Gaya (fisika)

Untuk kegunaan lain dari Gaya, lihat Gaya (disambiguasi).

Gaya (bisa tarik atau tolak) timbul karena fenomena gravitasi, magnet atau yang lain sehingga mengakibatkan percepatan, a

Di dalam ilmu fisika, gaya atau kakas adalah apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami percepatan.^[1]. Gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum kedua Newton, sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat sebanding dengan gaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.

Penjelasan lain yang mirip, gaya netto yang bekerja pada sebuah benda adalah sebanding dengan laju perubahan momentum yang dialaminya.^[2]

Gaya bukanlah sesuatu yang pokok dalam ilmu fisika, meskipun ada kecenderungan untuk memperkenalkan ilmu fisika lewat konsep ini. Yang lebih pokok ialah momentum, energi dan tekanan. Sebenarnya, tak seorang pun dapat mengukur gaya secara langsung. Tetapi, kalau sesuatu mengatakan seseorang mengukur gaya, sedikit berpikir akan membuat seseorang menyadari bahwa apa yang diukur sebenarnya adalah tekanan (atau mungkin kemiringannya). "Gaya" yang Anda rasakan saat meraba kulit anda, misalnya, sebenarnya adalah sel syaraf tekanan Anda yang mendapat perubahan tekanan. Ukuran neraca pegas mengukur ketegangan pegas, yang sebenarnya adalah tekanannya, dll. Dalam bahasa sehari-hari gaya dikaitkan dengan dorongan atau tarikan, mungkin dikerahkan oleh otot-otot kita. Di fisika, kita memerlukan definisi yang lebih presisi. Kita mendefinisikan gaya di sini dalam hubungannya dengan percepatan yang dialami benda standar yang diberikan ketika ditempatkan di lingkungan sesuai. Sebagai benda standar kita menggunakan (atau agaknya membayangkan bahwa kita menggunakannya!) silinder platinum yang disimpan di International Bureau of Weights and Measures dekat Paris dan disebut kilogram standar. Di fisika, gaya adalah aksi atau agen yang menyebabkan benda bermassa bergerak dipercepat. Hal ini mungkin dialami sebagai angkatan, dorongan atau tarikan. Percepatan benda sebanding dengan penjumlahan vektor seluruh gaya yang beraksi padanya (dikenal sebagai gaya netto atau gaya resultan). Dalam benda yang diperluas, gaya mungkin juga menyebabkan rotasi, deformasi atau kenaikan tekanan terhadap benda. Efek rotasi ditentukan oleh torka, sementara deformasi dan tekanan ditentukan oleh stres yang diciptakan oleh gaya. Gaya netto secara matematis sama dengan laju perubahan momentum benda dimana gaya beraksi. Karena momentum adalah kuantitas vektor (memiliki besar dan arah), gaya adalah juga kuantitas vektor. Konsep gaya telah membentuk bagian dari statika dan dinamika sejak zaman kuno. Kontribusi kuno terhadap statika berpuncak dalam pekerjaan Archimedes di abad ke tiga sebelum Masehi, yang masih membentuk bagian fisika modern. Sebaliknya, dinamika Aristoteles disatukan kesalahpahaman intuisi peranan gaya yang akhirnya dikoreksi dalam abad ke 17, berpuncak dalam pekerjaan Isaac Newton. Menurut perkembangan mekanika kuantum, sekarang dipahami bahwa partikel saling memengaruhi satu sama lain melalui interaksi fundamental, menjadikan gaya sebagai konsep yang berguna hanya pada konsep makroskopik. Hanya empat interaksi fundamental yang dikenal: kuat, elektromagnetik, lemah (digabung menjadi satu interaksi elektrolemah pada tahun 1970-an), dan gravitasi (dalam urutan penurunan kuat interaksi).

Sejarah

Aristoteles dan pengikutnya meyakini bahwa keadaan alami objek di bumi tak bergerak dan bahwasannya objek-objek tersebut cenderung ke arah keadaan tersebut jika dibiarkan begitu saja. Aristoteles membedakan antara kecenderungan bawaan objek-objek untuk menemukan “tempat alami” mereka (misal benda berat jatuh), yang menuju “gerak alami”, dan tak alami atau gerak terpaksa, yang memerlukan penerapan kontinyu gaya. Namun teori ini meskipun berdasarkan pengalaman sehari-hari bagaimana objek bergerak (misal kuda dan pedati), memiliki kesulitan perhitungan yang menjengkelkan untuk proyektil, semisal penerbangan panah. Beberapa teori telah dibahas selama berabad-abad, dan gagasan pertengahan akhir bahwa objek dalam gerak terpaksa membawa gaya dorong bawaan adalah pengaruh pekerjaan Galileo. Galileo melakukan eksperimen dimana batu dan peluru meriam keduanya digelindingkan pada suatu kecuraman untuk membuktikan kebalikan teori gerak Aristoteles pada awal abad 17. Galileo menunjukkan bahwa benda dipercepat oleh gravitasi yang mana tak gayut massanya dan berargumentasi bahwa objek mempertahankan kecepatan mereka jika tidak dipengaruhi oleh gaya - biasanya gesekan. Isaac Newton dikenal sebagai pembantah secara tegas untuk pertama kalinya, bahwa secara umum, gaya konstan menyebabkan laju perubahan konstan (turunan waktu) dari momentum. Secara esensi, ia memberi definisi matematika pertama kali dan hanya definisi matematika dari kuantitas gaya itu sendiri - sebagai turunan waktu momentum: F = dp/dt. Pada tahun 1784 Charles Coulomb menemukan hukum kuadrat terbalik interaksi antara muatan listrik menggunakan keseimbangan torsional, yang mana adalah gaya fundamental kedua. Gaya nuklir kuat dan gaya nuklir lemah ditemukan pada abad ke 20. Dengan pengembangan teori medan kuantum dan relativitas umum, disadari bahwa “gaya” adalah konsep berlebihan yang muncul dari kekekalan momentum (momentum 4 dalam relativitas dan momentum partikel virtual dalam elektrodinamika kuantum). Dengan demikian sekarang ini dikenal gaya fundamental adalah lebih akurat disebut “interaksi fundamental”.

Jenis-jenis Gaya

Meskipun terdapat dengan jelas banyak tipe gaya di alam semesta, mereka seluruhnya berbasis pada empat gaya fundamental. Gaya nuklir kuat dan gaya nuklir lemah hanya beraksi pada jarak yang sangat pendek dan bertanggung jawab untuk "mengikat" nukleon tertentu dan menyusun nuklir. Gaya elektromagnetik beraksi antara muatan listrik dan gaya gravitasi beraksi antara massa. Prinsip perkecualian Pauli bertanggung jawab untuk kecenderungan atom untuk tak "bertumpang tindih" satu sama lain, dan adalah jadinya bertanggung jawab untuk "kekakuan" materi, namun hal ini juga bergantung pada gaya elektromagnetik yang mengikat isi-isi setiap atom. Seluruh gaya yang lain berbasiskan pada keempat gaya ini. Sebagai contoh, gesekan adalah perwujudan gaya elektromagnetik yang beraksi antara atom-atom dua permukaan, dan prinsip perkecualian Pauli, yang tidak memperkenankan atom-atom untuk menerobos satu sama lain. Gaya-gaya dalam pegas dimodelkan oleh hukum Hooke adalah juga hasil gaya elektromagnetik dan prinsip perkecualian Pauli yang beraksi bersama-sama untuk mengembalikan objek ke posisi keseimbangan. Gaya sentrifugal adalah gaya percepatan yang muncul secara sederhana dari percepatan rotasi kerangka acuan. Pandangan mekanika kuantum modern dari tiga gaya fundamental pertama (seluruhnya kecuali gravitasi) adalah bahwa partikel materi (fermion) tidak secara langsung berinteraksi dengan satu sama lain namun agaknya dengan mempertukarkan partikel virtual (boson). Hasil pertukaran ini adalah apa yang kita sebut interaksi elektromagnetik (gaya Coulomb adalah satu contoh interaksi elektromagnetik). Dalam relativitas umum, gravitasi tidaklah dipandang sebagai gaya. Melainkan, objek yang bergerak secara bebas dalam medan gravitasi secara sederhana mengalami gerak inersia sepanjang garis lurus dalam ruang-waktu melengkung - didefinisikan sebagai lintasan ruang-waktu terpendek antara dua titik ruang-waktu. Garis lurus ini dalam ruang-waktu dipandang sebagai garis lengkung dalam ruang, dan disebut lintasan balistik objek. Sebagai contoh, bola basket yang dilempar dari landasan bergerak dalam bentuk parabola sebagaimana ia dalam medan gravitasi serba sama. Lintasan ruang-waktunya (ketika dimensi ekstra ct ditambahkan) adalah hampir garis lurus, sedikit melengkung (dengan jari-jari kelengkungan berorde sedikit tahun cahaya). Turunan waktu perubahan momentum dari benda adalah apa yang kita labeli sebagai "gaya gravitasi". Contoh:

• Objek berat dalam keadaan jatuh bebas. Perubahan momentumnya sebagaimana

dp/dt = mdv/dt = ma =mg (jika massa m konstan), jadi kita sebut kuantitas mg "gaya gravitasi" yang beraksi pada objek. Hal ini adalah definisi berat (W = mg) objek.

• Objek berat di atas meja ditarik ke bawah menuju lantai oleh gaya gravitasi (yakni beratnya). Pada waktu yang sama, meja menahan gaya ke bawah dengan gaya ke atas yang sama (disebut gaya normal), menghasilkan gaya netto nol, dan tak ada percepatan. (Jika objek adalah orang, ia sesungguhnya merasa aksi gaya normal terhadapnya dari bawah.)
• Objek berat di atas meja dengan lembut didorong dalam arah menyamping oleh jari-jari.
• Akan tetapi, ia tidak pindah karena gaya dari jari-jari tangan pada objek sekarang dilawan oleh gaya baru gesekan statis, dibangkitkan antara objek dan permukaan meja.
• Gaya baru terbangkitkan ini secara pasti menyeimbangkan gaya yang dikerahkan pada objek oleh jari, dan lagi tak ada percepatan yang terjadi.
• Gesekan statis meningkat atau menurun secara otomatis. Jika gaya dari jari-jari dinaikkan (hingga suatu titik), gaya samping yang berlawanan dari gesekan statis meningkat secara pasti menuju titik dari posisi sempurna.
• Objek berat di atas meja didorong dengan jari cukup keras sehingga gesekan statis tak dapat membangkitkan gaya yang cukup untuk menandingi gaya yang dikerahkan oleh jari, dan objek mulai terdorong melintasi permukaan meja. Jika jari dipindah dengan kecepatan konstan, ini perlu untuk menerapkan gaya yang secara pasti membatalkan gaya gesek kinetik dari permukaan meja dan kemudian objek berpindah dengan kecepatan konstan yang sama. Kecepatan adalah konstan hanya karena gaya dari jari dan gesekan kinetik saling menghilangkan satu sama lain. Tanpa gesekan, objek terus-menerus bergerak dipercepat sebagai respon terhadap gaya konstan.
• Objek berat mencapai tepi meja dan jatuh. Sekarang objek, yang dikenai gaya konstan dari beratnya, namun dibebaskan dari gaya normal dan gaya gesek dari meja, memperoleh dalam kecepatannya dalam arah sebanding dengan waktu jatuh, dan jadinya (sebelum ia mencapai kecepatan dimana gaya tahanan udara menjadi signifikan dibandingkan dengan gaya gravitasi) laju perolehan momentum dan kecepatannya adalah konstan. Fakta ini pertama kali ditemukan oleh Galileo.
• Objek berat suspended pada timbangan. Karena objek tidak bergerak (sehingga turunan waktu dari momentumnya adalah nol) maka selama percepatan jatuh bebas g ia harus mengalami percepatan yang diarahkan sama dan berlawanan a = -g dikarenakan aksi pegas.
• Percepatan ini dikalikan dengan massa objek adalah apa yang kita labeli sebagai "gaya reaksi pegas" yang mana secara nyata sama dan berlawanan dengan berat objek mg.
• Mengetahui massa (katakanlah, 1 kg) dan percepatan jatuh bebas (katakanlah, 9,8 meter/detik2) kita dapat menentukan timbangan dengan tanda "9,8 N". Pasang beragam massa (2 kg, 3 kg, ...) kita dapat mengkalibrasi timbangan dan kemudian menggunakan skala tertentu ini untuk mengukur banyak gaya yang lain (gesek, gaya reaksi, gaya listrik, gaya magnetik, dst).

Definisi Kuantitatif

Kita memiliki pemahaman intuitif ide gaya, karena gaya dapat secara langsung dirasakan sebagai dorongan atau tarikan. Sebagaimana dengan konsep fisika yang lain (misal temperatur), ide intuitif dikuantifikasi menggunakan definisi operasional yang konsisten dengan persepsi langsung, namun lebih presisi. Secara historis, gaya pertama kali secara kuantitatif diselidiki dalam keadaan keseimbangan statis dimana beberapa gaya membatalkan satu sama lain. Eksperimen demikian membuktikan sifat-sifat yang rumit bahwa gaya adalah kuantitas vektor aditif: mereka memiliki besar dan arah. Sehingga, ketika dua gaya berkasi pada suatu objek, gaya hasil, resultan, adalah penjumlahan vektor gaya asal. Hal ini disebut prinsip superposisi. Besar resultante bervariasi dari perbedaan besar dua gaya terhadap penjumlahan mereka, gayut sudut antara garis-garis aksi mereka. Sebagaimana dengan seluruh penambahan vektor hasil-hasil ini dalam aturan jajaran genjang: penambahan dua vektor yang diwakili oleh sisi-sisi jajaran genjang, memberi vektor resultan ekivalen yang sama dalam besar dan arah terhadap transversal jajaran genjang. Sebagaimana dapat ditambahkan, gaya juga dapat diuraikan (atau dipecah). Sebagai contoh, gaya horisontal menunjuk timur laut dapat dipecah menjadi dua gaya, satu menunjuk ke utara dan satu menunjuk timur. Jumlahkan komponen-komponen gaya ini menggunakan penambahan vektor menghasilkan gaya asal. Vektor-vektor gaya dapat juga menjadi tiga dimensi, dengan komponen ketiga (vertikal) pada penjuru sudut terhadap dua komponen horisontal. Kasus paling sederhana dari keseimbangan statis adalah ketika dua gaya adalah sama dalam besar namun berlawanan arah. Ini menyisakan cara yang paling biasa dari pengukuran gaya, menggunakan peralatan sederhana semisal timbangan berat dan neraca pegas. Menggunakan peralatan demikian, beberapa hukum gaya kuantitatif ditemukan: gaya gravitasi sebanding dengan volume objek yang terdiri dari material (secara luas dimanfaatkan saat ini untuk mendefinisikan standar berat); prinsip Archimedes untuk gaya apung; analisis Archimedes dari pengungkit; hukum Boyle untuk tekanan gas; dan hukum Hooke untuk pegas: seluruhnya diformulasikan dan secara eksperimental dibuktikan sebelum Isaac Newton menguraikan secara rinci tiga hukum geraknya. Gaya kadang-kadang didefinisikan menggunakan hukum kedua Newton, sebagai perkalian massa m kali percepatan atau lebih umum, sebagai laju perubahan momentum. Pendekatan ini diabaikan oleh sejumlah besar buku teks. Dengan pertimbangan yang lebih, hukum kedua Newton dapat diambil sebagai definisi kuantitatif massa; secara pasti dengan menuliskan hukum sebagai persamaan, satuan relatif gaya dan massa ditetapkan. sukses empirik yang diberikan hukum Newton, hal itu kadang-kadang digunakan untuk mengukur kuat gaya (sebagai contoh, menggunakan orbit astronomi untuk menentukan gaya gravitasi).

