2. Materi Utama Kb 1 Revisi 22nov2018.pdf

Kegiatan Belajar 1 MATERI - ENERGI – GELOMBANG A. Pendahuluan Pada Kegiatan Belajar (KB) 1 ini Anda akan diajak mempelajari tiga sub kegiatan belajar (SKB) yaitu : SKB 1 : Materi dan Perubahannya SKB 2 : Energi, dan SKB 3 : Gelombang Secara garis besar pokok-pokok belajar pada Kegiatan Belajar 1 ini adalah seperti pada Tabel 1.1. Materi Energi 1. Hakikat materi 1. Definisi energi 2. Perubahan materi 2. Hukum kekekalan energi (fisika dan 3. Bentuk-bentuk energi kimiawi) dan perubahannya 3. Pemisahan campur dalam kehidupan seharian hari 4. Pesawat sederhana 5. Jenis pesawat sederhana 6. Keuntungan mekanis pada pesawat sederhana 7. Manfaat pesawat sederh ana 8. Suhu, kalor dan peristiwa yang menyertainya 9. Konversi suhu dengan skala suhu Celcius, Reamur, Fahrenheit Dan Kelvin. 10. Peristiwa suhu dan kalor dalam kehidupan seharihari 11. Bentuk perpindahan kalor pada benda (konduksi, konveksi dan radiasi)

Gelombang 1. Hakikat gelombang 2. Mengidentifikasi peristiwa yang berkaitan dengan gelombang 3. Proses terjadinya gelombang 4. Jenis-jenis gelombang berdasarkan medium perambatannya 5. Jenis-jenis gelombang berdasarkan arah rambat gelombang 6. Pengertian cahaya 7. Sifat-sifat cahaya 8. Hukum pemantulan cahaya pada cermin datar 9. Peristiwa-peristiwa yang memanfaatkan sifat-sifat cahaya dalam kehidupan sehari-hari 10. Menjelaskan syarat terjadinya gelombang bunyi. 11. Menjelaskan sifat-sifat bunyi dan sumber bunyi. 12. Menjelaskan perbedaan bunyi berdasarkan frekuensinya. 13. Mengidentifikasi contoh

kegiatan, teknologi atau peristiwa yang memanfaatkan gelombang bunyi. Secara khusus tujuan pembelajaran pada KB 1 ini adalah: 1. Menjelaskan pengertian materi dan klasifikasi materi 2. Menganalisis perubahan materi (fisika dan kimiawi) dalam kehidupan sehari-hari 3. Menganalisis cara pemisahan campuran 4. Memahami konsep energi 5. Memahami hukum kekekalan energi. 6. Menganalisis bentuk-bentuk energi dan perubahannya dalam kehidupan sehari-hari 7. Memahami konsep pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari 8. Menghitung Keuntungan mekanis pesawat sederhana 9. Menganalisis manfaat pesawat sederhana dalam memecahkan permasalahan kehidupan sehari-hari. 10. Memahami hakekat suhu dan kalor dan peristiwa yang menyertainya 11. Melakukan perhitungan konversi suhu dengan menggunakan skala suhu Celcius, Reamur, Fahrenheit Dan Kelvin. 12. Mengidentifikasi peristiwa suhu dan kalor dalam kehidupan sehari-hari 13. Memahami berbagai cara perpindahan kalor pada benda (konduksi, konveksi dan radiasi) 14. Mengidentifikasi peristiwa yang berkaitan dengan gelombang dalam kehidupan sehari-hari 15. Memahami konsep getaran 16. Memahami hakekat gelombang 17. Mengidentifikasi proses terjadinya gelombang 18. Mengelompokkan jenis-jenis gelombang berdasarkan medium perambatannya 19. Memahami jenis-jenis gelombang berdasarkan medium perambatannya 20. Memahami jenis jenis gelombang berdasarkan arah rambat gelombang

21. Menjelaskan pengertian cahaya. 22. Memahami sifat-sifat cahaya. 23. Memahami hukum pemantukan cahaya pada cermin 24. Mengidentifikasi peristiwa-peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang memanfaatkan sifat-sifat cahaya. 25. Menjelaskan syarat terjadinya gelombang bunyi. 26. Menjelaskan sifat-sifat bunyi dan sumber bunyi. 27. Menjelaskan perbedaan bunyi berdasarkan frekuensinya. 28. Mengidentifikasi contoh kegiatan, teknologi atau peristiwa yang memanfaatkan gelombang bunyi. Ada beberapa petunjuk belajar yang mesti Anda perhatikan sebelum belajar lebih jauh tentang KB 1. Hal ini agar tujuan pembelajaran dapat tercapai secara optimal: 1. Perluas pengetahuan dan wawasan Anda dengan banyak membaca dan mempelajari sumber bacaan dari berbagai literatur (jurnal, surat kabar, majalah) ataupun sumber-sumber lain yang relevan. 2. Mantapkan pemahaman Anda dengan mengerjakan tugas-tugas dan soal-soal yang tersedia pada setiap SKB. Dalami pula video-video terkait dalam link-link yang tersedia, maupun melalui kegiatan diskusi dengan mahasiswa dan ataupun teman sejawat. Hal ini berguna untuk membantu pemahaman Anda secara mendalam. -SELAMAT BELAJAR-

Sub Kegiatan Belajar 1 MATERI DAN PERUBAHANNYA Pengantar Mengawali kegiatan belajar pertama ini, kita lakukan beberapa curah gagasan terlebih dahulu. Pernakah Anda mengamati beberapa peristiwa berikut: 1. Membuat sobekan-sobekan kecil pada kertas, plastik, atau kain? 2. Membakar kertas, plastik, kain, kayu atau sejenisnya? 3. Menyalakan lilin? 4. Membuat es batu di Kulkas? 5. Melihat embun di pagi hari? 6. Es batu mencair saat disimpan di suhu ruangan ? 7. Besi yang berkarat? Jawaban-jawaban Anda dapat dituangkan pada Tabel 1.2. Tabel 1.2. Analisis peristiwa tentang fenomena materi dan perubahannya No

Peristiwa

1.

Kertas disobek kecil-kecil

Temuan-temuan spesifik yang didapat dari fenomena Ukuran berubah, ....

2.

....

....

3.

....

....

4.

....

....

5.

....

....

6.

....

....

7.

....

....

Secara garis besar perubahan yang terjadi pada peristiwa tersebut dapat digolongkan menjadi dua, yaitu perubahan fisika dan perubahan kimia. Perubahan fisika memiliki sifat yaitu tidak kekal, misal air setelah menjadi es dapat kembali jadi air, atau lilin yang mencair dapat menjadi padat kembali. Sedangkan pada perubahan kimia terbentuk zat baru yang sifatnya berbeda dari

zat semula, dan hampir tak mungkin kembali lagi ke bentuk zat asal baik bentuk maupun sifatnya dan setiap perubahannya selalu disertai dengan efek panas. Jika kita analisa peristiwa-peristiwa pada Tabel 1.2 di atas, terdapat objek benda yang menunjukkan keberadaannya sebagai materi, dan ada penyebab yang menyebabkan benda-benda tersebut berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, dari satu ukuran ke ukuran lain, dari satu fase ke fase lain. Kira-kira apa saja penyebab perubahan tersebut. Cobalah analisa, tuangkan hasilnya ke dalam Tabel 1.3. Tabel 1.3. Analisis Penyebab perubahan-perubahan pada benda No 1. 2 3 4 5 6 7

Peristiwa Kertas menjadi kecil-kecil saat disobek .... .... .... .... .... ....

Penyebab .... .... .... .... .... .... ....

Jika kita analisa pada beberapa peristiwa di atas, pada hakikatnya semua yang tampak di alam ini adalah gabungan atau salah satu dari dua substansi alam yaitu materi dan energi. Kesemuanya terlihat berbeda, tapi hakikat kealamannya sama yaitu berkenaan dengan materi dan atau energi. Keberadaan manusia menjadi lebih dari sekedar materi dan energi. Manusia memang materi dan energi, dan pada saat yang sama ia mempelajari serta memanfaatkan materi dan energi, termasuk di dalamnya masalah gelombang. Pada SKB 1 ini Anda akan diajak bersama memahami hakikat materi, perubahan materi, serta peristiwa-peristiwa yang menyertai di dalamnya. a. Materi Materi? Apa yang yang terlintas dalam pikiran Anda tentang materi? Semoga bukan urusan tentang harta semata ya.. . Materi dalam konteks ini adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Segala sesuatu

tersebut bisa sesuatu yang tampak (zat cair cair dan zat padat) ataupun yang tidak tampak (zat gas). Materi menempati ruang memiliki maksud bahwa benda dapat ditempatkan dalam suatu ruang atau wadah tertentu sedangkan memiliki massa memiliki maksud bahwa benda yang termasuk materi dapat diukur, ditimbang dengan menggunakan alat ukur tertentu yaitu neraca atau timbangan. Lalu, apa hubungan materi dan massa?, untuk dapat menjawab ini Anda dapat melakukan beberapa analisa, misalnya beras yang massa nya 0,5 Kg dengan beras yang massanya 1 Kg apakah jumlah materinya sama atau semakin banyak?. Itu menandakan semakin besar massa suatu benda, semakin banyak pula materi yang terkandung didalamnya, dan begitu sebaliknya. Berdasarkan pemaparan di atas syarat benda dikatakan sebagai materi (zat) adalah memiliki massa dan menempati ruang. massa adalah ukuran ketahanan materi terhadap suatu gaya, yang ditandai dengan perubahan kecepatannya, sebagaimana dirumuskan oleh Newton: F = m a. Berdasarkan persamaan tersebut, massa dapat diukur dengan memberikan gaya F pada suatu materi dan diukur percepatannya. Tetapi sangat sulit membuat gaya yang konstan, Karena banyak gaya lain yang mengganggu, maka dipakai gaya gravitasi untuk menentukan massa:

W=mg

W = gaya gravitasi satuannya (kg.m.s-2) m = massa satuannya (kg) g = percepatan gravitasi satuannya (m/s-2)

Gaya gravitasi sering dikenal dengan istilah berat (bobot). Gaya gravitasi (g) bergantung pada jarak benda dengan pusat bumi, semakin dekat dengan pusat bumi semakin besar gaya gravitasnya, maka nilai W dan g di suatu tempat akan mengalami perbedaan tergantung keberadaan benda, sedangkan massa tetap (m

