| ardra.biz

Hukum Biot Savart, Gaya Lorentz, Induksi Medan Magnetik: Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan,

Pengertian Medan Magnetik. Di sekitar benda magnet selalu ada daerah atau ruang atau tempa yang dinamai medan magnet. Pada daerah ini, magnet lain dan benda yang bersifat magnet akan dipengaruhi oleh gaya magnet.

Sumber Medan Magnet

Sumber medan magnetic dibedakan menjadi dua jenis, yaitu magnet permanen dan magnet induksi.

Garis Gaya Magnet

Di sekitar magnet permanen terdapat medan megnetik yang digambarkan dengan garis garis gaya magnetic. Garis garis gaya megnetik selalu keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan magnet. Sedangan di dalam magnet, arah garis garis gaya magnetic digambarkan dari selatan ke utara.

Garis garis gaya magnet dapat menunjukkan kekuatan dari medan maget. Daerah yang memiliki medan magnet kuat digambarkan dengan garis garis gaya yang rapat. Sedangkan daerah yang medan magnetiknya lemah digambarkan dengan garis garis gaya yang renggang..

Daerah medan magnet yang memiliki kuat medan magnetic terbesar disebut kutub magnet. Setiap magne memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan.

Induksi Medan Magnetik

Medan Magnet yang dihasilkan oleh arus listrik disebut medan magnet induksi. Garis garis gaya magnet oleh arus listrik selalu melingkari kawat. Dalam hal ini Kawat sebagai sumbu lingkaran.

Arah Medan Magnet

Orientasi arah garis garis gaya megnet mengikuti aturan tangan kanan atau aturan putaran sektup. Arah medan magnet di suatu titik searah dengan orientasi garis garis gaya dan selalu menyinggung lingkaran garis garis gaya.

Kaidah Aturan Tangan Kanan

Apabila arah ibu jari menyatakan arah aliran arus listrik, maka arah lipatan jari-jari yang lainnya menyatakan arah medan magnet.

Hukum Bio Savart

Hukum Biot–Savart menyatakan bahwa besarnya induksi magnet di suatu titik di sekitar kawat berarus listrik adalah:

– Berbanding lurus dengan kuat arus yang mengalir pada kawat tersebut.

– Berbanding lurus dengan panjang kawat penghantarnya.

– Berbanding lurus dengan sinus sudut yang dibentuk oleh arah arus dengan garis hubung dari suatu titik ke kawat penghantar.

– Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari titik itu ke kawat penghantar.

Kuat Medan Magnet

Kuat medan magnetic menunjukkan besarnya induksi magnetic yang ditimbulkan oleh sebuah kawat yang berarus listrik.

Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Kawat Lurus

Besarnya kuat medan magnet di sekitar kawat lurus panjang beraliran arus listrik dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

B_P=(μ_0. I)/(2.π.r)

Dengan Keterangan

B_P= induksi magnetik di suatu titik (P) (Wb/m² atau Tesla)

μ₀ = permeabilitas ruang hampa (4 ×10^-7Wb.A^-1m^-1)

I = kuat arus yang mengalir dalam kawat (A)

r = jarak suatu titik (P) ke kawat penghantar (m)

Contoh Soal Ujian Kuat Medan Magnet Kawat Lurus

Sebuah kawat lurus panjang yang dialiri arus listik sebesar 10 A dari arah timur ke barat, tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P tepat di bawah kawat tersebut pada jarak 10 cm..

Penyelesaian :

Diketahui :

I = 10 A

r= 10 cm = 0,1 m

μ₀ = 4 π×10^-7Wb A^-1 m^-1

Ditanyakan :

B_P = …?

Jawab

B_P=(μ₀.I)/(2.π.r)

B_P= (4 x 3,14 x10^-7x10)/(2 x 3,14 x 0,1)

Bp = 2 x 10^-5 Tesla yang arahnya ke selatan.

Jadi, besarnya induksi magnet di titik P adalah: 2 x 10^-5Tesla dan arahnya ke selatan.

Contoh Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Kawat Lingkaran

Besarnya induksi magnetic di pusat kawat berbentuk lingkaran dapat dinyatakan sebagai berikut:

B_P=(μ₀ I)/(2.r)

Jika keliling lingkaran tidak penuh atau tidak membentuk 360⁰, misalkan θ derajat, maka besar induksi magnetic di pusat lingkaran dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

B_P= (θ/360)x(μ₀ I)/(2.r)

Jika terdapat terdapat N lilitan kawat yang membentuk lingkaran, maka induksi magnetiknya adalah:

B_P= N (μ₀ I)/(2.r)

Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Solenoida

Solenoida adalah kumparan yang memanjang yang memiliki diameter lebih kecil dibandingkan dengan Panjang kumparannya. Jarak antara lilitan yang satu dengan yang lainnya sangat rapat dan biasanya terdiri atas satu lapisan atau lebih.

Besarnya induksi magnetic di tengah atau pusat solenoida dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

B_P= N (μ₀ I)/(L)

Sedangkan besar induksi magnetic di ujung solenoida dapat dinyatakan dengan mebggunakan persamaan rumus berikut:

B_P= N (μ₀ I)/(2.L)

Dengan Keterangan:

N = jumlah lilitan kawat

L = Panjang solenoida

Contoh Soal Perhitungan Rumus Kuat Medan Magnet Solenoida

Suatu solenoida memiliki panjang 2 m dan 800 lilitan dengan jari- jari 2 cm. Jika solenoida dialiri arus 0,5 A, tentukan induksi magnetic di pusat solenoida,

Penyelesaian:

Diketahui

L = 2 m

N = 800

I = 0,5 A

Ditanyakan B_p di pusat solenoida = ..?

Jawab

B_P= N (μ₀ I)/(L)

B_P= 800 (4 π×10^-7Wb.A^-1m^-1x 0,5A)/(2m)

B_P = 2,5 x 10^-4 T

Contoh Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Toroida

Toroida adalah sebuah solenoida yang dilengkungkan sehingga membentuk sebuah lingkaran.

Besar induksi magnetic pada toroida dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

B_P= N (μ₀ I)/(2.π.r) atau

B_P= N (μ₀ I)/(L)

Dengan keterangan:

r = jari jari toroida, m

Gaya Lorentz

Gaya magnetik atau gaya lorentz adalah gaya yang timbul pada penghantar berarus atau muatan yang bergerak dalam medan magnetik.

Jika kawat sepanjang l dialiri arus listrik sebesar I dan berada dalam medan magnet B, maka kawat tersebut akan mengalami gaya Lorentz atau gaya magnet.

Besarnya gaya magnetik gaya Lorentz yang dialami oleh kawat yang beraliran arus lisrik :

– Berbanding lurus dengan kuat medan magnet/induksi magnet (B).

– Berbanding lurus dengan kuat arus listrik yang mengalir dalam kawat (I).

– Berbanding lurus dengan panjang kawat penghantar ( L).

– Berbanding lurus dengan sudut (θ) yang dibentuk arah arus (I) dengan arah induksi magnet (B).

Arah Gaya Lorentz

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut (Gambar en.wikipedia)

Aturan Tangan Kanan Gaya Lorentz

Apabila tangan kanan dalam keadaan terbuka, semua jari- jari dan ibu jari diluruskan. Arah dari pergelangan tangan menuju jari- jari menyatakan arah induksi magnet B dan arah ibu jari menyatakan arah arus listrik I, maka arah gaya magnetiknya F dinyatakan dengan arah telapak tangan menghadap (arah F ke atas).

Gaya Lorentz Gaya Magnet Kawat Berarus

Gaya Lorentz yang terjadi pada kawat berarus dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

F = B. I. L sin θ

Contoh Soal Perhitungan Rumus Gaya Lorentz Gaya Magnet Kawat Berarus

Sebuah kawat berarus 3 A berada dalam medan magnet 0,5 tesla yang membentuk sudut 30⁰. Berapakah besar gaya Lorentz yang dialami kawat tersebut sepanjang 5 cm?

Penyelesaian

Diketahui

I = 3 A

B = 0,5 tesla (1 tesla = 1 wb/m²)

θ = 30⁰

L = 5 cm = 5.10^-2m

Ditanyakan F = …

Gaya Lorentz memenuhi :

F = B .I .L sin 30⁰

F = 0,5 . 3 . 5.10^-2 . 1/2

F = 3,75 . 10^-2 N

Contoh Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Gaya Lorentz Gaya Magnet Muatan Bergerak

Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz atau gaya magnet. Besar gaya Lorentz yang terjadi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

F = B. q. v sin θ

Gaya Lorentz Gaya Magnet Dua Kawat Sejajar

Besarnya gaya Lorentz baik Tarik menarik atau tolak menolak pada dua kawat sejajar yang berarus listrik dapat ditentukan dengan menggunkan formulasi persamaan berikut:

F₁= F₂ = l. (μ₀ I₁ I₂)/(2πr)

Jika arah arus pada kedua kawat tersebut searah, maka kedua kawat akan saling Tarik menarik. Dan jika arah arus pada kedua kawat saling berlawanan, maka kawat akan saling tolak menolak.

Fluks Magnet

Michael Faraday menggambarkan medan magnetic sebagai garis garis gaya. Garis gaya semakin rapat menunjukkan medan magnetic yang semakin kuat. Kuat medan magnetic menunjukkan besarnya induksi magnetic.

Fluks magnetik menyatakan banyaknya jumlah garis gaya yang menembus permukaan bidang secara tegak lurus. Jadi kalau garis gaya tidak tegak lurus, maka ada koreksi terhadap arah datangnya dengan menggunakan sudut datang θ.

Fluks magnetic φ adalah banyaknya garis medan magnetic yang dilingkupi oleh suatu luas daerah tertentu A dalam arah tegak lurus. Fluks magnetik dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

φ = B. A cos q

Dengan Keterangan:

φ = Fluks magnet (Wb)

A = Luas Penampang m²

B = Induksi magnet (T)

θ = sudut antara B dengan garis normal bidang A

Hukum Faraday

Hukum Faraday menyatakan bahwa “Jika fluks magnet yang memesuki suatu kumparan berubah, maka pada ujung – ujung kumparan akan timbul gaya geral listrik induksi dan besarnya bergantung pada laju perubahan fluks magnet yang dilingkupi oleh kumparan”.

Jika kumparan yang memiliki N buah lilitan, maka gaya gerak listrik induksinya dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

ε_induksi = – N (Δf/Δt)

ε_induksi = GGL induksi (volt)

N = jumlah lilitan

Δf/Δt = laju perubahan fluks magnet (Wb/detik)

Selain itu, gaya gerak listrik induksi dapat pula terbentuk akibat terjadinya perubahan medan magnet atau perubahan luas kumparan.

Gaya gerak listrik induksi yang terbentuk akibat adanya perubahan medan magnet atau induksi magnet dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

ε_induksi = – N. A (ΔB/Δt)

Ketika yang berubah adalah luas kumparan, maka besarnya gaya gerak listrik induksi yang terjadi dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

ε_induksi = – N. B (ΔA/Δt)

Dengan keterangan:

N = jumlah lilitan

A = luas kumparan

B = kuat medan magnet (T)

1). Contoh Soal Perhitungan Induksi Magnetik Hukum Biot Savart

Sebuah kawat lurus panjang yang dialiri arus listik sebesar 10 A dari arah timur ke barat, tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P tepat di bawah kawat tersebut pada jarak 10 cm.

Penyelesaian :

Diketahui :

I = 10 A

r = 10 cm = 0,1 m

μ₀= 4π ×10^-7 WbA^-1m^-1

Ditanyakan :

B_P = …?

Jawab :

B_P = μ₀.I/2π.r

B_P = (4π×10^-7x10)/[2π x (0,1)]

B_P = 2×10^-5T yang arahnya ke selatan.

Jadi, besarnya induksi magnet di titik P adalah : 2×10^-5 T yang arahnya ke selatan.

2). Contoh Soal Perhitungan Rumus Induksi Magnetik Kawat Penghantar Lurus

Tentukan besar induksi magnetik pada jarak 30 cm dari pusat sebuah penghantar lurus yang berarus listrik 90 A

Penyelesaian:

Diketahui:

r = 30 cm = 30 × 10^-2 m, Jarak ke penghantar,

I = 90 A, kuat arus listrik,

μ₀ = 4π × 10^-7 Wb/A.m, permeabilitas vakum,

Ditanya:

B = Besar induksi magnetik oleh penghantar lurus

Rumus Menghitung Induksi Magnetik Kawat Penghantar Biot Savart

Besar induksi magnetic yang ditimbulkan oleh kawat penghantar dapat dinyatakan dengan rumus berikut

B_P = μ₀.I/2.π.r

B_P = (4π x10^-7)(90)/(2πx0,3)

B_P = 6×10^-5 T

3). Contoh Soal Perhitungan Gaya Magnetik Antara Dua Kawat Lurus

Dua kawat berarus listrik sejajar terpisah sejauh 10 cm satu dengan yang lainnya. Kawat C dialiri arus 12 ampere dan kawat D dialiri 8 ampere. Arus pada kedua mengalir searah. Hitunglah gaya magnetic yang dialami oleh kawat D yang panjangnya 2 m.

Perhitungan Gaya Lorentz Induksi Magnetik Antara Dua Kawat Lurus

I_C = 12 A

I_D = 8 A

r = 10 cm = 0,1 m

L_D = 2 m

μ₀ = 4π × 10^-7 Wb/A.m,

Menghitung Induksi Medan Magnetik Pada Kawat D Disebabkan Kawat C

Besar induksi magnetic pada kawat D yang disebabkan oleh kawat C yang berarus dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

B_D = μ₀.I_C/2.π.r

B_D = (4π × 10^-7)(12)/(2.π.x0,1)

B_D = 2,4 x 10^-5T

Sesuai dengan aturan kaidah tangan kanan, arah medan magnetic adalah tembus masuk ke bidang halaman. Sehingga I dengan B_D Membentuk sudut 90⁰

Menghitung Gaya Magnetik Pada Kawat D Oleh Kawat C

Besar gaya magnetic yang disebabkan oleh induksi magnetic dari kawat C (B_D) dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F_M = I_D L_D B_D sin θ

F_M = 8 x 2 x (2,4×10^-5) sin 90⁰

F_M = 38,4 x 10^-5 N

Sesuai dengan aturan kaidah tangan kanan, gaya magnetic pada kawat D mengarah ke kanan.

4). Contoh Soal Perhitungan Induksi Magnetik Dua Kawat Lurus Sejajar Biot Savart

Dua kawat lurus panjang berarus listrik sejajar dengan jarak 15 cm. Kuat arusnya searah dengan besar I_A = 20 A dan I_B = 30 A. Tentukan induksi magnet di suatu titik C yang berada diantara kedua kawat berjarak 5 cm dari kawat IA.

Diketahui:

I_A = 20 A

I_B = 30 A

r_A = 5 cm

r_B = 10 cm

μ₀ = 4π × 10^-7 Wb/A.m

Letak titik P dapat dilihat seperti pada Gambar. Sesuai kaedah tangan kanan arah induksi magnetnya berlawanan arah sehingga memenuhi persamaan berikut:

Perhitungan Induksi Magnetik Dua Kawat Lurus Sejajar Biot Savart

B_C = B_A – B_B

Menghitung Induksi Magnetik Kawat Lurus Arus I_A

B_A = μ₀.I_A/2.π.r_A

B_A = (4π×10^-7)(20)/2.π.(0,05))

B_A = 8 x 10^-5 T

Menghitung Induksi Magnetik Kawat Lurus Arus I_B

B_B = μ₀.I_B/2.π.r_B

B_B = (4π×10^-7)(30)/2.π.(0,1))

B_B = 6 x 10^-5 T

Menghitung Induksi Magnetik Di Titil P Dari Dua Kawat Lurus Berarus

B_C = B_A – B_B

B_P = (8 x 10^-5) – (6 x 10^-5)

B_P= 2x 10^-5 T

5). Contoh Soal Perhitungan Medan Magnetik di Sekitar Arus yang Melingkar

Tentukanlah besarnya induksi medan magnetik di pusat lingkaran berarus 4 ampere, jika jari-jari lingkaran 16 cm!

Penyelesaian:

Diketahui:

I = 4 A

r = 16 cm = 0,16 m

μ₀ = 4π × 10^-7 Wb/A.m, permeabilitas vakum,

Jawab

Rumus Menghitung Induksi Medan Magnetik Sekitar Arus Melingkar

Besarnya induksi magnetic sekitar arus melingkar dapat dinyatakan dengan rumus berikut

B_P = μ₀.I/2.r

B_P = (4π x10^-7)(4)/(2×0,16)

B_P = 5π x 10^-6 T

6). Contoh Soal Perhitungan Induksi Magnetik Di Tengah Selonoida

Sebuah solenoida jari-jarinya 4 mm dan panjangnya 100 cm memiliki 500 lilitan. Jika dialiri arus 2 A maka tentukan induksi magnet di titik tengah suatu solenoida

Diketahui

L = 100 cm = 1 m

N = 500

I = 2 A

μ₀= 4π×10^-7 WbA^-1m^-1

Menghitung Besar Induksi Magnetik Di Tengah Solenoida

Induksi magnet di titik tengah suatu solenoida dapat dinyatakan dengan menggunaka persamaan berikut:

B = μ₀.I.n

n = N/L

B = μ₀.I.N/L

B = (4π×10^-7)(2)(500)/(1)

B = 4π x 10^-4 wb/m²

7). Contoh Soal Perhitungan Biot Savart Solenoida

Sebuah solenoida yang panjangnya L = 4m dengan jari jarinya r = 4m memiliki 1600 lilitan dan dialiri arus listrik 1 ampere.

a). hitunglah induksi megnetik di ujung solenoida

b). Jika solenoida direnggangkan sehingga panjanggnya dua kali semula. hitung besar induksi magnetic di ujung solenoida tersebut.

Diketahui

L = panjang 4m

r = 4 m

N = 1600 lilitan

I = 1 ampere

μ₀= 4π×10^-7 WbA^-1m^-1

Jawab:

a). Rumus Menghitung Induksi Magnetik Ujung Solenoida

Induksi magnetic di ujung solenoida dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

B_P = μ₀.I.N/2L

B_p = (4π×10^-7)(1)(1600)/(2×4)

B_p = 8π x 10^-5 T

b). Menghitung Induksi Magnetik Biot Savart Solenoida Panjang Dua Kali.

Jika panjangnya dijadikan dua kali semula, sehingga Panjang L= 2 x4 = 8m, maka induksi magnetic dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

B_P = μ₀.I.N/2.L

B_p = (4π×10^-7)(1)(1600)/(2x2x4)

B_p = 4π x 10^-5 T

8). Contoh Soal Perhitungan Medan Magnetik Selonoida

Sebuah selonoida terdiri dari 20 lilitan per cm dialiri arus 10 A. tentukan medan magnet di tengah tengah dan di ujung selonoida.

Diketahui

n = 20 lilitan/cm = 2000 lilitan/1m atau

N = 2000 lilitan

L = 1 m

I = 10 A

μ₀ = 4π×10^-7 WbA^-1m^-1

Menghitung Medan Magnetik Di Tengah Selonoida

Besar medan magnetic di tengah tengah selonoida dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

B = μ₀ .I.n atau

B = μ₀ I.N/.L

B = (4π×10^-7)(10)(2000)/(1)

B = 8π x 10^-3 T

Menghitung Medan Magnetik Di Ujung Selonoida

Besar medan magnetic di ujung selonoida dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

B = μ₀.I.N/2.L

B = (4π×10^-7)(10)(2000)/(2×1)

B = 4π x 10^-3 T

9). Contoh Soal Perhitungan Medan Magnetik Toroida

Sebuah toroida mempunyai 200 lilitan dengan jari jari 20 cm dialiri arus 6 ampere. Tentukan medan magnet di dalam sumbu lilitan teroida tersebut

Diketahui

N = 200 lilitan

r = 20 cm = 0,2 m

I = 6 A

μ₀= 4π×10^-7 WbA^-1m^-1

Rumus Menghitungan Medan Magnetik Toroida

Besar medan magnetic dalam totoida dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

B = μ₀. I.N/2.π.r

B = (4π×10^-7)(6)(200)/(2πx0,2)

B = 1,2 x 10^-3 T

10). Contoh Soal Rumus Perhitungan Induksi Magnetik Toroida

Sebuah toroida memiliki 2.000 lilitan dialiri arus sebesar 10 A. Toroida memiliki jari-jari lingkaran bagian dalam 4 cm dan bagian luar 6 cm. Tentukan besarnya induksi magnet pada toroida tersebut!

Diketahui :

N = 2.000 lilitan

I = 10 A

r₁ = 4 cm = 0,04 m

r₂ = 6 cm = 0,06 m

Jawab :

Jari-jari rata-rata toroida adalah :

r = (0,04 + 0,06)/2

r = 0,05 m

Menghitung Induksi Magnetik Toroida

Besar induksi magnetic toroida dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

B = μ₀. I.N/2.π.r

B = (4π×10^-7)(10)(2000)/(2πx0,05)

B = 8x 10^-2 T

11). Contoh Soal Perhitungan Gaya Magnet Kawat Penghantar Berarus

Sebuah kawat penghantar panjangnya 50 cm diletakkan di dalam medan magnet homogen 2×10^-5 T dan membentuk sudut 30^o. Berapa N gaya magnet yang dialami kawat jika dialiri arus sebesar 10 A

Diketahui:

L = 50 cm = 0,5 m

B = 2×10^-5 T

θ = 30^o

I = 10 A

Jawab:

Menghitung Gaya Magnet Kawat Penghantar

Besar gaya magnet pada kawat yang diletakan dalam medan magnet dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

F = B.I.L.sin θ

F= 2×10^-5 x 10 x 0,5 x sin 30^o

F= 10×10^-5 x (0,5)

F= 5 x10^-5 N

12). Contoh Soal Perhitungan Kuat Arus Kawat Dalam Gaya Lorentz

Suatu kawat berarus listrik berada dalam medan magnetik 2 T dengan membentuk sudut 60^o terhadap kawat. Jika Panjang kawat 2 meter, dan besarnya gaya Lorentz yang dialami kawat tersebut 17,4 N, hitung besar arus yang mengalir pada kawat tersebut

Diketahui:

F = 17,4

θ = 60^o

B = 2 T

L = 2 m

Menghitung Gaya Lorentz Kawat Berarus

Besar gaya Lorentz yang dialami kawat berarus Ketika berada dalam medan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F = B.I.L sin θ atau

I = F/(B.L sin θ)

I = (17,4)/(2x2x sin 60^o)

I = 4,35/(0,87)

I = 5A

13). Contoh Soal Perhitungan Gaya Magnetik Lorentz Dua Kawat Sejajar Berarus

Dua buah kawat panjang sejajar terpisah pada jarak 5 cm, masing- masing dialiri arus sebesar 5 A dan 10 A, tentukan besar gaya magnetik per satuan panjang yang bekerja pada kawat:

Diketahui:

r = 5 cm = 0,05 m

I₁ = 5 A

I₂ = 10 A

μ₀ = 4 π × 10^-7 Wb A^-1m^-1

Jawab:

Menghitung Gaya Lorentz Dua Kawar Berarus Sejajar

Besar gaya magnetic Lorentz persatuan Panjang yang dialami kedua kawat dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

F/L = (μ₀.I₁.I₂)/(2.π.r)

F/L = = (4 π x10^-7)(5)(10)/(2.π x0,05)

F/L = 2×10^-4 N

14). Contoh Soal Perhitungan Kecepatan Muatan Dalam Medan Magnet

Suatu muatan bermassa 18,4× 10^-38 kg bergerak memotong secara tegak lurus medan magnetik 4 tesla. Jika muatan sebesar 3,2 × 10^-9 C dan jari-jari lintasannya 2 cm, tentukan kecepatan muatan tersebut!

Diketahui:

m = 18,4 × 10^-38 kg

B = 4 tesla

q = 3,2 × 10^-9 C

r = 2 cm = 0,02 m

Menghitung Kecapata Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet

Besarnya kecepatan muatan dapat dinyatakan dengan menggunakan Persamaan berikut:

r = (m.v)/(q.B) atau

v = (r.q.B)/m

v = (0,02)(3,2 × 10^-9)(4)/(18,4× 10^-38)

v = 1,39 x 10²⁷ m/s

15). Contoh Soal Perhitungan Gaya Magnetik Lorentz Partikel Bermuatan

Sebuah partikel bermuatan sebesar 4×10^-5 C bergerak dalam medan magnet 2 Wb/m² dengan kecepatan 3×10⁴ m/s. Tentukan besarnya gaya magnetik yang dialami partikel tersebut jika arah geraknya membentuk sudut 30^o terhadap medan magnet!

Diketahui :

q = 4×10^-5 C

B = 2 Wb/m²

v = 3×10⁴ m/s

θ = 30^o

Jawab:

Menghitung Gaya Magnetik Lorentz Partikel Bermuatan Bergerak

Besar gaya magnetic lorentz yang dialami partikel bemuatan yang sedang bergerak dalam medan magnetic dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

F = B.q.v sin θ

F= (2)(4×10^-5)(3×10⁴) sin 30^o

F = 2,4 x ½

F= 1,2 N

Jadi, besarnya gaya magnetik yang dialami partikel adalah 1,2 N.

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Induksi Medan Magnet, Pengertian Medan Magnetik, Contoh Sumber Medan Magnet, magnet permanen dan magnet induksi, Garis Gaya Magnet, Arah Garis Gaya Magnet, Contoh Garis garis gaya magnet, kutub utara dan kutub selatan magnet,
Ardra.Biz, 2019,”Contoh Induksi Medan Magnetik, medan magnet induksi, Arah Medan Magnet, Orientasi arah garis garis gaya megnet, Gambar Arah Medan Magnet, Bunyi Pernyataan Aturan Tangan Kanan, Kaidah Tangan Kanan arah medan magnet, Bunyi Penrnyataan Hukum Bio Savart,
Ardra.Biz, 2019,”Rumus Persamaan Hukum Biot–Savart, Contoh Soal Rumus Persamaan Hukum Biot–Savart, Rumus Persamaan Kuat Medan Magnet, Kuat Induksi Magnet Kawat Lurus, Rumus kuat medan magnet, Satuan induksi magnetic,
Ardra.Biz, 2019, “Nilai satuan permeabilitas ruang hampa, satuan kuat arus, Contoh Soal Ujian Kuat Medan Magnet Kawat Lurus, Pengertian satuan Tesla, Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Kawat Lingkaran, Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Solenoida, Pengertian Solenoida,
Ardra.Biz, 2019, “Contoh kumparan solenoida, Rumus induksi magnetic di tengah dan ujung solenoida, Contoh Soal Perhitungan Rumus Kuat Medan Magnet Solenoida, Kuat Medan Magnet – Induksi Magnet Toroida, Pengertian Contoh Toroida, Rumus induksi magnetic toroida,
Ardra.Biz, 2019, “Gaya Lorentz, Bunyi Pernyataan Hukum Lorentz, gaya Lorentz atau gaya magnet, Arah Gaya Lorenzt Aturan tangan kanan Arah gaya Lorenzt, Aturan Tangan Kanan Gaya Lorenzt, Gaya Lorenzt Gaya Magnet Kawat Berarus,
Ardra.Biz, 2019, “Satuan Gaya Lorenzt, Persamaan rumus Hukum Lorenzt, Contoh Soal Perhitungan Rumus Gaya Lorenzt Gaya Magnet Kawat Berarus,
Ardra.Biz, 2019, “Gaya Lorenzt Gaya Magnet Muatan Bergerak, Rumus Gaya Lorenzt Gaya Magnet Dua Kawat Sejajar, Pengertian Fluks Magnet, Rumus Fluks magnetic, Pengaruh Kuat medan magnetic terhadap besarnya induksi magnetic, Gambar Fluks magnetic, Satuan Fluks magnet (Wb),
Ardra.Biz, 2019, “Satuan Induksi magnet (T), Bunyi Pernyataan Hukum Faraday, Rumus Hukum Faraday, Satuan GGL induksi (volt), Rumus gaya gerak listrik induksi, Satuan kuat medan magnet (T).

Hukum Kekekalan Energi Momentum Impul: Pengertian Restitusi Tumbukan Tidak Lenting Elastis Sempurna, Contoh Soal Perhitungan 14

Pengertian Momentum. Momentum dapat dikatakan sebagai tingkat kesulitan menghentikan benda yang sedang bergerak.

Semakin besar momentum suatu benda, maka semakin sulit benda tersebut dihentikan. Momentum dapat didefinisikan sebagai hasil kali antara massa benda dengan kecepatannya. Momentum merupakan besaran vector.

Rumus Momentum

Momentum suatu benda dapat dinyatakan dengan menggunakan formuasi rumus berikut:

p = m.v

dengan keterangan

p = momentum (kg.m/detik)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/detik)

Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Momentum

Sebuah Mobil sedan dengan massa 1000 kg meluncur di jalan tol dengan kelajuan 72 km/jam. Tentukan momentum mobil tersebut!:

Diketahui:

m = 1000 kg

v = 72 km/jam = 20 m/s

Rumus Menentukan Momentum Mobil

Besarnya momentum mobil yang sedang bergerak dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

p = m . v

p = 1000 x 20

p = 20.000 kg.m/s

Jadi besarnya momentum mobil adalah 20.000 kg.m/s

Contoh Soal Dan Pembahasan Lainnya Di Akhir Artikel

Pengertian Impuls

Impuls dapat didefinisikan sebagai hasil kali gaya dengan selang waktu. Impul merupakan besaran vector.

Rumus Impul

Besarnya impul yang dimiliki oleh suatu benda dapat dinyatakan dengan menggunakan persaman rumus berikut:

I = F Δt

Dengan keterangan:

I = impuls (N.s)

F = Gaya, Newton

Δt = selang waktu (s)

Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Impuls

Sebuah bola bermassa 1000 gram ditendang dengan gaya 500 N. Jika kaki dan bola bersentuhan selama 1 detik, tentukan impuls pada peristiwa tersebut!

Diketahui:

m = 1 kg

F = 500 N

Δt = 1 detik, s

Rumus Impul Saat Bola Ditendang

Besarnya impul saat bola ditendang dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

I = F . Δt

I = 500 . 1

I = 500 N.s

Jadi besarnya impul bola ditendang adalah 500 N.s

Contoh Soal Dan Pembahasan Lainnya Di Akhir Artikel

Hubungan Momentum – Impuls

Sebuah benda yang massanya m mula-mula bergerak dengan kecepatan v_t. Kemudian dalam selang waktu Δt kecepatan benda tersebut berubah menjadi v₀.