Gaya dalam Relativitas Khusus

Dalam teori relativitas khusus, massa dan energi adalah sama (sebagaimana dapat dilihat dengan menghitung kerja yang diperlukan untuk mempercepat benda). Ketika kecepatan suatu objek meningkat demikian juga energinya dan oleh karenanya ekivalensi massanya (inersia). Hal ini memerlukan gaya yang lebih besar untuk mempercepat benda sejumlah yang sama daripada itu lakukan pada kecepatan yang lebih rendah. Definisi masih valid.

Gaya dan Potensial

Disamping gaya, konsep yang sama secara matematis dari medan energi potensial dapat digunakan untuk kesesuaian. Sebagai contoh, gaya gravitasi yang beraksi pada suatu benda dapat dipandang sebagai aksi medan gravitasi yang hadir pada lokasi benda. Pernyataan ulang secara matematis definisi energi (melalui definisi kerja), medan skalar potensial didefinisikan sebagai medan yang mana gradien adalah sama dan berlawanan dengan gaya yang dihasilkan pada setiap setiap titik. Gaya dapat diklasifikasi sebagai konservatif atau non konservatif. Gaya konservatif sama dengan gradien potensial.

Gaya konservatif

Gaya konservatif yang beraksi pada sistem tertutup memiliki sebuah kerja mekanis terkait yang memperkenankan energi untuk mengubah hanya antara bentuk kinetik atau potensial. Hal ini berarti bahwa untuk sistem tertutup, energi mekanis netto adalah kekal kapan pun gaya konservatif beraksi pada sistem. Gaya, oleh karena itu, terkait secara langsung dengan perbedaan energi potensial antara dua lokasi berbeda dalam ruang dan dapat ditinjau sebagai artifak, benda (artifact) medan potensial dalam cara yang sama bahwa arah dan jumlah aliran air dapat ditinjau sebagai artifak pemetaan kontur (contour map) dari ketinggian area. Gaya konservatif meliputi gravitasi, gaya elektromagnetik, dan gaya pegas. Tiap-tiap gaya ini, oleh karena itu, memiliki model yang gayut pada posisi seringkali diberikan sebagai vektor radial eminating dari potensial simetri bola.

Gaya non konservatif

Untuk skenario fisis tertentu, adalah tak mungkin untuk memodelkan gaya sebagaimana dikarenakan gradien potensial. Hal ini seringkali dikarenakan tinjauan makrofisis yang mana menghasilkan gaya sebagai kemunculan dari rata-rata statistik makroskopik dari keadaan mikro. Sebagai contoh, friksi disebabkan oleh gradien banyak potensial elektrostatik antara atom-atom, namun mewujud sebagai model gaya yang tak gayut sembarang vektor posisi skala makro.
Gaya non konservatif selain friksi meliputi gaya kontak yang lain, tegangan, tekanan, dan seretan (drag). Akan tetapi, untuk sembarang deskripsi detail yang cukup, seluruh gaya ini adalah hasil gaya konservatif karena tiap-tiap gaya makroskopis ini adalah hasil netto gradien potensial mikroskopis. Hubungan antara gaya non konservatif makroskopis dan gaya konservatif mikroskopis dideskripsikan oleh perlakuan detail dengan mekanika statistik. Dalam sistem tertutup makroskopis, gaya non konservatif beraksi untuk mengubah energi internal sistem dan seringkali dikaitkan dengan transfer panas. Menurut Hukum Kedua Termodinamika, gaya non konservatif hasil yang diperlukan dalam transformasi energi dalam sistem tertutup dari kondisi terurut menuju kondisi lebih acak sebagaimana entropi meningkat.

Satuan Ukuran

Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah newton (simbol N), yang mana adalah ekivalen dengan kg.m.s-2. Satuan CGS lebih awal adalah dyne. Hubungan F = m.a dapat digunakan dengan yang mana pun.

Kelas VIII Suhu dan Pengukurannya

Materi Kelas VIII

1. Pengertian Suhu

Apa yang akan dirasakan oleh jarimu jika dimasukkan ke dalam air es? Ya, air es akan terasa dingin. Dingin boleh dikatakan sebagai salah satu ukuran dari suhu suatu benda. Benda yang dingin mempunyai suhu yang lebih rendah dari benda yang panas. Dari pernyataan ini suhu dapat difenisikan sebagai derajat/tingkatan panas suatu benda atau kuantitas panas suatu benda. Seperti dalam materi sebelumnya, suhu merupakan salah satu besaran pokok dengan satuan derajat Kelvin.
2. Alat Ukur Suhu
Untuk menentukan panas atau tidaknya suatu benda, kita dapat menggunakan jari tangan kita, tetapi tangan tidak dapat dipakai untuk menentukan tingkat panas suatu benda secara tetap.

Alat yang tepat untuk mengukur suhu benda adalah termometer.
Macam – macam termometer
A. Berdasarnya zat termometriknya, termometer dapat dibedakan menjadi :
1) Termometer zat padat.

Termometer zat padat menggunakan prinsip perubahan hambatan logam konduktor terhadapap suhu sehingga sering juga disebut sebagai termometer hambatan. Biasanya termometer ini menggunakan kawat platina halus yang dililitkan pad mika dan dimasukkan dalam tabung perak tipis tahan panas.
Contoh: Termometer platina

2) Termometer zat cair.
Termometer zat cair dibuat berdasarkan perubahan volume. Zat cair yang digunakan biasanya raksa atau alkohol. Contoh termometer Fahrenheit, Celcius, Reamur.
Alasan pemilihan raksa atau alkohol sebagai isi termometer adalah sebagai berikut:

1. mudah dilihat karena raksa terlihat mengkilap sedangkan alkohol dapat diberi warna merah.
2. daerah ukurannya sangat luas (raksa : – 39⁰C s/d 337⁰C dan alkohol: -114⁰C – 78⁰C)
3. keduanya merupakan panghantar kalor yang baik
4. keduanya mempunyai kalor jenis yang kecil.

3) Termometer gas
Termomter gas menggunakan prinsip pengaruh suhu terhadap tekanan. Bagan alat ini sama seperti nanometer. Pipa U yang berisi raksa mula-mula permukaannya sama tinggi. Jika salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang bersisi gas bertekanan, maka akan terjadi selisih tinggi.
Contoh: termometer gas pada volume gas tetap

B. Berdasarkan pembuatnya, antara lain:
1) termometer Celcius
2)termometer Fahrenheit
3) termometer Reamur
4)termometer Kelvin
C. Berdasarkan penggunaanya, antara lain:
1) Termometer Laboratorium
Termometer yang biasanya digunakan untuk eksperimen di lab.

b. Termometer suhu badan / klinis
Termometer khusus untuk mengukur suhu badan manusia. Termometer ini biasanya digunakan dalam bidang medis dan mempunyai batas skala 34-42 ⁰C.

