[FISIKA[ Pemuaian Zat

a) Pemuaian Zat Padat

1. Pemuaian Panjang

Suatu benda akan mengalami pemuaian apabila dipanaskan. Kita dapat mengetahui panjang benda setelah mengalami pemuaian dengan rumus:

L = Panjang setelah pemuaian (m)

Lo = Panjang awal (m)

∆L = Pertambahan panjang selama pemuaian (m)

∆L sendiri dapat dicari menggunakan rumus berikut:

α = Koefisien muai panjang (/ºC)

Δt = kenaikan suhu (ºC)

Dari penggabungan kedua rumus di atas, maka rumus pemuaian panjang adalah:

2. Pemuaian Luas

Jika yang dipanaskan adalah suatu lempeng atau plat tipis, benda tersebut akan mengalami pemuaian panjang pada sisi panjang dan sisi lebarnya, sehingga lempeng mengalami pemuaian luas. Kita dapat mencari luas akhir setelah pemuaian dengan rumus:

A = Luas setelah pemuaian (m2)

Ao = Luas awal (m2)

∆A = Pertambahan luas selama pemuaian (m2)

Nilai ∆A sendiri dapat dicari dengan rumus berikut:

β = Koefisien muai luas zat (/º C)

Δt = kenaikan suhu (ºC)

Dua rumus diatas bila digabungkan maka menjadi:

β bernilai 2α.

3. Pemuaian Volume

Ketika yang dipanaskan adalah sebuah balok, maka akan terjadi pemuaian volume. Untuk mencari volume akhir setelah pemuaian dapat menggunakan rumus:

V = Volume setelah pemuaian (m3)

Vo = Volume awal (m3)

∆V = Pertambahan volume ketika pemuaian (m3)

∆V sendiri dapat dicari dengan rumus:

γ = Koefisien muai volume (/ºC)

Δt = Kenaikan suhu (ºC)

Sehingga kedua rumus tersebut dapat digabungkan menjadi rumus berikut:

γ bernilai 3α atau 3/2 β.

b) Pemuaian Zat Cair

Zat cair hanya mengalami pemuaian volume saja. Rumusnya sama seperti pemuaian volume pada zat padat. 

Namun, air memiliki anomali (keanehan) yaitu kenaikan suhu pada 0º C sampai 4º C volumenya tidak bertambah, namun justru berkurang, grafiknya seperti berikut ini:

c) Pemuaian Zat Gas

Gas jika dipanaskan akan terjadi pemuaian pada volume-nya. Rumusnya pun sama dengan pemuaian volume pada zat padat dan cair.  Nilai γ sama untuk semua gas, yaitu 1/273 ºC-1

Namun pemuaian gas dibagi menjadi 3 macam, yaitu pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal), pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).

Untuk ketiga macam pemuaian diatas, kita berpegang pada rumus Boyle-Gay Lussac ini:

P = tekanan gas (atm)

V = volume gas (l)

T = suhu (K)

1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (isotermal)

Karena suhu (T) tetap, maka rumus tadi menjadi hanya P dan V.

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (isobar)

Karena tekanan (P) tetap, maka rumus tadi menjadi hanya V dan T.

3. Pemuaian Gas pada Volume Tetap (isokhorik)

Karena volume (V) tetap, maka rumus tadi menjadi hanya P dan T.

Nah, gampang kan? :)
Pemuaian dalam kehidupan sehari-hari dapat kita temukan pada:
1. Pemasangan kaca jendela
Dalam bingkai kayu tempat kaca dipasang, harus terdapat ruang muai sehingga apabila kaca memuai, tidak terjadi pembengkokan pada bingkai kayu. Hal ini terjadi karena koefisien muai kaca lebih besar daripada kayu, sehingga kaca memuai lebih besar daripada kayu.
2. Pemasangan rel kereta
Ketika terkena panas matahari, batang rel akan memuai sehingga bertambah panjang. Maka antar batang rel kereta api dibutuhkan ruang.
3. Kabel listrik dan telepon
Kabel listrik dan telpon dipasang kendur dari satu tiang ke tiang lain. Hal ini untuk mengantisipasi kabel yang akan menyusut (memendek) ketika cuaca dingin yang dapat menyebabkan putusnya kabel.
4. 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.

