika resulfan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam d a n benda yang mula-mula bergerak Iurus beriaturan akan tefap bergerak lurus beraturan'". Secara matematis, Hukum I Newton dirumuskan : Jika F = 0, maka v = 0 atau v = konstan. Sebuah benda bermassa 2 kg digantung pada seutas tali seperti gambar di samping. Bila percepatan grafitasi bumi 10 m/s2 dan benda dalam keadaan seimbang, tentukan gaya tegangan tali. Penyelesaian: Berat benda = W = m.g = 2 kg x 10 m/s2 = 20 N Hukum I Newton : F = 0 WT=0 T=W Jadi tegangan tali = 20 N

A. Hukum II Newton Hukum II Newton menyatakan bahwa : Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Secara matematis hukum II Newton dinyatakan sebagai: a=

Fm

atau F = m. a


11

dengan : a = percepatan benda (m/s2) F = resultan gaya (N) m = massa benda (kg)

Contoh : Sebuah mobil mainan bermassa 0,75 kg ditarik dengan gaya sebesar 1,5 N hingga bergerak. Bila gesekan antara ban dan lantai diabaikan, berapakah percepatan yang dialami mobil tersebut! Penyelesaian : Diketahui : F = 1,5 N m = 0,75 kg Ditanya : a? Jawab :a=

F m 1,5 N = 0,75 kg= 2 m/s 2

B. Hukum III Newton Newton merumuskan hukumnya yang ketiga yang berbunyi : Jika benda pertama menqerjakan gaya terhadap benda kedua maka benda kedua pun akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan." Jadi, apabila suatu benda mengerjakan gaya (melakukan aksi) terhadap benda lain, maka benda lain juga akan mengerjakan gaya (memberikan reaksi) terhadap benda lain itu. Pasangan kedua gaya ini sering dikenal dengan pasangan gaya aksi-reaksi. Secara matematis, Nukum III Newton dirumuskan : F1 = - F2 dengan F1 = gaya aksi F2 = gaya reaksi Tanda ( - ) menunjukkan kedua gaya berlawanan arah.

Untuk memahami hukum aksi- reaski ini, perhatikan gambar di bawah ini!

Kaki dan tangan penyelam mendorong air ke belakang (gaya aksi) sehingga badan penyelam terdorong ke depan sebagai gaya reaksi.


12

LATIHAN : 1. Sebuah benda bermassa 2 kg ditarik oleh dua buah gaya yang saling berlawanan seperti pada gambar disamping. Jika gesekan dengan permukaan meja diabaikan, berapakah percepatan benda tersebut dan kemana arahnya? 2. Sebuah batu bermassa 5 kg diletakkan diatas meja. Berapa besar gaya yang dikerjakan meja pada batu dan kemana arah gaya tersebut? D. GAYA GESEKAN Gaya gesekan terjadi pada permukaan dua buah benda yang bersentuhan. Misalnya : antara buku dengan meja, roda kendaraan dengan jalanan, dan meja dengan lantai. Gaya gesekan juga memiliki arah. Arah gaya gesekan adalah berlawanan dengan arah gerak benda. Bila buku yang ada diatas meja ditarik ke kanan, maka arah gaya gesekan ke kiri. Demikian pula bila buku ditarik kekiri, maka arah gaya gesekan ke kanan. Oleh karena arah gaya gesekan berlawanan dengan arah gerak benda, maka gaya gesekan cenderung menghentikan gerak benda : Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bergesekan dengan arah berlawanan dari gerak benda. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh karena hanya mungkin terjadi jika dua benda saling bersentuhan. Misal pada balok yang dikenai gaya. Balok diam tidak bergerak karena adanya gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan gaya tarik. Gaya gesek yang terjadi pada dua benda dalam keadaan diam disebut gaya gesekan statis. Sedangkan gaya gesekan yang terjadi pada dua benda yang bergerak disebut gaya gesekan kinetik. Gaya gesekan statis terjadi pada dua benda dalam keadaan diam tidak bergerak. Gaya gesekan kinetik terjadi pada dua benda dalam keadaan bergerak. Besarnya gaya gesekan dipengaruhi oleh : a. Kasar dan halusnya permukaan benda yang bergesekan. b. Gaya berat atau gaya normal benda yang bergesekan. c. Luas permukaan benda yang bergesekan

Kegiatan 1 : Menyelidiki gaya gesek pada benda Tujuan : Memahami gaya gesek ALAT DAN BAHAN - Neraca pegas - Balok - Meja permukaan kasar dan halus


13

Lankah kerja :

a. Letakkan balok di atas meja yang permukaannya kasar, kemudian tariklah balok itu dengan neraca pegas secara perlahan ! Perhatikan angka yang ditunjuk oleh neraca pegas ! Pada gaya tarik berapakah tepat mulai balok bergerak ? Informasi : Besarnya gaya tarik balok tepat mulai bergerak sama dengan gaya gesek statis. b.Ulangilah kegiatan di atasmenggunakan meja yang permukaannya halus, kemudian pada lantai ! Kemudian catatlah hasil percobaan tersebut pada table berikut ! No. Bidang Permukaan Gaya Gesek ( Newton ) 1. Meja kasar ............................................... 2. Meja licin / halus ............................................... 3. Lantai / tanah ............................................... Apakah besarnya gaya gesekan dari balok yang ditarik pada permukaan bidang di atas sama ? ........................................................................................................................................... ..........................Jelaskan apa penyebabnya ! ........................................................................................................................................... .......................... Kesimpulan : .................................................................................................................................... .. Keuntungan dan kerugian gaya gesek. Gaya gesekan sehari-hari selalu kita jumpai bahkan kita melakukannya sendiri, diantaranya : a. Jalan beraspal lebih halus dibandingkan dengan alan tanah berbatu. Hal itu lebih menguntungkan karena gaya gesekannya menjadi lebih kecil agar laju sepeda dan kendaraan lain dapat lebih kencang. b. Bantalan peluru sepeda atau poros penumpu roda kendaraan diberi logam bulat kecil (gotri). Tujuannya agar gaya gesekannya menjadi lebih kecil dan perputarannya menjadi sempurna. c. Ban mobil atau ban sepeda diberi bergerigi atau alur berlekuk-lekuk. Tujuannya agar gaya gesekan menjadi lebih besar sehingga ketika kendaraan melaju dijalan licin tidak selip (tergelincir). d. Ketika anda berjalan ditempat licin seperti lantai berminyak, atau lantai berlumur, maka telapak kaki anda akan mengkerut sehingga gaya gesekan menjadi lebih besar, agar anda tidak tergelincir. e. Untuk memperlambat kecepatan, semua kendaraan dilengkapi dengan rem. Prinsip kerja rem adalah memperbesar gaya gesekan antara kisaran roda dengan karet (kampas) rem. Selain menguntungkan, terdapat pula beberapa kejadian gaya gesekan yang merugikan.


14

Kegiatan 2 : Diskusi Tujuan : mengetahui keuntungan dan kerugian dari gaya gesek Diskusikan dengan temanmu contoh gesekan yang menguntungkan dan yang merugikan! Contohnya : a. Jalan beraspal yang terkena tumpahan minyak pelumas (oli), menjadi licin. Akibatnya sangat membahayakan bagi kendaraan yang melewatinya karena dapat ..,.. akibat gaya gesekan yang .......... b. Ban mobil atau sepeda motor yang telah halus juga sangat membahayakan jika melewati jalan beraspal terutama pada waktu hujan. Sebab gaya gesekannya .. sehingga kendaraan dapat tergelincir. c. Alas sepatu atau sandal yang terbuat dari kulit mempunyai gaya gesekan lebih kecil, dan jika dipakai, lantai yang halus dapat menyebabkan.... LATIHAN 1. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh karena ........ 2. Gaya gesekan adalah ........ 3. Gaya gesekan pada benda diam diatas meja merupakan gaya gesek .. 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan ialah .............. 5. Apa pengaruh roda terhadap gaya gesekan? 6. Jalan beraspal mempunyai gaya gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan jalan berbatu karena ............... 7. Poros penumpu roda kendaraan selain diberi gotri juga diberi pelumas. Maksudnya agar dapat berputar sempuma karena ............. 8. Gaya gesekan pada alas sepatu atau sandal yang terbuat dari kulit lebih . daripada alas sepatu yang terbuat dari karet. Sebab permukaan kulit lebih ... daripada karet. 9. Ban mobil yang telah halus sangat berbahaya karena dapat selip karena gaya gesekan yang ... .. 10. Mengapa memanjat tiang dari besi lebih sulit daripada memanjat pohon kelapa? F. MASSA DAN BERAT Definisi massa benda adalah banyaknya zat yang dikandung oleh benda itu. Dengan definisi itu sudah barang tentu massa zat tidak akan mengalami perubahan dimanapun benda itu berada. Jadi bila benda itu dibumi mempunyai massa 60 kg, di bulanpun massanya tetap 60 kg. Lain halnya dengan berat. Berat benda berubah-ubah menurut tempat dimana benda tersebut berada. Berat benda di Bulan dan di Bumi berbeda. Berat benda dipantai dan dipuncak gunung yang tinggi juga berbeda. Mengapa demikian? Karena berat menyatakan ukuran gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Gaya gravitasi di Bumi lebih besar daripada gaya gravitasi di Bulan. Berat benda dipuncak gunung lebih kecil dibandingkan beratnya ketika benda berada di tepi pantai. Makin tinggi benda itu dari permukaan Bumi, maka beratnya makin kecil. Berat benda dinyatakan dalam bentuk rumus sebagai berikut :W=m.g


15

Dengan W = berat (N), g = percepatan grafitasi m /s2 m = massa benda (kg). Berat benda adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda itu. Semakin kecil gravitasi bumi akan semakin berkurang berat bendanya. Konstanta gravitasi (percepatan gravitasi) adalah bilangan yang menunjukkan perbandingan antara berat dengan massa. Contoh : Seorang anak dewasa yang berada di bumi mempunyai massa 60 kg (g bumi = 9,80 m/s 2 . Jika orang tersebut berada dibulan (9 bulan = 1,60 m/s2). Berapakah berat orang tersebut jika orang tersebut berada bumi dan berada di bulan? Diketahui : mbumi = 60 kg gbumi = 9,80 m/s2 gbulan = 1,60 m/s2 Ditanyakan : Berat orang di bumi dan berat orang di bulan? Jawab : mbumi = mbulan = 60kg wbumi = m x gbumi = 60 x 9,80 = 588 N dan wbulan = m x gbulan = 60 X 1,60 = 96 N Latihan 1. Sebuah benda massa 10 kg. Bila percepatan gravitasi 9,8 m/ s2, berapa berat benda itu? 2. Sebuah benda massanya 500 gr. Percepatan gravitasi 980 m/ s2. Berapa berat benda itu? 3. Sebuah benda dibumi beratnya 500N. percepatan gravitasi dibumi besarnya 10 m/s2. jika percepatan gravitasi di bulan besar 1,7 m/ s2, berapakah berat benda tersebut di planet tadi?

