hukum 2 termodinamika
Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.
Jumat, 17 Juni 2011
hukum I termodinamika
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Hukum I Termodinamika dapat diaplikasikan saat kita menjalani kegiatan sekolah. Kegiatan sekolah menuntut kita untuk melaksanakan dan menyelesaikan segala tetek bengek yang bersangkutan di dalamnya, dan di sini hal yang paling menonjol adalah saat kita berusaha menyelesaikan sebuah tugas.
Di dalam tubuh kita, terdapat energi dalam yang kita peroleh melalui asupan makanan yang kita makan. Dalam menyelesaikan tugas-tugas tersebut, tentu kita banyak melakukan kerja (usaha). Karenanya, tidak heran apabila tubuh kita
akan menghasilkan kalor sebagai hasil perpaduan energi dalam terhadap usaha yang telah dilakukan
Dalam mengerjakan tugas itupun, kita akan mendapatkan tekanan P dari pikiran kita dan kapasitas
volume tubuh (V) bisa berkurang karena kepikiran, sehingga usaha yang dikeluarkan dapat secara signifikan
terhitung sebagai
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Hukum I Termodinamika dapat diaplikasikan saat kita menjalani kegiatan sekolah. Kegiatan sekolah menuntut kita untuk melaksanakan dan menyelesaikan segala tetek bengek yang bersangkutan di dalamnya, dan di sini hal yang paling menonjol adalah saat kita berusaha menyelesaikan sebuah tugas.
Di dalam tubuh kita, terdapat energi dalam yang kita peroleh melalui asupan makanan yang kita makan. Dalam menyelesaikan tugas-tugas tersebut, tentu kita banyak melakukan kerja (usaha). Karenanya, tidak heran apabila tubuh kita
akan menghasilkan kalor sebagai hasil perpaduan energi dalam terhadap usaha yang telah dilakukan
Dalam mengerjakan tugas itupun, kita akan mendapatkan tekanan P dari pikiran kita dan kapasitas
volume tubuh (V) bisa berkurang karena kepikiran, sehingga usaha yang dikeluarkan dapat secara signifikan
terhitung sebagai
Teori kinetik gas 2
model gas ideal
-Terdiri atas partikel (atom atau molekul) yang jumlahnya besar
-Partikel-partikel tersebut tersebar merata dalam seluruh ruang
-Partikel-partikel tersebut bergerak acak ke segala arah
-Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel
-Tidak ada gaya interaksi antar partikel kecuali bila bertumbukan
-Semua tumbukan (antar partikel atau dengan dinding) bersifat lenting sempurna dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat
-Hukum Newton tentang gerak berlaku
persamaan keadaan gas ideal
pV=nRT=NkbT
P = Tekanan gas [N.m-2]
V = Volume gas [m3]
n = Jumlah mol gas [mol]
N = Jumlah partikel gas
NA = Bilangan Avogadro =
R = Konstanta umum gas = 8,314 J.mol-1 K-1
kB = Konstanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J.K-1
T = Temperatur mutlak gas [K]
-Terdiri atas partikel (atom atau molekul) yang jumlahnya besar
-Partikel-partikel tersebut tersebar merata dalam seluruh ruang
-Partikel-partikel tersebut bergerak acak ke segala arah
-Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel
-Tidak ada gaya interaksi antar partikel kecuali bila bertumbukan
-Semua tumbukan (antar partikel atau dengan dinding) bersifat lenting sempurna dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat
-Hukum Newton tentang gerak berlaku
persamaan keadaan gas ideal
pV=nRT=NkbT
P = Tekanan gas [N.m-2]
V = Volume gas [m3]
n = Jumlah mol gas [mol]
N = Jumlah partikel gas
NA = Bilangan Avogadro =
R = Konstanta umum gas = 8,314 J.mol-1 K-1
kB = Konstanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J.K-1
T = Temperatur mutlak gas [K]
teori kinetik gas
Di pertengahan abad ke-19, ilmuwan mengembangkan suatu teori baru untuk menggantikan teori kalorik. Teori ini bedasarkan pada anggapan bahwa zat disusun oleh partikel-partikel sangat kecil yang selalu bergerak. Bunyi teori Kinetik adalah sebagai berikut:
Dalam benda yang panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat dan karena itu memiliki energi yang lebih besar daripada partikel-partikel dalam benda yang lebih dingin.
Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menytakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh denyut-denyut statis di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas.
Teori untuk gas ideal memiliki asumsi-asumsi berikut ini:
- Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil, dengan [[massa] tidak nol.
- Banyaknya molekul sangatlah banyak, sehingga perlakuan statistika dapat diterapkan.
- Molekul-molekul ini bergerak secara konstan sekaligus acak. Partikel-partike yang bergerak sangat cepat itu secara konstan bertumbukan dengan dinding-dinding wadah.
- Tumbukan-tumbukan partikel gas terhadap dinding wadah bersifat lenting (elastis) sempurna.
- Interaksi antarmolekul dapat diabaikan (negligible). Mereka tidak mengeluarkan gaya satu sama lain, kecuali saat tumbukan terjadi.