-CATATAN MATERI SMP-

catatanmaterismp.blogspot.com

[FISIKA] Massa Jenis Zat

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Tiap benda yang jenisnya sama, massa jenisnya pasti juga sama. Semakin rapat suatu molekul benda, maka semakin besar massa jenisnya. Benda yang massa jenisnya lebih besar dari air maka akan tenggelam, dan sebaliknya.

Massa jenis disimbolkan dengan huruf ρ (rho). Rumusnya adalah...

Contoh-contoh massa jenis benda

Kalian tidak perlu menghafalkan semua massa jenis benda di atas, yang paling penting untuk diingat adalah massa jenis air = 1000 kg/m3 atau 1 gr/cm3.

Contoh penggunaan massa jenis dalam kehidupan sehari-hari:

• Kapal selam
• Balon gas
• Benda terapung, melayang dan tenggelam

[FISIKA] Gaya Antar Partikel

Adhesi

Adhesi adalah gaya tarik-menarik dua partikel atau lebih yang tidak sejenis, mengakibatkan sebuah zat menempel pada zat lain. Contohnya ketika kita menumpahkan air dari dalam gelas kaca, masih ada sisa air yang menempel dalam gelas. Hal ini terjadi karena adanya gaya tarik-menarik antara partikel air dengan partikel gelas.

Kohesi

Kohesi adalah gaya tarik-menarik dua partikel atau lebih yang sejenis, menyebabkan sebuah zat tidak dapat menempel pada zat lain. Contohnya air tidak dapat menempel di daun talas.

Adhesi dan kohesi juga mempengaruhi bentuk permukaan suatu zat cair dalam wadahnya. Permukaan air yang cekung disebut dengan meniskus cekung, sedangkan permukaan air yang cembung disebut meniskus cembung.

Misalnya ada 2 tabung kaca berisi air dan raksa. Maka tabung berisi air akan membentuk meniskus cekung sedangkan tabung berisi raksa akan membentuk meniskus cembung. Hal ini terjadi karena gaya adhesi antara air dengan kaca lebih besar daripada kohesi antara air dengan air. Sedangkan gaya adhesi antara raksa dengan kaca lebih kecil daripada kohesi antara raksa dengan raksa.

Adhesi dan kohesi juga dapat berpengaruh pada gejala kapilaritas. Kapilaritas adalah naik atau turunnya cairan dalam pipa kapiler (pipa kecil). Menggunakan prinsip adhesi-kohesi di atas, maka yang terjadi ketika memasukkan tabung kapiler dalam air dan air raksa adalah seperti gambar berikut:

Begitu juga ketika kita memasukkan air dan raksa ke dalam pipa kapiler, maka hasilnya seperti gambar berikut:

Contoh gejala kapilaritas adalah naiknya air dari akar ke ke daun pada tanaman, naiknya minyak tanah pada suhu kompor, dan basahnya tembok ketika hujan.

-CATATAN MATERI SMP-
catatanmaterismp.blogspot.com

[FISIKA] Wujud dan Perubahan Zat

Wujud Zat
Wujud zat ada 3 jenis, yakni padat, cair, dan gas.
Zat Padat

Molekul zat padat

Contoh: batu, kasur, pakaian, dsb.

Zat Cair

Molekul zat cair

Contoh benda cair: air mineral, susu, minyak, dsb.

Zat Gas

Molekul zat gas

Contoh benda gas: gas helium, asap pabrik, asap kendaraan, dsb.

