Kategori: Ilmu Fisika Materi Dan Soal

10+ Contoh Soal: Periode Revolusi Kecepatan Orbit Jarak Satelit Planet Jupiter Bumi Bulan Matahari

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Rumus Perhitungan Hukum Gravitasi, Periode Revolusi Kecepatan Orbit, Jarak Satelit, Planet Jupiter, Bumi, Matahari, sebagai latihan.

Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

1). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Periode Revolusi Jupiter Mengelilingi Matahari,

Jarak rata rata antara planet Jupiter dengan Matahari adalah 5,20 satuan astronomi (AU), Hitung berapakah periode revolusi planet Jupiter…

Diketahui

RJ = 5,20 AU (astronomical unit)

TB = periode bumi = 1 tahun

RB = jarak bumi ke matahari = 1 AU

TJ = …

Rumus Menentukan Periode Revolusi Jupiter Mengelilingi Matahari,

Periode revolusi Jupiter Mengelilingi Matahari dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut.

(TJ/TB)2 = (RJ/RB)3

(TJ)2 = (RJ/RB)3 (TB)2

(TJ) = (RJ/RB)3/2 (TB)

(TJ) = (5,2/1)3/2 (1)

(TJ) = 11,86 tahun

Jadi, periode revolusi Planet Jupiter mengelilingi Matahari adalah 11,86 tahun

2). Contoh Soal Pembahasan: Preiode Revolusi Merkurius Mengelilingi Matahari,

Jarak rata-rata Merkurius dengan Matahari 58 juta km. Jika revolusi Mars adalah 687 hari, dan jarak planet Mars dengan Matahari 228 juta km, tentukan periode revolusi Merkurius…

Diketahui:

RMerkurius = 58 juta km

TMars = 687 hari

RMars = 228 juta km

TMerkurius = …

Menentukan Periode Revolusi Merkurius,  

Periode revolusi Merkurius dapat dirumus dengan menggunakan persamaan berikut

RMerkurius = 58 juta km

TMars = 687 hari = 1,88 tahun

RMars = 228 juta km

(TMerkurius/TMars)2 = (RMerkurius/RMars)3

(TMerkurius)2 = (RMerkurius/RMars)3 (TMars)2

(TMerkurius)2 = (58 x 106/228 x 106)3 x (1,88)2

(TMerkurius)2 = (0,254)3 x (1,88)2

(TMerkurius)2 = 0,057918

TMerkurius = 0,241 tahun = 87,8 hari

Jadi, periode Merkurius mengelilingi matahari dalah 87,8 hari

3). Contoh Soal Pembahasan: Kala Revolusi Planet P Dan Q Terhadap Matahari,

Dua planet P dan Q mengorbit metahari, apabila perbandingan jarak planet P dan planet Q ke matahari adalah 4 : 9 dan periode revolusi planet P mengelilingi matahari 24 hari, maka perioder revolusi planet Q mengelilingi matahari adalah…

Diketahui

TP = 24 hari

RP : RQ = 4 : 9

Mengitung Periode Revolusi Planet Q Ke Matahari,

Periode revolusi planet Q mengelilingi matahari dapat dihitung dengan rumus berikut…

(TQ/TP)2 = (RQ/RP)3

 (TQ/TP)2 = (9/4)3

(TQ)2/(TP)2 = (32)3/(22)3

(TQ)/(TP) = (32)3/2/(22)3/2

(TQ)/(24) = (3)3/(2)3

TQ = (27/8) x (24)

TQ = 81 hari

Jadi, periode revolusi planet Q mengelilingi matahari adalah 81 hari

4). Contoh Soal Pembahasan: Kala Revolusi Venus Mengelilingi Matahari,

Jarak rata-rata bumi ke matahari = 1 (AU) satuan astronomi dan kala revolusi bumi = 365 hari. Jika jarak rata-rata venus ke matahari 0,72 satuan astronomi, berapakah kala revolusi venus…

RV = 0,72 AU

RB = 1 AU

TB = 365 hari

Menghitung Kala Revolusi Venus Mengelilingi Matahari,

Kala revolusi Venus Mengelilingi matahari dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

(TV/TB)2 = (RV/RB)3

(TV)2 = (RV/RB)3 (TB)2

(TV)2 = (0,72/1)3 x (365)2

(TV)2 = (0,373) x (133.225)

(TV)2 = 49.693

TV = 222,9 hari

Jadi, kala revolusi Venus adalah 222,9 hari

5). Contoh Soal Pembahasan: Periode Satelit Mengelilingi Bumi,

Hitunglah periode satelit yang mengitari bumi jika jarak satelit ke bumi 6480 km dan kuat medan gravitasi 8,0 N/kg

R = 6480 km = 6480 x 103 m

g = 8,0 N/kg

Menentukan Periode Satelit Mengitari Bumi,

Periode satelit mengelilingi bumi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut…

T = 2π√(R/g)

T = 2(3,14) √(6480×103/8)

T = 6,28 √(810000)

T = 6,28 x 900

T = 5.652 detik

Jadi, periode satelit mengelilingi bumi adalah 5.652 detik

6). Contoh Soal Pembahasan: Kecepatan Roket Lepas Dari Gravitasi Bumi, 

Berapakah kecepatan minimum sebuah roket yang diluncurkan vertikal ke atas agar tidak terpengaruh oleh gravitasi Bumi…

Diketehui:

G = 6,67 x 10–11 m3/kg2, (konstanta gravitasi umum)

M = 5,97 x 1024 kg, (massa bumi)

R = 6,38 x 106 m. (jari jari bumi)

Menentukan Kecepatan Minimum Roket Agar Lepas Dari Pengaruh Gravitasi Bumi,

Kecepatan minimum agar roket lepas dari pengaruh gravitasi bumi dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

vmin = √(2GM/R)

vmin = √(2 x 6,67 x 10-11 x 5,97 × 1024)/ 6,38 × 106)

vmin = √(12,48 x 107)

vmin = 1,117 x 104 m/s

Jadi, kecepatan minimum roket agar tidak terpengaruh gravitasi bumi adalah 1,117 x 104 m/s

7). Contoh Soal Pembahasan: Kelajuan Lepas Benda Di Permukaan Planet Merkurius,

Planet Merkurius memiliki massa 3,28 x 1023 kg dengan jari jari 2,44 x 106 m, Berapakah kelajuan lepas benda dari permukaan planet Merkurius…

M = 3,28 x 1023 kg (massa merkurius)

R =  2,44 x 106 m (jari jari merkurius)

G = 6,67 x 10–11 m3/kg2, (konstanta gravitasi umum)

Menentukan Kecepatan Lepas Benda Dari Permukaan Planet Merkurius,

Kelajuan lepas benda dari permukaan planet Merkurius dapat dinyatakan denga persamaan berikut…

vlepas = √(2GM/R)

vlepas = √(2 x 6,67 x 10-11 x 3,28 x 1023)/ 2,44 x 106)

vlepas = √(17,93 x 106)

vlepas = 4.234,4 m/s atau

vlepas = 4,23 x 103 m/s

Jadi, kecepatan lepas benda dari permukaan planet Merkurius adalah 4.234,4 m/s

8). Contoh Soal Pembahasan: Kecepatan Awal Pesawat Agar Tidak Kembali Ke Bumi,

Sebuah pesawat antariksa bermassa 1 ton akan diluncurkan dari permukaan bumi. Jari-jari bumi R = 6,38 x 106 m dan massa bumi 5,98 x 1024kg. Tentukan kecepatan awal pesawat agar tidak kembali lagi ke bumi

Diketahui

m = 1 ton = 103kg

R = 6,38 x 106 m

M = 5,98 x 1024 kg

Menghitung Kecepatan Kecepatan Awal Pesawat Agar Tidak Kembali Ke Bumi,

Kecepatan awal pesawat antariksa agar tidak Kembali ke bumi dihitung dengan persamaan berikut…

vawal = √(2GM/R)

vawal = √(2 x 6,67 x 10-11 x 5,98 x 1024)/ 6,38 x 106)

vawal = √(12,503 x 106)

vawal = 3.536 m/s atau

vawal = 3,54  x 103 m/s

Jadi, Kecepatan awal pesawat antariksa agar tidak Kembali ke Bumi adalah 3,54 x 103 m/s

9). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Kecepatan Orbit Satelit B Pada Planet Sama Satelit A

Dua buah satelit A dan B mengorbit sebuah pada sebuah planet yang sama dengan jari jari orbitnya masing masing beurutan adalah R dan 2R. Bila kecepatan orbit satelit A adalah v, maka kecepatan orbit satelit B adalah…

Diketahui.

vA = v

vB = …

RA = R

RB = 2R

Menentukan Kecepatan Orbit Satelit B Pada Planet Sama Satelit A

Kecepatan orbit satelit B dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

Kecepatan orbit satelit A dinyatakan dengan rumus berikut…

vA = √(GM/RA)

Kecepatan orbit satelit B dinyatakan dengan rumus berikut…

vB = √(GM/RB)

Karena G dan M untuk kedua satelit sama,  maka perbandingan kedua kecepatan satelit adalah…

vA /vB = √(GM/RA)/√(GM/RB) atau

vA /vB = √(1/RA)/√(1/RB) atau

vA /vB = √(RB/RA) atau

vB / vA = √(RA/RB)

vB = vA x √(R/2R)

vB = vA x √(1/2)

sehingga kecepatan satelit B adalah…

vB = vA/√2

10). Contoh Soal Pembahasan: Kecepatan Satelit Bumi Pada Ketinggian Dari Permukaan Bumi,

Jika jari jari Bumi adalah 6400 km dan percepatan gravitsi di permukaan Bumi adalah 10 m/s2, maka kelajuan satelit bumi yang berjarak pada ketinggian 3600 km dari permukaan bumi adalah…

g = 10 m/s2

R = 6400 km = 6,4 x 106 m

h = 3600 km = 3,6 x 106 m

r = R + h

r = 6400 + 3600 = 10.000 km atau

r = 107 m

Menentukan Kelajuan Satelit Yang Mengelilingi Bumi,

Kelejuan sateli yang mengelilingi bumi dapat dihitung degan menggunakan persamaan berikut…

v = R √[(g/(R + h)]

v = R √(g/r)

v = 6,4 x 106 x √(10/107)

v = 6,4 x 106 x 10-3

v = 6,4 x 103 m/s

Jadi, kelajuan satelit mengelilingi bumi adalah 6,4 x 103 m/s

11). Contoh Soal Pembahasan: Kecepatan Orbit Satelit Buatan,

Pada kelajuan berapa satelit buatan dapat diorbit terhadap Bumi dengan jarak 1/2 R dari permukaan Bumi, jika diketahui jari jari bumi 6400 km dan massa bumi 5,98 x 1024 kg…

R = 6400 km

R = 6,4 x 106 m

h = ½ R

r = R + h

r = R + ½ R

r = 3/2 R

r = 3/2 x 6400 = 9600 km = 9,6 x106 m

M = 5,98 x 1024 kg

G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2

Menentukan Kelajuan Satelit Buatan Mengorbit Pada Bumi, 

Kecepatan satelit buatan dapat diorbitkan terhadap Bumi dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

v = √(GM/r)

v = √[(6,67 x 10-11 x 5,98 x 1024)/(9,6 x106)]

v = √(4,155 x 107)

v = 6445,9 m/s

Jadi, satelit buatan dapat mengorbit pada Bumi dengan kecepatan 6445,9 m/s

12). Contoh Soal Pembahasan: Percepatan Gravitasi Di Luar Bumi,

Percepatan gravitasi pada suatu tempat di permukaan Bumi adalah 10 m/s. Tentukanlah percepatan gravitasi di tempat yang memiliki ketinggian R dari permukaan Bumi yang memiliki jari jari R.

Diketahui

R = jari jari bumi

h =  R

r = R + h = R + R = 2R

g = percepatan gravitasi di bumi

gR = percepatan gravitasi pada jarak R

Menentukan Percepatan Gravitasi Pada Jarak R Dari Permukaan Bumi,

Percepatan gravitasi pada ketinggian R dari permukaan Bumi dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

gR = g [R/(R + h)]2

gR = g [R/(R + R)]2

gR = g [R/(2R)]2

gR = g (1/4)

gR = 10 x ¼

gR = 2,5 m/s2

Jadi, percepatan gravitasi pada ketinggian R dari Bumi adalah 2,5 m/s2

13). Contoh Soal Pembahasan Kecepatan Orbit Bumi Mengelilingi Matahari,

Matahari memiliki massa MM = 2 x 1030 kg dan jarak orbit bumi adalah 1,5 x 1011 m. G = 6,67 x 10-11 Nm2kg-2. Berapakah kecepatan bumi mengelilingi matahari…

Diketahui

MM = 2 x 1030 kg

r = 1,5 x 1011 m

G = 6,67 x 10-11 Nm2 kg-2

Menentukan Kecepatan Bumi Mengelilingi Matahari,

Kecepatan bumi mengelilingi matahari memenuhi persamaan berikut..

v = √(GM/r)

v = √[(6,67 x 10-11 x 2 x 1030)/(1,5 x 1011)]

v = √(8,893 x 108)

v = 2,982 x 104 m/s

Jadi, kecepatan Bumi mengelilingi Matahari adalah 2,982 x 104 m/s

14). Contoh Soal Pembehasan Percepatan Gravitasi Pada Ketinggian 3 Kali Jari Jari Bumi,

Apabila percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah g, tentukan percepatan gravitasi suatu benda yang berada pada ketinggian 3 kali jari-jari bumi

Diketahui:

h = 3R

R = jari jari bumi

g = percepatan gravitasi di Bumi

gR = percepatan gravitasi pada jarak 3 R dari bumi

Menentukan Percepatan Gravitasi Pada Ketinggian 3 Kali Jari Jari Bumi, 

Percepatan gravitasi pada ketinggian 3 kali jari jari bumi dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

gR = g [R/(R + h)]2

gR = g [R/(R + 3R)]2

gR = g [R/(4R)]2

gR = g [1/(4)]2

gR = g x 1/(16)

gR = 10 x 1/16

gR = 10/16 = 0,625 m/s2

Jadi, percepatan gravitasi pada ketinggian 3 kali jari jari Bumi adalah 0,625 m/s2

15). Contoh Soal Pembahasan: Massa Bumi Dengan Konstanta Gravitasi Umum,

Tentukan massa bumi jika jari-jari bumi 6,38 x 106 m, konstanta gravitasi 6,67 x 10-11 Nm2/kg2, dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2:

Diketahui:

R = 6,38 x 106 m

G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2

g = 9,8 m/s2

Menentukan Massa Bumi Dengan Konstanta Gravitasi Universal,

Massa bumi dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut…

M = g.R2/G

M = (9,8) x (6,38 x 106)2/( 6,67 x 10-11)

M = 5,98  x 1024 kg

Jadi, massa bumi adalah 5,98  x 1024 kg

16). Contoh Soal Pembahasan Berat Astronot Di Orbit Ketinggian R Dari Bumi,

Seorang astronot beratnya 800 N ketika di bumi memiliki. Kemudian astronot naik pesawat meninggalkan bumi hingga mengorbit pada ketinggian R (R = jari-jari bumi = 6.380 km). G = 6,67.10-11 Nm2kg-2. Berapakah berat astronot tersebut pada orbit tersebut…

Diketahui

R1 = R = 6.380 km = 6,38 x 106 m

F1 = 800 N

R2 = R + R = 2R

R2 = 2 x 6,38 x106 = 1,276 x107 m

G = 6,67.10-11 Nm2kg-2

Menentukan Berat Astronot Di Orbit Ketinggian R Dari Bumi,

Berat astronot merupakan gaya gravitasi bumi. Sehingga sebanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua dan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut…

F1 = G M.m1/(R1)2

F2 = G M.m2/(R2)2

G, M dan m2 tidak beruhah sehingga dapat dinyatakan seperti berikut

F1 = 1/(R1)2

F2 = 1/(R2)2

F2/F1 = (R1/R2)2

F2/F1 = (1R1/2R1)2

F2/F1 = (1/2)2

F2 = (1/4) F1

F2 = ¼ (800)

F2 = 200 N

Jadi, berat astronot di orbit ketinggian R dari Bumi adalah 200 N

17). Contoah Soal Pembahasan: Rumus Massa Matahari,

Jari-jari rata-rata orbit bumi RB = 1,5 x 1011 m dan periode bumi dalam mengelilingi matahari TB = 1 tahun = 3 x 107 s. Berdasarkan kedua data  tersebut perkiraan massa matahari adalah…

Diketahui

RB = 1,5 x 1011 m

TB = 1 tahun = 3 x 107 s

G = 6,67.10-11 Nm2kg-2

Menentukan Massa Matahari Dengan Jari Jari Rata Rata Orbit Dan Periode Revolusi Bumi,

Massa Matahari dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut…

MM = 4π2 (RB)3/(G.(TB)2)

MM = 4(3,14)2 (1,5 x 1011)3/(6,67.10-11 x (3 x 107)2

MM = 133,1 x 1033/60 x 103

MM = 2,21 x 1030 kg

Jadi, massa matahari adalah 2,21 x 1030 kg

Ringkasan Rangkuman Materi Medan Gaya Gravitasi Planet Bumi Matahari,

Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi disebut juga gaya berat adalah gaya Tarik menraik antara dua massa yang terpisah pada jarak tetentu.

Hukum Gravitasi Newton

“Setiap benda di alam semesta menarik benda lain dengan gaya yang besarnya berbanding lurus dengan hasil kali massamassanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”.

Rumus Gaya Gravitasi

F = (G m1 m2)/r2

F = gaya gravitasi (gaya tarik), N

m1 = massa benda 1, kg

m2= massa benda 2, kg

G = konstanta gravitasi umum

G = 6,67 x10-11 Nm2kg-2

r = jarak antara m1 dan m2

Dari rumusnya dapat diketahui bahwa gaya tarik gravitasi yang bekerja antara dua benda sebanding dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda.

Alat Neraca  Neraca Cavendish – Nilai Konstanta Gravitasi G,

Nilai konstanta gravitasi G ditentukan dari hasil percobaan yang dilakukan oleh Henry Cavendish pada tahun 1798 dengan menggunakan peralatan yang kemudian diberi nama Neraca Cavendish,

Prinsip Kerja Neraca Cavendish Pengukuran Konstanta Gravitasi Universal – Umum,

Dua bola timah hitam bermassa sama yaitu masing masing m1 diletakan pada ujung -ujung sebuah batang horizontal yang digantungkan pada kawat (benang fiber) sedemikian rupa sehingga batang dapat berputar dengan bebas.

Gambar Prinsip Kerja Neraca Torsi Cavendish

Prinsip Kerja Neraca Cavendish Pengukuran Konstanta Gravitasi Universal – Umum,
Prinsip Kerja Neraca Cavendish Pengukuran Konstanta Gravitasi Universal – Umum,

Sebuah cermin M diletakkan pada kawat yang tegak yang berfungsi memantulkan berkas cahaya pada skala.

Di samping bola bola kecil tersebut, diletakan bola- bola besar dengan massa m2 pada sebuah batang horizontal. Batangan yang menyangga dua bola besar dapat diputar sedemikian rupa sehingga bola besar dan bola kecil saling mendekati.

Gaya tarik gravitasi antara bola besar dan bola kecil menyebabkan kawat (benang fiber) tersebut berputar membentuk sudut θ.

Selain itu, Gaya gravitasi antara kedua bola tersebut menyebabkan cermin berputar dan berkas cahaya dipantulkan ke arah mistar skala untuk menunjukkan sudut penyimpangannya.

Dengan menggunakan data massa m1, m2, besar sudut θ yang terbentuk serta jarak antara kedua massa tersebut (d) diketahui, besarnya G dapat dihitung.

Kuat Medan Gravitasi

Kuat medan grvitasi adalah gaya gravitasi persatuan massa benda yang dialami benda di suatu titik tertentu dan biasa disebut juga perceptan gravitasi.

Dengan kata lain, percepatan gravitasi adalah percepatan suatu benda akibat gaya gravitasi.

Medan Gravitasi

Medan adalah tempat di sekitar suatu besaran fisik yang masih dipengaruhi oleh besaran tersebut dalam suatu satuan tertentu.

Medan gravitasi adalah daerah di sekitar benda yang masih dipegaruhi oleh gaya gravitasi.

Rumus Kuat Medan Gravitasi/ Percepata Gravitasi,

g = F/m = Gm/r2

g = percepatan gravitasi – kuat medah gravitasi

Medan gravitasi ini menunjukkan besarnya percepatan gravitasi dari suatu benda di sekitar benda lain atau planet. Besar percepatan gravitasi yang dialami semua benda di permukaan planet adalah sama.

Tebel Percepatan Gravitasi Planet, Jupiter Bumi  Merkurius Venus Dll

Tabel Percepatan Gravitasi Planet,
Tabel Percepatan Gravitasi Planet,

Kecepatan Gravitasi Merkurius Venus Bumi Yupiter Saturnus Uranus Neptunus,

Potensial Gravitasi

Potensial gravitasi adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan massa sebesar satu satuan massa dari titik tak hingga ke suatu titik tertentu.

Rumus Potensial Gravitasi

V = – G.m/r

V = potensial gravitasi

Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan massa dari titik tak hingga ke suatu ttik tertentu.

Rumus Energi Potensial Gravitasi

Ep = (G m1 m2)/r

Fungsi Hukum Kepler

Fungsi Hukum Kepler Dalam kehidupan modern ini digunakan untuk untuk memperkirakan lintasan planet-planet atau benda luar angkasa lainnya yang mengorbit Matahari seperti asteroid atau planet luar yang belum ditemukan semasa Kepler hidup.

Hukum ini juga dipakai pada bulan yang mengorbit bumi dan asteroid. Asteroid mempunyai ukuran 490 kaki (150 meter) dan dikenal dengan sebutan Asteroid 2014 OL339. Asteroid berada cukup dekat dengan bumi sehingga terlihat seperti satelitnya. Asteroid memiliki orbit elips yang memerlukan waktu 364,92 hari untuk mengelilingi Matahari.

Hukum I Kepler

Setiap planet bergerak mengitari Matahari dengan lintasan berbentuk elips, Matahari berada pada salah satu titik fokusnya.

Hukum I Kepler belum dapat menjelaskan lintasan planet yang berbentuk elips, namun belum dapat men jelaskan keduduk an planet terhadap matahari. Oleh karena itu, muncullah hukum II Kepler.

Hukum II Kepler

Suatu garis khayal yang menghubungkan matahari dengan planet menyapu luas juring yang sama dalam selang waktu yang sama.

Hukum III Kepler

Perbandingan antara kuadrat waktu revolusi dengan pangkat tiga jarak rata-rata planet ke matahari adalah sama untuk semua planet.

Rumus 3 Kepler

T2/r3 = k

T = periode / kala revolusi planet

r = jarak rata rata planet ke matahari

k = konstanta (tidak bergantung jenis planet)

Tabel Jarak Rata Rata Planet Dari Matahari r Dan Periode Revolusi T

Jarak rata rata planet dari matahari dan periode revolusi dapat dilihat pada tabel berikut

Tabel Jarak Rata Rata Planet Dari Matahari r Dan Periode Revolusi T
Tabel Jarak Rata Rata Planet Dari Matahari r Dan Periode Revolusi T

Jarak Rata Rata Merkurius Dari Matahari Dan Periode Revolusinya,

Merkurius memiliki jarak rata rata 57,9 x 106 km dengan periode atau kala revolusinya terhadap matahari adalah 0,241 tahun.

Kecepatan Lepas

Kecepatan lepas adalah kecepatan minimum suatu benda agar saat benda tersebut dilemparkan ke atas tidak dapat kembali lagi.

Kecepatan lepas sangat dibutuhkan untuk menempatkan satelit buatan pada orbitnya atau pesawat ruang angkasa

v = √(2GM/r)

Sebuah benda yang ditembakkan dari bumi dengan besar kecepatan vl, kecepatannya akan nol pada jarak yang tak terhingga, dan jika lebih kecil dari vl benda akan jatuh lagi ke bumi.

24+ Contoh Soal: Rumus Energi Kinetik – Frekuensi – Panjang Gelombang Ambang Foton- Beda Potensial Henti Elektron – Radiasi Benda Hitam

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Rumus Perhitungan Energi Kinetik, Frekuensi, Panjang Gelombang Ambang, Beda Potensial Henti Foton Elektron,  Radiasi Benda Hitam, sebagai latihan.

Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

1). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Efek Fotolistrik – Menentukan Energi Kinetik Maksimum Foto Elektron,

Pada percobaan efek fotolistrik digunakan logam target yang memiliki fungsi kerja 3,76 x 10-19 J.  Jika pada logam target dikenai foton dengan Panjang gelombang 4000 Angstrom, maka electron foto yang terlepas memiliki energi kinetic maksimum sebesar…

Diketahui

λ = 4000 Angstrom = 4 x 10-7 m

h = 6,6 x 10-34 Js

Fungsi kerja W = 3,76 x 10-19 J

Menentukan Energi Kinetik Maksimum Foto Elektron Dikenai Foton,

Energi kinetic maksimum electron ketika ditembak foton dapat dinyatakan dengan persamaan berikut…

 

EK = hf – W atau

EK = (hc/ λ) – W

EK = [(6,6 x 10-34 x 3 x108)/( 4 x 10-7)] – (3,76 x 10-19)

EK  = (4,95 x 10-19 ) – (3,76 x 10-19)

EK  = 1,19 x 10-19 J

Jadi, energi maksimum foto electron adalah 1,19 x 10-19 J

2). Contoh Soal Pembahasan: Teori Foton – Menentukan Panjang Gelombang Sinar Gamma Dari Energinya,

Hitunglah Panjang gelombang sinar gamma, jika sinar gamma tersebut memiliki Energi sebesar 108 eV dengan tetapan Planck sebesar 6,6 x 10-34 Js.

Diketahui.

h = 6,6 x 10-34 Js.

E = 108 eV atau

E = 1,6 x 10-11 J

c = 3 x 108 m/detik

Menentukan Panjang Gelombang Sinar Gamma Dari Energinya,

Panjang gelombang sinar gamma dapat dinyatakan dengan rumus teori foton sebagai berikut…

E = h.f atau

E = h . c/λ atau

λ = h . c/E

λ = (6,6 x 10-34 x 3 x 108)/(1,6 x 10-11)

λ = 1,2375 x 10-14 m

Jadi, Panjang gelombang sinar gamma adalah 1,2375 x 10-14 m

3). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Teori Kuantum Planck Menentukan Energi Sinar Ungu,

Tentukanlah Kuanta energi sinar ungu yang memiliki Panjang gelombang 3300 Angstrom, jika konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js dan kecepatan cahaya 3 x 108 m/detik.

Diketahui

h = 6,6 x 10-34 Js

c = 3 x 108 m/detik

λ = 3300 Angstrom atau

λ = 3,3 x 10-7 m

Rumus Menghitung Energi Kuanta Sinar Ungu,

Energi kuanta sinar ungu dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut…

E = h . c/ λ

E = (6,6 x 10-34 x 3 x 108)/(3,3 x 10-7)

E = 6 x 10-19 J

Jadi, energi kuanta sinar ungu adalah 6 x 10-19 J

4). Contoh Soal Pembahasan: Energi Kinetik Elektron Yang Lepas Dari Permukaan Logam,

Frekuensi ambang suatu logam sebesar 4,0 x 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki frekuensi 2 x 1015 Hz. Jika tetapan Planck 6,6 x 10-34 Js, tentukan energi kinetik elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut…

Diketahui:

f0 = 4,0 x 1014 Hz

f = 2 x 1015 Hz

h = 6,6 × 10-34 Js

Menentukan Energi Kinetik Elektron – Efek Fotolistrik,

Energi kinetic electron yang terlepas dari permukaan dapat ditentukan dengan persamaan berikut…

EK= h.f – h.f0

EK = 6,6 x 10-34 x (2 x 1015 –  0,4 × 1015)

EK  = 1,065 x 10-18 J

Jadi, energi kinetic elektronnya adalah 1,065 x 10-18 J

5). Contoh Soal Pembahasan: Frekuensi Ambang Sinar Violet Untuk Membebaskan Elektron Permukaan Tembaga,

Sinar ultra violet yang memiliki frekuensi 1,5 x 1015 Hz ditembakan pada permukaan logam tembaga dan menghasilkan energy kinetic sebesar 1,65 eV. Tentukan frekuensi ambang foton sinar violet agar dapat melepaskan electron electron pada permukaan logam tersebut…

Diketahui

EK = 1,65 eV atau

EK = 2,64 x 10-19 J

f = 1,5 x 1015 Hz

h = 6,6 x 10-34 Js

Menentukan Frekuensi Ambang Sinar Ulatra Violet,

Frekuensi ambang foton dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

EK = E – W

EK = h.f – h f0

f0 = (h.f –EK)/ h

f0 = f – (EK/h)

f0 = (1,5 x 1015) – (2,64 x 10-19/6,6 x 10-34)

f0 = (1,5 x 1015) – (0,4 x 1015)

f0 = 1,1 x 10-15 Hz

Jadi, frekuensi ambang foton adalah 1,1 x 10-15 Hz

6). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Potensial Penghenti Cahaya,

Tentukanlah potensial penghenti untuk cahaya yang memiliki Panjang gelombang sebesar 3000 Angstrom, jika fungsi kerja untuk sebuah logam adalah 2 eV.

Diketahui

W = 2 eV atau

W = 2 x 1,6 x 10-19 J

W = 3,2 x 10-19 J

h = 6,6 x 10-34 Js

c = 3 x 108 m/detik

λ = 3000 Angstrom atau

λ = 3 x 10-7 m

Rumus Potensial Penghenti Foton – Cahaya,

Potensial penghenti dapat dirumuskan sebegai berikut…

e.V0 = EK dan

EK = E – W sehingga

e.V0 = E – W

Menghitung Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron,

Energi kinetic maksimum dapat dihitung dengan rumus berikut…

EK = (h.c/ λ) – W

EK = (6,6 x 10-34 x 3 x 108)/(3 x 10-7) – (3,2 x 10-19)

EK = (6,6  x 10-19) – (3,2 x 10-19)

EK =3,4 x 10-19 J

Menghitung Potensial Penghenti Cahaya – Fotoelektron,

EK = e V0

V0 = EK/e

V0 = (3,4 x 10-19)/(1,6 x 10-19)

V0 = 2,125 volt

Jadi, potensial penghenti cahaya adalah 2,125 volt.