- Keseluruhan volume molekul-molekul gas individual dapat diabaikan bila dibandingkan dengan volume wadah. Ini setara dengan menyatakan bahwa jarak rata-rata antarpartikel gas cukuplah besar bila dibandingkan dengan ukuran mereka.
- Molekul-molekul berbentuk bulat (bola) sempurna, dan bersifat lentur (elastic).
- Energi kinetik rata-rata partikel-partikel gas hanya bergantung kepada suhu sistem.
- Efek-efek relativistik dapat diabaikan.
- Efek-efek Mekanika kuantum dapat diabaikan. Artinya bahwa jarak antarpartikel lebih besar daripada panjang gelombang panas de Broglie dan molekul-molekul dapat diperlakukan sebagai objek klasik.
- Waktu selama terjadinya tumbukan molekul dengan dinding wadah dapat diabaikan karena berbanding lurus terhadap waktu selang antartumbukan.
- Persamaan-persamaan gerak molekul berbanding terbalik terhadap waktu.
Lebih banyak pengembangan menenangkan asumsi-asumsi ini dan didasarkan kepada Persamaan Boltzmann. Ini dapat secara akurat menjelaskan sifat-sifat gas padat, sebab mereka menyertakan volume molekul. Asumsi-asumsi penting adalah ketiadaan efek-efek quantum, kekacauan molekular dan gradien kecil di dalam sifat-sifat banyaknya. Perluasan terhadap orde yang lebih tinggi dalam kepadatan dikenal sebagai perluasan virial. Karya definitif adalah buku tulisan Chapman dan Enskog, tetepi terdapat pengembangan yang lebih modern dan terdapat pendekatan alternatif yang dikembangkan oleh Grad, didasarkan pada perluasan momentum.[rujukan?] Di dalam batasan lainnya, untuk gas yang diperjarang, gradien-gradien di dalam sifat-sifat besarnya tidaklah kecil bila dibandingkan dengan lintasan-lintasan bebas rata-ratanya. Ini dikenal sebagai rezim Knudsen regime dan perluasan-perluasannya dapat dinyatakan dengan Bilangan Knudsen.
Teori Kinetik juga telah diperluas untuk memasukkan tumbukan tidak lenting di dalam materi butiran oleh Jenkins dan kawan-kawan
faktor
-Tekanan
Tekanan dijelaskan oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Misalkan suatu gas denagn N molekul, masing-masing bermassa m, terisolasi di dalam wadah yang mirip kubus bervolume V. Ketika sebuah molekul gas menumbuk dinding wadah yang tegak lurus terhadap sumbu koordinat x dan memantul dengan arah berlawanan pada laju yang sama (suatu tumbukan lenting).
p=f/a
- suhu dan energi kinetik
T=2K/3nkb
-banyaknya tumbukan dengan dingding
-laju RMS molekul
Dalam benda yang panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat dan karena itu memiliki energi yang lebih besar daripada partikel-partikel dalam benda yang lebih dingin.
Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menytakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh denyut-denyut statis di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas.
Teori untuk gas ideal memiliki asumsi-asumsi berikut ini:
- Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil, dengan [[massa] tidak nol.
- Banyaknya molekul sangatlah banyak, sehingga perlakuan statistika dapat diterapkan.
- Molekul-molekul ini bergerak secara konstan sekaligus acak. Partikel-partike yang bergerak sangat cepat itu secara konstan bertumbukan dengan dinding-dinding wadah.
- Tumbukan-tumbukan partikel gas terhadap dinding wadah bersifat lenting (elastis) sempurna.
- Interaksi antarmolekul dapat diabaikan (negligible). Mereka tidak mengeluarkan gaya satu sama lain, kecuali saat tumbukan terjadi.
- Keseluruhan volume molekul-molekul gas individual dapat diabaikan bila dibandingkan dengan volume wadah. Ini setara dengan menyatakan bahwa jarak rata-rata antarpartikel gas cukuplah besar bila dibandingkan dengan ukuran mereka.
- Molekul-molekul berbentuk bulat (bola) sempurna, dan bersifat lentur (elastic).
- Energi kinetik rata-rata partikel-partikel gas hanya bergantung kepada suhu sistem.
- Efek-efek relativistik dapat diabaikan.
- Efek-efek Mekanika kuantum dapat diabaikan. Artinya bahwa jarak antarpartikel lebih besar daripada panjang gelombang panas de Broglie dan molekul-molekul dapat diperlakukan sebagai objek klasik.
- Waktu selama terjadinya tumbukan molekul dengan dinding wadah dapat diabaikan karena berbanding lurus terhadap waktu selang antartumbukan.
- Persamaan-persamaan gerak molekul berbanding terbalik terhadap waktu.