Perbedaan Berat dengan MassaNo. 1. 2. 3. 4. Berat Berasal dari gaya tarik bumi. Selalu berubah bergantung tempatnya. Massa Berasal dari zat penyusunnya. Selalu tetap tidak berubah dimana pun berada

Merupakan besaran vektor dan besaran turunan Merupakan besaran pokok dan besaran skalar Satuan menurut SI yaitu newton (N). Satuan menurut SI yaitu kilogram (kg).

BERAT JENIS


16

Berat jenis suatu benda adalah berat benda itu tiap satuan volumenya. Dapat juga dikatakan bahwa berat jenis suatu benda adalah berat benda dibagi dengan vdumenya. Besarnya dapat dinyatakan dengan persamaan : w = berat benda, satuan newton (N) V = volume benda, satuan m3 S = berat jenis benda, satuan N/m3 Dari persamaan S =

W V

dapat dinyatakan bahwa W = S.V

Jika persamaan ini disubstitusikan dengan persamaan W= m.g dan persamaan m = .v maka kita dapatkan persamaan tentang berat jenis benda yaitu :

S = .gdengan = massa jenis benda, satuan kg/m3 g = percepatan gravitasi, satuan m/s2 S = berat jenis benda, satuan N/m3. Dalam satuan Sistem Intemasional (SI) berat jenis dinyatakan dengan satuan newton per meterkubik (N/m3), dan dalam satuan CGS dyne/cm 3. Contoh : Sebuah benda yang beratnya 1,35N. vdumenya 50 cm3 jika percepatan gravitasi 10 m/ s2. Hitung berat jenis benda tersebut? Diket : w = 1,35 N V = 50 Cm3 = 50.10-6 m3 = 5.10-5 m3 = 0,00005 m3 Dit : S? Jawab : S = =

W V1,35 0,00005

= 27.000 N/m3 LATIHAN 1. Sebuah benda dari besi yang massa jenisnya 7900kg1m3. Bila benda itu berbentuk kubus dengan rusuk 1 meter. Percepatan gravitasi 10 Nlkg. Berapakah berat benda itu? 2. Sebuah benda beratnya 135.000 dyne, volumenya 50 cm3. Berapakah berat jenis benda itu?

-

-

RANGKUMAN Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat menyebabkan benda diam menjadi bergerak, benda bergerak menjadi diam, perubahan bentuk dan ukuran benda, dan perubahan gerak benda. Gaya adalah sesuatu yang jika dikerjakan terhadap benda dapat menyebabkan terjadinya perubahan gerak atau bentuk. Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja setelah melalui sentuhan. Gaya tak sentuh adalah gaya yang dapat bekerja walaupun tidak melalui sentuhan. Resultan gaya adalah sebuah gaya pengganti dari dua atau lebih gaya yang bekerja pada suatu benda.


17

-

-

-

-

Resultan dua gaya segaris dan searah, besarnya sama dengan jumlah dari besar kedua gaya atau arahnya searah dengan kedua gaya itu. Resultan dua gaya segaris dan berlawanan arah, besarnya sama dengan selisih dari kedua gaya dan arahnya searah dengan arah gaya yang lebih besar. Hukum I Newton : jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang mulamula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan. Hukum II Newton: percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resuttan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Hukum III Newton: jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua pun akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bergesekan dengan arah berlawanan dari gerak benda. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh karena hanya mungkin terjadi jika dua benda saling bersentuhan. Massa adalah banyaknya zat yang dikandung oleh benda itu. Berat benda adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda itu. Beratjenis ialah berat benda itu tiap satuan volumenya.


18

UJI KOMPETENSI I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat! 1. Gaya adalah sesuatu yang dapat mengakibatkan terjadinya perubahan ... a. Wujud dan bentuk c. Massa dan gerak b. Gerak dan bentuk d. Massa dan berat 2. Adi mendorong lemari dengan sepenuh tenaga. Gaya yang dikerjakan oleh tangan Adi tergolong ... a. Gaya elastis c. Gaya sentuh b. Gaya tak sentuh d. Gaya negatif 3. Satuan gaya dalam 51 adalah .... a. Kilogram b. Newton c. Ton d. Joule 4. Berikut ini yang merupakan gaya tak sentuh ... a. Gaya pegas, gaya darong, gaya mesin b. Gaya tarik bum i, gaya angkat, gaya dorong c. Gaya berat buku clan gaya gravitasi d. Gaya magnet, gaya listrik, dan gaya tarik bumi 5. Alat untuk mengukur besar gaya adalah ... a. Dinamometer c. Spidometer b. Manometer d. Mikrometer 6. Gaya yang diberikan oleh karet sehingga batu terlontar dari ketapel disebut ... a. Gaya ketapel c. Gaya kimia b. Gaya pegas d. Gaya otot 7. Radit yang massanya 70 kg sedang bermain tarik tambang dengan lam yang bermassa 65 kg. Radit menarik dengan gaya 120 N, sedangkan lam menarik dengan gaya 130 N. Resultan dan arah gaya adalah ... a. 250N kearah Radit c. 10 N kearah Radit b. 250N kearah lam d. 10N kearah lam 8. Berjalan dilantai licin sebaiknya memakai sepatu beralas karet, tujuannya agar... a. Gaya gesekan lantai makin besar, sehingga lebih cepat b. Gaya gesekan lantai m akin besar, sehingga tidak tergelincir c. Gaya gesekan lantai makin kecil, sehingga lebih cepat d. Gaya gesekan lantai makin kecil, sehingga tidak tergelincir 9. Dalam poros (as) roda atau mesin diberi pelumas dengan tujuan ... a. Mengurangi gaya gesekan c. Memperbesar gaya gesekan b. Mendinginkan as d. Memperlambat putaran 10. Besarnya gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda menyatakan a. Massa benda c. Massa jenis benda b. Berat benda d. Percepatan gravitasi 11. Hukum II Newton menyatakan gaya yang diberikan pada benda sebanding dengan ... a. Kecepatan benda c. Percepatan benda b. Berat benda d. Reaksi yang diberikan oleh benda 12. Sebuah benda beratnya 29,4 N jika percepatan gravitasi ditempat itu 9,8 m/s2. maka massa benda adalah ... a. 3 kg b. 19,6 kg c. 29,4 kg d. 39,3 kg 13. Benda yang dilepaskan pada ketinggian h meter dari permukaan bumi akan jatuh menuju ke bumi, hal ini disebabkan adanya gaya ... a. Gaya potensial c. Gaya magnet b. Gaya gravitasi bumi d. Gaya gesekan


19

14. Volume logam 500 cm3, sedangkan beratnya 10N. Berat jenisnya ... a. 0,02 N/m3 b. 5000 N/m3 c. 50 N/m3 d. 20.000 N/m3 15. Berikut ini merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya gesek, kecuali....... a. bentuk benda c. luas permukaan benda yang bergesekan b. gaya berat benda d. kasar dan halusnya permukaan benda II. 1. 2. 3. 4. Jawablah soal-soal berikut ini dengan jawaban yang benar! Dua buah gaya F1 = 30 N dan F2 = 40 N saling tegak lurus . Hitunglah resultan gaya! Jelaskan perbedaan antara berat dan massa ! Perbandingan antara berat benda dengan volumenya disebut. Benda yang massanya 80 kg berada di lantai yang licin, kemudian diberi gaya sebesar 160 N. Jika gesekan diabaikan hitunglah besarnya percepatan benda ! 5. Sebuah benda beratnya 3000 Newton pada saat di bumi. Massa benda 30 kg. Jika percepatan grafitasi di bulan

1 kali grafitasi di bumi, tentukan berat benda di bulan! 6


20

USAHA DAN ENERGI

Standar Kompetensi : 5. Memahami peranan usaha, gaya dan energi dan kehidupan sehari-hari Kompetensi Dasar : 5.3 Menjelaskan hubungan bentuk energi dan perubahannya, prinsip usaha dan energi serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. 5.4 Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

A. ENERGI Kita perlu makan untuk memenuhi kebutuhan energi yang diperlukan oleh tubuh kita. Tanpa makan kita akan merasa lemah dan tidak bertenaga. Kita dapat berjalan, berlari, mengangkat benda-benda dan dapat bekerja karena memiliki energi. Apa yang dimaksud energi? Apa bentuk-bentuk energi? Apa yang dimaksud energi potensial? Bagaimana menghitung besar energi kinetik? Berikut akan kita pelajari tentang energi. 1. Macam-macam bentuk energi. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Berbagai macam bentuk energi diantaranya adalah : 1. Energi potensial,adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya atau keadaannya 2. Energi kinetik, adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya 3. Energi kalor, energi yang dapat menaikkan suhu benda atau mengubah wujud zat 4. Energi listrik, energi yang dihasilkan oleh alat-alat listrik, 5. Energi cahaya, energi yang dihasilkan oleh benda-benda yang bercahaya/sumber cahaya 6. Energi bunyi, adalah energi yang dihasilkan oleh benda yang bergetar, Satuan energi dalam SI adalah joule (J) sedangkan satuan lainnya adalah erg, dan kalori. 1 Joule = 1 N.m 1 Joule = 0,24 kalori 1 kalori = 4,2 joule 1 Joule = 10 7 erg 1 erg = 10 -7 joule


21

Kegiatan 1 : Tujuan : Mengetahui bentuk-bentuk energi Alat dan bahan - Benang - Bateray - Bola lampu dan tempatnya - Motor listrik dan dinamo - Amper meter - Beban 50 g, 100 g - Lampu teplok - Kertas - Bel listrik - Katrol Langkah kerja 1: a. Susunlah peralatan seperti gambar dibawah ini

b. Bentuk energi apa yang anda amati pada lampu ?......................................................................... c. Perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tersebut ?......................................................... Lagkah kerja 2: a. Rakitlah peralatan seperti gambar dibawah ini

b. Lepaskan beban sehingga bergerak ke bawah, bentuk energi apa yang ada pada ampermeter ? ......... . b. Perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tsb ? . Langkah kerja3: a. Rakitlah peralatan seperti gambar dibawah ini !


22

b. Bentuk energi apa yang anda amati pada beban ? ........................................................................ c. Perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tsb? ................................................................. Kegiatan 4 a. Rakitlah peralatan seperti gambar dibawah ini !

b. Bentuk eneregi apa yang anda amati pada bel listrik? .................................................................. c. Bentuk perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tersebut? ..............................................

