Hukum Bernoulli

HUKUM BERNOULLI

Hukum ini diterapkan pada zat cair yang mengalir dengan kecepatan berbeda dalam suatu pipa.

Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

Hukum Bernoulli

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

p + pgh + 1/2 pv^2 = Konstan

di mana:
v = kecepatan fluida
g = percepatan gravitasi bumi
h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi
p = tekanan fluida
ρ = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:
• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan

Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:

v^2/2 + theta + w = konstan

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan volum (1/2 PV^2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

Dalam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan bagaimana cara berfikir Bernoulli sampai menemukan persamaannya, kemudian menuliskan persamaan ini. Akan tetapi kita tidak akan menurunkan persamaan Bernoulli secara matematis.
Kita disini dapat melihat sebuah pipa yang pada kedua ujungnya berbeda dimanaujung pipa 1 lebih besar dari pada ujung pipa 2.

Penerapan Hukum Bernoulli dapat kita lihat pada:

a. Tabung Venturi
Tabung Venturi adalah sebuah pipa yang memiliki bagian yang menyempit.Dua contoh tabung venturi adalah karburator mobil dan venturimeter.

1. Karburator
Karburator berfungsi untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara, kemudian campuran ini dimasukkan ke dalam silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran.

2. Venturimeter
Tabung venturi adalah dasar dari venturimeter, yaitu alat yang dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan cairan.

b. Tabung Pitot
Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur kelajuan gas.

c. Penyemprot Parfum
Penyemprot Parfum adalah salah satu contoh Hukum Bernoulli. Ketika Anda menekan tombol ke bawah, udara dipaksa keluar dari bola karet termampatkan melalui lubang sempit diatas tabung silinder yang memanjang ke bawah sehingga memasuki cairan parfum.Semburan udara yang bergerak cepat menurunkan tekanan udara pada bagian atas tabung, dan menyebabkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan memaksa cairan naik ke atas tabung. Semprotan udara berkelajuan tinggi meniup cairan parfum sehingga cairan parfum dikeluarkan sebagai semburan kabut halus.

d. Penyemprot Racun Serangga
Penyemprot Racun Serangga hampir sama prinsip kerjanya dengan penyemprot parfum. Jika pada penyemprot parfum Anda menekan tombol, maka pada penyemprot racun serangga Anda menekan masuk batang penghisap

d. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.

Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .

1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.

Hukum Pascal

SIFAT-SIFAT FLUIDA

Sifat – sifat dasar dari zat cair/fluida antara lain adalah :

a. Mudah menyesuaikan bentuk
Zat cair/fluida dapat dengan mudah menyesuaikan bentuk pada segala tempat (container).
b. Zat cair/fuida tidak dapat dimampatkan
c. Zat cair/fluida meneruskan tekanan ke semua arah

2. GAYA DAN TEKANAN
Dari sifat- sifat zat cair diatas bahwa zat cair dapat meningkat gaya dan tekanan seperti dibawah :
P1 = P2

Dimana : P = F / A
P1 = F2 / A2 Sehinggga F2 = P1 x A2

Dasar bekerjanya gaya dan tekanan diatas adalah hidrostatik sehingga berlaku HUKUM PASCAL yaitu ” Zat cair dalam ruangan tertutup dan diam (tidak mengalir) mendapat tekanan, maka tekanan tersebut akan diteruskan kesegala arah dengan sama rata dan tegak lurus bidang permukaan ”

Rumus Hukum Pascall adalah

F = P x A ( Kg)
Dimana :
F = Gaya (kg)
P = Tekanan (Kg/cm2)
A = Luas penampang cm2