Lebih banyak pengembangan menenangkan asumsi-asumsi ini dan didasarkan kepada Persamaan Boltzmann. Ini dapat secara akurat menjelaskan sifat-sifat gas padat, sebab mereka menyertakan volume molekul. Asumsi-asumsi penting adalah ketiadaan efek-efek quantum, kekacauan molekular dan gradien kecil di dalam sifat-sifat banyaknya. Perluasan terhadap orde yang lebih tinggi dalam kepadatan dikenal sebagai perluasan virial. Karya definitif adalah buku tulisan Chapman dan Enskog, tetepi terdapat pengembangan yang lebih modern dan terdapat pendekatan alternatif yang dikembangkan oleh Grad, didasarkan pada perluasan momentum.[rujukan?] Di dalam batasan lainnya, untuk gas yang diperjarang, gradien-gradien di dalam sifat-sifat besarnya tidaklah kecil bila dibandingkan dengan lintasan-lintasan bebas rata-ratanya. Ini dikenal sebagai rezim Knudsen regime dan perluasan-perluasannya dapat dinyatakan dengan Bilangan Knudsen.
Teori Kinetik juga telah diperluas untuk memasukkan tumbukan tidak lenting di dalam materi butiran oleh Jenkins dan kawan-kawan
faktor
-Tekanan
Tekanan dijelaskan oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Misalkan suatu gas denagn N molekul, masing-masing bermassa m, terisolasi di dalam wadah yang mirip kubus bervolume V. Ketika sebuah molekul gas menumbuk dinding wadah yang tegak lurus terhadap sumbu koordinat x dan memantul dengan arah berlawanan pada laju yang sama (suatu tumbukan lenting).
p=f/a
- suhu dan energi kinetik
T=2K/3nkb
-banyaknya tumbukan dengan dingding
-laju RMS molekul
fluida dinamis
Sifat Fluida Ideal:
- tidak dapat ditekan (volume tetap karena tekanan)
- dapat berpindah tanpa mengalami gesekan
- mempunyai aliran stasioner (garis alirnya tetap bagi setiap partikel)
- kecepatan partikel-partikelnya sama pada penampang yang sama
*HUKUM BERNOULLI
Hukum ini diterapkan pada zat cair yang mengalir dengan kecepatan berbeda dalam suatu pipa.
P + p g Y + 1/2 r v2 = c
P = tekanan
1/2 r v2 = Energi kinetik
p g y = Energi potensial
*CEPAT ALIRAN (DEBIT AIR)
Cepat aliran (Q) adalah volume fluida yang dipindahkan tiap satuan waktu.
Q = A . v
A1 . v1 = A2 . v2
v = kecepatan fluida (m/det)
A = luas penampang yang dilalui fluida
Untuk zat cair yang mengalir melalui sebuah lubang pada tangki, maka besar kecepatannya selalu dapat diturunkan dari Hukum Bernoulli, yaitu:
v = Ö(2gh) h = kedalaman lubang dari permukaan zat cair
Contoh:
1. Sebuah kolam air berdinding bujursangkar dengan panjang 15 m, tingginya 7,5m.Tentukanlah tekanan air 4,5 m di bawah permukaan air!
Jawab:
P = r . g . h = 103 . 10 . 4,5
P = 4,5.104 N/m2
2. Air mengalir sepanjang pipa horisontal, penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !
Jawab:
P1 = 1 cmHg = 1.13,6.980 dyne/cm2
P1 = 13328 dyne/cm2
v1 = 35 cm/det; v2 = 65 cm/det
Prinsip Bernoulli:
P1 + pgy1 + 1/2rv12 = P2 + rgy2 + 1/2rv22
Karena y1 = y2 (pipa horisontal), maka:
P1 - P2 = 1/2 r (V22 - V12)
P1 - P2 = 1/2 1 (652 352)
P1 - P2 = 1/2 3000
P1 - P2 = 1500 dyne/cm2
Jadi:
P2 = P1 - 1500
P2 = 13328 - 1500
P2 = 11828 dyne/cm
P2 = 0,87 cmHg
- tidak dapat ditekan (volume tetap karena tekanan)
- dapat berpindah tanpa mengalami gesekan
- mempunyai aliran stasioner (garis alirnya tetap bagi setiap partikel)
- kecepatan partikel-partikelnya sama pada penampang yang sama
*HUKUM BERNOULLI
Hukum ini diterapkan pada zat cair yang mengalir dengan kecepatan berbeda dalam suatu pipa.
P + p g Y + 1/2 r v2 = c
P = tekanan
1/2 r v2 = Energi kinetik
p g y = Energi potensial
*CEPAT ALIRAN (DEBIT AIR)
Cepat aliran (Q) adalah volume fluida yang dipindahkan tiap satuan waktu.
Q = A . v
A1 . v1 = A2 . v2
v = kecepatan fluida (m/det)
A = luas penampang yang dilalui fluida
Untuk zat cair yang mengalir melalui sebuah lubang pada tangki, maka besar kecepatannya selalu dapat diturunkan dari Hukum Bernoulli, yaitu:
v = Ö(2gh) h = kedalaman lubang dari permukaan zat cair
Contoh:
1. Sebuah kolam air berdinding bujursangkar dengan panjang 15 m, tingginya 7,5m.Tentukanlah tekanan air 4,5 m di bawah permukaan air!