7). Contoh Soal Pembahasan: Frekuensi Ambang Foton Energi Kinetik Beda Potensial Henti Elektron,

Seberkas sinar dengan frekuensi 2 x 1015 Hz ditembakan pada permukaan suatu logam yang memiliki fungsi kerja 3,3 x 10-19 dengan konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js. Tentukanlah frekuensi ambang foton, energi konetik maksimm fotoelektron dan beda potensial henti electron.

Diketahui

W = 3,3 x 10-19 J

f = 2 x 1015 Hz

h = 6,6 x 10-34 Js

Menentukan Frekuensi Ambang Foton,

Frekuensi ambang foton dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut…

W = h f0 atau

f0 = W/h

f0 = (3,3 x 10-19)/(6,6 x 10-34)

f0 = 5 x 1014 Hz

Jadi, Frekuensi ambangnya adalah 5 x 1014 Hz

Menentukan Energi Foton Berkas Cahaya,

Energi foton berkas cahaya dapat dirumuskan sebagai berikut…

E = h f

E = (6,6 x 10-34) x (2 x 1015)

E = 13,2 x 10-19 J

Jadi, Energi fotonnya adalah 13,2 x 10-19 J

Menentukan Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron – Efek Fotolistrik,

Energi kinetic maksimum fotoelektron dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

EK = E – W

EK = 13,2 x 10-19 – 3,3 x 10-19

EK = 9,9 x 10-19 J

Jadi, energi kinetic foto electron adalah 9,9 x 10-19 J

Menentukan Beda Potensial Henti Elektron,

Beda potensial henti electron dapat dirumuskan dengan peramaan berikut…

e.V = EK

V = EK /e

V = 9,9 x 10-19/1,6 x 10-19

V= 6,19 volt

Jadi, beda potensial henti electron adalah 6,19 volt

8). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang Pada Rapat Energi Maksimum Benda Hitam,

Sebuah benda hitam bersuhu 725 K dengan konstanta Wien C = 2,9 x 10-3 mK, maka rapat energi maksimum yang dipancarkan benda itu terletak pada Panjang gelombang …

T = 725 K

C = = 2,9 x 10-3 mK

Menghitung Panjang Gelombang Pada Rapat Energi Maksimum Benda Hitam,

Panjang gelombang ketika rapat energi maksimum dapat dirumuskan sebagai berikut…

λ T = C atau

λ = C/ T

λ = 2,9 x 10-3/725

λ = 4 x 10-6 m

Jadi, Panjang gelombang adalah 4 x 10-6 m,

9). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang Mengandung Energi Radiasi Maksimum Benda Hitam,

Sebuah benda dipanaskan sampai 1227 0C, jika konstanta Wien 3,0 x 10-3 mK, maka Panjang gelombang yang membawa energi terbanyak adalah…

T = 1227 + 273 + 1500 K

C = = 3 x 10-3 mK

Menghitung Panjang Gelombang Pada Rapat Energi Maksimum Benda Hitam,

Panjang gelombang ketika rapat energi maksimum dapat dirumuskan sebagai berikut…

λ T = C atau

λ = C/ T

λ = 3 x 10-3/1500

λ = 2 x 10-6 m

Jadi, Panjang gelombang adalah 2 x 10-6 m

10). Contoh Soal Pembahasan: Temperatur Menghasilkan Energi Radiasi Maksimum Benda Hitam,

Suatu benda panas memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 x 10-6 m dan menghasilkan energi radiasi maksimum. Jika C = 2,89 x 10-3 mK. Berapakah suhu benda tersebut…

Diketahui.

C = 2,89 x10-3 mK

λ = 4 x 10-6 m

Menentukan Suhu Benda Hitam Memancarkan Radiasi Maksimum,

Menghitung suhu benda hitam yang memancarkan energi radiasi maksimum dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

λ T = C atau

T = C/λ

T = (2,89 x 10-3)/(4 x 10-6)

T = 722,5 K

Jadi, suhu benda yang memancarkan energi radiasi maksimum adalah 722,5 K

11). Contoh Soal Pembahasan: Suhu Radiasi Benda Hitam Dari Grafik Intensitas Panjang Gelombang,

Pada gambar diperlihatkan hubungan intersitas radiasi (I) dengan Panjang gelombang suatu benda panas. Jika konstanta Wien C = 2,898 x 10-3 mK, maka berapa suhu benda tersebut…

11). Contoh Soal Pembahasan: Suhu Radiasi Benda Hitam Dari Grafik Intensitas Panjang Gelombang,
Grafik Intensitas I Panjang Gelombang λ,

Menentukan Suhu Benda Panas  Dari Grafik Intensitas Panjang Gelombang Radiasi Benda Hitam,

Pada gambar dapat diketahui bahwa Panjang gelombang yang menghasilkan intensitas tertinggi adalah λ = 2 x 10-6 m, sehingga suhunya dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

λ T = C atau

T = C/λ

T = 2,898 x 10-3/(2 x 10-6)

T = 1449 K

Jadi, suhu benda hitam adalah 1449 K.

12). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Panjang Gelombang Menghasilkan Energi Radiasi Maksimum Pada Grafik,

Grafik berikut menunjukkan hubungan intensitas I dengan Panjang gelombang dari suatu benda hitam sempurna dan pengaruh suhu terhadap intensitas,

12). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Panjang Gelombang Menghasilkan Energi Radiasi Maksimum Pada Grafik,
Grafik Panjang Gelombang Menghasilkan Energi Radiasi Maksimum Pada Suhu,

Jika konstanta Wien C = 3,0 x 10-3 mK, maka berapa Panjang gelombang maksimum yang dipancarkan benda ketika suhunya mencapai T1…

Diketahui

T1 = 1227 + 273 = 1500 0C

C = 3,0 x 10-3 mK

Menentukan Panjang Gelombang Maksimum Radiasi Dari Grafik Benda Hitam Panas,

Panjang gelombang maksimum yang diradiasikan benda hitam panas dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut…

λ T = C atau

λ = C/ T

λ = (3,0 x 10-3)/(1500)

λ = 2,0 x 10-6  m atau

λ = 20.000 Angstrom

Jadi, Panjang gelombang maksimum yang diradiasikan benda panas adalah 2,0 x 10-6  m

13). Contoh Soal Pembahasan: Energi Radiasi Emisivitas Benda Hitam,

Sebuah benda memiliki luas 200 cm2 dan suhunya 227 oC, jika diketahui emisivitas benda tersebut  0,45.Tentukan energi radiasi yang dipancarkan oleh benda tersebut…

Diketahui :

A = 200 cm2 = 2 x10-2 m2

T = 273 + 227 K = 500 K

e = 0,5

σ = 5,67 x 10-8 W m-2K-4

Menghitung Energi Radiasi Benda Panas Yang Mempunyai Luas Dan Emisivitas,

Energi radiasi benda bertempratur dengan luas dan emisivitas dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

P = e σ AT4

P = 0,5 x 5,67 x 10-8 x 2 x 10-2 x (500)4

P = 35,44 W

Jadi, energi radiasi benda adalah 35,44 W

14). Contoh Soal Pembahasan: Daya Radiasi Benda Hitam Dengan Luas Penampang,

Suatu benda hitam memiliki suhu 27 0C dan mengalami radiasi dengan intensitas 8 x 102 watt/m2 untuk luas penampang benda itu 1 x 10-3 m2. Tentukan daya radiasi dan energi radiasinya selama 10 detik…

Diketahui

T = 27 0C + 273 = 300 K

A = 1 x 10-3 m2

I = 8 x 102 watt/m2

Menghitung Daya Radiasi Benda Hitam Pada Luas Penampang,

Daya radiasi benda hitam dapat ditentukan dengan persamaan berikut…

P = I.A

P = (8 x 102 ) x (1 x 10-3)

P = 0,8 watt

Jadi daya radiasi benda hitam adalah 0,8 watt

Menentukan Energi Radiasi Selama Waktu Tertentu,

Energi radiasi selama 10 detik dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

E = P. t

E = 0,8 x 10 = 8 joule

Jadi, energi radiasi yang dihasilkan adalah 8 joule.

15). Contoh Soal Pemahasan: Jumlah Foton Pemancar Radio,

Sebuah pemancar radio berdaya 3 kW memancarkan gelombang elektromagnetik yang energi tiap fotonnya 3 x 10-18 Joule. Berapa jumlah foton yang dipancarkan setiap detiknya…

Diketahui.

P = 3 kW = 3000 watt

E = 3 x 10-18 J

t = 1 detik

Menentukan Jumlah Foton Per Detik Pemancar Radio,

Jumlah foton yang dipancarkan pemancar radio persatuan waktu dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

P = nE/t  atau

n = P t/E

n = (3000 x 1)/ 3 x 10-18

n = 1 x 1021 foton

jadi, jumlah foton yang dipancarkan setiap satu detiknya adalah 1 x 1021 foton.

16). Contoh Soal Pembahasan: Energi Foton Pemancar Radio,

Sebuah pemancar radio berdaya 2 kW memancarkan foton setiap detiknya sebanyak 1 x 1021 buah. Jika h = 6,6 x 10-34 Js, maka energi yang dimiliki oleh tiap foton adalah…

Diketahui..

P = 2 kW = 2000 watt

h = 6,6 x 10-34 Js

n = 1 x 1021

t = 1 detik

Menghitung Energi Foton Pemancar Radio,

Energi foton yang dipancarkan dapat dihitung dengan rumus berikut…

P = nE/t atau

E = Pt/n

E = (2000 x 1)/ 1 x 1021

E = 2 x 10-18 J

Jadi, energi foton yang dipancarkan pemancar radio adalah 2 x 10-18 J

17). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang Momentum Foton Efek Compton,

Sebuah foton memiliki Panjang gelombang 330 nm dengan konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js,  tentukan momentum foton tersebut…

Diketahui

λ = 330 nm = 3,3 x 10-7 m

h = 6,6 x 10-34 Js

Rumus Menentukan Momentum Foton Dengan Panjang Gelombang Konstanta Planck,

Mementum sebuah foton dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

p = h/ λ

p = 6,6 x 10-34/3,3 x 10-7

p = 2,0 x 10-27 Ns

Jadi, momentum foton adalah 2,0 x 10-27 Ns

18). Contoh Soal Pembahasan:  Momentum Elektron Dengan Panjang Gelombang Efek Compton,

Jika konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js dan Panjang gelombang sebuah electron adalah 2 x 10-10, berapa momentum dari electron tersebut…

Dikehtaui.

λ = 2 x 10-10 m

h = 6,6 x 10-34 Js

Menghitung Momentum Elektron Dengan Panjang Gelombang – Efek Compton,

Besar momentum electron dengan Panjang gelombang tertentu dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

p = h/ λ

p = 6,6 x 10-34/2 x 10-10

p = 3,3 x 10-24 Ns

Jadi, momentum electron adalah 3,3 x 10-24 Ns

19). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang De Broglie Elektron Bergerak,

Elektron yang massanya 9 x 10-31 kg bergerak dengan kecepatan 2,2 x 107 m/s/ Jika konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js, maka Panjang gelombang de Broglie electron yang bergerak tersebut adalah…

Diketahui.

m = 9 x 10-31 kg

v = 2,2 x 107 m/s

h =  6,6 x 10-34 Js

Rumus Panjang Gelombang De Broglie Elektron Bergerak,

Panjang gelombang de Braglie electron dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

λ = h/mv

λ = (6,6 x 10-34)/(9 x 10-31 x 2,2 x 107)

λ = 3,33 x 10-11 m

Jadi, Panjang gelombang de Broglie electron adalah 3,33 x 10-11 m

20). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang de Broglie Elektron Pada Mikroskop Elektron,

Pada mikroskop electron, electron bergerak dengan kecepatan 3,0 x 107 m/s, Jika massa electron  9 x 10-31 kg dan konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js, maka Panjang gelombang de Broglie gerak electron tersebut adalah…

Diketahui.

m = 9 x 10-31 kg

v = 3,0 x 107 m/s

h =  6,6 x 10-34 Js

Rumus Panjang Gelombang De Broglie Elektron Bergerak,

Panjang gelombang de Braglie electron dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

λ = h/mv

λ = (6,6 x 10-34)/(9 x 10-31 x 3,0 x 107)

λ = 2,44 x 10-11 m

Jadi, Panjang gelombang de Broglie electron yang bergerak dalam mikroskop electron adalah 2,44 x 10-11 m

21). Contoh Soal Pembahasan: Kecepatan Elektron Dengan Panjang Gelombang De Broglie,

Sebuah electron bermassa 9 x 10-31 kg sedang bergerak dengan Panjang gelombang de Broglie 3,3 x 10-11 m, jika konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js, tentukanlah kecepatan gerak electron tersebut…

m = 9 x 10-31 kg

λ = 3,3 x 10-11 m

h =  6,6 x 10-34 Js

Menentukan Kecepatan Gerak Elektron Dengan Panjang Gelombang De Broglie,

Kecepatan gerak electron yang memiliki Panjang gelombang de Broglie dapat dihitung dengan rumus berikut…

λ = h/mv atau

v = h/mλ

v = (6,6 x 10-34)/(9 x 10-31 x 3,3 x 10-11)

v = 2,22 x 107 m/s

Jadi, electron bergerak dengan kecepatan 2,22 x 107 m/s

22). Contoh Soal Pembahasan: Energi Total Dipancarkan Baja Dengan Konstanta Stefan Boltzmann,

Sebuah plat baja dengan Panjang 1 m lebar 0,5 m dipanaskan mencapai suhu 327 0C. Bila konstanta Stefan – Boltzmann 5,67 x 10-8 Wm-2K-4 dan plat baja diasumsikan sebagai benda hitam sempurna, maka energi total yang dipancarkan plat baja setiap detiknya adalah….

Diketahui.

T = 327 + 273 = 600 K

σ = 5,67 x 10-8 W m-2K-4

A = 2 x (1 x 0,5) (dua permuakaan)

A = 1 m

t = 1 detik

e = 1 benda hitam sempurna

Menghitung Energi Total Dipancarkan Dari Luas Permukaan Plat Baja Panas

Energi radiasi benda bertempratur dengan luas dan emisivitas dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

E = e σ AT4 t

E = (1) x 5,67 x 10-8 x (600)4 x (1)

E = 7348 Joule

Jadi, energi total yang dipancarkan plat baja adalah 7348 Joule

23). Contoh Soal Pembahasan: Energi Radiasi Dipancarkan Setelah Suhu Dinaikkan,

Suatu benda hitam pada suhu 127 Celcius memancarkan energi 200 J/s. Benda hitam tersebut dipanaskan lagi sehingga mencapai 527 Celcius, Berapa Energi yang dipancarakan pada temperature 527 Celcius…

Diketahui

T1 = 127 + 273 = 400 K

P1 = 200 j/s

T2 = 527 + 273 = 800 K

P2 = …
Rumus Menentukan Kenaikkan Energi Radiasi Benda Hitam Dipancarkan Setelah Temperatur Dinaikkan,

Kenaikkan energi yang dipancarkan akibat temperature benda dinaikkan dapat dihitung dengan rumus berikut

P = E/t = e σ AT4

kondisi awal

P1 = E1/t = e σ A1 (T1)4

kondisi setelah suhu T1 dinaikkan menjadi T2

P2 = E2/t = e σ A2 (T2)4

A1 = A2  maka

P1/P2 = (T1/T2)4 atau

P2 = P1 (T2/T1)4

P2 = 200 (800/400)4

P2 = 1600 J/s

Jadi energi yang dipancarkan setelah suhu dinaikkan adalah 1600 J/s

24). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Mengukur Suhu Matahari – Hukum Pergeseran Wien,

Hubungan intensitas dan Panjang gelombang spektrum radiasi Matahari yang diukur di luar angkasa ditunjukkan pada grafik di bawah.

24). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Mengukur Suhu Matahari – Hukum Pergeseran Wien,
Rumus Mengukur Suhu Matahari – Hukum Pergeseran Wien,

Grafik tersebut sangat mirip dengan grafik intensitas radiasi benda hitam, sehingga bisa diasumsikan bahwa Matahari sebagai benda hitam dengan spektrum berada pada daerah Panjang gelombang sinar tampak.

Berdasarkan pada grafik di atas, tentukanlah suhu permukaan Matahari tersebut…

Diketahui

λ = 5 x 10-7 m

C = 2,898 x 10-3 mK

Menentukan Suhu Permukaan Matahari – Hukum Pergeseran Wien,

Suhu permukaan Matahari dapat diperkirakan dengan menggunakan asumsi bahwa Matahari sebagai benda hitam sehingga dapat memenuhi hukum Pergeseran Wien.

Rumus Hukum Pergeseran Wien

λ T = C atau

T = C/ λ

T = 2,898 x 10-3/5 x 10-7

T = 5796 K

Jadi, suhu permukaan Matahari adalah 5796 K

Ringkasan Materi Radiasi Benda Hitam,

Benda Hitam,

Benda hitam adalah benda yang akan menyerap semua energi yang datang dan akan memancarkan energi dengan baik.

Benda yang mempunyai sifat menyerap semua energi yang mengenainya disebut benda hitam.

Radiasi Benda Hitam

Benda hitam jika dipanaskan akan memancarkan energi radiasi. Energi radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam.

Radiasi yang dihasilkan benda hitan sempurna disebut radiasi benda hitam

Energi Radiasi,

Energi yang dipancarkan benda ke sekitarnya disebut energi radiasi.

Energi radiasi yang dipancarkan sebuah benda dalam bentuk gelombang, yaitu gelombang elektromagnetik.

Rumus Energi Radiasi Benda Hitam

E = e σ AT4 t

A = luas yang disinari cahaya

T = suhu mutlak Kelvin

e =  emisitas 0 ≤ e ≤ 1

σ = konstanta Stefan Boltzmann = 5,67 x 10-8 W m-2K-4

t = waktu penyinaran detik

Emisivitas,

Kemamouan meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik disebut emisivitas.

Benda yang menyerap semua radiasi yang diterimanya disebut benda hitam sempurna dengan emisivitaa e = 1,

Rumus Daya Radiasi Benda Hitam

P = E/t

E = energi radiasi J

t = waktu detik

P = daya watt

Rumus Intensitas Radiasi

Intensitas Radiasi

I = P/A

I = intensitas

P = daya radiasi

A = luas yang disinari cahaya

Teori Kuantum Planck

Planck membuat toeri kuantum yang dapat disimpulan sebagai berikut.

Setiap benda yang mengalami radiasi akan memancarkan energinya secara diskontinu (diskrit) berupa paket-paket energi. Paket-paket energi ini dinamakan kuanta (sekarang dikenal sebagai foton).

Rumus Hukum Kuantum Planck

E = h f

E = energi foton (joule)

f = frekuensi foton (Hz)

h = tetapan Planck (h = 6,6 x 10-34 Js)

Efek Fotolistrik

Gejala terlepasnya electron electron dari permukaan plat logam ketika disinari dengan frekuensi tertentu disebut efek fotolistrik

Rumus Energi Kinetik Elektron Efek Fotolistrik,

EK = E – W

EK = h.f – h f0

EK = energi kinetic lectron

W = fungsi kerja

f0 = frekuensi ambang

Elektron Foto – Foton Elektron

Elektron yang terlepas dari permukaan plat logam akibat disinari dengan frekuensi tertentu disebut foton elekron.

Beda Potensial Henti.

Beda potensial henti adalah potensial ketika energi potensial sama dengan besar energi kinetic yang dimiliki electron.

Rumus Beda Potensial Henti,

EK = e.V

e = muatan electron

V = beda potensial henti

Fungsi Kerja – Energi Ambang,

Besarnya energi minimal yang diperlukan untuk melepaskan lectron dari energi ikatnya disebut fungsi kerja (W) atau energi ambang.

Rumus Fungsi Kerja,

W = h.f0

Fungsi kerja ( energi ambang ) yaitu energi terendah dari foton agar mampu menimbulkan efek fotolistrik

Frekuensi Ambang,

Frekuensi foton terkecil yang mampu menimbulkan lectron foto disebut frekuensi ambang.

Frekuensi ambang yaitu frekuensi foton terendah yang mampu menimbulkan efek fotolistrik

Panjang Gelombang Ambang,

Panjang gelombang terbesar yang mampu menimbulkan lectron foto disebut Panjang gelombang ambang.

Efek Compton

Efek Compton adalah peristiwa terhamburnya sinar-X akibat tumbukan dengan electron. Panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar dari sebelumnya dan frekuensi menjadi lebih kecil dari sebelumnya.

Rumus Momemtum Elektron Ketika Tumbukan Akibat Efek Compton.

p = h/ λ

p = momentum elekron

λ = Panjang gelombang

h = tetapan Planck

Rumus Panjang Gelombang Hamburan Efek Compton

λ’ –  λ = (h/m0c) x (1 – cos θ)

λ = Panjang gelombang sebelum tumbukan, m

λ’ = Panjang gelombang setelah tumbukan, m

m0 = massa diam electron, kg

θ = sudut hamburan

Hukum Pergeseran Wien

Jika suatu benda dinaikkan suhunya, maka Panjang gelombang yang menghasilkan intensitas pancaran maksimum bergeser semakin ke kiri.

Rumus Pergeseran Wien

λmaks T = C

T = suhu K

λmaks = Panjang gelombang pada intensitas maksimum, m

C = konstanta Wien = 2,989 x 10-3 mK

Teori de Broglie

Panjang gelombang de Broglie

λ = h/p

λ = h/m.v

λ = h/ √(2.m.e. ΔV)

λ = h/ √(2.m.EK)

p = momentum

e = muatan electron (coulomb)

m= massa partikel

ΔV = beda potensial (volt)

v = kecepatan partikel m/s

14+ Contoh Soal: Perhitungan Tingkat Energi Dipancarkan Elektron Spektrum Deret Lyman Balmer

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Tingkat Energi Dipancarkan Elektron, Spektrum Atom Hidrogen, Deret Lyman Balmer Paschen Brackett Pfund sebagai latihan.

Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

14+ Contoh Soal: Perhitungan Tingkat Energi Dipancarkan Elektron Spektrum Deret Lyman Balmer Paschen Brackett Pfund,

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Tingkat Energi Dipancarkan Elektron, Spektrum Atom Hidrogen, Deret Lyman Balmer Paschen Brackett Pfund sebagai latihan.

Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

1). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Energi Diserap Atom Elektron Bertransisi Lintasan n = 1 Ke n = 3,

Jika energi electron atom hydrogen pada tingkat dasar -13,6 eV. maka energi yang diserap atom hydrogen agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M adalah…

Menghitung Energi Diserap Atom Hidrogen Agar Elektron Tereksitasi Ke Kulit M,

Besarnya energi yang diserap atom hydrogen agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar (n = 1) ke lintasan kulit M (n = 3) dapat dinyatakan dengan persamaan berikut…

ΔE = ET – EA

ET = energi electron pada lintasan – posisi terakhir (kulit M)

Kulit M = n = 3

EA = energi electron pada lintasan – posisi awal (lintasan tingkat dasar)

Tingkat dasar = n = 1 dengan demikian makan ET dan EA adalah….

ET = -13,6 x (1/n3)2

ET  = -13,6 x (1/3)2

ET = -1,51 eV

EA = -13,6 x (1/n1)2

EA = -13,6 x (1/1)2

EA = -13,6 eV

Selanjutnya substitusikan ke persamaan berikut…

ΔE = ET – EA

ΔE = (-1,51) – (-13,6)

ΔE = 12,09 eV

Jadi, energi yang diserap atom hydrogen ketika elektronnya pindah lintasan kulit dari tingkat dasar ke lintasan kulit M adalah 12,09 eV.

ΔE dapat disederhanakan menjadi persamaan seperti berikut…

ΔE = -13,6 x [(1/n3)2 – (1/n1)2]

ΔE = -13,6 x [(1/32) – (1/12)

ΔE = -13,6 x (1/9 – 1/1)

ΔE = 12,09 eV

2). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Jari Jari Dan Energi Elektron Kulit M Atom Hidrogen,  

Energi elektron atom hidrogen pada tingkat dasar adalah -13,6 eV dan jari- jarinya adalah 0,528 Ao. Tentukan jari-jari dan energi elektron pada lintasan M,

Diketahui

E0 = – 13,6 eV

r0 = 0,528 Ao

r0 = 5,28 x 10-11 m

Menentukan Jari Jari Pada Kulit M Atom Hidrogen,

Jari jari atom hydrogen pada kulit M dapat dinyatakan dengan persamaan berikut..

r3 = n2 . r0

Kulit M = n = 3

r3 = 32 x  (5,28 . 10-11)

r3 = 4,752 x 10-10 m

Menentukan Energi Elektron Atom Hidrogen Pada Tingkat Energi Kulit M,

Besar energi electron pada tingkat energi kulit M dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut

En = -13,6/n2

E3 = -13,6 /(33)

E3 = – 1,511 eV

Jadi, energi electron pada tingkat energi kulit M adalah 1,51 eV

3). Contoh Soal Pembahaasan: Rumus Menghitung Energi Dipancarkan Atom Hidrogen,

Jika pada atom hydrogen electron berpindah lintasain dari kulit L ke kulit K, hitunglah energi yang dipancarkan atom hydrogen tersebut…

Menghitung Energi Dipancarkan Atom Hidrogen,

Energi yang dipancarkan atom hydrogen ketika electron berpindah lintasan dari kulit L ke kulit K dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

ΔE = ET – EA atau

Kulit L = n =2

Kulit K = n = 1

ΔE = -13,6 x [(1/n1)2 – (1/n2)2]

ΔE = -13,6 x [(1/1)2 – (1/2)2]

ΔE = -13,6 (3/4)

ΔE = -10,2 eV

Tanda negatif menunjukkan bahwa energi dilepaskan oleh atom.

Jadi, energi yang dipancarkan adalah 10,2 eV

4). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Energi Elektron Diserap Ketika Elektron Bertransisi,

Menurut model atom Bohr energi electron atom hydrogen pada tingkat dasar adalah -13,6 eV. Jika electron bertransisi dari lintasan kulit n = 2 ke lintasan kulit n = 3, berapa frekuensi foton dan energi yang diserap oleh atom tersebut…

Diketahui

h = 6,62 x 10-34 Js

E1 = -13,6 eV

Menghitung Energi Diserap Atom Hidrogen Pada Elektron Bertransisi Dari Lintasan n = 2 ke n = 3,

Besar energi electron ketika bertransisi dari lintasan n = 2 ke n = 3 dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

ΔE = ET – EA atau

ΔE = -13,6 x [(1/n3)2 – (1/n2)2]

ΔE = -13,6 x [(1/3)2 – (1/2)2]

ΔE = -13,6 x [(1/9) – (1/4)]

ΔE = 1,89 eV atau

ΔE = 1,89 x 1,602 x 10-19

ΔE = 3,03 x 10-19 J

Jadi, Energi electron yang serap atom hidogen ketika electron pindah dari lintasan n = 2 ke lintasan n = 3 adalah 3,03 x 10-19 J

Rumus Menghitung Frekuensi Foton Atom Hidrogen,

Frekuensi foton dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

ΔE = h f

f = ΔE/ h

f = 3,03 x 10-19/6,62 x 10-34

f = 4, 57 x 1014 Hz

Jadi, frekuensi foton adalah 4, 57 x 1014 Hz

5). Contoh Soal Pembahasan: Jari Jari Lintasan Elektron Mengorbit Inti Atom Hidrogen,

Energi yang dibutuhkan untuk memisahkan electron dari inti atom hydrogen adalah 13,6 eV. Jika k = 9  x 109 Nm2C-2, hitung berapa jari jari lintasan electron dalam mengorbit inti atom tersebut…

Diketahui

E = 13,6 eV

1 eV = 1,6 x 10-19 J

k = 9  x 109 Nm2C-2

Menghitung Jari Jari Lintasan Elektron Mengorbit Pada Inti Atom Hidrogen,

Jari jari lintasan electron dalam mengorbit inti dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

E = k e2/(2 r) atau

r = k e2/(2 E)

r = 9 x 109 x (1,6 x 10-19)2/(2 x 13,6 x 1,6 x 10-19)

r = 5,29 x 10-11 m

Jadi, jari jari lintasan orbit electron adalah 5,29 x 10-11 m

6). Contoh Soal Pembahasan: Perbandingan Radius Atom Hidrogen Keadaan n Dan Keadaan n -1,

Menurut model Bohr, jika electron pada atom hydrogen pindah lintasan dari tingkat n ke lintasan n – 1, maka perubahan radius atom adalah sebanding dengan…

Menentukan Perubahan Radius Atom Hidrogen Akibat Perubahan Lintasan Elektron,

Perubahan radius atom hydrogen akibat perpindahan lintasan electron dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

r1 = n2 . r (jari jari   awal sebelum bertransisi)

r2 = (n – 1)2 . r (jari jari   setelah bertransisi – pindah)

r2 = (n2 – 2n + 1) r

Δr = (n2 . r) – (n2 – 2n + 1) r

Δr = (n2  –  n2 + 2n – 1) r

Δr = (2n – 1) r

7). Contoh Soal Pemahasan: Perhintungan Panjang Gelombang Dipancarkan Atom Hidrogen,

Panjang gelombang yang dipancarkan ketika sebuah atom hydrogen mengalami transisi dari lintasan n = 5 ke lintasan n = 2 adalah…

Diketahui

R = 1,097 x 107 m-1 (tetapan Rydberg)

Menghitung Panjang Gelombang Foton Yang Dipencarkan Pada Atom Hidrogen,

Panjang gelombang foton yang dipancarkan ketika atom mengalami transisi lintasan dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

1/λ = R [(1/nT)2 – (1/nA)2] atau

1/λ = 1,097 x 107 [(1/2)2 – (1/5)2]

1/λ = 1,097 x 107 [1/4 – 1/25]

1/λ = 1,097 x 107 [21/100]

1/λ = 0,23 x 107

λ = 4,35 x 10-7 m atau

λ = 4,35 x 103 Angstrom

8). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Frekuensi Foton Yang Dipancarkan Dari Transisi Elektron Dari Lintasan n = 4 Ke n = 1,

Jika electron bertransisi dari lintasan n = 4 ke lintasan n = 1 dan R = 1,097 x 107 m-1 sedangkan cepat rambat gelombang electromagnet di hampa adalah c = 3 x 108 m/s. Hitunglah frekuensi foton yang dipancarkan pada atom tersebut…

Diketahui

R = 1,097 x 107 m-1

c = 3 x 108 m/s

Menentukan Panjang Gelombang Yang Dipancarkan Elektron Bertransisi,

Panjang gelombang foton yang dipancarkan dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

1/λ = R [(1/nT)2 – (1/nA)2] atau

1/λ = 1,097 x 107 [(1/1)2 – (1/1)2]

1/λ = 1,097 x 107 [1 –  1/16]

1/λ = 1,097 x 107 [15/16]

1/λ = 1,028 x 107

λ = 9,76 x 10-8 m

Menentukan Frekuensi Foton Yang Dipancarkan,

Frekuensi foton yang dipancarkan dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

f = c/ λ

f = (3, x 108)/(9,76 x 10-8)

f = 3,073 x 1015 Hz

Jadi, frekuensi foton adalah 3,073 x 1015 Hz

9). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang Terpanjang Terpedek Deret Balmer,

Hitunglah Panjang gelombang terpanjang dari deret Balmer jika diketaui tetapan Rydberg adalah 1,097 x 107 m–1

Diketahui

R = 1,097 x 107 m-1

Menghitung Panjang Gelombang Terpanjang Deret Balmer,

Lintasan atau n terkecil deret Balmer adalah n = 2, sehingga Panjang gelombang terpanjangnya dapat terjadi ketika electron bertransisi dari lintasan n = 3 ke n = 2.