Menurut hukum II Newton, jika benda menerima gaya yang searah dengan gerak benda, maka benda akan dipercepat. Percepatan ratarata yang disebabkan oleh gaya F sebagai berikut

F = m.a

F = m. Δv/Δt’

F Δt = m. Δv

I = m (v_t – v₀)

I = m v_t – m v₀

I = p₁ – p₀

Dengan keterangan

p₁ = momentum akhir (kg.m/s)

p₀ = momentum awal (kg.m/s)

Bunyi Hukum Kekekalan Momentum

Hukum kekekala momentum menyatakan “Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, maka jumlah momentum benda sebelum dan setelah tumbukan adalah tetap”

Rumus Kekekalan Momentum

Hukum kekekalan momentum dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

p₁ + p₂ = p₁’ + p₂’

Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Hukum Kekekalan Momentum

Sebuah peluru bermassa 30 gram ditembakkan dengan kecepatan 600 m/s pada sepotong kayu yang digantung pada seutas tali. Jika ternyata peluru tembus masuk ke dalam kayu dan massa kayu adalah 5 kg, hitung kecepatan kayu sesaat setelah peluru tersebut menembusnya:

Diketahui:

m_p = massa peluru

m_p =30 gram= 0,03 kg

v_p = 600 m/s

m_k = massa kayu

m_k = 5 kg

v_k = 0 m/s (diam menggantung)

Rumus Hukum Kekekalan Momentum Menentukan Kecepatan Kayu Ditembak

Karana puluru tembus dan bersarang, maka kecepatan peluru sama dengan kecepatan kayu. Sehingga kecepatan kayu dapat dinyatakan dengan rumus berikut::

(m_p . v_p) + (m_k. v_k) = (m_p.v’) + (m_k . v’)

(0,03 . 600) + (5 . 0) = (0,03 + 5) . v’

18 + 0 =5,03 v’

v’ = 3,58 m/s

Jadi kecepatan gerak kayu setelah ditembak adalah = 3,58 m/s

Contoh Soal Dan Pembahasan Lainnya Di Akhir Artikel

Hukum Kekekalan Energi Momentum

Tumbukan antara dua benda dikatakan lenting (elastis) sempurna apabila jumlah energi mekanik benda sebelum dan sesudah tumbukan tetap .

Untuk benda yang bertumbukan pada bidang datar, energi potensial benda tidak berubah sehingga yang ditinjau hanya energi kinetiknya saja. Jadi, akan berlaku pernyataan bahwa jumlah energi kinetik (EK) benda sebelum dan sesudah bertumbukan adalah tetap.

EK₁ + EK₂ = EK’₁ + EK’₂

Jenis Jenis Tumbukan

Tumbukan Lenting Elastis Sempurna.

Tumbukan elastis sempurna terjadi antara dua benda atau lebih yang energi kinetiknya setelah tumbukan tidak ada yang hilang dan momentum linear totalnya tetap.

Jumlah momentum benda sebelum bertumbukan sama dengan jumlah momentum benda setelah bertumbukan. Selain itu, jumlah energi kinetik benda sebelum tumbukan juga sama dengan jumlah energi kinetik benda setelah tumbukan.

Ciri Tumbukan Elastis Sempurna

Adapun ciri tumbukan elastis sempurna adalah

Berlaku hukum kekekalan momentum

Berlaku hukum kekekalan energi kinetic

e = -Δv’/Δv

e = – (v₂’ – v₁’)/(v₂ – v₁)

e = 1

dengan keterangan

e = koefesien restitusi

pada tumbukan lenting sempurna ini, jika massa kedua benda yang bertumbukan sama, maka akan terjadi pertukaran besar dan arah kecepatan setelah tumbukan.

Tumbukan Lenting Elastis Sebagian

Tumbukan elastis sebagian terjadi antara dua benda atau lebih yang sebagian energi kinetiknya hilang setelah terjadi tumbukan. Sebagian energi berubah menjadi panas, bunyi, atau bentuk energi lainnya.

Momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah konstan. Tumbukan elastis sebagian terjadi ketika partikel- partikel yang bertumbukan tidak menempel bersama- sama setelah terjadi tumbukan.

Ciri Ciri Tumbukan Lenting Sebagian

Berlaku hukum kekekalan momentum

Tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetic

e = -Δv’/Δv

e = – (v₂’ – v₁’)/(v₂ – v₁)

0 < e < 1

Tumbukan Tidak Lenting Elastis

Tumbukan tidak elastis terjadi antara dua benda atau lebih yang energi kinetiknya setelah tumbukan hilang karena berubah menjadi panas, bunyi, atau bentuk energi lainnya.

Momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah konstan. Tumbukan tidak elastis terjadi jika partikel- partikel yang bertumbukan menempel bersama- sama setelah terjadi tumbukan.

Ciri Ciri Tumbukan Tidak Elastis

Berlaku hukum kekekaan momentum

Tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetic

v₁’= v₂’ = v’

e = 0

Contoh Soal Ujian Nasional Momentum

Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v₁ = 4m/s ke kiri, setelah membentur tembok bola memantul dengan kecepatan v₂ = 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan adalah:

Diketahui

m = 20 gram = 0,02kg

v₁ = -4 m/s

v₂ = 2 m/s

Rumus Menenukan Impul Dan Perubahan Momentum

Besarnya impul yang diakibatkan adanya perubahan momentum bola dapat dirumuskan seperti berikut:

I = Δp

I = m v₂ – m v₁

I = m (v₂ – v₁)

I = (0,02) (2 – (-4))

I = 0,02 x 6 = 0,12 Ns

Jadi impul yang disebabkan oleh perubahan momentum adalah 0,12 Ns

Contoh Soal Dan Pembahasan Lainnya Di Akhir Artikel

Koefisien Restitusi

Peristiwa tumbukan umumnya terjadi antara tumbukan elastis sempurna dan tidak elastis sempurna. Keelastikan suatu tumbukan dapat diukur dengan menggunakan koefisien restitusinya yaitu e.

Nilai restitusi (atau koefisien restitusi) bisa digunakan untuk menentukan ketinggian pantulan benda yang dijatuhkan ke lantai.

Koefisien Restitusi Pantulan Tubukan Momentum Impuls

Rumus Koefisien Restitusi

Nilai restitusinya dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

e = h₂/h₁

Dengan keterangan:

h₁ = ketinggian awal benda, m

h₂ = ketinggian patulan, m

Contoh Contoh Soal Dan Pembahasan Impul dan Momentum

). Contoh Soal Perhitungan Koefisien Restitusi Lantai

Koefisien restitusi lantai dapat ditentukan dengan menjatuhkan bola ke lantai. Bila bola dijatuhkan dari ketinggian 3 m kemudian bola memantul kembali sampai ketinggian 2,5 m. Berapakah koefisien restitusi lantai

Diketahui :

h₁= 3 m

h₂ = 2,5 m

Rumus Menentukan Kecepatan Bola Saat Sampai Di Lantai

Bola jatuh ke lantai dengan gerak jatuh bebas. Saat sampai di lantai kecepatan bola dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

v₁= (2gh)^0,5

v₁ = (2 x 9,8 x 3)^0,5

v₁= 7,7 m/s

Bola memantul ke atas dengan ketinggian 2,5 m, maka kecepatan bola tepat saat memantul sama dengan kecepatan saat bola jatuh dari ketinggian 2,5 m.

v₁’ = (2 x 9,8 x 2,5)^0,5

v₁’ = 7 m/s

Rumus Mencari Koefisien Restitusi Lantai Dengan Bola

Tumbukan terjadi antara bola dengan lantai, lantai tetap diam sehingga kecepatannya 0. Bola membalik ke atas setelah menumbuk lantai maka arah kecepatannya negatif.

Dengan demikian, koefisien restitusi lantai :

e = – (-7 – 0)/(7,7 – 0)

e = 0,91

jadi koefisien restitusi atau koefisien elastisitas lantai adalah 0,91

1). Contoh Soal Perhitungan Rumus Momentum Mobil Bergerak

Mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan kelajuan 108 km/jam. Hitunglah besarnya momentum mobil tersebut:

Diketahui:

m = 1000 kg

v = 108 km/jam = 30 m/s

Rumus Cara Menentukan Momentum Mobil Yang Bergerak

p = m x v

p = 1000 x 30

p = 30.000 kg.m/s

Jadi besar momentum mobil yang sedag melaju adalah 30.000 kg.m/s

2). Contoh Soal Momemtum Perhitungan Kecepatan Mobil

Mobil sedan melaju dengan kecepatan 20 m/s sehingga memiliki momentum sebesar 15.000 kg.m/s. Tentukan massa mobil sedan tersebut.

Diketahui:

v = 20 m/s

p = 15.000 k.m/s

Rumus Menghitung Massa Mobil Bermomentum

Massa mobil yang bergerak dengan momentum dapat dinyatakan dengan rumus berikut
p = m. v atau

m = p/v

m = 15000/20

m = 750 kg

Jadi, massa mobil sedan adalah 750 kg.

3). Contoh Soal Perhitungan Momentum Mobil dan Pengemudinya

Mobil bermassa 1200 kg yang dikemudikan seorang sopir bermassa 60 kg bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Hitung momentum mobil tersebut:

m_m= 1200 kg

m_s = 60 kg

v = 72 km/jam = 20 m/s

notasi m = mobil

notasi s = sopir

Rumus Momentum Mobil Dengan Pengemudinya

Besar momentum mobil beserta pengemudinya dapat dinyatakan dengan rumus berikut

p = (m_m + m_s)v

p = (1200 + 60)20

p = 25200 kg.m/s

Jadi momentum mobil dan pengemudinya adalah 25200 kg.m/s

4). Contoh Soal Pembahasan Rumus Impul Tendang Bola

Sebuah bola bermassa 600 gram ditendang dengan gaya 500 N. Jika kaki dan bola bersentuhan selama 0,4 detik, tentukan impuls pada peristiwa tersebut!

Diketahui:

m = 0,8 kg

F = 500 N

Δt = 0,4 s

Rumus Menentukan Impul Nendang Bola

Besarnya impul saat menendang bola dapat dinytakan dengan persamaan rumus berikut;

I = F Δt

I = 500 x 0,4

I = 200 N.s

Jadi impul saat menendang bola adalag 200 N.s

5). Contoh Soal Impul Menghitung Waktu Kontak Tendangan Bola

Sebuah bola bermassa 500 gram ditendang dengan gaya 400 N sehingga memiliki impul 300 N.s. Hitungan lamanya waktu kontak (sentuh) kaki dan bola bersentuhan.

Diketahui:

m = 500 g

I = 300 N.s

F = 400 N

Rumus Menghitung Lama Waktu Kontak Impul

Lama Waktu sentuhan bola dengan kaki dapat dinyatakan dengan rumus impul berikut

I = F Δt atau

Δt = I/ F

Δt = 300/400

Δt = 0,75 detik

Jadi, lama waktu sentuhan bola dan kaki adalah 0,75 detik.

6). Contoh Soal Impul Perubahan Momentum Menentukan Massa Bola

Pada suatu permainan sepak bola, seorang pemain melakukan tendangan pinalti. Tepat setelah ditendang bola melambung dengan kecepatan 70 m/s. Bila gaya tendangan 350 N dan sepatu pemain menyentuh bola selama 0,4 s maka tentukan:

a). impuls yang bekerja pada bola,

b). perubahan momentumnya,

c). massa bola!

Diketahui:

v₀ = 0,

v = 70 m/s,

F = 350 N dan

Δt = 0,4 s

Rumus Mencari Impul Bola Yang Ditendang

Nilai impuls yang bekerja pada bola dirumuskan dengan persamaan berikut:

I = F Δt

I = 350 x 0,4 = 140 N.s

jadi. besar impul yang bekerja pada bola adalah 140 N.s

Rumus Menentukan Perhubahan Bola Yang Ditendang

Perubahan momentum bola sama dengan besarnya impuls yang diterima dan dinyatakan dengan rumus berikut:

Δp = I = 140 kg m/s

Jadi besar perubahan momentum bola adalag 90 kg.m/s

Rumus Menghitung Massa Bola Pada Impul Dan Perubahan Momentum

Massa bola dapat ditentukan dengan hubungan berikut.

Δp = I

m Δv = 140

m . (70 – 0) = 140 berarti

m = 140/70

m = 2 kg

Jadi massa bola adalah 2 kg

7). Contoh Soal Hukum Kekekalan Momentum Perhitungan Kecepatan Senapan Saat Ditembakan

Sebutir peluru bermassa 45 gr ditembakan dari senapan yang massanya 1,5 kg. Jika peluru saat lepas memiliki kecepatan 120 m/s. Tentukan kecepatan senapan sesaat setelah peluru lepas

Diketahui

m_p = 45 gr = 4,5 x 10^-2 kg

m_s = 1,5 kg

v_p = 120 m/s

notasi p = peluru

notasi s = senapan

Rumus Hukum Kekekalan Momentum Mencari Kecepatan Senapan

Peluru dan senapan tidak dipengaruhi impuls dari luar sehingga berlaku hukum kekekalan momentum.

p_awal = p_akhir

0 = m_p v_p− m_s v_s

m_s v_s = m_p v_p

v_s = (m_p v_p)/m_s

v_s = (4,5 x 10^-2x 120)/1,5.

v_s= 3,6 m/s

Jadi kecepatan senapan Ketika peluru dilepaskan adalah 3,6 m/s

8). Contoh Soal Perhitungan Momentum Dua Bola Tumbukan

Bola A dengan massa 300 gram digelindingkan ke kanan dengan kelajuan 20 m/s dan bola B dengan massa 500 gram digelindingkan ke kiri dengan kelajuan 10 m/s. Jika kedua bola tersebut bertumbukan, hitunglah momentumnya

Diketahui:

m_A = 300 g = 0,3 kg

m_B = 500 g = 0,5 kg

v_A = 20 m/s

v_B = 10 m/s

Rumus Menentukan Momentum Dua Bola Tumbukan

Besarnya momentum yang terjadi Ketika dua bola saling tumbukan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

p_total = m_A v_A + m_B x v_B

p_total = (0,3 x 20) + (0,5 x 10)

p_total = 11 kg.m/s

Jadi momentum yang terjadi Ketika dua bola bermassa dan berkecepatan dah 11 kg.m/s

9). Contoh Soal Perhitungan Kecepata Benda Tumbukan Tidak Elastis

Dua benda dengan kecepatan 5 m/s dan 4 m/s bergerak searah dan segaris. Massa benda masing masing sebesar 3 kg dan 2 kg. Apabila terjadi tumbukan tidak lenting sama sekali (tidak elastis), tentukanlah kecepatan kedua benda tersebut setelah bertumbukan.

Diketahui:

v₁ = 5 m/s,

v₂= 4 m/s,

m₁ = 3 kg, dan

m₂ = 2 kg.

Rumus Cara Mencari Kecepatan Tumbukan Dua Benda Tidak Lenting Sama Sekali

Walaupun pada tumbukan tidak lenting sama sekali tidak berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik, namun pada tumbukan ini masih berlaku Hukum Kekekalan Momentum.

Pada tumbukan tidal lenting sama sekali, kedua benda Bersatu setelah tumbukan dan bergerak bersama sama dengan kecepatan sama.

Hukum kekekalan momentum untuk tumbukan tidak lenting sama sekali dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

m₁v₁ + m₂ v₂ = m₁ v’₁ + m₂ v’₂

karena bergerak dengan kecepatan sama maka

v’₁ = v’₂ = v’ sehingga dapat dinyatakan dengan rumus berikut

m₁ v₁ + m₂ v₂ = (m₁ + m₂)v’

v’= (m₁ v₁ + m₂ v₂)/(m₁ + m₂)

v’ = (3)(5) + (2)(4)/ (3 + 2) v

v‘ = 4,6 m/s

Jadi kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah 4,6 m/s.

10). Contoh Soal Perhitungan Tumbukan Tidak Elastis Peluru Senapan

Sebuah peluru bermassa 0,05 kg bergerak secara horisontal dengan kelajuan 300 m/det dan menancap pada sebuah balok bermassa 0,3 kg yang mula-mula diam pada sebuah meja yang licin.

a). Carilah kecepatan akhir peluru dan balok

b). Carilah tenaga mekanik awal dan akhir sistem

Diketahui :

m_p = 0,05 kg

m_b= 0,3 kg

v_p = 300 m/det

v_b = 0 m/det

notasi p = peluru

notasi b = balik

Rumus Hukum Kekekalan Momentum Menentukan Kecepatan Akhir Peluru Balok

Kecepatan akhir peluru dan balok adalah sama, karena peluru menancap pada balok. Artinya tumbukan tidak elastic dan dinyatakan dengan persamaan hukum kekekalan momentum berikut:

m_pv_p + m_b v_b = m_p v’_p+ m_b v’_b

v’₁ = v’₂ = v’

m_p v_p + m_b v_b = (m_p + m_b)v’

v’= (m_p v_p + m_b v_b)/(m_p + m_b)

v’ = (0,05)(300) + (0,3)(0)/ (0,05 + 0,3) v’

v‘ = 42,9 m/s

Jadi kecepatan peluru dan balok adalah 42,9 m/s

Rumus Perhitungan Energi Mekanik Awal Dan Akhir Tumbukan

Energi mekanik dalam hal ini adalah energi kinetik, energi potensial tidak berubah karena benda tidak bergerak naik ataupun turun.

Tenaga Kinetik Awal Tumbukan Peluru Balok

EK = K_peluru + K_balok

EK= ½ m_p v_p²

EK = ½ (0,05 x 300²) + (1/2(0,3 x (0)²)

EK = 2250 J

Jadi energi kinetic awal peluru dan balok adalah 2250 J

Tenaga Kinetik Akhir Tumbukan Peluru Balok

EK = ½ (m_p + m_b)(v’)²

EK = ½(0,05 + 0,3)(42,9)²

EK = 322,1 J

Jadi energi kinetic setelah terjadi tumbukan peluru dengan balok adalah 322,1 J

11). Contoh Soal Perhitungan Hukum Kekekalan Momentum Perahu Nelayan

Seorang nelayan bermassa 60 kg melompat keluar dari perahu yang bermassa 300 kg yang mula-mula diam. Jika kecepatan nelayan 8 m/det ke kanan, berapakah kecepatan perahu setelah nelayan tadi meloncat

Diketahui :

m_p= 300 kg

m_n= 60 kg

v_p = 0

v_n = 0

v_n’ = 8 m/det

notasi n = nelayan

notasi p = perahu

Rumus Hukum Kekekalan Momentum Menentukan Kecepatan Perahu

besar kecepatan perahu Ketika nelayan meloncat keluar dari perahu dapat dirumuskan dengan persamaan hukum kekekalan momentum berikut:

p_p + p_n = p_p’ + p_n’

m_pv_p + m_n v_n = m_p v’_p+ m_n v’_n

(0 + 0 )= (300 v’_p) + (60 x 8)

v’_p = – 1,6 m/s

Kecepatan perahu negatif, perahu bergerak berlawanan dengan arah gerak nelayan dengan kelajuan 1,6 m/det perahu bergerak ke kiri.

12). Contoh Soal Impul Perubahan Momentum Perhitungan Gaya

Sebuah gaya konstan bekerja pada benda yang mula-mula diam sehingga dalam waktu 0,2 detik kecepatan benda menjadi 5 m/s. Jika massa benda 600 gram, berapakah besar gaya tersebut.

Diketahui:

v₁= 0

Δt = 0,2 detik

v₂ = 5 m/s

m = 600 gram = 0,6 kg

Rumus Perhitungan Gaya Bekerja Pada Impul Perubahan Momentum

Besarnya gaya yang bekerja pada impul dan perubahan momentum dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F Δt = m v₂ – m v₁ atau

F = (m v₂ – m v₁)/ Δt

F = [(0,6 x 5) – (0,6 x 0)]/0,2

F = 15 N

Jadi gaya yang menyebabkan impul dan perubahan momentum adalah 15 N

13). Contoh Soal Menghitung Koefisien Restitusi Tumbukan Elastis Sebagian

Bola A 4 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Sedangkan bola B 6 kg bergerak di depan bola A dengan kecepatan 4 m/s searah. Setelah tumbukan kecepatan bola B menjadi 6 m/s. Tentukan:

a). kecepatan bola A setelah tumbukan,

b). koefisien restitusi!

Dketahui:

m_A = 4 kg

v_A = 8 m/s

m_B = 6 kg

v_B =4 m/s

v_B’ = 6 m/s

Rumus Mencari Kecepatan Bola Tumbukan Elastis Sebagian

Kecepatan tumubukan dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus persamaan hukum Kekekalan Momentum berikut:

m_A v_A + m_B v_B = m_A v_A’ + m_B v_B’

m_A v_A’ = (m_A v_A + m_B v_B) – (m_B v_B’)

4 x v_A’ = (4 x 8 + 6 x4) – (6 x 6)

v_A’ = 5 m/s

Jadi kecepatan bola B setelah tumbukan adalah 2,5 m/s

Rumus Perhitungan Koefisien Restitusi Bola Tumbukan Elastis Sebagian

Koefisien Restitusi dari dua bola yang bertumbukan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

e = – (v_A’ – v_B’)/(v_A – v_B)

e = – (5 – 6)/(8 – 4)

e = 0,25

Jadi koefisiensi restitusi tumbukan dua bola adalah 0,25. Ini artinya tumbukan bersifat elastis Sebagian.

14). Contoh Soal Perhitungan Koefisien Restitusi Bola Lantai

Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 3,6 m. Kemudian, terpental hingga mencapai ketinggian 90 cm. Berapakah koefisien restitusi antara lantai dan bola itu

Diketahui:

h = 3,6 m, dan

h’ = 90 cm = 0,9 m

Rumus Cara Mencari Koefisien Restitusi Antara Lantai Bola

Nilai koefisiensi resitutisi antara bola dan lantai dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

e = – (v₁’ – v₂’)/(v₁ – v₂) atau

e = √(h’/h)

e = √(0,9/3,6)

e = 0,5

Jadi nilai koefisien restitusi antara bola dan lantai adalah 0,5. Artinya tumbukan bersifat elastis Sebagian.

15). Contoh Soal Hukum Kekekalan Momentum Perhitungan Percepatan Roket

Sebuah roket menembakkan bahan bakar dengan laju 140 kg tiap detik. Hitung percepatan roket ketika kecepatannya 200 m/s relatif terhadap gas dan massa roket ketika itu adalah 1 ton. Jika:

a). medan gravitasi diabaikan.

b). dengan medan gravitasi dengan percepatan gravitasi g = 5 m/s²

Diketahui

Δm/Δt = 140 kg/s

v_r = 200 m/s

m = 1ton = 1000 kg

Rumus Mencari Percepatan Roket Tanpa Memperhitungkan Medan Gravitasi

Percapatan roket tanpa medan gravitasi g = 0 dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut:

a = [(v_r/m) x (Δm/Δt)] – g

a = (v_r/m) x (Δm/Δt)

a = (200/1000) x (140)

a = 28 m/s²

Jadi percepatan roket tanpa medan gravitasi adalah 28 m/s²

Rumus Mencari Percepatan Roket Dalam Medan Gravitasi

Medan gravitasi tidak diabaikan g = 5 m/s². Percepatan roket dapat dihitung dari hasil a dikurangi dengan percepatan akibat gravitasi ini.

a = [(v_r/m) x (Δm/Δt)] – g

a = [(200/1000) x (140)] – 5

a = 23 m/s²

Jadi percepatan roket dengan memperhitungkan medan gravitasi adalah 23 m/s²

Daftar Pustaka:

Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Ardra. Biz, 2020, “Hukum Kekekalan Energi Momentum Impul: Pengertian Restitusi Tumbukan Tidak Lenting Elastis Sempurna, Contoh Soal Perhitungan.

Elastisitas Hukum Hooke: Pengerian Gaya Pemulih Rumus Konstanta Pengganti Susunan Seri Paralel Energi Potensial Pegas Contoh Soal Perhitungan 10,

Pengertian Elastisitas Bahan Material. Elastisitas adalah kemampuan benda untuk kembali pada keadaan semula setelah gaya yang mempengaruhinya dihilangkan.

Benda yang memiliki kemampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya ditiadakan disebut benda elastis. Sedangkan yang tidak mampu kembali ke bentuk semula disebut benda plastis.

Contoh Benda Elastis dan Plastis

Adapun Contoh benda elastis adalah karet, pegas, logam pada kondisi tertentu dapat menunjukkan sifat elastis-nya.

Tegangan

Tegangan atau stress merupakan hasil bagi antara gaya dengan luas penampang benda. Tegangan adalah gaya persatuan luas.

Rumus Tegangan

Tegangan yang dialami oleh suatu benda yang memiliki luas penampang A akibat diberi gaya sebesar F dapat ditentukan dengan menggunakan formula persamaan rumus berikut:

σ = F/A

Dengan keterangan:

σ = tegangan (N/m²)

F = gaya (N)

A = luas penampang (m²)

Regangan

Regangan atau strain dapat didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan Panjang benda dengan Panjang awal benda.

Rumus Regangan

Besar reganag yang alami oleh suatu benda dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

e = Δl/l

dengan keterangan:

e = regangan

Δl = pertambahan Panjang (m)

l₀ = Panjang awal

Modulus Elastisitas

Modulus elastis atau modulus Young adalah perbandingan perbandingan antara tegangan dan regangan. Modulus elastisitas dinyatakan dengan rumus berikut:

E = σ /e

E =(F/A)/(Δl/l)

E = (F/A) x (l₀/Δl)

Dengan keterangan:

E = Modulus elastisitas

Contoh Soal Perhitungan Tegangan Regangan Modulus Elastisitas Young

Seutas kawat memiliki penjang 50 cm dan luas penampangnya 2 cm². Sebuah gaya yang besarnya 50 N bekerja pada kawat tersebut dan menyebabkan Panjang kawat menjadi 50,8 cm Hitunglah regangan, tegangan dan modulus elastisitas kawat tersebut

Diketahui:

l = 50 cm = 0,5m

Δl = 50,8 – 50 = 0,8 cm

Δl = 0,008 m

F = 50 N

A = 2 cm² = 0,0002 m²

Rumus Menghitung Regangan Benda Kawat

Regangan Kawat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut

e = Δl/l

e = 0,008/0,5

e = 0,016

Rumus Perhitungan Tegangan Benda Kawat

Tegangan kawat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus berikut

σ= F/A

σ = 50/0,0002

σ = 250 kN/m²

Perhitungan Modulus Elastisitas Young Kawat

Modulus Elastisitas kawat dapat dihitung dengan persamaan berikut:

E = σ/e

E = (250 kN/m²)/0,016

E = 15,6 x 10⁶ N/m²

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Hukum Hooke Pada Pegas

Hukum Hooke menyatakan, “bahwa jika gaya Tarik tidak melebihi batas elastis pegas, maka pertambahan Panjang pegas sebanding dengan gaya tariknya”.

Jika sebuah pegas diberi gangguan sehingga pegas merenggang (pegas ditarik) atau merapat (pagas ditekan), maka pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang arahnya selalu menuju titik asal.

Gaya Pemulih Pegas

Gaya yang timbul pada pegas untuk mengembalikan posisinya ke keadaan setimbang disebut gaya pemulih pada pegas.

Besar gaya pemulih pada pegas sebanding dengan gangguan atau simpangan yang dialami oleh pegas.

Jika sebuah pegas diberi gaya sebesar F (dalam bentuk bola pejal), maka Panjang pegas akan berubah dari pajang awal l₀ (atau X₀) menjadi Panjang akhir l₁ (atau X₁) seperti ditunjukkan pada gambar.

rumus gaya pegas — Gaya Pegas Hukum Hooke l = X

Rumus Hukum Hooke

Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

F = – K.ΔX

Dengan keterangan:

Pada gambar notasi panjang adalah l.

l = X

Δl = ΔX

F = gaya Tarik (N)

K= konstanta gaya pegas (N/m)

ΔX = peratambahan Panjang atau simpangan (m)

X₀ = Panjang awal (m)

X₁ = Panjang akhir (m)

Konstanta pegas menunjukkan perbandingan antara gaya dengan Δl. Selama gaya tidak melampaui titik patah (melampaui ketahan pegas), maka besarnya gaya sebanding dengan perubahan panjang pegas.

Tanda (-) negatif pada rumus hukum Hooke menunjukkan bahwa arah gaya pemulih yang senantiasa menuju ke titik kesetimbangan selalu berlawanan dengan arah gaya penyebabnya atau arah simpangannya. Namun dalam notasi skalar, tanda negatif dihilangkan sehingga hukum Hooke menjadi:

F = K.ΔX

Contoh Soal Ujian Elastisitas Pegas Hukum Hooke

Sebuah pegas yang memiliki konstanta gaya pegas sebesar 50 N/m ditekan sehingga pegas yang panjang awalnya 5 cm menjadi 2 cm. Berapa besar gaya pegas:

Diketahui :

K = 50 N/m

X₀= 5 cm = 0,05m

X₁= 2 cm = 0,02,

ΔX = 0,05 m – 0,02m = 0,03 m

Rumus Menghitunga Gaya Pegas Hukum Hooke

Besar gaya pegas dapat dinyatakan dengan mengggunakan persamaan rumus berikut:

F = K.ΔX

F = (50 N/m)(0,03 m) = 1,5 N

Besar gaya yang dilakukan oleh pegas adalah 1,5 N.

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Contoh Soal Perhitungan Rumus Persamaan Hukum Hooke

Berapa gaya yang dikerahkan agar sebuah pegas dengan konstanta pegas 50 N/m yang panjang mula-mula 5 cm menjadi 7 cm?

Diketahui :

K = 50 N/m,

X₀ = 5 cm = 0,05 m,

X₁= 7 cm = 0,07,

ΔX = 0,07 m – 0,05m = 0,02 m

Rumus Menghitunga Gaya Pegas Hukum Hooke

Besar gaya pegas dihitung dengan rumus hukum Hooke berikut

F = K.ΔX

F = (50 N/m)(0,02 m) = 1 N

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Susunan Pegas Hukum Hooke

Sebuah sistem pegas terdiri atas berbagai pegas yang disusun. Pegas dapat disusun dengan dua cara yaitu susunan pegas seri dan susunan pegas parallel.

Susunan Pegas Secara Seri Hukum Hooke

Dua atau lebih pegas yang disusun secara seri dapat digantikan oleh satu pegas saja. Pegas pengganti ini harus mempunyai konstanta pegas yang besarnya sama dengan konstanta pegas total.

Hal- hal yang berkaitan dengan pegas pengganti dari susunan pegas secara seri adalah sebagai berikut.

Gaya yang menarik pegas pengganti dan Gaya yang menarik masing- masing pegas adalah sama besar yaitu

F₁ = F₂ = F

Pertambahan panjang pegas pengganti sama dengan jumlah dari pertambahan Panjang masing masing pegas yaitu

ΔX = ΔX₁ + ΔX₂

Rumus Tetapan Pegas Pengganti Susunan Seri Hukum Hooke

Tetapan pegas untuk susunan seri dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

1/K_s = 1/K₁ + 1/K₂

dan secara umum dapat dituliskan sebagai berikut.

1/K_s = 1/K₁ + 1/K₂ + 1/K₃ + …

Dengan Keterangan :

K_s= konstanta pegas pengganti susunan seri

Susunan Pegas Secara Paralel Hukum Hooke

Dua atau lebih pegas yang disusun secara paralel dapat digantikan oleh satu pegas saja. Pegas penggantiny ini harus mempunyai konstanta pegas yang besarnya sama dengan konstanta pegas total.

Rumus Konstanta Gaya Pegas Susunan Paralel

Hal- hal yang berkaitan dengan pegas pengganti dari susunan pegas secara paralel adalah sebagai berikut.