Jawab:
P = r . g . h = 103 . 10 . 4,5
P = 4,5.104 N/m2
2. Air mengalir sepanjang pipa horisontal, penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !
Jawab:
P1 = 1 cmHg = 1.13,6.980 dyne/cm2
P1 = 13328 dyne/cm2
v1 = 35 cm/det; v2 = 65 cm/det
Prinsip Bernoulli:
P1 + pgy1 + 1/2rv12 = P2 + rgy2 + 1/2rv22
Karena y1 = y2 (pipa horisontal), maka:
P1 - P2 = 1/2 r (V22 - V12)
P1 - P2 = 1/2 1 (652 352)
P1 - P2 = 1/2 3000
P1 - P2 = 1500 dyne/cm2
Jadi:
P2 = P1 - 1500
P2 = 13328 - 1500
P2 = 11828 dyne/cm
P2 = 0,87 cmHg
titik berat
Pernah liat pertunjukan seperti sirkus?Apakah rahasia dari para pemain sirkus sehingga dapat beraksi tanpa jatuh? Rahasianya adalah titik berat. Apakah titik berat itu? Mari kita cari tahu..!
Semua benda di bumi mempunyai berat. Berat suatu benda dapat dianggap terkonsentrasi pada satu titik yang di sebut pusat gravitasi atau titik berat. Pada titik berat ini gaya-gaya yang bekerja menghasilkan momen resultan sama dengan nol. Karena itulah benda yang di tumpu pada titik beratnya akan berada dalam keseimbangan statik. Dengan kata lain titik berat adalah titik tangkap dari semua gaya yang bekerja. Contoh berikut ini menunjukkan bagaimana menentukan letak resultan gaya yang sejajar.
contoh soal:
Contoh soal ! Empat buah gaya masing-masing F1 = 20N, F2 = 30N, F3 = 40N dan F4 = 10N bekerja pada sepanjang sumbu x seperti gambar berikut. Tentukanlah letak resultan keempat gaya tersebut!
Jawab:
gaya F1= 20 N dengan x1=-1m
gaya F2=30 N dengan x2=1m
gaya F3=40 N dengan x3=2m
gaya F4= 10 N dengan x4=3m
Semua benda di bumi mempunyai berat. Berat suatu benda dapat dianggap terkonsentrasi pada satu titik yang di sebut pusat gravitasi atau titik berat. Pada titik berat ini gaya-gaya yang bekerja menghasilkan momen resultan sama dengan nol. Karena itulah benda yang di tumpu pada titik beratnya akan berada dalam keseimbangan statik. Dengan kata lain titik berat adalah titik tangkap dari semua gaya yang bekerja. Contoh berikut ini menunjukkan bagaimana menentukan letak resultan gaya yang sejajar.
contoh soal:
Contoh soal ! Empat buah gaya masing-masing F1 = 20N, F2 = 30N, F3 = 40N dan F4 = 10N bekerja pada sepanjang sumbu x seperti gambar berikut. Tentukanlah letak resultan keempat gaya tersebut!
Jawab:
gaya F1= 20 N dengan x1=-1m
gaya F2=30 N dengan x2=1m
gaya F3=40 N dengan x3=2m
gaya F4= 10 N dengan x4=3m
fluida statis
Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis.
TEKANAN HIDROSTATIS
Tekanan hidrostatis ( Ph) adalah tekanan yang dilakukan zat cair pada bidang dasar tempatnya.
PARADOKS HIDROSTATIS
Gaya yang bekerja pada dasar sebuah bejana tidak tergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada luas dasar bejana ( A ), tinggi ( h ) dan massa jenis zat cair ( r )
dalam bejana.
Ph = p g h
Pt = Po + Ph
F = P h A = r g V r = massa jenis zat cair
h = tinggi zat cair dari permukaan
g = percepatan gravitasi
Pt = tekanan total
Po = tekanan udara luar
HUKUM PASCAL
Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah sama.
P1 = P2 / F1/A1 = F2/A2
hukum archimedes
bila suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida maka benda itu akan mengalami gaya ke atas sebesar fluida yang dipindahkan
Tiga keadaan benda di dalam zat cair:
a. tenggelam: W>Fa --> pb=pz
b. melayang: W = Fa --> pb= pz
TEGANGAN PERMUKAAN
Tegangan permukaan ( g) adalah besar gaya ( F ) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang(l)
T=F / 2l
KAPILARITAS
Kapilaritas ialah gejala naik atau turunnya zat cair ( y ) dalam tabung kapiler yang dimasukkan sebagian ke dalam zat cair karena pengarah adhesi dan kohesi.
y = 2 g cos q / pg r
y = kenaikan/penurunan zat cair pada pipa (m)
g = tegangan permukaan (N/m)
q = sudut kontak (derajat)
p = massa jenis zat cair (kg / m3)
g = percepatan gravitas (m / det2)
r = jari-jari tabung kapiler (m)
c. terapung: W=Fa -->p.v=pz.v'; pb
TEKANAN HIDROSTATIS
Tekanan hidrostatis ( Ph) adalah tekanan yang dilakukan zat cair pada bidang dasar tempatnya.