= w/g tetap). Besar percepatan gravitasi di daerah khatulistiwa rata-rata adalah 9,8 ms_2. Berkenaan dengan mengenal dan memahami materi, Anda dapat mempelajari identitas dan sifat-sifat yang melekat. Pada dasarnya sifat umum materi pada umumnya dapat dianalisa sifat fisiknya melalui indera-indera yang kita miliki. Misalnya melalui indera penglihatan, kita dapat membedakan ukuran meja berbentuk bulat dan meja berbentuk kotak. Melalui indera penglihatan kita dapat membedakan sepatu berwarna merah dan sepatu berwarna hitam, melalui indera peraba kita dapat membedakan permukaan meja yang halus dan permukaan meja yang kasar. Mempelajari identitas dan sifat-sifat materi, secara umum tergambar pada penjelasan berikut: Ada dua macam sifat materi berdasarkan hubungannya dengan kuantitas (jumlah) suatu materi, yaitu: sifat ekstensif dan sifat intesif. 1. Sifat ekstensif adalah sifat yang bergantung pada banyak sedikitnya jumlah zat atau materinya, misalnya volume, massa, berat, massa jenis. 2. Sifat intensif, adalah sifat yang tidak bergantung pada banyak sedikitnya jumlah zat atau materinya, misalnya: suhu, wujud suatu zat, indeks bias, titik beku, titik didih. b. Klasifikasi materi Pengklasifikasian materi pada umumnya didasarkan pada karakteristik tertentu, perbedaaan karakteristik inilah yang menyebabkan beberapa pengelompokkan. Klasifikasi ini dilakukan para ilmuan agar lebih mudah dipelajari dan disusun secara sistematis. Ada 3 dasar utama pengelompokkan sebuah materi, yaitu: 1. Materi berdasarkan kuat lemahnya menghantarkan panas (kalor) atau arus listrik, yaitu Isolator dan Konduktor 2. Materi berdasarkan tingkat wujudnya yaitu padat, cair dan gas, dan 3. Materi berdasarkan komposisinya yaitu zat tunggal dan campuran. Pada kajian SKB 1 yang akan diperdalam lebih lanjut adalah klasifikasi berdasarkan wujud zat dan berdasarkan komposisinya.

1. Klasifikasi Materi Berdasarkan Wujud Zat Materi (zat) berdasarkan wujud zat ini terbagi menjadi 3, zat padat, zat cair dan zat gas.

Gambar 1.1. Materi berdasarkan tingkat wujud zat Memahami tentang zat padat, zat cair dan zat gas pada kesempatan kali ini, tentu bukanlah hal yang baru, materi ini sudah kita kenal sejak duduk di sekolah dasar, sekolah menengah pertama ataupun sekolah menengah atas. Sebelum kita lanjut pada bahasan berikutnya, Cobalah Anda analisa benda-benda yang termasuk zat padat, cair atau gas yang ada di sekitar anda. Tuangkan hasilnya pada tabel 1.4. Tabel 1.4. Tabel analisa contoh-contoh benda yang termasuk zat padat, cair dan gas No

Contoh benda

Klasifikasi materi/Zat Padat (√)

Cair (√)

Gas (√)

1.

....

....

....

....

2

....

....

....

....

3

....

....

....

....

4

....

....

....

....

5

....

....

....

....

6

....

....

....

....

7

....

....

....

....

8

....

....

....

....

9

....

....

....

....

10

....

....

....

....

Perbedaan ketiga jenis zat/materi tersebut secara ilustrasi tergambar seperti pada Tabel 1.5. Tabel 1.5. Perbedaan materi berdasarkan wujudnya Susuna Partikel

 antara partikelnya memiliki gaya tarik menarik yang kuat  letak molekulnya teratur  gerak antar partikel terbatas, hanya bergetar  bentuk dan volumenya tetap

Ciri-Cirinya  gerak antar partikel tidak terlalu kuat  letak molekul berjauhan  gerak partikel dapat berpindah, tetapi tidak terpisah dari kelompoknya  bentuknya berubahubah mengikuti wadah dan volumenya tetap

 gerak antar partikel lemah  letak molekul sangat berjauhan  gerak partikel bebas, tetapi tidak dapat meninggalkan kelompoknya  bentuk dan volumenya berubahubah

Klasifikasi zat/materi berdasarkan tingkat wujud zat tersebut secara ilustrasi dapat Anda lihat di link : https://www.youtube.com/watch?v=jmm1J2yI9tk Jika kita lihat Tabel 5. Manakah dari beberapa ciri di atas yang bisa dilakukan praktik sederhana di dalam kelas? Ya. Tepat! Yaitu tentang bentuk dan volume zat. Bentuk dan Volume zat dapat diamati secara langsung dan dapat dicoba bersama anak-anak di kelas. Selamat mencoba. Adapun berdasarkan komposisinya, materi diklasifikasikan menjadi dua yaitu zat tunggal dan campuran. Pertama; Zat tunggal terdiri dari unsur (logam dan nonlogam) dan senyawa terdiri dari senyawa organik dan anorganik. Kedua; campuran secara umum terbagi menjadi dua jenis yaitu campuran homogen dan

campuran heterogen. Klasifikasi materi/zat berdasarkan komposisinya tergambar pada Gambar 1.

Materi Zat Tunggal Unsur

Senyawa Non Logam

Logam

Campuran

Organik

Homogen

Anorganik

Heterogen

Koloid

Suspensi

Atom

Gambar 1.2. Klasifikasi materi berdasarkan komposisinya Secara rinci istiilah-istilah tersebut dijelaskan secara singkat pada penjelasan berikut: a. Unsur merupakan materi atau zat tunggal yang tidak dapat diuraikan kembali menjadi zat lain yang baru lebih sederhana. Contoh, emas, besi , oksigen, seng, baja, hidrogen, oksigen, fosfor, belerang, tembaga. dll. Partikel-partikel unsurnya disebut atom. b. Senyawa merupakan gabungan zat atau materi yang terdiri atas dua unsur atau lebih dengan jumlah perbandingan tertentu (tetap), dengan sifat-sifat pembentuknya memiliki sifat yang berbeda dengan sifat senyawanya sendiri. Misalnya garam dapur, urea, air, asam asetat, asam nitrat karbondioksida, karbon monoksida, oksigen, dll. c. Campuran merupakan gabungan antara dua macam materi atau lebih dengan sifat-sifat campurannnya masih memiliki sifat-sifat asli zat pembentuknya. d. Campuran homogen merupakan gabungan dua atau lebih dari zat tunggal (senyawa), dengan perbandingan sembarang, yang partikelnya menyebar merata sehingga terbentuk satu wujud (fasa). Fasa merupakan

keadaan dimana materi (zat) menjadi homogen yang sifat dan komposisinya sama antara satu bagian dengan bagian lain. Contohnya larutan gula, larutan garam, larutan alkohol. e. Campuran heterogen merupakan gabungan dua atau lebih dari zat tunggal, dengan perbandingan sembarang yang memiliki perbedaan fasa. Contohnya pada saat kita mencampurkan air dan minyak sayur atau minyak tanah, walaupun sudah diaduk atau dikocok, maka campurannnya akar terbentuk dua fasa. Campuran heterogen secara umum dikelompokkan menjadi dua, yaitu Suspensi dan Koloid. Contoh koloid misalnya mentega, susu, asap, jelly, kabut, agar-agar, sedangkan contoh Suspensi misalnya cat, lumpur dengan air, air keruh, dan sirup, air dengan minyak. Campuran dapat dipisahkan melalui berbagai cara, misalnya: 1. Penyaringan (filtrasi) Merupakan pemisahan campuran yang dilakukan berdasarkan perbedaaan ukuran partikelnya. Contohnya : memisahkan pasir dengan air, pemisahan bubuk kopi pada air kopi 2. Penyulingan (destilasi) Yaitu teknik pemisahan campuran yang didasarkan pada perbedaan titik didih dari komponen-komponen zat penyusunnya Contohya : pemisahan air dari air teh, pemisahan alkohol dari larutannya 3. Penyubliman Yaitu teknik pemisahan campuran yang didasarkan sifat zat penyusun campuran yang berubah wujud dari padat ke gas ataupun sebaliknya. Contohnya : pemurnian belerang dari belerang yang tercampuri 4. Kromatografi Yaitu teknik pemisahan campuran yang didasarkan pada perbedaan kecepatan (merambat atau meresap) antara partikel-partikel zat yang menyusun campuran dalam medium tertentu (kertas, pelat)

Contohnya : pemisahan komponen penyusun warna tinta hitam. Ada beberapa cara pemisahan campuran secara fisika, yaitu sebagai berikut: a. Dekantasi, merupakan teknik pemisahan campuran secara fisika dengan cara menuangkan zat cairnya, sehingga partikel zat yang lebih besar tertinggal di dalam gelas. pemisahan zat dengan cara dekantasi ini akan lebih efektif jika ukuran partikel zat nya sangat tajam perbedaannya, umumnya teknik dekantasi ini dilakukan untuk memisahkan zat padat dari zat cair yang tidak saling larut pada suhu tertentu. Walaupun teknik ini mampu memisahkan antara zat padat dan zat cairnya, akan tetapi hasilnya tidak lebih baik dari proses filtrasi atau penyaringan yang menggunakan kertas saring, atau sejenisnya. b. Penyaringan (filtrasi), merupakan teknik pemisahan campuran (zat padat dari zat cair) berdasarkan perbedaan ukuran partikelnya dengan menggunakan media kertas saring atau sejenisnya. Perhatikan gambar.

Gambar 1.3 Proses Pemisahan Campuran dengan teknik penyaringan c. Destilasi (penyulingan) merupakan teknik pemisahan campuran dengan berdasarkan pemisahan perbedaan titik didihnya yang cukup besar, biasanya dilakukan untuk memisahkan dua zat cair atau lebih. Misalnya memisahkan campuran etanol dengan air. Seperti Anda ketahui pada tekanan 1 atm, titik didih air adalah 100oC sedangkan titik didih alkohol 78oC. Oleh karena perbedaan titik didih yang sangat besar ini, maka teknik pemisahan campuran dengan destilasi ini adalah cocok digunakan.