1/λ = R [(1/nT)2 – (1/nA)2] atau

1/λ = 1,097 x 107 [(1/2)2 – (1/3)2] atau

1/λ = 1,097 x 107 [1/4 – 1/9] atau

1/λ = 1,097 x 107 [5/36] atau

1/λ = 1,52 x 106 atau

λ = 6,565 x 10-7 m atau

λ = 6,565 x 103 Angstrom

Jadi panjang gelombang terpanjang dari spektrum pada deret Balmer sebesar 6,565 x 10-7m.

Menghitung Panjang Gelombang Terpendek Deret Balmer,

Panjang gelombang terpendek dari sepektrum deret Balmer akan diperoleh ketika lintasan electron bertransisi dari n = tak hingga (n = ∞) ke lintasan n = 2 dan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

1/λ = 1,097 x 107 [(1/2)2 – (1/(∞))2]

1/λ = 0,274 x 107

λ = 3,65 x 10-7 m

Jadi panjang gelombang terpendek dari spektrum pada deret Balmer sebesar 3,65 x 10-7m.

10). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang Maksimum Minimun Deret Lyman,

Hitunglah Panjang gelombang maksimum dan minimun dari deret Lyman jika diketaui tetapan Rydberg adalah 1,097 x 107 m-1

Diketahui

R = 1,097 x 107 m-1

Menghitung Panjang Gelombang Maksimum Deret Lyman,

Pada deret Lymen akan memancarkan spektrum dengan gelombang yang paling maksimum jika elektron berasal dari elektron pada lintasan n = 2 pindah ke lintasan n = 1, dan dinyatakan dengan rumus berikut…

1/λ = R [(1/1)2 – (1/nA)2]

1/λ = 1,097 x 107 [(1/1)2 – (1/22]

1/λ = 1,097 x 107 [0,75]

1/λ = 8,228 x 106

λ = 1,22 x 10-7 m

Menghitung Panjang Gelombang Mininum Deret Lyman, 

Pada deret Lyman akan memancarkan spektrum dengan gelombang yang paling minimun jika elektron berasal dari elektron bebas (n = ∞) berpindah ke lintasan untuk n = 1 dan dirumuskan sebagai berikut…

1/λ = R [(1/1)2 – (1/nA)2]

1/λ = 1,097 x 107 [(1/1)2 – (1/(∞))2]

1/λ =1,097 x 107

λ = 9,115 x 10-8 m

Jadi panjang gelombang minimum dari spektruk pada deret Lyman adalah 9,115 x 10-8 m

11). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Frekuensi Terkecil Spektrum Deret Lyman,

Hitunglah frekuensi terkecil dari spektrum pada deret Lyman, jika diketaui tetapan Rydberg adalah 1,097 x 107 m-1 da cepat rambat gelombang electromagnet 3 x108 m/s.

Rumus Menghitung Frekuensi Terkecil Spektrum Deret Lyman,

Hubungan panjang gelombang dengan frekuensi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut..

f = c/ λ

Dari persamaan tersebut dapat diketahui, frekuensi akan sangat kecil ketika Panjang gelombang λ maksimum.

Jadi, gelombang elektromagnetik akan dipancarkan dengan frekuensi terendah pada deret Lyman apabila Panjang gelombang adalah terpanjang atau maksimum yaitu ketika elektron berpindah dari kulit L (n = 2) ke kulit K (n = 1) yang dirumuskan sebagai berikut…

1/λ = R [(1/1)2 – (1/nA)2]

1/λ = 1,097 x 107 [(1/1)2 – (1/22]

1/λ = 1,097 x 107 [0,75]

1/λ = 8,228 x 106

λ = 1,22 x 10-7 m

Menghitung Frekuensi Terkecil Spektrum Deret Lyman,

f = c/ λ

f = (3 x 108)/(1,22 x 10-7)

f = 2,46 x 10-15 Hz

Jadi frekuensi terkecil dari spektrum pada Deret Lyman sebesar 2,46 x 1015 Hz.

12). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Frekuensi Terbesar Spektrum Deret Balmer,

Hitunglah frekuensi terbesar dari spektrum pada deret Balmer, jika diketaui tetapan Rydberg adalah 1,097 x 107 m-1 da cepat rambat gelombang electromagnet 3 x108 m/s.

Rumus Menghitung Frekuensi Terbesar Spektrum Deret Balmer,

Hubungan panjang gelombang dengan frekuensi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut..

f = c/ λ

Dari persamaan tersebut dapat diketahui, frekuensi akan sangat besar ketika Panjang gelombang λ minium atar terpendek.

Jadi, frekuensi terbesar pada deret Balmer akan terjadi apabila Panjang gelombang adalah terpendek atau minimun yaitu ketika elektron berasal dari elektron bebas (n = ∞) berpindah ke lintasan untuk n = 2 dan dirumuskan sebagai berikut…

1/λ = 1,097 x 107 [(1/2)2 – (1/(∞))2]

1/λ = 0,274 x 107

λ = 3,65 x 10-7 m

Jadi panjang gelombang terpendek dari spektrum pada deret Balmer sebesar 3,65 x 10-7m

Menghitung Frekuensi Terbesar – Tertinggi Spektrum Deret Balmer,

f = c/ λ

f = (3 x 108)/(3,65 x 10-7)

f = 8,22 x 10-8 Hz

Jadi frekuensi terbesar – tertinggi dari spektrum pada deret Balmer adalah 8,22 x 10-8   Hz.

13). Contoh Soal Pembahasan: Energi Kinetik Elektron Pada Orbit – Lintasan – Tingkat Energi n = 2,

Hitunglah energi kinetik elektron pada orbitnya di lintasan n = 2, jika diketahui k = 9 x 109 Nm2C-2, e = 1,6 x 10-19 C dan r0 = 5,28 x 10-11 m

Diketahui:

k = 9 x 109 Nm2C-2,

e = 1,6 x 10-19 C

r0 = 5,28 x 10-11 m

Menentukan Jari Jari Atom Pada Kulit Lintasan n = 2 Atom,

Jari jari atom pada kulit lintasan n = 2 dapat dinyatakan dengan persamaan berikut..

r2 = n2. r0

r2 = 22 x 5,28 x 10-11

r2 = 2,112 x 10-10 m

Rumus Menentukan Energi Kinetik Elektron Pada Orbit n = 2

Energi kinetic electron pada orbit n =2 dapat dirumuskan sebagai berikut…

Ek = (k e2)/2r

Ek = (9 x 109) x (1,6 x 10-19)2/(2 x 2,112 x 10-10)

Ek = 5,455 x 10-19 J atau

Ek = 5,455 x 10-19/1,6 x 10-19

Ek = 3,41 eV

Jadi, energi kinetic electron pada orbit lintasa n = 2 adalah  3,41 eV

14). Contoh Soal Pembahasan: Jari Jari Lintasan Orbit Elektron Pada Inti Atom,

Untuk melepaskan electron dari inti atom hydrogen dibutuhkan energi sebesar 13,6 eV, jika nilai k = 9 x 109 Nm2C-2, dan e = 1,6 x 10-19 C, hitunglah jari jari lintasan orbit electron tersebut…

Diketahui

E = 13,6 eV atau

E = 13,6 x 1,6 x 10-19 J

E = 21,76 x 10-19 J

k = 9 x 109 Nm2C-2,

e = 1,6 x 10-19 C

Menentukan Jari Jari Lintasan Orbit Elektron Pada Inti Atom,

Jari jari lintasan electron saat mengorbit init atom hydrogen dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

E = k e2/(2 r) atau

r = k e2/(2 E)

r = (9 x 109 ) x (1,6 x 10-19)2/(2 x 21,76 x 10-19)

r = 5,29 x 10-11 m

Jadi, jari jari lintasan – orbit electron pada inti atom adalah 5,29 x 10-11 m.

15). Contoh Soal Pembahasan: Panjang Gelombang Elektron Dipercepat Beda Potensial Tabung Hampa Udara,

Foto foto sinar X yang digunakan pada Dokter gigi umumnya diambil pada saat mesin sinar X beroprasi dengan electron dipercepat pada tegangan sekitar 20 kV. Berapa Panjang gelombang radiasi sinar X tersebut….

Diketahui

V = 20 kV = 2 x 104 volt

h = 6,6 x 10-34 J

c = 3 x 108 m/s

e = 1,6 x 10-19 C

Menghitung Panjang Gelombang Dihasilkan Dari Elektron Dipercepat Beda Potensial,

Panjang gelombang minimal yang dihasilkan electron ketika dipercepat dengan beda potensial dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

Elistrik = Efoton

Terjadi konversi energi listrik menjadi energi foton

e.V = hc/ λ atau

λ = hc/e.V

λ = (6,6 x 10-34 x 3 x 108 )/( 1,6 x 10-19 x 2 x 104)

λ = 6,188 x 10-11 m

Jadi, Panjang gelombang adalah 6,188 x 10-11 m

Deret Lyman

Deret Lyman merupakan deret ultraviolet. Deret Lyman terjadi jika elektron berpindah dari lintasan luar menuju lintasan n = 1.

Rumus Deret Lyman

Secara matematis panjang gelombang deret Lyman dirumuskan seperti berikut…

1/λ = R [(1/1)2 – (1/nA)2]

Keterangan:

nA = 2, 3, 4, ..

Deret Balmer

Deret Balmer merupakan deret cahaya tampak. Deret Balmer terjadi jika elektron berpindah dari lintasan luar menuju lintasan n = 2.

Rumus Deret Balmer,

Panjang gelombang deret Balmer dapat ditentukan dengan rumus berikut…

1/λ = R [(1/2)2 – (1/nA)2]

Keterangan:

nA = 3, 4, 5 …

Deret Paschen

Deret Paschen merupakan deret sinar inframerah pertama. Deret Paschen terjadi ketika elektron berpindah dari lintasan luar menuju lintasan n = 3.

Rumus Deret Paschen

Panjang gelombang deret Paschen dirumuskan dengan persamaan berikut…

1/λ = R [(1/3)2 – (1/nA)2]

Keterangan:

nA = 4, 5, 6, …

Deret Brackett

Deret Brackett merupakan deret inframerah kedua. Deret ini terjadi saat elektron berpindah dari lintasan luar ke lintasan n = 4.

Rumus Deret Brackett

Panjang gelombang deret Brackett dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

1/λ = R [(1/4)2 – (1/nA)2]

Keterangan:

nA = 5, 6, 7, …

Deret Pfund

Deret Pfund merupakan deret inframerah ketiga. Deret Pfund terjadi jika elektron dari lintasan luar berpindah ke lintasan n = 5.

Rumus Deret Pfund

Panjang gelombang deret ini ditentukan dengan rumus:

1/λ = R [(1/5)2 – (1/nA)2]

Keterangan:

nA = 6, 7, 8…

14+ Contoh Soal: Hukum 2 Kirchhoff – Rumus Perhitungan Arus Loop 1 + 2 – Resistor Jembatan Wheatstone

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Rumus Hukum 2 Kirchhoff, Rumus Perhitungan Arus Loop 1 dan 2, Rangkaian Listrik Hambatan GGL Arus, Hambatan Jembatan Wheatstone sebagai latihan.

Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

Hukum 2 Kirchhoff,

Hukum 2 Kirchhoff atau biasa disebut juga dengan hukum loop menyatakan bahwa “Jumlah aljabar perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol”.

Rumus Hukum 2 Kirchhoff,

Hukum ini di dasarkan pada hukum kekekalan energi. Secara matematis hukum 2 Kirchhoff dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

∑ E + ∑ I.R = 0

Keterangan

E = ggl sumber arus (volt)

I = kuat arus (A)

R = hambatan (Ω)

Ketentuan Perjanjian Tanda Negatif – Positif E dan I Hukum 2 Kirchhoff,

a). jika arah arus searah dengan arah loop, maka I bertanda positif dan sebaliknya jika arah arus berlawanan dengan arah loop, maka I bertanda negatif

b). jika arah loop bertemu dengan kutub positif sumber tegangan, maka E bertanda positif dan sebaliknya, jika arah loop bertemu dengan kutub negatif sumber tegangan, maka E bertanda negatif,

1). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Kuat Arus Hukum 2 Kirchhoff,

Suatu rangkaian yang tersusun dari hambatan R, sumber tegangan E seperti ditunjukkan pada gambar di bawah, hitunglah arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut.

1). Contoh Soal Pembahasan Menentukan Kuat Arus Hukum 2 Kirchhoff,
Menentukan Kuat Arus Hukum 2 Kirchhoff,

Diketahui

R1 = 4 Ω

R2 = 6 Ω

R3 = 10 Ω

E1 =12 V

E2 = 8 V

Cara Menentukan Arah Loop Dan Arah Arus Listrik Rangkaian Hukum 2 Kirchhoff,

Karena rangkaian hanya terdiri satu loop, maka dipilih loopnya abcd, dengan arah loop searah jarum jam yaitu dari titik a – b – c – d – a, Arah loop mengikuti arah arus.

Arah arus listrik ditentukan berdasarkan arah keluar dari kutub positif baterai E1.

Rumus Menentukan Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Besar arus yang mengalir pada rangkaian tertutup dapat dihitung dengan menerapkan hukum 2 Kirchhoff yang dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

I = – ∑ E/ ∑R

Menentukan Jumlah Tegangan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchoff,

∑ E = (-E1) + (-E2)

∑ E = (–12) + (– 8) = – 20 volt

E1 dan E2 bertanda negatif karena arah loop bertemu dengan kutub negatif dari baterai (E1 dan E2)

Menghitung Jumlah Hambatan Rangkaian Loop,

∑ R = R1 + R2 + R3

∑ R = 4 + 6 + 10 = 20 Ohm

Menghitung Kuat Arus Rankaian Tertutup Loop Hukum 2 Kirchhoff,

I = – (-20)/20

I = 20/20

I = 1 Ampere

Jadi, besar arus mengalir pada rangkaian adalah 1 Ampere,

2). Contoh Soal Pembahasan: Cara Menentukan Kuat Arus Hukum 2 Kirchhoff,

Soal ini mirip dengan soal nomor 1. Yang membedakan adalah arah dari baterai E2 (dibalik) seperti ditunjukkan pada gambar di bawah, hitunglah arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut.

2). Contoh Soal Pembahasan Rumus Cara Menentukan Kuat Arus Hukum 2 Kirchhoff,
Rumus Cara Menentukan Kuat Arus Hukum 2 Kirchhoff,

Diketahui

R1 = 4 Ω

R2 = 6 Ω

R3 = 10 Ω

E1 =12 V

E2 = 8 V

Cara Menentukan Arah Loop Rangkaian Hambatan Sumber Tegangan Baterai  Hukum 2 Kirchhoff,

Karena rangkaian hanya terdiri satu loop, maka dipilih loopnya abcd, dengan arah loop searah jarum jam yaitu dari titik a – b – c – d – a, Arah loop mengikuti arah arus.

Menentukan Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchoff,

Besar arus yang mengalir pada rangkaian tertutup dapat dihitung dengan menerapkan hukum 2 Kirchhoff yang dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

I = – ∑ E/ ∑R

Menentukan Jumlah GGL Tegangan Baterai Rangkaian Hukum 2 Kirchhoff,

∑ E = (-E1) + (E2)

∑ E = (– 12) + (8) = – 4 volt

E2 bernilai positif sedangkan E1 bernilai negatif.

E2 bertanda positif karena arah loop bertemu dengan kutub positif dari baterai (E2)

E1 bertanda negatif karena arah loop bertemu dengan kutub negatif dari baterai (E1)

Menentukan Jumlah Hambatan Rangkaian Loop,

∑ R = R1 + R2 + R3

∑ R = 4 + 6 + 10 = 20 Ohm

Menentukan Kuat Arus Rangkaian Loop,

I = – (-4)/20

I = 4/20

I = 0,2 Ampere

Jadi, besar arus mengalir pada rangkaian adalah 0,2 Ampere,

3). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Beda Potensial Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Perhatikan rangkaian yang tersusun dari hambatan dan sumber tegangan baterai seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

3). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Beda Potensial Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,
Menghitung Beda Potensial Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Tentukan beda potensial antara dua titik a dan b.

Diketahui

R1 = 3 Ω

R2 = 5 Ω

R3 = 2 Ω

R4 = 5 Ω

E1 = 35 volt

E2 = 5 volt

Cara Menentukan Arah Loop Rangkaian Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Karena rangkaian hanya terdiri satu loop, maka dipilih arah loop berlawanan arah jarum jam seperti pada gambar…

Menentukan Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Besar arus yang mengalir pada rangkaian tertutup dapat dihitung dengan menerapkan hukum 2 Kirchhoff yang dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

I = – ∑ E/ ∑R

Menentukan Jumlah Tegangan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

∑ E = (-E1) + (E2)

∑ E = (– 35) + (5) = -30 volt

E1 bertanda negatif karena arah loop bertemu dengan kutub negatif dari baterai (E1)

E2 bertanda positif karena arah loop bertemu dengan kutub positif dari baterai (E2)

Menentukan Jumlah Hambatan Rangkaian Tertutup

∑ R = R1 + R2 + R3 + R4

∑ R = 3 + 5 + 2 + 5 = 15 Ohm

Rumus Menghitung Kuat Arus Rangkaian Listrik Tertutup,

I = – ∑ E/ ∑R

I = – (-30)/15

I = 2 A

Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian adalah 2 A

Menentukan Beda Potensial Antara Titik A – B Pada Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Beda potensial antara titik a dan b pada rangkaian loop tertutup dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan seperti berikut…

Vab = ∑ E + ∑ I.R

dari gambar diketahui bahwa…

E = E2 = 5 volt

R2 = 2 Ohm dan I dari hitungan di atas yaitu…

I = 2 A

Substitusikan

Vab = 5 + (2 x 2)

Vab = 9 Volt

Jadi, beda potensial atara titik A dan B adalah 9 volt

4). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Perhatikan rangkaian listrik tertutup antara dua hambatan dan dua sumber GGL berikut…

4). Contoh Soal Pembahasan Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,
Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Hitunglah besar kuat arus listrik I yang mengalir pada rangkaian adalah…

Diketahui

R1 = 9 Ω

R2 = 7 Ω

E1 = 12 volt

E2 = 4 volt

Menentukan Arah Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Arah loop berlawanan dengan arah jarum jam,

Menentukan Kuat Arus Rangkaian Listrik Hukum 2 Kirchhoff,

Kuat arus yang mengalir pada rangkaian listrik tertutup dapat dirumuskan dengan hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

I = – ∑ E/ ∑R

Menghitung Jumlah Tegangan

∑ E = (-E1) + E2

∑ E = (– 12) + (4) = -8 volt

Menghitung Jumlah Hambatan

∑ R = R1 + R2

∑ R = 9 + 7 = 16 Ohm

Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup

I = – ∑ E/ ∑R

I = – (-8)/16

I = 0,5 A

Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian adalah 0,5 A

5). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Listrik Pada Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Sebuah rangkaian listrik terdiri dari dua hambatan dan dua sumbur tegangan yang disusun seperti pada gambar…

5). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Listrik Pada Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,
Menghitung Daya Listrik Pada Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Berapa besar daya listrik pada hambatan 8 Ohm…

Diketahui

R1 = 8 Ω

R2 = 10 Ω

E1 = 12 volt

E2 = 6 volt

Menentukan Arah Loop Rangkaian Listrik Hukum 2 Kirchhoff,

Arah loop berlawanan dengan jarum jam, seperti pada gambar

Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

I = – ∑ E/ ∑R

Menentukan Jumlah Tegangan Rangkaian

∑ E = (-E1) + (-E2)

∑ E = (– 12) + (– 6) = -18 volt

Menentukan Jumlah Hambatan Rangkaian

∑ R = R1 + R2

∑ R = 8 + 10 = 18 Ohm

I = – ∑ E/ ∑R

I = – (-18)/18

I = 1 A

Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian adalah 1A

Menghitung Daya Pada Hambatan Rangkaian Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Besar daya yang terjadi dalam hambatan pada rangkaian loop tertutup dapat dihitung dengan persamaan beikut…

P = I2 R

P = (1)2 x 8

P = 8 watt

Jadi, daya pada hambatan adalah 8 watt

6). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Kuat Arus Dan Beda Potensial Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Perhatikan rangkaian listrik yang terdiri dari dua hambatan dan dua baterai yang masing masing mempnyai hambatan dalam 1 Ohm.

6). Contoh Soal Pembahasan Menghitung Kuat Arus Dan Beda Potensial Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,
Menghitung Kuat Arus Dan Beda Potensial Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Tentukan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian dan tentukan beda potensial antara  titik A dan B…

Diketahui

R1 = 2 Ohm

R2 = 4 Ohm

r1 = 1 Ohm, hambatan dalam baterai E1

r2 = 1 Ohm, hambatan dalam baterai E2

Menentukan Kuat Arus Pada Rangkaian Hambatan Dan Baterai Hukum 2 Kirchhoff,

Kuat arus yang mengalir pada rangkaian loop dapat dihitung dengan rumus berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

I = – ∑ E/ ∑R

Menghitung Jumlah Tegangan Rangkaian Loop

∑ E = (-E1) + (E2)

∑ E = (– 20) + (4) = -16 volt

Menghitung Jumlah Hambatan

∑ R = R1 + r1 + R2 + r2

∑ R = 2 + 1 + 4 + 1 = 8 Ohm

Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop

I = – ∑ E/ ∑R

I = – (-16)/8

I = 2 A

Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian adalah 2 A

Menentukan Beda Potensial Antara Dua Titik Pada Rangkaian Listrik Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Beda potensial antara titik A dan B dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

Vab = ∑ E + ∑ I.R

dari gambar diketahui bahwa beda potensial antara titik A dan B dapat dihitung dengan dua cara (½ bagian rangkaian) yaitu Vab dan Vba seperti berikut…

Setengah rangkaian pertama Vba

E2 = E = 4 volt

r2 =  r = 1 Ohm

R2 = R = 4 Ohm dan I dari hitungan di atas yaitu…

I = 2 A

Substitusikan ke persamaan

Vba = ∑ E + ∑ I.R

Vba = E2 + I r2 + I R2 atau

Vba = E2 + I (r2 +  R2)

Vba = 4 + 2(1 + 4)

Vba = 14 Volt

Setengah rangkaian kedua Vab

E = E1 = 20 V

r = r1 = 1 Ohm

R = R1 = 2 Ohm

I = 2 A (hasil hitungan di atas)

Substitusikan ke persamaan berikut…

Vab = ∑ E + ∑ I.R

Vab = E1 + I (r1 + R1)

Vab = -20 + 2(1 + 2)

Vab = -20 + 6

Vab = – 14 Volt

Jadi,

Vab = – Vba atau

Vab + Vba = 0 Sesuai dengan ketentuan Hukum Loop atau Hukum 2 Kirchhoff yang dapat dirumuskan seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0

7). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Kuat Arus Pada Hambatan Dua Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Tentukan arus yang mengalir pada masing masing hambatan yang disusun membentuk rangkaian listrik seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

7). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Kuat Arus Pada Hambatan Dua Loop Hukum 2 Kirchhoff,
Menghitung Kuat Arus  Hambatan Dua Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Diketahui…

R1 = 8 Ω

R2 = 4 Ω

R3 = 12 Ω

E1 = 16 V

E2 = 36V

Menentukan Arah Loop Dan Arus Listrik Rangkaian Listrik Hukum 2 Kirchhoff,

Pada umumnya, soal tidak menampilkan arah loop maupun arah arus. Jadi, harus dibuatkan dahulu arah arus maupun loopnya.

Pada soal ini sudah dibuatkan arah loop dan arusnya seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Menentukan Kuat Arus Pada Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Untuk dapat menentukan arus pada hambatan dibuat tiga Langkah pembuatan persamaan yaitu persamaan rumus Hukum 1 Kirchhoff, dandua persamaan dari rumus hukum 2 Kirchhoff untuk loop 1 dan Loop 2.

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Dengan Hukum 1 Kirchhoff ,

Dengan menggunakan rumus Hukum 1 Kirchhoff diperoleh persamaan arus seperti berikut…

I3 = I1 + I2 (persamaan Hukum 1 Kirchhoff)

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Persamaan Loop 1

Persamaan loop I dapat dibuat dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

E1 + (-I1 R1) + (-I3 R3) = 0

16 + (-8 I1) + (-12 I3) atau

16 = (8 I1) + (12 I3)

E1 bertanda positif karena arah loop 1 ketemu dengan kutub positif dari baterai (E1)

I1 bertanda negatif karena arah loop 1 berlawanan dengan arah arus I1

I3 bertanda negatif karena arah loop 1 berlawanan dengan arah arus I3

Substiusikan persamaan I3 ke persamaan loop 1 seperti berikut

I3 = I1 + I2 menjadi

16 = (8 I1)+ 12 I1 + 12I2 atau

16 = 20I1 + 12I2 atau diserhanakan menjadi

4 = 5I1 + 3I2 (ini persamaan loop 1)

Persamaan Loop 2

Persamaan loop 2 dapat dibuat dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E2 + (I2 R2) + (I3 R3) = 0

-36 + (I2 4) + (I3 12) atau

36 = (I2 4) + (I3 12)

E2 bertanda negative karena arah loop 2 bertemu dengan kutub negative dari baterai (E2)

I2 dan I3 bertanda positif karena arah loop 2 searah dengan arah arus I2 dan I3

Substitusikan persamaan arus I3 seperti berikut..

I3 = I1 + I2 ke persamaan loop 2

36 = 4I2 + 12I1 + 12I2 atau

36 = 12I1 + 16I2

9 = 3I1 + 4I2 (ini persamaan loop 2)

Langkah berikutnya adalah eliminasi persamaan loop 1 dan 2 seperti berikut…

4 = 5I1 + 3I2 (dikali 3)

9 = 3I1 + 4I2 (dikali 5)

Sehingga menjadi

12 = 15I1 + 9I2

45 = 15I1 + 20I2 (-)

-33 = 0 + -11 I2

I2 = 33/11

I2 = 3 A

Menghitung Kuat Arus I1

Gunakan persamaan loop 1

4 = 5 I1 + 3 I2 atau

4 = 5 I1 + (3 x 3)

4 =  5I1 + 9

-5 = 5 I1

I1 = – 1A

Menentukan Kuat Arus I3

Gunakan persamaan arus dari Hukum 1 Kirchhoff seperti berikut…

I3 = I1 + I2 atau

I3 = -1 + 3

I3 = 2 A

Nilai arus I1 adalah negative, artinya arah arus yang ditentukan pada gambar terbalik.

8). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Sebuah rangkaian listrik hambatan dan sumber ggl bateri ditunjukkan seperti pada gambar berikut.

8). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,
Menghitung Daya Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Hitunglah Daya Pada Hambatan 2 Ω

Diketahui…

R1  = 4 Ω

R2  = 6 Ω

R3  = 2 Ω

E1 = 12 V

E2 = 8 V

Menentukan Arah Arus Listrik Dan Loop Rangkaian Listrik Hukum 2 Kirchhoff,

Pada soal ini sudah dibuatkan arah loop dan arusnya seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Menentukan Tanda Negatif Positif Sumber Tegangan Baterai E Dan Arah Loop Hukum 2 Kirchhoff,

E1 bertanda negative karena arah loop 1 ketemu dengan kutub negative dari baterai (E1)

E2 bertanda positif karena arah loop 2 ketemu dengan kutub positif dari baterai (E2)

I1 bertanda positif karena searah dengan arah loop 1

I2 bertanda negative  karena berlawanan dengan arah loop 2

I3 bertanda positif karena searah dengan arah loop 1 dan searah loop 2,

Menentukan Kuat Arus Pada Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Untuk dapat menentukan arus pada hambatan dibuat  dua persamaan dari rumus hukum 2 Kirchhoff untuk loop 1 dan Loop 2.

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Dengan Hukum 1 Kirchhoff ,

Dengan menggunakan rumus Hukum 1 Kirchhoff diperoleh persamaan arus seperti berikut…

I1 = I2 + I3 (persamaan Hukum 1 Kirchhoff)

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Persamaan Loop 1

Pada loop 1 dapat dibuat persamaan dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E1 + (I1 R1) + (I3 R3) = 0

-12 + (4 I1 )+ (2 I3) atau

12 = (4 I1 )+ (2 I3) (persamaan loop 1)

Persamaan Loop 2

Pada loop 2 dapat dibuat persamaan dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

E2 + (-I2 R2) + (I3 R3) = 0

8 + (-6 I2) + (2 I3) = 0 atau

-8 = -6 I2 + 2 I3 (persamaan loop 2)

Agar persamaan loop 1 dan loop 2 memiliki variabel arus I yang sama, maka

substiusikan persamaan I1 berikut

I1 = I2 + I3  ke persamaan loop 1 sehingga menjadi…

12 = (4 I2 + 4 I3) + 2 I3

12 = 4 I2 + 6 I3  (persamaan loop 1)

Langkah berikutnya adalah eliminasi persamaan loop 1 dan 2 seperti berikut

12 = 4 I2 + 6 I3 (dikali 3)

-8 = -6 I2 + 2 I3 (dikali 2)

sehingga menjadi

36 = 12 I2   + 18 I3

-16 = -12 I2 + 4 I3 (+)

20  =   0      + 22 I3

I3 = 20/22

I3 = 0,91 A

Menghitung Kuat Arus I2

Gunakan persamaan loop 1

 12 = 4 I2 + 6 I3

substitusikan I3

I3 = 0,91 A

12 = 4 I2 + 6 (0,91)

4 I2 = 6,54

I2 = 1,635 A

Menentukan Kuat Arus I1

Gunakan persamaan arus dari Hukum 1 Kirchhoff seperti berikut..