PARADOKS HIDROSTATIS
Gaya yang bekerja pada dasar sebuah bejana tidak tergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada luas dasar bejana ( A ), tinggi ( h ) dan massa jenis zat cair ( r )
dalam bejana.
Ph = p g h
Pt = Po + Ph
F = P h A = r g V r = massa jenis zat cair
h = tinggi zat cair dari permukaan
g = percepatan gravitasi
Pt = tekanan total
Po = tekanan udara luar
HUKUM PASCAL
Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah sama.
P1 = P2 / F1/A1 = F2/A2
hukum archimedes
bila suatu benda dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida maka benda itu akan mengalami gaya ke atas sebesar fluida yang dipindahkan
Tiga keadaan benda di dalam zat cair:
a. tenggelam: W>Fa --> pb=pz
b. melayang: W = Fa --> pb= pz
TEGANGAN PERMUKAAN
Tegangan permukaan ( g) adalah besar gaya ( F ) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang(l)
T=F / 2l
KAPILARITAS
Kapilaritas ialah gejala naik atau turunnya zat cair ( y ) dalam tabung kapiler yang dimasukkan sebagian ke dalam zat cair karena pengarah adhesi dan kohesi.
y = 2 g cos q / pg r
y = kenaikan/penurunan zat cair pada pipa (m)
g = tegangan permukaan (N/m)
q = sudut kontak (derajat)
p = massa jenis zat cair (kg / m3)
g = percepatan gravitas (m / det2)
r = jari-jari tabung kapiler (m)
c. terapung: W=Fa -->p.v=pz.v'; pb
keseimbangan partikel dan keseimbangan benda tegar
1. keseimbangan benda tegar
Telah dikatakan sebelumnya bahwa suatu benda tegar dapat mengalami gerak translasi (gerak lurus) dan gerak rotasi. Benda tegar akan melakukan gerak translasi apabila gaya yang diberikan pada benda tepat mengenai suatu titik yang yang disebut titik berat.
Titik berat merupakan titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak mengalami rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi sekaligus, maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasan gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya.Mari kita tinjau suatu benda tegar, misalnya tongkat pemukul kasti, kemudian kita lempar sambil sedikit berputar. Kalau kita perhatikan secara aeksama, gerakan tongkat pemukul tadi dapat kita gambarkan seperti membentuk suatu lintasan dari gerak translasi yang sedang dijalani dimana pada kasus ini lintasannya berbentuk parabola. Tongkat ini memang berputar pada porosnya, yaitu tepat di titik beratnya. Dan, secara keseluruhan benda bergerak dalam lintasan parabola. Lintasan ini merupakan lintasan dari posisi titik berat benda tersebut.
Demikian halnya seorang peloncat indah yang sedang terjun ke kolam renang. Dia melakukan gerak berputar saat terjun. sebagaimana tongkat pada contoh di atas, peloncat indah itu juga menjalani gerak parabola yang bisa dilihat dari lintasan titik beratnya.
Jadi, lintasan gerak translasi dari benda tegar dapat ditinjau sebagai lintasan dari letak titik berat benda tersebut. Dari peristiwa ini tampak bahwa peranan titik berat begitu penting dalam menggambarkan gerak benda tegar.
Cara untuk mengetahui letak titik berat suatu benda tegar akan menjadi mudah untuk benda-benda yang memiliki simetri tertentu, misalnya segitiga, kubus, balok, bujur sangkar, bola dan lain-lain. Yaitu d sama dengan letak sumbu simetrinya. Hal ini jelas terlihat pada contoh diatas bahwa letak titik berat sama dengan sumbu rotasi yang tidak lain adalah sumbu simetrinya.Di sisi lain untuk benda-benda yang mempunyai bentuk sembarang letak titik berat dicari dengan perhitungan. Perhitungan didasarkan pada asumsi bahwa kita dapat mengambil beberapa titik dari benda yang ingin dihitung titik beratnya dikalikan dengan berat di masing-masing titik kemudian dijumlahkan dan dibagi dengan jumlah berat pada tiap-tiap titik. dikatakan titik berat juga merupakan pusat massa di dekat permukaan bumi, namun untuk tempat yang ketinggiannya tertentu di atas bumi titik berat dan pusat massa harus dibedakan.
2. keseimbangan partikel
Telah dikatakan sebelumnya bahwa suatu benda tegar dapat mengalami gerak translasi (gerak lurus) dan gerak rotasi. Benda tegar akan melakukan gerak translasi apabila gaya yang diberikan pada benda tepat mengenai suatu titik yang yang disebut titik berat.
Titik berat merupakan titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak mengalami rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi sekaligus, maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasan gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya.Mari kita tinjau suatu benda tegar, misalnya tongkat pemukul kasti, kemudian kita lempar sambil sedikit berputar. Kalau kita perhatikan secara aeksama, gerakan tongkat pemukul tadi dapat kita gambarkan seperti membentuk suatu lintasan dari gerak translasi yang sedang dijalani dimana pada kasus ini lintasannya berbentuk parabola. Tongkat ini memang berputar pada porosnya, yaitu tepat di titik beratnya. Dan, secara keseluruhan benda bergerak dalam lintasan parabola. Lintasan ini merupakan lintasan dari posisi titik berat benda tersebut.