Hukum Hooke

HUKUM HOOKE

Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan bentuk (volume dan ukuran). Misalnya suatu pegas akan bertambah panjang dari ukuran semula, apabila dikenai gaya sampai batas tertentu.
Berkaitan dengan sifat elastisitas suatu bahan, dalam hal ini khususnya berbentuk pegas, Hooke mengemukakan hubungan antara pertambahan panjang dengan gaya yang diberikan pada pegas, yang dirumuskan:
F = -k.Δx
F = gaya yang diberikan (N) dapat merupakan
F = w = m . g
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = pertambahan panjang (m)
Persamaan di atas dapat dinyatakan dengan kata-kata sebagai berikut. “Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya. Pernyataan tersebut dikemukakan pertama kali oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan untuk membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666. Oleh karena itu, pernyataan di atas dikenal sebagai hukum Hooke. Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan:
“Pada daerah elastisitas benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda”
Tanda (-) negatif menunjukkan bahwa arah gaya pemulih, yang senantiasa menuju ke titik setimbang senantiasa berlawanan dengan arah gaya penyebabnya atau arah simpangannya. Namun dalam notasi skalar, tanda negatif dihilangkan, sehingga dalam notasi skalar hukum Hooke menjadi:
F = -k.Δx
Jika simpangan atau pertambahan panjang dilambangkan y, maka persamaannya menjadi:
F = k . y
Jika suatu pegas diberi beban, kemudian ditarik sehingga diperoleh suatu simpangan tertentu, kemudian tarikan dilepaskan, maka pegas akan bergerak bolak-balik melalui suatu titik setimbang. Gerakan yang relatif teratur dan bolak-balik melalui titik setimbang disebut dengan nama gerak getaran harmonik.
Periode dan frekuensi pegas yang melakukan gerak getaran harmonik sederhana dinyatakan:
T = 2π √(m/k)
f = (½π)√(m/k)
T = periode (s)
f = frekkuensi (Hz)
m = massa beban (kg)
k = konstanta pegas (N/m)

SUSUNAN PEGAS

Sifat pegas seperti ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada neraca pegas dan pada kendaraan bermotor (pegas sebagai peredam kejut). Dua buah pegas atau lebih yang dirangkaikan dapat diganti dengan sebuah pegas pengganti. Jika pegas tersebut disusun seri atau paralel, maka nilai konstanta penggantinya ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Pegas tersusun seri
Susunan seri
Konstanta pegas total secara seri dirumuskan sebagai berikut
1 / k_seri = 1 / K₁ + 1 / K₂ + …
Susunan Paralel

Konstanta pegas total secara paralel dirumuskan sebagai berikut

k_paralel = k₁ + k₂ + . . .
Dengan memperhatikan aturan di atas, maka dapat ditentukan besar konstanta dari pegas yang disusun seri, paralel, atau kombinasi.