Gaya yang menarik pegas pengganti sama dengan jumlah gaya yang menarik masing- masing pegas

F = F1 + F2

Pertambahan panjang pegas pengganti dan pertambahan Panjang masing- masing pegas adalah sama besar

ΔX =ΔX₁=ΔX₂

Rumus Tetapan Pegas Pengganti Susunan Paralel Hukum Hooke

Tetapan pegas pengganti susunan paralel dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut;

K_p = K₁ + K₂

atau secara umum dapat ditulis sebagai berikut.

K_p = K₁ + K₂ + K₃ + …

Dengan Keterangan :

K_p = konstanta pegas pengganti susunan parallel

Susunan Pegas Secara Gabungan Seri dan Paralel Hukum Hooke

Dan hal- hal yang berkaitan dengan pegas pengganti dari susunan pegas gabungan seri dan paralel adalah sebagai berikut.

Rumus Konstanta Gaya Pegas Susunan Paralel Seri

Gaya pengganti (F) adalah F1 + F2 = F

Pertambahan panjang pegas ΔX

ΔX₁ = ΔX₂

ΔX = ΔX₁ + ΔX₃ atau

ΔX= ΔX₂ + ΔX₃

Rumus Tetapan Pegas Pengganti Seri Paralel Hukum Hooke

Tetapan pegas pengganti susunan seri paralel K_tot dapat dinyatakan dengan menggunakan formula seperti berikut:

1/(K₁ + K₂) + 1/K₃ = 1/K_tot

Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas adalah usaha yang dilakukan pegas pada saat pegas mengalami pertambahan Panjang.

Rumus Energi Potensian Pegas

Energi potensial suatu pegas dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

E_p = ½ K (ΔX)²

Dengan keterangan:

E_p = energi potensial pegas (joule)

K = konstanta pegas (N/m)

ΔX = pertambahan Panjang (m)

Contoh Soal Ujian Energi Potensial Pegas

Sebuah pegas dapat direnggangkan sehingga bertambah panjang 20 cm dengan energi potensial 2 joule. Berapakah konstanta gaya pegas tersebut?

Diketahui:

ΔX = 20 cm = 0,2 m

E_P = 2 Joule

Rumus Menghitung Konstanta Pegas Dari Energi Potensial

E_P= ½ K(ΔX)²

2 = 0,5. K . (0,2)²

K = 100/N/m

Jadi Konstanta pagas adalah 100 N/m

Contoh Contoh Soal Dan Pembahasan Secara Lengkap

1). Contoh Soal Perhitungan Konstanta Gaya Pegas Diregang Energi Potensial

Sebuah pegas dapat direnggang hingga bertambah panjang 5 cm dengan energi potensial 0,25 joule. Berapakah konstanta gaya pegas tersebut?

Diketahui:

ΔX = 5 cm = 0,05 m

EP = 0,25 Joule

Rumus Cara Menghitung Konstanta Gaya Pegas Yang Diregang Energi Potensial

Besarnya konstanta gaya yang dimiliki pegas dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

Ep = ½ K (ΔX)²

K = 2 Ep/(ΔX)²

K = 2 x 0,25/(0,05)²

K = 200 N/m

Jadi konstanta pegas adalah 200 N/m

2). Contoh Soal Perhitungan Pertambahan Panjang Pegas Seri Paralel

Dua buah pegas dengan panjang sama dan konstanta gaya masing-masing 150 N/m dan 300 N/m dirangkai. Pada ujung rangkaian digantungkan beban dengan massa 0,45 kg. Berapakah pertambahan panjang rangkaian pegas jika kedua pegas dirangkai secara:

a). seri

b). paralel?

Diketahui:

K₁ = 150 N/m ;

K₂ = 300 N/m ;

m = 0,45 kg

Rumus Mencari Konstanta Pengganti Pegas Seri

Konstanta pegas yang dirangkai secara seri dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

1/K_s = 1/K₁ + 1/K₂

1/K_s = = 1/150 + 1/300

1/K_s = 3/300

K_s = 100 N/m

notasi s = seri

jadi konstanta pengganti dua pegas yang diseri adalah 100 N/m

Rumus Mencari Perpanjangan Pegas Dirangkai Seri

Perubahan Panjang pegas yang disusun seri Ketika diberi beban gaya dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F = K_s ΔX atau

ΔX = F/K_s

ΔX = (0,45 x 10)/100

ΔX = 0,045 m

Jadi pertambahan Panjang dua pegas yang diseri adalah 0,045 m

Rumus Menghitung Konstanta Pegas Paralel

Konstanta pegas yang disusun parallel dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut

K_p = K₁ + K₂

K_p = 150 + 300

K_p = 450 N/m

notasi p = parallel

Jadi konstanta pegas pengganti yang disusun parallel adalah 450 N/m

Rumus Menentukan Pertambahan Panjang Pegas Disusun Paralel

Perpanjangan pegas yang disusun parallel dapat dihitung dengan rumus berikut:

F = K_p ΔX atau

ΔX = F/K_p

ΔX = (0,45 x 10)/450

ΔX = 0,01 m

Jadi pertambahan Panjang dua pegas yang diparalel adalah 0,01 m

3). Contoh Soal Perhitungan Pertambahan Panjang Pegas Beban Bertambah

Sebuah bahan elastis dalam keadaan tergantung bebas. Pada saat ujung yang bebas digantungi dengan beban 100 gram, bahan elastis bertambah panjang 10 mm. Berapakah pertambahan panjang bahan elastis tersebut jika ujung yang bebas digantungi dengan beban 300 gram

Diketahui:

m₁ = 100 gram;

ΔX₁ = 10 mm

m₂ = 300 gram

beban menjadi 3 kalinya.

Rumus Mencari Pertambahan Pegas Yang Diberi Beban Bertambah

Besar pertambahan Panjang pegas yang diberi beban tambahan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Gaya pegas pertama

F₁ = K ΔX₁

K = F₁/ΔX₁

Gaya pegas kedua

F₂ = K ΔX₂

K = F₂/ΔX₂

sehingga

F₁/ΔX₁ = F₂/ΔX₂

ΔX₂ = (m₂ x g x ΔX₁)/m₁ x g

ΔX₂ = (m₂ x ΔX₁)/m₁

ΔX₂= (300 x 10)/100

ΔX₂ = 30 mm

Jadi pertambahan Panjang pegas Ketika bebannya menjadi tiga kalinya adalah 30 mm.

4). Contoh Soal Menentukan Gaya Pemulih Pegas

Pegas yang tergantung tanpa beban panjangnya 30 cm. Kemudian, ujung bawah pegas digantungi beban 100 gram sehingga panjang pegas menjadi 35 cm. Jika beban ditarik ke bawah sejauh 8 cm dan percepatan gravitasi Bumi 10 m/s2, tentukan gaya pemulih pada pegas itu.

Diketahui:

X = 30 cm,

X₁ = 35 cm,

ΔX = 35 – 30 = 5 cm

ΔX₂= 8 cm,

m = 100 g, dan

g = 10 m/s².

F = 0,1 x 10 = 1 N

Rumus Mencari Kanstanta Pegas

Besar konstanta pegas dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F = K ΔX atau

K = F/ΔX

K = 1/(0,05)

K = 20 N/m

Jadi konstanta pegas adalah 20 N/m

Rumus Menentukan Pemulih Pegas

Gaya pegas yang diperlukan untuk mengembalikan posisis pegas ke kondisi kesetimbangan adalah:

F = K ΔX₂ atau

F = (20) (0,08 m) = 1,8 N

Jadi gaya pegas yang diperluka untuk memulihkan ke kondisi setimbang adalah 1,8 N

5). Contoh Soal Perhitungan Konstanta Dan Perpanjangan Pegas Seri Paralel

Perhatikanlah gambar sistem pegas di bawah. Jika k₁ = k₂ = 300 N/m, k₃ = 600 N/m, dan beban m = 1,5 kg, tentukanlah:

a). tetapan sistem pegas, dan

b). pertambahan panjang sistem pegas.

Diketahui:

K₁ = K₂ = 300 N/m,

K₃ = 600 N/m,

m = 1,5 kg,

Rumus Menghitung Konstanta Pegas Pengganti Seri Paralel

Konstanta pegas pengganti parallel dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

K_p= K₁ + K₂

K_p= 300 + 300 = 600 N/m

Konstanta Pegas Total

1/Kt= 1/K_p + 1/K₃

1/K_t = 1/600 + 1/600

K_t = 300 N/m

jadi konstanta pegas total sebagai pengganti konstanta pegas parallel seri adalah 600 N/m

Rumus Menghitung Perpanjangan Pegas Paralel Seri

Perpanjang pegas yang disusun secara parallel dan seri dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut

F = K_t ΔX atau

ΔX = F/K_t

ΔX = (1,5 x10)/300

ΔX = 0,05 m = 5 cm

Jadi pertambahan Panjang pegas yang disusun secara parallel seri adalah 5 cm

6). Contoh Soal Perhitungan Energi Potensial Elastis Pegas

Sebuah pegas menggantung dalam keadaan normal, panjangnya 20 cm. Ketika pada ujungnya diberi beban 200 gram, panjangnya menjadi 25 cm. Jika pegas ditarik sepanjang 5 cm, hitunglah energi potensial elastis pegas. (g = 10 m/s²)

Diketahui:

X = 20 cm

ΔX₁ = (25 – 20) cm = 5 cm = 0,05 m

ΔX₂= 5 cm = 5 x 10^-2 m

m = 200 g = 0,2 kg

Rumus Mencari Konstanta Elastis Pegas

Besarnya konstanta pegas dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut:

F = K ΔX₁ atau

K = F/ΔX₁

F = m.g = 0,2 x 10

F = 2 N sehingga

K = 2/0,05

K = 40 N/m

Jadi konstanta pegas adalah 40 N/m

Rumus Menghitung Energi Potensial Perpanjangan Elastis Pegas

Energi potensial pegas yang dibutuhkan untuk menghasilkan perpanjangan pegas dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

Ep = ½ K (ΔX₂)²

Ep = ½ x 40 x (0,05)²

Ep = 0,05 J

Jadi energi potensial yang dibutuhkan untuk memperpanjang pegas adalah 0,05 J.

7). Contoh Soal Perhitungan Gaya Untuk Pertambahan Panjang Elsatis Pegas

Berapa gaya yang dikerahkan agar sebuah pegas dengan konstanta pegas 80 N/m yang panjang mula-mula 6 cm menjadi 10 cm?

Diketahui :

K= 80 N/m,

X₁ = 6 cm = 0,06 m,

X₂ = 10 cm = 0,1 m

ΔX = 0,1 – 0,06 = 0,04 m

Rumus Mencari Gaya Elastis Pegas

Besar gaya yang dibutuhkan agar pegas bertambah Panjang atau meregang, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F = – K ΔX

F = (-80)(0,04 m)

F = – 3,2 N (ini gaya pegas)

Gaya yang harus dikerahkan agar pegas meregang besarnya sama dengan gaya pegas tetapi berlawanan arah. Besar gaya yang harus dikerahkan 3,2 N.

8) Contoh Soal Menentukan Gaya Elastis Pegas

Sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 60 N/m ditekan sehingga pegas yang panjang 8 cm menjadi 5 cm. Berapa besar gaya pegas?

Diketahui :

K= 60 N/m

X₁ = 8 cm = 0,08m

X₂ = 5 cm = 0,05,

ΔX = 0,05 m – 0,08m = -0,03 m

Rumus Menghitung Gaya Elasti Pegas Oleh Beban

Besar gaya pegas dapat dinyatakan dengan rumus berikut

F = -K ΔX

F = (-60 N/m)(-0,03 m)

F = 1,8 N (ini gaya pegas)

Besar gaya yang dilakukan oleh pegas adalah 1,8 N. Gaya yang harus dikerahkan dari luar agar pegas tertekan sebesar 3 cm adalah sebesar 1,8 N arahnya berlawanan dengan gaya pegas.

9). Contoh Soal Perhitungan Perpanjangan Pegas Energi Potensial

Sebuah pegas mempunyai tetapan K 500 N/m. Berapa pertambahan panjang pegas jika diregang dengan energi potensial 2,5 Joule.

Diketahui :

K = 500 N/m

Ep = 25 J

Rumus Mencari Pertambahan Panjang Pegas Oleh Energi Potesial

Perubahan Panjang pegas oleh energi potensial dapat dinyatakan oleh rumus berikut:

Ep = ½ K (ΔX)² atau

(ΔX)² = 2 Ep/K

(ΔX)² = (2 x 2,5)/500

(ΔX)² = 0,01

(ΔX) = 0,1 m

Jadi, pegas bertambah panjang sebesar 0,1 m

10). Contoh Soal Perhitungan Periode Gerak Harmonik Pegas

Gerak harmonik pada pegas menggunakan pegas dengan Konstanta 10 N/m dan massa beban yang digantungkan 900 gram. Selama beban bergetar, berapakah waktu yang diperlukan untuk 20 getaran?

Diketahui:

K = 10 N/m

m = 900 gram = 0,9 Kg

N = 20 getaran

Rumus Periode Getaran Harmonik Pegas

Periode harmonic getaran pegas dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

T = 2 π √(m/K)

T = 2 x 3,14 √(0,9/10)

T = 1,884 detik

Waktu yang dibutuh untuk melakukan 20 getaran adalah

t = T N

t = 1,884 x 20

t = 38,68 detik

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 20 getaran adalah 38,68 detik.

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Elastisitas Hukum Hooke: Pengerian Gaya Pemulih Rumus Konstanta Pengganti Susunan Seri Paralel Energi Potensial Pegas Contoh Soal Perhitungan 10. Perhitungan Rumus Mencari Konstanta Pengganti Pegas Seri Paralel, Contoh Soal Rumus Perhitungan Gaya Pemulih Pegas, Pengertian Bunyi Rumus Hukum Hooke Dan Contoh Soal Perhitungan, Contoh Soal Rumus Perhitungan Energi Potensial Pegas,

Hukum Coulomb: Pengertian Gaya Elektrostatik Energi Usaha Medan Potensial Listrik Contoh Soal Rumus Perhitungan,

Pengertian Listrik Statis atau Elokrostatis . Pada dasarnya Listrik dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Listrik statis berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan diam, tidak ada gerakan atau aliran muatan listrik. Sedangkan listrik dinamis berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan bergerak.

Listrik statis terbentuk akibat adanya interaksi antara partikel- partikel yang bermuatan listrik, elektron negatif, dan proton positif pada atom.

Sifat kelistrikan suatu benda ditunjukkan oleh adanya muatan listrik yang terdapat pada benda tersebut. Suatu benda dikatakan bermuatan listrik jika atom- atom benda tersebut kekurangan atau kelebihan elektron.

Besarnya muatan listrik tergantung pada seberapa banyak atom- atom tersebut kekurangan atau kelebihan elektron. Semakin banyak atom-atomnya kekurangan atau kelebihan elektron, maka semakin besar muatannya.

Ada dua jenis muatan listrik yaitu muatan positif dan negatif. Suatu benda dikatakan bermuatan positif jika kelebihan proton atau kekurangan elektron, dan sebaliknya benda akan bermuatan negatif jika kelebihan elektron atau kekurangan proton.

Cara Membuat Muatan Listrik Benda

Cara tradisional untuk membuat benda bermuatan listrik dapat dilakukan dengan gosokan. Jika dua benda. Jika saling digosokan, maka elektron dari benda yang satu akan pindah ke benda yang lainnya.

Dengn demikian, benda yang kehilangan elektron akan bermuatan positif dan benda yang menerima pindahan electron akan bermuatan negatif.

Cara membuat benda bermuatan listrik selain dengan cara menggosok dapat juga dengan cara pemanasan dan cara induksi.

Sifat Muatan Listrik

Sifat-sifat yang dimiliki oleh muatan listrik adalah:

– Muatan listrik yang sejenis yaitu negatif dengan negatif atau positif dengan positif, jika didekatkan akan saling tolak menolak.

– Muatan listrik yang tidak sejenis yaotu negatif dengan positif, jika didekatkan akan saling tarik- menarik.

Satuan Muatan Listrik

Satuan muatan listrik dalam SI dinyatakan dengan Coulumb disingkat C, satuan tersebut diambill dari nama seorang fisikawan Perancis Charles Augustin Coulumb (1736-1806)

Hukum Coulomb

Hukum Coloumb adalah aturan yang mengemukakan tentang hubungan antara gaya listrik dan besar masing masing muatan listrik.

Hukum Coulomb Menyatakan bahwa “Gaya listrik yaitu tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan sebanding dengan besar muatan listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua muatan listrik”.

Secara matematis, Hukum Coloumb dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

F = k (q₁x q₂)/r² atau

F = (1/4πε₀) x (q₁x q₂)/r²

Dengan Keterangan:

F = gaya Coloumb (Newton = N)

q₁, q₂ = muatan listrik benda 1 dan 2 (Coloumb = C)

r = jarak antara dua muatan listrik (m)

k = konstanta pembanding = konstanta gaya Coloumb

k = (1/4πε₀)

k = 9 × 10⁹ Nm²C^-2

ε₀ = permitivitas ruang hampa

ε₀ = 8,854 × 10^-12 C² N^-1 m^-2

Contoh Soal Perhitungan Rumus Coulomb

Dua keping logam yang bermuatan listrik masing- masing +4 × 10^-9 C dan +6 × 10^-9 C terpisah sejauh 5 cm. Berapakah besar gaya tolak- menolak kedua keeping logam tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

q₁ = 4 × 10^-9 C

q₂ = 6 × 10^-9 C

r = 5 cm = 0,03 m

k = 9 × 10⁹ Nm² C^-2

Ditanya :

Gaya tolak menolak F

Jawab:

F = k (q₁x q₂)/r² jadi

F = 9 x 10⁹ (4 × 10^-9 x 6 × 10^-9)/(0,05)²

F = 8,6 × 10^-5 N

Jadi, besar gaya tolak- menolak antara dua keping logam tersebut adalah 8,6 × 10^-5 N.

Soal Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Elektroskop

Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda.

Salah satu jenis elektroskop yang umun digunakan adalah elektroskop daun. Bagian penting elektroskop daun adalah sebuah tangkai logam dari bagian logam kuningan dengan ujung bawah berbentuk pipih.

Pada ujung ini ditempatkan dua helai logam sangat tipis yang terbuat dari bahan aluminium atau emas, biasa disebut dengan bagian daun.

Ujung atas berbentuk cakram atau bola yang berfungsi sebagai penghantar muatan dan kotak kaca.

Pengertian Medan Listrik

Medan listrik didefinisikan sebagai daerah atau ruangan di sekitar benda bermuatan listrik. Jadi ada daerah atau ruang yang mengelilingi benda yang bermuatan listrik. Ketika sebuah benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut, maka benda tersebut akan mendapat gaya listrik yang disebut dengan gaya eloktrostatis atau gaya Coulomb. Jadi sebenarnya, medan listrik merupakan tempat atau daerah yang masih dipengaruhi oleh gaya Coulomb.

Pengertian Garis Medan Listrik

Garis- garis gaya listrik yaitu garis lengkung yang menggambarkan lintasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik. Garis garis gaya listrik ini menunjukkan arah medan listrik pada setiap titik.

Garis gaya listrik tidak mungkin akan berpotongan, sebab garis gaya listrik merupakan garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif dan akan berakhir di benda yang bermuatan negatif.

Garis medan listrik disebut juga sebagai garis gaya listrik, karena garis tersebut menunjukkan arah gaya pada suatu muatan.

Garis-garis gaya listrik pada muatan positif bergerak keluar dan pada muatan negatif menuju ke pusat. Garis-garis gaya berasal dari muatan positif dan berakhir pada muatan negatif.

Pengertian Kuat Medan Listrik

Medan listrik dapat dinyatakan dengan kerapatan garis-garis gaya listrik. Medan listrik antara muatan negatif dan muatan positif terjadi sangat besar karena adanya kerapatan garis- garis gaya listrik.

Medan listrik yang terjadi antara muatan positif dengan muatan positif kecil karena tidak adanya kerapatan garis-garis gaya listrik. Jadi, makin banyak garis garis gaya listrik di suatu tempat antara dua muatan makin besar medan listriknya.

Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan yang ditempatkan pada suatu titik. Kuat medan listrik merupakan ukuran kekuatan dari medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan pada suatu titik, Kuat medan listrik dinyatakan dengan lambang E.

Perhatikan gambar berikut.

Muatan q₂ terletak di posisi titip T dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan q₁. Jarak muatan q₂ pada titik T dari muatan q₁ adalah r.

Besarnya Gaya Coulumb yang ditimbulkan oleh muatan q₁ dan q₂dinyatakan dengan persamaan rumus berikut

F = k (q₁x q₂)/r²

Sedangkan besarnya Kuat medan listrik di titip P yang dialami atau dirasakan oleh muatan q₂ dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

E = F/q₂

Substitusi kedua persamaan tersebut, sehingga kuat medan listrik yang dialami oleh muatan q₂ adalah:

E = k q₁/r²

Dengan Keterangan

E = kuat medan listrik di suatu titik T (N/C)

q₁ = muatan listrik sebagai sumber medan (coulomb)

q₂ = muatan listrik pada suatu titik (T) dalam medan listrik (coulomb)

r = jarak titik T dari muatan q₁ (m)

k = 9.10⁹ Nm²/C²

Kuat medan listrik di titik T yang dirasakan oleh muatan q2 merupakan kuat medan listrik yang dihasilkan oleh muatan q₁. Jadi Kuat medan listrik ini bukanlah kuat medan listrik dari muatan q₂.

Dari persamaannya dapat dikatakan bahwa Kuat medan listrik di titik T dengan jarak r tidak tergantung pada besarnya muatan q₂

Contoh Soal Perhitungan Arah Kuat Medan Titik P

Sebuah titik P berada pada jarak 20 cm dari sebuah muatan q = 16 μC. Hitung besar dan arah medan lisrik di titik P.

Dan hitung percapatan awal jika sebuah muatan q = 5μC yang bermassa 3 gram dilepaskan dari titik P.

Diketahui:

q = 16 μC = 1,6 x 10^-5 C

r = 20 cm = 0,2 m

m = 3 gram

Menghitung Kuat Medan Di Titik P

E_p = k q/(r)²

E_P= 9×10⁹(1,6×10^-5)/(0,2)²

E_P = 3,6 x10⁶ N/C

Muatan q adalah positif, jadi Arah Medan Listriknya Menjauhi muatan q

Rumus Menghitung Percepatan Muatan Di Medan Listrik Titik P

Besarnya percepatan sebuah partikel yang berada dalam medan listrik di titik P dapat dihitung dengan Hukum Newton 2 seperti berikut:

F = m.a atau

a = F/m

a = percepatan awal partikel

m = massa partikel

F = Gaya yang diterima partikel dalam medan listrik di titik P.

Menghitung Gaya Elektrostatik Partikel Dalam Medan Listrik Di Titik P

Besar gaya dalam medan listrik di titik P dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F = q E_P

q = 5 μC = 5 x10^-6C

Diketahui dari perhitungan di atas

E_P = 3,6 x10⁶ N/C

F_P = (5 x10^-6)(3,6 x10⁶)

F_P = 18 N

Maka Percepatan awal partikel adalah

a = F/m

m = 3 gram = 3 x 10^-3 kg

a = 18/(3 x10^-3)

a = 6 x10³ m/s²

Jadi, Ketika partikel berada dalam medan listrik di titik P, maka akan bergerak dengan percepatan awal 6 x10^-3 m/s².

Soal Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Hukum Gauss.

Hukum Gauss menyatakan bahwa bahwa jumlah aljabar garis-garis gaya magnet (fluks) listrik yang menembus permukaan tertutup sebanding dengan jumlah aljabar muatan listrik di dalam permukaan tersebut.

Fluks Listrik

Fluks listrik adalah Jumlah garis garis gaya medan listrik yang menembus suatu bidang dalam arah tegak lurus. Sedangkan Kuat medan listrik menunjukkan kerapatan garis garis medan listrik. Dari dua perngertian tersebut, Fluks listrik dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

φ = E. A

Jika terdapat garis garis gaya suatu medan listrik homogen yang memiliki kuat medan E dan menembus tegak lurus suatu bidang A, maka jumlah garis medan yang menembus tegak lurus bidang tersebut sama dengan perkalian E dan A.

Jika garis gaya menembus bidang tidak tegak lurus, maka fluks listriknya adalah:

φ = E . A cos q

Dengan keterangan:

φ = Fluks listrik (weber atau Nm²/C)

E = kuat medan listrik (N/C)

A = luas bidang yang ditembus garis garis gaya (m²)

θ = sudut antar E dengan norma bidang A

Contoh Soal Fluks Listrik Hukum Gauss

Hitunglah fluks lsitrik pada suatu bidang persegi yang berukuran 20 x 15 cm, jika kuat medan listrik homogen sebesar 150 N//C. Bila medan listrik sejajar dengan bidang dan tegak lurus terhadap bidangnya.

Besar Fluks Sejajar Bidang

Diketahui

A = 0,2 x 0,15 = 0,03m²

E = 150 N/C

cos θ = 90^o

Jawab

φ = E . A cos q

φ = 150 x 0,03 x cos 90

φ = 150 x 0,03 x 0

φ = 0

Besar Fluks Tegak Lurus bidang

φ = E . A cos q

φ = 150 x 0,03 x cos 0

φ = 150 x 0,03 x 1

φ = 4,5 Nm²/C

Energi Potensial Listrik

Besarnya energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan dalam medan listrik bergantung pada besar muatan yang dipindahkan dan jarak perpindahannya.

Perhatikan gambar berikut

Muatan q₂ terletak pada titik T dalam medan listrik yang dihasilkan oleh muatan q₁. Jarak antara titip T yang ditempai muatan q₁ dengan muatan q₂ adalah r.

Besarnya Energi potensial E_P yang dimiliki oleh muatan q₂ di titik T yang berjarak r dari muatan q₁ dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

E_P = k (q₁x q₂)/r

Dengan keterangan:

E_P = energi potensial di suatu titik T dalam medan listrik (Joule)

k = Konstanta = 9 × 10⁹ N m²C^-2

q₁ = muatan listrik sebagai sumber medan listrik (Coulumb)

q₂ = muatan listrik di suatu titik T dalam medan lsitrik (Coulumb)

r = jarak titik T ke muatan q₁ (m)

Soal Soal Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Potensial Listrik

Energi potensial E_P per satuan muatan positif disebut potensial listrik, dan diberi lambang dengan huruf kapital V.

Perhatikan gambar berikut:

Rumus Potensial Listrik Statis Bermuatan dan Titik Tanpa Muatan

Potensial listrik pada suatu titik T dalam medan listrik yang berjarak r dari muatan q₁ dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

V_P = E_P/q₂

Substitusikan persamaan Energi potensial E_P ke persamaan potensial listrik V_P sehingga persamaan rumusnya menjadi seperti berikut:

V_P = k (1/q₂) x (q₁x q₂)/r

Dengan demikian, potensial listrik V_P di titip T dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

V_P = k (q₁/r)

Dengan keterangan:

V_P = potensial listrik di suatu titik T (Joule/Coulomb = volt)

Dari persamaannya diketahui bahwa potensial listrik V_P di titik T hanya tergantung pada muatan q₁ dan jarak r, tidak tergantung pada muatan q₂. Ini artinya potensial listrik di titik T adalah nilai potensial listrik dari muatau q₁, bukan potensial listrik dari muatan q₂.

Dengan demikian, Walaupun muatan q₂ diletakan tepat di titik T, namun nilai potensi listrik V_P dari muatan q₁ di titik T tidak akan terpengaruh.

Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Dua muatan q₁ = -2 μC dan q₂ = +4 μC berjarak 8 cm. Tentukan potensial listrik di suatu titik C yang berada tepat di tengah- tengah kedua muatan tersebut

q₁ = -2 μC

q₂ = +4 μC

r₁ = 4 cm

r₂ = 4 cm

Titik C berada di tengah-tengah seperti diperlihatkan pada Gambar berikut:

Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Karena potensial listrik merupakan besaran scalar, maka potensial listrik di titik C tersebut memenuhi persamaan berikut:

V_C = V₁ + V₂

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q₁ dapat dihitung seperti berikut:

V₁ = k q₁/r₁

V₁ = 9×10⁹(-2×10^-6)/(0,04)

V₁ = -4,5 x 10⁵ volt

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q₂ dapat dihitung dengan persamaan berikut

V₂ = k q₂/r₂

V₂ = 9×10⁹(4×10^-6)/(0,04)

V₂ = 9 x 10⁵ volt

Dengan demikian, potensial listrik di titik C oleh muatan q₁ dan q₂ dapat dihitung dengan persamaan berikut:

V_C = -4,5 x 10⁵+ 9 x 10⁵ volt

V_C = 4,5 volt

Soal Soal Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Jenis Listrik Statis

Listrik statis dalam kehidupan sehari- hari dibagi menjadi dua jenis yaitu listrik statis alami, dan listrik statis buatan.

Listrik Statis Alami.

Terjadinya petir ketika hujan merupakan salah satu contoh adanya listrik statis yang terjadi secara alami. Petir merupakan peristiwa lepasnya muatan listrik statis yang terjadi secara alamiah.

Peristiwa ini akibat dari keluarnya muatan- muatan listrik dari awan, Petir terjadi akibat adanya dua awan bermuatan listrik sangat besar dan berbeda jenis yang bergerak saling mendekati.

Listrik Statis Buatan

Contoh listrik statis buatan di antaranya adalah listrik yang digunakan dalam proses pengecatan mobil dan pada mesin fotokopi.

1). Contoh Soal Ujian Hukum Coulomb Gaya Listrik Eletrostatik Dua Muatan

Dua buah muatan listrik masing- masing besarnya 3 × 10^-6 C dan 6 × 10^-6 C terpisah pada jarak 3 cm. Tentukan besarnya gaya listrik yang bekerja pada masing-masing muatan tersebut.

Diketahui

q₁ =3 × 10^-6 C

q₂ = 6 × 10^-6 C

k = 9 × 10⁹ Nm²C^-2

r = 3 cm = 0,03 m

Rumus Menghitung Gaya Elektrostatic Dua Muatan

F = k (q₁x q₂)/r² atau

F = (9 ×10⁹)(3 ×10^-6 x 6 ×10^-6)/(0,03)²

F = 180 N

Jadi Gaya Listrik Yang Bekerja pada masing masing muatan adaah 1,8 x 10² N.

2). Contoh Soal Perhitungan Gaya Coulomb Elektrostatik Tiga Benda Bermuatan

Dua muatan A dan B berjarak 11 cm satu dengan yang lain. q_A = +2,0 μC dan q_B = -3,6 μC. Jika muatan q_C = 2,5 μC diletakkan diantara A dan B berjarak 5 cm dari A maka tentukan gaya yang dialami oleh muatan q_C

Menghitung Gaya Coulomb Pada Benda Bermuatan,

Diketahui:

q_A= +2,0μC = 2,0.10^-6 C

q_B = −3,6μC = −3,6.10^-6 C

q_C = 2,5μC = 2,5 x10^-6 C

Posisi muatan q_C dan gaya yang bekerja dapat digambarkan seperti pada Gambar. Muatan C q_C dan muatan A q_A sejenis yaitu positif, sehingga tolak menolak dan arah gaya elektrostatik antara muatan A dan C yaitu F_CA ke kanan.