Gambar 1.4. Proses Pemisahan Campuran dengan teknik Destilasi d. Rekristalisasi merupakan teknik yang tidak jauh berbeda dengan teknik pemisahan campuran kristalisasi, akan tetapi perbedaanya adalah pemisahan ini selain didasarkan pada menguapakan zat pelarut dari zat terlarutnya, tetapi juga mendinginkan kembali. Proses mendinginkan kembali ini memanfaatkan

perbedaan

titik

beku

komponen-komponen

penyusun

campurannya. Contohnya pemisahan garam dari larutan garam dalam air. Larutan dipanaskan perlahan-lahan sampai tepat jenuh kemudian dibiarkan dingin dan garam akan mengkristal, lalu disaring.

Gambar 1.5 Proses Pemisahan Campuran dengan kristalisasi

c. Perubahan Materi Masih ingatkah Anda ketika diawal diminta untuk menganalisa penyebab perubahan yang terjadi pada peristiwa-peristiwa yang Anda jumpai pada Tabel 1. Misalnya kenapa kertas yang awalnya berbentuk lembaran berubah menjadi sobekan-sobekan kecil. Apakah ada energi yang menyebabkan perubahan tersebut?, kenapa ketika yang asalnya air (zat cair) ketika dikulkas menjadi es batu, apakah ada energi yang mempengaruhinya?. Karena pengaruh energilah komposisi materi tersebut berubah dari satu komposisi ke komposisi lainnya, atau dari suatu tingkat wujud ke tingkat wujud lainnya. Secara umum perubahan wujud dibedakan menjadi dua jenis yaitu perubahan fisis/fisika dan perubahan kimia. 1. Perubahan Fisis/fisika Perubahan fisis/fisika merupakan perubahan pada suatu materi yang tidak menyebabkan pembentukan materi baru; artinya unsur-unsur penyusunnya akan tetap sama dengan zat semula dan dapat dikembalikan ke wujud semula (reversible) walaupun tidak melalui reaksi kimia. contohnya adalah perubahan bentuk, ukuran, dan wujud benda (zat). Skema Perubahan wujud zat (fiska) tergambarkan dalam skema berikut: Gas 1

4 3

2 5 Padat

6

Cair

Gambar 1.6: Siklus perubahan tingkat wujud Keterangan:

1 = menyublim 2 = deposisi 3 = menguap

4 = mengembun 5 = membeku 6 = mencair

Sekarang cobalah Anda menganalisa peristiwa perubahan wujud yang ada di sekitar Anda, hasilnya tuangkan dalam Tabel. 1.6.

Tabel.1.6. Contoh peristiwa perubahan wujud No

Contoh peristiwa

1

Peristiwa perubahan wujud Mencair

2

Membeku

....

3

menyublim

....

4

Deposisi

....

5

Menguap

....

6

Mengembun

....

....

2. Perubahan Kimia Perubahan kimia merupakan kebalikan dari perubahan fisis/fisika. Jika perubahan fisika perubahannya tidak menyebabkan terbentuknya materi baru, maka pada perubahan kimia ini perubahannya dapat menyebabkan terbentuknya zat baru yang yang unsur-unsur penyusunnya berbeda dengan zat asalnya. Hal ini disebabkan karena adanya reaksi kimia. Peristiwa perubahan kimia banyak kita temukan dalam kehidupan sehari-hari dan ada di sekitar lingkungan kita, Sekarang cobalah Anda analisa contoh perubahan kimia yang ada di lingkungan sekitar Anda. Tabel.1.7. Contoh Peristiwa Perubahan Kimia No

Peristiwa perubahan Kimia

Contoh peristiwa

1

Fermentasi (peragian)

Pembuatan tape, pembuatan tempe....

2

Dekomposisi (pembusukan)

....

3

Sintesis (pembentukan

....

senyawa) 4

Analisis (penguaraian

....

senyawa) 5

Oksidasi

....

6

Peristiwa pernapasan pada

....

mahluk hidup

Sub Kegiatan Belajar 2 ENERGI Pengantar Energi, sebuah kata yang tidak asing ditelinga kita, ia dekat dengan keseharian kita semua. Energi merupakan konsep penting yang harus kita ketahui bersama, peserta didik dan termasuk Anda para pendidik. Pada sub Kegiatan Belajar (SKB) ini Anda akan diajak mengenal lebih dekat tentang energi dan perubahan yang menyertainya. Secara lebih rinci pada SKB 2 ini pokok-pokok materi meliputi: 1. Hakikat energi 2. Hukum kekekalan energi. 3. Bentuk-bentuk energi dan perubahannya 4. Hakikat pesawat sederhana 5. Jenis-jenis pesawat sederhana 6. Menghitung keuntungan mekanis pada pesawat sederhana 7. Manfaat pesawat sederhana dalam memecahkan permasalahan kehidupan sehari-hari. 8. Hakikat suhu dan kalor dan peristiwa yang menyertainya 9. Konversi suhu dengan menggunakan Termometer skala suhu Celcius, Reamur, Fahrenheit Dan Kelvin. 10. Peristiwa suhu dan kalor dalam kehidupan sehari-hari 11. Bentuk perpindahan kalor pada benda (konduksi, konveksi dan radiasi) a. Konsep Energi Mendalami konsep energi sebaiknya kita mulai dari menganalisa peristiwaperistiwa yang ada disekitar Anda terlebih dahulu. Tabel 2.1. Analisa kebutuhan Energi No

1. 2.

Aktivitas sehari-hari Memasak air dengan water heater /kompor gas/tungku Memasak nasi dengan Rice Cooker/tungku

Energi yang digunakan Listrik/kimia/panas

Sumber bahan baku energi ....

Listrik/panas/kimia

....

3.

....

....

....

4.

....

....

....

5.

....

....

....

6

....

....

....

Jika kita analisa tabel 2.1. Energi memiliki peran penting dalam kehidupan manusia, pekerjaan-pekerjaan kita akan lebih mudah dikerjakan, ringan, efektif dan efisien. Berbicara tentang energi, maka akan melekat padanya juga tentang bahan baku energi itu sendiri. Sekarang Anda coba pikirkan apa yang terjadi seandainya alat-alat tadi tidak ada sumber bahan bakunya? Apakah alat-alat tadi akan bekerja dengan optimal? tentu tidak bukan?. Oleh karenanya memahami konsep energi ini adalah sesuatu yang kompleks, tidak hanya mempelajari konsep energi semata, akan tetapi para pebelajar juga harus berpikir bagaimana sumber energi (bahan baku) itu tetap lestari, terjaga dengan baik, maka tentu konsekuensinya adalah harus menjaga dan merawat lingkungan alam sekitar dengan baik pula. Tabel 2.1 juga memberikan gambaran secara jelas bahwa kegiatan-kegiatan manusia akan berjalan dengan baik, jika alat-alat yang digunakan manusia untuk beraktivitasnya tersebut ditunjang dengan energi yang cukup, energi yang cukup tentu juga harus ditopang oleh sumber energi yang cukup pula. Oleh karenanya dapat disimpulkan bahwa benda dikatakan memiliki sebuah energi jika benda tersebut dapat melakukan kerja atau usaha secara optimal, dengan kata lain Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Energi dalam satuan internasional, satuannya dinyatakan dalam joule (J) atau kalori (kal). Sekarang Anda coba pikirkan kembali, apakah aktivitas bergerak, berpikir, bekerja dan bernafasnya seseorang memerlukan energi? Jelaskan kenapa? Ya. Tepat! Salah satu jawabannya adalah tanpa energi kita tidak mampu bekerja, bergerak, berpikir dan bahkan mungkin tidak akan mampu menarik

nafas. Demikian juga makhluk dan benda-benda di alam ini tidak akan mengalami perubahan jika tidak ada energi. Jika kita tilik kembali materi SKB 1 tentang materi dan perubahannya bagian perubahan materi, pada bagian ini mengisyaratkan bahwa materi pasti mengalami perubahan, baik fisika maupun kimia, dengan demikian setiap materi mengandung dan terkait dengan energi. Bila materi berubah akan disertai perubahan energinya, maka energi adalah sesuatu yang menyertai perubahan materi itu. Berkenaan dengan energi yang dikandung sebelum dan sesudah perubahan dikenal dengan dua istilah yaitu eksotermik dan endotermik. 1) Eksotermik adalah kondisi dimana energi yang dikandung materi sebelum perubahan lebih besar dari sesudahnya, maka akan keluar sejumlah energi. 2) endotermik jika energi materi sebelum perubahan lebih kecil dari sesudahnya, maka akan diserap sejumlah energi. b. Sumber energi Sumber energi secara umum ada dua yaitu: 1. Renewable (dapat diperbaharui): misalnya air (air terjun dan ombak laut), cahaya matahari , dan angin. 2. Unrenewable (tidak dapat diperbaharui) misalnya nuklir fosil (bahan bakar minyak dan gas) c. Bentuk energi dan perubahannya Pernakah Anda mendengar “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan”?. Ya. Istilah ini adalah istilah populer untuk menggambarkan kondisi dimana materi itu sejatinya tidak hilang, ia hanya bermetamorfosa dari satu bentuk ke bentuk lain, dari satu ukuran ke ukuran lain, dari satu posisi ke posisi lain, dari wujud yang satu ke wujud yang lain. Disinilah esensi dari sebuah energi itu, kemampuan melakukan metamorfosa dari satu bentuk ke bentuk yang lain itulah ia dipahami sebagai kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha.

Bentuk energi pada dasarnya terbagi menjadi dua macam yaitu energi potensial dan energi kinetik, gabungan dari kedua energi tersebut merupakan energi mekanik. Namun ada juga bentuk energi yang memiliki sumber berbeda. a) Energi kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena gerak atau kecepatannya. Besarnya energi kinetik suatu benda bergantung pada massa dan kecepatan benda. Benda bermassa m bergerak horizontal dengan kecepatan v maka Ek benda secara persamaan dapat dinyatakan sebagai beikut Ek = ½ m.v2

Ek m

= energi kinetik (J) = massa benda (kg)

v

= kecepatan gerak benda (ms-1)

b. Energi potensial m

Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena posisi kedudukannya (ketinggian) terhadap gaya tarikan gravitasi. Jika pada Energi kinetik bergantung pada besarnya

h Gambar 2.1

massa

bergantung

pada

dan

massa

dan

maka

ketinggian

Ep

Besarnya

(h).