FASE DAN SUDUT FASE

Simpangan dari pegas, dapat digambarkan dalam suatu fungsi sinusoida. Persamaan tersebut juga dapat dilukiskan dari sebuah proyeksi gerak melingkar beraturan. Jika sebuah gerak melingkar beraturan telah menempuh sudut fase sebesar θ, dari kedudukan awalnya berlawanan dengan arah jarum jam, maka besar sudut fasenya dapat diuraikan menjadi:
θ = ω.t
θ = 2πf.t
θ = (2π / T).t
θ = sudut fase (rad atau derajat)
ω = sudut fase (rad/s)
t = waktu titik tersebut bergetar (s)
f = frekuensi (Hz)
T = perioda (s)
Sehingga persamaan simpangan dari gerak harmonik sederhana dapat dinyatakan sebagai :
y = A sin [(2π).t]
y = simpangan (m)
A = amplitudo (m)
Jika pada posisi awal, titik yang melakukan getaran harmonik sederhana pada sudut awal θ_o, maka persamaan simpangannya dapat dinyatakan menjadi :
y = A sin [2πφ]
φ = fase getaran
jadi fase getaran dirumuskan:
φ = [(t/T) + (θ_o/2π)
Dengan demikian, jika suatu titik telah bergetar dari t₁ ke t₂ di mana t₂ > t₁ maka beda fase yang dialami titik yang bergetar tersebut adalah:
Δφ = φ₂-φ₁= (t2 – t1)/T
Δφ = beda fase
Dua kedudukan suatu titik dapat dikatakan sefase atau berlawan fase jika beda fase yang dimilikinya adalah :
sefase Δφ = 0, 1, 2, 3, …, n
berlawanan fase Δφ = ½, 1½,2½ … (n+½)
dengan n = bilangan cacah = 0,1,2,3, . . .
Dengan mengetahui persamaan simpangan suatu gerak harmonik sederhana, maka dapat ditentukan persamaan kecepatan dan percepatan dari gerak harmonik tersebut. Untuk memperoleh kecepatan dan percepatan dengan cara menurunkan satu kali dan dua kali dari persamaan umum simpangan gerak harmonik sederhana.
Persamaan simpangan:
y = A sin ω.t
Persamaan kecepatan:
v = ωA cos ω.t
Persamaan percepatan:
a = -ω²A sin ω.t
Keterangan:
y = simpangan (m)
v = kecepatan suatu titik pada gerak harmonik sederhana (m/s)
a = percepatan pada suatu tititk pada gerak harmonik sederhana (m/s²)
ω = kecepatan sudut
A = amplitudo (m)
karena y = A sin ω.t maka a = -ω².y
Sudut fase gerak harmonik sederhana dititik keseimbangan θ=0° sehingga y = 0, V = V_max , a = 0 sedangkan sudut fase dititik simpangan terbesar θ = 90°
sehingga y = y_max = A, V = 0, a = a_max.
Gaya dalam gerak harmonik sederhana adalah :
menurut hukum Newton : F = m . a
menurut hukum Hooke : F = -k . y
Apabila disubstitusikan maka :
m . a = -k . y
k = m.ω²
Persamaan energi kinetik gerak getaran harmonik sederhana dirumuskan :
Ek = ½kA² cos²ωt
Persamaan energi potensial gerak getaran harmonik sederhana dirumuskan
Ep = ½kA² sin²ωt
Energi total/mekanik gerak getaran harmonik sederhana dirumuskan :
E = ½kA²
Persamaan bentuk lain :
v = ω√(A² – y²)

HUKUM ARCHIMEDES

Archimedes adalah seorang ilmuwan terbesar pada zamannya. Ia lahir di kota Syracuse, Sisilia pada tahun 287 SM dan meninggal pada tahun 212 SM. Archimedes dikenal sebagai ahli fisika, matematika, optika dan astronomi. Ia dijuluki sebagai Bapak Eksperimen, karena mendasarkan penemuannya pada percobaan.

Pengertian Hukum Archimedes

Ia menemukan hukum pada sebuah peristiwa yang disebut dengan Hukum Archimedes yang berbunyi “jika benda dimasukkan ke dalam cairan, baik sebagian atau seluruhnya, akan mendapatkan gaya ke atas sebesar berat cairan yang dipindahkan benda itu”. Misalnya air mempunyai volume tertentu, jika sebuah benda dimasukkan ke dalam air tersebut, maka permukaan air akan terdesak atau naik. Dengan kata lain, berat benda seolah-olah menjadi lebih ringan. Hal ini karena adanya gaya ke atas yang sering disebut gaya Archimedes. Archimedes terkenal juga dengan teorinya tentang hubungan antara permukaan dan volume dari sebuah bola terhadap selinder. Dia juga dikenal dengan teori dan rumus dari prinsip hydrostatic dan peralatan untuk menaikkan air – ‘Archimedes Screw’ atau sekrup Archimedes, yang sampai sekarang masih banyak digunakan di negara-negara berkembang. Walaupun pengungkit atau ungkitan telah ditemukan jauh sebelum Archimedes lahir, Archimedes yang mengembangkan teori untuk menghitung beban yang dibutuhkan untuk pengungkit tersebut. Archimedes juga digolongkan sebagai salah satu ahli matematika kuno dan merupakan yang terbaik dan terbesar di jamannya. Perhitungan dari Archimedes yang akurat tentang lengkungan bola di jadikan konstanta matematika untuk Pi atau ?.

