Disusun oleh: Adip Ma`rifu Sururi
advertisement
Disusun oleh: Adip Ma’rifu Sururi DAFTAR ISI BAB I DINAMIKA ROTASI KESETIMBANGAN BENDA TEGAR BAB II ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE BAB III FLUIDA STATIS BAB IV FLUIDA DINAMIS BAB V SUHU DAN KALOR BAB VI TEORI KINETIK GAS BAB I Materi Dinamika Rotasi Momen Gaya (Torsi) Momen Inersia Momentum Sudut Energi pada Gerak Translasi dan Rotasi Aplikasi Hukum II Newton pada Gerak Rotasi Kesetimbangan Benda Tegar Syarat Kesetimbangan Benda Titik Berat Jenis-Jenis Kesetimbangan MOMEN GAYA Momen gaya (torsi) adalah besaran yang menyatakan besarnya gaya yang bekerja pada benda sehingga mengakibatkan benda berotasi. Besar momen gaya (torsi) tergantung pada gaya yang dikeluarkan serta jarak antara sumbu putaran dan letak gaya. Momen inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya. Momentum sudut didefinisikan sebagai hasil perkalian antara momen inersia dan kecepatan sudut. Hukum Kekekalan Momentum Sudut “Apabila tidak ada gaya dari luar yang bekerja pada benda, besar momentum sudut sebelum dan sesudahnya bernilai sama (konstan)” Penerapan: ice skater dan penari balet BAB II MATERI Mengenal Elastisitas Tegangan Regangan Modulus Elastisitas Batas Elastisitas Hukum Hooke Hukum Hooke Energi Potensial Elastis Tetapan Gaya pada Benda Elastis Susunan Pegas Tegangan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda pada luas penampang tertentu. Regangan adalah perubahan relatif ukuran benda yang mengalami tegangan. Modulus elasitas (modulus Young) adalah besarnya gaya yang bekerja pada luas penampang tertentu untuk meregangkan benda. Dengan kata lain, modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan pada benda. Setiap benda memiliki batas elastis sampai gaya tertentu. Apabila gaya yang diberikan lebih kecil daripada batas elastisitas, benda akan kembali ke bentuk semula ketika gaya tersebut dihilangkan. Akan tetapi, apabila gaya yang diberikan lebih besar daripada batas elastis benda, benda tidak akan kembali ke bentuk semula. Benda secara permanen akan mengalami perubahan bentuk. Hukum Hooke menjelaskan bahwa apabila pegas ditarik dengan suatu gaya tanpa melampaui batas elastisitasnya, pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang sebanding dengan simpangan benda dari titik seimbangnya tetapi arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Rumus 1 Ep k x 2 2 YA k l0 Keterangan: Keterangan: k kons tanta elastisitas (N/m) Y modulus Young (N/m2 ) Ep energi potensial pegas (J) x pertambahan panjang (m) k tetapan gaya (N/m) A luas penampang (m2 ) l0 panjang mula-mula (m) Hukum Hooke Susunan Pegas Susunan Seri Pegas Susunan Paralel Pegas k paralel k1 k 2 ... 1 kseri 1 1 ... k1 k 2 BAB III Materi Konsep Fluida Statis o o o o o o o o Tekanan Zat Padat Tekanan Hidrostatis Tekanan Mutlak Tegangan Permukaan Kapilaritas Viskositas Hukum Pascall Hukum Archimedes Penerapan Hukum Fluida Statis o Dongkrak Hidrolik dan Mesin Hidroik Pengangkat Mobil o Rem Hidrolik o Konsep Mengapung, Melayang, dan Tenggelam o Hidrometer o Kapal Laut o Kapal Selam o Balon Udara Tekanan Zat Padat Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas bidang tersebut. Tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu. Besar tekanan hidrostatis bergantung kepada ketinggian zat cair, massa jenis, dan percepatan gravitasi. Keterangan: P = tekanan r = massa jenis g = percepatan gravitasi h = ketinggian Tekanan Mutlak Tekanan mutlak didefinisikan sebagai jumlah tekanan akibat subyek yang diukur tekanannya ditambah dengan tekanan oleh atmosfir. Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Kapilaritas Kapilaritas adalah fenomena naik atau turunnya permukaan zat cair dalam suatu pipa kapiler (pipa dengan luas penampang sempit). Keterangan: h = kenaikan/penurunan permukaan zat cair γ = tegangan permukaan θ = sudut kontak ρ = massa jenis zat cair g = percepatan gravitasi r = jari-jari pipa kapiler Viskositas Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Hukum Pascal Bunyi hukum Pascal : “Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besar (sama rata)". Hukum Archimedes Bunyi hukum Archimedes: "Jika suatu benda dicelupkan dalam zat cair maka benda tersebut akan mendapat tekanan ke atas yang sama besar dengan berat zat cair yang terdesak oleh benda tersebut". Penerapan Fluida Statis Dongkrak hidrolik Rem hidrolik Hidrometer Mengapung, Melayang, Tenggelam Kapal selam BAB IV MATERI KONSEP FLUIDA DINAMIS FLUIDA IDEAL JENIS ALIRAN FLUIDA PERSAMAAN KONTINUITAS HUKUM BERNOULLI PENERAPAN FLUIDA DINAMIS PENERAPAN PERSAMAAN KONTINUITAS PENERAPAN HUKUM BERNOULLI FLUIDA IDEAL Ciri-Ciri Fluida Ideal Tak termampatkan (tidak kompresibel), artinya bahwa fluida ideal tidak akan mengalami perubahan volume ( atau massa jenis ) ketika mendapatkan pengaruh tekanan. Tidak kental (non-viskos), artinya fluida ideal tidak akan mengalami gesekan antara lapisan fluida satu dengan lapisan yang lain maupun dengan dinding saluran akibat gejala viskositas. Alirannya tidak bergantung waktu (tunak) artinya kecepatan fluida ideal di titik tertentu adalah konstan, tetapi kecepatan fluida pada dua titik yang berbeda boleh saja tidak sama. Pada aliran tunak, garis arus (lintasan yang dilalui oleh aliran fluida) dalam suatu penampang aliran tampak berlapis-lapis sehingga aliran tunak juga disebut aliran laminer ( berlapis). JENIS-JENIS ALIRAN FLUIDA 1. Aliran Laminar Terjadi apabila aliran fluida dalam pipa sejajar dengan dinding pipa tanpa adanya komponen radial. 2. Aliran Transisi Terjadi apabila aliran fluida dalam pipa mulai tidak sejajar dengan dinding pipa. Hal ini terjadi apabila fluida tersebut mencapai kecepatan kritis. 3. Aliran Turbulent Terjadi apabila aliran fluida dalam pipa tidak beraturan/tidak sejajar dengan pipa. PERSAMAAN KONTINUITAS Menurut persamaan kontinuitas, perkalian antara luas penampang dan kecepatan fluida pada setiap titik sepanjang tabung aliran adalah konstan. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa kecepatan fluida berkurang ketika melalui pipa lebar dan bertambah ketika melewati pipa sempit. RUMUS Q = A × v = konstan A1 v1 A 2 v 2 Keterangan: Q = debit A = luas penampang V = kecepatan fluida PERSAMAAN BERNOULLI Azas Bernoulli menyatakan: “Pada pipa mendatar (horizontal), tekanan fluida paling besar terdapat pada bagian yang kelajuan alirannya paling kecil dan tekanan paling kecil terdapat pada bagian yang kelajuan alirannya paling besar. PENERAPAN PERSAMAAN KONTINUITAS Jaringan Pipa Gas Penggunaan Selang Air PENERAPAN PERSAMAAN BERNOULLI Tangki berlubang Venturimeter tanpa manometer Alat penyemprot serangga Venturimeter dengan manometer Sayap pesawat terbang Karburator Tabung pitot BAB V MATERI SUHU SUHU DAN ALAT UKUR SUHU SKALA TERMOMETER ZAT PENGISI TERMOMETER PENGGUNAAN TERMOMETER KALOR PENGERTIAN KALOR ASAS BLACK KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR PERUBAHAN WUJUD PEMUAIAN PEMUAIAN ZAT PADAT PEMUAIAN ZAT CAIR PEMUAIAN ZAT GAS PERPINDAHAN KALOR KONDUKSI KONVEKSI RADIASI SUHU DAN ALAT UKUR SUHU Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. Jenis-jenis termometer : Termometer Reamur Termometer Celcius Termometer Fahrenheit Termometer Kelvin Zat pengisi termometer : Raksa Alkohol PEMUAIAN Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian rel kereta api Pemuaian terjadi pada zat padat, cair , dan gas. pemuaian pada zat padat pemuaian pada zat cair pemuaian pada zat gas. Pemuaian pada kabel listrik PEMUAIAN ZAT PADAT Pemuian Panjang Pemuian Volume Pemuian Luas PEMUAIAN ZAT CAIR Pemuaian zat cair tidak melibatkan muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya dikenal muai ruang atau muai volume. Semakin tinggi suhu yang diberikan kepada zat cair itu maka semakin besar muai volumenya. Contoh pemuaian pada zat cair seperti pemuian pada zat pengisi termometer. PEMUAIAN ZAT GAS Pemuaian pada gas terjadi pada saat gas tersebut dipanaskan. Pemuaian pada gas terjadi pada semua jenis gas. Ban mobil meletus karena pemuaian udara atau gas di dalam ban. Pemuaian pada gas tersebut terjadi karena adanya kenaikan suhu udara di ban mobil akibat gesekan roda dengan aspal. KALOR Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujudnya. Kalor berbeda dengan suhu. Suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas, sementara kalor adalah suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda. ASAS BLACK "Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah" KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diserap oleh suatu benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Satuan kapasitas kalor dalam sistem International yaitu J/K. PERUBAHAN WUJUD PERPINDAHAN KALOR KONDUKSI Perpindahan kalor secara konduksi ialah perpindahan kalor secara hantaran yaitu perpindahan kalor tanpa memindahkan zat perantaranya. Pada peristiwa perpindahan kalor secara konduksi yang berpindah hanya energi kalornya. Umumnya perpindahan kalor secara konduksi terjadi pada zat padat. RUMUS kAT H l Q kAT t l kAT Q t l H = kalor yang merambat per satuan waktu k = koefisien konduksi termal A = luas penampang batang l = panjang batang Q = banyaknya kalor ΔT = perubahan suhu t = selang waktu PERPINDAHAN KALOR KONVEKSI Konveksi adalah perpindahan panas melalui aliran yang diikuti perpindahan zat perantaranya. Jika partikel berpindah dan mengakibatkan kalor merambat maka terjadilah konveksi. Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas ( udara/angin ). RUMUS Q = h A ΔT Keterangan: Q = laju perpindahan panas secara konveksi h = koefisien perpindahan panas konveksi A = luas penampang aliran permukaan fluida ΔT = perbedaan suhu permukaan dan fluida PERPINDAHAN KALOR RADIASI Radiasi adalah perpindahan panas tanpa zat perantara. Biasanya disertai cahaya. RUMUS BAB VI MATERI HUKUM DAN PERSAMAAN GAS IDEAL HUKUM BOYLE HUKUM CHARLES HUKUM GAY-LUSSAC PERSAMAAN GAS IDEAL PERISTIWA YANG MELIBATKAN HUKUMHUKUM GAS IDEAL BESARAN-BESARAN TEORI KINETIK GAS DAN TEORI EKIPARTISI ENERGI GAS HUBUNGAN TEKANAN DENGAN KECEPATAN RATA-RATA HUBUNGAN TEKANAN DENGAN ENERGI KINETIK RATA-RATA GAS HUBUNGAN SUHU DENGAN ENERGI KINETIK GAS KECEPATAN EFEKTIF GAS IDEAL TEORI EKIPARTISI ENERGI HUKUM BOYLE Bunyi hukum Boyle : “Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P (tekanan) dan V (volume) merupakan proporsional terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya).” HUKUM CHARLES Hukum Charles menyatakan “Jika gas dalam ruang tertutup tekanannya dijaga konstan maka volume gas dalam jumlah tertentu berbanding lurus dengan temperatur mutlaknya”. HUKUM GAY LUSSAC Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa tekanan dari suatu massa gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas, ketika volume dipertahankan konstan. RUMUS p kons tan T p1 p2 T1 T2 PERSAMAAN UMUM GAS IDEAL Persamaan gas ideal adalah persamaan yang merepresentasikan hubungan antara tekanan dan volume suatu gas dengan temperatur dan jumlah mol gas. Persamaan gas ideal didasarkan hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay-Lussac. PERISTIWA YANG MELIBATKAN HUKUM-HUKUM GAS IDEAL Ban meletus di bawah terik sinar matahari Gelembung minuman bersoda Balon Udara HUBUNGAN ANTARA TEKANAN DENGAN KECEPATAN RATA-RATA Hubungan antara tekanan dan kecepatan rata-rata dituliskan dalam persamaan berikut. HUBUNGAN ANTARA TEKANAN DENGAN ENERGI KINETIK RATA-RATA HUBUNGAN ANTARA SUHU DAN ENERGI KINETIK GAS KECEPATAN EFEKTIF GAS IDEAL ENERGI DALAM