Demikian halnya seorang peloncat indah yang sedang terjun ke kolam renang. Dia melakukan gerak berputar saat terjun. sebagaimana tongkat pada contoh di atas, peloncat indah itu juga menjalani gerak parabola yang bisa dilihat dari lintasan titik beratnya.
Jadi, lintasan gerak translasi dari benda tegar dapat ditinjau sebagai lintasan dari letak titik berat benda tersebut. Dari peristiwa ini tampak bahwa peranan titik berat begitu penting dalam menggambarkan gerak benda tegar.
Cara untuk mengetahui letak titik berat suatu benda tegar akan menjadi mudah untuk benda-benda yang memiliki simetri tertentu, misalnya segitiga, kubus, balok, bujur sangkar, bola dan lain-lain. Yaitu d sama dengan letak sumbu simetrinya. Hal ini jelas terlihat pada contoh diatas bahwa letak titik berat sama dengan sumbu rotasi yang tidak lain adalah sumbu simetrinya.Di sisi lain untuk benda-benda yang mempunyai bentuk sembarang letak titik berat dicari dengan perhitungan. Perhitungan didasarkan pada asumsi bahwa kita dapat mengambil beberapa titik dari benda yang ingin dihitung titik beratnya dikalikan dengan berat di masing-masing titik kemudian dijumlahkan dan dibagi dengan jumlah berat pada tiap-tiap titik. dikatakan titik berat juga merupakan pusat massa di dekat permukaan bumi, namun untuk tempat yang ketinggiannya tertentu di atas bumi titik berat dan pusat massa harus dibedakan.
2. keseimbangan partikel
momen inersia,momen gaya dan momen kopel
1.momen inersia
pada gerak rotasi ini, dikenalkan besaran baru lagi yang dinamakan momen inersia. Inersia berarti lembam atau mempertahankan diri. Momen inersia berarti besaran yang nilainya tetap pada suatu gerak rotasi. Besaran ini analog dengan massa pada gerak translasi atau lurus.
Besarnya momen inersia sebuah partikel yang berotasi dengan jari-jari R seperti
didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kuadrat jari-jarinya. I = m R2. Untuk sistem partikel atau benda tegar memenuhi hubungan berikut.Benda Tegar
k adalah nilai konstanta inersia yang besarnya tergantung pada suhu dan bentuk bendanya.
Contoh Soal Beserta penyelesaian :
Silinder pejal berjari-jari 8 cm dan massa 2 kg. Sedangkan bola pejal berjari-jari 5 cm dan massa 4 kg. Jika kedua benda tadi berotasi dengan poros melalui pusatnya maka tentukan perbandingan momen inersia silinder dan bola!
Penyelesaian :
mS = 2 kg, RS = 8 cm = 8.10-2 m
mB = 4 kg, RB = 5 cm = 5.10-2 m
Momen inersia silinder pejal :
IS = mS RS
= ½ . 2 . (8.10-2)2 = 64.10-4 kg m2
Momen inersia bola pejal :
IB = mB RB
= 2/5 . 4. (5.10-2)2 = 40.10-4 kg m2
Maka perbandingannya Sebesar :
IS / IB = 64.10-4 kg m2 / 40.10-4 kg m2 = 8/5
2.momen gaya
Pada gerak lurus atau gerak translasi, faktor yang menyebabkan adanya gerak adalah gaya (F). Sedangkan pada gerak rotasi atau gerak melingkar, selain gaya (F), ada faktor lain yang menyebabkan benda itu bergerak rotasi yaitu lengan gaya (l) yang tegak lurus dengan gaya.Secara matematis, momen gaya dirumuskan
τ = F x l
τ = F . l
Jika antara lengan gaya l dan gaya F tidak tegak lurus maka
τ = F . l sin θ
dimana θ adalah sudut antara lengan gaya l dengan gaya F.
Lengan gaya merupakan jarak antara titik tumpuan atau poros ke titik dimana gaya itu bekerja. Jika gaya dikenakan berada di ujung lengan maka bisa kita katakan lengan gaya ( l ) sama dengan jari-jari lingkaran (r).
Sehingga momen gaya dapat juga kita tulis
τ = F . r
pada gerak rotasi ini, dikenalkan besaran baru lagi yang dinamakan momen inersia. Inersia berarti lembam atau mempertahankan diri. Momen inersia berarti besaran yang nilainya tetap pada suatu gerak rotasi. Besaran ini analog dengan massa pada gerak translasi atau lurus.
Besarnya momen inersia sebuah partikel yang berotasi dengan jari-jari R seperti
didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kuadrat jari-jarinya. I = m R2. Untuk sistem partikel atau benda tegar memenuhi hubungan berikut.Benda Tegar
k adalah nilai konstanta inersia yang besarnya tergantung pada suhu dan bentuk bendanya.