Kesimpulan Dari langkah kerja 1 sampai 4 buatlah kesimpulan tentang perubahan bentuk energi. 1. 2. 3. 4. Lengkapilah pernyataan berikut ini! Energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi menjadi energi bentuk lain : Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh : .... Energi listrik menjadi energi kalor, contoh : ...... Energi kimia menjadi energi listrik, contoh : ...... Energi .......... menjadi energi ...., contoh : ......


23

Soal 1. Yang termasuk bentuk energi diantaranya : (1) usaha (2) bunyi (3) gaya (4) cahaya Pernyataan di atas yang benar adalah .... a. 1, 2 dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja Soal 2. Generator atau dynamo adalah alat yang digunakan untuk mengubah.... a. energi listrik menjadi energi mekanik b. energi potensial menjadi energi listrik c. energi mekanik menjadi energi listrik d: energi listrik menjadi energi potensial (NAS'86) 2. Hukum Kekekalan Energi Manusia memiliki energi yang berasal dari makanan. Tanpa makan, manusia tidak memiliki energi. Makanan ada yang berasal dari hewan dan ada yang dari tumbuhan. Energi yang tersimpan dalam hewan pun berasal dari energi bentuk lain. Manusia sudah lama berusaha membuat mesin yang dapat berputar terus (menghasilkan energi gerak) tanpa memerlukan bahan bakar tetapi tidak pernah berhasil. Bunyi hukum kekekalan energi : Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat berubah dari satu bentuk menjadi energi bentuk yang lain. Dengan menyadari adanya Hukum Kekekalan energi ini kita harus memahami bahwa penggunaan satu bentuk energj pastilah berasal dari bentuk energi yang lain. Energi yang kita pakai dalam rumah tangga yang berupa bahan bakar berasal dari energi kimia yang berasal dari batu bara dan minyak dalam bumi yang dapat segera habis. Karena itu kita harus berusaha menghemat energi dengan berbagai cara. Atau kita berusaha untuk memanfaatkan berbagai energi altematif. Soal : Dewasa ini konversi atau hemat energi sangat diperlukan karena : (1) jumlah energi yang tidak terbaharui terbatas (2) laju konsumsi energi berkembang pesat (3) pemakaian energi cenderung melimpah (4) ketergantungan masyarakat terhadap energi yang dapat diperbaharui sangat besar Pernyataan di atas yang benar adalah : a. (1), (2) dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) d. (4) saja 3. Energi Mekanik a. Energi Potensial Gravitasi Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena memiliki ketinggian tertentu dari bumi. Misalnya : ...........


24

Besarnya energi potensial gravitasi dirumuskan dalam persamaan

EP = m x g x hKeterangan : Ep = .................................. m = .................................. g = .................................. h = . Latihan. 1. Hitunglah energi potensial sebuah benda yang massanya 6 kg pada ketinggian 4m! Diketahui percepatan gravitasi bumi= 9,8 mls 2 2. Sebuah benda memiliki energi potensial 500 Joule. Massa benda 2 kg . Bila g = 10 mls2 berapa ketinggian benda? 3. Sebuah kelapa massanya 2 kg berda di pohon pada ketinggian 5 m. Jika percepatan gravitasi bumi = 9,8 m / s 2, energi potensialnya adalah .... a. 980 j b. 490 j c. 98 j d. 49j b. Energi Kinetik Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Sebuah benda dengan massa m bergerak dengan kecepatan v memiliki energi kinetik : Keterangan Ek = ....................................... .......................................

m

=

.......................................

v

=

Latihan : Soal 1. Sebuah benda massanya 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Hitunglah energi kinetik yang dim iliki benda tersebut ! Soal 2. Energi kinetik benda bermassa 50 kg ketika kecepatannya 5 mls adalah .... a. 250 J b. 500 J c. 525 J d. 625 J c. Energi Mekanik Energi Mekanik merupakan jumlah energi potensiai dan energi kinetik yang dimiliki oleh sebuah benda. Keterangan : Em = ..................................... Ep = ..................................... Ek = ..................................... Latihan : Soal 1. Sebuah batu yang massanya 800 gram dijatuhkan dari menara. Pada ketinggian 5 m, kecepatan batu 2 m/s. Apabila percepatan gravitasi 10 m/s 2, tentukan energi mekanik yang dimiliki batu !


25

Soal 2. Sebuah batu bata jatuh dari atas bangunan dengan energi kinetic dan energy potensial 12 J dan 5 J. Energi mekaniknya .... a.2,4 J b.5 J c.7 J d.17 J

B. USAHA Seorang anak yang mendorong meja sehingga meja itu berpindah, dikatakan anak tersebut melakukan usaha. Selama usaha dilakukan, pada meja bekerja gaya. Gaya inilah yang menyebabkan benda berpindah. Bagaimana menghitung usaha? Berikut kita pelajari tentang usaha, pesawat sederhana dan daya. Perhatikan gambar berikut :

Sebuah benda dikenai gaya F sehingga benda berpindah sejauh s. Dikatakan bahwa gaya F melakukan usaha yang besarnya sama dengan gaya kali perpindahan. Usaha dirumuskan :

Keterangan : W F s

= Usaha ...Joule = Gaya ..... Newton = jarak perpindahan .. meter

Usaha sebesar 1 Joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar1 Newton bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut berpindah sejauh 1 m.

Kegiatan 1 : Tujuan : memahami kegiatan usaha Alat dan bahan 1 .Balok berukuran ( 15x 12 x 8 ) cm 2. Neraca pegas 3. Benang Langkah kerja 1. Letakkan balok diatas meja kaca ( seperti gambar dibawah i

2. Tarik balok dengan neraca pegas. Apakah balok dapat bergerak ?............................ 3. Apakah anda memberikan gaya pada balok?..............................................................


26

catat perpindahan balok dan besar sekala yang ditunjukkan oleh neraca pegas saat balok bergerak. S = cm F = N 4. Dari kegiatan diatas buatlah kesimpulan mengenai usaha. ........................................................ .. Informasi: Usaha adalah hasil kali antara jarak dengan perpindahan. 5. Dari kegiatan diatas hitunglah usaha yang anda lakukan sehingga balok dapat berpindah ! Latihan. Soal 1 : Sebuah peti didorong dengan gaya 25 N sehingga berpindah 5 m. Hitunglah besarnya usaha yang dilakukan gaya tersebut ! Soal 2 : Sebuah gaya 2 newton memindahkan benda sejauh 5 meter. Besarnya usaha sama dengan .... a. 2,5 joule b. 5 joule c. 10 joule d. 20 joule (NAS'85) Soal 3 : Dari gambar di samping ini, jika benda berpindah sejauh 2 m, usaha yang dilakukan oleh resultan ketiga gaya adalah .... a. 7,5 J b. 17,5 J c. 30 J d. 70 J

4N 5N 7N

C. PESAWAT SEDERHANA Dalam kehidupan sehari-hari, manusia selalu berusaha menggunakan suatu alat untuk memudahkan melakukan kerja (usaha). Alat-alat tersebut dinamakan pesawat sederhana. Contoh : ........... Soal : Pesawat sederhana digunakan untuk .... a. mempermudah usaha b. mengurangi usaha c. memperbesar usaha d. menghilangkan usaha (NAS'86) Diantara pesawat sederhana tersebut adalah : a. Tuas ( Pengungkit) . Tuas dipakai untuk mengungkit beban yang berat

.


27

Pada tuas berlaku persamaan : Beban X lengan beban = Gaya kuasa X lengan kuasa. Ket. W = .......................... Ib = .......................... Fk =.......................... Ik =.......................... Keuntungan mekaniknya (M)

Soal 1: Perhatikan gambar tuas di samping ini ! Apabila W = 40 N, I b = 2 cm, Ik =4cm, Hitunglah besar gaya kuasa? Soal 2. Dari gambar di samping ini apabila pengungkit setimbang maka besar gaya kuasa F adalah .... a. 8 N b. 25 N c. 40 N d. 50 N

Kegiatan 1 : Tujuan : memahami prinsip kerja pengungkit! Alat dan bahan - Penggaris kayu 0,5 m dilengkapi paku sekrup berlubang, jarak antara paku satu dengan yang lain 5 cm (lihat gambar) - Beban penggantung 3 buah - Statif dan klem 1 pasang - Benang Secukupnya - Neraca pegas 1 buah Kegiatan 1. Susunlah alat- alat seperti dibawah ini!


28

Usahakan penggaris dalam keadaan setimbang. Ambil dua beban W dan F masingmasing 200 gr. Timbanglah beratnya dengan neraca pegas ! a. Berat beban W =.. N b. Berat beban F =.. N 2. Gantungkan pada penggaris, W, dengan jarak L1 = 0,05m dan F dengan jarak L2 = 0,05 m dari titik P. Bagaimana keadaan penggaris?.............................................................................1 ) 3 Bila W tetap di tempat semula dan F dipindahkan pada jarak L2= 0,10m dari titik P, berapakah W agar penggaris tetap setimbang ?..................................................2 ) 4. Ulangi kegiatan ke tiga dengan mengubah L 2 = 0,15m dan 0,20 m. Masukkan hasil kegiatan 2 ,3,4 ke dalam table dan selesaikan table tersebut! W L1 W x L1 F L2 F x L2 W/F (N) (M) ( Nm ) (N) (m) (Nm) 1 0,05 0,05 2 0,05 0,10 3 0,05 0,15 4 0,05 0,20 5..Dari table diatas bagaimana besarnya antara W x L1 dengan F x L ?.................3) 6. Bila Wadalah berat beban dan L1, disebut lenga beban , F adalah kuasa dan L2 disebut lengan kuasa, maka nyatakan kesimpulanmu itu dengan kalimat singkat !..... No . ......... . ......... . ......... 7. Bila L2 lebih besar dari pada L1, kita memperoleh kuasa F lebih.Dari W 4) ini berarti kita dapat mengangkat suatu beban dengan kuasa lebih kecil dari beban itu sendiri yang tentulah merupakan suatu keuntungan. Informasi : Keuntungan mekanis merupakan perbandingan berat beban dengan kuasa 8. Jika keuntungan mekanis M, berat beban W, dan kuasa F , tulislah rumusnya ! . ......... . ......... 9. Jika lengan beban Lb dan lengan kujasa Lk ,tulislah rumus keuntungan mekanisnya