Ketiganya memiliki sifat-sifat yang berbeda, antara lain dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel sifat-sifat zat

Perubahan Wujud Zat
Zat dapat berubah wujud dengan cara menyerap / melepaskan kalor (panas). Jenis-jenis perubahan wujud dapat dilihat pada gambar berikut:

-CATATAN MATERI SMP-
catatanmaterismp.blogspot.com

[FISIKA] Suhu

Cara mengukur suhu adalah menggunakan termometer. Dalam pengukuran suhu terdapat titik tetao bawah (suhu ketika es melebur) dan titik tetap atas (suhu ketika air mendidih). Di antara kedua titik tersebut dibuat skala suhu.
Berikut ini adalah penetapan titik tetap pada skala termometer:
1. Termometer Celcius 
TTB = 0
TTA = 100
Di antara titik tetap dibagi menjadi 100 skala.
2. Termometer Reamur
TTB = 0
TTA = 80
Di antara titik tetap dibagi menjadi 80 skala.
3. Termometer Fahrenheit
TTB = 32
TTA = 212
Di antara titik tetap dibagi menjadi 212 - 32 = 180 skala.
4. Termometer Kelvin
TTB = 273
TTA = 373
Di antara titik tetap dibagi menjadi 373 - 273 = 100 skala.

Celcius, Reamur, Fahrenheit, Kelvin

Konversi Suhu
1) Konversi Celcius -> Reamur
Rumus:

°R = (skala R/skala C) x C= 80/100 x C= 4/5 x C

Contoh:
Suhu suatu benda adalah 50°C. Maka suhunya dalam reamur adalah..

°R = 4/5 x C= 4/5 x 50 °C= 40 °R

2) Konversi Celcius -> Fahrenheit
Rumus:

°F = (skala F/skala C) x C + 32  = 180/100 x C + 32= 9/5 x C + 32

Contoh:
Suhu suatu benda adalah 50°C. Maka suhunya dalam Fahrenheit adalah...

°F = 9/5 x C + 32= 9/5 x 50°C + 32= 9 + 32 °C = 41°F

3) Konversi Celcius -> Kelvin
Rumus:

K = (skala K/skala C) x C + 273
= (100/100) x C + 273
= C + 273

Contoh:
Suhu suatu benda adalah 50°C. Maka suhunya dalam kelvin adalah...

K = C + 273= 50°C + 273= 323 K

Dengan logika yang sama, maka kita bisa mencari rumus untuk konversi suhu lainnya.

• Konversi suhu dari Reamur (R) ke Celcius (C), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah:
  C = (5/4) R
  F = (9/4) R + 32
  K = C + 273 = (5/4) R + 273
• Konversi suhu dari Fahrenheit (F) ke Celcius (C), Reamur (R), dan Kelvin (K) adalah:
  C = 5/9 (F-32)
  R = 4/9 (F-32)
  K = 5/9 (F-32) + 273
• Konversi suhu dari Kelvin (K) ke Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F) adalah:
  C = K – 273
  R = 4/5 (K-273)
  F = 9/5 (K-273) + 32

-CATATAN MATERI SMP-
catatanmaterismp.blogspot.com

 

[FISIKA] Pengukuran (Panjang, Massa, Waktu)

a) Pengukuran Besaran Panjang
Mistar
Alat ini memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm.

Pengukuran dengan mistar

Jangka Sorong
Jangka sorong biasa digunakan untuk mengukur diameter suatu benda. Alat ini memiliki ketelitian 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong terdiri atas 2 bagian, yakni rahang tetap dan rahang geser (sorong). Skala pada rahang tetap adalah skala utama, sedangkan pada rahang geser adalah skala nonius.

Bagian-bagian pada jangka sorong

Cara pengukuran dengan jangka sorong:

1. Tentukan skala utama. Pada gambar di atas terlihat skala utama bernilai 2,4 cm.
2. Tentukan skala nonius. Cari skala nonius yang garis nilainya berhimpit dengna skala utama. Pada gambar di atas terlihat nilai yg berhimpit adalah angka 7, jadi skala noniusnya adalah 7 x 0,01 cm = 0,07 cm.
3. Jumlahkan skala utama dan skala nonius. 2,4 cm + 0,07 cm = 2,47 cm.

Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur benda-benda yang tipis. Alat ini memiliki ketelitian 0,001 cm atau 0,01 mm. Mikrometer sekrup terdiri atas dua bagian, yakni selubung (poros tetap) dan selubung luar (poros ulir). Skala panjang pada poros tetap adalah skala utama, sedangkan poros ulir adalah skala nonius.