Muatan C q_Cdan muatan B q_B berlawanan, sehingga Tarik menarik, dan gaya elektrostatik F_CBantara muatan C q_C dan muatan B q_B arahnya ke kanan.

Menghitung Gaya Coulomb Pada Benda Bermuatan, — Menghitung Gaya Elektrosatatik Pada Benda Bermuatan,

Kedua gaya elektrostatik yang dialami oleh muatan C yaitu F_CA dan F_CB memiliki arah yang sama yaitu ke kanan.

Menghitung Gaya Elektrostatik Pada Muatan C Diantara Muatan A dan Muatan B.

Sehingga total gaya elektrostatik yang dialami oleh muatan C dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F_C = F_CA + F_CB

q_A= +2,0 μC = 2,0 x 10^-6 C

q_B = −3,6 μC = −3,6 x 10^–⁶ C

q_C = 2,5 μC = 2,5 x10^-6 C

k = 9 × 10⁹ Nm²C^-2

r_CA = 5 cm

Menghitung Gaya Elektrostatik Muatan C-A

F_CA = k (q_C q_A)/(r_CA)²

F_CA= (9 x10⁹)(2,5×10^–⁶ x 2,0×10^-6)/(5×10^-2)²

F_CA= 18 N

Menghitung Gaya Elektrostatik Muatan C-B

F_CB = k (q_C q_B)/(r_CB)²

F_CB= (9 x10⁹)(2,5×10^-6 x 3,6×10^-6)/(6×10^-2)²

F_CB= 22,5 N

Menghitung Gaya Elektrostatik Yang Dialami Muatan C

F_C = 18 + 22,5

F_C = 40,5N

3). Contoh Soal Perhitungan Gaya Coulomb Antara Tiga Muatan

Tiga buah pertikel bermuatan listrik yaitu q₁ = -8 μC, q₂ = +6 μC dan q₃ = -4μC terdapat pada garis lurus seperti tampak pada gambar. Hitunglah gaya Coulomb pada partikel q₃ akibat dua muatan lainnya.

Perhitungan Gaya Coulomb Elektrostatik Antara Tiga Muatan

Diketahui:

q₁ = -8 μC,

q₂ = +6 μC

q₃ = -4μC

r₁= 0,4 m

r₂ = 0,2 m

Partikel q₃ mendapat dua gaya. Gaya tolak oleh q₁ yaitu F₃₁ dan gaya Tarik oleh q₂ yaitu F₃₂

Menghitung Gaya Coulomb Pada Partikel

Besar gaya coulomb yang bekerja antara partikel q₃ dan parikel q₁ dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F₃₁ = k (q₃ xq₁)/(r₁+r₂)²

F₃₁ = (9×10⁹)(4×10^-6)(8×10^-6)/(0,6)²

F₃₁ = 0,8 N

Besar gaya coulomb yang timbul antara partikel q₃ dan parikel q₂ dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F₃₂ = k (q₃ xq₂)/(r₂)²

F₃₂ = (9×10⁹)(4×10^-6)(6×10^-6)/(0,2)²

F₃₂ = 5,4 N

Resultan Gaya Listrik Yang Dialami Partikel

Besar gaya coulomb yang bekerja pada partikel q₃ akibat pengaruh parikel q₁ dan q₂ dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F₃ = F₃₁ – F₃₂

F₃ = 0,8 – 5,4

F₃ = -3,6 N

Tanda negative pada F₃ menunjukkan arah resultan gaya coulomb ke kiri. Jadi gaya coulomb yang bekerja pada q₃ adalah 3,6 N dengan arah ke kiri.

4). Contoh Soal Perhitungan Gaya Listrik Tiga Muatan Bentuk Segitiga

Tiga buah muatan tersusun membentuk segitiga seperti pada gambar. Jika Muatan A = +8 μC, muatan B = + 4 μC dan muatan C = + 6μC. Hitung gaya listrik yang dialami pada muatan A q_A yang ditimbulkan oleh dua muatan lainnya.

Perhitungan Gaya Elektrostatik Listrik Tiga Muatan Bentuk Segitiga

Diketahui:

q_A = + 8μC,

q_B = + 4μC

C = + 6μC

k = 9 × 10⁹ Nm²C^-2

Menghitung Gaya Listrik Muatan A Dan Muatan B

F_AB = k (q_A q_B)/(r_AB)²

F_AB = (9×10⁹)(8×10^-6 x 4×10^-6)/(0,2)²

F_AB = 7,2 N

Menghitung Gaya Listrik Muatan A dan Muatan C

F_AC = k (q_A q_C)/(r_AC)²

F_AC =(9×10⁹)(8×10^-6 x 6×10^-6)/(0,2)²

F_AC = 10,8 N

Menghitung Gaya Listrik Resultan Di Antara Dua Muatan Bentuk Segitiga

Gaya listrik Muatan A pada arah sumbu x

F_Ax = F_AB cos 60⁰ – F_AC cos 60⁰

F_Ax = (7,2 – 10,8)(0,5)

F_Ax = -1,8 N

Gaya listrik pada arah sumbu x

Gaya listrik Muatan A pada arah sumbu y

F_Ay= F_AB sin 60⁰ + F_AC sin 60⁰

F_Ay = (7,2 + 10,8)(0,87)

F_Ay = 15,7 N

Menghitung Resultan Gaya Listrik Pada Muatan A

F_A = √[(F_Ax)²+(F_Ay)²] atau

$\mathrm{F_{A}= \sqrt{(F_{Ax})^{2}+(F_{Ay})^{2}}}$

$\mathrm{F_{A}= \sqrt{(-1,8)^{2}+(15,7)^{2}}}$

F_A = √[(-1,8)² + (15,7)²]

F_A = √[(3,2) + (246,5)]

F_A = √249,7

F_A = 15,8 N

Jadi Gaya Listrik Pada Muatan A = 15,8 N

5). Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Dua muatan q₁ = -2 μC dan q₂ = +4 μC berjarak 8 cm. Tentukan potensial listrik di suatu titik C yang berada tepat di tengah- tengah kedua muatan tersebut

q₁ = -2 μC

q₂ = +4 μC

r₁ = 4 cm

r₂ = 4 cm

Titik C berada di tengah-tengah seperti diperlihatkan pada Gambar berikut:

Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Karena potensial listrik merupakan besaran scalar, maka potensial listrik di titik C tersebut memenuhi persamaan berikut:

V_C = V₁ + V₂

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q₁ dapat dihitung seperti berikut:

V₁ = k q₁/r₁

V₁ = 9×10⁹(-2×10^-6)/(0,04)

V₁ = -4,5 x 10⁵ volt

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q₂ dapat dihitung dengan persamaan berikut

V₂ = k q₂/r₂

V₂ = 9×10⁹(4×10^-6)/(0,04)

V₂ = 9 x 10⁵ volt

Dengan demikian, potensial listrik di titik C oleh muatan q₁ dan q₂ dapat dihitung dengan persamaan berikut:

V_C = -4,5 x 10⁵+ 9 x 10⁵ volt

V_C = 4,5 volt

6). Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Benda Bermuatan

Titik P terletak pada jarak 15 cm dari muatan listrik 3 μC dan 20 cm dari muatan listrik -5 μC. Tentukan potensial listrik di titil P yang dihasilkan oleh kedua muatan tersebut:

Diketahui:

q₁ = 3 μC = 3 x 10^-6 C

Titil P 15 cm dari muatan listrik

r₁ = 15 cm = 0,15 m

q₂ = -5 μC = -5x 10^-6 C

r₂ = 20 cm = 0,20 m

Jawab:

Menghitung Potensial Listrik Di Titik P Oleh Partikel Muatan

Besar potensial listrik di titik P berjarak 15 cm dari partikel bermuatan q₁ dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

V₁ = k q₁/r₁

V₁ = 9 x10⁹(3×10^-6)/(0,15)

V₁ = 180 x10³Volt

Besar potensial listrik di titik P berjarak 20 cm dari partikel muatan q₂

V₂ = k q₂/r₂

V₂ = 9 x10⁹(-5×10^-6)/(0,2)

V₂ = -225 x10³Volt

Menghitung Listrik Di Titik P Oleh Dua Muatan Adalah:

Besar Potensial listrik di titik P oleh kedua muatan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

V_P = V₁ + V₂

V_P = 180x 10³ + (-225 x10³)

V_P = -45 x 10³volt

7). Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Bola Konduktor Bermuatan

Sebuah bola konduktor berjari jari 15 cm dan bermuatan listrik 5 μC. Tentukan potensial listrik pada jarak 10 cm dan 20 cm dari pusat bola.

Diketahui:

q = 5 μC. = 5 x 10^-6 C

R = 15 cm = 0,15 m

r₁ = 10 cm

r₂ = 20 cm

Menghtiung Potenisial Listrik Di Dalam Bola Konduktor Bermuatan

Potensial listrik pada jarak 10 cm dari pusat bola akan sama dengan potensial listrik pada permukaan bola atau jari jari bola R. Dinyatakan dengan persamaan berikut:

V = k q/R

Jadi, jika r < R, maka jarak yang diambil adalah jari jari bola konduktor R

V = 9 x 10⁹(5 x 10^-6)/(0,15)

V = 300 x 10³ volt

Menghitung Potensial Di Luar Permukaan Bola Konduktor Bermuatan

Potensial listrik pada jarak 20 cm dari pusat bola dapat dinyatakan denga persamaan berikut:

V = k q/r

Karena jarak ke titik pusat r > R, maka yang digunakan untuk perhitungan adalah jarak r.

V = 9 x 10⁹(5 x 10^-6)/(0,20)

V = 225 x 10³ volt

8). Contoh Soal Energi Potensial Listrik Pada Tiga Partikel Bermuatan

Tiga partikel bermuatan yaitu q₁ = 2x 10^-10C, q₂ = -2 x10^-10 dan satu partikel bermuatan q = -2 x 10^-10. Partikel q dianggap tidak mempengaruhi potensial listrik di titik D yang ditimbulkan oleh partikel q₁ dan q₂.

Ketika partikel membentuk segitiga ABC dengan titik siku siku di titik A. Panjang AB = 4 cm dan AC = 3 cm seperti pada gambar berikut:

Energi Potensial Listrik Pada Tiga Partikel Bermuatan

Hitunglah Potensial di titik C, Di titik D dan Energi yang diperlukan untuk memindahkan partikel q dari titik C ke titik D.

Diketahui:

q_A = 2x 10^-10C,

q_B = -2 x10^-10 C

q = -2 x 10^-10 C

Menghitung Potensial Listrik Di Titik C Akibat Muatan q₁ dan q₂

Besarnya potensial listrik di titik C oleh q_A dan q_B dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut:

V_C = V_CA+ V_CB

Menghitung Potensial listrik di titik C oleh oleh q_A

V_CA = k q_A/r_CA

V_CA = 9×10⁹(2x 10^-10)/(0,03)

V_CA = 60 volt

Menghitung Potensial listrik di titik C oleh oleh q_B

V_CB = k q_B/r_CB

V_CB = 9×10⁹(-2x 10^-10)/(0,05)

V_CB = -36 volt

Potensial Listrik Di Titik C oleh q_A dan q_B adalah

V_C = V_CA+ V_CB

V_C = 60 – 36

V_C = 24 volt

Menghitung Potensial Listrik Di Titik D Akibat Muatan q₁ dan q₂

Besarnya potensial listrik di titik Doleh q_A dan q_B dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut:

V_D = V_DA+ V_DB

Menghitung Potensial listrik di titik D oleh oleh q_A

V_DA = k q_A/r_DA

V_DA = 9×10⁹(2x 10^-10)/(0,02)

V_DA = 90 volt

Menghitung Potensial listrik di titik D oleh oleh q_B

V_DB = k q_B/r_DB

V_DB= 9×10⁹(-2x 10^-10)/(0,02)

V_DA = -90 volt

Potensial Listrik Di Titik D oleh q_A dan q_B adalah

V_D = V_DA+ V_DB

V_D = -90 + 90

V_D = 0 volt

Menghtiung Energi Usaha Potensial Listrik Muatan Yang Bergerak Dari Titik C ke Titik D

Besar energi usaha yang diperlukan agar muatan q pindah dari titik C ke titik D dapat dinyataka dengan persamaan berikut:

W_CD = q(V_D– V_C)

W_CD = -2×10^-10C (0V – 24V)

W_CD = 4,8 10^-9J

9). Contoh Soal Perhitungan Energi Potensial Pertikel Bermuatan

Pada titik A dan B dari titik sudut segitiga terdapat muatan q_A= 8 μC = 8 x10^-6 C dan q_B = -6 μC = -6 x10^-6 C seperti pada Gambar. Jika terdapat muatan lain sebesar q_C = 2 μC maka tentukan:

a). Energi potensial muatan q_C ketika berada di titik C,

b). Energi potensial muatan q_C ketika berada di titik D,

c). Wsaha untuk memindahkan muatan q_C dari C ke D

Perhitungan Energi Potensial Pertikel Bermuatan

Diketahui:

q_A = 8 μC = 8 x10^-6 C

q_B = -6 μC = -6 x10^-6 C

q_C = 2 μC = 2 x10^-6 C

Energi Potensial Muatan q_C Di titik C :

r_AC= r_BC = 4.10^-2 m

E_PC = E_PA + E_PB

Menghitung Energi Potensial E_PA Muatan q_C Oleh Muatan q_A Pada Titik C

E_PA = k (q_A q_C)/r_AC

E_PA= 9 x10⁹(8 x10^-6 x 2 x10^-6)/(0,04)

E_PA = 3,6 J

Menghitung Energi Potensial E_PB Muatan q_C Oleh Muatan q_B Pada Titik C

E_PB = k (q_B q_C)/r_AB

E_PB = 9 x10⁹(-6 x10^-6 x 2 x10^-6)/(0,04)

E_PB = – 2,7 J

Resultan Energi Potensial Muatan q_C (E_PC) Akibat Muatan q_A dan q_C Pada Titik C

E_PC = E_PA + E_PB

E_PC = 3,6 – 2,7

E_PC = 0,9 J

Energi Potensial Muatan q_C Di titik D (E_PD)

r_AD = r_BD = 2×10^-2 m

E_PD = E_PA + E_PB

Menghitung Energi Potensial E_PA Muatan q_C Oleh Muatan q_A Pada Titik D

E_PA = k (q_A q_C)/r_AD

E_PA= 9 x10⁹(8 x10^-6 x 2 x10^-6)/(0,02)

E_PA= 7,2 J

Menghitung Energi Potensial E_PB Muatan q_C Oleh Muatan q_B Pada Titik D

E_PB = k (q_B q_C)/r_AB

E_PB = 9 x10⁹(-6 x10^-6 x 2 x10^-6)/(0,02)

E_PB = -5,4 J

Resultan Energi Potensial Muatan q_C (E_PC) Akibat Muatan q_A dan q_C Pada Titik C

E_PD = E_PA + E_PB

E_PD = 7,2 – 5,4

E_PD = 1,8 J

Menghitung Usaha Perpindahan Muatan q_C Dari Titik C ke Titik D

W = = EPD − EPC = 1,8 − 0,9 = 0,9 joule

Besarnya usaha yang dilakukan muatan q_C dari titik C ke titik D dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

W_CD = ΔE_P

E_PD– E_PC

W_CD = 1,8 – 0,9

W_CD = 0,9 Joule

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ringkasan Rangkuman: Besarnya gaya Coulomb antara dua buah benda yang muatannya sejenis akan terjadi gaya tolak-menolak sedangkan jika muatan berlawanan akan terjadi gaya tarik-menarik.
Kuat medan listrik yaitu ruangan di sekitar benda bermuatan listrik yang mampu memberikan gaya listrik pada benda yang diletakkan dalam ruangan tersebut.
Energi potensial listrik yaitu usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari jauh tak terhingga ke titik tertentu.
Potensial listrik didefinisikan sebagai energi potensial per satuan muatan
Kapasitas sebuah kapasitor berbanding lurus dengan luas penampang keeping dan berbanding terbalik dengan jarak antara kedua keping dan tergantung pada bahan dielektrikum yang diselipkan di antara kedua keping kapasitor.
Besarnya energi yang tersimpan dalam kapasitor dinyatakan berupa energi medan listrik.
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Listrik Statis, Elokrostatis adalah, Contoh Listrik Statis, Rumus Listrik Statis, Jenis muatan listrik, Cara Membuat Muatan Listrik Benda, Sifat Muatan Listrik, Satuan Muatan Listrik, Hukum Coulomb,
Ardra.Biz, 2019, “Bunyi pernyataan hukum Coulomb, Rumus persamaan hukum Coulomb, Contoh Soal Perhitungan hukum Coulomb, Satuan gaya Coloumb, Satuan muatan listrik benda, konstanta gaya Coloumb, angka permitivitas ruang hampa, Contoh Soal Perhitungan Rumus Coulomb,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian dan Contoh Elektroskop, jenis elektroskop, Pengertian Medan Listrik, arti gaya eloktrostatis, satuan gaya elektrostis, rumus gaya elektrostatis, Pengertian Garis Medan Listrik, ciri sifat garis gaya listrik, satuan medan listrik,
Ardra.Biz, 2019, “Arah Garis Gaya Listrik, Menentukan arah garis gaya listrik, Garis medan listrik, Pengertian Kuat Medan Listrik, Kuat medan listrik, lambang kuat medan listrik, lambang listrik statis, Satuan kuat medan listrik, Bunyi pernyataan Hukum Gauss,
Ardra.Biz, 2019, “Persamaan rumus Hukum Gauss, Fluks Listrik, satuan lambang Fluks listrik, sudut antar E dengan norma bidang A, Contoh Soal Fluks Listrik Hukum Gauss, Besar Fluks Sejajar Bidang, Pengertian Energi Potensial Listrik, satuan lambang energi potensial listrik,
Ardra.Biz, 2019, “rumus persamaan energi potensial listrik, Pengertian Potensial Listrik, Satuan lambang Energi potensial, rumus persamaan potensial listrik, Contoh soal ujian energi potensial listrik,
Ardra.Biz, 2019, “Jenis Listrik Statis, Contoh penerapan listrik statis, Pengertian Listrik Statis Alami, contoh listrik alami, Pengertian dan contoh Listrik Statis Buatan

Listrik Dinamis: Hambatan Jenis, Hukum Ohm, Hukum I + II Kirchhoff, Rangkaian Listrik, Energi Daya Listrik,

Kemampuan material dalam menghantarkan arus listrik sangat tergantung pada besar kecilnya hambatan yang dimiliki material tersebut.

Bahan material yang memiliki hambatan (resistansi R) besar akan sulit untuk dapat mengalirkan arus listrik. Sebaliknya, bahan material yang hambatannya kecil akan lebih mudah mengalirkan arus listrik.

Konduktor, Semikonduktor, Super Konduktor, Isolator

Berdasarkan pada kemampuan menghantarkan arus listrik, bahan atau material dapat dibedakan menjadi konduktor, semi konduktor, super konduktor, dan isolator

Bahan Konduktor

Bahan konduktor adalah bahan yang dapat mengalirkan arus listrik. Pada bahan konduktor elektron- elektron di setiap atomnya terikat sangat lemah, sehingga electron tersebut mudah lepas dari ikatan atomnya. Hal ini akan menyebabkan electron mudah bergerak atau berpindah.

Contoh Bahan Konduktor

Bahan konduktor adalah bahan yang memiliki hambatan kecil. Contoh Bahan yang termasuk kelompok konduktor di antaranya adalah besi, baja, dan tembaga.

Bahan Isolator

Bahan isolator memiliki sifat yang berlawanan dengan bahan konduktor. Bahan yang termasuk isolator sangat sulit, bahkan tidak bisa mengalirkan arus listrik.

Pada bahan isolator, electron -elektron di setiap atomnya terikat kuat oleh inti atom. Hal ini akan menyebabkan elektron sangat sulit untuk bergerak dan berpindah. Ini artinya, bahan isolator mempunyai hambatan yang sangat besar.

Namun, pada keadaan tertentu bahan isolator dapat dirubah menjadi bahan konduktor. Keadaan tersebut adalah ketika bahan isolator diberi tegangan yang sangat tinggi.

Tegangan tinggi mampu melepaskan elektron dari ikatan denagn inti atomnya. Hal ini akan menyebabkan elektron menjadi mudah bergerak dan berpindah.

Contoh Bahan Isolator

Contoh Bahan yang tergolong isolator diantaranya adalah kayu, kaca dan plastik.

Bahan Semi Konduktor

Bahan semi konduktor adalah bahan- bahan yang kadang bersifat isolator dan kadang bersifat konduktor. Jadi Bahan ini memiliki sifat konduktor dan isolator.

Contoh Bahan Semi Konduktor

Contoh bahan yang termasuk semi konduktor diantaranya adalah karbon, silikon, dan germanium.

Bahan Super Konduktor

Bahan super konduktor adalah bahan yang dapat mengalirkan arus listrik sangat kuat. Orang pertama kali yang menemukan bahan super konduktor adalah Ilmuwan yang berasal dari Belanda yang bernama Kamerlingh Onnes pada 1991.

Contoh Bahan Super Konduktor

Contoh Bahan yang termasuk dalam kelompok super konduktor adalah raksa dan timah.

Hambatan Listrik (Resistor) Bahan Pengantar Konduktor.

Hambatan listrik yang dimiliki oleh Suatu kawat penghantar atau bahan konduktor sering disebut sebagai resistensi atau hambatan. Hambatan listrik ini dinotasikan dengan huruf kapital R.

Nilai Hambatan listrik dari suatu bahan kawat penghantar berbanding lurus dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat penghantar tersebut dan bergantung juga kepada jenis bahan tersebut.

Rumus Hambatan Jenis

Secara matematis Resistensi sebuah kawat konduktor dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut:

R = ρ (l/A)

Dengan keteranagan:

R = hambatan listrik konduktor (Ω ),

ρ = hambatan jenis konduktor (m),

l = panjang konduktor (m), dan

A = luas penampang konduktor (m²).

Faktor Yang Mempengaruhi Hambatan Jenis,

Dari persamaan resistansi tersebut diketahui bahwa semakin panjang kawat konduktornya, semakin besar hambatan listriknya. Di sisi lain, semakin besar luas penampangnya atau semakin besar jari- jari penampangnya, maka hambatan listrik konduktor akan semakin kecil.

Hambatan listrik konduktor bergantung pada hambatan jenis konduktor. Semakin besar hambatan jenis konduktor, semakin besar hambatannya.

Konduktor yang paling baik adalah konduktor yang memiliki hambatan jenis kecil. Sebaliknya, bahan yang memiliki hambatan jenis sangat besar merupakan bahan isolator yang baik.,

Hambatan jenis konduktor bergantung pada temperaturnya. Semakin tinggi temperaturnya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin tinggi pula hambatan konduktor tersebut.

Pengaruh Temperatur Pada Hambatan Jenis

Pengaruh Temperatur terhadap hambatan jenis konduktor dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut.

ρ=ρ₀(1+αΔT)

Dengan keterangan:

ρ = hambatan jenis konduktor akhir pada Temperatur T^oC,

ρ₀= hambatan jenis konduktor awal pada Temperatur T₀^oC,

α = koefisien Temperatur hambatan jenis (/^oC), dan

ΔT = T – T₀ = selisih temperature, Akibat pertambahan temperature (^oC).

Karena hambatan konduktor R sebanding dengan hambatan jenis ρ, makan hambatan konduktor R dapat dinyatakan dengan formulasi persamaan berikut:

R=R₀ (1+αΔT)

R = hambatan konduktor akhir pada Temperatur T^oC,

R₀ = hambatan konduktor awal pada Temperatur T₀^oC,

Contoh Soal Hambatan Jenis Bahan Konduktor

Sebuah kawat yang panjangnya 2 m dan luas penampangnya 5 cm² memiliki hambatan 100Ω. Jika kawat tersebut memiliki panjang 4 m dan luas penampang 1,25 cm², berapakah hambatannya?

Jawab

Diketahui

l₁=2m, A₁=5cm², R₁=100ohm,

l₂=4m, A₂=1,25cm²,

Menghitung Hambatan Kawat,

Soal ini lebih mudah diselesaikan dengan menggunakan metoda perbandingan.

Dari Persamaan

R = ρ(l/A) diperoleh

R₂/R₁=(l₂ x A₂)/(l₁ x A₁)

R₂=(4m x 1,25cm²)/(2m x 5cm²) x 100 ohm

R₂ = 50 ohm

Jadi, hambatan konduktor adalah 50 ohm

Hukum Ohm

Hukum Ohm menyatakan bahwa “Besarnya beda potensial listrik ujung- ujung penghantar yang berhambatan tetap sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut selama temperatur penghantar tersebut tetap”.

Kalau dinyatakan dalam persamaan atau rumus seperti berikut

Beda potensial ≈ kuat arus listrik

V ≈ I atau

(Beda potensial /kuat arus listrik ) = konstan

V/I = konstan

Rumus Hukum Ohm

Menurut George Simon Ohm hasil perbandingan antara beda potensial atau tegangan listrik dengan arus listrik disebut hambatan listrik. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut.

R = V/I

Dengan Keterangan:

V = beda potensial (V, volt)

I = kuat arus (A, ampere)

R = hambatan kawat penghantar (Ω, Ohm)

Contoh Soal Rumus Persamaan Hukum Ohm

Pada saat ujung- ujung sebuah penghantar yang berhambatan 50 ohm diberi beda potensial. Kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar adalah 50 mA. Hitung Berapakah beda potensial ujung- ujung penghantar tersebut?

Penyelasaian:

Diket:

R = 50 ohm

I = 50 mA = 0,05 A

Ditanya:

V = …?

Rumus Menghitung Beda Potensial Ujung Ujung Penghantar Hambatan

V = I x R

V = 0,05 A x 50 ohm

V = 2,5 volt

Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Ohm

Sebuah pemanas listrik memiliki beda potensial 25 V dan kuat arus listrik 5 A. Berapakah hambatan pemanas tersebut…

Diketahui:

V = 25V, I = 5A

Ditanya:

R = … ?

Menghitnung Hambatan Pemanas Listrik:

Hambatan pemanas dapat dirumuskan dengan persamaan berikut…

R =V/I

R =25/5

R = 5 ohm

Hukum Kirchhoff Rangkaian Hambatan Listrik

Hukum I Kirchsoff menyatakan bahwa “jumlah arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik cabang tersebut”. Hukum I Kirchhoff dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus persamaan berikut:

Kuat Arus listrik masuk = Kuat Arus listrik keluar

∑ I masuk = ∑ I keluar

Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum I Kirchhoff

Jika rangkaian arus listrik seperti pada gambar dengan I₁ = 20 Amper, I₂= 30 Amper dan I₃= 40 Amper. Hitung kuat arus di posisi I₄

Diketahui:

I₁ = 20 A, I₂= 30 A

I₃ = 40 A

Ditanyakan, I₄ = …

Menghitung Kuat Arus Hukum I Kirchhoff

Besar kuat arus dihitung dengan dengan hukum I Kirchhoff seperti berikut…

∑ I masuk = ∑ I keluar

∑ I₁ + I₂ = ∑ I₃ + I₄

20 + 30 = 40 + I₄

I₄= 10 Amper

Hukum II Kirchhoff

Hukum II Kirchhoff atau hukum loop menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial yang mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus sama dengan nol. Hukum ini di dasarkan pada hukum kekekalan energi.

Rumus Hukum II Kirchhoff

Secara matematis hukum II Kirchhoff dapat dinyatakan sebagai berikut.

∑E = ∑ ( I × R)

Keterangan:

E = ggl sumber arus (volt)

I = kuat arus (A)

R = hambatan (Ohm )

Rangkaian Hambatan Listrik

Rangkaian hambatan listrik bisa dirancang dengan merangkai atau menyusun secara seri, parallel atau kombinasi dari seri- parallel. Hambatan yang dimaksud di sini bukan hanya resistor, melainkan semua peralatan yang menggunakan listrik, seperti lampu, radio, televisi, dan setrika listrik.

Rangkaian Hambatan Listrik Seri

Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang disusun secara berurutan atau berderet (satu garis). Jika rangkaian hambatan seri dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka besar kuat arus di setiap titik dalam rangkaian tersebut adalah sama.

Contoh Soal Rangkaian Hambatan Resistor Seri

Jadi, semua hambatan yang terpasang pada rangkaian tersebut memiliki arus listrik yang besarnya sama. Besar hambatan pada rangkaian seri adalah penjumlahan semua hambatannya. Jadi rangkaian hambatan seri dapat digantikan oleh satu hambatan saja.

Hambatan – hambatan yang dirangkai seri akan memberikan hambatan total (pengganti) yang lebih besar dari nilai setiap hambatannya.

Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Seri

Besarnya hambatan pengganti yang dirangkai seri dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.

Rs = R1 + R2 + R3 + … + Rn (n = banyaknya hambatan)

Contoh Soal Rangkaian Hambatan Resistor Seri

Tiga buah hambatan resistor yang masing- masing nilainya 2, 4, dan 8 disusun seri. Tentukan hambatan penggantinya!

Diketahui :

R1 = 2ohm

R2 = 4 ohm

R3 = 8ohm

Ditanyakan:

Rs = … ?

Cara Menghitung Hambatan Pengganti Rangkaian Seri:

Rs = R1 + R2 + R3

Rs = 2 + 4 + 8

Rs = 14 ohm

Jadi, hambatan penggantinya adalah 14 ohm, Nilai hambatan pengganti Rs lebih besar dari R1, R2 dan R3.

Rangkaian Hambatan Listrik Paralel

Hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan atau berjajar. Jika hambatan yang dirangkai paralel dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka tegangan pada ujung- ujung tiap hambatan adalah sama.

Sesuai dengan Hukum I Kirchoff, jumlah kuat arus yang mengalir pada masing- masing hambatan adalah sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar utama.

Hambatan – hambatan yang dirangkai paralel akan memberikan hambatan total (pengganti) yang lebih kecil dari nilai setiap hambatannya.

Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Paralel

Besarnya hambatan pengganti yang dirangkai paralel dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn (n = banyaknya hambatan)

Contoh Soal Rangkaian Hambatan Resistor Paralel

Tiga buah hambatan resistor yang masing- masing nilainya 2, 4, dan 8 disusun seri. Tentukan hambatan penggantinya!

Diketahui :

R1 = 2ohm

R2 = 4 ohm

R3 = 8ohm

Ditanyakan:

Rp = … ?

Cara Menghitung Hambatan Pengganti Paralel

Hambatan pengganti rangkaian paralel dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut…

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

1/Rp = 1/2 +1/ 4 + 1/8

1/Rp = (4 +2+1)/8

1/Rp = 7/8ohm atau

Rp=8/7 ohm

Jadi, hambatan penggantinya adalah 8/7 ohm atau 1,14 ohm. Nilai Hambatan pengganti Rp lebih kecil dari R1, R2 dan R3.