Secara

matematis dapat dinyatakan persamaannya sebagai berikut: Ep = m g h

Keterangan: Ep = Energi potensial (J) m = massa benda (kg) g

= percepatan gravitasi (ms-2)

h

= posisi ketinggian terhadap tanah (m)

Contoh Soal:

kecepatan,

1. Sebuah Sukun berada pada ketinggian 7 m dari permukaan tanah. Bila massa buah Sukun 500 gr. Percepatan grafitasinya 10 N/kg, tentukan energi potensialnya ? 2. Sebuah kendaraan bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Bila massa mobil itu 900 kg, tentukan energi kinetiknya ? Jawab: 1. Penyelesaian h = 7 m m = 500 g =0,5 kg g = 10 N/kg Maka energi potensial yang dimiliki mangga adalah : Ep = mgh = 0,7 kg x 10 N/kg x 7m =

49 J

2. Penyelesaian V = 72 km/jam = 20 m/s M = 900 kg Energi kinetik mobil adalah :

Ek 1 mv2 2 = 1 900kg20m / s2

2



= 1 900kg 400m2 / s2



2 = 180.000 J c) Energi Mekanik Energi mekanik merupakan energi total yang dimiliki benda. Energi mekanik juga dapat dikatakan jumlah energi kinetik dan potensial. Secara matematis dapat dirumuskan: Em = Energi Potensial (J) Em = Ek+Ep

Ek = Energi Kinetik (J) Ep = Energi Potensial (J)

d) Energi panas (kalor) Berbicara tentang energi panas, kita lihat dulu beberapa peristiwa dalam kehidupan sehari-hari Anda. Pernakah anda memasak air? Bagian manakah yang dipanasi dari teko tersebut? Jika bagian bawah dipanasi, apa yang terjadi pada air dan teko? Apakah kedudukan air berubah? Mengapa bisa berubah? apakah bagian atas teko akan terasa panas juga? Mengapa demikian?. Energi panas (kalor) yang karenanya sebagai energi, maka ia dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya, dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Mempelajari tentang panas tidak lepas dari kajian tentang suhu. Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Derajat panas atau dinginnya suatu benda ini tidak secara otomatis menunjukkan banyaknya panas pada benda benda tersebut. Maksudnya suhu air dalam satu gelas mungkin sama dengan suhu air panas yang mengisi penuh sebuah termos, tetapi jumlah panas (kalornya) nya jelas berbeda. Besarnya energi panas yang mengalir pada suatu benda dapat ditentukan dari besarnya perubahan suhu, massa benda, dan kalor jenis. c. Perhitungan Suhu (Skala suhu Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin) Derajat

panas

dinginnya

suatu

benda

pada

umumnya

diukur

dengan

menggunakan alat ukur suhu yaitu termometer. Prinsip kerja dari termometer adalah terjadinya perubahan zat yang disebabkan panas. Perubahan tersebut seperti perubahan volume, warna, atau perubahan nilai hambatan listrik suatu bahan. Termometer dalam pengggunaannya menggunakan beberapa skala yaitu skala suhu Celcius, skala suhu Reamur, skala suhu Farenheit, dan skala suhu Kelvin. Keempat macam skala suhu dalam termometer tersebut tentunya memiliki karakteristik

yang

berbeda-beda.

Penetapan

skala

pada

termometer

menggunakan dua titik acuan yaitu penetapan titik tetap bawah menggunakan

es murni yang sedang melebur pada tekanan 1 atmosfer, adapun titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer (76cmHg). Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai skala-skala suhu yang dipergunakan dalam termometer. a. Skala Suhu Celcius Skala suhu Celcius termasuk skala suhu yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Skala ini ditetapkan oleh Anders Celcius (1701-1744), seorang ahli fisika dari Swedia. Anders Celcius menetapkan titik tetap bahwa berdasarkan titik beku air sama dengan 0 derajat, dan titik didih air sama dengan 100 derajat sebagai titik tetap atas. Di antara jarak kedua titik tersebut dibagi menjadi 100 satuan derajat. Skala Celcius memiliki satuan derajat Celcius yang ditulis 0C. b. Skala Suhu Kelvin Skala Kelvin tidak dikalibrasi berdasarkan titik lebur es dan titik didih air, tetapi dikalibrasi berdasarkan energi yang dimiliki oleh partikel-partikel dalam benda. Apabila suhu benda turun, gerak partikel lambat. Sebaliknya, apabila suhu benda naik gerak partikel cepat. Ketika suhu benda mencapai –273,15oC, biasanya dibulatkan menjadi –273oC, partikel-partikel tidak bergerak sama sekali. Suhu –273oC merupakan suhu paling rendah yang dapat dimiliki benda. Oleh karena itu, suhu –273oC dinamakan suhu nol mutlak. Perbandingan skala suhunya adalah 100. c. Skala Suhu Reamur Skala suhu Reamur dinamai oleh Rene Antoine Ferchault de Reamur dari Perancis, Ia adalah orang yang pertama kali mengusulkan termometer ini (1731). Titik beku air skala suhu ini adalah adalah 0 derajat Reamur, sedangkan titik didih air 80 derajat Reamur. Penulisan nilai suhu skala Reamur, misalnya 30 dejarat Reamur, ditulis 300R. Skala ini mulanya dibuat dengan alkohol, jadi termometer Reamur yang dibuat dengan

raksa sebenarnya bukan termometer Reamur sejati. Saat ini skala Reamur jarang digunakan kecuali di Industri permen dan keju. Perbandingan Skala suhunya adalah 80. d. Skala Suhu Fahrenheit Skala suhu Fahrenheit, Amerika. Suhu titik

sering digunakan di

lebur es 32oF dan suhu titik

didih air 212oF. Perbandingan skala suhunya 180.

Berdasarkan

pemaparan

beberapa

skala

suhu

tersebut,

ilustarasi

perbadingannnya seperti pada gambar 2.2. Dari gambar ini dapat dilihat perbandingan skala antara titik beku atau titik bawah dan titik didih atau titik atas dari skala-skala tersebut.

Gambar. 2.2. Konversi skala Suhu pada Termometer

Jika kita cermati skala suhu di atas dapat kita tuliskan beberapa temuan. Skala suhu

Celcius 0 C 100 : 20

Selisih titik didih-titik beku Pembanding 5

Farenheit-32 0 F-32 180 : 20

Reamur 0 R 80 : 20

KelvinK-273 100 : 20

9

4

5

Perbandingan mengkonversi skala suhu Celcius ke skala lainnya : Skala Celcius ke Skala Reamur fTC =

5

Skala Reamur ke Skala Celcius

TR.

7TR =

4

Skala Celcius ke Skala Farenheit 76TC =

5

(TF – 32)

TF =

9

(TC +32)

5

Skala Celcius ke Skala Kelvin

Skala Kelvin ke Skala Celcius hfTK = TC + 273

5

5

Tc

Skala Farenheit ke Skala Celcius

9

ttTC =

4

5

(TK – 273)

d. Perpindahan Kalor pada Benda Perpindahan kalor? Jika kita pahami konsep perpindahan, pada dasarnya segala sesuatu yang berpindah terjadi karena ada perbedaan, dan pada konteks ini perpindahan kalor (panas) lebih disebabkan karena adanya perbedaan suhu. Perbedaan suhu inilah yang menjadi penyebab berpindahnya Kalor. Kalor dari suatu benda yang bersuhu tinggi ke benda lain yang bersuhu rendah. Benda yang bersuhu tinggi cenderung melepas atau mengeluarkan kalor, begitupun sebaliknya, benda bersuhu rendah cenderung menerima atau menyerap Kalor. Kalor dapat mengubah wujud materi atau zat. Perubahan wujud zat bergantung pada jumlah kalor yang diterima atau jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat yang bersangkutan. Dari berbagai kenyataan ini kita dapat simpulkan, bahwa 1. kalor (panas) dapat mengubah suhu suatu benda. Perubahan suhu ini terjadi karena perpindahan kalor yang terjadi diantara zatnya. 2. Kalor juga dapat merubah wujud suatu benda. Perubahan wujud ini terjadi karena perpindahan panas (kalor) yang terjadi pada zatnya juga. Sekarang analisalah beberapa perubahan wujud ini, pada proses perubahan wujud manakah yang menyerap dan menerima kalor. Tabel 2.1 Kebutuhan energi dalam proses perubahan wujud zat Menyerap=menerima Kalor

Melepas Kalor

Melebur/mencair : padat

....

menjadi cair ....

....

....

....

....

....

Berbicara mengenai perpindahan kalor, maka kita mengenal setidaknya ada tiga cara terjadinya perpindahan kalor, yaitu melalui cara konduksi, cara konveksi, dan cara radiasi. 1. Konduksi Konsep Konduksi pada prinsipnya akan terjadi jika ada perbedaan panas pada benda itu sendiri. Bagaimana cara kita menciptakan perbedaan panas itu? Tepat sekali, salah satu ujung benda (misalnya besi) kita beri perlakuan dengan cara didekatkan kepada sumber panas, atau kita bisa beri sumber panas, maka akan terjadi perbedaan panas antara besi bagian yang dekat dengan sumber panas dengan yang jauh dengan sumber panas. Perbedaan panas inilah yang akan menyebabkan panas akan berpindah dari besi yang panas ke besi yang dingin. Konsep inilah kemudian yang dikenal dengan konsep Konduksi. Konduksi secara definitif adalah proses pemindahan panas (kalor) melalui suatu zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel zatnya. Contoh peristiwa konduksi dalam kehidupan sehari-hari adalah saat Anda memasak dengan menggunakan panci berbahan alumunium atau baja, maka api dari kompor akan memanaskan bagian dasar panci yang kemudian panas akan disebar ke seluruh permukaan badan panci. Peristiwa konduksi pada umumnya terjadi pada zat padat. Agar Anda dapat memahami konsep konduksi, carilah peristiwa konduksi disekitar Anda yang termasuk konduksi. Peristiwa Konduksi dalam kehidupan sehari-hari

1. .... 2. .... 3. ....