Contoh Soal Beserta penyelesaian :
Silinder pejal berjari-jari 8 cm dan massa 2 kg. Sedangkan bola pejal berjari-jari 5 cm dan massa 4 kg. Jika kedua benda tadi berotasi dengan poros melalui pusatnya maka tentukan perbandingan momen inersia silinder dan bola!
Penyelesaian :
mS = 2 kg, RS = 8 cm = 8.10-2 m
mB = 4 kg, RB = 5 cm = 5.10-2 m
Momen inersia silinder pejal :
IS = mS RS
= ½ . 2 . (8.10-2)2 = 64.10-4 kg m2
Momen inersia bola pejal :
IB = mB RB
= 2/5 . 4. (5.10-2)2 = 40.10-4 kg m2
Maka perbandingannya Sebesar :
IS / IB = 64.10-4 kg m2 / 40.10-4 kg m2 = 8/5
2.momen gaya
Pada gerak lurus atau gerak translasi, faktor yang menyebabkan adanya gerak adalah gaya (F). Sedangkan pada gerak rotasi atau gerak melingkar, selain gaya (F), ada faktor lain yang menyebabkan benda itu bergerak rotasi yaitu lengan gaya (l) yang tegak lurus dengan gaya.Secara matematis, momen gaya dirumuskan
τ = F x l
τ = F . l
Jika antara lengan gaya l dan gaya F tidak tegak lurus maka
τ = F . l sin θ
dimana θ adalah sudut antara lengan gaya l dengan gaya F.
Lengan gaya merupakan jarak antara titik tumpuan atau poros ke titik dimana gaya itu bekerja. Jika gaya dikenakan berada di ujung lengan maka bisa kita katakan lengan gaya ( l ) sama dengan jari-jari lingkaran (r).
Sehingga momen gaya dapat juga kita tulis
τ = F . r
momentum,impuls dan tumbukan
A. MOMENTUM
Dalam fisika, momentum berkaitan dengan kuantitas gerak yang dimiliki oleh suatu benda yang bergeak yaitu kecepatan. Dalam hal ini, momentum didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dan kecepatan benda. Secara matematis momentum dapat ditentukan dengan persamaan,
p = m.v
dengan,
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
p = monetum benda (kg.m/s)
Karena kecepatan merupakan besaran vektor, sedangkan massa merupakan besaran skalar, maka momentum merupakan besaran vektor. Jadi momentum mempunyai nilai dan arah.
Contoh :
Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 5 m/s.
Untuk menyatakan momentum benda tidak cukup dengan menyatakan benda memiliki
momentum sebesar 50 kg.m/s, tetapi arahnya harus disebutkan. Dalam hal ini benda memiliki momentum sebesar 50 kg.m/s ke kanan.
B. IMPULS
Apapbila sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda bermassa m dalam selang waktu tertentu Dt
sehingga kecepatan benda tersebut berubah, maka momentum benda tersebut akan berubah.
Dalam hal ini, berdasarkan hukum kedua Newton dan definisi percepatan, maka diperoleh
persamaan berikut,
F = m.a
Jika kedua persamaan di atas disubstitusikan, akan diperoleh persamaan,
F.Dt = mv2 - mv1
F.Dt dinamakan impuls,mv2 - mv1 adalah perubahan momentum (momentum akhir –
momentum awal). Dengan demikian diperoleh hubungan impuls dan momentum sebagai berikut,
I = F.Dt = Dp = mv2 - mv1
dengan,
I = impuls (N.s)
F = gaya (N)
Dt = selang waktu (s)
Dp = perubahan momentum (kg.m/s)
Dari persamaan di atas dapat dikatakan, impuls adalah perubahan momentum yang dialami suatu benda.
C. HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM
Dua benda bergerak saling mendekat dengan kecepatan v1 dan v2. Kedua bola akan bertumbukan sehingga setelah tumbukan benda (1) akan berbalik arah ke kiri dengan kecepatan v1’ dan benda (2) akan berbalik arah ke kanan dengan kecepatan v2’.
Pada peristiwa semua tumbukan akan berlaku hukum kekekalan momentum, sehingga pada
proses tumbukan tersebut berlaku,
“momentum kedua benda sebelum tumbukan sama dengan momentum kedua benda setelah
tumbukan”
sehingga berlaku persamaan,
m1v1+m2v2=m1v1'=m2v2'
p1+p2=p1'+p2'
Persamaan di atas disebut dengan hukum kekekalan momentum. Dalam hal ini hukum kekekalan
momentum menyatakan bahwa “jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan
jumlah meomentum benda setelah tumbukan”.
D. JENIS-JENIS TUMBUKAN
Peristiwa tumbukan antara dua buah benda dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu :
· tumbukan lenting sempurna
· tumbukan lenting sebagian
· tumbukan tidak lenting sama sekali
Perbedaan tumbukan-tumbukan tersebut dapat diketahui berdasarkan nilai koefisien tumbukan
1. Tumbukan Lenting Sempurna
Tumbukan antara dua buah benda dikatakan lenting sempurna apabila jumlah energi kinetik benda sebelum dan sesudah tumbukan tetap, sehingga nilai koefisien restitusi sama dengan 1 (e=1).