Energi Listrik

Energi listrik adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari titik yang berpotensial tinggi ke titik yang berpotensial rendah. Besar energi untuk memindahkan muatan tersebut sama dengan perkalian antara muatan dengan beda potensial antara ke dua titik.

Rumus Energi Listrik

Secara matematis Energi listrik dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut.

W = q V.

Besarnya q memenuhi rumus berikut

q = I t.

Sehingga Energi listrik W dapat dihitung dengan rumus berikut

W = V I t

Dan jika disubstitusi dengan Hukum Ohm

V=IR

maka energi listrik adalah

W = I² R t

W = (V²/R) x t

Dengan keterangan:

W = energi listrik yang diserap hambatan (joule)

V = beda potensial ujung-ujung hambatan (volt)

I = kuat arus yang mengalir pada hambatan (A)

t = waktu aliran (detik, s)

Daya Listrik

Daya listrik merupakan besarnya energi yang mengalir atau diserap alat tiap detik. Definisi lain, daya listrik didefinisikan sebagai laju aliran energi. Daya listrik menunjukkan Besarnya energi setiap satuan waktu.

Rumus Daya Listrik

Secara matematis daya listrik dapat di tulis sebagai berikut.

P =W/t

P = V x I

P = V²/R

Keterangan:

P = daya listrik (W)

W = energi listrik (J)

V = tegangan listrik (V)

I = kuat arus listrik (A)

R= hambatan listrik ( Ohm )

Contoh Soal Energi dan Daya Listrik

Sebuah lampu yang berhambatan dalam sebesar10 Ohm dihubungkan denga baterai yang bertegangan 5 volt seperti ditunjukkan pada Gambar

Tentukan:

daya yang diserap hambatan,
energi yang diserap hambatan selama setengah menit!

Penyelesaian

Diketahui

R = 10 Ω

V = 5 volt

t = 0,5 menit = 30 detik

Menghitung Daya Yang Diserap Oleh Hambatan Dalam Lampu,

Daya yang diserap memenuhi rumus berikut

P=V²/R

P=(5²)/10=5watt

Energi yang diserap hambatan R adalah memenuhi rumus berikut

W = P x t

W = 5 watt x 30 detik

W = 150 Joule

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ardra.Biz, 2019, “Resistansi Eloktrodinamis, Rangkaian Hambatan Listrik Dinamik, Hambatan Resistansi Bahan Konduktor, Jenis bahan konduktor, pengertian dan contoh konduktor, pengertian dan contoh semi konduktor, pengertian dan contoh super konduktor, pengertan dan contoh isolator,
Ardra.Biz, 2019, “ikatan electron bahan semi super konduktor, Rumus Hambatan Listrik Konduktor, satuan hambatan listrik konduktor, satuan hambatan jenis, pengaruh hambatan jenis, pengertian hambatan jenis, pengaruh temperature pada hambatan jenis,
Ardra.Bzi, 2019, “koefisien Temperatur hambatan jenis, Contoh Soal Hambatan Jenis Bahan Konduktor, Rumus Hukum Ohm, bunyi penyataaan hukum ohm, Pengertian Beda potensial, satuan beda potensial, Contoh Soal Rumus Persamaan Hukum Ohm , Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Ohm,
Ardra.Biz, 2019, “Bunyi pernyataan Hukum Kirchhoff, Rumus Hukum I Kirchsoff, Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum I Kirchhoff, Hukum II Kirchhoff, Rumus matematis hukum II Kirchhoff, Rangkaian Hambatan Listrik, Rangkaian Hambatan Listrik Seri, Rumus Rangkaian hambatan seri,
Ardra.Biz, 2019, “Contoh dan rumus Rangkaian Hambatan Listrik Paralel, Contoh Soal Rangkaian Hambatan Resistor Paralel, Pengertian dan rumus Energi Listrik, cara menghitung rangkai hambatan seri parallel, satuan Energi listrik, satua muatan listrik, Pengertian dan Rumus Daya Listrik, satuan daya listrik, Contoh Soal Energi dan Daya Listrik

Kuat Arus Listrik: Cara Kerja Alat Ukur Rumus Beda Potensial Tegangan Jepit Resistor Shunt Depan Seri Paralel, Contoh Soal Perhitungan Daya Energi 21

Pengetian Arus Listrik. Arus listrik adalah aliran muatan -muatan listrik melalui suatu penghantar konduktor. Pada konduktor padat, aliran muatan yang terjadi adalah aliran elektron (yang bermuatan negatif).

Arah arus listrik disepakati sebagai arah gerakan muatan positif. Tetapi dalam konduktor logam, sebenarnya yang bergerak mengalir adalah muatan negatif yaitu electron. Dengan demikian Arah arus listrik pada konduktor padat adalah kebalikan atau berlawanan dari aliran elektron,

Aliran listrik terjadi karena elektron berpindah dari tempat yang potensialnya rendah ke tempat yang potensialnya tinggi. Meskipun arus listrik ditimbulkan oleh elektron, tetapi arah arus listrik berlawanan dengan arah gerak elektron. Elektron bergerak dari potensial rendah menuju potensial tinggi. Sebaliknya, arus listrik mengalir dari potensial tinggi menuju potensial rendah.

Konduktor dapat berupa padatan (misal: logam), cairan dan gas. Pada logam pembawa muatannya adalah elektron, sedangkan pembawa pada konduktor yang berupa gas dan cairan muatannya adalah ion positif dan ion negatif.

Arus ini bergerak dari potensial yang tinggi ke potensial rendah, atau dari kutub positif ke kutub negatif, atau dari anoda ke katoda.

Muatan listrik dapat berpindah ketika terdapat perbedaan potensial atau ada perbedaan tegangan listrik. Beda potensial dihasilkan oleh sumber listrik, seperti baterai atau akumulator dan lainnya. Sumber listrik memilki dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (–).

Sedangakan arus listrik hanya dapat mengalir dalam konduktor ketika Rangkaian listriknya tertutup dan adanya perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik tersebut.

Kuat Arus Listrik

Banyaknya muatan Q yang mengalir melalui konduktor yang memiliki luas penampang A untuk tiap satuan waktu t disebut kuat arus listrik.

Rumus Kuat Arus Listrik

Secara matematis, kuat arus listrik dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut

I= Q/ t

Dengan keterangan

I = kuat arus listrik (satuan ampere, A),

Q = muatan listrik (satuan coulomb, C) dan

t = waktu (satuan detik, s)

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Pergengertian Satu Coulomb

Berdasarkan persamaan tersebut, dapat dikatakan bahwa satu coulomb adalah muatan listrik yang melewati sebuah titik dalam suatu penghantar dengan arus listrik satu ampere dan mengalir selama satu detik.

Satuan Kaut Arus Listrik

Satuan kuat arus listrik dinyatakan dalam ampere, dan dinotasikan dengan huruf kapital A. Satu ampere didefinisikan sebagai muatan listrik sebesar satu coulomb yang melewati penampang konduktor dalam satu detik (1 A = 1 C/s).

Karena yang mengalir pada konduktor padat adalah elektron, maka banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor adalah sama dengan kelipatan dari muatan sebuah electron.

Muatan Elektron

Muatan eletron adalah

q_e = e = – 1,6 × 10^–19 C.

tanda negatif (-) menunjukkan bahwa jenis muatannya adalah negative.

Jika pada konduktor tersebut mengalir sejumlah n buah elektron, maka total muatan yang mengalir pada konduktor tersebut adalah

Q = ne

Dengan demikian, Banyaknya elektron (n) yang menghasilkan muatan 1 coulomb dapat dihitung sebagai berikut.

Q = n × besar muatan elektron

1 C = n × 1,6 × 10^-19 C

n = Q/ e

n = 1/(1,6 x 10^-19C) sehingga

n = 6,25 × 10¹⁸

Jadi banyaknyak electron pada muatan satu coulomb adalah

1 C = 6,25 × 10¹⁸ elektron.

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Sumber Tegangan Arus Listrik

Agar listrik senantiasa dapat mengalir melalui suatu penghantar maka selalu diperlukan adanya beda potensial listrik antara dua titik pada penghantar tersebut.

Alat yang dapat menimbulkan perbedaan potensial listrik disebut sumber tegangan listrik (sumber listrik).

Sumber tegangan listrik dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu sumber tegangan arus bolak- balik AC dan sumber tegangan arus searah DC.

Sumber Tegangan Arus Searah

Sumber tegangan arus searah adalah sumber tegangan yang menghasilkan arus searah, yaitu sumber tegangan yang kutub positif dan negatifnya selalu tetap. Misalnya, elemen volta, elemen kering, accu, dan generator arus searah.

Sumber tegangan arus listrik secarah 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 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 yang sering digunakan adalah akumulator (atau aki).

Sumber Tegangan Arus Bolak Balik

Sumber tegangan arus bolak balik adalah sumber tegangan yang menghasilkan arus bolak balik, yaitu sumber tegangan yang kutub positif dan negatifnya bergantiganti secara periodik. Misalnya generator arus bolak balik, dinamo sepeda, dan stop kontak arus bolak balik.

Beda Potensial

Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. Suatu benda dikatakan mempunyai potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain, jika benda tersebut memiliki muatan positif lebih banyak daripada muatan positif benda lain.

Beda potensial listrik biasa disebut dengan tegangan yang timbul karena dua benda yang memiliki potensial listrik berbeda dihubungkan oleh suatu penghantar. Beda potensial ini berfungsi untuk mengalirkan muatan dari satu titik ke titik lainnya. Dengan demikian beda potensial merupakan Selisih potensial antara dua tempat dalam suatu penghantar.

Rumus Beda Potensial

Secara matematis beda potensial dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut.

V = W/Q

Dengan Keterangan:

V = beda potensial (V)

W = usaha/energi (J)

Q = muatan listrik (C)

Dua buah titik dikatakan mempunyai beda potensial 1volt jika untuk memindahkan muatan listrik 1 coulomb dari titik berpotensial rendah ke titik yang berpotensial tinggi diperlukan energi 1 joule.

Contoh Soal Ujian Beda Potensial

Untuk memindahkan muatan 5 coulomb dari titik A ke B diperlukan usaha sebesar 20 joule. Tentukan beda potensial antara titik A dan B!

Diketahui :

Q = 4 C

W = 20 J

Rumus Menentukan Beda Potensial

Beda potensial di antara dua titik dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

V =W/Q

V = 20 J/5 C

V = 4 V

Jadi beda potensial antara titik A dan B adalah empat volt.

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Gaya Gerak Listrik

Gaya gerak listrik (GGL) adalah Beda potensial antara kutub- kutub sumber arus listrik ketika sumber arus listrik tersebut tidak mengalirkan arus listrik.

Misal pada permukaan sebuah baterai tertulis label 1,5 V. Nilai 1,5 Volt menunjukkan besarnya ggl yang dapat dibangkitkan oleh baterai tersebut. Gaya gerak listrik ini dinotasikan dengan ε atau huruf kapital E.

Gambar dibawah menunjukkan rangkaian listrik dengan sumber arus listriknya adalah baterai. Baterai dihubungkan secara parallel dengan lampu dan voltmeter.

Cara mengukur tegangan, beda potensial — Rangkaian Listrik Mengukur Beda Potensial, Voltmeter

Ketika saklar pada posisi terbuka atau Off, maka rangkaian listrik pada posisi terputus. Artinya baterai tidak mengalirkan arus listrik pada rangkaian tersebut. Pada saat itu tegangan yang terbaca pada Voltmeter adalah tegangan baterai yaitu beda potensial Gaya Gerak Listrik.

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Tegangan Jepit

Tegangan jepit adalah Beda potensial antara kutub- kutub sumber arus listrik ketika sumber arus listrik tersebut terbebani atau mengalirkan arus listrik.

Dengan menggunakan Gambar rangkaian listrik di atas. Ketika saklar pada posisi tertutup atau On, maka rangkaian listrik pada posisi terhubung. Artinya, baterai akan mengalirkan arus listrik pada rangkaian tersebut. Pada saat itu tegangan yang terbaca pada Voltmeter adalah tegangan yang bekerja pada lampu yaitu tegangan jepit.

Tegangan jepit menunjukkan tegangan yang terpakai oleh alat. Dalam hal ini tegangan yang dipakai untuk menyalakan lampu. Tegangan jepit ini dinotasikan dengan huruf kapital V.

Nilai tegangan jepit tergantung pada nilai hambatan bebannya. Makin besar nilai hambatan bahan makin kecil nilai tegangan jepitnya.

Rumus Tegangan Jepit

Hubungan antara GGL dengan tegangan jepit adalah:

V_jepit = ε – IR

dengan keterangan:

ε = E = gaya gerak listrik baterai, Volt

I = arus lsitrik yang mengalir pada rangkaian, A

R = hambatan pada beban (lampu). Ohm

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Alat Ukur Listrik

Beberapa alat ukur listrik yang umum digunakan diantaranya adalah Ampermeter, Voltmeter, Multimeter, Wattmeter, dan Ohmmerter.

Ampermeter Alat Ukur Listrik

Alat yang umum digunakan untuk mengukur besarnya kuat arus listrik adalah amperemeter. Dalam gambar rangkaian listrik, Amperemeter biasanya dilambangkan atau dinotasikan dengan huruf kapital A.

Komponen dasar suatu amperemeter adalah galvanometer, yaitu suatu alat yang dapat mendeteksi arus kecil yang melaluinya. Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer.

Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian listrik juga menjdi kecil.

Pengertian Fungsi Galvanometer

Galvanometer merupakan Bagian terpenting dalam amperemeter atau voltmeter yang berupa jarum penunjuk pada suatu skala tertentu. Penyimpangan jarum galvanometer sebanding dengan arus yang melewatinya.

Amperemeter harus dipasang seri dalam suatu rangkaian, arus listrik yang melewati suatu hambatan R (misal hambatan pada lampu pijar) adalah sama dengan arus listrik yang melewati amperemeter tersebut.

Cara Mengukur Kuat Arus Listrik

Rangakaian pengukuran kuat arus listrik dengan amperemeter ditunjukkan pada gambar, yaitu ampermeter disusun seri pada rangkaian listrik sehingga kuat arus yang mengalir melalui amperemeter sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar.

Cara memasang amperemeter pada rangkaian listrik adalah sebagai berikut.

Kutub positif sumber tegangan baterai dihubungkan dengan terminal positif pada amperemeter.
Kutub negative sumber tegangan baterai dihubungkan dengan terminal negatif pada amperemeter.

Cara Mengukur Arus Listrilk — Rangkaian Listrik Ampermeter, Mengukur Arus Listrik

Pada saat sakelar dihubungkan yaitu pada posisi skelar ON makan rangkaian menjadi tertutup. Arus liistrik mengalir dari baterai ke ampermetar. Saat yang bersamaan lampu pijar akan menyala dan jarum pada amperemeter akan menyimpang dari angka nol bergerak ke kanan menjauh dari angka nol.

Nilai kuat arus yang mengalir ditentukan berdasarkan pada besar simpangan jarum penunjuk dari angka nol tersebut.

Ketika skelar dibuka yaitu pada posisi OFF, maka rangkaian menjadi terbuka dan arus listrik menjadi terputus. Lampu pijar akan padam dan jarum penunjuk pada amperemeter akan kembali menunju angka nol. Ini Artinya tidak ada aliran listrik pada rangkaian tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa arus listrik hanya akan mengalir ketika rangkaian listrik tersebut tertutup.

Voltmeter Alat Ukur Listrik

Alat yang digunakan untuk mengukur besarnya beda potensial listrik adalah voltemeter. Pada gambar rangkaian listrik Voltmeter sering dilambangkan atau dinotasikan dengan huruf kapital V. Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI adalah volt dan diberi simbol atau notasi V.

Voltmeter harus dipasang paralel dengan ujung- ujung hambatan misal hambatannya lampu pijar yang akan diukur beda potensialnya. Komponen dasar suatu voltmeter adalah galvanometer. Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai hambatan dalam galvanometer.

Idealnya, suatu voltmeter harus memiliki hambatan dalam yang sangat besar daripada hambatan komponen yang diukur. Hal ini bertujuan agar berkurangnya arus listrik yang melewati hambatan dalam voltmeter juga menjadi kecil.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat, hambatan dalam voltmeter harus jauh lebih besar daripada hambatan komponen yang diukur.

Cara Mengukur Beda Potensial Arus Listrik

Rangakaian pengukuran beda potensial listrik dengan voltmeter ditunjukkan pada gambar, yaitu voltmeter disusun paralel dengan benda atau alat yang diukur beda potensialnya.

Hubungkan ujung yang potensialnya lebih tinggi ke kutub positif dan ujung yang memiliki potensial lebih rendah ke kutub negative.

Ohmmeter Alat Ukur Listrik.

Ohmmeter adalah alat ukur listrik yang digunkan untuk mengukur besarnya hambatan listrik. Satuan hambatan listrik dalam satuan SI adalah ohm atau diberi notasi atau lambag atau symbol Ω.

Wattmeter Alat Ukur Listrik

Wattmeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur besarnya daya listrik. Satuan daya listrik dalam satuan SI adalah watt atau diberi lambang atau notasi atau simbol W.

Multimeter atau Multitester Alat Ukur Listrik.

Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang memiliki fungsi sebagai amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter. Secara umum, Multimeter yang ada saat ini terdapat dua jenis yaitu multitester analog dan multimeter digital.

Contoh Soal Ujian Kuat Arus Listrik

Arus listrik sebesar 5 A mengalir melalui seutas kawat penghantar selama 1,5 menit. Hitunglah banyaknya muatan listrik yang melalui kawat konduktor tersebut.

Diketahui:

I = 5 A

t = 1,5 menit = 90 detik

Q = … ?

Rumus Menghitung Muatan Listrik Pada Kawat Konduktor:

Muatan listrik pada kawat dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus seperti berikut:

Q = I.t = (5A) (90 s) = 450 C

Jadi besar muatan listrik melewati kawat konduktor adalah 450 Coulomb

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Pengertian dan Rumus Menghitung Energi Listrik

Energi listrik adalah energi yang mampu menggerakkan muatan muatan listrik pada suatu beda potensial tertentu. Energi yang diperlukan untuk mengalirkan muatan electron sebesar Q dari satu titik ke titik lain yang berbeda potensial V akan memenuhi persamaan rumus berikut:

W = QV.

Besarnya Q memenuhi rumus berikut

Q = I t.

Sehingga Energi listrik W dapat dihitung dengan rumus berikut

W = V I t

Dan jika disubstitusi dengan Hukum Ohm

V=IR

maka energi listrik adalah

W = I² R t

W = (V²/R) x t

Dengan keterangan:

W = energi listrik yang diserap hambatan (joule)

V = beda potensial ujung-ujung hambatan (volt)

I = kuat arus yang mengalir pada hambatan (A)

t = waktu aliran (detik, s)

Contoh Soal Lainnya Dan Pembahasan Di Akhir Artikel,

Pengertian dan Rumus Menghitung Daya Listrik

Secara matematis daya listrik dapat di tulis sebagai berikut.

P =W/t

P = V x I

P = V²/R

Keterangan:

P = daya listrik (W)

W = energi listrik (J)

V = tegangan listrik (V)

I = kuat arus listrik (A)

R= hambatan listrik ( Ohm )

Contoh Contoh Soal dan Pembahasan Materi Arus Listrik Dan Alat Ukur

1). Contoh Soal Perhitungan Rapat Arus Dan Muatan Listrik Kawat Konduktor

Arus listrik sebesar 2 A mengalir pada kawat penghantar yang memiliki luas penampang 5 mm² selama 4 menit.

a). Hitunglah banyaknya muatan listrik yang melalui kawat tersebut

b). Hitung rapat arus pada penampang kawat konduktor

Diketahui:

I = 2 A

t = 4 menit = 240 detik

A = 5 mm² = 5 x 10^-6 m²

Q = …

Rumus Menghitung Muatan Listrik Kawat Koduktor

Besarnya muatan konduktor yang dialiri arus listrik dapat dinyatakan dengan mengunakan rumus persamaan berikut:

Q = I.t

Q = (2A) (240 s)

Q = 480 C

Jadi muatan listrik yang mengalir pada kawat konduktor adalah 480 Coulomb

Rumus Menentukan Rapat Arus Kawat Konduktor

Besar rapat arus yang melalui penghantar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

J = I/A

J = 2/(5 x 10^-6)

J = 4 x 10⁵A/m²

Jadi rapat arus pada kawat konduktor adalah J = 4 x 10⁵A/m²

2). Contoh Soal Perhitungan Kuat Arus Listrik Jumlah Elektron

Muatan listrik sebesar 96 C mengalir pada penampang konduktor selama 6 detik.

a). Berapakah kuat arus listrik yang melalui konduktor tersebut?

b). Berapakah jumlah elektron yang mengalir pada penampang konduktor tiap detik, jika diketahui e = 1,6 × 10^–19 C?

Diketahui:

Q = 96 C

t = 6 sekon,

e = 1,6 × 10^–19 C

Rumus Menghitung Kuat Arus Yang Ngalir Pada Kawat Konduktor

Kuat arus yang mengalir pada kawat konduktor dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut:

I = Q/t

I = 96/6

I = 16 A

Jadi kuat arus yang mengalir pada kawat konduktor adalah 16 A

Rumus Mencari Jumlah Elektron Mengalir Pada Penampang Konduktor

Jumlah elektron yang mengalir pada penampang konduktor tiap detik dapat dihitung dengan rumus berikut:

Q = n.e atau

n = Q/e atau

n = (I.t)/e

I = 16 A

t = satu detik, sehingga jumlah elektron

n = (16 x1)/(1,6 × 10^–19)

n = 1 x 10²⁰ elektron

Jadi jumlah electron yang mengalir pada penampang kawat adalah 1 x 10²⁰ elektron

3). Contoh Soal Menghtiung Arus Tegangan Bola Lampu

Sebuah bola lampu yang memiliki hambatan dalam 4 Ω diberi tegangan listrik 12 V.

a). Tentukan arus yang mengalir melalui lampu tersebut.

b). Jika tegangannya dijadikan 24 V, berapakah arus yang melalui lampu tersebut

Diketahui:

R = 4 Ω.

V₁ = 12 V

V₂ = 24 V

Rumus Menghitung Kuat Arus Bola Lampu Bertegangan Volt

Kuat arus yang mengalir pada bola lampu yang diberi tegangan dapat dihitung dengan rumus seperti berikut

I = V/R

I = 12/4

I = 3 A

Jadi arus yang mengalir dalam bola lampu adalah 3 A

Rumus Menghitung Arus Pada Lampu Dengan Tegangan Dinaikkan Dua Kali

Kuat arus yang mengalir pada lampu dengan tegangan yang diperbesar dapat dihitung dengan rumus berikut:

I₁ = V₁/R₁ (Kuat arus pertama) atau

R₁= V₁/I₁

I₂= V₂/R₂ (Kuat arus kedua) atau

R₂= V₂/I₂

hambatan lampu tidak berubah, artinya

R₁ = R₂, maka

V₁/I₁ = V₂/I₂ atau

I₂= (V₂x I₁)/V₁

I₂ = (24 x 3)/12

I₂ = 6 A

Jadi, kuar arus pada lampu setelah tegangan dinaikkan adalah 6 A atau dua kali dari arus mula mula.

4). Contoh Soal Perhitungan Tegangan Jepit Baterai Berarus

Sebuah baterai memiliki GGL 24 V dan hambatan dalam 4 Ω. Tentukan tegangan jepit baterai ketika mengeluarkan arus 3 A.

Diketahui:

GGL baterai = ε atau E

E = 24 V,

r = 4 Ω (hambatan dalam)

I = 3 A.

Rumus Menghitung Tegangan Jepit Baterai

Tegangan jepit baterai Ketika mengalirkan arus dapat dihitung dengan rumus seperti berikut:

E = I.R + I.r

I.R = Tegangan Jepit = V_jepit

I.r = Tegangan polarisasi = Vpol sehingg ggl baterai

E = V_jepit + I.r atau

V_jepit = E – I.r

V_jepit = 24 – (3 x 4)

V_jepit = 12 V.

Jadi tegangan jepit baterai Ketika mengeluarkan arus adalah 12 Volt

5). Contoh Soal Perhitngan Kuat Arus Pada Rangkaian Resistor Seri Dengan Baterai

Empat buah resistor masing-masing dengan hambatan 4 Ω, 6 Ω, 8 Ω, dan 10 Ω disusun seri. Rangkaian tersebut dihubungkan dengan ggl 15 V dan hambatan dalam 2 ohm. Hitunglah kuat arus pada rangkaian

Kuat Arus Listrik: Cara Kerja Alat Ukur Rumus Beda Potensial Tegangan Jepit Resistor Shunt Depan Seri Paralel, Contoh Soal Perhitungan Daya Energi 21. — Contoh Soal Perhitngan Kuat Arus Pada Rangkaian Resistor Seri Dengan Baterai

Diketahui:

R₁ = 4 Ω

R₂ = 6 Ω

R₃= 8Ω

R₄= 10 Ω

GGL Baterai ε atau E = 15 V

r = 2 Ω

I = …

Rumus Menghitung Resistor Pengganti Rangkaian Resistor Seri

Tahanan pengganti seri dapat dihitung dengan rumus seperti ini

Rs = R₁ + R₂ + R₃ + R₄

Rs = (4 + 6 + 8 + 10)

Rs = 28 Ω

Rumus Menentukan Kuat Arus Rangkaian Seri Resistor Dan Baterai

Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian resistor seri dan baterai dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut:

E = I.Rs + I.r atau

E = I (Rs + r) atau

I = E/(Rs + r)

I = 15/(28 + 2)

I = 0,5 A

Jadi kuat arus yang mengalir pada rangkaian seri resistor baterai adalah 0,5 A

6). Contoh Soal Perhitungan Beda Potensial Kawat Konduktor

Suatu kawat penghantar dengan hambatan total sebesar 20 Ω. Kawat tersebut dialiri arus sebesar 10 A. Hitunglah beda potensial antara kedua ujung kawat konduktor tersebut.

Diketahui

R = 20 Ω

I = 10 A

Rumus Mencari Menghitung Beda Potensial Kawat Kondutor

Beda potensial antara kedua ujung kawat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

V = I R

V = 10 x 20

V = 200 volt

Jadi, beda potensial pada kedua ujung kawat konduktor adalah 200 volt

7). Contoh Soal Perhitungan Hambatan Listrik Pemanas Air

Sebuah pemanas air memiliki beda potensial 220 V dan kuat arus listrik 5 A. Berapakah hambatan pemanas tersebut?:

Diketahui:

V = 220 V

I = 5 A

R = …

Rumus Menghitung Hambatan Pemanas Listrik

Besar hambatan suatu alat listrik dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut

V = I R atau

R = V/I

R = 220/5

R = 44 ohm

Jadi hambatan listrik alat pemanas adalah 44 ohm

8). Contoh Soal Perhitungan Energi Listrik Pada Peralatan Rumah Kantor

Sebuah alat pemanas bekerja pada tegangan 220 V dan arus 5 A. Tentukan energi listrik yang diserap pemanas tersebut selama 1 jam.

Diketahui:

V = 220 V dan

I = 2 A.

t = 1 jam = 60 menit = 3600 detik

Rumus Menghitung Energi Listrik Peralatan Pemanas Rumah atau Kantor

Energi listrik yang diserap pemanas selama waktu tertentu dapat dinyatakan dengan rumus seperti berikut:

W = V I t

W = 220 x 5 x 3600

W = 3960 kJ atau bisa juga dalam satuan watt jam seperti berikut

W = 220 x 5 x 1jam

W = 1100 Wh (watt jam) atau

W = 1,1 kWh

9). Contoh Soal Perhitungan Daya Listrik Lampu

Sebuah lampu dihubungkan dengan tegangan 220 V sehingga mengalir arus 5 A pada lampu tersebut. Tentukanlah daya yang diserap oleh lampu tersebut.

Diketahui:

V = 220 V dan

I = 5 A.

Rumus Menghitung Daya Listrik Diserap Lampu

Daya listrik yang diserap lampu dapat ditentuka dengan menggunakan rumus berikut:

P = V.I

P = (220 V)(5 A)

P = 1100 watt

Jadi, daya yang diserap lampu adalah 1.1 kW

10). Contoh Soal Perhitungan Hambatan Arus Daya Pada Kompor Listrik

Sebuah kompor listrik bertuliskan 220 V dan 500 W dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V. Tentukanlah

a). Hambatan dalam kompor listrik,

b). Arus yang mengalir pada kompor listrik, dan

d). Daya yang diserap kompor listrik.

Diketahui:

Vt = 220 V, (tegangan tertera pada label kompor listrik)

Pt = 500 W, (Daya tertera pada label kompor listrik)

Tegangan sumber yang diberikan Vs = 110 V.

Rumus Menghitung Hambatan Kompor Listrik

Hambatan dalam kompor listrik dapat dihitung dengan rumus berikut,

Pt = Vt²/R atau

R = Vt²/Pt

Vt = tegangan yang tertera pada kompor listrik

R = (220)²/500

R = 96,8 ohm

Rumus Mencari Arus Listrik Pada Peralatan Rumah Kompor Listrik

Besarnya arus yang mengalir pada kompor listrik dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut

I = Vs/R

Vs = tegangan yang dihubungkan ke kompor listrik (tegangan yang digunakan)

I = 110/96,8

I = 1,14 A

Rumus Mencari Daya Listrik Yang Digunakan Oleh Peralatan Rumah Kompor Listrik

Daya yang diserap oleh kompor listrik dapat dihitung dengan menggunkan rumus berikut

Ps = V²/R

Ps = daya dengan sumber tegangan yang digunakan

Ps = (110)²/96,8

Ps = 125 watt

atau dapat juga dihitung dengan rumus berikut

Ps = (Vs/Vt)² x Pt

Ps = (110/220)² x 500

Ps = ¼ x 500

Ps = 125 watt

Atau dihitung dengan rumus berikut

Ps = V.I

Ps = 110 x 1,14

Ps = 125 watt

Jadi daya yang terpakai oleh kompor listrik adalah 125 watt

11). Contoh Soal Cara Meningkatkan Batas Ukur Amperemeter Menghitung Hambatan Resistor Shunt

Sebuah ampermeter dengan hambatan dalam 2 Ω memiliki batas ukur 20 A. Supaya batas ukur ampermeter naik menjadi 100 A, tentukan besar hambatan shunt yang harus dipasang paralel dengan ampermeter tersebut

Diketahui:

Ra = hambatan dalam ampermeter

Ra = 2 Ω dan

n = kelipatan batas ukur

n = 100A/20A = 5.

Rumus Menghitung Besar Tahanan Resistor Shunt Ampermeter

Besar hambatan shunt dalam ampermeter dapat dirumuskan dengan persamaan berikut

Rsh = Ra/(n – 1)

Rsh = hambatan shunt

Rsh = hambatan shunt (paralel dengan ammeter),

Ra = hambatan dalam ammeter, dan

n = kelipatan batas ukur ammeter.

Rsh = 2/(5 – 1)

Rsh = 0,5 Ohm

Jadi hambatan shunt yang harus dipasang parallel dengan ampermeter adalah 0,5 Ohm.