Zat perantara pada peristiwa konduksi pada umumnya memiliki karakteristik tertentu. Berdasarkan kemampuan kuat lemahnya benda menghantarkan panas, maka dibedakan menjadi dua kelompok yaitu konduktor dan isolator. Kelompok Konduktor merupakan kumpulan benda atau zat dimana benda-benda ini dapat menghantarkan panas dengan sangat baik, bahan-bahan penyusun konduktor ini biasanya terbuat dari besi, tembaga, baja, emas, alumunium, perak, seng, kuningan dan sejenisnya. Sedangkan isolator merupakan kelompok benda-benda yang sukar menghantarkan panas. Biasanya kelompok ini bahan dasar penyusunnya adalah kayu, karet, kain, kaca, karet, plastik dan sejenisnya. 2. Konveksi Konveksi istilah yang digunakan untuk peristiwa perpindahan panas melalui zat perantara pada medium yang mengalir (fluida) yaitu pada zat cair dan gas. Oleh karenanya konveksi sering dinamakan sebagai peristiwa aliran panas. Kenapa aliran? Karena peristiwa konveksi ini hanya terjadi pada medium zat yang mengalir yaitu zat cair dan zat gas saja, dan proses ini akan berlangsung selama proses pemanasan terjadi. Contohnya aliran air di panci saat dipanaskan. Pada saat air di panci dipanaskan, maka bagian air yang paling bawah akan panas terlebih dahulu, pada saat air yang ada pada bagian bawah panci mengalami panas, maka akan berkurang massa jenisnya, sehingga akan mengalami proses naik ke permukaan bagian atas. Tempat air panas yang sudah berpindah ke atas permukaan akan tergantikan posisinya oleh air yang dingin yang posisi awalnya di atas permukaan tadi. Air dingin tadi akan mengalami hal serupa dengan air yang panas sebelumnya. Proses seperti ini akan terus berulang sampai akhirnya seluruh bagian air menjadi panas. Contoh lain dari konveksi adalah aliran udara di daerah pantai yang menyebabkan terjadinya angin darat dan angin laut. Pada prinsipnya adalah sama dengan peristiwa konveksi pada zat cair. Udara yang terkena panas (kalor)

terlebih dahulu, maka massa jenisnya akan kecil. Jika peristiwa ini di siang hari maka udara yang ada di atas daratan akan mengalami panas terlebih dahulu, sehingga massa jenis udara di atas daratan lebih kecil dibandingkan massa jenis udara di atas lautan, oleh karenanya udara di atas daratan akan mengalami proses naik ke atas permukaan laut, seiring dengan berpindahnya udara yang ada di atas daratan, udara yang ada di atas lautpun melakukan hal yang sama, ia akan mengisi udara di atas daratan yang sudah ditinggalkan udara yang sebelumnya. Proses ini berlanjut seperti membentuk siklus aliran, aliran udaranya sering dikenal dengan angin darat dan angin laut. Secara definitif Konveksi dapat disimpulkan sebuah peristiwa perpindahan panas, yang

melalui

zat

perantara

fluida

(cair,gas)

yang

disertaipula

dengan

perpindahan partikel zatnya. Agar lebih memahami, cobalah Anda lihat fenomena pemasangan fentilasi atau pemasangan AC di rumah. Kenapa pemasangannya selalu di atas, tidak di bawah? Carilah lebih jauh penjelasannya dari berbagai literatur yang relevan ya. Semoga berhasil. 3. Radiasi Jika konveksi istilah lainnya adalah aliran, maka Radiasi mempunyai nama sinonim yaitu pancaran. Radiasi atau pancaran ialah proses perpindahan panas (kalor) yang dalam perambatannnya tidak memerlukan zat perantara/medium perambatannya. Sebagai contoh, panas pancaran sinar matahari ke permukaan bumi. Panas dari pancaran matahari dapat sampai ke bumi, walaupun jarak antara bumi dan matahari sangat jauh dan diantara bumi dan matahari terdapat ruang hampa. Oleh karena itulah maka pancaran matahari termasuk peristiwa radiasi. e) Azas Black Asas Balck pertama kali diukur oleh Joseph Black Pada tahun 1791. Memahami peristiwa Asas Black akan lebih paham jika kita memulai dengan peristiwa yang

sering kita lakukan sehari-hari. Pernakah Anda mencampurkan Air panas dengan air dingin? Apa tujuan Anda mencampurkan air panas dengan dengan air yang lebih dingin tadi? Ya. Tepat, secara tidak langsung proses yang Anda lakukan adalah bagian dari aplikasi peristiwa Asas Black dalam kehidupan sehari-hari. Pada saat Anda menuangkan air yang memiliki temperatur lebih rendah ke dalam gelas yang berisi air bertemperatur lebih tinggi, kemudian Anda aduk maka air akan terasa hangat tidak lagi panas seperti kondisi awal. Mengapa hal ini bisa terjadi? berikut penjelasannya. Ketika dua zat yang berbeda temperatur dicampur maka akan terjadi aliran energi atau Perpindahan energi dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah. Aliran energi atau perpindahan energi inilah yang dikenal dengan kalor artinya zat yang bertemperatur tinggi melepaskan kalor kemudian kalor tersebut diterima oleh zat yang bertemperatur rendah. Hal ini akan terjadi secara terus-menerus sehingga temperatur pada kedua zat tersebut akan sama, saat kedua temperatur zat sama, maka sudah tidak ada lagi aliran energi atau perpindahan energi yang terjadi. Karena pada prinsipnya aliran energi panas akan terjadi jika terdapat perbedaan temperatur. Jika sudah tidak ada, maka tidak ada lagi aliran energi didalamnya. Pada peristiwa tersebut di atas menunjukkan terjadi perpindahan kalor karena kalor

meninggalkan

zat

yang

bertemperatur

tinggi

menuju

zat

yang

bertemperatur rendah. konsep inilah yang dikenal dengan “Asas Black”. secara rinci Asas Black berbunyi sebagai berikut: 1. Jika dua buah benda yang berbeda temperatur dicampurkan maka benda yang

bertemperatur

tinggi

memberi

kalor

pada

benda

yang

bertemperatur rendah, sehingga temperatur akhirnya sama.

2. kedua jumlah kalor yang diserap benda bertemperatur rendah sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda bertemperatur tinggi. secara matematis Asas Black dinyatakan dengan persamaan: Qlepas = Qterima

f. Energi dan Usaha Dalam kehidupan sehari-hari, pernakah Anda mendorong suatu benda? Apa yang terjadi? Berpindah atau tetap? Jika kita tilik dari konsep fisika, usaha tidak lepas dari gaya dan perpindahan. Bila gaya bekerja pada sebuah benda sehingga benda berpindah selama gaya bekerja, maka gaya tersebut melakukan usaha. Dengan kata lain, seandainya pada saat kita mendorong suatu benda dan benda itu berpindah, maka kita sudah melakukan usaha. Akan tetapi jika tidak ada perubahan maka dianggap kita tidak melakukan usaha, apa contohnya? Misal Anda mendorong tembok rumah, dan tembok tersebut tidak mengalami perpindahan selama ada gaya yang kita berikan, maka usaha kita dianggap tidak ada, atau nol. Usaha secara matematis dirumuskan dalam persamaan W = F.s Keterangan W = usaha (Joule) F = gaya (Newton) s = perpidahan benda (meter) lalu apa hubungan energi dan usaha? hubungan antara usaha dengan energi dapat tergambar dalam beberapa peristiwa. Sebagai contoh bahan bakar bensin memiliki energi untuk menggerakan kendaraan bermotor. Usaha pada dasarnya sama dengan perubahan energi yang terjadi. Oleh karena itu, satuan usaha sama dengan satuan energi, yaitu joule (J). g). Pesawat Sederhana Pernakah Anda melakukan mengungkit sebuah benda? Membuka tutup botol? Mengangkat air? Memotong kertas? Memotong sayuran? Membuka baut lemari atau sejenisnya? memotong kuku? dan atau Mengerek bendera? Jika pernah, apakah Anda melakukan semua kegiatan tersebut dengan tangan kosong atau menggunakan alat? Jika menggunakan alat. Tuliskan dalam Tabel yang sudah tersedia.

Tabel 2.2. Tabel penggunaan Alat pada kegiatan sehari-hari No

Aktivitas

Alat yang dipakai

Jenis alat Rumit

Sederhana(√)

(√) 1

Memotong kertas

....

....

....

2

Memotong sayuran

....

....

....

....

....

....

3. 4.

....

....

....

....

5.

....

....

....

....

6.

....

....

....

....

Jika kita analisa, aktivitas sehari-hari kita tidak lepas dari benda-benda tersebut di atas. Benda-benda yang digunakan untuk membantu tugas kita itu dalam konsep fisika dinamakan pesawat. Karena tingkat kerumitan pada pesawat yang sering kita gunakan tersebut sangat simpel (sederhana), maka pesawat-pesawat tersebut dinamakan dengan pesawat sederhana. Pesawat sederhana memberikan banyak keuntungan bagi para penggunanya, antara lain, mempercepat pekerjaan, dan mengubah arah, mengurangi gaya, dan mengurangi biaya yang yang dikeluarkan. Dengan kata lain semua itu mempermudah pekerjaan manusia dalam beraktivitas. Bagian ini akan mengajak Anda memahami konsep pesawat sederhana, definisi, jenis-jenis

pesawat

sederhana,

menghitung

keuntungan

mekanis

dan

mengaplikasikan keuntungan mekanis dalam kehidupan sehari-hari. Bagian pesawat sederhana yang akan dibahas pada kesempatan ini adalah tuas, katrol, roda berporos (gandar), bidang miring, sekrup dan baji. a) Tuas Tuas merupakan contoh pesawat sederhana yang digunakan untuk mengubah efek atau hasil dari gaya. Penggunaan Tuas pada umumnya digunakan untuk

mengungkit benda-benda yang berat, dengan tuas benda yang berat dapat dipindahkan dengan gaya yang lebih kecil. Caranya dengan menaruh salah satu ujung tuas di bawah batu, kemudian ujung yang lain diangkat dan ditekan.

Gambar 2.4 Penggunaan Tuas Agar lebih jelas tentang mekanisme kerja tuas (pengungkit), Anda akan diajak mengenal bagian-bagian penting dalam Tuas.