4. Skala Termometer
A. Fahrenheit
Pada tahun 1714, seorang ilmuwan Jerman yang bernama Daniel George Fahrenheit membuat termometer yang mula-mula diisi alkohol dan kemudian diganti dengan raksa. Sebagai titik tetap pertama ia menggunakan campuran es dan garam dapur yang diberi angka 0⁰F (suhu terendah yang ia ketahui) dan titik tetap kedua ia menggunakan tubuh manusia dan diberi angka 96⁰C.
Berdasarkan definisi modern, skala termometer Fahrenheit adalah skala dengan temperatur air mendidih ditetapkan sebagai 212 derajat dan temperatur es melebur sebagai 32 derajat.
Pada jaman dulu termometer ini banyak digunakan di Eropa dan Amerika Serikat, tetapi pada saat ini negara-negara di Eropa sudah banyak beralih ke termometer Celcius sedangkan Amerika Serikat masih tetap menggunakannya.
B. Celcius
Sekitar 20 tahun setelah Fahrenheit membuat termometer, seorang profesor dari Swedia yang bernama Ander Celsius juga membuat termometer. Termometer ini menggunakan titik tetap bawah adalah suhu es sedang mencair sebagai 0⁰C dan titik tetap atas adalah suhu air sedang mendidih sebagai 100⁰C masing-masing pada tekanan standar. Skala antar kedua temperatur ini dibagi dalam 100 derajat.
Termometer ini banyak digunakan oleh negara-negara di dunia, termasuk Indonesia.

C. Kelvin
Pada dasarnya skala kelvin sama dengan skala celcius (seperseratus). Hanya saja skala kelvin dimulai dari suhu nol mutlak (0 K) yang besarnya sama dengan -273,15⁰C. Sehingga untuk suhu es mencair sama dengan 273,15 K dan air mendidih sama dengan 373,15 K.

Perbandingan antar skala termometer

2. Konversi Antar Skala Termometer
Untuk mengkorvensi suhu menurut termometer satu ke suhu menurut termometer yang lain, digunakan persamaan sebagai berikut :

Untuk skala Celcius, Fahrenheit, dan Kelvin berlaku:

Kelas VIII | Hukum Kekekalan Energi

Materi Kelas VIII

Hukum Kekekalan Energi

Sebelumnya kita telah mempelajari perubahan bentuk energi. Pada materi perubahan bentuk energi telah disebutkan bahwa energi tidak hilang atau habis, namun mengalami perubahan menjadi bentuk energi lain. Energi juga tidak dapat dimunculkan tanpa menimbulkan perubahan bentuk energi lainnya. Banyaknya energi yang berubah menjadi bentuk energi lain sama dengan banyaknya energi yang berkurang sehingga total energi dalam sistem tersebut adalah tetap. Dengan demikian, dapat kita simpulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi bentuk energi lain. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi.

Perubahan Bentuk Energi

Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Perubahan bentuk energi yang biasa dimanfaatkan sehari-hari antara lain sebagai berikut:

• Energi listrik menjadi energi panas. Contoh perubahan energi listrik menjadi energi panas terjadi pada mesin pemanas ruangan, kompor listrik, setrika listrik, heater, selimut listrik, dan solder.
• Energi mekanik menjadi energi panas. Contoh perubahan energi mekanik menjadi energi panas adalah dua buah benda yang bergesekan. Misalnya, ketika kamu menggosok-gosokkan telapak tanganmu maka kamu akan merasa panas.
• Energi mekanik menjadi energi bunyi. Perubahan energi mekanik menjadi energi bunyi dapat terjadi ketika kita bertepuk tangan atau ketika kita memukulkan dua buah benda keras.
• Energi kimia menjadi energi listrik. Perubahan energi pada baterai dan aki merupakan contoh perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
• Energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor. Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor terjadi pada berpijarnya bohlam lampu. Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa energi cahaya biasanya disertai bentuk energi lainnya, misalnya kalor. Coba dekatkan tanganmu ke bohlam lampu yang berpijar! Lama kelamaan tanganmu akan merasa semakin panas.
• Energi cahaya menjadi energi kimia. Perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dapat kita amati pada proses pemotretan hingga terbentuknya foto.

Latihan Yuk!!

1. Carilah benda-benda disekitarmu dan jelaskan tentang perubahan energi yang terjadi pada benda tersebut!

Kelas VIII | Usaha dan Daya

Materi Kelas VIII 

Usaha

Kata usaha sudah tidak asing lagi bagi kita. Apa sebenarnya usaha itu? Sering kali kita mendengar orang berkata bahwa untuk mencapai suatu tujuan tertentu maka kita harus melakukan kerja atau usaha. Dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara besarnya gaya yang diberikan pada benda dengan besar perpindahan benda tersebut. Usaha merupakan besaran skalar karena tidak memiliki arah dan hanya memiliki besar. Usaha dalam fisika dikatakan bernilai jika usaha yang dilakukan menghasilkan perubahan kedudukan. Ketika sebuah gaya bekerja pada suatu benda sehingga menimbulkan perpindahan benda, dikatakan bahwa gaya melakukan usaha pada benda tersebut. Jika gaya sebesar F yang dapat menyebabkan balok berpindah sejauh s terletak pada sebuah garis lurus maka besarnya usaha W dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

W : usaha (Nm atau J)

F : gaya (N)

s : perpindahan (m)

Hubungan antara Energi dengan Usaha

Sebelumnya telah disebutkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Bayangkan sebuah bola berada di atas lantai. Bola tersebut kemudian digerakkan ke atas dengan gaya F, akibatnya bola berpindah setinggi h. Hal ini berarti kita melakukan usaha untuk memindahkan bola dari lantai sampai setinggi h. Ketika bola bergerak, bola memiliki energi kinetik. Pada saat bola berada setinggi h, bola memiliki energi potensial. Besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan bola sama dengan selisih energi kinetiknya atau selisih energi potensialnya. Jadi, dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha sama dengan besarnya perubahan energi pada benda.

Daya

Daya adalah perubahan energi potensial atau energi kinetik tiap satu satuan waktu. Dengan demikian, daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan tiap satuan waktu. Daya merupakan besaran fisika yang mempunyai satuan J/s atau watt. Secara matematis daya dapat dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:

P: daya (J/s atau watt)

t : waktu (s)

Semakin besar daya yang dimiliki oleh suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain.

Latihan Yuk!!

1. Apa yang dimaksud dengan usaha dalam fisika?
2. Untuk menggeser lemari sejauh 1,5 m, seorang anak melakukan usaha sebesar 800 J. Berapakah gaya yang diberikan anak tersebut pada lemari?
3. Berapa besar perpindahan yang dilakukan oleh gaya 300 N jika gaya tersebut melakukan usaha sebesar 1.200 J?
4. Apa yang dimaksud dengan daya? Bagaimana rumus daya dan apa satuannya?
5. Sebuah benda memiliki daya 140 watt. Jika usaha yang dilakukan sebesar 6.400 J, berapa menitkah usaha itu dilakukan?
6. Sebuah lampu yang memiliki daya 40 watt dinyalakan selama 1,5 jam. Berapa besar usaha yang diperlukan?

Kelas VII | Cara Menggunakan Mikroskop

Materi Kelas VII

Cara Menggunakan Mikroskop

Letakkan mikroskop pada meja sedemikian rupa agar kamu lebih mudah melakukan pengamatan melalui tabung mikroskop. Pastikan mikroskop terletak pada tempat yang aman, atur pencahayaan dan peralatan yang telah siap dipakai, kemudian lakukan pengaturan pencahayaan. Objek pengamatan (preparat) dapat diamati di mikroskop dengan jelas apabila cahaya yang masuk cukup memadai. Mikroskop ada yang sudah dilengkapi sumber cahaya berupa lampu sehingga untuk mengatur pencahayaan tinggal menghidupkan lampunya saja. Mikroskop yang belum dilengkapi dengan sumber cahaya dapat menggunakan cahaya lampu maupun sinar matahari. Bila menggunakan lampu, arahkan lampu pada jarak kira-kira 20 cm dari mikroskop. Jika sumber cahaya dari sinar matahari, bagian cermin pada mikroskop diarahkan pada datangnya sumber cahaya matahari, misalnya dekat pintu/jendela. 