 I1 = I2 + I3

I1 = 1,635 + 0,91

I1 = 2,545 A

Menghitung Daya Listrik Pada Hambatan R3 = 2 Ohm Pada Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Daya yang dihasilkan pada hambatan 2 Ohm dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

P = V I atau

P = I2 R

P = (0,91)2 x 2

P = 1,6562 watt.

Jadi daya listrik pada hambatan 2 Ohm adalah 1,6562 watt.

9). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Rangkaian listrik membentuk dua loop seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

9). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,
Rumus Menghitung Kuat Arus Rangkaian Loop Tertutup Hukum 2 Kirchhoff,

Hitunglah daya listrik pada hambatan R3 = 2 Ohm,

Diketahui…

R1  = 4 Ω

R2  = 4 Ω

R3  = 2 Ω

E1 = 4 V

E2 = 4 V

Cara Menentukan Arah Arus Dan Loop Rangkaian Hukum 2 Kirchhoff,

Arah arus dan arah loop dibuat sama seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

Menentukan Tanda Negatif Positif Sumber Tegangan Baterai E Dan Arus Loop Hukum 2 Kirchhoff,

E1 bertanda negative karena arah loop 1 ketemu dengan kutub negative dari baterai (E1)

E2 bertanda negative karena arah loop 2 ketemu dengan kutub negative dari baterai (E2)

I1 bertanda positif karena searah dengan arah loop 1

I2 bertanda positif karena searah dengan arah loop 2

I3 bertanda positif karena searah dengan arah loop 1 dan searah loop 2,

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Dengan Hukum 1 Kirchhoff,

Dengan menggunakan rumus Hukum 1 Kirchhoff diperoleh persamaan arus seperti berikut…

I3 = I1 + I2 (persamaan Hukum 1 Kirchhoff)

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Persamaan Loop 1

Pada loop 1 dapat dibuat persamaan dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E1 + (I1 R1) + (I3 R3) = 0 atau

-4 + 4 I1 + 2 I3 = 0 atau

4 = 4 I1 + 2 I3 (persamaan loop 1)

Persamaan Loop 2,

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E2 + (I2 R2) + (I3 R3) = 0 atau

– 4 + 4 I2 + 2 I3 = 0 atau

4 =  4 I2 + 2 I3 (persamaan loop 2)

Subsstitusikan I1 pada persamaan loop 1 agar memiliki variabel I2 dan I3 seperti berikut…

I1 = I3 – I2 sehingga menjadi…

4 = 4 I3 – 4 I2 + 2 I3

4 = -4 I2 + 6 I3 (persamaan loop 1)

Langkah berikutnya adalah eliminasi persamaan loop 1 dan loop 2 seperti berikut..

4 = -4 I2 + 6 I3

4 = 4 I2 + 2 I3 (+)  

8 = 0      + 8 I3

I3 = 1 A

Menghitung Daya Listrik Pada Hambatan R3 (2 Ohm)

Besarnya daya listrik yang terjadi pada hambatan R3 dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

P = V I atau

P = I2 R

P = (1)2 2

P = 2 watt

Jadi, daya listrik pada hambatan adalah 2 Watt,

10). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Daya Listrik Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Tentukan daya listrik yang dialami pada hambatan R3 (12 Ohm) pada rangkaian listrik seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

10). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Daya Listrik Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,
Menentukan Daya Listrik Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Diketahui…

R1 = 8 Ω

R2 = 4 Ω

R3 = 12 Ω

E1 = 16 V

E2 = 36 V

Menentukan Arah Loop Dan Arus Listrik Rangkaian Listrik Hukum 2 Kirchhoff,

Pada gambar sudah diberi arah arus maupun arah loop. Arah arus dibuat berdasarkan arah keluar arus dari kutub positif baterai.

Arah loop 1 dan loop 2 dibuat berlawanan arah jarum jam.

Menentukan Kuat Arus Pada Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Memerlukan tiga persamaan untuk dapat menyelesaikan kasus ini, yaitu persamaan rumus Hukum 1 Kirchhoff, dan dua persamaan dari rumus hukum 2 Kirchhoff untuk loop 1 dan Loop 2.

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Dengan Hukum 1 Kirchhoff,

Dengan menggunakan rumus Hukum 1 Kirchhoff diperoleh persamaan arus seperti berikut…

I3 = I1 + I2 (persamaan Hukum 1 Kirchhoff) atau

I1 =  3 – I2

Menentukan Persamaan Kuat Arus Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Persamaan Loop 1

Persamaan loop 1 dapat dibuat dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

E1 + (-I1 R1) + (-I3 R3) = 0

16 – (I1 8) – (I3 12) = 0 atau

16 = 8 I1 + 12 I3 (persamaan loop 1)

E1 bertanda positif karena arah loop 1 bertemu dengan kutub positif dari baterai (E1)

I1 bertanda negatif karena arah loop 1 berlawanan dengan arah arus I1

I3 bertanda negatif karena arah loop 1 berlawanan dengan arah arus I3

Persamaan Loop 2

Persamaan loop 2 dapat dibuat dengan menggunakan rumus dari hukum 2 Kirchhoff seperti berikut…

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E2 + (I2 R2) + (I3 R3) = 0 atau

-36 + (I2 4) + (I3 12) atau

36 = 4 I2 + 12 I3 (persamaan loop 2) atau

9 = 1 I2 + 3 I3

E2 bertanda negative karena arah loop 2 bertemu dengan kutub negative dari baterai (E2)

I2 dam I3 bertanda positif karena arah loop 2 searah dengan arah arus I2 dan I3

Agar persamaan loop 1 dan loop 2 memiliki variabel arus I sama, maka persamaan loop 1 disubstitusi oleh persamaan arus hukum 1 Kirchhoff (di atas) berikut…

I1 = I3 – I2

Substitusikan persamaan arus I1 ke persamaan loop 1

16 = (8 I1) + (12 I3)

16 = 8 (I3 – I2) + (12 I3)

16 = 8 I3 – 8 I2 + 12 I3

16 = – 8 I2 + 20 I3 (persamaan loop 1) atau

4 = – 2 I2 + 5 I3

Langkah berikutnya adalah eliminasi persamaan loop 1 dan 2 seperti berikut…

4 = – 2 I2 + 5 I3 (dikalikan 1)

9 = 1 I2 + 3 I3 (dikalikan 2)

sehingga menjadi

4 = – 2 I2 + 5 I3

18 = 2 I2 + 6 I3 (+)      

22= 0 + 11 I3

I3 = 22/11

I3 = 2 A

Menentukan Daya Listrik Hambatan Rangkaian Loop Hukum 2 Kirchhoff,

Daya listrik pada hambatan R3 dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

P = V I atau

P = I2 R

P = (2)2 (12)

P = 48 watt

Jadi, daya listrik pada hambatan adalah 48 watt,

11). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Beda Potensial Hukum Arus Kirchhoff,  

Perhatikan rangkaian listrik yang terdiri dari tiga hambatan dan tidak sumber ggl baterai yang memiliki hambatan dalam 1 Ohm.

11). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Beda Potensial Hukum Arus Kirchhoff,
Menghitung Beda Potensial Hukum Arus Kirchhoff,

Hitunglah beda potensial antara titik A dan B tersebut…

Diketahui…

R1 = 2 Ω

R2 = 5 Ω

R3 = 2 Ω

E1  =9 V

E2 = 12 V

E3 = 6 V

Menentukan Arah Loop Dan Arah Arus Pada Rangkaian Listrik Hukum Arus Kirchhoff,

Arah arus I1 disesuaikan dengan arah keluar dari kutub positif baterai E1 dan I2 disesuaikan dengan arah keluar kutub positif E2, begitu juga dengan arah arus I3 disesuaikan dengan arah keluar dari kutub positif E3.

Sedangkan arah loop disamakan dengan arah arus I1 untuk loop I dan arah arus I2 untuk arah loop 2.

Menentukan Persamaan Hukum Arus Hukum 2 Kirchhoff Loop 1,

Persamaan Loop 1

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E1 + (-E2) + I1 R1 + I1 r1 + I3 R3 + I3 r3 = 0

-9 – 6 + 2 I1 + 1 I1 + 2 I3 +1 I3 = 0

15 = 3 I1 + 3 I3 (persamaan loop 1)

E1 bertanda negative karena arah loop 1 bertemu dengan kutub negative dari baterai (E1)

Persamaan Loop 2

∑ E + ∑ I.R = 0 atau

-E2 + (-E3) + I2 R2 + I2 r2 + I3 R3 + I3 R3 = 0

-12 – 6 + 5 I2 + 1 I2 + 2 I3 +1 I3 = 0

18 = 6 I2 + 3 I3 (persamaan loop 2)

E2 bertanda negative karena arah loop 2 bertemu dengan kutub negative dari baterai (E2)

Persamaan Hukum 1 Kirchhoff

I3 = I1 + I2 atau

I1 = I3 – I2

Agar persamaan loop 1 dan loop 2 memiliki variabel sama, maka substitusikan persamaan…

I1 = I3 – I2 ke persamaan loop 1 sehingga menjadi

15 = 3 I3 – 3 I2 + 3 I3 atau

15 = 6 I3 – 3 I2 ( persamaan loop 1)

Eleminasi persamaan loop 1 dan loop 2

15 = -3 I2 + 6 I3 (kalikan 2)

18 = 6 I2 + 3 I3 (kalikan 1)

sehingga menjadi

30 = -6I2 + 12 I3

18 = 6 I2 + 3 I3 (+)

48 = 0    + 15 I3

I3 = 48/15

I3 = 3,2 A

Menentukan Beda Potensial Antara Titik A dan B Hukum Loop Kirchhoff,

Besarnya beda potensial antara titik A dan B dapat menggunakan rumus berikut..,

VAB = ∑ E + ∑ I.R

dengan data yang digunakan adalah E3, R3, r3 dan I3

VAB = -E3 + I3 R3 + I3 r3

VAB = – 6 + (3,2 x 2) + (3,2 x 1)

VAB = -6 + 9,6

VAB = 3,6 volt

Jadi, Beda potensial pada titik A dan B adalah 3,6 volt.

Beda potensial pada titik A dan B dapat juga ditentukan dengan data E1, R1, r1 dan I1.

Harus dihitung dulu besarnya arus I1 dengan cara berikut…

Menentukan I1 dengan mensubstitusikan arus I3 ke persamaan loop I seperti berikut

15 = 3 I1 + 3 I3

15 = 3 I1 + 3 (3,2)

15 = 3 I1 + 9,6

3 I1 = 5,4

I1 = 5,4/3

I1 = 1,8 A

Beda Potensial antara A dan B dinyatakan dengan persamaan berikut…

VAB = ∑ E + ∑ I.R

dengan data yang digunakan adalah E1, R1, r1 dan I1

VAB = -E1 + I1 R1 + I1 r1

VAB = -9 + (1,8 x 2) + (1,8 x 1)

VAB = -9 + 5,4

VAB = – 3,6 volt

Jika menggunakan I2, maka

I3 = I1 + I2 atau

I2 = I3 – I1

I2 = 3,2 – 1,8

I2 = 1,4 A

Beda Potensial antara A dan B dinyatakan dengan persamaan berikut…

VAB = ∑ E + ∑ I.R

dengan data yang digunakan adalah E2, R2, r2 dan I2

VAB = -E2 + I2 R2 + I2r2

VAB = -12 + (1,4 x 5) + (1,4 x 1)

VAB = -12 + 7 + 1,4

VAB =  -3,6 volt

Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone merupakan rangkaian yang digunakan untuk mengukur tahanan yang tidak diketahui nilainya.

12). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Perhitungan Hambatan Jembatan Wheatstone,

Perhatikan jembatan Wheatstone di bawah. Panjang AC adalah 40 cm sedangkan jarum galvanometer akan setimbang ketika kontak D berada pada psoisi 30 cm dari ujung titik A.

12). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Perhitungan Hambatan Jembatan Wheatstone,
Rumus Perhitungan Hambatan Jembatan Wheatstone,

Tentukanlah besar hambatan RX = X.

Diketahui

L1 = AD = 30 cm

L2 = DC = 40 – 30 = 10 cm

R = 240 Ω (hambatan standar)

Cara Menentukan Hambatan Yang Diukur Dengan Jembatan Wheatstone,

Besarnya hambatan yang diukur dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan jembatan Wheatstone berikut…

RX L1 = R L2 atau

RX = (R L2)/L1

RX = (240 x 10)/30

RX = 80 Ω

Jadi, besar hambatan yang diukur RX adalah 80 Ohm,

13). Contoh Soal Pembahasan Jembatan Wheatstone Menghitung Perbandingan L1 L2,

Jika nilai kedua resistor diketahui seperti tampak pada gambar berikut..

13). Contoh Soal Pembahasan Jembatan Wheatstone Menghitung Perbandingan L1 L2,
Jembatan Wheatstone Menghitung Perbandingan L1 L2,

Hitunganlah perbandingan panjang tahanan kawat L1 terhadap L2

Dketahui

R1 = 20 Ohm

R2 = 30 Ohm

Rumus Menentukan Perbandingan L1 Dan L2 Jembatan Wheatstone,

Pada jembatan Wheatstone jika arus pada galvanometer sama dengan nol, maka perbandingan panjang tahanan kawat L1 Dan L2 dapat dinyatakan denga persamaan berikut…

R1 L2 = R2 L1 atau

L1/L2 = R1/R2 atau

L1 : L2 = R1 : R2

L1 : L2 = 20 : 30 atau

L1 : L2 = 2 : 3

14). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Hambatan Resistor X Jembatan Wheatstone,

Jembatan wheatstone yang ditunjukkan pada gambar digunakan untuk mengukur hambatan resistor X, RX pada keadaan setimbang. Arus yang melewati Galvanometer G adalah nol.

14). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Hambatan Resistor X Jembatan Wheatstone,
Menentukan Hambatan Resistor X Jembatan Wheatstone,

Nilai hambatan/ resistor yang terpasang seperti tampak pada gambar. Tentukanlah  nilai hambatan resistor X…

Diketahui

R2 = 200 Ω

R3 = 60 Ω

R4 = 40 Ω

RX = — Ω

Rumus Menentukan Hambatan Resistor Jembatan Wheatstone,

Pada jembatan Wheatstone, jika arus pada galvanometer sama dengan nol, maka perbandingan panjang tahanan RX dapat dinyatakan dengan persamaan berikut…

RX R4 = R2 R3 atau

RX = (R2 R3)/R4

RX = (200 x 60)/40

RX = 300 Ω

Jadi, nilai hambatan resistor RX adalah 300 Ω

15). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Resistor Pengganti Jembatan Wheatstone,

Suatu rangkaian yang dibangun 5 buah resistor ditunjukkan seperti pada gambar di bawah.

15). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Resistor Pengganti Jembatan Wheatstone,
Menentukan Resistor Pengganti Jembatan Wheatstone,

Tentukanlah besarnya hambatan resistor pengganti adalah…

Diketahui:

R1 = 8 Ω

R2 = 12 Ω

R3 = 4 Ω

R4 = 6 Ω

R5 = 8 Ω

Rumus Menentukan Resistor Pengganti Pada Rangkaian Jembatan Wheatstone,

Prinsip jembatan wheatstone, apabila hasil kali silang resistor sama, maka resistor di tengah dapat diabaikan.

Hasil perkalian silang

R1 R4 = R2 x R3

8 x 6 = 12 x 4

48 = 48

Hasil kalinya sama, maka resistor R5 dapat diabaikan. Sehingga resistor pengganti dapat dicari dengan menghitung resistor pengganti seri dan menghitung resistor pengganti paralel.

Cara Menghitung Resistor Pengganti Seri Jembatan Wheatstone,

Resistor pengganti seri R1 dan R2

R12 = R1 + R2

R12 = 8 + 12

R12 = 20 Ω

Resistor pengganti seri R3 dan R4

R34 = R3 + R4

R34 = 4 + 6

R34 = 10 Ω

Cara Menghitung Resistor Pengganti Paralel Jembatan Wheatstone,

Resistor pengganti paralel antara R12 dan R34 adalah…

1/(RP) = 1/(R12) + 1/(R34)

1/(RP) = 1/20 + 1/10

1/(RP) = 3/20

RP = 6,66 Ω

Jadi, hambatan penggantinya adalah 6,66 Ohm,

23+ Contoh Soal: Rumus Perhitungan Hukum 1 Kirchhoff – Energi – Daya – Rangkaian Listrik – Hambatan Jenis 

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Rumus Hukum I Kirchhoff, Hukum Ohm, Perhitungan Muatan Listrik, Energi Daya Arus Listrik,  Rangkaian Listrik, Hambatan Jenis,  sebagai Latihan. Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan

1). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Arus Percabangan Hukum I Kirchhoff

Perhatikan gambar yang menunjukkan aliran arus listrik percabangan dibawah ini…

1). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Arus Percabangan Hukum I Kirchhoff
Perhitungan Arus Percabangan Hukum I Kirchhoff

Hitung besarnya arus I2…

Diketahui

I1 = 2 A

I3 = 1A

I4 = 0,5 A

Menghitung Kuat Arus Pada Rangkaian Percabangan Dengan Hukum I Kirchhoff

Besar arus yang membentuk rangkaian percabangan dapat dihitung dengan hukum I Kirchhoff seperti berikut…

Jumlah arus masuk = jumlah arus keluar

∑ I(masuk) = ∑ I(keluar)

I1 + I3 = I2 + I4

I2 = (I1 + I3) – I4

I2 = (2 + 1) – 0,5

I2 = 2,5 A

2). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Hukum I Kirchhoff,

Suatu rangkaian terdiri dari tiga resistor yang ditunjukkan seperti pada gambar…

2). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Hukum I Kirchhoff,
Gambar Rumus Hukum I Kirchhoff,

Tentukan berapa kuat arus I2  yang mengalir pada rangkaian tersebut…

Diketahui

I1 = 6 A

I3 = 10A

Rumus Menghitung Kuat Arus Pada Rangkaian Percabangan Dengan Hukum I Kirchhoff

Besar arus yang membentuk rangkaian percabangan dapat dihitung dengan hukum I Kirchhoff seperti berikut…

Jumlah arus masuk = jumlah arus keluar

∑ I(masuk) = ∑ I(keluar)

I1 + I2 = I3

I2 = I3  – I1

I2 = 10 – 6

I2 = 4 A

3). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Hukum I Kirchhoff ,

Hitunglah besar kuat arus yang melalui I2 jika diketahui I1 = 70 A, I3 = 10 A, I4 = 20 A, dan I5 = 30 A…

Perhatikan gambar di bawah ini…

Rumus Menghitung Kuat Arus Dengan Rumus Hukum I Kirchhoff,
Menghitung Kuat Arus Dengan Rumus Hukum I Kirchhoff,

Rumus Menghitung Kuat Arus Dengan Rumus Hukum I Kirchhoff,

Besar arus yang membentuk rangkaian percabangan dapat dihitung dengan hukum I Kirchhoff seperti berikut…

Jumlah arus masuk = jumlah arus keluar

∑ I(masuk) = ∑ I(keluar)

I1 = I2 + I3 + I4 +  I5

I2 = I1 – (I2 + I3 + I4 +  I5)

I2 = 70 – (10 + 20 + 30)

I2 = 70 – (60)

I2 = 10A

Jadi, kuat arus I2 adalaj 10 A

4). Contoh Soal Pembahasan: Hukum I Kirchhoff,

Sebuah rangkaian aliran arus listrik ditunjukkan seperti pada gambar berikut…

Arus Listrik Percabangan Dengan Hukum I Kirchhoff
Arus Listrik Percabangan Hukum I Kirchhoff

Hitung arus listrik I2 yang mengalir pada rangkaian listrik tersebut…

Diketahui

I1 = 7 A,

I3 = 10 A,

I4 = 20 A,

Menghitung Arus Listrik Percabangan Dengan Hukum I Kirchhoff

Besar arus yang membentuk rangkaian percabangan dapat dihitung dengan hukum I Kirchhoff seperti berikut…

Jumlah arus masuk = jumlah arus keluar

∑ I(masuk) = ∑ I(keluar)

I1 + I2 + I3 = I4

I2 = I4 – (I1 +I3)

I2 = 20 – (7 + 10)

I2 = 3 A

Jadi, arus listrik I2 pada rangkaian percabangan arus tersebut adalah 3 A

5). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Muatan Listrik Pada Kawat Tembaga,

Arus yang mengalir pada sebuah kawat tembaga dalam waktu 5 menit adalah 1,5 A. Hitunglah muatan listrik yang mengalir pada kawat tersebut!

Diketahui :

I = 1,5 A

t = 5 menit = 300 detik

Rumus Menentukan Muatan Listrik Kawat Tembaga,

Besarnya muatan listrik yang mengalir pada kawat tembaga dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

Q = I . t

Q  = 1,5 ⋅ 300

Q = 450 Coulomb

Jadi, muatan listrik yang mengalir pada kawat tembaga tersebut adalah 450 C.

4). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Kuat Arus Listrik Mengalir Pada Kawat Konduktor,

Muatan sebesar 360 Coulomb dialirkan pada kawat konduktor selama 1 menit. Tentukanlah besar kuat arus listriknya…

Diketahui:

Q = 360 C

t = 1 menit = 60 detik

Rumus Menghitung Kuat Arus Listrik Pada Kawat, 

Besar kuat arus listrik yang mengalir pada kawat konduktor dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

Q = I . t atau

I = Q/t

I = 360/60

I = 6 Ampere

Jadi, kaut arus yang mengalir pada kawat adalah 6 A

5). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Waktu Muatan Listril Mengalir Pada Konduktor,

Jika diketahui kuat arus sebuah sumber arus listrik adalah 5 A, hitunglah waktu  yang dibutuhkan agar menghasilkan muatan listrik sebesar 300 Coulomb.

Diketahui

I = 5 A

Q = 300 C

Rumus Menentukan Waktu Untuk Menghasilkan Muatan Arus Listrik,

Lama waktu yang dibutuhkan agar mengahasilkan kuat arus dapat dihitung dengan persamaan berikut..

Q = I . t atau

t = Q/I

t = 300/5

t = 60 detik = 1 menit

Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan kaut arus listrik adalah 1 menit.

6). Contoh Soal Pembahasn: Beda Potensial Memindahkan Muatan Listrik Ke Titik Lainnya,

Untuk memindahkan muatan listrik sebesar 4 Coulomb dari satu titik ke titik lainnya diperlukan energi sebesar 20 joule. Berapakah beda potensial antara titik – titik tersebut?

Diketahui :

Q = 4 C

W = 20 J

Rumus Menentukan Beda Potensial Untuk Memindahkan Muatan Listrik,

Besarnya beda potensial agar muatan listrik pindah dapat dihitung dengan rumus berikut…

V = W/Q

V = 20/4

V = 5 volt

Jadi, beda potensialnya adalah 5 volt.

7). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Hambatan Kawat Tembaga Dengan Hambatan Jenis,

Sebuah kawat tembaga memiliki luas penampang 3 mm2. Jika panjang penghantar 6000 m dan hambatan jenisnya 1,7 x 10-8 Ω meter. Di kedua ujung kawat dihubungkan dengan tegangan yang besar beda potensialnya 17 volt.

Hitunglah hambatan dan kuat arus yang mengalir pada kawat tembaga tersebut…

Diketahui

A = 3 mm2

A = 3 x10–6 m2

L = 6000 m

ρ = 1,7 x 10-8 Ω m

V = 17 volt

Rumus Menghitung Hambatan Kawat Tembaga Dari Hambatan Jenis,

Besarya Hambatan kawat tembaga dapat dihitung dari hambatan jenisnya dengan rumus berikut…

R = ρ L/A

R = 1,7 x 10-8 x 6000/(3 x 10–6)

R = 34 Ohm

Jadi, Hambatan kawat tembaga adalah 34 Ohm,

Menghitung Kuat Arus Yang Mengalir Pada Kawat Tembaga,

Besar kuat arus yang mengallir pada kawat tembaga dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut….

V = IR atau

I = V/R

I = 17/34

I = 0,5 ampere

Jadi, kuat arus yang mengalir pada kawat adalah 0,5 A

7). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Hambatan Jenis Kawat Alumunium,

Sebuah kawat memiliki hambatan 0,28 Ohm. Apabila panjang kawat 10 meter dan luas penampang 2 mm2. Berapa besar hambatan jenis kawat tersebut

Diketahui:

R = 0,28 Ohm

L = 10 m

A = 2 mm2

A = 2 x 10–6 m2

Rumus Cara Menghitung Hambatan Jenis Kawat Alumunium,

Hambatan jenis suatu kawat konduktor dapat dinyatakan dengan menggunkan rumus berikut…

R = ρ L/A atau

ρ = RA/L

ρ = (0,28 x 2 x 10-6)/10

ρ = 5,6 x 10-8  Ω m

Jadi, hambatan jenis kawat alumunium tersebut adalah 5,6 x 10-8  Ω m

8). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Panjang Kawat Tembaga Dari Luas Penampanng  Dan Hambatan Jenisnya,

Kawat tembaga memiliki luas penampang 3 mm2 dan hambatan jenisnya 1,7 x 10-8 Ω meter. Berapa Panjang kawat tembaga agar diperoleh hambatan 3,4 Ohm…

Diketahui

A = 3 mm2

A = 3 x 10-6 m2

ρ = 1,7 x 10-8 Ω m

R = 3,4 Ohm

Rumus Menentukan Panjang Kawat Tembaga Dari Hambatan Jenis + Luas Penampangnya,

Panjang kawat konduktor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

R = ρ L/A atau

L = RA/ρ

L = (3,4 x 3 x 10-6)/( 1,7 x 10-8)

L = 600 m

Jadi, panjang kawat tembaganya adalah 600 meter.

9). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Luas Penampang Kawat Besi Dari Hambatan Jenis Dan Panjang Kawat,

Kawat terbuat dari besi memiliki hambatan jenis 1 x 10-7  Ω m dengan Panjangnya 50 meter. Tentukan berapa luas penampang kawat agar diperoleh hambatan 1 Ohm

ρ = 1 x 10-7 Ω m

L = 50 m

R = 1 Ohm

Menentukan Luas Penampang Kawat Besi Dari Hambatan Jenis Dan Panjang Kawat,

Luas penampang sebuah kawat konduktor dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

R = ρ L/A atau

A = ρ L/R

A = (1 x 10-7 x 50)/(1)

A = 5 x 10-6 m2

A = 5 mm2

Jadi, luas penampang kawat adalah 5 mm2.

10). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Hambatan Kawat Tembaga Di Rumah,

Jika kabel listrik di rumah menggunakan kabel tembaga yang mempunyai hambat jenis 1,7 x 10-8 Ohm m. Tentukanlah besar hambatan yang ditimbulkannya jika panjang kabel 10 m dan luas penampang 1 mm2.

Penyelesaian:

Diketahui :

ρ = 1,7 x 10-8 Ω m

L = 10 m

A = 1 mm2  = 10-6 m2

Menentukan Hambatan Kawat Tembaga Rumah,

Hambatan kawat tembaga yang dipakai di rumah dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

R = ρ L/A atau

R = (1,7 x 10-8 x 10)/(10-6)

R = 17 x 10-2 Ohm

R = 0,17 Ohm

Jadi, hambatan kawat tembaga di rumah adalah 0,17 Ohm.

11). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Energi Listrik Lampu Rumah,

Sebuah lampu 220 volt dialiri arus listrik sebesar 6 ampere. Tentukanlah energi listrik yang timbul setelah lampu tersebut dialiri arus listrik selama 10  menit

Jawab:

V = 220 volt

I = 6 ampere

t = 10 menit = 10 x 60 = 600 detik

Rumus Menentukan Energi Listrik Lampu Rumah

Energi listrik yang ditmbulkan pada lampu setelah dialiri arus listrik dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

W = V · I · t

W = (220 x 6 x 600)

W =   792.000 Joule

W = 792 kilo Joule

Jadi, energi listrik yang ditimbulkan lampu adalah 792 kJ.

12). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Kuat Arus Setrika Listrik,

Energi listrik yang dihasilkan sebuah setrika yang memiliki hambatan elemen pemanas 3 ohm dan dialiri arus listrik selama 10 menit adalah 45.000 J. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui elemen pemanas setrika listrik tersebut…

Diketahui.

R = 3 ohm

W = 45.000 J

t = 10 · 60 = 600 detik

I = ….

Rumus Menentukan Kuat Arus Mengalir Pada Elemen Pemanas Setrika Listrik,

W = V · I · t atau

W = I2 · R · t

I2 = W/( R · t )

I2 = 45.000/(3 x 600)

I2 = 25

I = 5 Ampere

Jadi, kuat arus yang mengalir pada elemen pemanas setrika adalah 5 Ampere,

13). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Hambatan Lampu Rumuh,

Sebuah lampu rumah dinyalakan selama 10 menit menghasilkan energi listrik sebesar 660.000 joule. Jika kuat arusnya 5 A, berapakah hambatan lampu tersebut dan berapa tegangan yang digunakan di rumah…

Diketahui

W = 660.000 Joule

t = 10 menit = 600 detik

I = 5 A

Rumus Cara Menentukan Hambatan Lampu Rumah,

Hambatan lampu yang dipasang dalam rumah dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut…

W = V · I · t atau

W = I2 · R · t atau

R = W/(I2 · t)

R = 660.000/(52 x 600)

R = 44 Ohm

Jadi, hambatan lampu rumah adalah 44 Ohm,

Rumus Menentukan Tegangan Listrik Di Rumah

Tegangan listrik di rumah dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

V = I R

V = 5 x 44

V = 220 volt

Jadi, tegangan listrik di rumag adalah 220 volt,

14). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Arus Listrik Rangkaian Listrik Hambatan Baterai Tertutup,

Sebuah ragkaian listrik yang tersusun dari hambatan dan baterai ditunjukkan pada gambar di bawah.

Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Arus Listrik Rangkaian Listrik Hambatan Baterai Tertutup,
Menghitung Arus Rangkaian Listrik Hambatan Baterai Tertutup,

Apabila hambatan R = 5 Ohm dan GGL E = 24 volt serta hambatan dalam r = 1 Ohm. Berapakah ampere arus (I) yang melewati rangkaian listrik tertutup tersebut?

Diketahui

R = 5 Ohm

E = 24 volt

r = 1 Ohm

Cara Menentukan Arus I Pada Rangkaian Listrik Hambatan – Baterai Tertutup,

Besarnya arus I yang mengalir pada rangkaian tertutup dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

E = IR + Ir atau

I = E/(R + r)

I = 24/(5 +1)

I = 4 A

Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian listrik tertutup adalah 4 A,

15). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Tegangan Jepit Hambatan Dalam Pada Rangkaian Listrik Aki Sepeda Motor,

Sebuah aki (accumulator) sepeda motor mempunyai GGL 12 volt sedangkan total hambatan luarnya 1 Ohm. Jika arus yang mengalir sebesar 10 A, berapa tegangan jepit pada kedua kutub aki…

Diketahui

E = GGL = 12 volt

I = 10 A

R = 1 Ohm

Menghitung Tegangan Jepit Rangkaian Listrik Aki Sepeda Motor,

Besar tegangan jepit rangkaian listrik aki (Accu) sepeda motor dihitung dengan rumus berikut…

Vjepit = I.R

Vjepit = 10 x 1

Vjepit = 10 volt

Menghitung Hambatan Dalam Baterai Aki Accumulator Sepeda Motor,

Hambatan dalam aki sepeda motor dirumuskan sebagai berikut…

E = I.R + I.r atau

r = (E – I.R)/I

r = (12 – (10 x 1))/10

r = (12 – 10)/10

r = 0,2 Ohm

Jadi, hambatan dalam aki adalah 0,2 Ohm

Menentukan Tegangan Jepit Aki – GGL Sepeda Motor,

Jika hambatan dalam aki sudah diketahui, maka Tegangan jepit dapat juga dihitung dengan menggunakan persamaan berikut…

Vjepit = E – Ir

Vjepit = 12 – (10 x 0,2)

Vjepit = 12 – 2 = 10 volt

Jadi, tegangan jepitnya 10 volt, sama dengan cara sebelumnya.

16). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Susun Seri Rangkaian Hambatan,

Empat buah baterai yang masing-masing ber-GGL 1,5 volt dan hambatan dalamnya adalah 0,2 Ohm,  dirangkai seri. Rangkaian tersebut dihubungkan dengan hambatan luar R = 3,2 Ohm. Hitung Berapa besarnya arus yang mengalir pada rangkai listrik tersebut,

16). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Susun Seri Rangkaian Hambatan,
Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Susun Seri Rangkaian Hambatan,

Diketahui

E = 1,5 volt

R = 3,2 Ohm

n = 4

Menentukan Arus Listrik Baterai Susun Seri Dengan Hambatan Rangkaian Tertutup,

Besarnya arus I yang mengalir pada rangkaian baterai tersusun seri dengan hambatan tertutup dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

n.E = I.R + I.nr atau

I = nE/(R +nr)

I = 4 x 1,5/(3,2 + (4 x0,2))

I = 6/4

I = 1,5 A

17). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Paralel Pada Rangkaian Hambatan Seri Tertutup,

Empat buah baterai disusun secara paralel masing- masing ber-GGL 9 volt dan hambatan dalamnya adalah 1 Ohm. Rangkaian baterai tersebut dihubungkan dengan hambatan luar R = 2,75 Ohm. Hitunglah besarnya arus yang mengalir pada rangkai listrik tersebut…

17). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Paralel Pada Rangkaian Hambatan Seri Tertutup,
Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Paralel  Rangkaian Hambatan Seri,

Rumus Menentukan Arus Listrik Baterai GGL Paralel Yang Seri Dengan Hambatan R,

Besarnya arus I yang mengalir pada rangkaian baterai tersusun paralel dan diranglai dengan hambatan tertutup dirumuskan dengan persamaan berikut…

E = I.R + I.r/n atau

I = E/(R + r/n)

I = 9/(2,75 + 1/4)

I = 3 Ampere

Jadi, arus listrik yang mengalir pada rangakain adalah 3 A.

18). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Energi Listrik Kompor Listrik,

Sebuah kompor listrik 800 watt, 220 volt dihubungkan dengan sumber tegangan listrik 220 volt selama 10 menit. Berapa banyak energi listrik yang digunakan?

Diketahui:

P = 800 watt

V = 220 volt

t = 10  menit

t  = 600 detik

Rumus Menentukan Energi Listrik Kompor Listrik Dari Daya,

Besarnya energi listrik yang digunakan oleh kompor listrik dapat dihitung denga rumus berikut…

P = W/t atau

W = P. t

W = 800 x 600

W = 480.000 Joule

Jadi, energi listrik yang digunakan kompor listrik adalah 480.000 Joule atau 480 kJ.

19). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Sekring Rumah,

Sebuah sekring yang dipasang di rumuah dengan tegangan 220 volt dan mampu mengalirkan arus sebesar 5 A. Berapa daya sekring tersebut…

Diketahui:

V = 220 volt

I = 5 ampere

Menentukan Kemampuan Daya Sekring Rumah,

Daya sekring di rumah dapat dihitung dengan rumus berikut…

P = V · I

P = 220 · 5

P = 1.100 watt

Jadi, daya sekring adalah 1.100 watt

20). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Listrik Pemanas Air Rumah,

Sebuah pemanas air mempunyai elemen pemanas yang berhambatan 150 ohm dipasang pada  arus listrik sebesar 2 ampere. Berapakah daya listrik pemanas air tersebut…

Jawab:

R = 150 ohm

I = 2 ampere

Rumus Cara Mencari Daya Listrik Pemanas Air Rumah,

Daya listrik pemanas air di rumuh dihitung dengan rumus berikut…

P = I2 × R

P = 22 × 150

P = 600 watt

Jadi, daya listrik pemanas air adalah 600 watt.

21). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Daya Kalkulator,

Pada sebuah kalkulator mengalir arus sebesar 0,02 A. Kalkulator tersebut bekerja dengan beda potensial 4,5V. Berapakah daya yang digunakan kalkulator tersebut…

Diketahui.

I = 0,02 A

V = 4,5 V

Rumus Menghitung Daya Kalkulator,

Daya yang digunakan oleh kalkulator dapat dihitung dengan rumus berikut…

P = V x I

P = 4,5 V x 0,02 A

P = 0,09 Watt

Jadi, daya yang digunakan pada kalkulator adalah 0,09  watt

22). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menentukan Tegangan Jepit Baterai Sumber GGL,

Sebuah baterai memiliki GGL 24 V dan hambatan dalam 4 Ω. Tentukan tegangan jepit baterai ketika mengeluarkan arus 4 A.

Diketahui:

E= 24 V,

r = 4 Ω, dan

I = 4 A.

Rumus Mencari Tegangan Jepit Rangkaian Listrik,

Tegangan jepit pada suatu rangkaian dapat dinyatakan dengan rumus berikut

Vjepit = E – Ir

Vjepit = 24  – (4 x4 )

Vjepit = 8 V.

Jadi, tegangan jepitnya adalah 8 volt

23). Contoh Soal Pembahasan: Perhitungan Kuat Arus Tegangan Jepit Rangkaian Listrik,

Sebuah kawat penghantar dengan hambatan 4 ohm dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V yang hambatan dalamnya 2 ohm. Hitunglah kuat arus dan tegangan jepitnya pada rangkaian tersebut …

Diketahui

R = 4 Ω

E = 12 V

r = 2 Ω

Rumus Menghitung Kuat Arus Rangkaian Listrik,

Besar kaut arus yang mengalir pada rangkaian lisrik tertutup dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

E = I.R + I.r atau

I = E/(R + r)

I = 12/(4 + 2)

I = 2 A

Menghitung Tegangan Jepit Baterai Pada Rangkaian Listrik Tertutup

Tegangan jepit dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

Vjepit = E – Ir

Vjepit = 12 – (2 x 2)

Vjepit = 8 volt

Atau, tegangan jepit bisa juga dihitung dengan rumus berikut

Vjepit = I R

Vjepit = 2 x 4

Vjepit =  8 volt

Jadi tegangan jepit baterai adalah 8 volt

24). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Rapat Arus Muatan Listrik Kawat Platina,

Suatu kawat penghantar platina mempunyai luas penampang 2 mm2, dialiri arus sebesar 4 A selama 3 menit. Hitunglah jumlah muatan listrik dan besar rapat arusnya yang mengalir melewati pada penampang kawat tersebut…

Diketahui

A = 2 x 10-6 m2

I = 4 A

t = 3 x 60 = 180 detik

Menghitung Muatan Listrik Kawat Platina,

Jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut

Q = I t

Q = 4 x 180

Q = 720 Coulomb

Jadi muatan listrik pada kawat 720 C

Menghitung Rapat Arus Pada Penampang Kawat Konduktor Platina,

Besar rapat arus yang melalui penghantar dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut…

J = I/A

J = 4/(2 x 10-6)

J = 2 x 106 A m-2

Jadi, rapat arus pada kawat adalah 2 x 106 A m-2

25). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Jumlah ELektron Yang Mengalir Pada Kawat Konduktor,

Suatu kawat penghantar mempunyai penampang yang luasnya 2 mm2, dialiri arus sebesar 4 A selama 5 menit. Hitunglah jumlah elektron yang mengalir melewati suatu penampang tertentu jika diketahui muatan 1 elektron yaitu 1 e = 1,6 x 10-19 C.

Diketahui:

A = 2 mm2

A = 2 x 10-6 m2

I = 4 A

t = 5 x 60 = 300 detik

e = 1,6 x 10-19 C.

Menghitung Muatan Listrik Kawat Konduktor,

Jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut…

Q = I t

Q =  4 x 300

Q = 1200 C.

Rumus Menghitung Jumlah Elektron Yang Mengalir Pada Kawat Konduktor,

Jumlah elektron yang melalui penampang dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut…

n = Q/e

n = 1200/(1,6 x 10-19)

n = 750 x 1019

n = 7,5 x 1021

Jadi, jumlah electron yang mengalir adalah 7,5 x 1021

Contoh Soal: Bunyi Pernyataan Hukum Ohm,

Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung- ujung penghantar itu (selama suhu penghantar tetap)…

a). Hukum I Kirchhoff

b). Hukum II Kirchhoff

c). Hukum Coulomb

d). Hukum Ohm.

e). Hukum Faraday

Jawab: d

Kuat Arus Listrik,

Besar arus listrik atau disebut dengan kuat arus listrik, didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik positif yang mengalir pada suatu penghantar tiap satu satuan waktu

Jenis Sumber Arus Listrik,

Sumber arus listrik lebih dikenal dengan istilah sel listrik atau elemen listrik.

Berdasarkan kemampuannya untuk dapat diisi ulang, sel-sel ini terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel primer dan sel sekunder,

Sel Primer,

Sel primer adalah kelompok sumber arus listrik yang apabila telah habis digunakan, muatannya tidak dapat diisi kembali.

Contoh Sel Primer,

Sel listrik yang termasuk sel primer adalah sel volta, baterai, dan sel Weston.

Sel Sekunder

Sel sekunder adalah sumber arus listrik yang dapat diisi ulang ketika muatannya telah habis. Hal ini disebabkan oleh sel elektrokimia yang menjadi penyusunnya tidak memerlukan penggantian bahan pereaksi meskipun telah mengeluarkan sejumlah energi melalui rangkaian-rangkaian luarnya.

Contoh Sel Sekunder,

Dalam kehidupan sehari-hari, sel sekunder yang sering digunakan adalah akumulator (aki) dan beberapa baterai isi ulang untuk perangkat elektronik kecil – gadget seperti laptop, handphone dan lainnya,

Konduktor,

Bahan konduktor adalah bahan yang mudah mengalirkan arus karena elektron-elektron di setiap atomnya tidak terikat kuat oleh inti atom sehingga mudah bergerak atau berpindah. Dengan kata lain, bahan konduktor adalah bahan yang memiliki hambatan kecil.

Contoh Konduktor,

Logam merupakan contoh bahan bersifat koduktor, seperti tembaga, perak, besi, alumunium da nikel tersusun dari atom- atom yang tidak memegang secara kuat electron elektronnya, sehingga elektron- elektron bergerak dengan mudah melalui bahan yang terbuat dari jenis bahan ini.

Isolator,

Isolator adalah bahan yang tidak memungkinkan elektron- elektron mengalir dengan mudah melalui bahan tersebut. Bahan yang termasuk isolator sangat sulit, bahkan tidak bisa mengalirkan arus listrik.

Pada bahan isolator, elektron-elektron di setiap atom pada bahan isolator terikat kuat oleh inti atom sehingga sangat sukar untuk bergerak dan berpindah. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa bahan isolator memiliki hambatan yang sangat besar.

Contoh Isolator,

Contoh Bahan yang berssifat isolator di antarannya adalah plastik, kayu, karet, dan kaca merupakan isolator yang baik.

Semikonduktor,

semikonduktor merupakan bahan yang bersifat di antara isolator dan konduktor. Artinya, semikonduktor dapat menghantarkan arus listrik dan dapat pula tidak menghantarkan arus listrik.

Sifat Semikonduktor,

Sifat semikonduktor ini bergantung suhu. Jika suhu bahan semakin tinggi, bahan ini akan bersifat konduktor. Sebaliknya, jika suhunya semakin rendah bahan ini akan menjadi isolator.

Contoh Semikonduktor,

Bahan-bahan semikonduktor contohnya germanium, silikon, dan selenium.

Super Konduktor

Bahan super konduktor adalah bahan yang sangat kuat mengalirkan arus.

Contoh Super Konduktor,

Bahan yang bersifat super konduktor contohnya adalah raksa dan timah.

Hambatan Jenis Bahan – Logam,

Hambatan jenis suatu bahan (kawat) atau resistivitas adalah suatu besaran fisika dari suatu bahan yang tergantung pada temperatur dan jenis bahan tersebut.

Bahan konduktor memiliki hambatan jenis yang kecil, sebaliknya bahan isolator memiliki hambatan jenis yang besar.

Gaya Gerak Listrik GGL,

Gaya gerak listrik GGL adalah tegangan kutub- kutub baterai ketika tidak memberikan arus. Gaya gerak listrik dilambangkan dengan E atau ε, satuan GGL adalah volt.

Tegangan Jepit,

Tegangan jepit adalah tegangan ketika baterai sedang mengalirkan arus. Pada suatu rangkaian tertutup sumber arus mengalirkan arus listrik.

Beda potensial antara kutub-kutub sumber arus pada rangkaian tertutup disebut tegangan jepit.  Tegangan jepit dilambangkan dengan V satuannya volt.

21+ Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Cepat Rambat Frekuensi Amplitudo Gelombang Transversal Longitudinal

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Getaran Dan Gelombang, Rumus Menghitung Frekuensi, Periode, Amplitudo, Panjang Gelombang dan Cepat Rambat Gelombang Transversal Logitudial Bandul Tali Ombak Air Laut sebagai Latihan. Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

1). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Frekuensi Gelombang Transversal,

Sebuah gelombang transversal ditunjukkan pada gambar berikut…

1). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Frekuensi Gelombang Transversal,
Rumus Menghitung Frekuensi Gelombang Transversal,

Cepat rambat gelombang adalah 60 m/s, hitung frekuensi gelombang transversal tersebut…

Dikethaui:

v = 60 m/s

s = 15 m

Rumus Menentukan Jumlah Gelombang Transversal.

Jumlah gelombang transversal dapat ditentukan dengan rumus berikut:

n = (L + B)/2

L = lembah

B = bukit

n = Jumlah gelombang

Dari gambar diketahui bahwa gelombang terdiri dari dua lembah dan tiga bukit sehingga jumlah gelombangnya adalah…

n = (2 + 3)/2 = 2,5 gelombang

Rumus Menentukan Panjang Gelombang Transversal,

Panjang gelombang transversal dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut…

λ = s/n

λ = Panjang gelombang

s = jarak rambat gelombang

s = 15 m

n = 2,5

substitusikan pada rumus, sehingga diperoleh..

λ = s/n

λ = 15/2,5

λ = 6 m

Rumus Menentukan Frekuensi Gelombang Transversal,

Frekuensi gelombang transversal dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan berikut:

v = λ . f

f = v/λ

f = 60/6

f = 10 Hz

Jadi, frekuensi gelombang transversalnya adalah 10 Hz,

2). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Cepat Rambat Gelombang Transversal,

Suatu gelombang transversal ditunjukkan seperti pada gambar berikut…

2). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Cepat Rambat Gelombang Transversal,
Menghitung Cepat Rambat Gelombang Transversal,

Jika jarak titik A dan B adalah 100 cm dan ditempuh selama 0,4 detik, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut…

Diketahui:

s = 100 cm

t = 0,4 detik

Cara Menentukan Jumlah Gelombang Transversal,

Jumlah gelombang transversal dapat dinyatakan dengan rumus berikut..

n = (L + B)/2

L = lembah

B = bukit

n = Jumlah gelombang

n = (2 + 2)/2 = 2

Cara Menentukan Periode Gelombang Transversal,

Periode gelombang transversal dapat dihitung dengan cara berikut…

T = t/n

T = 0,4/2

T = 0.2 detik

Cara Menghitung Panjang Gelombang Transversal,

Panjang gelombang transversal dapat dihitung dengan rumus seperti berikut…

λ = s/n

λ = Panjang gelombang

s = jarak rambat gelombang

s = 100 cm

n = jumlah gelombang

n = 2

λ = 100/2

λ = 50 cm = 0,5 m

Cara Menentukan Cepat Rambat Gelombang Transversal,

Cepat rambat gelombang dapat ditentukan dengan persamaan berikut…

v = λ/T

T = periode

T = 0,2 detik

v = 0,5/0,2

v = 2,5 m/detik

Jadi, cepat rambat gelombangnya adalah 2,5 m/detik

3). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Amplitudo Cepat Rambat Panjang Gelombang Tali Dari Gambar,

Seutas tali membentuk gelombang seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

3). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Amplitudo Cepat Rambat Panjang Gelombang Tali Dari Gambar,
Menentukan Amplitudo Cepat Rambat Panjang Gelombang Tali Dari Gambar,

Tentukanlah besarnya, jumlah gelombang, periode, amplitude, dan Panjang gelombang, cepat rambat, frekuensi gelombang tali tersebut…

Diketahui

A = amplitude

A = 4

t = 4,50 detik

Menghitung Jarak Rambat Gelombang,

Jarak rambatan (perpindahan) gelombang dihitung dengan rumus berikut…

s = 3 x 24 = 72 cm

Menentukan Amplitudo Gelombang Tali,

Amplitudo gelombang tali dapat dilihat dari gambar, yang menunjukkan…

A = 4 cm

Rumus Menghitung Jumlah Gelombang Tali,

Jumlah gelombang tali dapat ditentukan dengan cara berikut…

n = (L + B)/2

L = lembah

B = bukit

n = Jumlah gelombang

n = (1 + 2)/2 = 1,5

Rumus Menghitung Periode Gelombang Tali,

Periode gelombang tali dapat dihitung dengan rumus seperti berikut…

T = t/n

T = 4,5/1,5

T = 3 detik

Rumus Menghitung Panjang Gelombang Tali,

Panjang gelombang tali dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut…

λ = s/n

λ = Panjang gelombang

s = jarak rambat gelombang

s = 72 cm

n = jumlah gelombang

n = 1,5

λ = 72/1,5

λ = 48 cm = 0,48m

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Tali,

Besarnya cepat rambat gelombang tali dapat dihitung dengan persamaan berikut…

v = λ/T

v = 48/3

v = 16 cm/detik = 0,16 m/detik

Rumus Menghitung Frekuensi Gelombang Tali,

Besarnya frekuensi gelombang tali dapat dihitung dengan persamaan berikut…

v = λ . f

f = v/ λ

f = 0,16/0,48

f = 0,333 Hz

Atau dapat juga dihitung dengan menggunakan rumus berikut

f = 1/T

f = 1/3

f = 0,333 Hz

4). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Periode Gelombang Dari Tali Digetarkan,

Sebuah tali digetarkan sehingga membentuk gelombang seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

Jika cepat rambat gelombang adalah 4 m/detik, hitunglah periode gelombang tersebut..

4). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Periode Gelombang Dari Tali Digetarkan,
 Menghitung Periode Gelombang Dari Tali Digetarkan,

Diketahui

v = 4 m/detik

s = 30 m

Rumus Cara Menghitung Jumlah Gelombang Tali Digetarkan,

Jumlah gelombang tali pada jarak A – G  atau sepanjang 30 m dapat ditentukan dengan cara berikut…

n = (L + B)/2

L = lembah

B = bukit

n = Jumlah gelombang

n = (1 + 2)/2 = 1,5

Rumus Cara Menghitung Panjang Gelombang Tali,

Panjang gelombang tali dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut…

λ = s/n

λ = Panjang gelombang

s = jarak rambat gelombang

λ = 30/1,5

λ = 20 m

Rumus Cara Menghitung Periode Gelombang Tali,

Periode gelombang tali dapat dihitung dengan rumus seperti berikut…

v = λ/T

T = periode

T = λ/v

T = 20/4

T = 5 detik

5). Contoh Soal Pembahasan: Cara Menentukan Panjang Gelombang Dan Capat Rambat Gelombang Transversal,

Sebua tali digetarkan sehingga membentuk gelombang transversal seperti pada gambar barikut:

5). Contoh Soal Pembahasan: Cara Menentukan Panjang Gelombang Dan Capat Rambat Gelombang Transversal,
Cara Menentukan Panjang Gelombang Dan Capat Rambat Gelombang Transversal,

Tentukan Panjang gelombang dan cepat rambat gelombang transversal yang dibentuk tali tersebut.

Diketahui dari gambar

s = 160 m

t = 30 detik pada posisi D, yaitu 1,5 gelombang,

untuk mencapai posisi E yaitu pada saat terbentuk 2 gelombang dengan jarak rambat gelombang 160 m, maka waktu yang dibutuhkan adalah…

t = 30 + 10 = 40 detik

n = jumlah gelombang = 2

Menentukan Panjang Gelombang Transversal,

Panjang gelombang transversal dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

λ = s/n

λ = Panjang gelombang

s = jarak rambat gelombang

λ = 160/2

λ = 80 m

Menentukan Periode Gelombang Transversal,

Periode gelombang transversal dapat dihitung dengan rumus seperti berikut…

T = t/n

T = 40/2

T = 20 detik

Menentukan Cepat Rambat Gelombang Transversal,

Cepat rambat  gelombang transversal dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut…

v = λ/T

v = 80/20

v = 4 m/detik

6). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Bandul Berayun,

Sebuah bandul tergantung pada tali diayun sehingga membentuk lintasan A – B – C seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

6). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Bandul Berayun,
Menghitung Frekuensi Bandul Berayun,

Jika waktu yang dibutuhkan untuk berayun dari titik A – B – C adalah 2 detik, hitung frekuensi ayunan bandul tersebut…

Diketahui

t = 2 detik

Jarak lintasan A – B – C = ½ getaran

Waktu Untuk Satu getaran = T adalah waktu yang dibutuhkan untuk melintas A – B – C – B – A  yang dihitung seperti berikut..

T = 2 . t = 2 x 2 = 4 detik

Rumus Menghitung Frekuensi Ayunan Bandul,

Frekuensi ayunan bandul dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan berikut:

f = 1/T

f = 1/4

f = 0,25 Hz

Jadi, frekuensi ayunan bandul adalah 0,25 Hz

7). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jumlah Geteran Ayunan Bandul, 

Sebuah bandul digetar membentuk ayunan seperti pada gambar.

7). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jumlah Geteran Ayunan Bandul,
Menghitung Jumlah Geteran Ayunan Bandul,

Hitunglah jumlah getaran bandul yang bergerak dari posisi   B – C – B – A

Satu getaran untuk ayunan adalah jika Kembali ke titik awal seperti berikut…

B – C – B – A – B = 1 getaran,

yang diperoleh dengan cara seperti berikut…

B – C = ¼ getaran

C – B = ¼ getaran

B – A = ¼ getaran

A – B = ¼ getaran

total = 4 x ¼ = 1 getaran

maka jika

B – C – B – A = ¾ getaran

Diperoleh dari

B – C = ¼ getaran

C – B = ¼ getaran

B – A = ¼ getaran

total = 3 x ¼ = ¾ getaran

8). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Bandul,

Sebuah percobaan getaran dengan menggunakan ayunan bandul ditunjukkan pada gambar.

8). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Bandul,
Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Bandul,

Bandul berayun dengan pola seperti berikut A – B – C – B – A – B – C hitung jumlah getaran bandul tersebut…

Menghitung Jumlah Getaran Ayunan Bandul,

Pada system getaran bandul, satu titik ke titik sebelahnya adalah ¼ getaran, sehingga

A – B = ¼ getaran

B – C = ¼ getaran

C – B = ¼ getaran

B – A = ¼ getaran

A – B = ¼ getaran

B – C = ¼ getaran

Total = n = 6 x 1//4 = 1,5 getaran

9). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Cara Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Ayunan Bandul.

Sebuah bola digantung dengan tali dan berayun dari A – B – C selama 1 detik dan jarak A – C adalah 14 cm.

9). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Cara Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Ayunan Bandul.
Rumus Cara Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Ayunan Bandul.

Tentukan frekuensi dan amplitudo ayunan bandul tersebut…

Menentukan Jumlah Geteran Ayunan Bandul,

Jumlah getaran dari ayunan bandul dapat dihitung dengan cara berikut..

dari titik ke titik = ¼ getaran

A – B = ¼ getaran

B – C = ¼ getaran

total = n = 2 x ¼ = ½ getaran

Menghitung Waktu Satu Getaran Ayunan Bandul,

Waktu satu getaran = periode = T

T = t/n

T = 1/0,5

T = 2 detik

Menghitung Frekuensi Getaran Ayunan Bandul,

Frekuensi getaran ayunan bandul dapat dihitung dengan rumus berikut…

f = 1/T

f = 1/2

f = 0,5 Hz

Menentukan Amplitudo Getaran Ayunan Bandul,

Amplitudo geteran bandul dapat ditentukan dengan cara berikut:

Amplitudo = simpangan terjauh dari titik seimbang (titik B) jadi

Amplittudo = jarak simpangan (A – B)  atau jarak simpangan  (B – C)

Jarak (A – B) = (B – C) = 2 (A – B)

Amplitudo  = ½ x 14

A = 7 cm

Jadi amplitude bola berayun adalah 7 cm

10). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Banyak Getaran Ayunan Bandul,

Perhatikan bandul pada gambar berikut…

10). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Banyak Getaran Ayunan Bandul,
Menghitung Banyak Getaran Ayunan Bandul,

Bandul berayun dari titik A – B – C – B – A – B, hitung jumlah getaran yang dilakukan oleh bandul tersebut…

Cara Menghitung Banyak Getaran Bola Berayun,

Banyaknya getaran yang dilakukan oleh bandul dapat dihitung dengan cara berikut:

Dari titik ke titik = ¼ getaran

Sehingga dapat dihitung

A – B = ¼ getaran

B – C = ¼ getaran

C – B = ¼ getaran

B – A = ¼ getaran

A – B = ¼ getaran

total = n = 5 x ¼ = 1,25 getaran

Jadi, jumlah getaran bandul adalah 1,25 getaran

11). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Periode Bandul Bola Berayun,

Sebuah bandul bola diukur melakukan 20 getaran selama 30 detik. Tentukan periode bandul bola tersebut…

Diketahui

n = 20

t = 30 detik

Rumus Menghitung Periode Bandul Bola Berayun,

Periode bola yang bergetar dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

T = t/n

T = 30/20

T = 1,5 detik

Jadi, periode bola berayun adalah 1,5 detik,

12). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Bandul,

Sebuah percobaan getaran dengan menggunakan ayunan bandul ditunjukkan pada gambar.

12). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Bandul,
Menghitung Frekuensi Dan Amplitudo Getaran Bandul,

Waktu yang dibutuhkan untuk berayun dari A – B – C adalah 2 detik dengan jarak 8 cm, hitung frekuensi dan amplitude ayunan bandul tersebut…

Diketahui

t = 2 detik

s = 8 cm

Menghitung Jumlah Getaran Ayunan Bandul,

Jumlah getaran dari ayunan bandul dapat dihitung dengan cara berikut..

dari titik ke titik = ¼ getaran

A – B = ¼ getaran

B – C = ¼ getaran

total = 2 x ¼ = ½ getaran atau

n = ½ = 0,5

Menghitung Waktu Satu Getaran Ayunan Bandul,

Waktu satu getaran = periode

T = t/n

T = 2/0,5

T = 4 detik

Menghitung Frekuensi Getaran Ayunan Bandul,

Frekuensi getaran ayunan bandul dapat dihitung dengan rumus berikut

f = 1/T

f = 1/ 4

f = ¼ Hz

Menentukan Amplitudo Getaran Ayunan Bandul,

Amplitudo geteran bandul dapat ditentukan dengan cara berikut:

Amplitudo = simpangan terjauh dari titik seimbang (titik B) jadi

Amplittudo = jarak simpangan A – B  atau jarak simpangan  B – C

A = ½ x 16

A = 8 cm

13). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Jumlah Getaran Garputala,

Sebuah garputala digetarkan dengan frekuensi 200 Hz. Hitunglah banyaknya getaran yang dapat dilakukan oleh garputala selama 2 menit…

Diketahui:

f = 200Hz

t = 2 menit = 120 detik

Rumus Cara Menghitung Jumlah Getaran Garputala,

Jumlah geteran yang ditimbulkan garputala dapat dihitung dengan rumus sperti berikut…

n = t f

n = 120 ⋅ 200 = 24.000

Jadi, dalam 1 menit garputala tersebut dapat melakukan 24.000 getaran.