12). Contoh Soal Cara Meningkatkan Batas Ukura Voltmeter Perhitungan Tahanan Seri Depan Alat Ukur,

Sebuah voltmeter dengan hambatan dalam R_v = 20 kΩ mempunyai batas ukur maksimum 110 V. Jika voltmeter ini akan dipakai untuk mengukur beda potensial sampai V = 220 V maka hitunglah besar hambatan depan yang harus dipasang seri pada voltmeter tersebut.

Diketahui

Rv = 10 k Ω

n = kelipatan batas ukur voltmeter

n = 220/110

n = 2

Rumus Menghitung Hambatan Depan Yang Dipasang Pada Voltmeter

Perbandingan antara beda potensial yang akan diukur dengan batas ukur maksimum voltmeter adalah 2 kali sehingga besar hambatan depan yang harus dipasang seri dengan voltmeter adalah

Rd = (n – 1) Rv

Rd = hambatan depan

Rv = hambatan dalam voltmeter

Rd = (2 – 1) 20

Rd = 20 k Ω

jadi hambatan depan yang harus dipasang seri adalah 20 k Ω

13). Contoh Soal Perhitungan Beda Potensial Pada Rangkaian Resistor Seri

Tiga hambatan R₁= 2 Ω, R₂ = 3 Ω dan R₃= 5 Ω dirangkai seri dan dihubungkan pada baterai dengan beda potensial 20 volt seperti pada Gambar. Tentukan

a). hambatan pengganti dan

b). beda potensial ujung ujung hambatan R2

Contoh Soal Perhitungan Beda Potensial Pada Rangkaian Resistor Seri

Rumus Mengitung Hambatan Pengganti Resistor Seri

Hambatan pengganti seri dapat dihitung dengan rumus berikut:

Rs = R₁ + R₂ + R₃

Rs = resistor pengganti rangkaian seri

Rs= 2 + 3 + 5

Rs = 10 Ω

Jadi hambatan pengganti resistor secara seri adalah 10 Ohm

Rumus Menghitung Beda Potensial Pada Ujung Satu Resistor Seri

Beda potensial ujung- ujung resisitor R₂ dapat ditentukan dengan menghitung kuat arus yang mengalir pada rangkaian listriknya seperti berikut:

V = I. Rs atau

I = E/Rs

I = 20/10

I = 2 A

Jadi kuat arus yng mengalir pada rangakaian resistor seri adalah 2 A dan ini sama dengan yang mengalir pada resistor R₂.

I₂ = I

Sehingga tegangan pada ujung ujung resistor R₂ dapat ditentukan dengan rumus berikut

V₂ = I₂x R₂

V₂ = 2 x 3

V₂ = 6 volt

Jadi besar tegangan pada kedua ujung resistor R₂ adalah 6 volt.

15). Contoh Soal Perhitungan Resistor Pengganti Dan Beda Potensial Rangkaian Resistor Secara Paralel.

Tiga buah resistor R₁ R₂ dan R₃ disusun secara parallel seperti paga gambar. Kuat arus pada ketiga ujung resistor adalah 18 A. Tentukan resistor pangganti dan beda potensial pada ujung ujung resistor a dan b tersebut

Diketahui

R₁ = 15 Ω

R₂ = 5 Ω

R₃ = 3 Ω

Rumus Menentukan Hambatan Resistor Rangkaian Paralel

1/Rp = 1/R₁ + 1/R₃ + 1/R₃

Rp = resistor pengganti rangkaian paralel

1/Rp = 1/15 + 1/5 + 1/3

1/Rp = 1/15 + 3/15 + 5/15

1/Rp = 9/15

R_p = 15/9 Ohm

Jadi resistror pengganti untuk rangkaiann parallel adalah 15/9 Ohm

Rumus Menghitung Beda Potensial Rangkaian Resistor Paralel

Beda potensial pada ujung a dan b dari rangkaian resistor yang disusun parallel dapat dirumuskan dengan persamaan berikut:

Vab = I x R_p

Vab = 18 x 15/9

Vab = 30 volt

Jadi beda potensial pada ujung rangkaian resistor parallel adalah 30 vol

16). Contoh Soal Perhtiungan Gaya Gerak Listrik Baterai Dan Tegangan Jepit

Sebuah alat listrik yang berhambatan 20 Ω dihubungkan dengan baterai yang berhambatan dalam 5 Ω. Jika tegangan jepit baterai 6 volt, maka berapa nilai gaya gerak listrik (tegangan) E baterai tersebut?

Diketahui:

R = 20 Ω;

r = 5 Ω

Vj = tegangan jepit

Vj = 6 volt

Rumus Perhtiungan Tegangan Baterai Gaya Gerak Listrik Baterai

Besar gaya gerak listrik (tegangan baterai E) dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

E = Vj + Epol atau

E = I.R + I.r atau

E = I(R + r)

I.R = tegangan jepit (Vj),

I.r = tegangan polarisasi (Epol)

Perlu menghitung Arus yang mengalir pada alat listrik tersebut

Rumus Menentukan Arus Alat Listrik Yaitu Pada Tegangan Jepit

Arus yang mengalir pada alat listrik (tegangan jepit) adalah

Vj = I.R atau

I = Vj/R

I = 6/20

I = 0,3 A

Jadi arus yang mengalir pada alat listrik adalah 0,3 A, dan arus ini sama dengan arus yang menyebabkan timbulnya tegangan jepit.

Rumus Mentukan Gaya Gerak Listrik Baterai

Gaya gerak listrik GGL baterai dapat dihitung dengan rumus berikut:

E = Vj + Epol atau

E = I.R + I.r atau

E = I (R +r)

E = 0,3 (20 + 5)

E = 7,5 volt

Jadi gaya gerak listrik baterai adalah 7,5 volt

17). Contoh Soal Perhitungan Kuat Arus Dan Beda Potensial Rangkaian Resistor Paralel

Tiga buah resistor R₁ R₂ dan R₃ dirangkai secara parallel seperti pada Gambar di bawah. Tentukan:

a). Kuat arus yang melalui hambatan R₂ dan R₃,

b). Kuat arus I,

c). Beda potensial V_ab

Contoh Soal Perhitungan Kuat Arus Dan Beda Potensial Rangkaian Resistor Paralel

Diketahui:

R₁ = 12 Ω

R₂ = 6 Ω

R₃ = 2 Ω

I₁ = 2 A

Rumus Menentukan Beda Potensial Pada Ujung Ujung Ujung Resistor R₁

Beda potensial pada resistor R₁ dapat dihitung dengan rumus berikut

V₁ = I₁ R₁

V₁ = 2 x 12

V₁ = 24 volt

Pada rangkaian hambatan paralel beda potensial untuk setiap resistor adalah sama berarti berlaku hubungan berikut.

V₃ = V₂ = V₁

Rumus Menghitung Kuat Arus Pada Resistor R₂

Kuat arus pada resistor R₂ dapat dinyatakan dengan rumus berikut

V₂ = I₂ x R₂ atau

I₂ = V₂/R₂

I₂ = 24/6

I₂ = 4A

Rumus Menghitung Kuat Arus Pada Resistor R₃

Kuat arus pada resistor R₃ dapat dinyatakan dengan rumus berikut

V₃ = I₃ x R₃ atau

I₃ = V₃/R₃

I₃= 24/2

I₃ = 12 A

Rumus Mencari Kuat Arus Pada Rangkaian Resistor Paralel

Kuat arus pada rangkaian resistor yang disusun paralel dapat dinyatakan dengan rumus berikut

I = I₁ + I₂ + I₃

I = 2 + 4 + 12

I = 18 A

Rumus Menghitung Beda Potensial Pada Rangkaian Resistor Paralel

Pada rangkaian resistor parallel, beda potensial pada ujung ujung resistornya adalah sama, sehingga dapat menggunakan salah satu beda potensial di ujung ujung resistornya.

Vab = I₂ R₂

Vab = 4 x 6

Vab = 24 volt atau

Vab = I₃ R₃

Vab = 12 x 2

Vab = 24 volt

18). Contoh Soal Cara Membaca Arus Listrik Pada Alat Ukur Ampermeter

Sebuah ampermeter digunakan mengukur arus listrik sebuah rangkaian dan Jarum Ampermeter menunjuk tepat pada angka 20. Ampermeter memiliki skala pembacaan maksimum 30. Jika batas ukur ampermeter yang digunakan adalah 10 Ampere, tentukan berapa ampere arus yang diukur.

Diketahui:

a = Jarum penunjuk

a = 20

b = Skala maksimum

b = 30

c = Batas Ukur

c = 10 A

Rumus Cara Baca dan Menentukan Arus Listrik Terukur Pada Ampermeter

Besar arus yang terukur oleh ampermeter dapat dinyatakan dengan rumus berukut

I = (a/b) x c

I = (20/30) x 10 A

I = 6,67 A

Jadi arus listrik yang sedang diukur oleh ampermeter adalah 6,67 A

19). Contoh Soal Cara Baca Dan Menentukan Tegangan Listrik Dengan Voltmeter

Voltmeter sedang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dan jarumnya menunjuk tepat pada tengah tengah antara 10 dan 20. Voltmeter memiliki skala baca maksimum 30 dan batas ukur yang digunakan adalah 3 volt. Tentukan berapa tegangan yang sedang diukur.

Diketahui:

a = Jarum penunjuk

a = tengah tengah 10 – 20

a = 15

b = Skala maksimum

b = 30

c = Batas Ukur

c = 3 volt

Rumus Cara Menentukan Tegangan Listrik Dengan Voltmeter

Besar tegangan yang sedang diukur oleh voltmeter dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:

I = (a/b) x c

I = (15/30) x 3 V

I = 1,5 volt

Jadi tegangan yang sedang diukur oleh voltmeter adalah 1,5 volt

20). Contoh Soal Energi dan Daya Listrik

Sebuah lampu berhambatan 10 Ohm dihubungkan dengan baterai yang bertegangan 5 volt seperti ditunjukkan pada Gambar

Tentukan:

daya yang diserap hambatan,
energi yang diserap hambatan selama setengah menit!

Diketahui

R = 10 Ω

V = 5 volt

t = 0,5 menit = 30 detik

Rumus Menghtiung Daya Diserap Hambatan

Daya yang diserap hambatan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan yang memenuhi rumus berikut

P=V²/R

P=(5²)/10=5 watt

Rumus Mencari Energi Diserap Hambatan

Energi yang diserap hambatan R adalah memenuhi rumus berikut

W = P x t

W = 5 watt x 30 detik

W = 150 Joule

21). Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Kuat Arus Listrik

Sebuah kilat yang terjadi saat hujan lebat diukur dan tercatat arus listriknya sebesar 5 kiloAmper dan mengalir selama 1 detik. Hitunglah besarnya muatan listrik yang dipindahkan dari awan permukaan bumi pada saat itu.

Diketahui:

I = 5 kiloampre = 5000A

t = 1 detik

Q = ..?

Rumus Menghitung Muatan Listrik Yang Dipindah Awan

Muatan listrik yang dipindah awan dapat dirumuskan dengan menggunakan persamaan berikut

I = Q/t maka

Q = T x t

Q = 5000 A x 1 s

Q = 5000 As atau 5000 C

Jadi besarnya muatan yang dipindahkan dari awan ke bumi adalah sebesar 5000 coulomb.

“Seandainya materi ini memberikan manfaat, dan anda ingin memberi dukungan Donasi pada ardra.biz, silakan kunjungi SociaBuzz Tribe milik ardra.biz di tautan berikut”… https://sociabuzz.com/ardra.biz/tribe

Contoh Soal Ujian Kuat Arus Listrik

Soal 1. Jika arus 4 ampere mengalir dalam kawat yang ujung- ujungnya memiliki beda potensial 12 volt, maka besar muatan tiap menit yang mengalir melalui kawat….

4 coulomb
12 coulomb
60 coulomb
120 coulomb
240 coulomb

Soal 2. Arus listrik dapat mengalir dalam suatu penghantar listrik jika terdapat ….

potensial listrik pada setiap titik pada penghantar tersebut
elektron dalam penghantar tersebut
beda potensial listrik pada ujung -ujung penghantar tersebut
muatan positif dalam penghantar tersebut
muatan positif dan negative dalam penghantar tersebut

Soal 3. Semakin besar beda potensial ujung -ujung kawat penghantar maka semakin:

(1) besar muatan listrik yang mengalir melalui penghantar

(2) besar kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar

(3) besar nilai hambatan jenis penghantar

Pernyataan yang benar adalah ….

(1), (3)
(2), (3)
(1), (2)
(1), (2), (3)
(3)

Soal 4. Alat untuk mengukur kuat arus listrik yang benar adalah ….

voltmeter
amperemeter
ohmmeter
galvanometer
osiloskop

Soal 4. Apabila suatu penghantar listrik mengalirkan arus 200 mA selama 5 detik, muatan yang mengalir pada penghantar tersebut adalah ….

1 coulomb
5 coulomb
0,25 coulomb
50 coulomb
10 coulomb

Soal 5. Satuan kuat arus listrik adalah …

volt/detik
ohm meter
joule/detik
ohm coulomb
coulomb/detik

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ringkasan Rangkuman: Arus listrik adalah aliran muatan listrik melalui sebuah konduktor. Arus ini bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Syarat-syarat arus listrik dapat mengalir dalam konduktor yaitu: Rangkaian harus tertutup dan harus ada beda potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik.
Hukum Ohm berbunyi“arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan hambatannya.”
Arus mengalir dengan tetap pada satu arah yang disebut arus searah atau DC (direct current).
Rapat arus (J) adalah besar kuat arus listrik per satuan luas penampang. Satuan rapat arus dalam sistem SI adalah ampere/m²
Kuat arus yang melalui suatu konduktor ohmik adalah sebanding (berbanding lurus) dengan beda potensial antara ujung-ujung konduktor asalkan suhu konduktor tetap.
Grafik kuat arus I sebagai fungsi beda potensial V nya tidak membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen non-ohmik.
Grafik kuat arus I sebagai fungsi beda potensial V nya membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen ohmik
Rangkaian seri adalah suatu penyusunan komponen-komponen di mana semua arus mengalir melewati komponen-komponen tersebut secara berurutan.
Rangkaian paralel adalah suatu penyusunan komponen-komponen di mana arus terbagi untuk melewati komponen-komponen secara serentak
Energi listrik adalah besar muatan (dalam coulomb) dikalikan beda potensial yang dialaminya.
Daya listrik adalah energi listrik yang dihasilkan atau diperlukan per satuan waktu
Satu watt (1 W) adalah besar daya ketika energi satu joule dibebaskan dalam selang waktu 1 sekon.
Amperemeter adalah alat ukur arus listrik. Amperemeter harus dipasang seri dalam suatu rangkaian, arus listrik yang melewati hambatan R adalah sama dengan arus listrik yang melewati amperemeter tersebut.
Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan yang sangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaian juga sangat kecil.
Voltmeter adalah alat ukur beda potensial (tegangan) listrik. Voltmeter harus dipasang parallel dengan ujung-ujung hambatan yang akan diukur beda potensialnya.
Idealnya, suatu voltmeter harus memiliki hambatan yang sangat besar agar berkurangnya arus listrik yang melewati hambatan R juga sangat kecil
Ohmmeter adalah alat ukur hambatan listrik.
Wattmeter adalah alat ukur daya listrik.
Multimeter adalah suatu alat yang berfungsi sebagai amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter.
Kuat Arus Listrik: Cara Kerja Alat Ukur Rumus Beda Potensial Tegangan Jepit Resistor Shunt Depan Seri Paralel, Contoh Soal Perhitungan Daya Energi 21. Contoh Soal Cara Meningkatkan Batas Ukur Amperemeter Voltmeter Menghitung Hambatan Resistor Depan Shunt,
Contoh Soal Perhitungan Tegangan Jepit Baterai Berarus, Contoh Soal Perhitungan Resistor Pengganti Dan Beda Potensial Rangkaian Resistor Secara Paralel Seri, Cara Kerja Prinsip Voltmeter Ampermeter Wattmeter Multimeter,

Gelombang Berjalan Stasioner: Pengertian Energi Intesitas Daya Frekuensi Sudut Sefase Superposisi Ujung Transversal Tetap Bebas

Pengertian Gelombang. Gelombang merupakan proses merambatnya suatu getaran yang tidak disertai dengan perpindahan mediam perantaranya, akan tetapai hanya memindahkan energi.

Energi Gelombang

Ketika gelombang merambat pada suatu medium, gelombang tersebut akan memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lainta. Energi yang dipindahkan adalah energi getaran dari satu partikel ke partikel lain dalam medium yang dilaluinya.

Partikel partikel yag dilalui gelombang hanya bergerak naik turun disekitar titik setimbangnya. Gelombang tidak memindahkan partikel yang yang dialuinya, melainkan memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain.

Rumus Energi Gelombang

Untuk gelombang sinusoida dengan frekuensi f, partikel bergerak dalam gerak harmonis sederhana.

Untuk gelombang sinusoida dengan amplitude A, dan frekuensi sudut w, setiap partikel memiliki energi yang dapat diformulasikan dengan persemaan berikut:

E = ½ k A² atau

k = m ω²

A = amplitude, satuan meter, m

m = massa partikel, kg

ω = frekuensi sudut (rad/s), sehingga

E = ½ m ω²A²

Dari rumus energi gelombang tersebut dapat diketahui bahwa, besarnya energi yang dimiliki partikel tergantung pada besarnya amplitudo. Energi berbanding dengan kuadrat amplitudo. Semakin besar amplitudo, maka semakin besar energinya.

Intensitas Gelombang- Daya Gelombang

Intensitas gelombang adalah energi yang dipindahkan per satuan luas untuk satuan waktu tertentu. Karena energi persatuan waktu adalah daya, sehingga intensitas gelombang juga sama dengan daya dibagi luas, Untuk gelombang yang menyebar ke segala arah, intensitasnya pada suatu jarak R dari sumber memenuhi persamaan berikut:

I = daya/luas atau

I = P/(4πR²)

dengan keterangan

P = daya gelombang, W

R = Jarak ke sumber gelombang, m

Contoh Soal Energi dan Intensitas Gelombang

Intensitas gelombang yang dihasilkan gempa bumi pada jarak 100 k dari hiposentrum adalah 1×10⁶ W/m². Berapakah intensitas gelombang tersebut pada jarak 400 km dari hiposentrum?

Jawab:

Jarak 400km sama dengan 4 kali 100km, sehingga kuadrat jaraknya menjadi 16 kali semula.

I = P/(4πR²)

Intensitas (I) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak R², dengan demikian intensitasnya menjadi 1/16 kali dari intensitas semula atau

I₂ = 1/16 (I₁) = (1/16) x 1×10⁶ W/m²

I₂ = 6,25×10⁴ W/m²

Contoh Soal Perhitungan Rumus Energi Daya Gelombang.

Sebuah gelombang yang panjangnya 35 cm memiliki amplitodo 1,2 cm bergerak dengan kecepatan 47,4 m/s di sepanjang tali yang panjangnya 15 m dan memiliki massa 80 gram. Hitunglah

Daya yang dirambatkan oleh tali?
Energi total gelombang pada tali?

Penyelesaian:

Diketahui

λ= 35 cm

L = 15 m

A = 1,2 cm

m = 80 gram

v = 47,4 m/s

Rapat Massa Linear tali adalah

μ = m/L = 0,08kg/15m=5,3×10^-3 kg/m

Frekuensi Sudut Gelombang adalah

ω=2πf=2πv/λ

ω=2π (47,4m/s/0,35m)

ω=851 rad/s

Energi Total Gelombang pada tali adalah

ΔE = ½ m ω²A² Δx

dengan Δx = L

E = ½ x (5,3×10^-3kg/m) x (851rad/s)²x (0,012m)² x (15m)

E = 4,17 Joule

Daya Gelombang yang ditransmisikan melalui sebuah titik pada tali adalah

P = ½ μ ω²A² v

P = ½ x (5,3×10^-3kg/m) x (851rad/s)²x (0,012m)² x (47,4m/s)

P = 13,2 W

Gelombang Berjalan – Harmonik.

Gelombang berjalan adalah gelombang mekanik yang memiliki intensitas gelombang konstan di setiap titik yang dilalui gelombang.

Perjalanan gelombang transveral yang dimiliki oleh sebuah tali dapat dianalisis secara fisis dengan menggunakan persamaan matematis. Untuk memudahkan analisisnya dapat digunakan bentuk gelombang tali yang merambat secara periodic dan tidak terjadi perubahan bentuk pulsa gelombang terhadap fungsi waktu. Bentuk gelombang ini berbentuk sinusoidal dan disebut sebagai gelombang harmonic.

Pada Gambar ditunjukkan gelombang transversal pada seutas tali a-b yang cukup panjang. Ketika di ujung a digetarkan, maka akan terjadi rambatan gelombang pada tali tersebut.

Titik p adalah suatu titik yang berjarak x dari ujung tali a.

Gelombang Berjalan - Harmonik. Gelombang Transversal — Gelombang Berjalan – Harmonik. Gelombang Transversal

Getaran merambat ke kanan dengan kecepatan v, sehingga getaran akan sampai di p setelah selang waktu t=x/v. Dengan asumsi bahwa getaran berlangsung konstan, Maka persamaan gelombang sinus yang merambat ke kanan (x positif ) dapat dinyatakan dengan formulasi rumus berikut:

y_p = A sin (ωt – kx)

A = amplitude atau simpangan maksimum (dalam m atau cm)

t = waktu, s, detik

ω = 2π/T = frekuensi sudut (rad/s)

k = ω/v = 2π/λ= bilangan gelombang (m^-1)

t = waktu, s, detik

ω = 2π/T = frekuensi sudut (rad/s)

k = ω/v = 2π/λ = bilangan gelombang (m^-1)

Persamaan di atas merupakan bentuk fungsi gelombang yang menunjukkan simpangan atau perpindahan sebagai fungsi posisi dan waktu.

Jika gelombang merambat ke kiri maka titik p telah mendahului a dan persamaan gelombangnya dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut:

y_p = A sin (ωt + kx)

Jika titik a digetarkan dengan arah getaran pertama kali ke bawah, maka amplitudo (A) menjadi negatif. Sehingga, persamaan gelombang berjalan dapat dinyatakan dengan mengunakan formulasi rumus sebagai berikut:

y_p = ± A sin (ωt ± kx)

Gelombang Stasioner

Gelombang stasioner adalah gelombang yang terjadi dari hasil perpaduan dua gelombang yang memiliki amplitudo dan frekuensi sama, tetapi arah rambatnya berlawanan.

Gelombang stasioner disebut juga gelombang berdiri atau gelombang tegak, merupakan jenis gelombang yang bentuk gelombangnya tidak bergerak melalui medium, namun tetap diam. Gelombang ini berlawanan dengan gelombang berjalan atau gelombang merambat, yang bentuk gelombangnya bergerak melalui medium dengan kelajuan gelombang.

Gelombang diam dihasilkan bila suatu gelombang berjalan dipantulkan kembali sepanjang lintasannya sendiri.

Gelombang stasioner memiliki ciri-ciri, yaitu terdiri atas simpul dan perut. Simpul yaitu tempat kedudukan titik yang mempunyai amplitudo minimal (nol), sedangkan perut yaitu tempat kedudukan titik-titik yang mempunyai amplitudo maksimum pada gelombang tersebut.

Gelombang stasioner dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Gelombang stasioner yang terjadi pada ujung pemantul bebas dan gelombang stasioner yang terjadi pada ujung pemantul tetap.

Gelombang Stasioner Ujung Bebas.

Misalkan adau dua buah gelombang berjalan yang bergerak saling berlawanan arah akibat pantulan, masing masing gelombang memilki persamaan sebagai berikut:

Gelombang Satu memiliki persamaan sebagai berikut

y₁ = A sin (ωt + kx)

Gelombang dua memiliki persamaan matematis sebagi berikut:

y₂ = A sin (ωt – kx)

Kedua gelombang akan bertemu pada suatu titik dan menimbulkan gejala interferensi gelombang stasioner. Penjumlahan Kedua persamaan gelombang tersebut mewakili gelombang stasioer dan dinyatakan dengan formulasi rumus berikut:

y = 2A cos kx sin ωt.

Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa gelombang stasioner ini memiliki amplitudo yang nilainya dinyatakan dalam rumus berikut:

A_s = 2A cos kx

Keterangan:

A_s = ampiltudo gelombang stasioner (m)

A = amplitudo gelombang berjalan (m)

k = bilangan gelombang =2π/λ

x = jarak suatu titik ke titik pantul (m)

Gelombang Stasioner Ujung Tetap.

Untuk gelombang stasioner yang terjadi pada tali dengan ujung tetap maka gelombang pantul akan mengalami pembalikan fase gelombang sebesar ½ periode gelombang atau sebesar π. Dengan demikian persamaan gelombang stasioner ujung tetap dapat dinyatakan dengan formulasi rumus berikut:

y = 2A sin kx cos ωt.

Dari persamaan gelembang stasioner ujung tetap tersebut, diketahui bahwa nilai amplitudonya dapat ditentukan dengan menggunakan formulasi rumus berikut:

A_s = 2A sin kx

Contoh Soal Persamaan Gelombang Transversal.

Gelombang transversal merambat pada tali yang cukup Panjang memiliki persamaan sebagai berikut:

y = 6 sin(0,02πx + 4πt),

y dan x dalam cm dan t dalam detik, hitunglah

Amplitude gelombang
Panjang gelombang
Frekuensi gelombang
Arah perambatan gelombang

Penyelesaian

Diketahui

y = 6 sin(0,02πx + 4πt)

secara umum persamaan gelombang dapat ditulis sebagai berikut

y = A sin(kx + ωt) sehingga diperoleh

Amplituda gelombang, A=6cm
Bilangan gelombang, k =0,02π rad/cm sehingga panjang gelombangnya

λ=2π/k

λ=2π//0,02π

λ=100cm

Frekuansi sudut, ω=4π/ rad/s sehingga frekuensi gelombangnya adalah

f =ω/2π

f = 4π//2π

f = 2 Hz

Karena koefisien x dan t pada persamaan x dan t pada persamaan gelombang bertanda sama yaitu positif, maka arah rambat gelombangnya ke sumbu x negative.

Gelombang Sefase

Dua gelombang dikatakan sefase jika keduanya mempunyai frekuensi sama dan titik -titik yang bersesuaian berada pada tempat yang sama selama osilasi pada saat yang sama.

Superposisi Gelombang

Jika dua gelombang atau lebih merambat dalam medium yang sama dan pada waktu yang sama, akan menyebabkan simpangan dari partikel dalam medium. Prinsip superposisi menyatakan bahwa simpangan resultan merupakan jumlah aljabar dari simpangan, baik simpangan positif maupun negatif dari masing- masing gelombang.

Pada superposisi dua gelombang atau lebih akan menghasilkan sebuah gelombang berdiri. Simpangan yang dihasilkan bisa saling menguatkan atau saling melemahkan, tergantung pada beda fase gelombang- gelombang tersebut.

Jika beda fase antara gelombang- gelombang yang mengalami superposisi adalah 1/2, maka hasilnya saling melemahkan. Apabila panjang gelombang dan amplitude gelombang gelombang tersebut sama, maka simpangan hasil superposisinya nol.

Tetapi, jika gelombang gelombang yang mengalami superposisi berfase sama, maka simpangan hasil superposisi itu saling menguatkan.

Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang- gelombang itu sama, maka simpangan resultan adalah sebuah gelombang berdiri dengan amplitudo kedua gelombang.

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ardra.Biz, 2019, “Energi Gelombang, rumus energi gelombang, Contoh Soal rumus energi gelombang, Satuan energi gelombang, Intensitas Gelombang, Rumus Intensitas gelombang, Satuan intensitas gelombang, Contoh Soal Energi dan Intensitas Gelombang,
Ardra,Biz, 2019, “Contoh Soal Perhitungan Rumus Energi Daya Gelombang, Rapat Massa Linear gelombang, Satuan Rapat Massa Linear gelombang, Rumus Rapat Massa Linear gelombang, Frekuensi Sudut Gelombang, Rumus Frekuensi Sudut Gelombang, Satuan Frekuensi Sudut Gelombang,
Ardra.Biz, 2019, “Rumus Energi Total Gelombang pada tali, Contoh Soal Energi Total Gelombang pada tali, Daya Gelombang, Rumus dan Contoh Daya Gelombang, Gelombang Berjalan – Harmonik, Contoh Soal Gelombang Berjalan – Harmonik, Rumus Gelombang Berjalan – Harmonik, Bentuk Gelombang Berjalan – Harmonik,
Ardra.Biz, 2019, “Gelombang Stasioner, Contoh Gelombang Stasioner, Rumus Gelombang Stasioner, gelombang berdiri, gelombang tegak, Ciri Gelombang stasioner, Contoh Soal Gelombang Stasioner, Gelombang Stasioner Ujung Bebas, Contoh Gelombang Stasioner Ujung Bebas,
Ardra.Biz, 2019, “Rumus Gelombang Stasioner Ujung Bebas, Jumlah Perut Simpul Gelombang Stasioner Ujung Bebas, Gelombang Stasioner Ujung Tetap, Rumus Gelombang Stasioner Ujung Tetap, Contoh Soal Gelombang Stasioner Ujung Tetap, Contoh Soal Persamaan Gelombang Transversal,
Ardra.Biz, 2019, “Rumus Gelombang transversal, Rumus Gelombang Sefase, Contoh Gelombang Sefase, Pengertian Superposisi Gelombang, Contoh Superposisi Gelombang, simpangan superposisi nol, Prinsip superposisi gelombang,

Gelombang Cahaya

Pengertian Cahaya. Cahaya merupakan salah satu jenis dari gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang terbentuk dari gejala fenomena kelistrikan dan kemagnetan. Cahaya dapat dihasilkan oleh bermacam- macam benda.

Benda benda yang dapat memancarkan cahaya sendiri disebut sebagai sumber cahaya. Contoh sumber cahaya ini adalah matahari dan nyala lilin.

Sedangkan Benda -benda yang tidak dapat memancarkan cahayanya sendiri disebut sebagai benda gelap. Benda gelap dapat dikelompokkan menjadi tiga macam jenis.

Benda tidak tembus cahaya, yaitu suatu benda yang tidak dapat meneruskan sinar yang diterimanya. Contoh benda tidak tembus cahaya adalah logam, kayu, dan tembok.
Benda tembus cahaya, yaitu benda yang dapat meneruskan sebagian sinar yang diterimanya. Contoh benda tembus cahaya adalah plastik, kaca, air, dan lensa.
Benda bening, yaitu benda yang dapat meneruskan hamper seluruh sinar yang diterimanya. Contoh benda bening adalah kaca bening, plastic bening, dan air jernih.

Sifat Sifat Sinar Cahaya

Sifat sifat yang dimiliki oleh Cahaya adalah:

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik sehingga dapat merambat di ruang hampa;
Cahaya dapat dipantulkan, dibiaskan, berpolarisasi, dan melentur;
Cahaya merupakan salah satu bentuk energi.