Aturlah diafragma dan kedudukan cermin hingga cahaya terpantul melalui lubang meja objek. Jangan mengarahkan cermin ke arah sinar matahari secara langsung, karena cahaya yang memantul ke mata dapat mengganggu penglihatan. Pencahayaan sudah tepat dan memadai, bila diamati dari lensa okuler akan tampak lingkaran yang terangnya merata. Inilah yang disebut dengan lapangan pandang. Apabila lapangan pandang sudah tampak namun belum jelas, cobalah putar/ganti lensa objektif dengan cara memutar revolver.

Setelah pengaturan pencahayaan, maka untuk dapat melihat objek (preparat/ sediaan) melalui mikroskop gunakan lensa objektif yang memiliki perbesaran lemah dulu, kemudian lakukan langkah langkah berikut:

1. Letakkan kaca benda (object glass) beserta objek yang akan diamati (preparat/sediaan) pada meja objek. Aturlah posisi kaca benda sehingga objek yang akan diamati berada pada lapangan pandang.
2. Jepitlah kaca benda dengan penjepit yang terletak di atas meja objek.
3. Sambil melihat dari samping, turunkan lensa objektif secara perlahan dengan menggunakan pemutar kasar hingga jarak lensa objektif dan preparat yang diamati kira-kira 5 mm. Pada beberapa mikroskop, yang naik turun bukan lensa objektifnya tetapi meja objek (Hati-hati! Jangan sampai lensa objektif menyentuh/membentur gelas benda. Hal ini dapat menyebabkan lensa objektif tergores).
4. Perhatikan bayangan melalui lensa okuler. Gunakan pemutar kasar untuk menaikkan atau menurunkan lensa objektif sampai preparat terlihat jelas. Apabila bayangan belum terlihat, ulangi langkah (3).
5. Setelah preparat terlihat, dengan menggunakan pemutar halus, naik turunkan lensa objektif agar tepat pada fokus lensa (preparat tampak lebih jelas).
6. Untuk memperoleh perbesaran kuat, kita dapat mengganti/mengubah lensa objektif dengan cara memutar revolver. Usahakan agar posisi preparat tidak bergeser. Bila hal ini terjadi maka kamu harus mengulangi dari awal.

Cara Mengukur melalui Mikroskop

Miroskop digunakan untuk mengamati dan mempelajari objek (preparat/spesimen) yang ukurannya sangat kecil. Ukuran preparat yang kita amati dapat diperkirakan dengan cara membandingkannya dengan ukuran lapangan pandang yang berbentuk lingkaran. Mari kita mengukur menggunakan mikroskop.

1. Gunakan lensa objektif dengan perbesaran lemah, misalnya 10x. Letakkan penggaris/mistar plastik transparan (tembus pandang) dengan skala milimeter di atas meja objek. Unit pengukuran panjang yang digunakan adalah milimeter atau micron. 1 milimeter setara dengan 1000 mikron.
2. Aturlah pemutar kasar sehingga mistar terletak pada fokus yang tepat.
3. Perlahan-lahan geserlah mistar sehingga diperoleh bayangan
4. Jika ukuran lapangan pandang pada mikroskop seperti pada Gambar, berarti ukuran lapangan pandang pada mikroskop tersebut adalah 12 mm.
5. Gantilah mistar dengan preparat/sediaan yang diamati. Misalkan preparat/sediaan yang diamati setengah ukuran bidang lapangan pandang, maka ukuran preparatnya adalah ½ x12 mm = 6 mm.
6. Bagaimana mengetahui ukuran preparat yang diamati? Penggunaan lensa objektif dengan perbesaran lemah, akan sulit untuk memperkirakan ukuran bagian yang lebih kecil. Untuk itu, perlu menggunakan lensa objektif dengan perbesaran kuat, misalnya 40x. Jika ukuran bayangan preparat yang diamati misalkan ¼ ukuran lapangan pandang mikroskop, maka perkiraan ukuran sebenarnya dari benda yang diamati adalah ¼ x10/40 x 6 mm = 0,375 mm (perkiraan).

Perawatan Mikroskop

Mikroskop merupakan peralatan biologi yang perlu dirawat dengan baik. Cara membawa mikroskop dengan baik adalah pegang tangkainya dengan tangan kanan dan letakkan tangan kiri untuk menopangnya. Jangan mengayun, melambungkan, atau menggetarkannya sewaktu meletakkan mikroskop dan jangan mengangkat mikroskop pada tubuh tabungnya, karena akan ada bagian yang lepas atau jatuh apabila hal ini kamu lakukan. Mikroskop yang telah selesai dipakai harus dibersihkan, pakailah penutup plastik atau masukkan pada kotaknya agar terhindar dari debu. Simpan pada tempat yang kering dan usahakan dalam lemari yang dilengkapi dengan lampu untuk mengurangi kelembaban. Lensa yang kotor harus dibersihkan dengan kain lembut, kapas pengisap atau kertas lensa yang telah dibasahi dengan air bersabun, alkohol, atau xilol. Lakukan dengan hati-hati karena lensa mudah tergores, yang dapat mengakibatkan pengamatan menjadi kurang jelas.

Kelas VII | Kecepatan dan Kelajuan

Materi Kelas VII 

Pengertian Kecepatan dan Kelajuan

Istilah kecepatan dan kelajuan dikenal dalam perubahan gerak. Kecepatan termasuk besaran vektor, sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar. Besaran vektor memperhitungkan arah gerak, sedangkan besaran skalar hanya memiliki besar tanpa memperhitungkan arah gerak benda. Kecepatan merupakan perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Kecepatan Rata-Rata dan Kelajuan Rata-Rata

Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan yang ditempuh terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak sepanjang sumbu-x dan posisinya dinyatakan dengan koordinat-x, secara matematis persamaan kecepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (m/s)

delta x = xakhir – xawal= perpindahan (m)

delta t = perubahan waktu (s)

Kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (m/s )

s = jarak tempuh (m)

t = waktu tempuh (s)

Latihan Yuk!!

1. Anton berlari mengelilingi lapangan berukuran 8 m x 6 m sebanyak 2,5 putaran. Selang waktu yang diperlukan 10 sekon. Hitunglah kelajuan dan kecepatan Anton!
2. Seekor semut bergerak dengan menempuh jarak 60 cm setelah 3 detik. Hitunglah kelajuan semut tersebut!
3. Seorang pelari menempuh lintasan berbentuk lingkaran yang berjari-jari 14 m sebanyak 2,5 putaran selama 20 detik. Tentukan kelajuan dan kecepatan pelari tersebut.

Kelas VII | Penerapan Konsep Pemuaian Zat

Materi Kelas VII 

Penerapan Konsep Pemuaian Zat dalam Kehidupan Sehari-Hari

Prinsip pemuaian zat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapannya:

1. Pemasangan Kaca Jendela
Pemasangan kaca jendela memperhatikan juga ruang muai bagi kaca sebab koefisien muai kaca lebih besar daripada koefisien muai kayu tempat kaca tersebut dipasang. Hal ini penting sekali untuk menghindari terjadinya pembengkokan pada bingkai.

2. Pemasangan Sambungan Rel Kereta Api
Penyambungan rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan batang rel lain. Jika suhu meningkat, maka batang rel akan memuai hingga akan bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar rel maka tidak akan terjadi desakan antar rel yang akan mengakibatkan rel menjadi bengkok.

3. Pemasangan Bingkai Besi pada Roda Pedati
Bingkai roda pedati pada keadaan normal dibuat sedikit lebih kecil daripada tempatnya sehingga tidak dimungkinkan untuk dipasang secara langsung pada tempatnya. Untuk memasang bingkai tersebut, terlebih dahulu besi harus dipanaskan hingga memuai dan ukurannya pun akan menjadi lebih besar daripada tempatnya sehingga memudahkan untuk dilakukan pemasangan bingkai tersebut. Ketika suhu mendingin, ukuran bingkai kembali mengecil dan terpasang kuat pada tempatnya.