29

. ......... . ......... Kesimpulan : 1. Tulislah rumus hubungan yang berlaku pada pengungkit, jika W = berat beban F = kuasa, Lk = lengan kuasa dan Lb = lengan beban.! .. . 2. Keuntungan mekanis dirumuskan : Diskusi : 1. Sebuah tuas panjangnya 3m ditumpu pada jarak 1m dari salah satu ujungnya. Sebuah beban yang beratnya 200 N diletakkan pada ujung lengan yang pendek. Hitunglan besar gaya yang harus dikerjakan pada ujung untuk menaikkan beban itu 5 cm ? 2. Hitunglah keuntungan mekanik pada pengungkit jika besar berat beban 400 N dan kuasa 100 N ! b. Katrol 1) Katrol tetap Karena lengan beban sama dengan lengan kuasa yaitu sama dengan jari-jari katrol maka pada katrol tetap berlaku: W=F Km =

W lk = =1 F lb

Contoh katrol tetap adalah katrol yang dipakai untuk menimba air dari sumur. Gaya yang dikeluarkan untuk menarik beban pada katrol tetap sama dengan berat beban. Sehingga keuntungan mekanik katrol tetap adalah 1. Soal : Sebuah beban ditarik ke atas dengan katrol tetap. Apabila gesekan diabaikan, gaya minimun yang diperlukan untuk mengangkat beban 60 N adalah .... a. 15N b. 30 N c. 60 N d. 120 N


30

2) Katror Bergerak

Pada katrol bergerak ini,berlaku: Km =

W lk = =2 F lb

Keuntungan yang diperoleh jika kita menggunakan katrol bergerak ialah bahwa masing-masing kuasa hanya memikul separo berat beban, jadi keuntungan mekaniknya adalah 2 Bila berat beban di atas adalah 250 N, berapa gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban tsb? Contoh penggunaan katrol bergerak : 1. Alat-alat pengangkat tanah 2. Alat-alat pengangkat peti kemas 3) Katrol Berganda Di samping ini adalah contoh katrol berganda. Apabila beban ditarik tali dengan kuasa F maka System katrol memberikan gaya ke atas sebesar F + F + F + F = 4F . Gaya angkat sebesar F mampu menarik katrol ke atas. Sedangkan beban dengan berat W menarik katrol ke bawah. Saat terjadi keseimbangan berlaku W = 4F atau F =

1 W 4W = 4 F

Sehingga Keuntungan mekanisnya Km = c. Bidang Miring . Perhatikan gambar berikut :

Pada bidang Miring berlaku :

F h = W sKeuntungan mekanis : Keterangan: F = ............ W=...........

Km =

s hh = ............. s =.........:...


31

Latihan. Soal 1. Untuk menaikkan beban 200 N digunakan bidang miring 1 meter. Apabila ketinggian tempat adalah 40 cm, berapa gaya yang dibutuhkan ? Soal 2. Sebuah bidang miring. licin panjangnya 3,2 m untuk menaikkan benda 900 N pada ketinggian 80 cm. Gaya dorong minimum adalah a. 450 N b. 300 N c. 250 N d. 225 N Daya (P) Dua mobil dengan massa yang sama mendaki bukit dengan ketinggian yang sama. Dengan energi yang sama, mobil yang satu lebih cepat tiba di atas dari pada yang lain. Mobil yang lebih dulu tiba di atas dikatakan mempunyai daya yang lebih besar dari pada mobil yang tiba kemudian. Daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan tiap satuan wakfu. Daya dirumuskan dengan persamaan :

Keterangan : W = usaha ( .............. ) t = waktu (.............. ) P = daya ( ........... atau..... ) Satuan daya adalah Watt. Satuan daya yang lain adalah daya kuda (Hp) 1 Hp = 746 watt Latihan. Soal 1. Sebuah mesin dapat melakukan usaha 60.000 Joule dalam waktu 1 menit. Hitunglah dayanya ! Soal 2. Daya sebuah alat adalah 80 watt. Apabila atat tersebut dipakai 5 menit. Berapakah usahanya ? Soal 3. Rumus daya adalah .... a. P=W X t b. P = t / W c. P= W / t d. P = W + t

UJI KOMPETENSIA. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat! 1. Benda yang diam tidak memiliki...... A. energi kinetik C. energi mekanik B. energi potensial D. energi kalor 2. Energi yang digunakan menyalakan lampu clan televisi adalah...... A. energi potensial C. energi kalor B. energi kimia D. energi listrik 3. Buah mangga yang sedang bergerak jatuh dari dahannya, makin lama makin mendekat tanah. Dalam peristiwa tersebut...... A. energi kinetik berkurang, energi potensialnya berkurang B. energi kinetik bertambah, energi potensialnya bertambah C. energi kinetik tetap, energi potensialnya berkurang D. energi kinetiknya bertambah, energi potensialnya berkurang


32

4. Bunyi yang disebabkan uang logam yang jatuh menunjukkan kosnep perubahan energi...... A. kinetik-potensial-bunyi B. potensial-kinetik-bunyi C. bunyi-panas-kinetik D. potensial-bunyi-kinetik 5. Energi kinetik sebuah benda 25 joule. Jika masa benda itu 2 kg, maka kecepatan adalah ...... A. 25 m/s B. 5 m/s C. 2,5 m/s D. 1 m/s 6. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam. Jika massa mobil tersebut 2 ton, maka energi kinetiknya...... A. 200.000 joule B. 400.000 joule C. 720.000 joule D. 800.000 joule 7. Energi potensial sebuah benda yang beratnya 10 newton dan berada pada ketinggian 10 meter di atas permukaan bumi adalah...... A. 1.000 joule B. 100 joule C. 50 joule D. 10 joule 8. Usaha dalam fisika didefinisikan sebagai...... A. gaya yang bekerja tiap satuan waktu B. gaya yang bekerja tiap satuan luas C. gaya kali lintasan D. gaya kali jarak perpindahan 9. Usaha ekuivalen dengan ...... A. perubahan kedudukan C. perubahan daya B. perubahan energi D. daya per satuan waktu 10. Alat pencabut paku bekerjanya berdasarkan prinsip...... A. Tuas B. Katrol C. bidang miring D. katrol bergerak 11. Energi sebesar 180 joule dapat meiakukan perpindahan sejauh 5 m terhadap sebuah benda. Gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah...... A. 36 newton C. 900 newton B. 180 newton D. 1.800 newton 12. Gaya F1 = 100 N ke arah kanan bekerja pada sebuah benda. Pada saat yang bersamaan ada gaya lain F2 = 50 N ke arah kiri yang juga bekerja pada benda tersebut. Kedua gaya tersebut ternyata membuat benda bergerak ke kanan dan berhenti setelah menempuh jarak 10 m. Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya tersebut adalah....... A. 500 joule C. 1.500 joule B. 100 joule D. 2.000 joule 13. Sekrup yang sudah berkarat akan lebih mudah dibuka jika menggunakan kunci pas yang lengannya....... A. Pendek C. tebal B. Panjang D. kecil Jawablah dengan singkat dan benar! 1. Apa kegunaan dari pesawat? Jelaskan dengan menggunakan salah satu contoh pesawat sederhana! 2. Apa yang dimaksud dengan keuntungan mekanis? Tuliskan hubungan antara keuntungan mekanis dengan panjang lengan kuasa clan lengan beban pada sistem tuas! 3. Sebuah mangga jatuh dari dahannya. Jika masa mangga 0,8 kg, percepatan grafitasi bumi di tempat itu 10 m/s2, dan tinggi dahan tempat mangga sebelum jatuh 10 meter, tentukanlah:


33

4. 5.

6.

7.

8.

9.

10.

a. Unergi potensial mangga - ketika masih di dahannya! - ketika sudah sampai di tanah! b. Usaha yang dilakukan oleh gaya grafitasi bumi untuk memindahkan buah mangga tersebut dari dahannya hingga mencapai tanah! Setrika listrik berdaya 250 watt bekerja selama 60 menit. Hitunglah besarnya perubahan energi listrik yang menjadi energi kalor! Ada dua mesin, masing-masing mesin A clan mesin B. Mesin A melakukan usaha sebesar 4,800 joule dalam waktu 2 menit, sedangkan mesin B melakukan usaha sebesar 7.200 joule dalam waktu 4 menit. Tentukanlah: c. daya yang dimiliki mesin A! d. daya yang dimiliki B! e. mesin mana yang dayanya lebih besar? Jelaskan yang dimaksud dengan: a. energi surya! c. energi geotermal! b. energi biogas! d. energi minyak bumi! Tunjukkan salah satu contoh perubahan energi berikut ini! a. Energi kinetik menjadi energi listrik b. Energi gas menjadi energi kalor c. Energi listrik menjadi energi kalor d. Energi kimia menjadi energi listrik menjadi energi bunyi Sebuah benda bermassa 2 kg melakukan gerak lurus beraturan. Dalam waktu 5 detik menempuh jarak 25 meter. Hitunglah: a. kecepatan gerak benda tersebut! b. energi kinetik benda tersebut! Seorang altet terbang layang sedang melayang dengan gantole pada ketinggian 50 meter. Kecepatan gantole 10 mls dan massa atlet dengan gantolenya 70 kg. Jika percepatan gravitasi di daerah tersebut 9,8 mls 2, tentukan: a. energi potensial yang dimiliki atlet beserta gantolenya! b. energi kinetiknya! c. energi mekaniknya! Beban dengan berat 300N ditarik ke atas menggunakan katrol bergerak yang mempunyai jari-jari 20 cm . hitunglah : a. besar gaya yang diperlukan b. Keuntungan mekanik

-


34

TEKANAN

Standar Kompetensi Kompetensi Dasar

: 5. Memahami peranan jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan Pengaruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya : 5.5. Menyelidiki tekanan pada benda padat, cair, dan gas serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

A. Pengertian Tekanan Seekor ayam dan seekor itik yang beratnya sama berjalan di atas lumpur. Terlihat bahwa jejak kaki ayam menancap lebih dalam dibandingkan jejak kaki itik. Mengapa ? Gejala ini berkaitan dengan tekanan. Meskipun ayam dan itik memberikan gaya yang sama, tetapi tekanan kaki ayam lebih dalam dari pada kaki itik. Apa yang dimaksud tekanan? Bagaimana tekanan daalam zat cair. Bagaimana tekanan udara? Berikut kita pelajari berbagai hal tentang tekanan. Tekanan adalah gaya yang bekerja pada satu satuan luas bidang tekan. Secara matematis, tekanan dirumuskan:P=

F A

Keterangan : F = gaya ( ............. ) A = luas bidang ( ..................) P = tekanan ( N/m2= Pascal )

Latihan Soal 1. Sebuah benda ga~a beratnya 600 Newton diletakkan di atas lantai. Luas bidang yang menyentuh lantai adalah 25 m . Hitunglah tekanan pada lantai ! Soal 2. Berapa gaya yang bekerja pada bidang 2 m2 bila tekanan yang dihasilkan adalah 12 Pa ? B. Tekanan dalam zat cair Tekanan didalam zat cair disebut dengan tekanan hidrostatika. Hukum Utama Hidrostatik : Titik yang berada pada kedalaman yang sama mempunyai tekanan hidrostatik yang sama. Besarnya tekanan Hidrostatik dirumuskan :

PH = xg x hKeterangan : PH = Tekanan hidrostatik ..N/m2 p = Massa jenis zat cair kg/m3 g = percepatan gravitasi m/s2 h = kedalaman .m Alat Hartl adalah alat untuk mengetahui besar tekanan di dalam zat cair.