14). Contoh Soal Pembahasan: Cara Menentukan Panjang Gelombang Merambat,

Sebuah gelombang yang mempunyai frekuensi 200 Hz merambat dengan kecepatan 20 m/s, Hitung berapakah panjang gelombang tersebut…

Diketahui:

f = 200 Hz,

v = 20 m/s

Rumus Menghitung Panjang Gelombang Merambat

Panjang gelombang dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

v = λ x f

λ = v/f

λ = 20/200

λ = 0,1 m

λ = 10 cm

Jadi, Panjang gelombangnya adalah = 10 cm

15). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Cepat Rambat Gelombang Diketahui Panjang Dan Waktu Tempu Satu Gelombang,

Sebuah gelombang yang memiliki panjang gelombang 10 cm memerlukan waktu 0,02 detik untuk menempuh satu panjang gelombang. Tentukanlah cepat rambat gelombang tersebut…

Diketahui:

λ = 10 cm = 0,1 m

T = 0,02 s

Cara Menghitung Cepat Rambat Gelombang,

Cepat rambat suatu gelombang dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

v = λ x f atau

v = λ x (1/T) = λ/T

v = 0,1/0,02

v = 5 m/s

Jadi, cepat rambat gelombang tersebut adaah 5 m/s

16). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Panjang Gelombang Dari Gambar,

Suatu gelombang merambat seperti pada gambar berikut…

16). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Panjang Gelombang Dari Gambar,
Menentukan Panjang Gelombang Dari Gambar,

Tentukanlan Panjang gelombang pada gambar tersebut…

Rumus Cara Menghitung Jumlah Gelombang,

Jumlah gelombang pada jarak P – Q   sepanjang 45 m dapat ditentukan dengan cara berikut…

n = (L + B)/2

L = lembah

B = bukit

n = Jumlah gelombang

n = (1 + 2)/2 = 1,5

Rumus Cara Menghitung Panjang Gelombang,

Panjang gelombang dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus seperti berikut…

λ = s/n

λ = Panjang gelombang

s = jarak rambat gelombang

λ = 45/1,5

λ = 30 m

17). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menentukan Cepat Rambat Frekuensi Gelombang Air,

Permukaan air merambat dengan membentuk gelombang yang panjang gelombangnya 1 m. Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang adalah 0,25 detik, tentukan cepat rambat gelombang dan frekuensi gelombang air tersebut…

Diketahui :

perambatan gelombang pada air adalah

λ = 1 m

T = 0,25 detik

Rumus Cara Menentukan Cepat Rambat Gelombang Air,

Cepat rambat gelombang air dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

v = λ/T

v = 1/0,25

v = 4 m/detik

Jadi Cepat rambat gelombang air adalah 4/detik

Menghitung Frekuensi Gelombang Air,

Frekuensi yang dimiliki gelombang air dapat dihitung dengan rumus berikut…

f = 1/T

f = 1/0,25

f = 4 Hz

jadi, frekuensi gelombang air adalah 4 Hz

18). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Gelombang Gempa Bumi,

Sebuah Gempa bumi menghasilkan gelombang transversal yang disebut gelombang tipe S. yang bergerak dengan cepat rambat 6000 m/s dan Panjang gelombangnya 400 m. Berapakah frekuensi gelombang tersebut…

Diketahui:

cepat rambat, v = 6000 m/s

panjang gelombang, λ = 400 m

Menentukan Frekuensi Gelombang Gempa Bumi,

Frekuensi gelombang gempa bumi dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

f = v/ λ

f = 6000/400

f = 15 Hz

Jadi, frekuensi gelombang gempa bumi adalah 15 Hz

19). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Air Laut,

Gelombang laut dalam waktu 20 detik dapat menempuh jarak 100 meter. Berapakah cepat rambat gelombang laut tersebut?:

Diketahui :

t = 20 detik

s = 100 meter

Menentukan Cepat Rambat Gelombang Air Laut,

Cepat rambat gelombang air laut dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

v = s/t

v = 100/20

v = 5 m/detik

Jadi cepat rambat gelombangair laut adalah 5 m/detik

20). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Frekuensi Panjang Gelombang Longitudinal,

Jarak antara pusat rapatan dan pusat renggangan yang berurutan adalah 60 cm. Jika cepat rambat gelombang itu 30 m/s maka frekuensi sumber getarnya adalah…

Diketahui;

jarak pasat rapatan ke pusat renggangan = 60 cm

v = 30 m/s

Cara Menentukan Panjang Gelombang Longitudinal,

satu Panjang gelombang longitudinal adalah Panjang rapatan ditambang Panjang renggangan atau arak dari pusat rapatan ke pusat rapatan berikutnya atau jarak dari pusat renggangan ke pusat renggangan berikutnya atau  sama dengan 2 x (jarak pusat rapatan ke pusat renggangan).

Atau ditulis seperti berikut…

λ = 2 x 60 cm

λ = 120 cm = 1,2 m

Rumus Cara Menghitung Frekuensi Gelombang Longitudinal,

Frekuensi gelombang longitudinal dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

f = v/ λ

f = 30/1,2

f = 25 Hz

Jadi,, Frekuensi gelombang tersebut adalah 25 Hz

21). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Frekuensi Gelombang Dari Jarak Puncak Lembah Gelombang,

Jarak antara puncak gelombang dengan lembah gelombang yang berdekatan adalah 20 cm. Jika dalam satu detik jarak yang ditempuh gelombang adalah 120 m, berapakah frekuensi dari gelombang itu…

Diketahui:

Jarak puncak ke lembah gelombang = 20 cm

v = 120 m/detik

Cara Menentukan Panjang Gelombang Transversal Dari Jarak Puncak Ke Lembah,

Panjang gelombang dapat dihitung dengan cara berikut

Panjang satu bukit + satu lembah atau

Jarak dari satu bukit ke bukit berikutnya atau

Jarak dari satu lembah ke lembah berikutnya atau

2 x jarak puncak ke lembah

Jadi panjang gelombangnya dapat dihitung seperti berikut..

λ = 2 x (20) = 40 cm

λ = 0,4 m

Cara Menentukan Frekuensi Gelombang Dari Panjang Gelombang,

Frekuensi gelombang dihitung dengan rumus berikut…

f = v/ λ

f = 120/0,4

f = 300 Hz

Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 300 Hz

Cara Menentukan Periode Gelombang Dari Frekuensi,

Periode gelombang dirumuskan dengan persamaan berikut…

T = 1/f

T = 1/300

T = 0,0033 detik

22). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Frekuensi Gelombang Ombak Air Laut,

Ombak air laut membentuk gelombang yang melaju di samping kapal dan gelombang bergerak dengan kecepatan 80 m/s. Jika, jarak antara lembah dan bukit gelombang adalah 20 m. Hitunglah besar frekuensi gelombang air laut tersebut.

Diketahui:

v  = 80 m/s

Jarak lembah bukit = 20 m

Menghitung Panjang Gelombang Ombak Air Laut,

Panjang gelombang dapat ditentukan dengan cara seperti berikut…

jarak lembah ke lembah atau

jarak bukit ke bukit  atau

2 x jarak lembah ke bukit,

Jadi Panjang gelombangnya adalah

λ = 2 x 20 = 40 m

Menentukan Frekuensi Gelombang Ombak Air Laut,

Frekuensi gelombang ombak air laut dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

f = v/ λ

f = 80/40

f = 2 Hz

Menentukan Periode Gelombang Ombak Laut,

Periode gelombang dapat dinyatakan dengn rumus berikut…

T = 1/f

T = ½

T = 0,5 detik

Besaran-Besaran dalam Gelombang

Besaran-besaran yang umum digunakan dalam gelombang adalah sebagai berikut.

a). Panjang Gelombang

Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu periode. Pada gelombang transversal dan gelombang longitudinal, panjang gelombang adalah jarak antara dua titik yang memiliki fase gelombang yang sama.

  • Lambang Dan Saruan SI Panjang Gelombang

Panjang gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca: lambda). Dalam Sistem Internasional (SI), satuan Panjang gelombang adalah meter (m).

b). Periode

Periode gelombang adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu Panjang gelombang.

  • Lambang Dan Satuan Periode Gelombang

Periode gelombang dilambangkan dengan T, dan dalam Sistem Internasional (SI), satuan periode gelombang adalah detik (s).

c). Frekuensi

Frekuensi gelombang adalah jumlah gelombang yang terbentuk selama satu detik.

  • Lambang Dan Satuan Frekuensi Gelombang

Dalam Sistem Internasional SI, satuan frekuensi gelombang dinyatakan dalam Hertz (Hz). Satuan yang lebih besar adalah kiloHertz (kHz), megaHertz (MHz), atau gigaHertz (GHz). Satuan yang lain adalah cycle per second (cps), 1 cps = 1 Hz

d). Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang selama satu detik.

  • Lambang Dan Satuan Capat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dan dalam Sistem Internasional (SI), satuannya adalah m/s.

22+ Contoh Soal Pembahasan: Gelombang Bunyi Rumus Cepat Rambat Gema Jarak Sumber Bunyi

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Gelombang Bunyi, Rumus Cepat Rambat Gema, Resonansi, Jarak Sumber Bunyi, Sonar, Petir, Guntur, Dasar Laut,  sebagai Latihan. Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

1). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jarak Sumber Bunyi Petir Dari Bumi,

Seorang anak mendengar suara petir 3 detik setelah anak tersebut melihat kilatan cahaya. Jika cepat rambat bunyi pada saat itu 340 m/s, berapakah jarak anak dari tempat terjadinya petir…

Diketahui:

t = 3 detik

v = 340 m/detik

Rumus Menghitung Jarak Sumber Bunyi Petir Dari Bumi ,

Jarak petir dari orang yang di Bumi dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

s = v t

s = 340 ⋅ 3

s = 1020 meter

Jadi, jarak petir ke anak yang mendengar adalah 1020 meter

2). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Waktu Suara Penyanyi Sampai Terdengar Penonton,

Seorang penonton berdiri 68 meter di depan sebuah panggung musik. Jika cepat rambat bunyi di sekitar panggung pada saat itu adalah 340 m/s, berapakah rentang waktu yang dibutuhkan agar suara penyanyi terdengar oleh penonton tersebut…

Diketahui:

s = 68 m

v = 340 m/detik

Menghitung Waktu Yang Diperlukan Agar Suara Penyanyi Sampai Ke Penonton, 

Suara penyanyi sampai ke penonton dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut

s = v t atau

t = s/v

t = 68/340

t = 0,2 detik

Jadi, rentang waktu yang dibutuhkan agar suara penyanyi sampai terdengar penonton adalah 0,2 detik.

3). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menentukan Jarak Sumber Bunyi Guntur Ke Permukaan Bumi,

Pada suatu hari terlihat kilat, dan setelah 2 detik kemudian terdengar suara gunturnya. Bila laju bunyi di udara 340 m/s dan laju cahaya jauh lebih besar dari laju bunyi. Berapa jarak ke sumber Guntur ke permukaan Bumi…

Diketahui:

t = 2 detik

v = 350 m/detik

Menghitung Jarak Sumber Guntur Dari Permukaan Bumi,

Jarak sumber Guntur dari permukaan bumi dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

s = v × t

s = 340 × 2

s = 680 m

Jadi, jarak sumber Guntur dari permukaan Bumi adalah 680 meter

4). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jarak Bunyi Petasan Dari Pengamat,

Ledakan petasan terdengar 1,5 sekon setelah terlihat percikan api. Jika laju rambat cahaya di udara diabaikan, berapa laju – cepat rambat bunyi di udara saat itu jika jarak antara petasan dengan pengamat 510 m…

Diketahui: 

t = 1,5 detik

s = 510 m

Menentukan Capat Rambat Bunyi Di Udara, 

Cepat rambat bunyi di udara dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

s = v . t

v = s/t

v = 510/1,5

v = 340 m/ detik

Jadi, cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/detik

5). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Waktu Terdengar Letusan Gunung Berapi,

Rumah penduduk berada sejauh 1.360 meter dari sebuah gunung meletus. Jika bunyi bergerak di udara dengan cepat rambat 340 m/s, berapa waktu yang diperlukan sehingga penduduk dapat mendengar bunyi letusannya…

Diketahui:

s = 1.360 m

v = 340 m/detik

Menghitung Waktu Terdengar Letusan Gunung Berapi,

Waktu yang dibutuhkan untuk dapat mendengar suara letusan gunung berapi dapat dihitung dengan rumus berikut…

s = v t

t = s/v

t = 1360/340

t = 4 detik

Jadi, penduduk akan mendengar suara letusan setelah 4 detik gunung api meletus.

6). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Waktu Suara Panggilan Dengan Megaphone Suara Pengeras,

Dengan mengunakan pengeras suara (megaphone) Ardra berteriak memanggil temannya Gemilang dari jarak 680 m. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s. Setelah berapa lamakah Gemilang mendengar panggilan Ardra…

Diketahui :

s = 680 m

v = 340 m/detik

Menghitung Waktu Suara Panggilan Teman Pakai Megaphone,

Waktu yang dibutuhkan sampai dapat mendengar suara panggilan teman dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

s = v t

t = s/v

t = 680/340

t = 2 detik

Jadi, Gemilang akan mendengar suara panggilan Ardra setelah 2 detik.

7). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jarak Bunyi Gema Pada Stadion Sepak Bola,

Pada suatu pertandingan sepak bola yang dilaksanakan dalam stadion, bunyi gema teriakan gol penonton terdengar 0,5 detik setelah penonton bersorak. Jika cepat rambat bunyi pada saat itu adalah 340 m/s, berapa jarak antara penonton dengan dinding pemantul…

Diketahui:

v = 320 m/detik

t = 0,5 detik

Menghitung Jarak Dinding Pemantul Gema Terhadap Penonton Sepak Bola,

Jarak dinding pantul terhadap penonton dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

s = ½ (v . t)

s = ½ (340 x 0,5)

s = 85 m

Jadi, jarak antara penonton dengan dinding pemantul adalah 85 m.

8). Contoh Soal Pembahasan: Cara Mengukur Kedalaman Laut Dengan SONAR,

Sebuah kapal penelitian sedang mengukur kedalaman laut dengan SONAR. SONAR kapal tersebut memancarkan bunyi, dan 2 detik kemudian gema bunyi itu terdeteksi oleh SONAR tersebut. Jika cepat rambat bunyi di air laut adalah 1500 m/s, hitunglah jarak dari kapal ke dasar laut…

Diketahui

t = 2 detik

v = 1500 m/detik

Mengukur Kedalaman Laut Dengan Alat SONAR,

Kedalaman laut yang diukur oleh alat SONAR dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

s = ½ (v . t)

s = ½ (1500 x 2)

s = 1500 m

Jadi, kedalaman laut atau jarak kapal ke dasar laut adalah 1500 m

9). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Cepat Rambat Bunyi Dalam Air Laut Dengan SONAR,

Sebuah kapal yang dilengkapi dengan peralatan SONAR, mendeteksi kedalaman dasar laut 1125 m. Jika waktu yang diperlukan peralatan SONAR tersebut untuk memancarkan dan menerima kembali bunyi adalah 1,5 detik, berapakah cepat rambat bunyi pada air laut?

Diketahui:

s = 1125 m

t = 1,5 detik

Rumus Menghitung Cepat Rambat Pada Air Laut Dengan SONAR,

Cepat rambat bunyi dalam air laut dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

s = ½ ( v . t) atau

v = 2s/t

v = (2 x 1125)/1,5

v = 1500 m/detik

Jadi, cepat rambat bunyi dalam air laut adalah 1500 m/detik

10). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menentukan Jarak Antara Anak Berteriak Dengan Dinding Tembok,

Seorang anak berteriak di dekat dinding tembok yang tinggi, 0,2 detik kemudian terdengar suara teriakan dengan jelas. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s maka berapa jarak orang tersebut dengan tembok.

Diketahui

t = 0,2 detik

v = 340 m/detik

Menentukan Jarak Dinding Tembok Dengan Anak Yang Berteriak,

Jarak anak yang berteriak dengan dinding tembok dapat dihitung dengan rumus berikut…

s = ½ ( v. t)

s = ½ (340 x 0,2)

s = 34 m

Jadi, jarak antara anak yang berteriak dengan dinding tembok adalah 34 meter

10). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Waktu Dibutuhkan Memancarkan Menerima Kembali Bunyi Pada SONAR,

Sebuah kapal yang dilengkapi dengan peralatan SONAR, telah mendeteksi kedalaman dasar laut adalah 750 m. Jika cepat rambat bunyi dalam air laut adalah 1500 m/detik, berapakah waktu yang diperlukan SONAR untuk memancarkan dan menerima kembali bunyi tersebut…

Diketahui:

s = 750 m

v = 1500 m/detik

Menentukan Waktu Pancar Dan Terima Bunyi Pada Alat SONAR,

Waktu yang dibutuhkan untuk memancarkan dan menerima Kembali gelombang bunyi pada alat SONAR dapat dihitung dengan rumus berikut…

s = ½ ( v . t) atau

t = 2s/v

t = (2 x 750)/1500

t = 1 detik

Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk memancarkan dan menerima bunyi pada SONAR adalah 1 detik.

11). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jarak Tebing Dengan Seorang Anak Berteriak,

Seorang anak berteriak di depan sebuah tebing. Jika anak tersebut mendengar bunyi gema setelah 0,4 detik dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah jarak antara anak tersebut dengan tebing..

Diketahui

t = 0,4 detik

v = 340 m/detik

Menentukan Jarak Anak Ke Tebing Berteriak,

Jarak anak yang berteriak dari tebing dapat dihitung dengan rumus berikut…

s = ½ (v . t)

s = ½ ( 340 x 0,4)

s = 68 m

Jadi, jarak anak ke tebing adalah 68 m

12). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Kedalaman Dasar Laut Dengan Getaran Osilator Kapal Laut,

Getaran osilator pada kapal laut diterima kembali oleh hidrofon 2 sekon setelah di pancarkan. Apabila cepat rambat bunyi di dalam laut 1.500 m/s maka kedalaman laut itu adalah ….

Diketahui

t =  2 detik

v = 1500 m/detik

Menentukan Kedalaman Dasar Laut Dengan Osilator Kapal Laut,

Kedalaman dasar laut yang diukur dengan getaran osilator dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

s = ½ (v .t)

s = ½ ( 1500 x ,2)

s = 1500 meter

Jadi, kedalaman dasar laut adalah 1500 meter

13). Contoh Soal Jawaban: Gaung Efek Pemantulan Suara Asli Jadi Terganggu,

Efek pemantulan yang menyebabkan suara yang asli terganggu disebut ….

a). interferensi

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). nada

Jawab: b

14). Contoh Soal Jawaban: Gema Bunyi Yang Dipantulkan Terdengar Setalah Bunyi Aslinya,

Bunyi yang dipantulkan terdengar setelah bunyi asli disebut…

a). interferensi

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). kerdam

Jawab: c

15). Contoh Soal Jawaban: Gema Efek Pemantulan Digunakan Mengukur Jarak Kedalaman Laut,

Efek pemantulan gelombang bunyi yang digunakan untuk mengukur kedalaman laut adalah…

a). interferensi

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). kerdam

Jawab: c

16). Contoh Soal Jawaban: Frekuensi Yang Dapat Didengar Manusia,

Rentang frekuensi suara yang dapat didengar oleh manusia adalah ….

a). 2 Hz – 2.000 Hz

b). 200 Hz – 20.000 Hz

c). 20 Hz – 20.000 Hz

d). 20 KHz – 20.000 KHz

e). 20 MHz – 20.000 MHz

Jawab: c

17). Contoh Soal Jawaban: Yang Menjadi Media Rambat Bunyi,

Bunyi sebagai gelombang dapat merambat dalam medium, kecuali ….

a). air

b). logam

c). ruang hampa

d). zat padat

e). udara

Jawab; c

18). Contoh Soal Jawaban: Kerdam Atau Gaung Pantulan Bunyi Datang Besamaan Bunyi Asli Menjadi Tidak Jelas,

Bunyi pantul yang datangnya sebagian bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas disebut…

a). interferensi

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). nada

Jawab: b

19). Contoh Soal Jawaban: Nada Bunyi Frekuensi Teratur,

Bunyi yang frekuensinya terartur atau jumlah geteranya tetap setiap detiknya disebut…

a). noise

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). nada

Jawab: e

20). Contoh Soal Jawaban: Resonansi Ikut Bergetarnya Benda Lain,

Peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain disebut…

a). interferensi

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). kerdam

Jawab: d

21). Contoh Soal Jawaban: Syarat Terjadinya Resonansi Bunyi,

Syarat terjadinya resonansi adalah…

a). bunyi sama

b). cepat rambat sama

c). media sama

d). amplitudo sama

e). frekuensi sama

Jawab: e

22). Contoh Soal Jawaban: Desah Noise Bunyi Frekuensi Tidak Teratur,

Bunyi yang berfrekuensi tidak teratur yang disebut…

a). desah

b). gaung

c). gema

d). resonansi

e). kerdam

Jawab: a

23). Contoh Soal Jawaban: Frekuensi Audiosonik Rentang 20 Hz s.d. 20.000 Hz Didengar Telinga Manusia,

Batas pendengaran telinga manusia untuk menerima bunyi antara frekuensi 20 Hz s.d. 20.000 Hz. Daerah frekuensi ini disebut…

a).  frekuensi ultrasonik

b). frekuensi infrasonik.

c). frekuensi tinggi

d). frekuensi audiosonik

e). frekuensi rendah

Jawab: d

24). Contoh Soal Jawaban: Frekuensi Infrasonik Kurang 20 Hz Tidak Didengar Telinga Manusia,

Bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz tidak dapat didengar telinga manusia normal. Bunyi pada daerah frekuensi ini disebut

a).  frekuensi ultrasonik

b). frekuensi infrasonik.

c). frekuensi tinggi

d). frekuensi audiosonik

e). frekuensi rendah

Jawab: b

25). Contoh Soal Jawaban: Frekuensi Ultrasonik Lebih 20 KHz Tidak Terdengar Telinga Manusia,

Bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz yang tidak dapat didengar oleh telinga manusia disebut…

a).  frekuensi ultrasonik

b). frekuensi infrasonik.

c). frekuensi tinggi

d). frekuensi audiosonik

e). frekuensi rendah

Jawab: a

26). Contoh Soal Jawaban: Efek Doppler Sumber Bunyi Dekat Frekuansi Tinggi,

Menurut efek Doppler, jika sumber bunyi mendekati pendengar, maka bunyi yang diterima pendengar adalah  ….

a). frekuensinya lebih kecil

b). frekuensinya sama

c). frekuensinya lebih besar

d). tidak terdengar bunyi

e). frekuensinya gaung

Jawab: c

27). Contoh Soal Jawaban: Faktor Mempengaruhi Frekuensi Nada Dasar Menurut Mersenne,

Menurut Mersenne, frekuensi sebuah senar tidak bergantung pada….

a). massa jenis senar

b). luas penampang senar

c). tegangan senar

d). amplitudo senar

Jawab: d

Gaung (Kerdam)

Gaung adalah bunyi pantul yang tidak jelas kedengarannya. Hal ini terjadi karena bunyi pantul yang sebagian terdengar bersamaan dengan bunyi asli.

Gaung dapat terjadi disebabkan dinding pemantul agak jauh. Untuk menghilangkan gaung di gedung-gedung biasanya dilengkapi dengan peredam bunyi yang terbuat dari bahan yang lunak misalnya wool, karpet, busa, karet, hard board, dan kapas.

Gema

Gema adalah bunyi pantul yang jelas kedengarannya. Gema terjadi karena dinding pemantul jauh, sehingga bunyi pantul datang sesudah bunyi asli.

Gema dapat digunakan untuk mengukur jarak, misalnya untuk mengukur jarak dinding pemantul, mengukur kedalaman laut, dan mengukur panjang Lorong gua.

20+ Contoh Soal: Tuas Bidang Miring Katrol Rumus Menghitung Keuntungan Mekanik Gaya Kuasa

Berikut contoh contoh soal dan pembahasan Pesawat Sederhana Rumus Menghitung Keuntungan Mekanik MK, Gaya Kuasa Pengungkit Tuas, Bidang Miring, Katrol sebagai Latihan. Soal merupakan modifikasi dari bentuk soal soal ujian agar lebih mudah dipahami dan tentu mudah untuk dihafalkan.

1). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Usaha Keuntungan Mekanik Katrol Tetap,

Seseorang mengangkat balok logam yang beratnya 400 N setinggi 5 m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat balok logam dan usaha yang dilakukan orang tersebut…

Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Usaha Keuntungan Mekanik Katrol Tetap,
Menghitung Gaya  Keuntungan Mekanik Katrol Tetap,

Diketahui:

W = 400 N

s = h = 5 m

Menentukan Keuntungan Mekanik Katrol Tetap,

Pada katrol tetap seperti pada gambar di atas tampak bahwa beban W didistribusikan pada satu tali katrol. Beban balok logam W akan diterima oleh satu tali katrol, sehingga gaya F akan sama dengan W.

Atau kalau ditulis dalam persamaan menjadi seperti berikut…

W = F

Keuntungan mekanik katrol tetap dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut…

KM = W/F

KM = F/F

KM = 1

Menentukan Gaya Diperlukan Untuk Mengangkat Balok Logam Oleh Katrol Tetap,

Besarnya gaya angkat yang diperlukan pada katrol tetap dapat dinyatakan dengan rumus berikut..

KM = W/F

F = W/KM

F = 400/1

F = 400 N

Jadi, besar gaya yang diperlukan untuk dapat mengankat beban balok logam adalah 400 N.

Menghitung Usaha Mengangkat Beban Balok Dengan Katrol Tetap.

Besar usaha yang dilakukan pada balok logam dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

U = F . s

U = 400 x 5

U = 2.000 Joule

2). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Kuasa Keuntungan Mekanik Sistem Dua Katrol,

Sebuah sistem pesawat sederhana yang tersusun dari dua buah katrol. Katrol ini digunakan oleh para tukang bangunan untuk menaikkan bahan yang akan digunakan di lantai atas.

2). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Kuasa Keuntungan Mekanik Sistem Dua Katrol,
Menghitung Gaya Kuasa Keuntungan Mekanik Sistem Dua Katrol,

Jika beban bahan yang diangkat beratnya 400 N, tentukanlah keuntungan mekanik yang diperoleh dan gaya kuasa yang diperlukan

Diketahui:

W = 400 N

Rumus Menentukan Keuntungan Mekanik KM Pesawat Sederhana Sistem Dua Katrol,

Dengan menggunakan dua katrol seperti pada gambar di atas, maka tampak bahwa beban W didistribusikan pada dua tali katrol.

Beban bahan W akan diterima oleh dua tali katrol. Masing masing tali menerima gaya sebesar F. Sehingga total gaya yang akan mengangkat beban W adalah 2F.

Atau dapat dinyatakan dengan persamaan seperti berikut

W = 2F

Dengan demikian dapat ditentukan nilai keuntungan mekanik seperti berikut…

KM = W/F

KM = 2F/F

KM = 2

Menentukan Gaya Kuasa Yang Diperlukan Untuk Mengangkat Bahan Dengan Sistem Dua Katrol,

Gaya yang diperlukan untuk dapat menarik beban W pada system dua katrol dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut…

KM = W/F

F = W/KM

F = 400/2

F = 200 N

Jadi, gaya yang diperlukan untuk dapat menarik beban adalah 200 N

3). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Berat Beban Yang Dapat Diangkat Dengan Gaya Katrol Bebas,

Seorang anak mengangkat batu bata dengan menggunakan katrol bergerak. Jika gaya yang digunakan sebesar 200 N, berapa berat beban batu bata yang dapat diangkat?

3). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Berat Beban Yang Dapat Diangkat Dengan Gaya Katrol Bebas,
Menentukan Berat Beban Yang Diangkat Dengan Gaya Katrol Bebas,

Diketahui:

F = 200 N

Menentukan Keuntungan Mekanik Katrol Bergerak,

Pada katrol bergerak, beban W akan ditahan oleh dua tali katrol seperti ditunjukkan pada gambar di atas, tali 1 dan tali 2 masing masing meneirma gaya sebesar F, sehingga total gaya yang menarik beban W adalah 2F.

Dengan demikian dapat dituliskan persamaan seperti berikut…

W = 2F

Keuntungan mekanik katrol bergerak dapat dirumuskan seperti berikut

KM = W/F

KM = 2F/F

KM = 2

Menentukan Berat Beban Yang Dapat Diangkat Katrol Bergerak,

Besar beban batu bata yang dapat diangkat dengan katrol bergerak dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

KM = W/F

W = KM. F

W = 2 x 200

W = 400 N

Jadi, berat beban batu bata yang dapat diangkat oleh katrol bergerak adalah 400 N

4). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Gaya Tarik F Pada Sistem 3 Katrol,

System tiga katrol yang digunakan untuk menarik beban ditunjukkan pada gambar berikut…

4). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menghitung Gaya Tarik F Pada Sistem 3 Katrol,
Rumus Menghitung Gaya Tarik F Pada Sistem 3 Katrol,

Tentukan besar gaya F yang diperlukan untuk menarik baban sebesar 450 N..

Diketahui

W = 450 N

Cara Menentukan Keuntungan Mekanik Sistem Tiga 3 Katrol,

Beban W pada system tiga katrol akan didristribusikan terhadap tiga tali katrol seperti yang tampak pada gambar di atas. Setiap tali akan menerima gaya sebesar F, sehingga total ada 3F yang nilainya sama dengan beban W.

Dengan demikian

W = 3F

Keuntungan mekanik pada system tiga katrol dapat dirumuskan seperti berikut

KM = W/F

KM = 3F/F

KM = 3

Rumus Menghitung Gaya Tarik Yang Diperlukan Pada Sistem 3 Katrol,

Besar gaya tarik yang diperlukan pada system katrol dapat ditentukan dengan rumus berikut…

KM = W/F

F = W/KM

F = 450/3

F = 150 N

Jadi Gaya Tarik yang dibutuhkan adalah 150 N

5). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menentukan Keuntungan Mekanik Gaya Kuasa Sebuah Takal 4 Katrol,

Sebuah takal (sistem katrol) digunakan untuk mengangkat beban W berupa batu seberat 800 N. Jika takal itu tersusun dari 4 katrol, berapakah keuntungan mekanik takal; gaya tarik yang diperlukan untuk mengangkat batu

5). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Menentukan Keuntungan Mekanik Gaya Kuasa Sebuah Takal 4 Katrol,
Menentukan Keuntungan Mekanik Gaya Kuasa Sebuah Takal 4 Katrol,

Diketahui

W = 800 N

Rumus Cara Menentukan Keuntungan Mekanik Takal 4 Katrol,

Beban W akan ditahan oleh empat tali katrol seperti ditunjukkan pada gambar di atas. Masing masing tali menerima gaya sebesar F sehingga total gaya yang menahan beban W adalah 4F.