4. Pemasangan Jaringan Listrik dan Telepon
Kabel jaringan listrik atau telepon dipasang kendur dari tiang satu ke tiang lainnya sehingga saat udara dingin panjang kabel akan sedikit berkurang dan mengencang. Jika kabel tidak dipasang kendur, maka saat terjadi penyusutan kabel akan terputus.

5. Keping Bimetal
Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama dan kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang kecil.
Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya pada termometer bimetal, termostat bimetal pada seterika listrik, saklar alarm bimetal, sekring listrik bimetal. Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisien muainya dapat berguna bagi industri otomotif, misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar otomatis atau pada lampu reting kendaraan.



Latihan Yuk!!

1. Sebutkan 5 contoh penerapan prinsip pemuaian zat dalam kehidupan sehari-hari!
2. Apa yang dimaksud dengan keping bimetal? Jelaskan prinsip kerjanya?

Kelas VII | Massa Jenis

Materi Kelas VII 

Massa Jenis apaan sih?
Kamu tentu pernah minum air es atau es teh. Perhatikan, mengapa es batu selalu mengapung dalam air? Pernahkah kamu mencampur air dan minyak tanah? Mengapa minyak tanah selalu berada di atas air? Semua logam tenggelam di air, tetapi kayu atau gabus terapung di air. Apa yang menyebabkan semua ini? Untuk menemukan jawabannya kamu dapat melakukan percobaan berikut. Klik disini.

Dengan memperhatikan hasil kegiatan percobaan tadi, diskusikan kembali tentang permisalan dua kantong plastik ukuran sama yang diisi kapas dan pasir, ketika kamu membahas massa. Meskipun volumenya sama, yaitu satu kantong plastik, ternyata pasir memiliki massa yang lebih besar dibanding kapas. Berdasarkan hal ini, dikatakan massa jenis pasir lebih besar daripada massa jenis kapas. Massa jenis merupakan perbandingan antara massa dan volume.

Massa jenis benda sering disebut dengan kerapatan benda dan merupakan ciri khas setiap jenis benda. Massa jenis tidak tergantung pada jumlah benda. Apabila jenisnya sama maka nilai massa jenisnya juga sama. Misalnya, setetes air dan seember air mempunyai nilai massa jenis sama yaitu 1 gram/cm^3. Berbagai logam memiliki nilai massa jenis besar dikarenakan atom-atom dalam susunan molekulnya memiliki kerapatan yang besar. Gabus atau sterofoam mempunyai massa jenis kecil karena susunan atom-atom dalam molekulnya memiliki kerapatan kecil.

Massa jenis dilambangkan dengan simbol ρ (dibaca rho), salah satu huruf Yunani.
Keterangan:
ρ = massa jenis (kg/m^3 atau g/cm^3)
m = massa benda (kg atau gram)
V = volume benda m^3 atau cm^3)

Tabel berbagai massa jenis zat

Dari tabel tersebut dapat diketahui bahwa kerapatan logam tertentu seperti platina atau emas jauh lebih besar dibandingkan zat-zat lainnya. Massa jenis berbagai zat berbeda-beda walaupun benda-benda tersebut jumlah atau volumenya sama. Massa jenis zat yang umum digunakan sebagai patokan adalah massa jenis air dan massa jenis raksa. Massa jenis air dalam wujud cair, yaitu 1000 kg/m^3 atau 1 g/cm^3, sedangkan raksa atau mercury memiliki massa jenis 13.600 kg/m^3 atau 13,6 g/cm^3.

Penting: 1000 kg/m^3 = 1 g/cm^3

Selain massa jenis, dikenal pula berat jenis. Berat jenis adalah berat benda (w) tiap satuan volume (V). Bila berat jenis dapat dilambangkan dengan S, dapat dinyatakan dengan persamaan
Keterangan:
S = berat jenis (N/m^3 atau dyne/cm^3)
w = berat benda (N atau dyne)
V = volume benda (m^3 atau cm^3)

Jadi, berat jenis benda adalah hasil kali antara massa jenis dengan percepatan gravitasi.


Penggunaan Konsep Massa Jenis dalam Kehidupan Sehari-Hari

Kapal Selam
Tahukah kamu mengapa es dapat terapung di air, sedangkan batu tenggelam dalam air? Es memiliki massa jenis lebih kecil dari air, sehingga es dapat terapung dalam air. Batu tenggelam dalam air karena memiliki massa jenis lebih besar daripada air. Tahukah kamu mengapa kapal selam dapat terapung dan tenggelam di air? Ketika terapung massa jenis total kapal selam lebih kecil dari air laut dan sewaktu tenggelam massa jenis total kapal selam lebih besar dari air laut. Kapal selam memiliki tangki pemberat yang berisi air dan udara. Tangki tersebut terletak di antara lambung kapal sebelah dalam dan luar. Tangki dapat berfungsi membesar atau memperkecil massa jenis total kapal selam. Ketika air laut dipompa masuk ke dalam tangki pemberat, massa jenis kapal selam lebih besar dan sebaliknya agar massa jenis total kapal selam menjadi kecil, air laut dipompa keluar.

Balon Gas
Pernahkah kamu melihat balon udara? Tahukah kamu, gas apa yang terdapat di dalamnya? Balon gas berisi gas helium. Gas helium memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara, sehingga balon gas bisa naik ke atas.

Air Minum Dingin di Dalam Lemari Es
Suatu ketika kamu mungkin pernah melihat dalam botol air minum dingin yang berasal dari lemari es terdapat endapan kapur. Kenapa hal itu dapat terjadi? Air yang jernih dapat juga mengandung kapur, namun apabila dilihat langsung dengan mata tidak kelihatan. Ketika air dingin massa jenis air lebih kecil dan terpisah dari kapur sehingga kapur yang memiliki massa jenis lebih besar akan turun ke bawah dan mengendap.

Menganalisis Benda Terapung, Melayang, Dan Tenggelam
Dengan membandingkan massa jenis zat cair dan benda yang dicelupkan kedalamnya, kamu dapat mengetahui benda-benda tersebut terapung melayang, atau tenggelam.


Latihan Yuk!!

1. Apakah yang membedakan antara air dengan es? Sebagaimana kamu ketahui es terbuat dari air.
2. Air mempunyai massa jenis 1000 kg/m^3. Apabila massanya 500 kg, berapakah volumenya?
3. Es memiliki massa 800 kg dan massa jenisnya 920 kg/m^3. Tentukan volume es tersebut!
4. Massa jenis air 1000 kg/m^3 memiliki volume sama dengan 100 kg alkohol yang mempunyai massa jenis 800 kg/m^3. Hitunglah massa air!
5. Sebuah balok kayu berukuran 10 cm × 0,2 m × 40 dm. Balok memiliki massa 2,4 kg. Hitunglah massa jenis balok!
6. Suatu hari Bu Nani menyuruh anaknya yang bernama Sinta untuk membeli telur ayam di pasar. Sebelum berangkat ke pasar ibunya berpesan agar membeli telur yang masih baru. Dapatkah kamu membantu Sinta cara memilih telur yang masih baru?
7. Semua batu bila dicelupkan ke dalam air secara langsung pasti tenggelam, kecuali batu apung. Mengapa hal itu bisa terjadi?

Kelas VII | Wujud Zat dan Perubahannya

Materi Kelas VII 

Wujud Zat
Banyak benda yang dapat dilihat dan dijumpai di kehidupan sehari-hari. Misalnya pensil, kacamata, batu, kursi, air, balon berisi udara, tabung LPG berisi gas, es, baja, dan daun. Berbagai macam benda yang kita jumpai memiliki kesamaan, yaitu benda-benda tersebut memerlukan ruang atau tempat untuk keberadaannya. Air di dalam gelas, menempati ruang bagian dalam gelas itu, batu di pinggir jalan menempati ruang di pinggir jalan di mana ruangan itu tidak ditempati oleh benda lain sebelum batu itu disingkirkan.