Prinsip Archimedes

Ketika dirimu menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ketika dirimu menimbang batu di udara (tidak di dalam air). Massa batu yang terukur pada timbangan lebih kecil karena ada gaya apung yang menekan batu ke atas. Efek yang sama akan dirasakan ketika kita mengangkat benda apapun dalam air. Batu atau benda apapun akan terasa lebih ringan jika diangkat dalam air. Hal ini bukan berarti bahwa sebagian batu atau benda yang diangkat hilang sehingga berat batu menjadi lebih kecil, tetapi karena adanya gaya apung. Arah gaya apung ke atas, alias searah dengan gaya angkat yang kita berikan pada batu tersebut sehingga batu atau benda apapun yang diangkat di dalam air terasa lebih ringan.

Keterangan gambar :
Fpegas = gaya pegas, w = gaya berat batu, F₁ = gaya yang diberikan fluida pada bagian atas batu, F₂ = gaya yang diberikan fluida pada bagian bawah batu, Fapung = gaya apung.
Fapung merupakan gaya total yang diberikan fluida pada batu (Fapung = F₂ - F₁). Arah gaya apung (Fapung) ke atas, karena gaya yang diberikan fluida pada bagian bawah batu (F₂) lebih besar daripada gaya yang diberikan fluida pada bagian atas batu (F₁). Hal ini dikarenakan tekanan fluida pada bagian bawah lebih besar daripada tekanan fluida pada bagian atas batu.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan menemukan bahwa benda yang dimasukan ke dalam fluida seperti air misalnya, memiliki berat yang lebih kecil daripada ketika benda tidak berada di dalam fluida tersebut. Dirimu mungkin sulit mengangkat sebuah batu dari atas permukaan tanah tetapi batu yang sama dengan mudah diangkat dari dasar kolam. Hal ini disebabkan karena adanya gaya apung sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda. Seperti yang telah gurumuda jelaskan pada pokok bahasan Tekanan pada Fluida, tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman. Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada di bagian atas benda. (perhatikan gambar di bawah).

Pada gambar di atas, tampak sebuah benda melayang di dalam air. Fluida yang berada dibagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang terletak pada bagian atas benda. Hal ini disebabkan karena fluida yang berada di bawah benda memiliki kedalaman yang lebih besar daripada fluida yang berada di atas benda (h₂ > h₁). Besarnya tekanan fluida pada kedalamana h₂ adalah :

Besarnya tekanan fluida pada kedalamana h₁ adalah :

F₂ = gaya yang diberikan oleh fluida pada bagian bawah benda, F₁ = gaya yang diberikan oleh fluida pada bagian atas benda, A = luas permukaan benda. Selisih antara F₂ dan F1 merupakan gaya total yang diberikan oleh fluida pada benda, yang kita kenal dengan istilah gaya apung. Besarnya gaya apung adalah :

Keterangan :

Karena

(ingat kembali persamaan massa jenis)
Maka persamaan yang menyatakan besarnya gaya apung (Fapung) di atas bisa kita tulis menjadi :

mFg = wF = berat fluida yang memiliki volume yang sama dengan volume benda yang tercelup. Berdasarkan persamaan di atas, kita bisa mengatakan bahwa gaya apung pada benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Ingat bahwa yang dimaksudkan dengan fluida yang dipindahkan di sini adalah volume fluida yang sama dengan volume benda yang tercelup dalam fluida. Pada gambar di atas, gurumuda menggunakan ilustrasi di mana semua bagian benda tercelup dalam fluida (air). Jika dinyatakan dalam gambar maka akan tampak sebagai berikut :