35

Dengan memasukkan corong dalam zat cair, akibat tekanan, permukaan raksa dalam pipa U akan naik. Besarnya kenaikan raksa menunjukkan tekanan. Tekanan hidrostatika di semua titik yang kedalamannya sama adalah sama . Ketinggian permukaan zat cair pada bejana berhubungan tidak dipengaruhi oleh bentuk bejana.

Kegiatan 1 : Tujuan : menyelidiki pengaruh kedalaman terhadap besar tekanan hidrostatika . Bahan : 1. Ember berisi air, botol aqua kosong 2. Rasakan pada tangan anda 3. Masukkan tangan anda lebih dalam, apa yang anda rasakan 4. Tekan tangan anda sampai kedasar , apa yang terjadi 5. Masukkan kedalam data pengamatan 6. Lanjutkan diskusi dengan kelompok Analisa : Apa yang terjadi pada tangan kamu ? Jadi pengaruh kedalaman terhadap tekanan adalah. Latihan Soal 1. Hitunglah tekanan dalam air sedalam 5 m. Diketahui massa jenis air = 1000 kg/m3 Percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2 Soal 2. Pada gambar di samping ini tekanan yang paling besar adalah pada ... a. A b. B c. C d. D

C. Hukum Pascal Blaise Pascal, menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada zat cair dalam ruang tertutup, tekanannya akan diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah sama besar. Hal ini dikenal dengan hukum Pascal. Dengan berdasarkan hukum Pascal ini kita dapat menggunakan gaya yang kecil untuk memperoleh gaya yang besar. HukumPascal dapat dirumuskan sebagai berikut:

F1 F 2 = A1 A2Keterangan: F1 : Gaya pada penampang 1..newton F2 : Gaya pada penampang 2..newton A1 : Luas penampang 1 .. m A2 : Luas penampang 2 ...m


36

Alat-alat yang menggunakan prinsip kerja berdasarkan hukum pascal antara lain: dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, kempa hidrolik, dan rem hidrolik Latihan Soal 1. Diketahui A 1 = 20 cm2 dan A2 =80 cm2 Bila F1= 400 N, berapakah besarnya F2 ? Soal 2. Apabila A, = 5 cm2, A2 = 200 cm2, sedangkan berat mobil yang diangkat adalah 25000 N; berapakah gaya yang harus diberikan pada penghisap? D. Bejana Berhubungan Bejana berhubungan adalah dua atau lebih wadah dengan bagian atas yang terbuka dan berhubungan satu dengan yang lainnya.

Perhatikan gambar permukaan air pada gambar berikut :

Hukum bejana berhubungan : Bila bejana-bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang, permukaannya mendatar. Bagaimana permukaan zat cair pada pipa U bila diisi dengan zat cair yang tidak sejenis ? Apakah permukaannya sama ? Pada bejana berhubungan berlaku: 1 . g . h1 = 2 . g . h2 karena g besarnya sama, maka: 1 . h1 = 2 . h2 Keterangan : 1 ; 2 : massa jenis kedua zat cair h1; h2 : kedalaman titik acuan Bejana berhubungan ini dapatdigunakan untuk menentukan massa jenis zat cair. E. Hukum Archimedes Sebuah benda dimasukkan dalam zat cair. Bagaimana berat benda tersebut ? Benda tersebut akan terasa lebih ringan karena mendapat gaya ke atas. B u n y i h u k u m A rc h i m ed e s : Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam zat cair, mengalami gaya ke atas seberat zat cair yang dipindahkan. Jadi, besarnya gaya Archimedes yang dialami benda sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan. Secara matematis , gaya Archimedes dirumuskan: FA= x g x V = massa jenis zat cair ( kg /m3) g = percepatan gravitasi bumi ( m/s2 ) V = Volume benda yang tercelup dalam zat cair ( m3)

Soal : Massa jenis sebuah benda 1500 kg/m3, massa jenis air 1000 kg/m3. Volume benda 8 X 10-3 m3. Percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Jika seluruh benda tercelup dalam air, gaya ke atas yang dialami benda adalah.... a. 50 N b. 60 N c. 70 N d. 80 N


37

Mengapung, melayang, dan tenggelam 1. Mengapung Terjadi bila sebagian benda berada di atas permukaan air. gaya ke atas = berat benda. Jadi berat jenis benda lebih kecil dari berat jenis zat cair Benda melayang apabila berat jenis benda sama dengan beral jenis zat cair.

2. Melayang

3. Tenggelam Benda tenggelam apabila gaya ke atas pada benda lebih kecil dari pada berat benda. Ini terjadi apabila berat jenis benda lebih besar dari pada berat jenis zat cair.

Kegiatan 2 : Membuat telor melayang, mengapung dan tenggelam Tujuan : Memahami konsep tenggelam, melayang dan terapung. Alat dan bahan : 1. Air 2. Garam 3. Sendok 4. Gelas 5. Telor Lembar kerja : 1. Tuangi 3/4 gelas denga air 2. Masukkan telor kedalam gelas 3. Apa yang terjadi 4. Berilah satu sendok garam , dan aduklah perlahan. 5. Tahbahlah satu sendok garam dan aduk lagi, sampai telur melayang 6. Amatilah apa yang terjadi 7. Tahbahlah satu sendok garam dan aduk lagi, sampai telur mengapung. 8. Amati apa yang terjadi Analisa : 1. Berapa sendok ditambahkan telor jadi melayang ? .. 2. Berapa sendok ditambahkan telor jadi mengapung ?


38

3. Apa kesimpulan anda dengan menambahkan garam ke dalam air ? .. Diskusikan! Soal : Kedudukan kapal laut yang mengapung di permukaan air laut menyatakan .... a. berat kapal sama dengan gaya tekan ke atas b. berat kapal lebih kecil dari pada gaya tekan ke atas c. berat jenis kapal lebih kecil dari pada berat jenis air d. berat jenis kapal lebih besar dari pada berat jenis air (NAS'92), F. Tekanan Udara Sebuah gelas yang diisi air sampai penuh, kemudian ditutup rapat dengan selembar karton yang agak tebal. Karton tersebut kemudian ditekan dengan tangan dan selanjutnya gelas dibalik. Dengan hati-hati tangan yang menekan karton dilepas. Bagaimana air di dalam gelas ? Tumpah apa tidak ? Air di dalam gelas tidak tumpah karena adanya ........................................................................... Udara mengadakan tekanan karena berat lapisan-lapisan udara di angkasa. Makin tinggi dari permukaan bumi, makin ....... tekanannya karena udaranya makin tipis. Besarnya tekanan udara dapat dinyatakan dengan percobaan Torricelli. Sebuah pipa yang salah satu ujungnya tertutup panjangnya 1 meter. Tabung diisi penuh dengan air raksa lalu ditutup rapat-rapat dengan jari, kemudian dimasukkan terbalik dalam bejana yang terisi air raksa. Setelah jari dilepaskan, permukaan raksa dalam tabung turun sehingga ketinggiannya 76 cm lebih tinggi dari permukaan raksa dalam bejana. Dapat dihitung bahwa, besarnya tekanan udara adalah 76 cmHg. Tekanan udara , selain dinyatakan dalam satuan cmHg atau atmosfer dapat juga dinyatakan dalam satuan SI yaitu N.m -2, atau Pascal (Pa) . Hubungan antar satuan tersebut adalah 76 cmHg = 105 Pa = 1 atm = 1 Bar 1. Alat ukur tekanan udara Alat untuk mengukur tekanan udara dinamakan barometer. Ada 2 macam barometer : a. Barometer raksa, prihsipnya sama dengan percobaan Terricelli. b. Barometer aneroid, bukan zat cair. 2. Tekanan pada ketinggian tertentu. Semakin tinggi suatu tempat tekanannya makin kecil . Setiap kenaikan 100 m tekanannya turun 1 cm Hg. Berdasarkan sikap barometer inilah tinggi suatu tempat dapat diketahui. Untuk menghitung tekanan udara di suatu tempat digunakan rumus :


39

Pud = 76 cmHg Keterangan : Pud = tekanan udara di suatu tempat h = ketinggian tempat

h 100

Latihan Soal 1. Hitunglah tekanan udara di suatu lereng pegunungan yang tingginya 400 m ! Soal 2. Tekanan udara di suatu tempat adalah 73 cmHg. Berapa ketinggian tempat tersebut ? G. Tekanan Gas Dalam RuangTertutup Perhatikan balon yang telah ditiup. Mengapa balon dapat menggembung ? Kemanakah arah tekanan udara yang ada dalam balon ? Gas yang berada dalam ruang yang tertutup mengadakan tekanan pada dindingnya. Alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup dinamakan manometer. H. Hukum Boyle Bagaimana tekanan suatu gas dalam ruang yang tertutup bila dipindahkan ke tempat yang volumenya lebih kecil atau yang lebih besar ? Dalam hal ini dapat ditinjau dengan hokum Boyle. Bunyi hukum Boyle : Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap, asalkan suhu gas itu tidak berubah. Secara matematis ,hokum Boyle dinyatakan :P1 x V1 = P2 x V2

Keterangan P1 = tekanan semula, P2 = tekanan akhir V1 = volume semula, V2 = volume akhir Latihan. Soal 1. Pada volume 40 cm3 tekanan gas 4 atm. Berapa tekanannya pada volume 20 cm3 ? Soal 2. Volume gas dalam suatu ruang tertutup 2 cm3 mempunyai tekanan 1 atm. Jika tekanan diperbesar menjadi 4 kali, maka volumenya menjadi .... a. 0,5 cm3 b. 1,0 cm3 c. 2,0 cm3 d. 4,0 cm3 (NAS'94)


40

UJI KOMPETENSIA. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat! 1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika diberikan gaya yang sama pada masing-masing balok, maka yang mempunyai tekanan terbesar terhadap bidang tekan adalah balak nomor.... ... A. I B. 11 C. III D. IV 2. Sebuah gaya sebesar 500 N menghasilkan tekanan sebesar 25 Pa. Was tempat gaya tersebut bekerja sebesar........ A. 200 m2 B. 20 m2 C. 2 m2 D. 0,2 m2