Udara dalam balon menempati ruang bagian dalam balon itu. Manusia juga menempati ruang, misalkan dalam lift hanya cukup ditempati paling banyak 10 orang dewasa, lebih dari itu ruang dalam lift tidak mencukupi lagi. Benda atau zat juga memiliki massa, sebagai contoh batu bila ditimbang dengan neraca menunjukkan nilai massa tertentu. Balon berisi udara bila dibandingkan massanya dengan balon yang kempis, akan lebih berat balon berisi udara. Hal itu menunjukkan bahwa udara memiliki massa. Dapat disimpulkan bahwa zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruangan. Menurut wujudnya zat digolongkan menjadi tiga yaitu

Zat Padat
Ciri zat padat yaitu bentuk dan volumenya tetap. Contohnya kelereng yang berbentuknya bulat, dipindahkan ke gelas akan tetap berbentuk bulat. Begitu pula dengan volumenya. Volume kelereng akan selalu tetap walaupun berpindah tempat ke dalam gelas. Hal ini disebabkan karena daya tarik antarpartikel zat padat sangat kuat. Pada umumnya zat padat berbentuk kristal (seperti gula pasir atau garam dapur) atau amorf (seperti kaca dan batu granit). Partikel zat padat memiliki sifat seperti berikut:

1. Letaknya sangat berdekatan
2. Susunannya teratur
3. Gerakannya tidak bebas, hanya bergetar dan berputar di tempatnya

Zat Cair
Zat cair memiliki volume tetap tetapi bentuk berubah-ubah sesuai dengan yang ditempatinya. Apabila air dimasukkan ke dalam gelas, maka bentuknya seperti gelas, apabila dimasukkan ke dalam botol akan seperti botol. Tetapi volumenya selalu tetap. Hal ini disebabkan partikel-partikel penyusunnya agak berjauhan satu sama lain. Selain itu, partikelnya lebih bebas bergerak karena ikatan antar partikelnya lemah. Partikel zat cair memiliki sifat seperti berikut:

1. Letaknya berdekatan
2. Susunannya tidak teratur
3. Gerakannya agak bebas, sehingga dapat bergeser dari tempatnya, tetapi tidak lepas dari kelompoknya

Zat Gas
Ciri dari gas di antaranya bentuk dan volume berubah sesuai dengan tempatnya. Gas yang terdapat di balon memiliki bentuk dan volume yang sama dengan balon. Gas yang terdapat di dalam botol, bentuk dan volumenya sama dengan botol. Partikel-partikel gas bergerak acak ke segala arah dengan kecepatan bergantung pada suhu gas, akibatnya volumenya selalu berubah. Partikel zat gas memiliki sifat seperti berikut:

1. Letaknya sangat berjauhan
2. Susunannya tidak teratur
3. Gerakannya bebas bergerak, sehingga dapat bergeser dari tempatnya dan lepas dari kelompoknya, sehingga dapat memenuhi ruangan

Perubahan Wujud Zat
Setiap zat akan berubah apabila menerima panas (kalor). Es dipanaskan akan mencair. Air dipanaskan akan menguap menjadi uap air (gas). Apabila uap air didinginkan menjadi embun dan kembali menjadi air. Air didinginkan menjadi es. Proses perubahan wujud zat tersebut dapat diamati pada diagram.
Berdasarkan diagram tersebut, zat dari wujud yang satu ke wujud yang lainnya dapat dijelaskan sebagai berikut.

1. Membeku yaitu perubahan wujud zat dari cair ke padat
2. Mencair atau melebur yaitu perubahan wujud zat dari padat ke cair
3. Menyublim (mengkristal) yaitu perubahan wujud zat dari gas ke padat
4. Menyublim yaitu perubahan wujud zat dari padat ke gas
5. Menguap yaitu perubahan wujud zat dari cair ke gas
6. Mengembun yaitu perubahan wujud zat dari gas ke cair

Latihan Yuk!!

1. Pada saat cuaca mendung dan hampir turun hujan, mengapa kita sering merasa gerah dan kepanasan?
2. Apabila es dalam ruang tertutup dipanaskan terus menerus akan mengalami perubahan wujud menjadi air dan kemudian menjadi uap air. Apa yang terjadi pada uap air itu bila pemanasan dilakukan terus tiada henti? Tingkatan wujud apakah sesudah wujud gas?Jelaskan keadaan partikel-partikelnya!
3. Berdasarkan skema perubahan wujud zat, sebutkan perubahan wujud apa saja yang memerlukan panas dan yang melepaskan panas?

Kelas VII | Pengukuran Panjang, Massa, dan Waktu

Materi Kelas VII 

Peranan pengukuran dalam kehidupan sehari-hari sangat penting. Seorang tukang jahit pakaian mengukur panjang kain untuk dipotong sesuai dengan pola pakaian yang akan dibuat dengan menggunakan meteran pita. Penjual daging menimbang massa daging sesuai kebutuhan pembelinya dengan menggunakan timbangan duduk. Seorang petani tradisional mungkin melakukan pengukuran panjang dan lebar sawahnya menggunakan satuan bata, dan tentunya alat ukur yang digunakan adalah sebuah batu bata. Tetapi seorang sarjana mengukur lebar jalan menggunakan alat meteran kelos untuk mendapatkan satuan meter.

1. Pengukuran Besaran Panjang
Alat ukur yang digunakan untuk mengukur panjang benda haruslah sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk mengukur lebar buku kita gunakan pengaris, sedangkan untuk mengukur lebar jalan raya lebih mudah menggunakan meteran kelos.

a. Pengukuran Panjang dengan Mistar
Penggaris atau mistar berbagai macam jenisnya, seperti penggaris yang berbentuk lurus, berbentuk segitiga yang terbuat dari plastik atau logam, mistar tukang kayu, dan penggaris berbentuk pita (meteran pita). Mistar mempunyai batas ukur sampai 1 meter, sedangkan meteran pita dapat mengukur panjang sampai 3 meter. Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm. Posisi mata harus melihat tegak lurus terhadap skala ketika membaca skala mistar. Hal ini untuk menghindari kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan dalam melihat atau disebut dengan kesalahan paralaks.


b. Pengukuran Panjang dengan Jangka Sorong
Bagaimanakah mengukur kedalaman suatu tutup pulpen? Untuk mengukur kedalaman tutup pulpen dapat kita gunakan jangka sorong. Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang mempunyai batas ukur sampai 10 cm dengan ketelitiannya 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter cincin dan diameter bagian dalam sebuah pipa. Bagian-bagian penting jangka sorong yaitu:
1. rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm
2. rahang geser yang dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 1 mm.

Menggunakan Jangka Sorong

1. Langkah pertama. Tentukan terlebih dahulu skala utama. Pada gambar terlihat skala nol nonius terletak di antara skala 2,4 cm dan 2,5 cm pada skala tetap. Jadi, skala tetap bernilai 2,4 cm.
2. Langkah kedua. Menentukan skala nonius. Skala nonius yang berimpit dengan skala tetap adalah angka 7. Jadi, skala nonius bernilai 7 x 0,01 cm = 0,07 cm.
3. Langkah ketiga. Menjumlahkan skala tetap dan skala nonius. Hasil pengukuran = 2,4 cm + 0,07 cm = 2,47 cm. Jadi, hasil pengukuran diameter baut sebesar 2,47 cm.

c. Pengukuran Panjang dengan Mikrometer Sekrup
Tahukah kamu alat ukur apa yang dapat digunakan untuk mengukur benda berukuran kurang dari dua centimeter secara lebih teliti? Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil. Bagian-bagian dari mikrometer adalah rahang putar, skala utama, skala putar, dan silinder bergerigi. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm.