Apabila benda yang dimasukkan ke dalam fluida, terapung, di mana bagian benda yang tercelup hanya sebagian maka volume fluida yang dipindahkan = volume bagian benda yang tercelup dalam fluida tersebut. Tidak peduli apapun benda dan bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan mengalami hal yang sama. Ini adalah buah karya eyang butut Archimedes (287-212 SM) yang saat ini diwariskan kepada kita dan lebih dikenal dengan julukan “Prinsip Archimedes”. Prinsip Archimedes menyatakan bahwa : Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.
Dirimu bisa membuktikan prinsip Archimedes dengan melakukan percobaan kecil-kecilan berikut. Masukan air ke dalam sebuah wadah (ember dkk). Usahakan sampai meluap sehingga ember tersebut benar-benar penuh terisi air. Setelah itu, silahkan masukan sebuah benda ke dalam air. Setelah benda dimasukan ke dalam air, maka sebagian air akan tumpah. Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup dalam air tersebut. Jika seluruh bagian benda tercelup dalam air, maka volume air yang tumpah = volume benda tersebut. Tapi jika benda hanya tercelup sebagian, maka volume air yang tumpah = volume dari bagian benda yang tercelup dalam air. Besarnya gaya apung yang diberikan oleh air pada benda = berat air yang tumpah (berat air yang tumpah = w = mairg = massa jenis air x volume air yang tumpah x percepatan gravitasi). Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup dalam air.
Secara sistematis, hukum archimedes dapat ditulis sebagai berikut :
FA = ?a Va g
FA = gaya angkat ke atas pada benda (N)
?a = massa jenis zat cair (kg/m3)
Va = volume zat cair yang terdesak (m3)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Keadaan Benda

Tiga keadaan benda di dalam zat cair :
Melayang
pb, rata-rata = pf
w = Fa
KETERANGAN
pb = massa jenis benda
pf = massa jenis fluida
w = berat benda
Fa = gaya Apung


Tenggelam
pb, rata-rata > pf
w > Fa
KETERANGAN
pb = massa jenis benda
pf = massa jenis fluida
w = berat benda
Fa = gaya Apung


Terapung
pb, rata-rata < pf
w = Fa
KETERANGAN
pb = massa jenis benda
pf = massa jenis fluida
w = berat benda
Fa = gaya Apung

Aplikasi Hukum Archimedes

Pengungkit Archimedes
Bahasa latinnya “Dos moi pou sto kai kino taen gaen” dan diterjemahkan ke bahasa inggris artinya “Give me a place to stand, and I will move the world”. Kutipan dari Archimedes (menurut literatur). Inilah latar belakang lahirnya kutipan ini. Benda yang beratnya 1 kg (10 Newton) bisa diangkat dengan gaya cuma 5 Newton. Gimana caranya? Pakai asas pengungkit. Yang penting adalah perbandingan panjang papannya adalah 1:2 Gambarnya ada di bawah:

Kalau gayanya cuma ingin 1 N. Bikin perbandingan papannya jadi 1:10. Intinya perbandingannya harus sama dengan perbandingan berat benda yang ingin diangkat dengan gaya yang digunakan untuk mengangkat. Intinya, dengan menggunakan pengungkit, dia bisa mengangkat Bumi betapapun beratnya Bumi itu. Prinsipnya sederhana. Tinggal mencari tahu perbandingan berat Bumi dengan berat Archimedes. Kemudian bikin papan dengan perbandingan yang sama. Dengan berdiri di papan yang lebih panjang, maka Archimedes akan mengangkat Bumi.

Hukum Ohm

Pengertian Hambatan, Arus, Tegangan dan Bunyi Hukum Ohm

1. Arus
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.
I = Q/T
Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).