Atau kalau disederhanakan menjadi seperti berikut…

W = 4F

Rumus Keuntungan Mekanik Untuk Takal 4 Katrol,

Keuntungan mekanik takal 4 katrol dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

KM = W/F

KM = 4F/F

KM = 4

Rumus Cara Menghitung Gaya Tarik Takal Empat 4 Katrol,

Besarnya gaya yang diperlukan untuk menarik baban W pada system empat katrol dapat dinyatakan dengan rumus berikut…

KM = W/F

F = W/KM

F = 800/4

F = 200 N

6). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jarak TitiK Tumpu Ke Titik Kuasa Keseimbangan Pengungkit Tuas,

Perhatikan papan tuas yang membentuk system kerja pesawat sederhana pada gambar berikut…

6). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Jarak TitiK Tumpu Ke Titik Kuasa Keseimbangan Pengungkit Tuas,
Menghitung Jarak TitiK Tumpu Ke Titik Kuasa Keseimbangan Pengungkit Tuas,

Jika Panjang AB = 30 cm, maka Panjang BC agar papan tuas dalam kesetimbangan adalah..

Diketahui

W = 300 N

Lb = AB

Lb = 30 cm = 0,30 m

F = 100 N

Lk = BC

Menentukan Panjang Tuas Jarak Titik Tumpu Titil Kuasa,

Jarak antara titik tumpu dan titik kuasa atau Panjang tuas BC agar setimbang dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut..

W.Lb = F. Lk

Lk = (W.Lb)/F

Lk = (300 x 30)/100

Lk = 90 cm.

Jadi, jarak antara titik tumpu ke titik kuasa adalah 90 cm = 0,90 meter.

Rumus Menentukan Keuntungan Mekanik Tuas Pengungkit

Besar keuntungan mekanis yang ketika menggunakan pengungkit tuas dapat dinyatakan dengan rumus berikut;

KM = W/F

KM = 300/100

KM = 3

7). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Cara Menghitung Beban Pada Tuas Agar Seimbang,

Perhatikan tuas yang menunjukkan system pesawat sederhana berikut…

7). Contoh Soal Pembahasan: Rumus Cara Menghitung Beban Pada Tuas Agar Seimbang,
Rumus Cara Menghitung Beban Pada Tuas Agar Seimbang,

Agar tuas dalam keadaan seimbang, berapa  massa beban W jika dalam system tersebut percepatan gravitasi adalah 10 m/s2…

Diketahui:

F = 100 N

Lk = 3 m

Lb = 2 m

g = 10 m/s2

Rumus Menghitung Berat Beban Pada Tuas Seimbang,

Berat beban yang diangkat pada tuas agar keadaan menjadi seimbang dapat dihitung dengan rumus seperti berikut…

W.Lb = F.Lk

W = (F. Lk)/ Lb

W = (100 x 3)/2

W = 150 N

Rumus Menghitung Massa Beban Pada Tuas Seimbang,

Massa beban dapat dihitung dengan rumus berikut…

W = m . g

m = W/g

m = 150/10

m = 15 kg

Jadi, Massa beban W dapat diangkat adalah 15 kg,

8). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Panjang Tongkat Tuas Untuk Pikul,

Seseorang memikul dua benda, masing-masing beratnya 200 N dan 300 N. Kedua benda tersebut dipikul dengan sebuah tongkat. Benda yang beratnya 200 N terletak pada jarak 150 cm dari titik tumpu pada salah satu ujung tongkat.

Berapa panjang tongkat minimal yang diperlukan agar kedua benda yang dipikul tersebut dalam keadaan setimbang.

Diketahui:

W1 = 100 N

W2 = 150 N

L1 = 75 cm = 0,75 m

Menentukan Panjang Tongkat Tuas Agar Keadaan Setimbang,

Agar Panjang tongkat atau tuas setimbang, maka harus dicari dahulu Panjang lengan yang satunya yang digunakan untuk beban kedua W2 yaitu L2 dengan rumus berikut…

W1 L1 = W2 L2

L2 = (W1. L1 )/W2

L2 = (100 x 0,75)/150

L2 = 0,5 m

Dengan demikian Panjang tongkat adalah…

L = L1 + L2

L = 0,75 + 0,5 = 1,25

Jadi Panjang tongkat minimal adalah 1,25 meter.

9). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Panjang Tuas Lengan Kuasa Jarak Titik Tumpu Ke Titik Kuasa Keadaan Seimbang,

Perhatikan system pesawat sederhana berikut…

9). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Panjang Tuas Lengan Kuasa Jarak Titik Tumpu Ke Titik Kuasa Keadaan Seimbang,
Menghitung Panjang Tuas Lengan Kuasa Jarak Titik Tumpu Ke Titik Kuasa Keadaan Seimbang,

Jika Beban W yang akan diangkat adalah 250 N dan gaya angkatnya F adalah 100 N, hitung Panjang tuas antara titik tumpu dan titik kuasa agar system menjadi seimbang.

Diketahui

W = 250 N

Lb = 4 m

F = 100 N

Lk = jarark titik tumpu ke titik kuasa

Rumus Cara Menghitung Jarak Titik Tumpu Dan Titik Kuasa Atau Lengan Kuasa Tuas Seimbang,

Jarak titik tumpu ke titik kuasa atau Panjang lengan kuasa dapat ditentukan dengan menggunakan rumus persamaan berikut…

W.Lb = F.Lk

Lk = (W.Lb)/F

Lk = (250 x 4)/100

Lk = 10 m

Jadi Jarak titik tumpu ke titik kuasa adalah 10 meter.

10). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Untuk Menarik Balok Pada Bidang Miring,

Sebuah balok dengan berat 200 N diletakan pada bidang miring licin seperti pada gambar.

10). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Untuk Menarik Balok Pada Bidang Miring,
Menghitung Gaya Untuk Menarik Balok Pada Bidang Miring,

Hitung berapa gaya yang diperlukan untuk menarik balik tersebutdari titik A ke titik B tersebut.

Diketahui:

W = 200 N

s = 10 m

h = 6 m

Menghitung Gaya Untuk Tarik Balok Pada Bidang Miring,

Besarnya gaya yang dibutuhkan untuk menarik balik pada bidang miring dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut..

F = (W.h)/s

F = (200×6)/10

F = 120 N

11). Contoh Soal Pembahasan: Gaya Untuk Mendorong Kotak Ke Atas Truk

Seorang sopir akan mendorong kotak seberat 600 N ke atas truk dengan menggunakan papan bidang miring seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

11). Contoh Soal Pembahasan: Gaya Untuk Mendorong Kotak Ke Atas Truk
Gaya Untuk Mendorong Kotak Ke Atas Truk

Jika tinggi truk adalah 1,5 meter, hitung gaya yang diperlukan sopir untuk mendorong kotak tersebut…

Diketahui

W = 600 N

h = 1,5 m

s = 6 m

Rumus Cara Menghitung Gaya Dorong Pada Bidang Miring Ke Truk,

Besarnya gaya dorong yang dibutuhkan oleh sopir untuk memindahkan kotak ke atas truk dapat dihitung dengan rumus berikut…

F = (W.h)/s

F = (600 x 1,5)/6

F = 150 N

Jadi, besar gaya dorong yang dibutuhkan adalah 150 N

Rumus Menentukan Keuntungan Mekanik Bidang Miring,

Keuntungan mekanik yang diperoleh jika menggunakan bidang miring dapat ditentukan dengan rumus berikut:

KM = s/h

KM = 6/1,5

KM = 4

Jadi keuntungan mekanik pada bidang miring adalah 4.

12). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Keuntungan Mekanik Bidang Miring,

Seseorang kondektur menaikkan drum berisi minyak ke atas truk dengan menggunakan bidang miring yang panjangnya 4,5 meter. Jika tinggi bak truk 150 cm, berapa keuntungan mekanik bidang miring yang digunakan?

Jika berat drum 3000 N, berapa besar gaya yang harus dikeluarkan oleh kondekur untuk menaikkan drum tersebut?

Diketahui:

s = 3 m

h = 150 cm = 1,5 m

W = 2400 N

Cara Menghitung Keuntungan Mekanik Bidang Miring,

Keuntungan mekanik bidang miring dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:

KM = s/h

KM = 4,5/1,5

KM = 3

Cara Menentukan Gaya Yang Dibutuhkan Pada Bidang Miring,

Gaya yang dibutuhkan untuk menaikkan drum dengan bidang miring dapat dihitung dengan persamaan berikut:

KM = W/F

F = W/KM

F = 3000/3

F = 1000 N

Jadi, keuntungan mekanik bidang miring yang digunakan untuk menaikkan drum ke atas bak truk adalah 3, sehingga gaya gaya yang dibutuhkan adalah 1000 atau sepertiganya dari beban drum.

13). Contoh Soal Pembahasan: Gaya Minimal Untuk Dorong Benda Pada Bidang Miring,

Perhatikan benda yang massanya 80 kg berada pada bidang miring seperti tampak dalam gambar berikut…

13). Contoh Soal Pembahasan: Gaya Minimal Untuk Dorong Benda Pada Bidang Miring,
Gaya Minimal Untuk Dorong Benda Pada Bidang Miring,

Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, berapa gaya minimal untuk dapat mendorong benda tersebut agar dapat mencapai ketinggian 3 m,

Diketahui
m = 80 kg

W = 80 x 10 = 800 N

g = 10 m/s2

h = 3 m

s = 12 m

Menghitung Gaya Minimal Dorong Benda Pada Bidang Miring,

Besarnya gaya dorong minimal yang harus diberikan agar benda dapat mencapai ketinggian pada bidang miring dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut…

F = (W.h)/s

F = (800 x 3)/12

F = 200 N

Jadi, gaya dorong minimal adalah 200 N

Rumus Mencari Keuntungan Mekanik Pada Bidang Miring

Besarnya keuntungan mekanik jika menggunakan bidang miring dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut

KM = s/h

KM = 12/3

KM = 4

14). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Gaya Kuasa Agar Tuas Seimbang,

Perhatikan system pesawat sederhana tuas berikut…

14). Contoh Soal Pembahasan: Menentukan Gaya Kuasa Agar Tuas Seimbang,
Menentukan Gaya Kuasa Agar Tuas Seimbang,

Jika jarak AB = BC = CD = DE, berapa besar gaya kuasa yang harus diberikan agar tuas dalam keadaan seimbang

Diketahui:

W = 600 N

Lb = 1 bagian

Lk = 3 bagian

Menentukan Besar Gaya Tuas Agar Seimbang,

Besar gaya tuas yang harus diberikan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut

W.Lb = F.Lk

F = (W.Lb)/Lk

F = (600 x 1) 3

F = 200 N

Cara Menghitung Keuntungan Mekanik Tuas,

Keuntungan mekanik tuas dapat dihitung dengan rumus berikut

KM = W/F

KM = 600/200

KM = 3

15). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Kuasa Ketika Titik Tumpu Bergeser Ke Arah Beban,

Perhatikan bahwa tuas pengungkit dalam keadaan seimbang seperti ditunjukkan pada gambar berikut…

15). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Kuasa Ketika Titik Tumpu Bergeser Ke Arah Beban,
Menghitung Gaya Kuasa Ketika Titik Tumpu Bergeser Ke Arah Beban,

Jika titik tumpu bergeser 20 cm ke arah mendekati beban, agar tuas tetap dalam keadaan seimbang, maka berapa gaya tuas harus diberikan…

Menghitung Lengan Kuasa Jarak Titik Tumpu Ke Titik Gaya Kuasa Kondisi Seimbang Pertama,

Jarak titik tumpu ke titik gaya kuasa dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

W.Lb = F.Lk

Lk = (W.Lb)F

Lk = (300 x 60)/100

Lk = 180 cm

Keseimbangan terjadi ketika lengan kuasa 180 cm

Menghtiung Keuntungan Mekanik Sebelum Titik Tumpu Tuas Geser

Keuntungan mekanis sebelum titik tumpu tuas bergeser dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus seperti berikut

KM1 = W/F

KM1 = 300/100

KM1 = 3

Rumus Cara Menghitung Gaya Kuasa Ketika Titik Tumpu Bergeser Ke Arah Beban,

Titik tumpu bergeser ke arah beban sejauh 20 cm, maka Lb dan Lk berubah menjadi Lb2 dan Lk2 seperti berikut…

Lb2 = Lb – 20

Lb2 = 60 – 20 = 40 cm

Lk2 = Lk + 10

Lk2 = 180 + 20 = 200 cm

Pada  kasus ini posisi gaya tetap, maka besar gaya kuasanya agar terjadi kesimbangan adalah…

W.Lb2 = F2.Lk2

F2.= (W.Lb2)/ Lk2

F2.= (300 x 40)/200

F2.= 60 N

Menghitung Keuntungan Mekanik Setelah Titik Tumpu Tuas Bergeser,

Keuntungan mekanis setelah titik tumpu tuas bergeser dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus seperti berikut…

KM2= W/F2

KM2= 300/60

KM2 = 5

16). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Perubahan Jarak Titik Tumpu Dan Anak Main Sirkus,

Sebuah permainan sirkus antara bapak dan anak dengan menggunakan papan tuas ditunjukkan seperti pada gambar berikut…

16). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Perubahan Jarak Titik Tumpu Dan Anak Main Sirkus,
Menghitung Perubahan Jarak Titik Tumpu Dan Anak Main Sirkus,

Berat bapak 900 N berdiri pada jarak 1 meter dari ujung papan A dan anak beratnya 450 N berada pada posisi seperti pada gambar (pada lengan kuasa) antara titik tumpu B dan titik C.

Jika bapak berjalan sampai titik A, dan papan tuas tetap dalam keadaan keseimbangan, maka posisi anak harus bergeser, Tentukan posisi anak dari titik tumpunya,

Diketahui

W = 900 N (bapak)

F = 450 N (anak)

Lb1 = 1 m

Menghitung Jarak Titik Tumpu Ke Anak Keadaan Papan Tuas Seimbang Sebelum Bapak Bergeser Posisi,

Jarak titik tumpu ke anak sebagai gaya kuasa dapat dihitung dengan rumus berikut

W.Lb = F.Lk

Lk = (W.Lb)/F

Lk = (900 x 1)/450

Lk = 2 meter

Menghitung Jarak Titik Tumpu Ke Anak Keadaan Papan Tuas Seimbang Setelah Bapak Bergeser Ke Ujung,

Jarak titik tumpu ke anak sebagai gaya kuasa setelah beban (bapak) bergeser dapat dihitung dengan rumus berikut..

yang berubah adalah lengan beban (posisi bapak dari titik tumpu) menjadi 2 meter ke titik tumpu..

Lb2 = 2 m

W.Lb2 = F.Lk2

Lk2 = (W.Lb2)/F

Lk2 = (900 x 2)/450

Lk2 = 4 meter

Jadi jarak anak (gaya kuasa) dari titik tumpu adalah 4 meter, bergeser 2 meter dari posisi keseimbangan pertama.

17). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Kuasa Keuntungan Mekanik Pengungkit Tuas Batu,

Sebuah pengungkit tuas dengan panjang 6 m digunakan untuk mengangkat batu yang beratnya 4.000 N. Jika panjang lengan kuasa adalah 5 m, hitunglah: gaya kuasa yang harus diberikan untuk mengangkat batu dan hitung keuntungan mekanik tuas tersebut.

Diketahui:

L= 6 m

Lb = (6m – 5 m) = 1 m

W = 4.000 N

Lk = 5 m

Rumus Menghitung Gaya Kuasa Untuk Angkat Batu Dengan Pengungkit Tuas,

Gaya angkat kuasa pada pengungkit tuas dapat dinyatakan dengan rumus berikut..

W Lb = F . Lk

F = (W Lb)/Lk

F = (4000 x 1)/5

F = 800 N

Rumus Menentukan Keuntungan Mekanik Pengungkit Tuas,

Keuntungan mekanis dari pesawat sederhana tuas dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus seperti berikut

KM = W/F

KM = 4000/800

KM = 5

Jadi: keuntungan mekanik KM pengungkit tuas adalah 5.

18). Contoh Soal Pembahasan: Menghitung Gaya Kuasa Tuas Angkat Batu,

Untuk memindahkan batu seberat 2.000 N digunakan tuas dari kayu. Batu ditempatkan 0,5 m dari titik tumpu dan kuasa berada 2 m dari titik tumpu. Tentukan: besar kuasanya, dan  keuntungan mekanik dari pengungkit tuas ini.

Diketahui:

W = 2.000 N

Lk  = 2 m

Lb = 0,5 m

Cara Mencari Gaya Kuasa Untuk Angkat Batu Pakai Pengungkit Tuas,

Gaya kuasa yang diperlukan untuk angkat batu dengan tuas dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut..

W Lb = F. Lk

F = (W Lb )/ Lk

F = (2000 x 0,5)/2

F = 500 N

Cara Menentukan Keuntungan Mekanik Pengungkit Tuas,

Besar keuntungan mekanik tuas yang digunakan untuk angkat batu dapat dinyatakan dengan rumus berikut..

KM = W/F

KM = 2000/500

KM = 4

Jadi, keuntungan mekanis tuas ketika digunakan untuk mengangkat batu adalah 4.

Jenis Alat Optik: Lup Kamera Mikroskop Teleskop Rumus Perbesaran Lensa Objektif Okuler Jarak Fokus 13

Pengertian Lup: Lup atau kaca pembesar atau sebagian orang menyebutnya sebagai suryakanta merupakan alat optik yang berupa lensa cembung atau lensa positif.

Fungsi Lup

Alat optik Lup umumnya digunakan untuk melihat benda- benda yang berukuran kecil, biasanya tulisan kecil atau komponen- komponen kecil sehingga tampak besar. Pada saat menggunakan Lup terjadi perbesaran sudut lihat.

Jenis Alat Optik: Pengertian Fungsi Lup Kamera Mikroskop Teleskop Kacamata Contoh Soal Rumus Perhitungan Lensa Objektif Okuler Perbesaran Jarak Fokus,
Contoh Soal Lup Perhitungan Jarak Benda Dengan Jarak Fokus Lup Tanpa Akomodasi

Perbesaran Sudut Lup

Perbandingan sudut pandangan mata ketika menggunakan lup β dan sudut pandangan mata ketika tidak menggunakan lup α disebut perbesaran sudut (anguler) lup.

Pengertian Fungsi Jarak Fokus Lensa Lup Contoh Soal Rumus Perhitungan Objektif Okuler Perbesaran Lup,
Pengertian Fungsi Jarak Fokus Lensa Lup Contoh Soal Rumus Perhitungan Objektif Okuler Perbesaran Lup,

Rumus Perbesaran Bayangan LUP

Pada penggunaan lup dapat ditentukan perbesaran bayangannya. Perbesarannya sering digunakan perbesaran sudut (anguler).

M= β/α

M = perbesaran anguler

β = sudut penglihatan setelah ada lup

α = sudut penglihatan awal

Dua Cara Menggunakan Lup

Pengamatan dengan lup memiliki dua keadaan akomodasi yang penting yaitu akomodasi maksimum dan akomodasi minimum.

Penggunaan Lup Dengan Akomodasi Maksimum

Pengamatan akomodasi maksimum dengan lup berarti bayangan oleh lensa lup harus berada pada titik dekat mata.

Untuk mata berakomodasi maksimum, objek yang akan dilihat menggunakan lup harus diletakkan di depan lup pada jarak yang lebih kecil daripada jarak fokus lup atau

S ≤ f

f = jarak fokus lup

Jarak Bayangan Benda Pada Lup Berakomodasi Maksimum

Apabila mata berakomodasi maksimum mengamati bayangan dengan menggunakan lup, bayangan tersebut akan berada di titik dekat mata atau

S’ = – Sn (tanda negatif karena bayangannya maya).

Jarak Bayangan Benda Oleh Lup untuk mata berakomodasi dapat dinyatakan dengan persamaa berikut

1/S + 1/-Sn = 1/f

Perbesaran Sudut Anguler Lup Dengan Akomodasi Maksimum

Perbesaran sudut anguler lup untuk mata berakomodasi maksimum dinyatakan dengan persamaan berikut:

M = (Sn/f) + 1

M = perbesaran anguler

Sn = jarak baca normal

f = jarak fokus lup

Penggunaan Lup Dengan Mata Tanpa Akomodasi Atau Minimum

Pengamatan tanpa akomodasi (akomodasi minimum) dengan lup berarti bayangan oleh lup harus di jauh tak hingga. Bayangan ini terjadi jika benda ditempatkan pada fokus lensa

S = f

Perbesaran Sudut Anguler Lup Tanpa Akomodasi

Perbesaran sudut anguler lup untuk mata tanpa akomodasi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

M = (Sn/f)

Contoh Soal Perhitungan Jarak Benda Dengan Jarak Fokus Lup Tanpa Akomodasi

Sebuah benda diletakkan di depan lup pada jarak 10 cm. Jika jarak titik fokus lup 10 cm, tentukanlah perbesaran sudut lup.

Diketahui

Sn= PP = titik dekat mata (25 cm untuk mata normal), dan

S = letak objek di depan lup.

S = 10 cm

Rumus Mencari Pembesaran Lup Pada Mata Tanpa Akomodasi

Karena S = f = 10 cm, maka mata akan melihat bayangan dengan menggunakan lup tanpa akomodasi. Dengan demikian, perbesaran sudut lup dapat dinyatakan dengan rumus berikut

M = Sn/f

M = 25/10

M = 2,5 kali

Jadi perbesaran lup pada jarak benda sama jarak focus adalah 2,5 kali

Contoh Soal Lainya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Alat Optik Kamera

Kamera merupakan alat optik yang menyerupai mata yang mampu merekam gambar dari suatu objek berupa tempat atau peristiwa. Elemen-elemen dasar kamera adalah sebuah lensa cembung, celah diafragma, dan film (pelat sensitif).

Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan benda, celah diafragma berfungsi untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk, dan film berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk lensa.

Film terbuat dari bahan yang mengandung zat kimia yang sensitive terhadap cahaya (berubah ketika cahaya mengenai bahan tersebut). Pada mata, ketiga elemen dasar ini menyerupai lensa mata (lensa cembung), iris (celah diafragma), dan retina (film).

Prinsip Kerja Kamera Film (bukan digital)

Prinsip kerja kamera secara umum sebagai berikut. Objek yang hendak difoto harus berada di depan lensa. Ketika diafragma dibuka, cahaya yang melewati objek masuk melalui celah diafragma menuju lensa mata.

Lensa mata akan membentuk bayangan benda. Supaya bayangan benda tepat jatuh pada film dengan jelas maka letak lensa harus digeser-geser mendekati atau menjauhi film.

Mengeser-geser lensa pada kamera, seperti mengatur jarak fokus lensa pada mata (akomodasi).

Contoh Soal Perhitungan Jarak Film Dan Lensa Kamera

Panjang fokus lensa kamera adalah 50 mm dan kamera diatur untuk memotret benda yang jaraknya jauh. Jika ingin menggunakan kamera untuk memotret benda yang jaraknya 1,5 m dari kamera, maka tentukan jarak lensa dan film agar bayangan tetap terbentuk pada film tersebut.

Diketahui:

f = 50 mm

S = 1,5m = 1500 mm

Rumus Menghitung Jarak Antara Film Dan Lensa Kamera

Jarak antara film dengan lensa kamera agar bayangan terbentuk pada film dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

1/f = 1/S + 1/S’ atau

1/S’ = 1/f – 1/S

1/S’ = 1/50 – 1/1500

1/S’ = 30/1500 – 1/1500

1/S” = 29/1500

S’ = 1500/29

S’ = 51.72 mm

Jadi, lensa dan film harus berjarak 51,72 mm agar bayangan terbentuk tepat pada film.

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Alat Optik Teleskop Atau Teropong

Teropong atau teleskop merupakan alat optik yang digunakan untuk mjelihat objek-objek yang sangat jauh agar tampak lebih dekat dan jelas.

Fungsi Teleskop Teropong

Teleskop berfungsi sebagai alat yang mampu membawa bayangan benda yang terbentuk menjadi lebih dekat sehingga tampak benda lebih besar.

Bagian Bagian Teleskop Teropong

Teleskop terdiri atas dua lensa positif yaitu lensa objektif dan lensa okuler

Lensa Objektif Teleskop Teropong

Lensa positif yang dekat dengan benda disebut lensa objektif, yang berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda sejati dan terbalik.

Lensa Okuler Teropog Teleskop

Lensa yang dekat dengan mata disebut lensa mata atau lensa okuler yang berfungsi sebagai kaca pembesar sederhana untuk melihat bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif.

Letak benda sangat jauh sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif berada pada titik fokus lensa objektif, dan jarak bayangan sama dengan panjang fokus lensa objektif.

Kekuatan Perbesaran Lensa Teleskop Teropong

Perbesaran teleskop M dapat dihitung dengan menggunakan persamaan seperti berikut:

M = – fob/fok

fok = jarak fokus lensa mata atau okuler, dan

fob = jarak fokus lensa objektif.

Jenis Jenis Teleskop Teropong

Secara umum ada dua jenis teropong, yaitu teropong bias dan teropong pantul. Perbedaan antara keduanya terletak pada objektifnya. Pada teropong bias, objektifnya menggunakan lensa, yakni lensa objektif, sedangkan pada teropong pantul objektifnya menggunakan cermin.

Teleskop Pantul

Dalam pengembangan selanjutnya, lensa objektif diganti dengan sebuah cermin cekung besar yang berfungsi sebagai pemantul cahaya. Teleskop ini disebut teleskop pantul.

Bagian Bagia Teleskop Pantul

Teleskop pantul terdiri atas satu cermin cekung besar, satu cermin datar kecil dan satu lensa cembung untuk mengamati benda.

Teropong jenis pantul menggunakan cermin cekung besar sebagai objektif untuk memantulkan cahaya, cermin datar kecil yang diletakkan sedikit di depan titik fokus cermin cekung F, dan sebuah lensa cembung yang berfungsi sebagai okuler.

Teleskop Hubble

Teleskop Hubble pertama kali diperkenalkan pada tahun 1990 oleh NASA.  Teleskop Habble merupakan pengembangan sari teleskop pantul yang digunakan untuk mengamati benda-benda langit.

Contoh Soal Perhitungan Kekuatan Perbesaran Teleskop Teropong

Suatu teleskop mempunyai lensa objektif dengan panjang fokusnya 20 m. Jika panjang fokus lensa mata 5 cm maka hitunglah kekuatan perbesaran teleskop ini.

Diketahui:

fok= jarak fokus lensa mata atau okuler, dan

fok= 5 cm

fob = jarak fokus lensa objektif.

fob = 20 m = 2000

Rumus Menghitung Kekuatan Perbesaran Lensa Teleskop Teropong

Perbesaran teleskop M dapat dihitung dengan menggunakan persamaan seperti berikut:

M = – fob/fok

M = – 2000/5

M = – 400

Jadi perbesaran teleskop tersebut adalah 400 kali dan tanda negative menunjukkan bayangan terbalik.

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Teropong – Teleskop Bumi

Teleskop – Teropong Bumi menggunakan tiga jenis lensa cembung yaitu lensa objektif, lensa okuler dan lensa pembalik.

Lensa pembalik berada di antara lensa objektif dan lensa okuler. Lensa pembalik berfungsi untuk membalikan bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif.

Perbesaran Dan Panjang Teleskop Teropong Bumi

Perbesaran teropong bumi untuk mata tanpa akomodasi dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut

M = fob/fok

Panjang teropong bumi untuk mata tanpa akomodasi dapat dihitung dengan rumus seperti berikut

d = fob + fok + 4fp

fp = jarak fokus lensa pembalik.

Contoh Soal Teleskop Teropong Bumi Menghitunga Jarak Antara Lensa Objektif Dan Lensa Okuler.

Teropong bumi dengan jarak fokus lensa objektif  60 cm, jarak fokus lensa pembalik 7,5 cm, dan jarak fokus lensa okulernya 15 cm. Supaya mata melihat bayangan tanpa akomodasi, berapakah jarak antara lensa objektif dan lensa okuler teropong tersebut

Diketahui

fob = 60 cm

fok = 15 cm

fp = 7,5 cm

Rumus Menentukan Jarak Lensa Objektif Dan Lensa Okuler Teleskop Bumi

Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler pada teropong bumi dapat dihitung dengan rumus berikut

d = fob + fok + 4fp

d  = 60 + 15 + 4(7,5)

d = 105 cm

Jadi jarak antara lensa objektif dan lensa okuler adalah 105 cm

Teleskop Galileo – Teropong Panggung

Teropong panggung atau teropong Galileo atau teropong Belanda menggunakan sebuah lensa cembung sebagai objektif dan sebuah lensa cekung sebagai okuler.

Lensa cekung berfungsi sebagai pembalik bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif dan sekaligus sebagai lup.

Sifat bayangan yang dibentuk maya, tegak, dan diperbesar daripada bayangan yang dibentuk lensa objektif.

Perbesaran Dan Panjang Teleskop Galileo Teropong Pangung

Perbesaran teropong Galileo untuk mata tanpa akomodasi dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut

M = fob/fok

Panjang teropong Galileo atau panggung untuk mata tanpa akomodasi dapat dihitung dengan rumus seperti berikut

d = fob + (-fok) atau

d = fob – fok

Oleh karena lensa okulernya adalah lensa cekung maka fok bertanda negatif.

Contoh Soal Menentukan Jarak Fokus Lensa Okuler Teropong Panggung Galileo

Sebuah teropong Galileo atau panggung dipakai untuk melihat bintang yang menghasilkan perbesaran 8 kali. Jarak lensa objektif dan okulernya 35 cm. Teropong tersebut digunakan dengan mata tanpa akomodasi. Tentukanlah jarak fokus lensa okuler teropong tersebut.

Diketahui

M = 8 kali

d = 35 cm.

fok = … (lensa cekung bertanda negatif)

Rumus Menghitung Jarak Fokus Lensa Okuler Teleskop Teropong Galilea

Jarak focus lensa okuler teropong panggung dapat dihitung dengan rumus berikut

d = fob – fok

Perlu mencari nilai jarak focus lensa objektif fob dahulu

Rumus Menghitung Jarak Focus Lensa Objektif Teleskop

Jarak focus lensa objektif dapat dihitung dengan rumus berikut

M = fob/fok

fob = M.fok

fob = 8 fok

Sehingga jarak focus lensa okuler adalah

d = fob + fok

d = 8 fok – fok

d = 7fok

fok = 35/7

fok = – 5 cm (lensa cekung tanda negative)

Dengan demikian, jarak fokus lensa okulernya adalah 5 cm.