Menggunakan Mikrometer Sekrup

1. Langkah pertama. Menentukan skala utama, terlihat pada gambar skala utamanya adalah 1,5 mm.
2. Langkah kedua. Perhatikan pada skala putar, garis yang sejajar dengan skala utamanya adalah angka 29. Jadi, skala nonius sebesar 29 x 0,01 mm = 0,29 mm.
3. Langkah ketiga. Menjumlahkan skala utama dan skala putar. Hasil pengukuran = 1,5 mm + 0,29 mm = 1,79 mm. Jadi hasil pengukuran diameter kawat adalah 1,79 mm.

Jika sahabat ingin mencoba simulasi menggunakan jangka sorong dan mikrometer sekrup dapat klik disini.


2. Pengukuran Besaran Massa
Pernahkah kamu pergi ke pasar? Ketika di pasar kamu mungkin akan melihat berbagai macam alat ukur timbangan seperti dacin, timbangan pasar, timbangan emas, bahkan mungkin timbangan atau neraca digital. Timbangan tersebut digunakan untuk mengukur massa benda. Prinsip kerjanya adalah keseimbangan kedua lengan, yaitu keseimbangan antara massa benda yang diukur dengan anak timbangan yang digunakan. Dalam dunia pendidikan sering digunakan neraca O’Hauss tiga lengan atau dua lengan.

Menggunakan Neraca O’Hauss
Sekantong plastik terigu ditimbang dengan neraca O’Hauss tiga lengan. Posisi lengan depan, tengah, dan belakang dalam keadaan setimbang ditunjukkan pada gambar berikut ini.


Dari gambar dapat diketahui bahwa:

• posisi anting depan 5,5 gram
• posisi anting tengah 20,0 gram
• posisi anting belakang 200,0 gram

Jadi, massa terigu adalah 225,5 gram


3. Pengukuran Besaran Waktu
Ketika bepergian kita tidak lupa membawa jam tangan. Jam tersebut kita gunakan untuk menentukan waktu dan lama perjalanan yang sudah ditempuh. Berbagai jenis alat ukur waktu yang lain, misalnya: jam analog, jam digital, jam dinding, jam atom, jam matahari, dan stopwatch. Dari alat-alat tersebut, stopwatch termasuk alat ukur yang memiliki ketelitian cukup baik, yaitu sampai 0,1 s.



Latihan Yuk!!

1. Sebuah baut diukur panjang dan diameternya masing-masing menggunakan jangka sorong dan mikrometer. Adapun massanya diukur dengan neraca. Hasil pengukuran digambarkan berikut ini. Berapakah panjang, diameter, dan massa baut tersebut?

Kelas VII | Besaran dan Satuan

Materi Kelas VII 

Berapakah tinggi dan berat badanmu? Tentu saja kamu dapat mengukur secara langsung tinggi badanmu dengan alat ukur meteran pita, misalnya 165 cm. Bagaimana dengan berat badanmu? Di dalam pembicaraan kita sehari-hari yang dimaksud dengan berat badan adalah massa, sedangkan dalam Fisika pengertian berat dan massa berbeda. Berat badan dapat kita tentukan dengan menggunakan alat timbangan berat badan. Misalnya, setelah ditimbang berat badanmu 50 kg atau dalam Fisika bermassa 50 kg. Tinggi atau panjang dan massa adalah sesuatu yang dapat kita ukur dan dapat kita nyatakan dengan angka dan satuan. Panjang dan massa merupakan besaran Fisika. Jadi, besaran Fisika adalah ukuran fisis suatu benda yang dinyatakan secara kuantitas.

Besaran Pokok dan Besaran Turunan
Besaran Fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Adapun, besaran turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok. Sistem satuan besaran Fisika pada prinsipnya bersifat standar atau baku, yaitu bersifat tetap, berlaku universal, dan mudah digunakan setiap saat dengan tepat. Sistem satuan standar ditetapkan pada tahun 1960 melalui pertemuan para ilmuwan di Sevres, Paris. Sistem satuan yang digunakan dalam dunia pendidikan dan pengetahuan dinamakan sistem metrik, yang dikelompokkan menjadi sistem metrik besar atau MKS (Meter Kilogram Second) yang disebut sistem internasional atau disingkat SI dan sistem metrik kecil atau CGS (Centimeter Gram Second). Besaran pokok dan besaran turunan beserta dengan satuannya dapat dilihat dalam Tabel berikut.

Besaran Pokok

Selain tujuh besaran pokok di atas, terdapat dua besaran pokok tambahan, yaitu sudut bidang datar dengan satuan radian (rad) dan sudut ruang dengan satuan steradian (sr).

Besaran Turunan

Konversi Satuan
Di samping satuan sistem metrik, juga dikenal satuan lainnya yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya liter, inci, yard, feet, mil, ton, dan ons. Satuan-satuan tersebut dapat dikonversi atau diubah ke dalam satuan sistem metrik dengan patokan yang ditentukan. Konversi besaran panjang menggunakan acuan sebagai berikut:

• 1 mil = 1760 yard (1 yard adalah jarak pundak sampai ujung jari tangan orang dewasa).
• 1 yard = 3 feet (1 feet adalah jarak tumit sampai ujung jari kaki orang dewasa).
• 1 feet = 12 inci (1 inci adalah lebar maksimal ibu jari tangan orang dewasa).
• 1 inci = 2,54 cm
• 1 cm = 0,01 m

Satuan mil, yard, feet, inci tersebut dinamakan satuan sistem Inggris. Untuk besaran massa berlaku juga sistem konversi dari satuan sehari-hari maupun sistem Inggris ke dalam sistem SI. Contohnya sebagai berikut.

• 1 ton = 1000 kg
• 1 ons (oz) = 0,02835 kg
• 1 kuintal = 100 kg
• 1 pon (lb) = 0,4536 kg
• 1 slug = 14,59 kg

Satuan waktu dalam kehidupan sehari-hari dapat dikonversi ke dalam sistem SI yaitu detik atau sekon. Contohnya sebagai berikut.

• 1 tahun = 3,156 x 10^7 detik
• 1 jam = 3600 detik
• 1 hari = 8,640 x 10^4 detik
• 1 menit = 60 detik

Besaran turunan memiliki satuan yang dijabarkan dari satuan besaran-besaran pokok yang mendefinisikan besaran turunan tersebut. Oleh karena itu, seringkali dijumpai satuan besaran turunan dapat berkembang lebih dari satu macam karena penjabarannya dari definisi yang berbeda. Sebagai contoh, satuan percepatan dapat ditulis dengan m/s^2 dapat juga ditulis dengan N/kg. Satuan besaran turunan dapat juga dikonversi. Perhatikan beberapa contoh di bawah ini!

• 1 dyne = 10^-5 newton
• 1 erg = 10^-7 joule
• 1 kalori = 0,24 joule
• 1 kWh = 3,6 x 10^6 joule
• 1 liter = 10^-3 m^3 = 1 dm^3
• 1 ml = 1 cm^3 = 1 cc
• 1 atm = 1,013 x 10^5 pascal
• 1 gauss = 10^-4 tesla

Jika sahabat ingin mencoba simulasi konversi satuan massa dan volume dapat klik disini.


Latihan Yuk!!

1. Adik sakit demam. Badannya terasa hangat. Ibu bermaksud mengukur panas badan adik. Alat ukur apa yang harus digunakan ibu? Sebutkan besaran pokok apa yang diukur!
2. Kakak mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 54 km/jam. Dia hendak membeli bensin sebanyak 2 liter di pom bensin. Tulislah satuan besaran-besaran yang ada pada tersebut dalam SI dan lambang dimensinya!
3. Konversikan satuan-satuan berikut ini!

• 0,01 m dalam satuan μm
• 1000 km dalam satuan mm
• 25,4 cm dalam satuan inci
• 3 feet dalam satuan cm dan m
• 10 g dalam satuan mg dan kg
• 3 ons dalam satuan g dan kg
• 30 sekon dalam satuan menit