2. Hambatan
Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:
R = V/I
atau
di mana V adalah tegangan dan I adalah arus.
Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R).
3. Tegangan
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
V= I .R
Satuan SI untuk Tegangan adalah volt (V).
4. Hukum OHm
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.
Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.
Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.
Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan ,dan hambatan.
Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm.
Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.
Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).
Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada sebuah rangkian.
Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
HUKUM OHM
E = I R
I = E / R
R = I / E
Kesimpulan :
• Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V.
• Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I
• Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R
• Hukum Ohm: E = IR ; I = E/R ; R = E/I
Besarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :
P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ R
Dimana :
P : daya, dalam satuan watt
V : tegangan dalam satuan volt
I : arus dalam satuan ampere
Contoh Soal Latihan:
Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?
JAWAB :
dik :
V = 220 Volt
I = 10 Amper
Dit : hambatan…………….?
JAWAB
R = V/R
R = 220/10 = 22 ohm
Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm
Contoh Soal Latihan:
Didalam suatu rumah tinggal, terpasang sebuah lampu dengan tegangan 220 Volt, setelah di ukur dengan amper meter arusnya adalah 2 ampere, hitunglah daya yang di serap lampu tersebut ?
JAWAB :
dik :
V = 220 Volt
I = 2 Amper
Dit : Daya…………….?
JAWAB
P = V.I
P = 220. 2 = 440 Watt

 

Hukum Termodinamika 0,1,2 dan3

Hukum-hukum Dasar Termodinamika

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

HUKUM AWAL (ZEROTH LAW) TERMODINAMIKA
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.


HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.



Ada 3 hukum termodinamika. Dalam bahasa yg mudah dicerna, nggak bikin sembelit ato mencret, kurang lebih sbb:

1. Hukum kekekalan energi:
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihancurkan/dihilangkan. Tetapi dapat ditransfer dengan berbagai cara.

Aplikasi: Mesin-mesin pembangkit energi dan pengguna energi. Semuanya hanya mentransfer energi, tidak menciptakan dan menghilangkan.

Catatan: Dengan adanya kesetaraan massa dan energi dari Einstein, energi "seolah-olah" bisa diciptakan dari materi (massa). Sehingga sekarang diamandemen menjadi "Hukum kekekalan massa-energi". Ketiga hukum tetmodinamika untuk energi jadi berlaku juga untuk massa.


2. Hukum keseimbangan / kenaikan entropi: Panas tidak bisa mengalir dari material yang dingin ke yang lebih panas secara spontan. Entropi adalah tingkat keacakan energi. Jika satu ujung material panas, dan ujung satunya dingin, dikatakan tidak acak, karena ada konsentrasi energi. Dikatakan entropinya rendah. Setelah rata menjadi hangat, dikatakan entropinya naik.

Aplikasi: Kulkas harus mempunyai pembuang panas di belakangnya, yang suhunya lebih tinggi dari udara sekitar. Karena jika tidak Panas dari isi kulkas tidak bisa terbuang keluar.


3. Hukum suhu 0 Kelvin (-273,15 Celcius): Teori termodinamika menyatakan bahwa panas (dan tekanan gas) terjadi karena gerakan kinetik dalam skala molekular. Jika gerakan ini dihentikan, maka suhu material tsb akan mencapai 0 derajat kelvin.

Aplikasi: Kebanyakan logam bisa menjadi superkonduktor pada suhu sangat rendah, karena tidak banyak keacakan gerakan kinetik dalam skala molekular yang menggangu aliran elektron.



Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

• Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

• Hukum Pertama Termodinamika
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan Kerja yang dilakukan terhadap sistem.

• Hukum kedua Termodinamika
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

• Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.


Sistem termodinamika adalah bagian dari jagad raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

1. sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.

2. sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

a.pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.

b.pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

3.sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Hukum Newton

HUKUM NEWTON 1, 2 & 3

A. Hukum Newton I

Hukum Newton I disebut hukum kelembaman (Inersia). Sifat lembam benda adalah sifat mempertahankan keadaanya, yaitu keadaan tetap diam atau keadaan tetap bergerak beraturan.

Defemisi Hukum Newton I :

Setiap benda akam tetap bergerak lurus beraturan atau tetap dalam keadaan diam jika tidak ada resultan gaya (F) yang bekerja pada benda itu, jadi:

ΣF = 0, a = 0 karena v = 0 (diam), atau v = konstan (GLB)

B. Hukum Newton II

Menurut Hukum Newton II, besar perubahan kecepatan atau percepatan yang dialami benda berbanding lurus dengan besar gaya yang diberikan.