2. Tumbukan Lenting Sebagian
Pada tumbukan lenting sebagian, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku karena terjadi perubahan energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan. Pada tumbukan lening sebagian hanya berlaku hukum kekekalan momentum saja dan koefisien restitusi tumbukan lenting sebagian mempunyai nilai diantara nol dan satu.
3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali
Tumbukan antara dua buah benda dikatakan tidak lenting sama sekali sesudah tumbukan kedua benda menjadi satu (bergabung), sehingga kedua benda memiliki kecepatan sama yaitu v’.Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, jumlah energi kinetik benda sesudah tumbukan lebih
kecil dibanding jumlah energi kinetik benda sebelum tumbukan. Jadi pada tumbukan ini terjadi pengurangan energi kinetik.Nilai koefisien restitusi pada tumbukan tidak lenting sama sekali adalah nol (e = 0).
Dalam fisika, momentum berkaitan dengan kuantitas gerak yang dimiliki oleh suatu benda yang bergeak yaitu kecepatan. Dalam hal ini, momentum didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dan kecepatan benda. Secara matematis momentum dapat ditentukan dengan persamaan,
p = m.v
dengan,
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
p = monetum benda (kg.m/s)
Karena kecepatan merupakan besaran vektor, sedangkan massa merupakan besaran skalar, maka momentum merupakan besaran vektor. Jadi momentum mempunyai nilai dan arah.
Contoh :
Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 5 m/s.
Untuk menyatakan momentum benda tidak cukup dengan menyatakan benda memiliki
momentum sebesar 50 kg.m/s, tetapi arahnya harus disebutkan. Dalam hal ini benda memiliki momentum sebesar 50 kg.m/s ke kanan.
B. IMPULS
Apapbila sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda bermassa m dalam selang waktu tertentu Dt
sehingga kecepatan benda tersebut berubah, maka momentum benda tersebut akan berubah.
Dalam hal ini, berdasarkan hukum kedua Newton dan definisi percepatan, maka diperoleh
persamaan berikut,
F = m.a
Jika kedua persamaan di atas disubstitusikan, akan diperoleh persamaan,
F.Dt = mv2 - mv1
F.Dt dinamakan impuls,mv2 - mv1 adalah perubahan momentum (momentum akhir –
momentum awal). Dengan demikian diperoleh hubungan impuls dan momentum sebagai berikut,
I = F.Dt = Dp = mv2 - mv1
dengan,
I = impuls (N.s)
F = gaya (N)
Dt = selang waktu (s)
Dp = perubahan momentum (kg.m/s)
Dari persamaan di atas dapat dikatakan, impuls adalah perubahan momentum yang dialami suatu benda.
C. HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM
Dua benda bergerak saling mendekat dengan kecepatan v1 dan v2. Kedua bola akan bertumbukan sehingga setelah tumbukan benda (1) akan berbalik arah ke kiri dengan kecepatan v1’ dan benda (2) akan berbalik arah ke kanan dengan kecepatan v2’.
Pada peristiwa semua tumbukan akan berlaku hukum kekekalan momentum, sehingga pada
proses tumbukan tersebut berlaku,
“momentum kedua benda sebelum tumbukan sama dengan momentum kedua benda setelah
tumbukan”
sehingga berlaku persamaan,
m1v1+m2v2=m1v1'=m2v2'
p1+p2=p1'+p2'
Persamaan di atas disebut dengan hukum kekekalan momentum. Dalam hal ini hukum kekekalan
momentum menyatakan bahwa “jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan
jumlah meomentum benda setelah tumbukan”.
D. JENIS-JENIS TUMBUKAN
Peristiwa tumbukan antara dua buah benda dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu :
· tumbukan lenting sempurna
· tumbukan lenting sebagian
· tumbukan tidak lenting sama sekali
Perbedaan tumbukan-tumbukan tersebut dapat diketahui berdasarkan nilai koefisien tumbukan
1. Tumbukan Lenting Sempurna
Tumbukan antara dua buah benda dikatakan lenting sempurna apabila jumlah energi kinetik benda sebelum dan sesudah tumbukan tetap, sehingga nilai koefisien restitusi sama dengan 1 (e=1).
2. Tumbukan Lenting Sebagian
Pada tumbukan lenting sebagian, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku karena terjadi perubahan energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan. Pada tumbukan lening sebagian hanya berlaku hukum kekekalan momentum saja dan koefisien restitusi tumbukan lenting sebagian mempunyai nilai diantara nol dan satu.
3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali
Tumbukan antara dua buah benda dikatakan tidak lenting sama sekali sesudah tumbukan kedua benda menjadi satu (bergabung), sehingga kedua benda memiliki kecepatan sama yaitu v’.Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, jumlah energi kinetik benda sesudah tumbukan lebih
kecil dibanding jumlah energi kinetik benda sebelum tumbukan. Jadi pada tumbukan ini terjadi pengurangan energi kinetik.Nilai koefisien restitusi pada tumbukan tidak lenting sama sekali adalah nol (e = 0).
Langganan:
Postingan (Atom)