3. Perhatikan gambar berikut ini!

Tekanan zat cair yang terbesar dalam wadah tersebut berada..... A. di titik A B. di titik B C. di titik C D. di titik D

4. Untuk gambar soal nomor 3 di atas, jika kedalaman titik D = 50 cm dan massa jenis zat cair 1 gram /cm3, dengan g = 10 m/s2, maka besarnya tekanan di titik D adalah...... A. 500 newtonl/m2 C. 5.000 newton/m2 B. 100 newton/m2 D. 50.000 newtan/mz 5. Suatu kempa hidrolik empunyai luas penampang masing-masing A1= 0,04 m2 dan A2 = 8 m2. Jika pada penampang A1 bekerja gaya F1= 50 N, maka diperoleh gaya pada penampang A 2 sebesar ... A. 0,25 newton C. 50 newton B. 25 newton D. 10.000 newton 6. Berikut ini merupakan alat-alat yang bekerjanya berdasarkan prinsip hukum Pascal, kecuali.... A. hidrometer C. dongkrak hodrolik B. pompa hidrolik D. rem hodrolik 7. Perhatikan gambar berikut ini! Jika torak T ditekan, maka..... A. kekuatan pancaran air paling kuat di titik C B. kekuatan pancaran air paling lemah di titik C C. kekuatan pancaran air paling lemah di titik A D. air akan memancar melalui titik A, B, clan C dengan kekuatan yang sama


41

8. Balon gas karbit dapat terbang melayang ke udara. Hal itu disebabkan...... A. adanya tiupan angin B. ujung bawahnya diikat dengan benang C. gas karbit di dalam balon massa jenisnya besar D. massa jenis gas karbit di dalam balon < massa jenis udara luar 9. Pada percobaan Torricelli di ketinggian 700 meter dari permukaan air laut. Maka tinggi maksimum raksa pada pipa Torricelli itu adalah..... A. 100 cm C. 76 cm B. 83 cm D. 69 cm 10. Sebuah ruangan tertutup yang volumenya 600 cm2 berisi gas dengan tekanan 2 atm. Kemudian ruangan itu diperkecil menjadi 200 cmz . Bila suhu tetap, maka tekanan gas itu menjadi........ A. 12 atm B. 6 atm C. 1 atm D. 3 atm B. Jawablah dengan singkat dan benar! 1. Berikan beberapa contoh gaya yang kamu temukan dalam kehidupan sehari-hari dan pengaruhnya terhadap benda-benda (sesuatu) yang dikenainya! 2. Sebuah paku lebih mudah menembus papan bila dibandingkan dengan besi yang ujungnya tumpul (tidak lancip). Mengapa demikian ? Jelaskan! 3. Sebuah benda berbentuk kubus dengan sisi = 10 cm, terbuat dari bahan yang masa jenisnya 10 gram/cm3. Benda tersebut diletakkan di atas lantai. Jika percepatan grafitasi di tempat iitu g = 10 m/s2, tentukanlah tekanannya! 4. Sebuah benda volumenya 10 m3 dicelupkan ke dalam air dalam suatu wadah. Ternyata benda tersebut tenggelam 3/5 bagiannya. Jika masa jenis zat cair 1 gram/cm3, dan percepatan graftasi bumi di tempat itu sebesar 10 m/s2, tentukanlah: a. Besarnya gaya Archimedes yang bekerja pada benda tersebut! b. Massa jenis benda tersebut! c. Berat benda di udara! 5. Sebuah kapal selam bisa berada di permukaan air laut (terapung) dan bisa pula berada di dalam air laut (melayang). Bagaimana hal itu dapat terjadi? Jelaskan dan sebutkan pula dasar teori (hukum) yang melandasinya!


42

GETARAN DAN GELOMBANGStandar Kompetensi : 6. Memahami konsep dan penerapan getaran, gelombang dan optic dalam produk tekhnologi sehari-hari Kompetensi Dasar : 6.1 Mendeskripsikan konsep getaran dan gelombang serta parameter-Parameternya

A. GETARAN 1. Pengertian getaran Perhatikan gambar disamping. Bandul mula-mula berada di A. Kemudian bandul ditarik sampai B dan dilepaskan maka bandul bergerak dari B ke A ke C ke A ke B dst secara teratur. Kedudukan di A disebut kedudukan setimbang. Dari sini dapat kita definisikan bahwa getaran adalah gerak bolak-balik secara teratur disekitar titik keseimbangan. Bandul dapat melakukan getaran seperti ini karena bandul mempunyai gaya pemulih, yaitu gaya yang menarik atau mendorong bandul untuk selalu kembali ke titik setimbangnya. Satu getaran sempurna gerak lengkap dari satu tempat kembali ke tempat itu lagi dan telah melakukan gerakan 1 simpangan ke kanan dan 1 simpangan ke kiri. Contoh gerak A-B-A-C-A, atau B-A-C-A-B. Contoh getaran dalam kehidupan sehari-hari adalah gerak bolak-balik senar gitar saat dipetik. Sebutkan 3 contoh getaran lain dalam kehidupan sehari-hari ! . . . . . 2. Amplitudo getaran Perhatikan gambar disamping. Dari gambar disamping yang merupakan titik keseimbangan adalah titik C. Simpangan adalah jarak antara benda dengan titik seimbangnya. Jadi contoh simpangan adalah A-C, B-C, . . . dan . . .. Amplitudo adalah jarak terjauh benda dari titik seimbangnya. Contoh A-C dan . . . . . . . Amplitudo disebut juga dengan simpangan terjauh. Jika jarak C-E adalah 6 cm maka amplitude pada gambar disamping adalah 6 cm. Amplitudo diberi lambing A, sehingga ditulis A = 6 cm.


43

3. Periode getaran Jika bandul pada gambar pembahasan amplitude getaran melakukan gerakan CB-A-B-C-D-E-D-C, maka bandul telah melakukan 1 getaran. Waktu yang diperlukan untuk melakukan 1 getaran disebut dengan periode. Periode diberi lambang T dan dinyatakan dengan satuan sekon (s). Besarnya periode dipengaruhi panjang tali dan tidak dipengaruhi oleh massa beban dan amplitude. Jika waktu yang diperlukan melakukan 1 getaran adalah 3 sekon maka ditulis T = 3 sekon. Apa artinya sebuah getaran mempunyai periode 0,6 s ? ... . Secara matematis besarnya periode dirumuskan sebagai t Dimana: t = waktu (s) T= n = banyak getaran n T = periode (s) 4. Frekuensi getaran Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam waktu 1 sekon. Frekuensi mempunyai lambing f dan dinyatakan dengan satuan hertz atau Hz. Jadi jika kita melakukan percobaan, dan selama 1 sekon suatu getaran mampu melakukan 10 getaran maka frekuensi getaran itu adalah 10 Hz dan dituliskan sebagai f = 10 Hz. Secara matematis besarnya frekuensi dirumuskan sebagai Dimana: t = waktu (s) n = banyak getaran f = frekuensi (Hz) Hubungan antara frekuensi dan periode adalah f = 1/T atau T = 1/f 5. Resonansi Apabila sebuah benda bergeta maka getaran itu akan mempengaruhi benda lain yang memiliki frekuensi alamiah yang sama dengan frekuensi getaran benda tersebut. Benda yang dipengaruhi itu akan bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi benda yang mempengaruhinya. Peristiwa seperti di atas disebut dengan resonansi, yaitu turut bergetarnya sebuah benda akibat getaran benda yang lain. Resonansi menyebabkan benda bergetar dengan amplitude semakin besar. Peristiwa resonansi berperan penting dalam kehidupan. Kita dapat mendengar bunyi karena telinga kita beresonansi dengan bunyi tersebut.

f=

n t


44

Kegiatan 1 Tujuan : menghitung besarnya periode dan frekuensi suatu getaran. Alat dan bahan : 1. Benang 2. statif 3. beban 4. stopwatch Langkah-langkah: 1. Susunlah alat dan bahan seperti gambar disamping. 2. Simpangkan beban dari kedudukan setimbang lalu lepaskan. 3. Ukurlah waktu untuk melakukan beberapa getaran lengkap dengan stopwatch. Masukkan hasilnya ke dalam table di bawah ini. NO Banyak getaran Waktu getaran (s)

UJI KOMPETENSI 1. Apakah yang dimaksud dengan frekuensi ? 2. Apakah yang dimaksud dengan periode ? 3. Bagaimana hubungan antara frekuensi dengan periode ? 4. Apakah yang dimaksud dengan amplitude ? 5. Sebutkan 3 contoh peristiwa resonansi dalam kehidupan !

B. GELOMBANG 1. Pengertian gelombang Getaran adlah gelombang yang merambat. Perambatan gelombang dapat terjadi melalui medium (zat perantara) dan tanpa melalui medium. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium dalam perambatannya. Contoh gelombang air laut, gelombangbunyi dan gelombang pada tali ataupun slinki. Sedangkan gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya disebut gelombang elektromagnetik. Contoh gelombang cahaya, gelombang radio dan gelombang sinar-X. Oleh karena getaran mempunyai energi, maka gelombang juga merupakan rambatan energi. Pada rambatan gelombang yang merambat adalah energinya sedangkan mediumnya tidak ikut merambat. Jadi jika kita menggetarkan seutas tali maka yang merambat adalah energi pada tali sedangkan talinya sendiri tidak ikut merambat.


45

2. Gelombang transversal dan gelombang longitudinal Berdasarkan arah getarnya maka gelombang dibedakan menjadi gelombang transversaldan gelombang longitudinal. a. Gelombang transversal Gelombang transversal adalah gelombang yangarah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarnya. Bentuk gelombang transversal berupa bukit dan lembah gelombang yang terletak secara bergantian. Contoh gelombang pada tali, gelombang dipermukaan air dan gelombang elektromagnetik. Pola gelombang transversal ditunjukkan seperti gambar di bawah ini.

Tinggi bukit dan dalamnya lembah menunjukkan simpangan maksimum atau amplitudo gelombang. Panjang lintasan yang terdiri dari 1 bukit dan 1 lembah disebut panjang gelombang ( ). Panjang gelombang ditunjukkan sebagai jarak antara 2 bukit atau 2 lembah yang berurutan. b. Gelombang longitudinal Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajr atau berhimpit dengan arah getarnya. Contoh gelombang pada slinki yang digerakkan maju mundur, gelombang bunyi di udara. Gelombang longitudinal berupa rapatan dan renggangan. Rapatan terjadi jika partikelpartikel medium gelombang saling mendekati, sedangkan renggangan terjadi jika partikel-partikel medium gelombang bergerak saling menjauhi. Pola gelombang laongitudinal ditunjukkan seperti gambar di bawah ini.