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Alat Optik Mikroskop

Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda- benda kecil agar tampak jelas dan besar. Mikroskop sering digunakan untuk mengamati sel darah, hewan bersel satu, amuba, mata serangga dan sebagainya.

Objek yang akan diamati harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak antara fob dan 2fob sehingga bayangannya akan terbentuk pada jarak lebih besar dari 2fob di belakang lensa objektif dengan sifat nyata dan terbalik.

Kemudian bayangan oleh lensa objektif diteruskan pada lensa okuler. Lensa okuler mikroskop bertindak sebagai lup berarti bayangannya adalah maya, tegak diperbesar.

Agar bayangan pada lensa okuler dapat dilihat atau diamati oleh mata, bayangan ini harus berada di depan lensa okuler dan bersifat maya.

Hal ini dapat terjadi jika bayangan pada lensa objektif jatuh pada jarak kurang dari fok dari lensa okuler. Bayangan akhir oleh mikroskop adalah maya, terbalik, diperbesar.

Rumus Panjang Mikroskop – Jarak Antara Lensa Objektif Dan Lensa Okuler

Panjang mikroskop atau jarak antara lensa objektif dan lensa okuler adalah penjumlahan jarak bayangan objektif ke lensa objektif dengan jarak bayangan objektif ke lensa okuler atau dapat dirumuskan seperti berikut:

d = S’ob + Sok

d = panjang mikroskop,

S’ob = jarak bayangan lensa objektif ke lensa objektif, dan

Sok = jarak bayangan objektif ke lensa okuler.

Rumus Perbesaran Sudut Total Mikroskop

Perbesaran total yang dihasilkan oleh sebuah mikroskop merupakan perkalian antara perbesaran dari lensa objektif dan perbesaran dari lensa okuler. Perbesaran mikroskop dirumuskan seperti berikut

M = Mob x Mok

M = perbesaran total yang dihasilkan mikroskop,

Mob = perbesaran yang dihasilkan lensa objektif, dan

Mok = perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler.

Perbesaran Anguler Lensa Okuler Mikroskop Tanpa Akomodasi

Perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler mikroskop mirip dengan perbesaran sudut lup yaitu untuk pengamatan tanpa akomodasi dan dirumuskan seperti berikut

Mok = Sn/fok

fok = panjang fokus lensa okuler.

Rumus Perbesaran Anguler Lensa Okuler Mikroskop Dengan Akomodasi

Perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler mikroskop dengan mata yang terakomodasi dirumuskan seperti berikut

Mok = (Sn/fok) + 1

Rumus Perbesaran Anguler Lensa Objektif Mikroskop

Perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa objektif mikroskop dapat dirumuskan seperti berikut

Mob = S’ob/Sob

Contoh Soal Perhitungan Perbesaran Mikroskop Pengamatan Tanpa Akomodasi

Sebuah mikroskop memiliki jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler masing masing 20 mm dan 10 cm. Sebuah benda ditempatkan 22 mm di depan lensa objektif. Tentukan perbesaran mikroskop pada pengamatan: (a) tanpa akomodasi, (b) berakomodasi maksimum, dan (c) berakomodasi pada jarak 50 cm.

Diketahui:

fob = 20 mm

fok = 10 cm

Sob = 22 mm

Sn = 25 cm (jarak baca normal)

Untuk dapat menentukan perbesaran mikroskop harus dihitung dahulu jarak bayangan lensa objektif dan lensa okuler.

Rumus Menentukan Perbesaran Mikroskop Mata Tanpa Akomodasi

Perbesaran total mikroskop tanpa berakomodasi dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

M = Mob x Mok

Mok = Sn/fok

Mob = S’ob/Sob

dari rumusnya diketahui bahwa untuk dapat menentukan perbesaran mikroskop harus dihitung dahulu jarak bayangan dan perbesaran oleh lensa objektif dan okuler.

Rumus Menentukan Jarak Bayangan Dan Perbesaran Oleh Lensa Objektif

Jarak bayangan yang ditimbulkan oleh lensa objektif dapat dihitung dengan rumus berikut

1/S’ob = 1/fob – 1/Sob

1/S’ob = 1/20 – 1/22

1/S’ob = 11/220 – 10/220

1/S’ob = 1/220

S’ob = 220

Jadi diperoleh S‘ob = 220 mm. Dengan demikian, perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif adalah

Rumus Perhitungan Perbesaran Oleh Lensa Objektif

Perbesaran oleh lensa objetif

Mob = S’ob/Sob

Mob = 220/22

 Mob = 10 kali

Rumus Menentukan Jarak Bayangan Dan Perbesaran Oleh Lensa Okuler

Jarak bayangan yang ditimbulkan oleh lensa okuler adalah

S’ = Sn

Rumus Perhitungan Perbesaran Oleh Lensa Okuler Tanpa Akomodasi

Perbesaran oleh lensa okuler tanpa akomodasi dihitung dengan rumus berikut

Mok = Sn/fok

Mok = 25/10

Mok = 2,5 kali

Rumus Perbesaran Total Mikroskop Pada Mata Tanpa Akomodasi

Perbesaran total mikrokop untuk mata tanpa akomodasi adalah

M = Mob x Mok

M = 10 x 2,5

M = 25 kali

Jadi perbesaran mikroskop adalah 25 kali

Contoh Contoh Soal Perhtiungan Alat Optik

1). Contoh Soal Perhitungan Perbesaran Anguler Lup Pada Mata Tanpa Akomodasi

Berapakah perbesaran anguler lup yang memiliki fokus 5 cm dengan mata tak berakomodasi

Diketahui:

f = 8 cm

Sn = PP = Punctum Proximum

Sn = 25 cm

M = …

Rumus Menentukan Perbesaran Anguler Lup Tanpa Akomodasi

Perbesaran anguler lup tanpa akomodasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut

M = Sn/f

M = 25/5

M = 5 kali

Jadi perbesaran lup tanpa akomodasi adalah 5 kali

2). Contoh Soal Perhitungan Jarak Benda Dari Lup Dengan Mata Berakomodasi Maksimum

Sesorang yang memiliki mata normal menggunakan lup yang berkekuatan 25 dioptri. Tentukan jarak benda ke lup dan perbesaran angulernya jika pemgamatannya dengan mata berakomodasi maksimum,

Diketahui

P = 25 dioptri

S’ = – Sn = – 25 cm

Rumus Perhitungan Jarak Benda Dari Lup Berakomodasi Maksimum

Rumus jarak benda dari lup dengan mata berakomodasi maksimum dapat dinyatakan dengan rumus berikut

1/f = 1/S + 1/S’

Perlu menentukan jarak focus f terlebih dahulu

Rumus Menentukan Jarak Fokus Lup

Jarak focus lup dapat dinyatakan dengan rumus berikut

P = 1/f ( f dalam m) atau

P = 100/f (f dalam cm) sehingga jarak focus

f = 100/25

f = 4 cm

Rumus Menentukan Jarak Benda Dari Lup

Jarak benda dari lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah

1/f = 1/S + 1/S’

1/S = 1/f – 1/S’

1/S = 1/4 – 1/(-25)

1/S = 25/100 + 4/100

1/S = 29/100

S = 100/29

S = 3,45 cm

Jadi jarak benda dari lup adalah 3,45 cm

3). Contoh Soal Perhitungan Panjang Bayangan Benda Dengan Lup Tanpa Akomodasi

Sebuah lup berfokus 10 cm digunakan untuk mengamati benda yang panjangnya 1 mm. Tentukan panjang bayangan benda apabila mata tak berakomodasi

Diketahui :

f = 10 cm,

h = 1 mm = 0,1 cm

Rumus Menentukan Panjang Bayangan Benda Dengan Lup Tanpa Akomodasi

Panjang bayangan benda yang diamati oleh lup dapat dinyatakan dengan rumus berikut

h’ = M x h

perlu mencari perbesaran lup M dahulu

Menentukan Perbesaran Anguler Lup Tanpa Akomodasi

Perbesaran anguler lup tanpa akomodasi dapat rumuskan dengan persamaan berikut

M = 25/f

M = 25/10

M= 2,5 kali

Sehingga Panjang bayangan benda adalah

h’ = 2,5 x 0,1 cm

h’ = 0,25 cm atau

h’ = 2,5 mm

jadi bayangan benda adalah 2,5 mm

4). Contoh Soal Menentukan Panjang Bayangan Benda Pada Lup Dengan Mata Berakomodasi Maksimum

Seorang siswa sedang mengamati benda yang panjangnya 5 mm dengan menggunakan sebuah lup berfokus 5 cm Tentukan panjang bayangan benda apabila mata berakomodasi maksumum

Diketahui

f = 5 cm

h = 5 mm = 0,5 cm

Rumus Menentukan Panjang Bayangan Benda Pada Lup Mata Berakomodasi Maksimum

Panjang bayangan benda yang diamati oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum dapat dinyatakan dengan rumus berikut

h’ = M x h

perlu mencari nilai M dahulu

Rumus Menentukan Perbesaran Anguler Lup Mata Berakomodasi Maksimum

Perbesaran anguler lup dengan mata berakomodasi maksimum dapat dirumuskan dengan persaaan berikut

M = 25/f + 1

M = 25/5 + 1

M = 6 kali

Sehingga Panjang bayangan benda oleh lup adalah

M = 6 x 2,5

M = 15 mm

jadi Panjang bayangan benda oleh lup adalah 15 mm

5). Contoh Soal Perhitungan Geser Lensa Kamera Agar Fokus Bayangan Benda

Jarak fokus lensa sebuah kamera adalah 60 mm. Kamera tersebut diatur untuk memfokuskan bayangan benda pada jauh tak terhingga. Berapa jauh lensa kamera harus digeser agar dapat memfokuskan bayangan benda yang terletak pada jarak 1,8 m

Dikehaui:

S = 1,8 m = 1800 mm

S’ = f = 60 mm kondisi mula mula

S’ = …. kondisi untuk 1,8 m

Rumus Menghitung Jarak Lensa Kamera Agar Bayangan Benda Fokus

Ketika digunakan untuk memfokuskan benda yang letaknya jauh di tak terhingga, bayangan benda tersebut akan tepat berada di titik fokus lensa. Dengan kata lain, S’ = f = 60 mm.

Namun ketika jarak benda ke lensa, S = 1,8 = 1800  mm, maka jarak bayangannya berubah dan dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

1/f = 1/S + 1/S’

1/S’ = 1/f – 1/S

1/S’ = 1/60 – 1/1800

1/S’ = 30/1800 – 1/1800

1/S’ = 19/1800

S’ = 1800/29

S’ = 62,07mm

Jarak bayangan dari lensa adalah 62,07 mm sehingga agar bayangan focus maka lensa harus digeser sejauh:

62,07 mm – 60 mm = 2,07 mm.

Jadi lensa harus digeser sejauh 2,07 mm

6). Contoh Soal Teleskop Teropong Menentukan Kekuatan Perbesaran Dari Kekuatan Daya Lensa Objetif Dioptri.

Suatu teleskop mempunyai lensa objektif dengan kekuatan daya lensa 0,025 D (dioptri). Jika panjang fokus lensa mata 20 cm maka hitunglah kekuatan perbesaran teleskop ini.

Diketahui:

Daya lensa objektif P = 0,025 dioptri

fok = 20 cm

Rumus Menghitung Perbesaran Teleskop

Perbesaran teleskop M dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

M = – fob/fok

harus mencari nilai jarak focus lensa objektif dahulu fo

Rumus Menentukan Jarak Fokus Lensa Objektif Teleskop Teropong

Jarak focus lensa objektif teleskop dapat dinyatakan dengan rumus berikut

P = 1/fob  (fob dalam m)

fob = 1/P

fob = 1/0,025

fob = 40 m = 4000 cm

Sehiingga perbesaran teleskopnya adalah

M = 4000/20

M = -200 kali

Jadi perbesaran teleskop M adalah 200 kali

Hal yang perlu diperhatikan dalam hal teleskop astronomis adalah kekuatan pengumpulan cahayanya bukan pada kekuatan perbesaran teleskop. Hal ini disebabkan semakin besar objektifnya maka akan semakin terang bayangannya.

7). Contoh Soal Perhitungan Perbesaran Dan Panjang Teleskop Teropong Bintang

Sebuah teropong bintang memiliki lensa objektif dengan jarak fokus 120 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 40 cm. Teropong bintang tersebut dipakai untuk melihat benda-benda langit dengan mata tak berakomodasi. Tentukanlah

a). Perbesaran teropong – teleskop

b). Ranjang teropong – teleskop

Diketahui:

fok= 40 cm

fob = 120 cm

Rumus Menghitung Perbesaran Teleskop Bintang

Perbesaran dari teropong bintang dapat dihitung dengan rumus berikut

M = – fob/fok

M = – 120/40

M = 3 kali

Rumus Perhitungan Panjang Teropong Bintang

Panjang teropong untuk mata tak berakomodasi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

d = fob + fok

d = 120 + 40

d = 160 cm

Jadi Panjang teropong teleskop bintang adalah 160 cm

8). Contoh Soal Perhitungan Panjang Teleskop Galileo

Sebuah teleskop Galileo memiliki perbesaran anguler 15 kali dan memiliki jarqak fokus objeltif 150 cm. Teleskop digunakan untuk menyelidiki sebuah benda langit. Hitunglah Panjang teleskop Galilei tersebut.

Diketahui:

fob = 160 cm

M = 16 kali

Rumus Menghitung Jarak Focus Lensa Okuler Teleskop Galileo

Jarak focus lensa objektif dapat dihitung dengan rumus berikut

M = fob/fok

fok =fob/M.

fok  = 150/15

fok = -10 cm

Lensa okuler Teleskop Galileo merupakan lensa cekung sehingg jarak fokusnya bertanda negative.

Menentukan Panjang Teleskop Galileo

Panjang teleskop Galileo dapat dirumuskan dengan menggunakan rumus berikut:

d = fob + fok

d = 150 + (-10)

d = 140 cm

Jadi panjag teleskop Galileo adalah 140 cm

Daftar Pustaka:

  1. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  2. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  3. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  4. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  5. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  6. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  7. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  8. Ringkasan Rangkuman: Alat optik adalah alat bantu penglihatan yang berguna untuk mengamati benda-benda yang tidak jelas dilihat oleh mata.
  9. Alat optik antara lain mata, kamera, lup, mikroskop dan teleskop.
  10. Lup adalah alat optik yang hanya mempunyai satu lensa. Lup digunakan untuk melihat benda yang kecil agar tampak lebih besar.
  11. Kamera adalah alat yang digunakan untuk merekam gambar. Kamera terdiri atas kamera dengan menggunakan film dan tidak menggunakan film.
  12. Mikroskop adalah alat untuk melihat benda-benda yang sangat kecil pada jarak yang sangat dekat.
  13. Lensa objektif adalah lensa yang berada terdekat dengan benda.
  14. Lensa okuler adalah lensa yang berada terdekat dengan mata.
  15. Teleskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat bendabenda besar yang letaknya sangat jauh.
  16. Jenis Alat Optik: Pengertian Fungsi Lup Kamera Mikroskop Teleskop Kacamata Contoh Soal Rumus Perhitungan Lensa Objektif Okuler Perbesaran Jarak Fokus,

 

GGL Induksi Diri Induktansi Silang: Pengertian Energi Kumparan Induktor Contoh Soal Rumus Perhitungan 9

Pengertian Induktasi: Induktansi merupakan sifat yang dimiliki sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya ggl di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian (self inductance) atau akibat perubahan arus yang melewati rangkaian tetangga yang dihubungkan secara magnetis (induktansi bersama atau mutual inductance).

Pada keadaan tersebut, perubahan arus berarti ada perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl.

Gaya Gerak Listrik GGL Induksi Diri,

Kumparan yang dialiri arus listrik bolak-balik yang besarnya selalu berubah- ubah akan menimbulkan fluks magnetik yang berubah-ubah terhadap waktu.

Perubahan fluks magnetik ini akan menginduksi kumparan dalam rangkaian itu sendiri sehingga timbul ggl induksi.

Ggl induksi yang terjadi karena adanya perubahan fluks magnetik yang ditimbulkan oleh rangkaian itu sendiri disebut ggl induksi diri.

GGL Induksi Diri  Kumparan,

Sesuai hukum Lenz, timbulnya perubahan fluks magnetik akan menyebabkan timbulnya ggl induksi yang arahnya selalu berlawanan yang menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnetik.

Ggl induksi diri tergantung pada kecepatan perubahan kuat arus listrik yang terjadi. Arah arus induksi yang terjadi sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnet yang berlawanan dengan medan magnet yang menyebabkan timbulnya perubahan fluks magnetik.

Rumus GGL Induksi Diri Kumparan,

Besarnya ggl induksi diri yang terjadi dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

ε = dI/dt

Keterangan

L = induktansi diri satuan Henry (H).

Jika perubahan kuat arus yang terjadi dI/dt konstan, maka persamaan dapat dinyatakan:

ε = -L(ΔI/Δt)

ε = -L(I2 – I1)/(t2 – t1)

ε = ggl induksi diri (Volt)

L = induktansi diri (Henry)

I1 = kuat arus pada keadaan mula-mula (Ampere)

I2 = kuat arus pada keadaan akhir (Ampere)

Δt = selang waktu perubahan kuat arus (sekon)

Tanda negative menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus.

Definisi Satuan Henry,

Sebuah kumparan memiliki induktansi diri sebesar satu henry apabila pada kumparan tersebut terjadi perubahan arus sebesar 1 ampere tiap detiknya, maka pada ujung-ujung kumparan tersebut timbul ggl induksi sebesar 1 volt.

Induksi Diri Solenoida Dan Toroida,

Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk silinder. Pada kumparan ini panjang pembentuk melebihi garis tengahnya. Bila arus dilewatkan melalui kumparan, suatu medan magnetik akan dihasilkan di dalam kumparan sejajar dengan sumbu.

Sementara itu, toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya menjadi berbentuk lingkaran.

Energi Tersimpan Dalam Kumparan Induktor,

Induktor berupa kumparan mampu menyimpan energi dalam bentuk medan magnet. Kumparan yang dialiri arus listrik akan menyebabkan timbulnya medan magnet di dalam kumparan itu.

Apabila arus yang mengalir diputus tiba-tiba, maka terjadi perubahan fluks magnetik yang menyebabkan timbulnya ggl induksi diri. GGL induksi diri akan menimbulkan arus induksi diri pada kumparan yang menghasilan energi tersimpan.

Rumus Energi Tersimpan Dalam Kumparan Induktor,

Besarnya energi yang tersimpan dalam kumparan sama dengan usaha yang dilakukan untuk mengalirkan arus listrik dalam kumparan dari nilai nol sampai nilai tertentu yang tetap sebesar I, dan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

W = ½ L.I2

Dengan keterangan:

W = energi yang tersimpan dalam kumparan (Joule)

L = induktansi diri kumparan (Henry)

I = kuat arus yang mengalir dalam kumparan (Ampere)

Contoh Soal Pembahasan Di Akhir Artikel

Induktansi Timbal Balik (Induktansi Silang) Bersama,

Induktansi timbal balik atau induktnsi silang atau induktansi bersama adalah induktansi akibat adanya perubahan arus pada kumparan ke 1 (atau primer) yang menyebabkan timbulnya ggl induksi pada kumparan ke 2 ( atau sekunder) atau sebaliknya.

Sebaliknya, perubahan arus pada kumparan ke dua akan menginduksi ggl atau arus kumparan pertama.

Besar ggl induksi tergantung pada laju perubahan fluks magnetik atau laju perubahan arus dalam kumparan.

GGL induksi pada kumparan kedua akibat perubahan arus pada kumparan pertama adalah

ε2 = M(ΔI1/Δt)

ε2 = GGL induksi kumparan kedua

ΔI1 = perubahan arus kumparan pertama

Δt = selng waktu perubahan arus

M = Induktansi silang

GGL induksi pada kumparan pertama akibat perubahan arus pada kumparan kedua adalah

ε1 = M(ΔI2/Δt)

ε1 = GGL induksi kumparan pertama

ΔI2 = perubahan arus kumparan kedua

Besarnya induktansi timbal balik atau induktansi silang antara kumparan primer dan kumparan sekunder dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

M = (m0.N1.N2.A)/d

M = induktansi silang/timbal balik (H)

m0 = permeabilitas ruang hampa/udara

m0 = 4p×10-7 Wb A-1m-1

N1 = Jumlah lilitan kumparan pertama

N2 = jumlah lilitan kumparan kedua

A = luas bidang kumparan (m2)

d = panjang kumparan (m)

Satuan Induktansi Timbal Balik Silang,

Satuan induktansi memiliki satuan henry (H) dan notasinya  di lambangkan M  dengan huruf.

Definisi 1 Henry,

Sepasang kumparan memiliki induktansi silang sebesar 1 henry apabila terjadi perubahan arus sebesar 1 ampere tiap detik pada kumparan yang satu akan menyebabkan timbulnya ggl induksi pada ujung-ujung kumparan yang lainnya sebesar 1 volt.

1). Contoh Soal Menentukan GGL Induksi Diri Kumparan,

Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 4 H. Kumparan tersebut dialiri arus searah yang besarnya 100 mA. Berapakah besar ggl induksi diri kumparan apabila dalam selang waktu 0,8 sekon kuat arus menjadi nol.

Diketahui:

L = 4 H

Δt = 0,8 s

I1 = 100 mA = 0,1 A

I2 = 0

ΔI = I2 – I1

Menghitung GGL Induksi Diri Kumparan,

Besar ggl induksi diri sebuah kumparan akibat perubahan arus listrik yang melewatinya dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

ε = -L(ΔI/Δt)

ε = -(4)(0 – 0,1)/(0,8)

ε = -(4)(-0,125)

ε = 0,5 volt

Jadi GGL induksi diri yang dialami kumparan adalah 0,5 volt

2). Contoh Soal Perhtiungan GGL Induksi Diri Kumparan,

Sebuah kumparan yang memiliki induktansi diri 0,5 H dialiri arus sebagai fungsi waktu I = 20 – 8t2. Arus I dalam ampere dan waktu t dalam detik. Tentukanlah ggl induksi diri yang terjadi pada kumparan ketika t = 3 detik.

Jawab:

Diketahui:

L = 0,5 H

I = 20 – 8t2 A

Menentukan GGL Induksi  Diri Kumparan,

GGL induksi diri yang terjadi pada kumparan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

ε = -L dI/dt = -L(20 – 8t2)

ε = – L (– 2x8t)

ε = – L (– 16t)

ε = (-0,5)(-16.t)

ε = (-0,5)(-16)(3)

ε = 24 volt

Jadi, ggl induksi diri yang terjadi pada kumparan saat t = 3 detik adalah 24 Volt

3). Contoh Soal Menghitung Induktansi Dan Energi Induktor Kumparan Berarus,

Sebuah induktor yang terbuat dari kumparan kawat dengan 1000 lilitan dan Panjang kumparan 3 cm serta luas penampang 5 cm2. Hitunglah:

a). Induktansi induktor,

b). Energi yang tersimpan dalam induktor bila kuat arus yang mengalir 3 A

Diketahui:

N = 1000 lilitan

d= 3 cm = 0,03 m

A = 5 cm2 = 5 x10-4 m2

m0 = 4 p×10-7 Wb A-1 m-1

I = 3   A

Jawab:

Menghtiung Indukstansi Induktor Kumparan Kawat,

Nilai Induktansi induktor (L) kumparan kawat dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

L = (m0.N2.A)/(d)

L = (4p×10-7)(1000)2(5×10-4)/(0,03)

L = 2,1 x10-2 H

Jadi induktansi kumparan kawat berarus adalah 2,1 x10-2 H

Menghtiung Energi Tersimpan Induktor Kumparan Kawat Berarus I,    

Energi yang tersimpan dalam inductor kumparan jika I = 3 A dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

W = ½ LI2

W = ½ (2,1 x10-2)(3)2

W = 9,45 10-2 joule

Jadi energi yang tersimpan dalam kumparan kawat berarus 3 ampere adalah 9,45 10-2 joule

4). Contoh Soal Perhitungan Induktansi Dan Beda Potensial Solenoida,

Solenoida memiliki panjang 10p cm dan lilitan 4000. Luas penampang 5 cm2. Solenoida dialiri arus yang berubah dari 16 A menjadi 12 A dalam waktu 0,1 detik maka tentukan beda potensial yang timbul pada ujung-ujung solenoida ?

Diketahui

d = 10 p cm = 0,1p m

N = 4000 lilitan

A = 5 cm2 = 5×10-4 m2

ΔI = 12 – 16 = – 4 A

Δt = 0,1 detik

Menghitung Induktansi Induktor Solenoida ,

Induktansi induktor solenoida dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

L = (m0.N2.A)/(d)

L = (4p×10-7)(4000)2(5×10-4)/(0,1p)

L = 3,2 x10-3 H

Menghitung Beda Potensial Di Ujung Induktor Solenoida,

ε = -L(ΔI/Δt)

ε = -(3,20 x10-3 )(-4)/(0,1)

ε = 0,128 A

5). Contoh Soal Perhitungan Energi Tersimpan Kumparan Berinduktansi,

Sebuah induktor mempunyai induktansi diri sebesar 0,5 H, apabila pada induktor tersebut dialiri kuat arus listrik sebesar 20 A, berapakah besarnya energi listrik yang tersimpan pada induktor tersebut?

Diketahui:

L = 0,5 H

I = 20 A

 

Menentukan Energi Tersimpan Kumparan Induktor,

Energi yang tersimpan dalam kumparan yang memiliki induktansi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

W = 1/2 L.I2

W = ½ x(0,5)(20)2

W = 100 Joule

Jadi besarnya energi yang tersimpan dalam inductor adalah 100 joule

6). Contoh Soal Perhitungan Induktansi Silang Induktor Kumparan,

Sepasang kumparan/ induktor saling berdekatan, dan pada kumparan pertama terjadi perubahan kuat arus listrik sebesar 20 A/s yang menyebabkan timbulnya ggl induksi pada kumparan kedua sebesar 5 volt. Tentukan berapa H besarnya induktansi timbal balik kumparan tersebut

Diketahui:

ΔI1/Δt = 20 A/s

ε2 = 5 volt

Jadi besar gaya gerak listrik ggl induksi pada kumparan kedua adalah 5 volt

Rumus Mengitung Induktansi Silang Kumparan,

Besar induktansi silang yang terjadi pada kedua  kumparan dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

ε2 = M ΔI1/Δt

M = ε2/(ΔI1/Δt)

M = 5/20

M = 0,25 H

Jadi, induktansi timbal balik kumparan adalah 0,25 H.

7). Contoh Soal Menghitung Induktansi Silang Dan GGL Induktansi Induktor Solenoida,

Sebuah kumparan solenoida memiliki Panjang d = 100 cm dengan luas penampang A = 5 x10-3 m2 dan jumlah lilitan kumparan solenoida pertama 3000 lilitan. Di sekitar pusat solenoia dililitkan kumparan kedua dengan banyak lilitan 1000 lilitan. Tentukan

a). Induktansi silang kedua kumparan

b). GGL yang timbul pada kumparan kedua jika kumparan pertama mengalir arus sebesar 3 A yang berbalik arah dalam waktu 0,5 detik

diketahui:

N1 = 3000 lilitan

N2 = 1000 lilitan

A = 5 x10-3 m2

d = 100 cm = 1,0 m

Menentukan Induktansi Timbal Balik Silang  Pada Kedua Kumparan,

Besar induktansi silang yang terjadi pada dua kumparan yang terletak berdekatan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

M = (m0.N1.N2.A)/d

M = (4p×10-7)(3000)(1000)(5×10-3)/(1,0)

M = 6p x 10-3 H

Jadi besar induktansi silang yang terjadi pada kumparan adalah 6p x 10-3 H.

Menghtiung Gaya Gerak Listrik GGL Induksi Kumparan Kedua,

Besar ggl induksi yang timbul pada kumparan kedua akibat perubahan kuar arus yang berbalik arah dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

ε2 = M (ΔI1/Δt)

Pada kumparan pertama untuk selang waktu 0,5 detik, kuat arus berbali arah sehingga perubahan arusnya adalah

ΔI1 = (3A) + (3A)

ΔI1 = 6 A

Sehingga ggl induksi pada kumparan kedua adalah

ε2 = M (ΔI1/Δt)

ε2 = (6p x 10-3)(6/0,5)

ε2 = 7,2p x 10-2 Volt

Jadi gaya gerak listrik induksi pada kumparan kedua adalah 7,2p x 10-2 Volt

8). Contoh Soal Menentukan GGL Induksi Diri Kumparan,

Sebuah kumparan memiliki induktansi diri 4H dan mengalami ggl induksi diri sebesar 0,5 volt ketika ada perubahan arus listrik di dalam kumparannya selama 0,8 detik. Hitung berapa perubahan arus yang terjadi pada kumparan tersebut.

Diketahui:

L = 4 H

Δt = 0,8 s

ε = 0,5 volt

Menghitung Perubahan Arus Pada GGL Induksi Diri Kumparan,

Besar perubahan arus dalam sebuah kumparan yang mengakibatkan terjadi ggl induksi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

ε = -L(ΔI/Δt) atau

ΔI = -(ε Δt)/L

ΔI = – (0,5×0,8)/4

ΔI = – 0,1 A

Jadi perubahan arus dalam kumparan adalah 0,1 A,

Tanda negative menunjukkan telah terjadi  pengurangan arus.

9). Contoh Soal Menentukan Induktansi Diri Toroida,

Sebuah toroida memiliki luas penampang 4 cm2 dan panjangnya 80 cm memiliki 800 lilitan. Tentukan induktasi diri toroida tersebut:

Diketahui:

A = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2

N = 800 lilitan

d = 80 cm = 0,8 m

m0 = 4p×10-7 Wb A-1m-1

Menentukan Induktansi Diri Toroida,

Besar induktansi diri yang dialami oleh toroida dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

L = (m0.N2.A)/(d)

L = (4p×10-7)(800)2(4 x 10-4)/(0,8)

L = 1,3p x 10-4 H

Jadi besarnya induktansi diri toroida adalah 1,3p x 10-4 H

Daftar Pustaka:

  1. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  2. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  3. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  4. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  5. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  6. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  7. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  8. Rangkuman RIngkasan:
error: Content is protected !!