Ternyata jika masa benda (m) dikalikan dengan percepatan nilainya sama dengan besar gaya yang dikerjakan, sehingga dapat ditulis:
ΣF= m.a

Keterangan:

ΣF = resultan gaya yang bekerja (N)

m = massa benda (kg)

a = percepatan atas benda (m/s2).

Persamaan inilah yang dikenal sebagai Hukum II Newton. Persamaan ini menjelaskan bahwa setiap resultan gaya (ΣF) tidak bernilai nol pada benda akan menimbulkan perubahan kecepatan atau percepatan pada benda tersebut. Jadi gaya menimbulkan percepatan pada benda.

Untuk mempermudah memahami apa yang telah Anda baca, perhatikan contoh soal berikut.

Balok B massanya 2 kg ditarik dengan gaya F yang besarnya 6 Newton. Berapa percepatan yang dialami beban. Berdasarkan Hukum Newton II

F = m.a (dengan F = 6 N dan m = 2 kg)

a = F/m

  = 6/2

  = 3

C. Hukum Newton III

Newton menjelaskan hukum III nya dengan pernyataan. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B (gaya aksi FAB), maka benda B akan mengerjakan gaya pada benda A (gaya reaksi, FBA)Ini disebut Hukum III Newton. Pernyatan matematisnya ialah:
F = - F1 atau FAB = - FBA

Syarat-syarat gaya aksi reaksi yaitu:
1. Arahnya berlawanan.
2. Besarnya sama (karena sistem diam).
3. Bekerja pada benda yang berbeda.

Hal penting lainnya yang perlu Anda perhatikan dari pasangan gaya aksi-reaksi ialah titik tangkap Gaya FAB dan FBA. Bahwa titik tangkap FAB dan FBA berimpit di titik P pada bidang sentuh. Ini berarti bahwa gaya aksi-reaksi juga merupakan gaya kontak. Jadi:

Gaya aksi-reaksi termasuk gaya kontak. Berbagai percobaan menunjukkan bahwa ketika dua benda bersentuhan, dua buah gaya yang mereka berikan satu sama lain selalu memiliki besar yang sama dan arahnya berlawanan. Tetapi Hukum III Newton juga menjelaskan gaya-gaya yang titik tangkapnya berbeda. Gaya-gaya demikian disebut gaya jarak jauh.

Beban w tergantung pada tali

Beban yang beratnya w, digantungkan pada penumpu O melalui tali, akibatnya tali menegang, pada tali bekerja gaya yang disebut gaya tegangan tali, biasanya diberi simbol T. Gaya-gaya yang bekerja pada beban adalah T, sebagai tarikan tali terhadap beban, dan w berat beban itu sendiri sebagai tarikan bumi. Karena beban diam, maka pada beban berlaku T1 – w = 0, atau:
T1 = w

Interaksi dua benda terjadi antara beban dengan tali. Beban disangga oleh tali, tali menarik beban dengan gaya T, sebagai reaksinya beban menarik tali dengan gaya T2 yang besarnya sama dengan T1 arahnya berlawanan dengan T1.Jadi T1 dan T2 merupakan pasangan gaya aksi-reaksi kontak.

Interaksi dua benda juga terjadi antara penumpu O dengan tali, karena tali disangga oleh penumpu O, tali ditarik oleh penumpu dengan gaya T3. Sebagai reaksinya, tali menarik penumpu O dengan gaya T4 yang besarnya sama dengan T3, arahnya berlawanan dengan T3.
Jadi T3 dan T4merupakan pasangan aksi-reaksi kontak. Tetapi T3 disebabkan oleh berat benda sehingga T3 dan W merupakan pasangan gaya aksi-reaksi jarak jauh.