Panjang gelombang ( ) adalah jarak sepanjang sebuah rapatan dan renggangan secara berurutan atau jarak antara pusat rapatan atau pusat renggangan yang berurutan. Periode gelombang longitudinal adalah waktu yang diperlukan untuk membentuk sebuah rapatan dan sebuah renggangan yang berurutan. 3. Periode dan frekuensi gelombang Gelombang memerlukan waktu dalam perambatannya. Selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut periode (T) yang dinyatakan dalam satuan sekon (s), sedangkan banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon disebut frekuensi (f) dan dinyatakan dalam satuan hertz (Hz).


46

Misalnya periode suatu gelombang 10 s, artinya waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang adalah 10 sekon dan frekuensinya sebesar 1/10 Hz atau 0,1 Hz (banyaknya gelombang yang terjadi dalam 1 sekon adalah 0,1 gelombang). Hubungan antara frekuensi dan periode adalah f = 1/T atau T = 1/f 4. Cepat rambat gelombang Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu 1 sekon. Cepat rambat gelombang dinyatakan dengan lambing v dan mempunyai satuan m/s. Jika gelombang menempuh jarak 1 panjang gelombang ( ) maka waktu tempuhnya sebesar periode gelombang itu (T). Secara matematis cepat rambat gelombang dirumuskan sebagai : v = / T atau v = f. Dimana : v = cepat rambat gelombang (m/s) T = periode (s) f = frekuensi (Hz) = panjanggelombang (m) 5. Sifat-sifat gelombang Gelombang mempunyai sifat : a. Dapat dipantulkan (refleksi). Hukum pemantulan gelombang: o Gelombang dating, garis normal dan gelombang pantul terletak dalam satu bidang datar. o Sudut dating sama dengan sudat pantul b. Dapat melentur jika melalui celah sempit (difraksi). c. Dapat berpadu (interferensi). 6. Manfaat gelombang dalam kehidupan a. Gelombang laut Dimanfaatkan untuk olah raga (surfing, selancar), pembangkit tenaga listrik. b. Gelombang seismik Gelombang ini timbul akibat gempa bumi. c. Gelombang elektromagnetik Dimanfaatkan untuk memasak berupa kompor microwaves atau open mikrowafes, siaran radio. d. Gelombang bunyi Dimanfaatkan untuk USG (ultrasonografi) dalam bidang kedokteran, untuk mengukur kedalaman laut. Rumus untuk mengukur kedalaman laut : s = (v . t) / 2 Dimana : s = kedalaman laut (m) V = cepat rambat bunyi di air laut (m/s) t = waktu tiba gelombang bunyi (s)


47

Kegiatan 2 Tujuan : mengamati perambatan gelombang transversal dan gelombang longitudinal Alat dan bahan : 1. tali 4m 2. slinki 3. kertas 4. tongkat

Langkah-langkah : Gelombang transversal 1. Ikatlah ujung tali pada sebuah tongkat dan peganglah ujung lainnya. 2. Getarkan ujung tali ke atas dank e bawah sehingga terbentuk pola gelombang pada tali. Seperti gbr.

3. Gambarkan gelombang yang terjadi pada tabeI lengkap dengan bagian-bagiannya.

4. Pada gelombang ini adakah materi (bagian) tali yang merambat dari ujung ke ujung ? . Bagaimana memperlihatkannya ? .. .. 5. Menurutmu apa sebenarnya yang pindah dari ujung ke ujung ? .. 6. Buatlah kesimpulan! . .. .. Gelombang Longitudinal 1. Letakkan slinki di atas lantai yang licin dan minta temanmu memegang salah satu ujungnya.. 2. Getarkan slinki searah panjang slinki dengan cara memberikan dorongan pada slinki. Seperti gambar


48

3.

Amati gelombang yang terjadi pada slinki.

Pertanyaan 1. Pada saat kamu mendorong slinki searah panjangnya, ke arah manakah getaran slinki? .. 2. Ke manakah arah rambat gelombangnya? 3. Apakah arah rambat gelombang tersebut searah dengan arah getarnya? 4 Mengapa? . 5 Jadi gelombang longitudinal adalah ? ..

UJI KOMPETENSI1. Apakah yang dimaksud dengan gelombang mekanik ? Dan berikan 2 contohnya ! 2. Apakah yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik ? Dan berikan 2 contohnya ! 3. Sebutkan 2 jenis gelombang berdasarkan arah rambatnya dan berilah masingmasing 2 contoh ! 4. Apakah yang dimaksud dengan 1 gelombang pada gelombang longitudinal dan gelombang transversal ? Buatlah gambar untuk memperjelas jawabanmu ! 5. Sebutkan hukum pemantulan gelombang ! RANGKUMAN 1. Gelombang adalah usikan yang merambat dengan energi tertentu dari suatu tempat ke tempat yang lain. Dalam perambatannya gelombang memindahkan energi, sedangkan medium yang dilaluinya tidak ikut berpindah (merambat). 2. Berdasarkan mediumnya ada dua macam gelombang, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. 3. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium untuk perambatannya. Contohnya adalah gelombang bunyi, gelombang air dan gelombang tali. 4. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya. Contohnya adalah gelombang cahaya, gelombang radio, gelombang televisi, dan gelombang radar. 5. Berdasarkan arah getarannya gelombang dibedakan menjadi dua macam, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.


49

6. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah getarannya. Contohnya gelombang tali, gelombang air dan semua gelombang elektromagnetik. Gelombang transversal terdiri atas bukit dan lembah. Satu gelombang transversal ( 1 ) adalah jarak 1 lembah tambah 1 bukit atau jarak antara dua bukit yang berturutan atau jarak antara dua lembah yang berturutan. 7. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya berhimpit (searah) dengan arah getarannya. Contohnya gelombang bunyi dan gelombang pada slinki yang digerakkan merapat dan merenggang. Gelombang longitudinal terdiri dari rapatan dan renggangan. Satu gelombang longitudinal (1 ) dua rapatan yang berturutan atau jarak antara dua renggangan yang berturutan. 8. Perioda (T) adalah waktu yang ditempuh atau yang diperlukan oleh satu gelombang. Perioda = waktu / jumlah gelombang. Frekuensi ( f ) adalah banyak gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon. Frekuensi = jumlah gelombang / waktu. Hubungan antara perioda dan frekuensi adalah : f = 1 / T atau T = 1 / f f = frekuensi (Hz) T = perioda ( s ) 9. Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu 1 sekon. Persamaannya : v = f . atau v = / T f = frekuensi (Hz) T = perioda ( s ) = panjang gelombang v = cepat rambat ( m/s ) 10. Gelombang akan dipantulkan jika mengenai suatu penghalang.


50

EVALUASIA. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat ! 1. Gerak bolak-balik secara teratur melalui titik keseimbangan disebut . . . a. ayunan b. gelombang c. getaran d. gerak periodik 2. Jumlah getaran yang terjadi dalam satu detik disebut . . . a. simpangan b. amplitude c. frekuensi d. periode 3. Perhatikan gambar disamping. Yang dimaksud amplitudo adalah jarak . . . a. C B b. A B c. A B C d. A C - B 4. Jika dalam waktu 50 sekon terjadi 1000 kali getaran, maka frekuensi getaran tersebut sebesar. . . a. 500 Hz b. 100 Hz c. 20 Hz d. 1/20 Hz 5. Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran disebut . . . a. amplitude b. gelombang c. frekuensi d. periode 6. Benda dikatakan bergetar apabila benda itu bergerak bolak-balik . . . a. secara periodic melalui titik keseimbangan b. melalui titik keseimbangan c. secara terus menerus d. tidak periodik 7. Jika seutas tali yang digetarkan selama 50 sekon melakukan 150 kali getaran, maka periodenya sebesar . . . a. 15 s b. 3 s c. 1/ 3 s d. 1/15 s 8. Sebuah benda melakukan 150 getaran dalam waktu 450 detik. Frekuensi getaran tersebut adalah . . . a. 0,3 Hz b. 3 Hz c. 5 Hz d. 6 Hz 9. Dalam waktu 2/6 menit terbentuk 1000 getaran. Periode getaran tersebut sebesar . . . a. 5 sekon b. 2 sekon c. 0,05 s d. 0,02 s 10. Sebuah plat logam tipis melakukan 40 getaran dalam waktu 60 sekon, maka frekuensi plat logam . . . a. 0,57 Hz b. 0,67 Hz c. 1,5 Hz d. 40 Hz 11. Waktu yang diperlukan untuk melakukan 1500 getaran adalah 30 menit, maka periode getarannya adalah . . . a. 1,2 detik b. 2,2 detik c. 20 detik d. 1/20 detik 12. Perhatikan hal-hal berikut. 1) amplitude 2) massa beban 3) panjang tali Periode getaran dipengaruhi oleh . . . a. 1 dan 2 b. 2 dan 3 c. 3 dan 1 d. 3 saja 13. Sebuah bendul sederhana bergetar dengan frekuensi 120 Hz. Jumlah getaran yang terjadi dalam waktu 10 menit adalah . . . a. 12 kali b. 72 kali c. 360 kali d. 720 kali 14. Di bawah ini termasuk gelombang elektromagnetik, kecuali gelombang pada . . . a. benda gas b. cahaya c. benda padat d. benda cair


51

15. Pernyataan yang benar tentang gelombang longitudinal adalah . . . a. mempunyai arah rambatan searah dengan getaran b. mempunyai arah rambatan tegak lurus arah getar c. berupa bukit dan lembah d. merambat tanpa zat perantara 16. Berikut merupakan sifat-sifat gelombang, kecuali . . . a. dapat dipantulkan c. merambat lurus b. dapat dibelokkan d. dapat melentur 17. Gelombang elektromegnetik mempunyai cirri khusus, yaitu . . . a. Terdiri dari rapatan dan renggangan c. memiliki amplitude dan frekuensi b. Untukmerambat memerlukan medium d. dapat melalui ruang hampa 18. Pada gelombang transversal, jarak antara puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya disebut . . . a. Kecepatan gelombang c. amplitudo b. Panjang gelombang d. periode 19. Perhatikan gambar di samping. Yang menunjukkanamplitudo adalah . . . a. AC dan CE b. CE dan FB c. FB dan GD d. CG dan CF 20. Pada peristiwa perambatan gelombang yang merambat adalah . . . a. Materi benda yang bergetar c. zat perantara atau medium b. Molekul-molekul benda d. energi getaran 21. Sebuah gelombang mempunyai frekuensi 15 Hz, artinya . . . a. Setiap detik terjadi 15 rapatan dan 15 reggangan b. Setiap detik gelombang merambat 10 meter c. Setiap detik terjadi 15 puncak dan 15 lembah d. Kecepatan merambat gelombang 15 m/s 22. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang . . . a. air b. radio c. bunyi d. cahaya 23. Hubungan antara panjang gelombang, cepat rambat dan periode adalah . . . a. = v / T b. v = / T c. T = .v d. v = f. 24. Frekuensi gelombang yang cepat rambatnya 80 m/s adalah 5 Hz, maka panjang gelombangnya a. 40 m b. 24 m c. 16 m d. 4 m 25. Suatu gelombang panjangnya 7,5 m dan cepat rambatnya 1.500 m/s. Frekuensi gelombang tersebut sebesar . . . a. 20 Hz b. 50 Hz c. 100 Hz d. 200 Hz 26. Perbedaan yang mendasar antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal adalah . . . a. panjang gelombang b. arah getar c. amplitude d. frekuensi 27. Gelombang longitudinal dapat merambat di dalam medium berikut, kecuali . . . a. ruang hampa b. zat padat c. zat cair d. gas 28. Sebuah gelombang merambat dalam air dengan panjang gelombang 100 meter dan periode 20 s. Cepat rambat gelombang adalah . . . a. 50 m/s b. 15 m/s c. 10 m/s d. 5 m/s