Gambar 2.5 Bagian-bagian tuas Keterangan: W= beban (N) lb = lengan beban= jarak antara beban dengan titik tumpu (meter) TT = Titik Tumpu lk = lengan kuasa (m) = Jarak antara Titik tumpu dengan Kuasa F = Gaya Kuasa (N) Memahami kondisi seimbang. Apa itu seimbang? Jika Anda lihat dari gambar 2.5, apakah kondisi tersebut sudah seimbang? Kemudian, jika diminta untuk menyeimbangkan, bagian mana yang harus seimbang? Antara mana dengan mana? Apakah antara sebelah kiri titik tumpu dengan bagian kanan titik tumpu? Ya. Anda tepat. Tuas akan mengalami keseimbangan jika memenuhi syarat yaitu

Bagian kiri titik tumpu = bagian kanan titik tumpu, secara matematik seperti berikut: Bagian kiri titik tumpu = bagian kanan titik tumpu Beban x Lengan beban = lengan kuasa x Kuasa Beban/Kuasa

= lengan kuasa/lengan beban W/F = lk/lb



Menghitung Keuntungan mekanis pada Tuas/Pengungkit

Berbicara tentang keuntungan mekanis, maka akan diarahkan tentang manfaat menggunakan pesawat sederhana. Sebelum Anda diajak mengenal dan menghitung keuntungan mekanis dari pesawat sederhana ini, Anda harus memperhatikan syarat kondisi setimbang pada sebuah pesawat sederhana, kunci sederhana adalah besarnya perkalian besarnya beban dan lengan beban yang terdapat disebelah kiri titik tumpu harus sama dengan jumlah perkalian gaya yang diberikan dan lengan kuasanya. Keuntungan mekanis dari tuas itu adalah perbandingan antara beban dengan kuasa, jika dituliskan dalam persamaan:

Contoh soal: 1). Sebuah batu beratnya 50 N diangkat dengan menggunakan tuas. Jika gaya yang diberikan sebesar 25 N, keuntungan mekanisnya adalah.... Penyelesaian:

Diketahui: W = 50 N F = 25 N Ditanyakan: Km? Menjawab soal ini sangatlah mudah, tidak perlu mencari panjang lengan kuasa ataupun lengan beban, cukup substitusikan besaran yang ada, maka : Km = W/F Km = 50 N/25 N Km = 2 Maka keuntungan mekanisnya adalah 2. Menghitung keuntungan mekanis sepintas tampak terlihat begitu mekanistik dan matematis.

Ia

tidak

mampu

menggambarkan

fenomena

sains

yang

sesungguhnya, dan tidak mampu menjadi problem solver dalam memecahkan masalah sains dalam kehidupan sehari-hari. Sssss tunggu dulu, tetaplah bertahan membaca dan mempelajari konsep ini, akan kita jelaskan lebih lanjut. Sekarang cobalah memecahkan masalah no.2 berikut. 2). Jika Anda diminta untuk mengungkit batu bermassa 300 kg, jika disamping Anda ada 2 buah tongkat A dan B masing-masing dengan panjang 1 meter dan 4 meter. langkah apa yang Anda lakukan? Manakah tongkat yang Anda pilih? Kenapa? Setelah memilih tongkat tersebut, apa langkah selanjutnya, agar diperoleh gaya yang dikeluarkan seminim mungkin? Sertakan alasannya? Jawaban:

....

Jika kita cermati dari soal kedua tersebut, perlu pemahaman lebih mendalam tentang mempelajari dan memahami keuntungan mekanis pada pesawat sederhana, agar mendapatkan manfaat dalam kehidupan sehari-hari. 

Jenis Tuas

Tuas dibedakan menjadi tiga macam, perbedaan ini didasarkan pada letak ketiga komponen pada tuas yaitu posisi titik tumpu (TT), beban (B) dan kuasa (K).

1) Tuas jenis pertama Tuas jenis pertama ini didasarkan pada kedudukan titik tumpu (TT) berada diantara titik beban dan titik kuasa. Contohnya: jungkat jungkit, gunting, dll. 2) Tuas Jenis Kedua Tuas jenis kedua ini didasarkan pada kedudukan titik beban berada diantara titik tumpu dan titik kuasa. Contohnya: gerobak dorong, dll. 3) Tuas Jenis Ketiga Tuas jenis ketiga ini didasarkan pada kedudukan titik Kuasa berada diantara titik tumpu dan titik Beban. Contohnya: alat pemancing ikan, dll. b) Katrol Katrol merupakan salah satu pesawat sederhana yang meiliki manfaat memudahkan pekerjaan manusia dalam hal mengangkat benda ke atas atau ke arah vertikal. Fungsinya merubah gaya angkat ke atas menjadi gaya tarik kebawah, sehingga penarikan beban lebih mudah.



Katrol Bebas

Sumber Gambar http://www.mikirbae.com/2016/01/pesawat-sederhana-pada-rangka-manusia.html

Gambar 2.7 Katrol Bebas

 



Menghitung keuntungan mekanis Katrol Bebas



Menentukan KM katrol Bebas, pada intinya seperti pada tuas dan katrol tetap



Pada katrol tetap lengan kuasa (lk) = 2 lengan beban (lb)



Bagian kiri titik tumpu



Beban x Lengan beban = lengan kuasa x Kuasa

= bagian kanan titik tumpu

c) Roda Bergandar/Roda berporos Istilah

Gandar

dimasyarakat

lebih

dikenal

dengan

istilah

“As”.

Roda

bergandar/berporos merupakan salah satu pesawat sederhana yang memiliki manfaat memudahkan pekerjaan manusia dalam memperbesar kecepatan dan gaya. Fungsinya memungkinkan mempercepat gerak manusia. Karakteristik roda berporos / bergandar ini memiliki sebuah roda atau pemutar yang dihubungkan dengan sebuah poros atau gandar yang juga bisa berputar.

Secara umum diameter rodanya lebih besar dibandingkan dengan diameter gandar/porosnya. Keuntungan mekanik dari roda berporos/gandar ini adalah berupa gaya.

Sumber gambar: http://ipapesawatsederhana.blogspot.co.id/2014/10/pesawat-sederhana.html

Gambar. 2.8 Roda Bergandar / berporos Beberapa alat/pesawat yang bekerja berdasarkan prinsip kerja roda bergandar misalnya beberapa jenis roda (roda sepeda, roda motor, roda mobil, roda pesawat terbang), setir mobil, setir kapal, dll.

Sumber Gambar:

http://oratoto.blogspot.com/2016/04/makalah-capstan.html

(a)

Sumber Gambar

http://www.maribelajar.web.id/2015/02/pesawat-sederhana.html

(b)

Gambar.2.9 (a) Kapstan (mesin penarik tali tambat pada kapal), (b) roda sepeda

d) Bidang Miring Bidang miring merupakan salah satu pesawat sederhana yang memanfaatkan konsep panjang lintasan dan ketinggian. Bidang miring digunakan untuk mempermudah usaha, tetapi tidak mengurangi besarnya usaha yang dilakukan. Dengan menggunakan bidang miring, maka kuasa untuk menarik atau mendorong beban menjadi lebih kecil dibandingkan ketika beban harus diangkat langsung. Keuntungan mekanik dari penggunaan bidang miring dirumuskan :

Sumber gambar: https://arsyadriyadi.blogspot.co.id/2011/08/bidang-miring.html

Gambar 2.10 Ilustrasi Bidang Miring

Keuntungan mekanis dari bidang miring dituliskan dalam persamaan:

W = Beban (N) F = gaya dorong (N) l = panjang lintasan bidang miring (m) h = ketinggian bidang miring (m) Contoh soal

1. Ahmad menimbah air dari sumur menggunakan katrol, jika massa air yang diambil adalah 2 kg. (9,8 m.s-2) a. Berapakan keuntungan mekanisnya? b. Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik tali tersebut ? c. Apakah tingkat kemudahannya sama antara menimbah air menggunakan katrol dengan yang tidak menggunakan katrol Penyelesaian : a. Keuntungan menggunakan katrol tetap selalu 1. b. Karena keuntungan katrol tetap adalah 1, maka besarnya gaya yang dikeluarkan sama dengan berat beban (W=F). Besarnya W didapatkan dari perkalian massa dan gaya gravitasi bumi W = m.g W = 2 kg x 9,8 m. s2

W = 19,6 kg. m. s-

2

W = 19,6 Newton

Karena W=F, Maka besarnya F adalah 19,6 Newton. c. Walaupun gaya yang dikeluarkan sama dengan saat menimba air tanpa menggunakan katrol, akan tetapi tingkat kemudahannya berbeda. Menimbah air menggunakan katrol akan terasa lebih muda, hal ini arah gaya yang kita lakukan saat mengeret timbah arahnya searah dengan arah gaya gravitasi bumi. 2. Ali memindahkan peti menggunakan pengungkit, jika panjang pengungkit 12 meter, jarak titik tumpu ke titik beban 2 meter, dan bebannya adalah 500 N. Berapakah: a. Berapakan keuntungan mekaniknya? b. Berapakah gaya yang diperlukan untuk mengungkit peti tersebut ? Penyelesaian : a. Keuntungan mekanik pengungkit

Jadi keuntungan mekanisnya adalah 5

b. Gaya yang dikeluarkan adalah

Jadi, gaya yang harus dikeluarkan untuk memindahkan peti adalah 100 N.

Sub Kegiatan Belajar 3 GELOMBANG Pengantar Pada Sub kegiatan belajar (SKB) 3 ini, Anda akan diajak mempelajari tiga pokok kajian yaitu : SKB 1 : Hakikat gelombang SKB 2 : Cahaya SKB 3 : Bunyi Secara garis besar pokok-pokok belajar pada SKB 3 ini adalah seperti pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Garis-garis besar pokok-pokok materi SKB 3 pada KB 1. Gelombang Cahaya Bunyi 1. Hakikat gelombang 1. Pengertian cahaya 1. Hakikat bunyi 2. Mengidentifikasi 2. Pemantulan cahaya 2. Syarat terjadinya bunyi peristiwa yang 3. Hukum pemantukan 3. Ciri-ciri gelombang bunyi berkaitan dengan cahaya pada cermin 4. Jenis bunyi berdasarkan gelombang datar frekuensinya 3. Proses terjadinya 4. Peristiwa-peristiwa 5. Karakteristik gelombang gelombang yang memanfaatkan bunyi 4. Jenis-jenis gelombang sifat-sifat cahaya dalam berdasarkan medium kehidupan sehari-hari perambatannya 5. Jenis jenis gelombang berdasarkan arah rambat gelombang Tujuan belajar pada SKB 3 pada KB 1 adalah agar Anda memahami konsepkonsep penting yang menyertai dari konsep tersebut. Secara umum tujuan pembelajaran pada SKB 1 ini adalah : 1. Menganalisis masalah sehari-hari yang berkaitan dengan suhu dan kalor 2. Memahami konsep gelombang 3. Menjelaskan konsep cahaya dan berbagai sifat serta manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari. 4. Menjelaskan konsep gelombang bunyi serta manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari.