Sinar yang dipancarkan sumber cahaya merupakan berkas atau sekumpulan cahaya yang dapat digolongkan menjadi:

Berkas cahaya sejajar, misalnya berkas cahaya lampu senter;
Berkas cahaya mengumpul atau konvergen, misalnya berkas cahaya yang difokuskan oleh cermin cekung;
Berkas cahaya menyebar atau divergen, misalnya berkas cahaya lampu neon, pijar, dan tempel.

Bukti Rambatan Sinar Cahaya Lurus

Adapun Beberapa bukti bahwa cahaya merambat secara lurus, diantaranya adalah:

Terjadinya bayang- bayang di belakang benda tidak tembus cahaya. Jika sumber cahaya berbentuk sebuah titik maka hanya terjadi bayang- bayang gelap (inti). Akan tetapi, jika sumber cahaya adalah sebuah benda maka di samping bayang bayang inti (umbra) terjadi juga bayang- bayang tambahan (penumbra).
Terjadinya gerhana matahari maupun gerhana bulan. Gerhana, yaitu terhalangnya sinar matahari oleh bulan atau bumi sehingga daerah yang seharusnya terang menjadi gelap.

Pemantulan Sinar Cahaya

Sinar yang dipantulkan oleh sebuah permukaan benda akan mengikuti suatu aturan yang disebut dengan hukum pemantulan. Hukum pemantulan cahaya berbunyi

Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar;
Sudut datang cahaya (i) sama dengan sudut pantulnya (r).

Jenis Pemantulan Sinar Cahaya

Jenis pemantulan cahaya yang terjadi pada benda tidak tembus cahaya dapat dibagai menjadi dua macam yaitu

Pemantulan Reguler.

Pemantulan beraturan atau biasa disebut dengan pemantulan reguler. Pemantulan beraturan terjadi pada benda yang memiliki permukaann rata, seperti pada cermin datar. Berkas cahaya sejajar yang datang menuju cermin datar dipantulkan secara sejajar.

Pemantulan Diffuse.

Pemantulan baur atau biasa disebut sebagai pemantulan diffuse. Pemantulan baur terjadi pada benda yang permukaannya tidak rata. Berkas cahaya sejajar yang mengenai permukaan tidak teratur akan dipantulkan baur.

Pemantulan beraturan akan menyebabkan penglihatan mata menjadi silau, sedangkan pemantulan baur akan membuat penglihatan mata menjadi lebih nyaman.

Berdasarkan bentuk permukaannya, ada dua jenis cermin, yaitu cermin datar dan cermin lengkung.

Pemantulan Cahaya Pada Cermin Datar

Cermin adalah benda gelap yang dapat memantulkan seluruh berkas cahaya yang jatuh pada permukaannya. Sebuah benda yang terletak di depan cermin akan membentuk bayangan.

Cermin yang biasa digunakan di dalam kamar dan dipakai untuk berhias termasuk sebagai cermin datar, yaitu cermin yang permukaan pantulnya merupakan bidang datar. Proses pembentukan bayangan pada cermin datar menggunakan hukum pemantulan cahaya.

Sifat Bayangan Cermin Datar

Adapun sifat sifat Bayangan yang terjadi pada cermin datar diantaranya adalah

Bersifat semu (maya), karena bayangan yang terbentuk berada di belakang cermin. Bayangan semu (maya), yaitu bayangan yang terjadi karena pertemuan perpanjangan sinar- sinar cahaya. Sedangkan, bayangan nyata adalah bayangan yang terjadi karena pertemuan langsung sinar- sinar cahaya (bukan perpanjangannya).
Tegak dan menghadap ke arah yang berlawanan terhadap cermin.
Tinggi benda sama dengan tinggi bayangan dan jarak benda terhadap cermin sama dengan jarak bayangan terhadap cermin.

Perbesaran bayangan pada cermin datar dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut.

M = h₀/h₁

Dengan Keterangan:

M = perbesaran

h₀ = tinggi benda

h₁ = tinggi bayangan

Karena tinggi benda h_o sama dengan tinggi bayangan h_i maka perbesaran bayangan yang terjadi adalah satu kali.

Jenis Jenis Bayangan

Jenis bayangan yang terbentuk dapat dibagi menjadi dua macam bayangan, yaitu bayangan nyata dan bayangan semu.

Bayanagn Nyata

Bayangan nyata biasa disebut sebagai bayangan sejati atau riil adalah bayangan yang dapat ditangkap layar. Hal ini terjadi jika sinar- sinar pantul langsung berpotongan, misalnya gambar pada layar gedung bioskop. Bayangan nyata dapat dilihat jika menggunakan layar (penerima).

Bayangan Semu.

Bayangan semu biasa disebut sebagai bayangan maya atau virtual adalah bayangan yang tidak dapat ditangkap layar. Hal ini terjadi jika sinar- sinar pantul tidak langsung berpotongan, tetapi berpotongan di perpanjangannya, misalnya bayangan benda pada cermin datar. Bayangan maya dapat langsung dilihat tanpa menggunakan layar.

Bayangan Pada Cermin Bersudut

Jika dua cermin datar diletakkan sedemikian sehingga membentuk sudut tertentu maka diperoleh cermin sudut. Jika sebuah benda diletakkan di depan cermin sudut maka bayangan dibentuk oleh cermin I.

Bayangan ini merupakan benda untuk cermin II. Bayangan dari cermin II merupakan benda untuk cermin I dan seterusnya sehingga akan terbentuk banyak bayangan.

Banyaknya bayangan yang terbentuk oleh dua cermin bersudut dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut.

n = (360/α) – 1

n = banyaknya bayangan yang terjadi

α = sudut antara dua cermin

Contoh Soal Perhitungan Jumlah Bayangan Cermin Bersudut

Jika dua buah cermin datar diletakkan sedemikian sehingga kedua cermin tersebut membentuk sudut α 90^o, berapa banyak bayangan yang terbentuk jika sebuah benda diletakkan di antara kedua cermin tersebut?

Pembahasan

Diketahui:

Sudut α = 90^o

Ditanya:

banyak bayangan yang terjadi (n) = …?

Jawab

n = (360/α) – 1

n = (360/90) – 1

n = (4) – 1

n = 3

Jadi, banyaknya bayangan yang terbentuk oleh dua cermin yang bersudut α 90⁰ adalah 3 buah bayangan.

Pemantulan Sinar Cahaya Pada Cermin Cekung

Cermin cekung merupakan cermin yang permukaan bidang pantulnya berbentuk cekungan yang memiliki lengkungan ke arah dalam seperti mangkuk. Cermin cekung memiliki sifat mengumpulkan cahaya. Cermin cekung disebut sebagai cermin konvergen atau cermin positif.

Dengan demikian, jika terdapat berkas berkas cahaya sejajar mengenai permukaan cermin cekung, maka berkas- berkas cahaya pantulnya akan melintasi satu titik yang sama.

P adalah titik pusat kelengkungan cermin. O adalah titik potong sumbu utama dengan cermin cekung. F adalah titik fokus cermin yang berada di tengah tengah antara titik P dan titik O. Jika R adalah jari-jari kelengkungan cermin, yaitu jarak dari titik P ke titik O dan f adalah jarak fokus cermin, yaitu jarak dari titik fokus cermin (F) ke titik O, maka berlaku hubungan:

f = R/2

Posisi objek benda dan bayangan pada cermin cekung.

Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, dan jarak focus pada cermin cekung dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut.

1/f = 1/S_o +1/S_i atau

2/R =1/S_o +1/S_i

Dengan keterangan:

f = jarak titik api (atau fokus) cermin

S_o = jarak benda

R = jari- jari cermin

S_i = jarak bayangan

Perbesaran bayangan pada cermin cekung dirumuskan seperti berikut ini.

M=S_i/S_o=h_i/h_o

Dengan keterangan:

M = perbesaran bayangan

h_o = tinggi benda

h_i = tinggi bayangan

Karena M merupakan bilangan positif maka seluruh bilangan variabel dalam rumus diberi tanda harga mutlak.

Nilai f dan R selalu positif karena pusat kelengkungan berada di depan cermin.

Jika objek benda nyata, maka nilai S_o positif dan jika benda maya, maka nilai S_o negatif.

Jika bayangan nyata, maka nilai S_i positif dan jika bayangan maya, maka nilai S_i negatif.

Pada cermin cekung berlaku istimewa, yaitu sebagai berikut:

Untuk menggambarkan bayangan sebuah benda yang terjadi pada cermin cekung digunakan hukum pemantulan sinar- sinar istimewa seperti berikut ini.

Berkas sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus (F).
Berkas sinar datang melalui titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.
Berkas sinar datang melalui pusat kelengkungan (P) akan dipantulkan kembali melalui pusat kelengkungan (P).
Berkas sinar datang dengan arah sembarang akan dipantulkan sedemikian sehingga sudut datang sama dengan sudut pantul.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Cermin Cekung

Panjang sebuah benda 3 cm dan terletak 30 cm di depan sebuah cermin cekung dengan jari- jari 120 cm. Bagaimana letak bayangan, panjang bayangan, sifat, dan kedudukannya?

Pembahasan

Diketahui:

R = 120 cm

f = 60 cm

S_o= 30 cm

h_o = 3 cm

Ditanya:

S_i= …?

hi = …?

Sifat dan kedudukannya = …?

Gambarkan = …?

Jawab:

1/f = 1/S_o + 1/S_i

1/S_i =1/f + 1/S_o

1/S_i = 1/60 – 1/30

1/S_i = -60 cm

M=S_i/S_o=h_i/h_o

h_i = (h_o x S_i)/S_o

h_i = (3x 60)/30

h_i = 6

Sifat bayangan yang dihasilkan dari cermin cekung adalah: maya, tegak, diperbesar.

Gambar objek benda dan bayangan pada cermin cekung adalah:

Pemantulan Sinar Cahaya Pada Cermin Cembung

Cermin cembung merupakan cermin yang permukaan bidang pantulnya berbentuk cembung yang memiliki arah lengkungan keluar. Cermin cembung memiliki sifat menyebarkan sinar sehingga disebut juga sebagai cermin divergen atau cermin negatif. Bayangan yang dibentuk cermin cembung selalu maya dengan dimensi yang lebih kecil.

Dengan demikian, jika terdapat berkas berkas cahaya sejajar mengenai permukaan cermin cembung, maka berkas- berkas cahayanya akan dipantulnya dari satu titik yang sama.

Pada cermin cembung berlaku hukum pemantulan sinar istimewa yang dapat digunakan untuk melukiskan pembentukan bayangan, yaitu sebagai berikut:

Berkas sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah- olah berasal dari titik fokus (F).
Berkas sinar datang menuju titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.
Berkas sinar datang menuju pusat kelengkungan (P) akan dipantulkan kembali seolah-olah berasal dari pusat kelengkungan (P).
Berkas sinar datang dengan arah sembarang akan dipantulkan sedemikian sehingga sudut datang sama dengan sudut pantul.

Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, dan jarak fokus cermin cembung dirumuskan sebagai berikut.

1/f = 1/S_o +1/S_i atau

2/R =1/S_o +1/S_i

f = jarak titik api (fokus) cermin

S_o = jarak benda

R = jari-jari cermin

S_i = jarak bayangan

Perbesaran bayangan pada cermin cembung dirumuskan sebagai berikut

M=S_i/S_o=h_i/h_o

M = perbesaran bayangan

h_o = tinggi benda

h_i = tinggi bayangan

Dengan Keterangan

Nilai f dan R selalu negatif karena pusat kelengkungan berada di belakang cermin. Dalam perhitungan, untuk benda nyata nilai S_i selalu negatif. Itu artinya bayangannya selalu semu/maya.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Sinar Cahaya Cermin Cembung,

Sebuah benda terletak 30 cm di depan sebuah cermin cembung yang berjari- jari 40 cm. Bagaimanakah letak, sifat, dan kedudukan bayangan? Lukiskan pembentukan bayangan tersebut?

Pembahasan

Diketahui:

R = -40 cm

f = -20 cm

S_o = 30 cm

Ditanya:

S_i, sifat bayangan, dan lukisan = …?

Jawab:

1/f = 1/S_o +1/S_i atau

1/S_i =1/f – 1/S_o

1/S_i = -1/20 – 1/30)

1/S_i = – 5/60

1/S_i = – 1/12

S_i= 12 cm

M=S_i/S_o

M=12/30

M = 2/5 kali

Sifat bayangan yang dihasilkan dari cermin cembung adalah maya, tegak, diperkecil.

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang Cahaya, Sifat Rumus Contoh Soal Gelombang Cahaya, Rambatan Sinar Cahaya, Jenis bentik gelombang cahaya, Contoh sumber cahaya, Contoh benda gelap, Contoh Benda tidak tembus cahaya, Contoh Benda tembus cahaya,
Ardra.Biz, 2019, “Contoh Benda bening, Sifat Sinar Cahaya, satu bentuk energi Cahaya, Bukti Rambatan Sinar Cahaya Lurus, bayang- bayangan gelap (inti) gelombag gelap. Akan tetapi, bayangan inti (umbra), bayangan tambahan (penumbra), Pemantulan Sinar Cahaya, Hukum pemantulan cahaya,
Ardra.Biz, 2019, “Jenis Pemantulan Sinar Cahaya, Pemantulan Reguler Sinat Cahaya, Pemantulan Diffuse Sinat Cahaya, Pemantulan beraturan Cahaya, pemantulan baur cahaya, Pemantulan Cahaya Pada Cermin Datar, Sifat Bayangan Cermin Datar, bayangan sifat semu (maya), Rumus Perbesaran bayangan cermin datar, Jenis Jenis Bayangan,
Ardra.Biz, 2019, “Contoh Bayangan Nyata, Contoh Bayangan Semu, Contoh bayangan maya atau virtual , Bayangan Pada Cermin Bersudut, Rumus bayangan cermin bersudut, Contoh Soal Perhitungan Jumlah Bayangan Cermin Bersudut, Pemantulan Sinar Cahaya Pada Cermin Cekung, gambar cermin konvergen, cermin positif, Bagian cermin cekung,
Ardra.Biz, 2019, “pembagian ruang cermin cekung, Posisi objek benda bayangan pada cermin cekung, Hubungan antara jarak benda bayangan, jarak focus pada cermin cekung, Rumus jarak bayangan cermin cekung, Rumus Perbesaran bayangan cermin cekung,
Ardra.Biz, 2019, “Contoh Soal Perhitungan Rumus Cermin Cekung, Gambar objek benda dan bayangan pada cermin cekung, Sifat Pemantulan Sinar Cahaya Pada Cermin Cembung, cermin divergen atau cermin negative, Contoh cermin cembung, hukum pemantulan sinar istimewa, Rumus Cermin Cembung,
Ardra.Biz, 2019, “Rumus Banyangan Cermin Cembung, Rumus Perbesaran bayangan pada cermin cembung, Contoh Soal Perhitungan Rumus Cahaya Cermin Cembung,

Gelombang Bunyi: Cepat Rambat Zat Padat Cair Gas Contoh Soal Rumus Perhitungan Sonar Kedalaman Laut Jarak Petir Kilat

Pengertian Gelombang Bunyi. Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang berbentuk gelombang longitudinal. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya.

Bunyi merupakan getaran yang dapat ditransmisikan oleh air, atau material lain sebagai medium (perantara). Bunyi merupakan gelombang longitudinal dan ditandai dengan frekuensi, intensitas (loudness), dan kualitas.

Kecepatan bunyi bergantung pada transmisi oleh mediumnya. Bunyi dapat merambat melalui berbagai medium, baik padat, gas, maupun cair.

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat

Kecepatan merambat Gelombang bunyi dalam medium zat padat sangat dipengaruhi oleh sifat fisik dari zat padatnya yaitu modulus Young dan massa jenisnya.

Modulus elastisitas atau modulus Young adalah perbandingan antara tegangan (stress) dengan regangan (strain) dari suatu benda.

Cepat rambat bunyi dalam zat padat dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

v = (E/ρ)^0,5

Dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

E = modulus Young (dengan satuan N/m²)

ρ = massa jenis zat padat (dengan satuan kg/m³).

Contoh Soal Menghitung Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat

Hitunglah kecepatan merambat gelombang bunyi pada sebuah batang alumuium yang mempuyai modulus Young 7,0 x 10¹⁰N/m² dan massa jenis 2.700 kg/m³

Diketahui:

E, modulus Young= 7,0 x 10¹⁰N/m²

ρ, massa jenis = 2.700 kg/m³

Jawab

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Pada Zat Padat Logam Alumunium

Cepat rambat gelombang bunyi pada zat padat logam alumunium dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

v = (E/ρ)^0,5

v = (7,0×10¹⁰N/m²/2.700 kg/m³)^0,5

v = 5,1 m/s

Contoh Soal Lainnya Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair

Kecepatan gelombang bunyi dalam suatu medium yang memiliki modulus curah B (bulk modulus) dan massa jenis zat cairnya r dapat dinyatakan dengan formulasi sebagai berikut:

v = (β/ρ)^0,5

dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

ρ = massa jenis zat cair,

β = modulus curah atau bulk yang menyatakan perbandingan tekanan pada sebuah benda terhadap fraksi penurunan volume (N/m²).

Contoh Soal Perhitungan Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair

Hitung kecepatan rambat bunyi dalam air yang memiliki modulus bulk 2,1 10⁹ N/m² dan massa jenis 1000kg/m³

Diketahui

β = 2,1 10⁹ N/m²

ρ = 1000 kg/m³

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Pada Zat Cair

Cepat rambat gelombang bunyi pada zat cair (air) dapat ditentukan dengan rumus berikut:

v = (β/r)^0,5

v = (2,1×10⁹N/m²/1000kg/m³)^0,5

v =1,45m/s

Contoh Soal Lainnya Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas

Kecepatan merambat gelombang bunyi dalam medium gas dipengarui oleh tekanan gas, nisbah kapasitas terminal molar, dan massa jenis dan temperature gas yang diformulasikan dengan rumus berikut:

v = (γP/ρ)^0,5

Dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

P = tekanan gas

γ = nisbah kapasitas terminal molar.

Atau setara dengan rumus berikut:

v = (γRT/M)^0,5

dengan keterangan:

R= tetapan molar gas (8,31 x 10³ J/mol^-1 K^-1)

M= massa satu mol gas (kgmol^-1)

T = temperature mutlak gas, termodinamika (K)

v = cepat rambat bunyi (m/s)

γ = konstanta yang bergantung pada jenis gas. Untuk udara, nilai γ adalah1,4.

Konstanta γ merupakan perbandingan panas jenis gas pada tekanan tetap terhadap panas jenis gas pada volume tetap. Konstanta γ disebut juga sebagai konstanta Laplace.

Penerapan Aplikasi Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan baik industry maupun penelitian. Di bidang kelautan gelombang bunyi dimanfaat untuk mengukur kedalaman laut. Di bidang industry gelombang bunyi digunakan untuk mengetahui cacat yang terjadi pada benda- benda hasil produksinya.

Manfaat Gelombang Bunyi Pada Pertanian.

Di bidang pertanian gelombang bunyi diaplikasikan untuk meningkatkan kualitas hasil pertanian.

Ultrasonic yang digunakan berenergi rendah, misalnya penyinaran pada biji atau benih dengan menggunakan ultrasonic dapat menghasilkan pertumbuhan yang lebih cepat dari biasanya. Contoh lainnya adalah tanaman kentang yang dirawat dengan radiasi ultrasonik dapat meningkatkan produksi panennya.

Manfaat Gelombang Bunyi Pada Kedokteran.

Dalam dunia kedokteran, getaran gelombang ultrasonik berenergi rendah dapat digunakan untuk mendeteksi atau menemukan berbagai penyakit yang berbahaya pada organ tubuh, misalnya di jantung, payudara, hati, otak, ginjal, dan beberapa organ lain.

Pengamatan ultrasonik pada wanita hamil untuk melihat perkembangan janin dalam uterus dengan menggunakan ultrasonografi.

Dengan menggunakan ultrasonik yang berenergi tinggi dapat digunakan sebagai pisau bedah, yang pada umumnya untuk melakukan pembedahan dalam neurologi dan otologi.

Untuk keperluan tersebut digunakan suatu alat yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang bunyi yang disebut SONAR yang merupakan kependekan dari Sound Navigation Ranging.

SONAR bekerja berdasarkan pada prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Ultrasonic merupakan gelombang bunyi yang memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz.

Cara Kerja SONAR

Pada dasarnya SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan gelombang ultrasonik yang disebut transmiter (emiter) dan alat yang dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul (gema) yang disebut sensor (reciver).

Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmitter (pemancar) yang diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan ditangkap oleh pesawat penerima (reciver).

Dengan mengukur waktu yang diperlukan dari gelombang dipancarkan sampai gelombang diterima lagi, maka dapat diketahui jarak yang ditentukan.

Mengukur Kedalaman Laut.

Untuk mengukur kedalaman laut, SONAR diletakkan di bawah kapal. Pancaran gelombang ultrasonik diarahkan lurus ke dasar laut. Gelombag ultrasonik yang turun akan dipantulkan naik kembali. Dengan demikiam rentang Waktu yang dibutuhkan untuk perambatan gelombang mulai dipancarkan turun dan naik setelah dipantulkan dapat diketahui.

Jika cepat rambat gelombang bunyi di air laut v, selang waktu antara gelombang dipancarkan dengan gelombang pantul datang adalah Δt, indeks bias air n, dan kedalaman laut adalah d, maka kedalaman laut tersebut dapat ditentukan dengan rumus berikut:

d = v. Δt/2n

Dengan keterangan:

d = jarak yang diukur (m)

Δt = waktu yang diperlukan gelombang dari dipancarkan sampai diterima kembali (s)

v = kecepatan rambat gelombang ultrasonik (m/s)

n = indeks bias medium

Contoh Soal Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Macam- Macam Bunyi Pantul

Bunyi Pantul yang Menguatkan Bunyi Asli

Suara seorang yang bicara di dalam ruang kelas akan terdengar lebih keras dibandingkan dengan suara seseorang yang bicara di luar kelas misal di lapangan. Hal Itu dikarenakan suara di dalam ruangan akan dipantulkan oleh dinding- dinding ruangan.

Pengertian Gaung atau Kerdam

Bunyi pantul yang datangnya hanya sebagian yang bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas disebut gaung atau kerdam.

Gaung bunyi diperoleh dari hasil pemantulan oleh sumber bunyi yang jaraknya dengan dinding pemantul agak jauh sehingga sebagian dari bunyi pantul terdengar bersamaan dengan bunyi asli yang lain dan menyebabkan bunyi terdengar tidak jelas.

Gaung atau kerdam dapat terjadi di dalam ruangan sepert di gedung bioskop, Gedung pertunjukan, gedung pertemuan, studio radio, dan lain-lain. Untuk menghindari terjadinya gaung, pada dinding gedung- gedung tersebut biasanya dilapisi bahan yang dapat meredam bunyi disebut bahan akustik. Contoh bahan peredam suara Misalnya, kain wol, kapas, karton, papan karton, gabus, dan karet busa.

Pengertian Gema

Bunyi pantul dapat terdengar dengan jelas seperti bunyi aslinya karena antara bunyi pantul dengan bunyi asli tidak saling mengganggu. Hal ini dimungkinkan jika jarak antara dinding pemantul dengan sumber bunyi jauh. Karena jarak yang jauh, bunyi akan berjalan menempuh jarak yang jauh. Waktu yang digunakan untuk memantul juga lama.

Jadi Gema bunyi diperoleh dari pemantulan dimana jarak antara sumber bunyi dan dinding pemantul sangat jauh sehingga keseluruhan bunyi pantul dapat terdengar setelah bunyi asli.

Ketika bunyi asli sudah selesai diucapkan, bunyi pantul mungkin masih di perjalanan. Akibatnya, bunyi pantul terdengar jelas setelah bunyi asli. Bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli disebut gema. Gema dapat terjadi di lereng -lereng gunung atau di lembah- lembah.

Pengertian Nada

Nada adalah bunyi dengan frekuensi yang teratur.

Pengertian Desah

Desah (noise) adalah bunyi yang berfrekuensi tidak teratur.

Contoh Contoh Soal Serta Pembahasan Materi Cepat Rambat Gelombang Bunyi

1). Contoh Soal Aplikasi Gelombang Bunyi, Cara Menghitung Dalam Laut Sonar Frekuensi > 20.000 Hz

Sebuah alat sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Selang waktu yang dicatat oleh sonar untuk gelombang perambatan sampai Kembali lagi ke sonar adalah 1,5 detik. Jika cepat rambat gelombang di dalam air laut adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman laut tersebut

Diketahui:

v = 1500 m/s

t = 1 detik

Rumus Cara Menghitung Kedalaman Laut Dengan Sonar Sound Navigation Ranging

Kedalaman laut yang diukur dengan alat sonar dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

d = v.t/2

d = (1500)(1,5)/(2)

d = 500 m

Jadi kedalaman laut adalah 500 m

2). Contoh Soal Menghitung Cepat Rambat Gelombang Bunyi Air Laut Pakai Sonar Sound Navigation Ranging

Sebuah Alat sonar digunakan pada pengukuran cepat rambat air laut yang memiliki kedalaman 3000 meter. Gelombang bunyi merambat sampai Kembali ke sonar adalah 4 detik. Hitung cepat rambat gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh alat sonar.

Diketahui:

d = 3000 m

t = 4 detik

Menghitung Cepat Rambat Gelombang Bunyi Di Air Laut Dengan Sonar

Cepat rambat bunyi di dalam air laut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

d = v.t/2 atau

v = 2.d/t

v = 2(3000)/4

v = 1500 m/s

Jadi cepat rambat gelombang bunyi di laut adalah 1500 m/s

3). Contoh Soal Menghitung Jarak Kilat Sumber Halilintar Di Langit

Seseorang mendengar bunyi halilintar 6 detik setelah kilat terlihat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. tentukan berapa jarak sumber kilat dari orang tersebut.

Diketahui:

v = 340 m/s

t = 6 detik

Rumus Cara Menghitung Jarak Sumber Kilat Halilintar

Jarak kilat yang menimbulkan halilintar dapat dirumuskan dengan persamaan barikut:

d = v.t

d = 340(6)

d = 2040 m

Jadi jarak kilat ke orang yang mendengarkan halilintar adalah 2040 meter.

4). Contoh Soal Menhitung Jarak Benda (Ranjau) Dengan Sonar

Sebuah gelombang sonar dipancarkan oleh sebuah kapal penyapu ranjau. Jika dalam 4 sekon, gelombang sonar pantul diterima oleh hydrophone, akibat terpantul oleh sebuah benda yang diduga berupa ranjau laut. Tentukan jarak benda (ranjau) dengan kapal jika cepat rambat gelombang sonar 350 m/s

Diketahui:

t = 2 s

v = 350 m/s

Rumus Menghtiung Jarak Benda Dengan Sonar:

d = v.t/2

d = (350)(4)/(2)

d = 700 m

Jadi jarak benda (ranjau) dari kapal laut adalah 700 m

5). Contoh Soal Menghitung Kedalaman Laut Dengan Gelombang Bunyi Ultrasonik

Bunyi ultrasonic digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Pulsa ultrasonic dipancarkan dari permukaan laut dan 4 detik kemudian pantulannya diterima Kembali. Jika cepat rambat bunyi ultrasonic dalam air laut adalah 1450 m/s, hitunglah kedalam laut tersebut:

Diketahui

v = 1450 m/s

t = 4 detik

Rumus Cara Menghitung Dalam Laut Dengan Gelombang Bunyi Ultrasonik

Kedalaman laut yang diukur dengan gelombang bunyi ultrasonic dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

d = v.t/2

d = (1450)(4)/2

d = 2900 m

Jadi kedalaman laut adalah 2900 meter

6). Contoh Soal Menghitung Jarak Petir Dari Permukaan Bumi.

Suara guntur terdengar 2,5 detik setelah kilat terlihat oleh pengamat. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka jarak petir tersebut dari pengamat adalah

Diketahui:

v = 340 m/s

t = 2,5 detik

Rumus Menghtiung Jarak Petir Dari Pengamat Di Permukaan Bumi

Jarak petir dari pengamat dapat dinyatakan dengan menggunakan dengan rumus berikut

d = v.t

d = 340 (2,5)

d = 850 meter

jadi jarak petir dari pengamat yang ada di bumi adalah 850 meter.

Daftar Pustaka:

Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ardra.Biz, 2019, “Penegrtian Cepat Rambat Gelombang Bunyi, Gelombang bunyi adalah, gelombang mekanik, Gelombang longitudinal adalah, Contoh Gelombang Bunyi, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat, Satuan modulus Young,
Ardra.Biz, 2019, “Satuan Modulus elastisitas, satuan massa jenis zat padat, Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat, Medium rambat gelombang bunyi, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair, Satuan modulus curah atau bulk,
Ardra.Biz, 2019, “Contoh Soal Perhitungan Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas, Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas, konstanta Laplace, Penerapan Aplikasi Gelombang Bunyi, Manfaat Gelombang Bunyi Pada Peranian,
Ardra.biz, 2019, “Manfaat Gelombang Bunyi Pada Kedokteran, SONAR Sound Navigation Ranging, Frekuensi SONAR,Cara Kerja SONAR, Mengukur Kedalaman Laut, Rumus Mengukur kedalaman laut gelombang bunyi,
Ardra.Biz, 2019, “Macam- Macam Bunyi Pantul, Bunyi Pantul yang Menguatkan Bunyi Asli, Pengertian Gaung atau Kerdam, Contoh Bunyi Gaung, Pengertian Gema, Contoh Bunyi pantul gema, Pengertian Nada, Pengertian Desah noise,

Cepat Rambat Panjang Gelombang Frekuensi Nada Dasar Atas 1 2 3 Dawai Pipa Organa Terbuka Tertutup Garputala Resonansi: Contoh Soal Rumus Perhitungan

Pengertian. Gelombang bunyi merupakan salah satu contoh dari gelombang mekanik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya memerlukan zat perantara (medium perantara).

Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang berbentuk gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya.

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena adanya rapatan dan renggangan medium baik gas, cair, maupun padat. Namun gelombang bunyi tidak dapat merambat melalui vakum, karena di tempat vakum tidak ada partikel zat yang dapat mentransmisikan getaran.

Gelombang bunyi berdasarkan daya pendengaran manusia dibedakan menjadi menjadi tiga, yaitu audio/bunyi, infrasonik dan ultrasonik.

Gelombang Audio- Bunyi

Gelombang audio merupakan gelombang yang terletak pada sensitivitas pendengaran manusia. Gelombang audia memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz. Contoh sumber frekuensi ini adalah peralatan music, suara manusia, dan suari loudspeaker televisi atau radio.

Gelombang Infrasonik

Gelombang infrasonic merupakan gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi lebih rendah dari frekuensi gelombang audio. Lebih kecil dari 20hz. Contoh gelombang yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz adalah gelombang pada gempa bumi.

Gelombang Ultrasonik

Gelombang ultrasonic adalah gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi lebih tinggi dari gelombang audio, yaitu >20.000Hz. Contoh gelombang ultrasonic adalah gelombang yang terjadi pada kristal kuarsa yang digunakan pada system elektronik.

Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Benda benda yang bergetar tersebut disebut sebagai sumber bunyi.

Sumber Bunyi

Sumber bunyi adalah sesuatu yang bergetar. Contoh sumber bunyi adalah Alat- alat musik seperti gitar, biola, harmonika, dan seruling dan banyak lagi yang lainnya. Pada prinsipnya sumber getaran semua alat- alat musik itu adalah dawai dan kolom udara.

Nada yang dihasilkan dengan pola paling sederhana disebut nada dasar, kemudian secara berturut-turut pola gelombang yang terbentuk menghasilkan nada atas ke-1, nada atas ke-2, nada atas ke-3 … dan seterusnya.

Sumber Bunyi Dawai

Gitar merupakan contoh suatu alat musik yang menggunakan dawai atau umum disebut dengan senar sebagai sumber bunyinya. Getaran pada senar gitar yang dipetik itu akan menghasilkan gelombang stasioner pada ujung terikat.

Getaran Seutas senar atau dawai yang kedua ujungnya terikat akan membentuk gelombang stasioner. Getarannya akan enghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada senar tersebut.

Pola gelombang stasioner yang terbentuk adalah nada dasar atau harmonic pertama, nada atas pertama atau harmonic kedua, dan nada atas kedua atau harmonic ketiga.

Panjang Gelombang Dawai – Senar

Secara umum Panjang gelombang yang terbentuk pada dawai yang memiliki Panjang L dapat dilihat pada gambar berikut:

Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Atas Pertama Ke 2 Ke 3 Senar Dawai

Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Dawai

Jika sepanjang dawai terbentuk 1/2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.

Panjang gelombang Nada dasar dari dawai dirumuskan seperti berikut

L = 1/2 λ₀ atau

λ₀=2L

Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Pertaman Dawai

Jika sepanjang dawai terbentuk 1 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas pertama.

Panjang gelombang Nada atas pertama dari dawai dirumuskan seperti berikut

λ₁=L

Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Dawai

Jika sepanjang dawai terbentuk 1,5 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas kedua.

Panjang gelombang Nada atas kedua dari dawai dirumuskan seperti berikut

λ₂=2/3L

Dengan keterangan:

λ=Panjang gelombang

L=Panjang dawai senar

Secara umum, Panjang gelombang yang terjadi pada dawai dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

λ_n = 2.L/(n+1)

n = 0 menyatakan nada dasar

n = 1 menyatakan nada atas pertama

n = 2 menyatakan nada atas kedua dan seterusnya

Frekuensi Nada Dawai – Senar

Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk pada dawai dan dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

f_n = v/ λ_n atau

f_n = (n+1)v/(2.L)

f_n = frekuensi nada ke n

v = cepat rambat gelombang

λ_n = Panjang gelombang nada ke n

Rumus Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang bunyi menunjukkan jarak yang ditempuh gelombang dalam satu detik dan dinyatakan dengan Hukum Melde seperti rumus berikut:

v = √(F.L/m) atau

v = √(F/m

F = gaya/tegangan dawai (N)

m = massa jenis linear dawai (kg/m)

m = massa dawai

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Sumber Bunyi Kolom Udara

Sumber bunyi yang menggunakan kolom udara sebagai sumber getarnya disebut dengan pipa organa. Contoh Sumber bunyi kolom udara diantaranya adalah Seruling dan terompet. Pipa organa dibedakan menjadi dua, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.

Pipa Organa Terbuka

Pipa Organa terbuka adalah alat music tiup yag berbentuk tabung atau pipa yang kedua ujung penampangnya terbuka. Pada Kedua ujung pipa terbuka terbentuk perut (P) gelombang.

Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Pipa Organa Terbuka

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1/2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.

Panjang gelombang Nada dasar dari pipa organa terbuka adalah

L = 1/2 λ₀ atau

λ₀=2L

Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Pertama Pipa Organa Terbuka

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas pertama.

Panjang gelombang Nada atas pertama dari pipa organa terbuka adalah

λ₁=L

Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Pipa Organa Terbuka

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 3/2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas kedua.

Panjang gelombang Nada atas kedua dari pipa organa terbuka adalah

λ₂=2/3L

Dengan keterangan:

L =panjang tabung atau pipa

P = perut gelombang

S= simpul gelombang

λ = Panjang gelombang

Secara umum, Panjang gelombang yang terjadi pada pipa organa terbuka dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

λ_n = 2.L/(n+1)

n = 0 menyatakan nada dasar

n = 1 menyatakan nada atas pertama

n = 2 menyatakan nada atas kedua dan seterusnya

Frekuensi Nada Pipa Organa Terbuka

Frekuensi nada yang dihasilkan pipa organa terbuka dapat dinyatakan dengan rumus berikut

f_n = v/ λ_n atau

f_n = (n+1)v/(2.L)

f_n = frekuensi nada ke n (Hz)

v = cepat rambat bunyi dalam gas / udara di dalam pipa (m/s)

L = Panjang pipa organa terbuka

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Pipa Organa Tertutup

Pipa organa tertutup adalah alat music tiup berbentuk tabung dengan salah satu ujung penampangnya tertutup. Pada ujung pipa organa yang tertutup terbentuk simpul (S) gelombang dan ujung lainnya yang terbuka terbentuk perut (P) gelombang.

Rumus Perhitungan Cepat Rambat Panjang Gelombang Frekuensi Nada Dasar Atas 1 2 3 Pipa Organa Terbuka Tertutup, — Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Atas Pertama Kedua Ketiga Pipa Organa Terbuka

Contoh Soal Rumus Minnetonka Panjang Gelombang Frekuensi Nada Dasar Atas 1 2 3 Dawai Pipa Organa Terbuka Tertutup, — Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Atas Pertama Kedua Pipa Organa Tertutup

Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Pipa Organa Tertutup

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1/4 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.

Panjang gelombang Nada dasar dari pipa organa tertutup adalah

L = 1/4 λ₀ atau

λ₀=4L

Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup

Jika sepanjang pipa organa terbentuk gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas pertama.

Panjang gelombang Nada atas pertama dari pipa organa tertutup adalah

λ₁=4/3L

Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Pipa Organa Tertutup

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 5/4 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas kedua.

Panjang gelombang Nada atas kedua dari pipa organa tertutup adalah

λ₂=4/5L

Dengan keterangan:

L =panjang tabung atau pipa

P = perut gelombang

S= simpul gelombang

λ= Panjang gelombang

Secara umum, Panjang gelombang yang terjadi pada pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

λ_n = 4.L/(2n+1)

n = 0 menyatakan nada dasar

n = 1 menyatakan nada atas pertama

n = 2 menyatakan nada atas kedua dan seterusnya

Frekuensi Nada Pipa Organa Tertutup

Frekuensi nada yang dihasilkan pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan rumus berikut

f_n = v/ λ_n atau

f_n = (2n+1)v/(4.L)

f_n = frekuensi nada ke n (Hz)

v = cepat rambat bunyi dalam gas / udara di dalam pipa (m/s)

L = Panjang pipa organa tertutup

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Sifat Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi dapat menunjukkan sifat sifat yang dimiliki oleh gelombang pada umumnya. Adapun sifat sifat gelombang bunyi adalah difraksi, refraksi, interferensi, dan resonansi.

1. Sifat Pemantulan Gelombang Bunyi

Pemantulan atau biasa disebut refleksi adalah peristiwa kembalinya (balik) seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium.

Semua gelombang dapat dipantulkan jika mengenai penghalang. Contohnya seperti gelombang stationer pada tali. Gelombang datang dapat dipantulkan oleh penghalang.

Contoh lain adalah peristiwa terjadinya gema yaitu pantulan gelombang bunyi. Gema dapat terjadi di gedung- gedung atau saat berekreasi ke dekat tebing.

2. Sifat Pembiasan Gelombang Bunyi

Pembiasan atau refraksi dapat diartikan sebagai pembelokan gelombang yang melalui batas dua medium yang berbeda. Pada pembiasan ini akan terjadi perubahan cepat rambat, panjang gelombang dan arah. Sedangkan frekuensinya tetap.

3. Sifat Interferensi Gelombang bunyi

Interferensi adalah perpaduan dua gelombang atau lebih. Jika dua gelombang dipadukan maka akan terjadi dua kemungkinan yang khusus, yaitu saling menguatkan dan saling melemahkan.

Interferensi saling menguatkan disebut interferensi kontruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang sefase.

Interferensi saling melemahkan disebut interferensi distruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang berlawanan fase.

4. Sifat Difraksi Gelombang Bunyi

Difraksi disebut juga pelenturan yaitu gejala gelombang yang melentur saat melalui lubang kecil atau celah sehingga mirip sumber baru. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang,

5. Resonansi Gelombang Bunyi

Resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar. Atau Resonansi adalah peristiwa bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuansi getar kedua benda harus sama atau frekunsi benda yang ikut bergetar sama dengan kelipatan bilangan bualat dari frekuensi benda yang bergetar.

Efek Doppler

Perubahan frekuensi gerak gelombang yang disebabkan gerak relatif antara sumber dan pengamat disebut sebagai efek Doppler. Pernyataan ini diusulkan oleh seorang fisikawan Austria, yaitu Christian Johann Doppler.

Keras dan lemahnya bunyi yang terdengar bergantung pada frekuensi yang diterima pendengar. Besar kecil perubahan frekuensi yang terjadi bergantung pada cepat rambat gelombang bunyi dan perubahan kecepatan relatif antara pendengar dan sumber bunyi.

Frekuensi ( f ) dari bunyi yang dihasilkan sebagai akibat gerak relatif dari sumber dan pengamat dinyatakan oleh:

f_p= f_s[v±v_p]/[v±v_s]

Dengan Keterangan

f_p = frekuensi bunyi yang terdengar (Hz)

v = cepat rambat (m/s)

v_p = kecepatan pendengar (m/s)

v_s = kecepatan sumber bunyi (m/s)

f_s = frekuensi sumber bunyi (Hz)

Tanda positif negative ± dari persamaan di atas berlaku dengan ketentuan sebagai berikut:

1) Pendengar mendekati sumber → v_p bertanda (+)

2) Pendengar menjauhi sumber → v_p bertanda (–)

3) Sumber mendekati pendengar → v_s bertanda (–)

4) Sumber menjauhi pendengar → v_s bertanda (+)

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Energi Gelombang Bunyi

Energi gelombang bunyi dapat ditentukan dari energi potensial maksimum getaran karena bunyi merupakan gelombang longitudinal hasil perambatan getaran.

Jika udara atau gas dilalui gelombang bunyi, partikel-partikel udara akan bergetar sehingga setiap partikel akan mempunyai energi sebesar:

E = ½ kA²

Dengan Keterangan

k = tetapan,

A = amplitudo

E = ½ mω² A²

E= 2π²mf ²A²

dengan:

E = energi gelombang ( J)

ω = frekuensi sudut (rad/s)

k = konstanta (N/m)

f = frekuensi (Hz)

A = amplitudo (m)

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi menyatakan energi bunyi tiap detik. Ini sama saja dengan daya bunyi yang menembus bidang setiap satuan luas permukaan secara tegak lurus. Intensitas bunya dapat dinyatakan dengan formulasi yang dirumuskan dalam persamaan berikut:

I = P/A

Dengan keteangan

I = intensitas bunyi (watt/m²),

A = luas bidang permukaan (m²),

P = daya bunyi (watt).

Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel

Taraf Intesnsitas Bunyi

Intensitas gelombang bunyi yang dapat didengar oleh manusia adalah sekitar 10 – 12 watt/m², batas nilai ini disebut dengan ambang pendengaran.

Sementara itu, intensitas terbesar bunyi yang masih dapat terdengar oleh manusia tanpa menimbulkan rasa sakit adalah 1 watt/m², batas nilai ini disebut dengan ambang perasaan.

Hal ini menyebabkan rentang intensitas bunyi yang dapat merangsang pendengaran itu besar, yaitu antara 1 – 12 watt/m².

Untuk mengetahui taraf intensitas (TI ) bunyi, yaitu perbandingan antara intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran, digunakan skala logaritma, yang diformulasikan dengan menggunkan rumus dalam persamaan berikut:

TI= 10 log(I/I₀)

Dengan keterangan:

TI = taraf intensitas bunyi (dB),

I₀ = harga ambang intensitas bunyi (10 watt/m²),

I = intensitas bunyi (watt/m²).

Besaran TI tidak berdimensi dan mempunyai satuan bel, atau umumnya disebut desibel (dB), yang besarnya 1/10 bel.

1 bel = 10 dB

Contoh Contoh Soal Dan Pembahasan Artikel Gelombang Bunyi

1). Contoh Soal Perhitungan Capat Rambat Gelombang Dawai

Sebuah dawai gitar yang Panjangnya 60 cm digetarkan sehingga terdengar nada dasar dengan frekuensi 600 Hz, Tentukan berapa cepat rambat gelombang dalam dawai tersebut

Diketahui:

L = 60 cm = 0,6 m

f₀ =600 Hz

n = 0

Rumus Menentukan Cepat Rambat Gelombang Dawai

Besarnya cepat rambat gelombang nada dasar (n=0) yang terjadi pada sebuah dawai senar gitar dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

f₀ = v/ λ₀ atau

v = f₀ λ₀

Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Dawai

Panjang gelombang nada dasar dawai dinyatakan dengan rumus berikut:

L = 1/2λ₀ atau

λ₀ = 2.L

Bisa juga ditentukan dengan menggunakan rumus berikut

λ_n = 2.L/(n+1)

Nilai n untuk nada dasar dawai adalah n = 0

Jadi Panjang gelombang nada dasar dawai adalah

λ₀ = 2.L/(0+1)

λ₀ = 2.L

Substitusikan ke rumus cepat rambat gelombang, sehingga diperoleh

v = f₀ .2L

v = 600 x2 x 0,6

v = 720 m/s

Jadi cepat rambat gelombang nada dasar pada senar gitar adalah 720 m/s

2). Contoh Soal Menentukan Panjang Gelombang Frekuensi Nada Atas Kedua Senar Gitar

Dawai sepanjang 90 cm memiliki massa 50 gr. Jika ujung- ujung dawai diikat sehingga memiliki tegangan 60 N. Tentukan

a). panjang gelombang pada nada atas keduanya

b). frekuensi nada atas keduanya?

Diketahui:

L = 90 cm = 0,9 m

m = 50 gr = 5×10^-2 kg

F = 60 N

Menghitung Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Dawai

Panjang gelombang nada atas kedua (n=2) yang terjadi pada dawai senar dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

λ_n = 2.L/(n+1)

Nilai n untuk nada atas kedua dawai adalah n = 2 sehingga

λ₂ = 2.L/(2+1)

λ₂= 2/3L atau

λ₂= 2/3(0,9)

λ₂= 0,6 m

jadi Panjang gelombang nada atas kedua dawai adalah 0,6 m

Rumus Cepat Rambat Gelombang Hukum Melde

Cepat rambat gelombang dawai yang panjangnya 90 cm dapat memenuhi hukum Melde berikut:

v = √(F.L/m)

v = √(60×0,9)/(0,05)

v = √1080

v = 32,9 m/s

jadi kecepatan rambat gelombang dawai adalah 32,9 m/s

Menentukan Frekuensi Nada Atas Kedua Dawai

Besar frekuensi nada atas kedua yang terjadi pada senar dawai dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

f₂ = v/ λ₂

f₂ = 32,9/0,6

f₂ = 54,8 Hz

Jadi frekuensi nada atas kedua pada dawai adalah 54,8 Hz

3). Contoh Soal Menentukan Frekuensi Nada Sebuah Dawai Gitar

Sebuah senar panjangnya 60 cm kedua ujungnya diikat dan kemudian digetarkan seingga menghasilkan gelombang stasioner dengan 2 buah perut dengan cepat rambat pada senar dawai adalah 300 m/s. Tentukan berapa frekuensi nada yang dihasilkan.

Diketahui:

L = 60 cm = 0,6m

v = 300 m/s

jumlah perut = 2

Menentukan Pola Gelombang dan Frekuensi Nada Dawai Dua Perut

Pola gelombang dengan 2 buah perut terjadi pada nada atas pertama atau n = 1 sehingga frekuensi dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

f_n =(n+1)v/(2.L)

Nilai n untuk nada atas pertama adalah n = 1

f₁ =(1+1)v/(2.L)

f₁ = v/L

f₁ = 300/0,6

f₁ = 500 Hz

4). Contoh Soal Perhitungan Gaya Tegangan Dawai – Senar

Sebuah senar Panjang 70 cm dan memiliki massa jenis linear 7,8×10^-3 kg/m diikat pada kedua ujungnya dan digetarkan menghasilkan frekuensi nada dasar f₀ = 60 Hz. Hitunglah gaya tegangan yang dialami oleh dawai tersebut.

Diketahui:

L = 70 cm =0,7 m

m= 7,8 x10^-3 kg/m

f₀ = 60 Hz

Menentukan Tegangan Dawai Akibat Frekuensi Getaran

Tegangan yang terjadi pada dawai yang digetarkan pada suatu frekuensi dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

f₀ = (1/2L)√(F/m) atau

F = 4m.(L)².(f₀)²

F = 4x(7,8 x10^-3)(0,7)²(60)²

F = 55,04N

Jadi tegangan yang dialami oleh dawai adalah 55,04N

5). Contoh Soal Perhtungan Frekuensi Harmoni Terendah Pada Pipa Organa Terbuka Kolom Udara

Sebuah pipa panjangnya 50 cm. Tentukan tiga frekuensi harmonik terendah jika pipa terbuka pada kedua ujungngya dengan cepat rambat bunyi di udara adalah v = 330 m/s

Diketahui:

L= 50 cm = 0,5 m

v = 330 m/s

Rumus Menentukan Frekuensi Harmoni Terendah Pada Pipa Organa Terbuka

Frekuensi yang terjadi pada kolom udara pipa organa terbuka dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

f_n = (n+1)v/(2.L)

Menentukan Frekuensi Harmoni Nada Dasar Pipa Organa Terbuka

Nilai n untuk nada dasar pipa organa terbuka adalah n=0

f₀= (0+1)v/(2.L)

f₀ = v/2.L

f₀ = 330/2(0,5)

f₀ = 330 Hz

Menentukan Frekuensi Harmoni Nada Atas Pertama Pipa Organa Terbuka

Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa terbuka adalah n=1

f_n = (n+1)v/(2.L)

n = 1

f₁ = (1+1)v/(2.L) sehingga

f₁ = v/L

f₁ = 330/0,5

f₁ = 660 Hz

Rumus Menentukan Frekuensi Nada Atas Kedua Pipa Organa Terbuka

Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa terbuka adalah n=2

f_n = (n+1)v/(2.L)

n = 2

f₂ = (2+1)v/(2.L)

f₂ = 3v/2L

f₂ = (3×330)/(2×0,5)

f₂ = 990 Hz

Dengan demikian frekuensi nada dasar, nada atas pertama dan nada atas kedua yang terjadi pada pipa terbuka berturut turut adalah: 330 Hz, 660 Hz, dan 990 Hz

Perbandingan Frekuensi Nada Dasar, Nada Atas Pertaman dan Nada Atas Ketiga Pipa Organa Terbuka

Perbandingan frekuensi nada pada pipa organa tertutup adalah sebagai berikut:

f₀ : f₁ : f₂ = 330 : 660 : 990

f₀ : f₁ : f₂ = 1 : 2 : 3

6). Contoh Soal Menghitung Panjang Gelombang dan Frekuensi Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup,

Pipa organa tertutup memiliki panjang 30 cm. Pada saat ditiup terjadi nada atas pertama. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, maka tentukan panjang gelombang dan frekuensi nada tersebut

Diketahui

L = 30 cm = 0,3m

v = 330 m/s

Menghitung Panjang Gelombang Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup

Panjang gelombang nada atas pertama yang terjadi di dalam kolom udara pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

λ_n = 4.L/(2n+1)

Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa tertutup adalah n=1

λ₁ = 4.L/(2(1)+1)

λ₁ = 4.L/3 atau

λ₁ = (4/3)L

λ₁ = (4/3)(0,3)

λ₁ = 0,4 m

jadi Panjang gelombang nada atas pertama pada pipa organa tertutup adalah 0,4 m

Menentukan Frekuensi Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup

Besar frekuensi nada atas pertama pada pipa organa saat ditiup dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

f₁ = v/ λ₁

f₁ = 330/0,4

f₁ = 825 Hz

Jadi frekuensi nada atas pertama pada pipa organa tertutup adalah 825 Hz

7). Contoh Soal Menentukan Frekuensi Nada Dasar Atas Kedua Ketiga Pipa Organa Tertutup

Sebuah pipa organa tertutup panjangnya 50 cm. Jika cepat rambat bunyi 330 m/s, tentukan frekuensi nada dasar, nada atas pertama, dan nada atas kedua pada pipa organa tersebut

Diketahui:

L = 50 cm = 0,5 m

v = 330 m/s

Menentukan Frekuensi Nada Dasar Pipa Organa Tertutup

Frikuensi nada dasar pada pipa organa yang tertutup dapat dirumuskan dengan menggunaka persamaan berikut:

f_n = (2n+1)v/(4.L)

Nilai n untuk nada dasar pipa organa tertutup adalah n= 0

f₀ = (2.(0)+1)v/(4.L)

f₀ = v/4L

f₀ = 330/4(0,5)

f₀ = 165 Hz

Rumus Menghitung Frekuensi Harmoni Pertama Pipa Organa Tertutup

Besar frekuensi nada atas kedua pada pipa organa tertutup dapat dihitung dengan rumus berikut:
f_n = (2n+1)v/(4.L)

Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa tertutup adalah n = 1

f₁ = (2(1)+1)v/(4.L)

f₁ = 3v/4L

f₁= 3(330)/4(0,5)

f₁ = 495 Hz

Menentukan Frekuensi Nada Atas Kedua Pipa Organa Tertutup

Besar frekuensi nada atas kedua yang terjadi pada pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

f_n = (2n+1)v/(4.L)

Nilai n untuk nada atas kedua pipa organa tertutup adalah n = 2

f₂ = (2(2)+1)v/(4.L)

f₂ = 5v/4L

f₂ = 5(330)/4(0,5)

f₂ = 825 Hz

Jadi Frekuensi nada dasar, nada atas pertama dan nada atas kedua pada pipa tertutup berturut turut adalah: 165, 495, dan 825

Perbandingan Frekuensi Nada Dasar, Nada Atas Pertaman dan Nada Atas Ketiga Pipa Organa Tertutup

Perbandingan frekuensi nada pada pipa organa tertutup adalah sebagai berikut:

f₀ : f₁ : f₂ = 165 : 495 : 825

f₀: f₁ : f₂ = 1 : 3 : 5

8). Contoh Soal Perhitungan Resonansi Bunyi Pipa Organa Terbuka Tertutup

Nada atas pertama pipa organa terbuka yang memiliki Panjang 60 cm beresonansi dengan pipa organa tertutup. Ketika beresonansi jumlah simpul pada kedua pipa adalah sama. Hitung berapa panjan pipa organa tertutup.

Diketahui:

L_1B = 60 cm = 0,6 m

L_1B = Panjang pipa organa terbuka

Menentukan Frekuensi Resonansi Nada dan Panjang Pipa Organa Tertutup

Frekuensi resonansi nada pipa organa tertutup sama dengan frekuensi pipa organa terbuka sehingga dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

f_1B = f_1T

f_1B = frekuensi nada pipa organda terbuka

f_1T = frekuensi nada pipa organda tertutup

Jumlah simpul untuk nada atas pertama pipa organa terbuka adalah 2 simpul, dan frekuensi nadanya dirumuskan seperti berikut:

f_n = (n+1)v/(2.L)

Nilai n untuk nada atas pertama pipa terbuka adalah n=1

f_1B = v/L_1B

Pola nada pipa organa tertutup yang memiliki 2 simpul adalah nada atas petama, sehingga frekuensinya dapat dirumuskan sebagai berikut:

f_n = (2n+1)v/(4.L)

Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa tertutup adalah n=1

f_1T = 3v/4L₁_T

Resonansi terjadi Ketika kedua pipa memiliki frekuensi nada yang sama dan rumuskan seperti berikut:

v/L_1B = 3v/4 L_1T

L_1T = ¾ (L_1B)

L_1T = ¾ (0,6)

L_1T = 0,45 m = 45 cm

Jadi Panjang pipa organa tertutup adalah 45 cm

9). Contoh Soal Perhitungan Resonansi Panjang Pipa OrganaTertutup dan Terbuka

Pipa organa terbuka dan tertutup ditiup secara bersamaan. Pada pipa organa terbuka yang panjangnya 50 cm terjadi nada atas kedua. Berapakah Panjang pipa organa tertutup yang harus dipakai agar terjadi resonansi pada nada atas pertamanya

Diketahui

L_2B = 50 cm = 0,5 m

L_2B = Panjang pipa organa terbuka

Menentukan Panjang Pipa Organa Tertutup Beresonansi Pipa Organa Terbuka

Besarnya frekuensi resonansi pada kedua pipa organa dapat dirumuskan sebagai berikut:

f_2B = frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka (n=2)

f_n = (n+1)v/(2.L)

f_2B = 3v/2L_2B

f_1T = frekuensi nada atas pertama pipa organa tertutup (n=1)

f_n = (2n+1)v/(4.L)

f_1T = 3v/4L_1T

Resonansi terjadi pada kedua pipa organa dengan frekuansi sama, dan dinyatakan dengan rumus berikut

f_2B = f_1T

3v/2L_2B = 3v/4L_1T

2.L_2B = 4.L_1T

L_1T = 2/4(L_2B)

L_1T = 2/4(0,5)

L_1T = 0,25 m = 25 cm

Jadi Panjang pipa organa tertutup yang beresonansi adalah 25 cm

10). Contoh Soal Perhitungan Resonansi Panjang Pipa Organa Tertutup

Nada atas pertama pipa organa terbuka beresonansi dengan nada atas keempat pipa organa tertutup. Jika panjang pipa organa terbuka tersebut 40 cm. Tentukan berapa panjang pipa organa tertutupnya!

Diketahui:

L_1B = 40 cm

Menentukan Panjang Pipa Organa Tertutup Beresonansi Pipa Organa Terbuka

Besarnya frekuensi resonansi pada kedua pipa organa dapat dinyatakan sebagai berikut:

f_1B = frekuensi nada atas pertama pipa organa terbuka (n=1)

f_4T = frekuensi nada atas keempat pipa organa tertutup (n=4)

Sehingga dapat dirumuskan seperti berikut:

Rumus Frekuensi Nada Atas Pertama Pipa Organa Terbuka

f_n = (n+1)v/(2.L)

n = 1

f_1B = v/L_1B

Rumus Frekuensi Nada Atas Keempat Pipa Organa Tertutup

f_n = (2n+1)v/(4.L)

n = 4

f_4T = 9v/4L_4T

Resonansi terjadi ketika kedua pipa organa memiliki frekuensi nada yang sama seperti berikut:

f_1B = f_4T

v/L_1B= 9v/4L_4T

L_4T = 9/4(L_1B)

L_4T = 9/4(40)

L_4T = 90 cm

Jadi, panjang pipa organa tertutup adalah 90 cm.

11). Contoh Soal Perhitungan Frekuensi Panjang Gelombang Resonansi Garputala Kolom Udara

Kolom udara terpendek untuk dapat menghasilkan resonansi adalah L = 6 cm, tentukan frekuensi garputala jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s. dan tentukan pula Panjang kolom udara pada resonansi berikutnya.

Contoh Soal Rumus Perhitungan Frekuensi Panjang Gelombang Resonansi Garputala Kolom Udara,

Diketahui

L = 6 cm = 0,06 m

v = 330 m/s

Menentukan Panjang Gelombang Bunyi Resonansi Pertama

Resonansi pertama pada kolom udara berlaku rumus seperti berikut

L = (2n+1) (¼ λ) atau

λ = 4L/(2n+1)

Nilai n untuk resonansi pertama garputala adalah n = 0

Sehingga Panjang gelombang bunyi resonansinya adalah

λ = 4(6)/(2(0)+1)

λ = 24 cm = 0,24 m

Menghitung Frekuensi Resonansi Garputala

Frekuensi garputala dapat dinyatakan dengan rumus

f = v/ λ

sehingga

f = 330/0,24

f = 1375 Hz

Menentukan Panjang Kolom Udara Resonansi Kedua

Panjang kolom udara resonansi kedua dinyatakan dengan rumus berikut:

L = (2n+1) (¼ λ)

Nilai n untuk resonansi kedua garputala adalah n = 1

L = (2(1)+1)(¼ (24)

L = 18 cm

Menentukan Panjang Kolom Udara Resonansi Ketiga

Panjang kolom udara resonansi ketiga dinyatakan dengan rumus berikut:

L = (2n+1) (¼ λ)

Nilai n untuk resonansi ketiga garputala adalah n = 2

L = (2(2)+1)(¼ (24)

L = 30 cm

Jadi Panjang kolom udara yang menghasilkan resonansi berturut turut adalah 6 cm, 18 cm dan 30 cm.

Contoh Soal Ujian Effect Doppler

Mobil ambulan bergerak dengan kecepatan 35 m/s sambil membunyikan sirinenya yang memiliki frekuensi 450 Hz. Pada saat itu ada seseorang yang mengendarai sepeda motor sedang berpapasan dengan ambulan. Kecepatan sepeda motornya 25 m/s.

Berapakah frekuensi sirine yang diterima pengendara sepeda motor itu jika kecepatan bunyi saat itu 343 m/s

Penyelesaian

v = 343 m/s

v_s = kecepatan sumber 35 m/s,

v_p = kecepatan pendengar 25 m/s

fs = 450 Hz

Ditanya

Frekuensi pendengar ketika mendekati bunyi sirine mobil ambulans

f_p= f_s[v±v_p]/[v±v_s]

f_p= 450Hz [343+25]/[343-35]

f_p= 537,7Hz

frekuensi pendengar setelah menjauh dari bunyi sirine mobil

f_p= f_s[v±v_p]/[v±v_s]

f_p= 450Hz[343-25]/[343+35]

f_p= 378,6Hz

Contoh Soal Energi dan Intensitas Bunyi.

Pada sebuah arena balap, sebuah sepeda motor melepaskan daya bunyi sekitar 100 W. Jika daya ini terdistribusi secara seragam ke semua arah arena, berapakah intensitas bunyi pada jarak 50 m?

Diketahui:

P = 100 W

R = 50 m

Ditanya:

I = …. ?

Jawab:

I = P/A

I= 100/[4 π (50)²]

I= 3,185 × 10^-3 W/m²

Daftar Pustaka:

Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons
Ringkasan Rangkuman: Cepat rambat panjang gelombang bunyi audio infrasonik ultrasonic, Sumber bunyi dawai senar pipa organa terbuka tertutup, Resonansi garputala frekuensi nada dasar atas 1 2 3,
Contoh soal rumus cara perhitungan kolom udara dawai pipa organa terbuka tertutup, Sifat gelombang pemantulan pembiasan interferensi difraksi resonansi Bunyi. Pengrtian Rumus Satuan Efek Doppler, Rumus Satuan Energi Gelombang Taraf Intensitas Bunyi ambang pendengaran ambang perasaan,