52

29. Sebanyak 2 gelombang dihasilkan tali dalam waktu 0,5 s. Jika cepat rambat gelombang 2 m/s, maka panjang gelombangnya dalah . . . a. 100 m b. 80 m c. 5 m d. 4 m 30. Perhatikan gambar disamping. Panjang gelombangnya sebesar . . . a. 300 cm b. 200 cm c. 150 cm d. 100 cm B. Jawablah dengan singkat dan tepat ! 1. Apakah yang dimaksud dengan satu getaran ? 2. Sebutkan 4 contoh getaran dalam kehidupan sehari-hari ! 3. Sebuah benda bergetar dengan periode 9 detik. Apa maksudnya ? 4. Jelaskan perbedaan antara getaran dan gelombang ! 5. Apakah yang dimaksud dengan amplitudo ? 6. Perhatikan gambar disamping ! Beban disimpangkan dengan amplitudo yang berbeda. Apakah frekuensi getarannya berbeda pula ? Jelaskan jawabanmu ! 7. Jelaskan penggolongan gelombang berdasarkan mediumnya ! 8. Frekuensi getar suatu pegas sebesar 0,5 Hz. Berapa periodenya ? Berapa getaran yang terjadi dalam waktu 1 menit ? 9. Dalam waktu 2 menit sebuah benda berputar secara teratur dan lengkap sebanyak 720 kali. Berapakah : a. frekuensinya ? b. periodenya ? c. banyak getaran yang terjadi dalam waktu 1 detik ? 10. Perhatikan gambar di bawah ini.

Manakah yangbergetar lebih cepat ? Jelaskan alasanmu ! 11. Sebuah gelombang merambat di air dengan panjang gelombang 18 m dan periodenya 3 s. Berapakah cepat rambat dan frekuensi gelombang ? 12. Dua puncak gelombang berjarak 4000 cm. Periode naik turunnya puncak gelombang adalah 40 sekon. Hitunglah cepat rambat gelombang tersebut ! 13. Bunyi merambat dalam air dengan kecepatan 400 m/s. Jika waktu bunyi terdengar kembali setelah 20 s, berapakah kedalam laut ? 14. Kedalaman laut di suatu tempat 2.000 m. Pulsa ultrasonic dikirimkan ke dasar laut dan diterima kembali dalam selang waktu 4,5 s. Berapakah cepat rambat pulsa ultrasonic itu ?


53

15. Perhatikan gambar di bawah ini.

Berdasarkan gambar di atas, tentukanlah amplitude, periode, frekuensi, panjang gelombang dan cepat rambat gelombang !


54

BUNYI

Standar Kompetensi : 6. Memahami konsep dan penerapan getaran, gelombang dan optika dalam produk tekhnologi sehari-hari Kompetensi Dasar : 6.2 Mendeskripsikan konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari

A. Pengertian bunyi Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Hal-hal yang membuktikan bahwa bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar antara lain : 1. Ujung penggaris yang digetarkan akan menimbulkan bunyi. 2. Pada saat berteriak, jika leher dipegang akan terasa bergetar. 3. Dawai gitar yang dipetik akan bergetar dan menimbulkan bunyi. 4. Kulit pada bedug atau gendang saat dipukul tampak bergetar. Bunyi terjadi mempunyai syarat : 1. Sumber bunyi Sumber bunyi adalah benda-benda yang menghasilkan bunyi. Contoh sumber bunyi antara lain alat musik seperti biola, gitar, dsb. 2. Zat perantara (medium) Bunyi termasuk gelombang longitudinal dan juga gelombang mekanik. Jadi dalam perambatannya bunyi memerlukan medium. Tanpa zat perantara bunyi tidak dapat merambat sehingga bunyi tidak dapat terdengar. Berdasarkan penelitian zat padat merupakan zat perantara bunyi yang paling baik dibandingkan zat cair dan gas. 3. Pendengar Bunyi dapat didengar jika ada pendengar. Manusia dilengkapi dengan indera pendengar, yaitu telinga sebagai alat pendengar. B. Cepat rambat bunyi Cepat rambat bunyi didefinsikan sebagai hasil bagi antara jarak antara sumber bunyi dan pendengar dengan selang waktu yang diperlukan bunyi untuk sampai ke pendengar. Secara matematis dirumuskan : v = s / t Dimana : s = jarak sumber bunyi dan pendengar (m) t = waktu bunyi merambat (s) v = kecepatan bunyi (m/s) Bunyi akan merambat paling baik pada zat padat dan paling buruk dalam gas. Tabel di bawah ini menunjukkan nilai cepat rambat bunyi dalam berbegai suhu 15oC.


55

No. 1. 2.

Medium

Cepat rambat (m/s)

GAS Udara 340 Helium 977 ZAT CAIR 3. Air 1.500 ZAT PADAT 4. Marmer 3.810 5. Kayu 3.850 6. Alumunium 5.000 7. Besi 5.120 Dalam medium udara bunyi mempunyai sifat khusus, yaitu : 1. Cepat rambat bunyi tidak tergantung pada tekanan udara. Artinya jika terjadi perubahan tekanan udara cepat rambat bunyi tidak berubah. 2. Cepat rambat bunyi tergantung pada suhu. Makin tinggi suhu udara makin cepat bunyi merambat, dan semakin rendah suhu udara makin lambat bunyi merambat. Pada tempat yang tinggi cepat rambat bunyi rendah bukan karena tekanan rendah melainkan karena suhu di tempat tinggi lebih rendah. Besarnya cepat rambat bunyi dalam suhu tertentu dapat dihitung dengan rumus : v = vo + 0,6 t Dimana : v = cepat rambat bunyi pada suhu toC (m/s) vo = cepat rambat bunyi pada suhu 0oC 334oC m/s) t = suhu (oC)

Kegiatan 1 : Bunyi merupakan gelombang. Tujuan : membuktikan bahwa bunyi sebagai gelombang Alat Bahan : garpu tala dan ember berisi air. Langkah kerja 1. Getarkan garpu tala. 2. Sentuhkan garpu tala pada permukaan air. 3. Amati bagaimana bentuk permukaan zat cair. Hasil Kegiatan dan Pembahasan 1. Apakah garpu tala berputar (berbunyi). 2. Bagaimana bentuk muka zat cair. 3. Gelombang apa pada muka zat cair. Jadi, kesimpulannya C. Frekuensi bunyi Berdasarkan frekuensinya, bunyi digolongkan menjadi 3, yaitu : a. Infrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz. b. Audiosonik, adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz 20.000 Hz. c. Ultrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz


56

Bunyi yang dapat didengar manusia adalah bunyi audiosonik. Bunyi infrasonic dapat didengar oleh anjing, jangkrik, angsa dan kudo sedangkan bunyi ultrasonic dapat didengar oleh kelelawar dan lumba-lumba. Gelombang ultrasonic banyak dimanfaatkan dalam berbagai kehidupan, seperti : 1. SONAR (Sound Navigation and Raging), yaitu suatu metode penggunaan gelombang ultrasonic untuk menaksi ukuran, bentuk dan kedalaman bendabenda di bawah air. 2. Kacamata untuk tunanetra ada yang dilengkapi dengan pengirim dan penerima ultrasonic, sehingga dapat ditentukan jarak benda yang ada di sekitarnya. 3. Dalam bidang industri, digunakan pada proses pencampuran logam dan sterilisasi (pengawetan) makanan. 4. Dalam bidang kedokteran digunakan untuk memeriksa janin yang dikenal dengan istilah USG (Ultrasonografi). Frekuensi bunyi merupakan banyaknya getaran bunyi yang terjadi setiap sekon. Frekuensi getaran yang dihasilkan sumber bunyi sama dengan frekuensi gelombang bunyi, sehingga hubungan antara cepat rambat, panjang gelombang dan frekuensi bunyi adalah : v = f. atau f = v / Dimana : v = cepat rambat bunyi (m/s) = panjang gelombang bunyi (m) f = frekuensi bunyi (Hz) D. Karakteristik bunyi a. Nada Berdasakan keteraturan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi nada dan desah. Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur, misalnya bunyi dari berbagai alat musik. Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur, misalnya bunyi daun tertiup angina, bunyi gemuruh ombak. Ada juga bunyi yang berlangsung singkat tetapi kadang-kadang sangat kuat. Bunyi seperti disebut dengan dentum, misalnya bunyi meriam, senapan dan bom. Tinggi rendahnya nada tergantung pada frekuensinya. Jika frekuensinya besar maka nada yang dihasilkan tinggi. Kuat lemahnya nada tergantung pada amplitude, semakin besar amplitude maka nada yang dihasilkan semakin kuat. Berbagai jenis nada dapat dideteksi dengan garputala. Sebuah garputala mempunyai frekuensi tertentu dan besarnya frekuensi garputala biasanya sudah tertera pada garputala tersebut. b. Tangga nada Tangga nada adalah tingkatan nada yang biasanya digunakan dalam seni musik dan suara. Setiap tangga nada terdiri dari tujuh nada dan setiap anggota tangga nada memiliki frekuensi tertentu. Nada-nada yang kita kenal dalam sebuah lagu ditunjukkan sebegai berikut :


57

1. Mendeskripsikan Nama nada : 1 Do Jarak nada 1

2 re 1

3 mi

4 fa 1

5 sol 1

6 la 1

7 si

1 do

Interv

Bks Ipa Fisika Kls 8

Documents

Transcript of Bks Ipa Fisika Kls 8