Gelombang? Apakah Anda pernah mendengar kata gelombang? Gelombang air, gelombang bunyi, gelombang radio, gelombang cahaya, gelombang air, gelombang tali dan gelombang-gelombang lainnya. Lalu apa itu gelombang? Mempelajari konsep gelombang, sebaiknya kita kenali terlebih dahulu konsep prasyaratnya yaitu “Getaran”. Memahami konsep gelombang selalu beririsan dan melekat didalamnya yaitu konsep getaran. Lalu apa itu getaran? Getaran dalam konsep fisika didefiniskan sebagai gerakan/peristiwa bolak-balik suatu benda secara teratur melalui titik kesetimbangan. Konsep getaran dapat kita pahami melalui beberapa contoh sederhana misalnya getaran pada bandul sederhana yang digantung, getaran senar gitar pada saat dipetik, getaran pada ujung penggaris yang diberi dorongan/tarikan ke bawah dan dilepaskan. Perhatikan ilustrasi Gambar 3.1.

A. Kondisi Setimbang

Sumber gambar: http://idschool.net/smp/fisika-smp/contoh-soal-getaran-dan-gelombang/

Gambar 3.1 Ilustrasi konsep getaran

Konsep getaran penuh pada ilustrasi bandul seperti pada gambar di atas adalah, kondisi pada saat bandul dalam kondisi setimbang (A) diberi simpangan sejauh (C) kemudian dilepas, maka bandul akan bergerak bolak-balik secara teratur melalui titik setimbang yaitu (A). Peristiwa inilah yang disebut “Getaran“. Gerakan bandul dari posisi C-A-B-A-C disebut dengan getaran penuh, adapun gerakan dari C-A-B disebut getaran setengah penuh.

1.

Gelombang

a. Pengertian Gelombang Pernakah Anda melihat fenomena ombak di laut, riak-riak air di sungai atau kolam? Jika kita amati lebih dalam, peristiwa-peristiwa tersebut memiliki karakteristik yang sama satu dengan yang lainnya yaitu adanya gerakan perpindahan air, adanya gunungan air (lekukan naik turun), dan mengarah ke tempat (titik) tertentu. Gerakan atau riak-riak air yang membentuk lekukan turun-naik inilah yang disebut dengan gelombang air.

Sumber gambar: https://pixabay.com/en/drip-liquid-blue-water-wave-101068/

(a)

Sumber gambar: http://www.detoursenfrance.fr/portfolios/le

vagues-en-bretagne-4072

-spectacle-des-

(b)

Gambar 3.2 (a) Gelombang air di kolam., (b) gelombang air laut Lalu, bagaimana gelombang-gelombang air itu dapat terjadi? dengan kata lain bagaimana proses terjadinya gelombang-gelombang itu? menjawab hal ini dapat kita lakukan dengan beberapa percobaan sederhana berikut. 1. Siapakan air dalam wadah, kondisikan ruangan dalam kondisi tertutup 2. Diamkan air, jangan diberi perlakuan apapun (digerakkan, dicemplungkan benda, diteteskan air, atau sejenisnya? Pertanyaannya adalah jika air dalam wadah tadi tidak diberi perlakuan digeser, digerakkan, diangkat, ditiup, diteteskan dan sejenisnya, apakah terjadi gelombang air? 3. Sekarang cobalah kegiatan kedua, air yang dalam kondisi tadi, coba anda geser, tetesi air, tiupkan angin dan lainnya yang bisa membuat air tidak lagi diam. Pertanyaannya adalah apakah terjadi gelombang? Kalau begitu apa syarat utama terjadainya gelombang dari ilustrasi percobaan di atas? Ya. Tepat sekali, air bergelombang terjadi karena ada perlakuan (ditetesi,

dicelupkan benda, digoyang, dibenturkan dan sejenisnya), perlakuan ini dikenal dalam fisika adalah sebagai usikan (gangguan). Usikan-usikan inilah yang menyebabkan gelombang. Usikan atau getaran tidak lain adalah energi yang berpindah bukan medium airnya. Konsep inipun berlaku pada peristiwa-peristiwa gelombang yang terjadi dalam konteks sempit dan konteks jenis-jenis gelombang yang lebih luas. Peristiwa gelombang akan terjadi jika ada usikan, getaran dan energi. Usikan, getaran atau energi tersebut akan mengalami perambatan ke arah tertentu membentuk gelombang-gelombang yang lama kelamaan gelombang-gelombang tersebut tidak lagi terlihat. Oleh karenanya, konsep gelombang dapat didefiniskan sebagai peristiwa perambatan usikan (gangguan) yang besarnya berubah terhadap waktu yang menuju pada arah tertentu. Gangguan pada permukaan air tadi berlangsung secara periodik. Gangguan yang berlangsung secara periodik sepanjang waktu inilah yang disebut dengan getaran. Oleh karenanya kita dapat katakan bahwa gelombang merupakan getaran yang merambat. Sangat penting dipahami kembali bahwa dalam perambatan gelombang yang berpindah bukan zat perantaranya (medium perantaranya) tetapi getaran dari gelombang tersebut. Pada perambatan (perpindahan) ini energi berpindah sebagai getaran, getaran ini menggetarkan medium yang dilaluinya sehingga membentuk gelombang. b. Jenis-jenis gelombang Gelombang secara umum dapat dikelompokkan bermacam-macam. Perbedaan ini tergantung dari kriteria yang digunakan. Ada kriteria yang didasari pada arah rambat

dan arah getarnya, ada juga yang didasarkan pada medium

perambatannnya. 

Gelombang berdasarkan medium perambatan dibagi menjadi dua yaitu:

1. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium untuk perambatannya. Misalnya gelombang air, gelombang slinki, gelombang bunyi. 2. Gelombang elektromagnetik; gelombang yang mampu merambat baik terdapat medium ataupun tidak ada medium perambatan. Misalny gelombang radio gelombang cahaya, gelombang radar, gelombang tv.



Gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getarnya.

1. Gelombang longitudinal;

Gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Misalnya gelombang pada slinki dan gelombang bunyi,

Sumber Gambar http://blajar-pintar.blogspot.co.id/2012/02/besaran-pada-gelombang.html

Sumber Gambar https://rumushitung.com/2014/02/19/materi-gelombang-fisika/

Gambar 3.3 Ilustrasi Arah rambat dan arah getaran pada gelombang longitudinal 2. Gelombang transversal;

Gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Ciri pada gelombang transversal ini adalah gelombangnya membentuk lembah dan bukit secara bergantian. Contohnya gelombang permukaan air, gelombang cahaya, dan gelombang senar.

Sumber Gambar https://rumushitung.com/2014/02/19/materi-gelombang-fisika/

Gambar 3.3 Gelombang pada pegas (longitudinal) dan tali (transversal) Bila sebuah kita berikan usikan pada tali disalah satu ujungnya, maka kita telah memberi energi pada tali tersebut, pada bagian tali itu akan terjadi suatu bukit dan lembah seperti pada Gambar 3.3. Bukit dan lembah yang terjadi secara periodik dalam suatu medium disebut getaran pada gelombang transversal. c. Sifat-sifat Umum Gelombang 1) Gelombang dapat dibelokkan 2) Gelombang dapat dipantulkan 3) Gelombang dapat digabungkan 4) Gelombang dapat dilenturkan 1) Gelombang dapat dibelokkan (dibiaskan) Gelombang dapat dibelokkan biasanya dipengaruhi karena perbedaan medium perambatannya. Artinya pada kasus ini gelombang melewati dua atau lebih medium yang berbeda, misalnya udara dengan kaca, atau bisa juga gelombang datang dari udara ke kaca lalu ke air, dsb. Bila suatu gelombang dengan frekuensi tertentu memasuki medium yang berbeda, maka akan terjadi perubahan pada kecepatan (v) dan panjang gelombang (λ). Perubahan kecepatan tersebut dibarengi dengan peristiwa pembelokan arah gelombang yang disebut dengan pembiasan atau pembelokkan. Jika gelombang datang dari medium yang kerapannnya renggang ke medium yang kerapannya rapat, maka gelombang akan dibiaskan mendekati garis normal, dan sebaliknya.

2) Gelombang dapat dipantulkan Contoh yang sering kita temui adalah pada gelombang bunyi (peristiwa gema dan gaung), dan gelombang cahaya (peristiwa pemantulan cahaya pada cermin). 3) Gelombang dapat digabungkan (interferensi) Gelombang dapat digabungkan, dapat kita lihat fenomenanya pada peristiwa alat musik yang dimainkan secara bersama. Pada permainan alat musik walaupun

alat

musiknya

berbeda-beda,

frekuensinya

berbeda

beda,

merambat pada medium yang sama yaitu udara, dan dimainkan bersamasama, akan tetapi kita masih dapat membedakan suara khas dari masingmasing alat musik yang sedang dimainkan tersebut. Suara-suara tersebut tidak saling mempengaruhi satu sama lain, seakan-akan berdiri sendiri tanpa benturan. 4) Gelombang dapat dilenturkan (refraksi) Peristiwa ini terjadi pada saat gelombang yang awalnya lurus terhalang celah sempit, sehingga terbentuklah gelombang baru yang arahnya menyebar merambat ke segalah arah menyerupai lingkaran setelah melewati celah kecil. 2. Gelombang Cahaya Pada bagian jenis gelombang materi sebelumnya sudah dijelaskan, bahwa salah satu contoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya. Gelombang yang dengan medium atau tanpa medium perambatannya (ruang hampa) dapat merambat dengan baik. Cahaya merupakan gelombang elekromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia, kecepatan cahayanya senilai 3 x 108 m/s. Ia mampu merambat ke segala arah. Memahami konsep cahaya adalah salah satu bagian kecil yang harus dipahami oleh Anda para pendidik. Hal ini tidak lepas dari aktivitas kita termasuk anakanak yang membutuhkan cahaya, baik untuk bercermin, penerangan, ataupun untuk kepentingan lainnya dibidang teknologi yang lebih kompleks. Kita dapat

melihat benda-benda di sekeliling kita karena adanya cahaya, bandingkan dengan kondisi dimana tidak ada cahaya? Tentu kondisinya akan berbeda. Mata kita mampu melihat benda-benda disekitar salah satunya ada bantuan cahaya. Benda-benda yang memancarkan cahaya disebut sumber cahaya. Contoh lain dari sumber cahaya antara lain: cahaya lilin, cahaya lampu, cahaya bintang, maupun cahaya dari bulan. Apakah semua sumber cahaya dapat menghasilkan cahayanya sendiri? Bagaimana dengan bulan? Bulan bercahaya akan tetapi cahayanya bukan dari dirinya sendiri melainkan hasil pantulan dari cahaya matahari. Oleh karena kasus ini, maka tidak semua sumber cahaya dapat menghasilkan cahayanya sendiri. Pemantulan Cahaya Salah satu sifat gelombang cahaya adalah dapat dipantulkan. Pemantulan cahaya erat kaitannya dengan proses melihat manusia.