Bagian-bagian pada mikrometer sekrup

Cara pengukuran dengan mikrometer sekrup:

1. Tentukan skala utama. Pada gambar di atas skala utamanya adalah 1,5 mm.
2. Perhatikan poros putar. Garis yang sejajar dengan skala utamanya adalah angka 29. Jadi, skala nonius sebesar 29 x 0,01 mm = 0,29 mm.
3. Jumlahkan skala utama dan skala nonius. 1,5 mm + 0,29 mm = 1,79 mm.

b) Pengukuran Besaran Massa
Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak melihat alat ukur massa seperti timbangan dacin, timbangan pasar, timbangan emas, timbangan digital, dan lain-lain. Sering digunakan juga neraca O'Hauss tiga lengan atau dua lengan.

Cara mengukur massa dengan neraca O'Hauss:

1. Geser anting lengan hingga seimbang dengan barang yang ditimbang.
2, Jumlahkan angka pada lengan depan, tengah, dan belakang. Pada gambar di atas massanya adalah 5,5gr + 20,0 gr + 200,0 gr = 225,0 gr.

c) Pengukuran Besaran Waktu
Alat untuk mengukur besaran waktu antara lain jam dan stopwatch. Stopwatch memiliki ketelitian 0,1 s.

Stopwatch

Yang di tengah adalah skala menit, sedangkan yang di pinggir adalah skala detik.

-CATATAN MATERI SMP-
catatanmaterismp.blogspot.com

[FISIKA] Besaran dan Satuan

Besaran Fisika adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.

Besaran Fisika berdasarkan satuannya dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:
1) Besaran Pokok
Besaran pokok ialah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu alias tidak diturunkan dari besaran lain. Besaran pokok jumlahnya ada 7, antara lain:

Tabel besaran pokok

2) Besaran Turunan
Besaran turunan ialah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Beberapa contohnya antara lain:

Tabel besaran turunan

Sedangkan besaran Fisika menurut nilai dan arahnya dibagi menjadi 2, yaitu:

1) Besaran Skalar: Besaran yang hanya memiliki nilai (besar) saja dan tidak memiliki arah. Contoh: massa, waktu, suhu, volume.

2) Besaran Vektor: Besaran yang memiliki nilai dan memiliki arah. Contoh: kecepatan, percepatan, gaya.

Satuan adalah perbandingan dalam proses pengukuran suatu besaran dengna besaran lain.

1) Satuan baku: satuan yang telah disepakati dalam Standar Internasional (SI) dan semua orang di wilayah manapun akan memperoleh hasil pengukuran yang sama. Contohnya adalah m (meter), kg (kilogram), s (sekon), dsb.

2) Satuan tak baku: satuan yang dapat menghasilkan hasil pengukuran yang berbeda-beda pada setiap orang. Misalnya hasta, depa, kaki, lengan, langkah, dsb.

Konversi Satuan

Selain satuan metrik, banyak sekali satuan-satuan yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya liter, inchi, yard, feet, mil, ton, dan ons. Satuan tersebut dapat dikonversi menjadi satuan metrik dengan patokan yang telah ditentukan.

a) Konversi besaran panjang

• 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

b) Konversi besaran massa

• 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

c) Konversi besaran waktu

• 1 tahun = 3,156 x 10⁷ detik
• 1 jam = 3600 detik
• 1 hari = 8,640 x 10⁴ detik
• 1 menit = 60 detik

d) Konversi besaran turunan

• 1 dyne = 10^-5 newton
• 1 erg = 10^-7 joule
• 1 kalori = 0,24 joule
• 1 kWh = 3,6 x 10⁶ joule
• 1 liter = 10^-3 m³ = 1 dm³
• 1 ml = 1 cm³ = 1 cc
• 1 atm = 1,013 x 10⁵ pascal
• 1 gauss = 10^-4 tesla

-CATATAN MATERI SMP-
catatanmaterismp.blogspot.com