Dipantulkan

Mengenai Sumber cahaya

Benda

Indera Penglihat

Gambar 3.4. Ilustrasi proses melihat Jenis pemantulan dibagi menjadi dua yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur (sembarang). Pernakah Anda bercermin? Apakah terbentuk bayangan yang sama di cermin? Kenapa pada saat bercermin terbentuk bayangan, hal ini terjadi karena cahaya mengenai permukaan benda yang rata yaitu cermin datar. cahaya yang dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur, akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan ini disebut pemantulan teratur.

Sumber gambar: http://blajar-pintar.blogspot.com/2012/04/pemantulan-cahaya-jenis-dan-hukum.html

Gambar 3.5. Pemantulan teratur Berbeda halnya dengan pemantulan cahaya teratur yang mengenai benda yang rata, dan hasil pantulannnya dipantulkan teratur, maka pemantulan yang satunya adalah pemantulan yang hasil pantulannnya tidak teratur (difus), hal ini dikarenakan cahaya mengenai benda yang permukaan yang tidak rata, misalnya pohon, rumah, kertas, kain, dsb. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur.

Gambar 3.6. Pemantulan baur pada permukaan bidang yang tidak rata Peristiwa pemantulan baur dalam kehidupan sehari-hari secara sadar ataupun tidak terjadi pada saat cahaya dari kendaraan kita mengenai permukaan jalan yang tidak rata, hal ini tanpa kita sadari peristiwa ini berpengaruh pada tingkat kejelasan mata memandang jalan terutama di malam hari. Ketidakteraturan hasil pantulan cahaya pada peristiwa ini menyebabkan cahaya memantul ke segalah arah termasuk ke mata pengemudi, hal inilah yang menyebabkan jalanan terasa terang. Namun beda ceritanya jika jalanan basah karena hujan, permukaan jalanan menjadi rata akibat genangan air. Kondisi ini menyebabkan cahaya dari kendaraan kita hanya dipantulkan ke arah tertentu saja, yakni ke arah depan

jalanan sehingga pengemudi mengalami kesulitan karena tidak dapat melihat jalanan di depannya dengan baik. Pada saat sinar mendatangi permukaan cermin datar, cahaya akan dipantulkan. Garis yang tegak lurus bidang pantul disebut garisi normal. Pengukuran sudut datang dan sudut pantul dimulai dari garis ini. Sudut datang (i) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar datang (2), sedangkan sudut pantul r adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3). (1)

(2)

(3)

i r Gambar 3.7. Pemantulan cahaya Berdasarkan pengamatan dan pengukuran didapatkan bahwa: (1) sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; (2) besar sudut datang (i) sama dengan besar sudut pantul (r). Dua pernyataan di atas dikenal sebagai Hukum Snellius untuk pemantulan

cahaya. Contoh kasus: Pada gambar di bawah ini manakah sudut datang dan sudut pantul?

Gambar 3.8. Hukum Pemantulan cahaya Penyelesaian: Garis (2) pada gambar di atas melukiskan sinar datang ke permukaan cermin sedangkan garis (1) adalah garis normal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal. Jadi sudut datang adalah b,

sedangkan sudut pantul dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3) dan besarnya sama dengan sudut datang. Pada gambar sudut pantul adalah c. Lalu bagaimana cara mengukur besarnya sudut pantul? untuk dapat menjawab ini, hal yang paling sederhana dan dapat dilakukan di sekolah adalah dengan busur derajat. Langkah-langkahnya adalah: 1. Pastikan titik nol busur (titik tengah busur pangkal

derajat) sinar

berimpit sudut

dengan

yang

akan

diukur. 2. Pastikan garis dasar busur derajat berimpit dengan salah satu kaki sudut yang ingin diukur Sumber gambar: http://alatukur.web.id/busur-derajat-digunakan-saat-kita-membuat-sudut/

3.

Bacalah busur derajat anda secara tegak lurus, lalu hitung besar sudut dengan membaca besar sudut antara sinat pantul dan garis normal.

3. Gelombang Bunyi Mengingat kembali: 1. Gelombang terjadi karena ada gangguan/usikan 2. Usikan atau ganggguan ini menyebabkan getaran 3. Usikan, gangguan, getaran adalah sebuah energi 4. Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya dapat dipindahkan dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya 5. Bunyi termasuk contoh gelombang mekanik 6. Bunyi termasuk contoh gelombang longitudinal Gelombang bunyi sangat erat dalam kehidupan sehari-hari anak dan kita orang dewasa. Membicarakan gelombang bunyi tidak lepas dari konsep gelombang yang sudah disampaikan sebelumnya. Bunyi merupakan gelombang longitudinal

yang membutuhkan medium dalam perambatannya. Gelombang bunyi dapat merambat pada medium zat padat, cair dan gas. Bunyi merupakan salah satu bentuk energi. Getaran dari sumber sumber bunyi merambat melalui partikel-partikel di udara dalam bentuk rapatan dan renggangan. Ilustrasi gelombang bunyi bisa sampai terdengar oleh telinga manusia adalah seperti pada gambar 3.9.

Medium

Sumber Bunyi

Pendengar

Gambar 3.9. Ilustrasi proses mendengar Pada ilustrasi di atas tergambarkan bahwa proses perjalanan gelombang bunyi sampai ke telinga adalah berawal dari adanya sumber bunyi. Sumber bunyi merambat melalui medium (zat padat, cair dan gas), dan pendengar yang masih dalam jangkauan sumber bunyi. Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Bunyi tidak dapat merambat pada ruang hampa udara. Bunyi memiliki cepat rambatnlebihnkecilndibandingkanndengan cahaya. Oleh karena itu pada peristiwa petir, bunyi terdengar belakangan setelah cahaya kilat. Cepat rambat bunyi dipengaruhinolehnmedium perambatannya. Berkenaan dengan cepat rambat bunyi, ada dua hal penting dalam memahami cepat rambat bunyi, yaitu (1) medium yang lebih padat/rapat maka akan lebih mudah dan cepat proses perambatan bunyinya. Semakin padat/rapat susunan mediumnya makansemakin cepat perambatan bunyinya. Ini semakin

menegaskan bahwa medium zat padat adalah medium terbaik jika dibandingkan dengan medium cair dan gas. (2) Perbedaan suhu medium perambatan berpengaruh terhadap kecepatan bunyi merambat. Semakin tinggi suhu medium perambatannya maka semakin cepat bunyi merambat, demikian pula sebaliknya.

b. Sumber Bunyi Sumber bunyi merupakan sumber utama penyebab terjadinya getaran. Ada medium, ada pendengar yang baik, tetapi tidak ada sumber bunyi yang menyebabkan getaran, maka bunyi tidak akan terdengar. Artinya bunyi akan dapat terdengar jika ketiga syarat tadi terpenuhi dengan baik, jika salah satu syarat di atas tidak terpenuhi maka bunyi tidak akan terdengar oleh manusia. Bunyi dihasilkan oleh gangguan rapatan dan renggangan dalam suatu medium yang dapat meneruskan getaran. Bunyi yang dilepaskan dari sumber bunyi diberikan pada partikel-partikel mediumnya misalnya udara, maka tiap partikel medium menerima bunyi dan kemudian memberikannya pada partikel yang ada di dekatnya. Cara menggetarkannya dapat dipukul, dipetik atau degesek. c. Suara: gelombang bunyi yang dapat didengar kenapa sub judulnya ada gelombang bunyi yang dapat didengar? Memangnya ada gelombang bunyi yang tidak dapat di dengar manusia? Kita lihat penjelasan berikut: Gelombang bunyi, ternyata tidak semua gelombang bunyi dapat didengar oleh manusia. Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi tiga jenis: 1. Ultrasonik; gelombang bunyi yang memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz. Hanya dapat didengar oleh beberapa binatang, misalnya lumba-lumba dan kelelawar. Tingginya intensitas bunyi pada gelombang ultrasonik dikembangkan dan dimanfaatkan untuk beberapa teknologi, misalnya penggunaan USG dalam bidang kesehatan, mesin pendeteksi kedalaman air laut.

2. Audiosonik ; gelombang bunyi yang memiliki frekuensi antara 20-20.000 Hz (kondisi dimana manusia dapat mendengar) 3. Infrasonik ; gelombang bunyi yang memiliki frekuensi di bawah 20 Hz. Bunyi ini tidak dapat didengar oleh manusia. Hanya beberapa hewan yang memiliki kemampuan untuk mendengar bunyi ini antara lain jangkrik, laba-laba, dan anjing.

d. Pemantulan Bunyi Berdasarkan selang waktu antara bunyi asli dengan bunyi pantulannnya. Bunyi dibedakan menjadi dua yaitu gema dan gaung. 1. Gema: pemantulan bunyi, dimana bunyi pantul terdengar setelah bunyi asli selesai diucapkan. Umumnya jarak sumber suara letaknya berjauhan dengan penghalang gelombang. 2. Gaung; pemantulan bunyi, dimana bunyi pantul terdengar sebelum bunyi asli selesai diucapkan. Umumnya jarak sumber suara sengan penghalang gelombang berdekatan.