Usaha dan Energi untuk Gerak Rotasi

Usaha dan Energi untuk Gerak Rotasi

1.       Translasi (Gerak Lurus)

Rumus-rumus yang digunakan pada gerak translasi, sebagai berikut:

Simbol-simbol yang biasa digunakan:
§ x (jarak),
§ v (kecepatan),
§ a (percepatan),
§ F (gaya), dan
§ P (momentum).

2.         Gerak Rotasi

Simbol-simbol yang biasa digunakan:

• ϴ ( posisi sudut),
• ω (kecepatan sudut),
• ɑ (percepatan sudut),
• t (torsi), dan
• L (momentum sudut).

Rumus yang digunakan pada gerak rotasi:

3. Gerak Menggelinding dan Gerak Tergelincir

• Gerak Menggelinding (benda berotasi dan bertranslasi)  

 

Hal yang membuat roda berputar adalah fg (gaya gesek)

• Gerak Tergelincir  (benda bertranslasi)

 

                 

Jika tidak ada fg, maka benda akan tergelincir/slip.

Elastisitas-Materi Fisika SMA

Materi elastisitas dan hukum Hooke ini saya update ya teman-teman, saya coba lengkapi materi ini karena sebelumnya saya tidak banyak bahas mengenai elastisitas pegas dan hukum Hooke. Semoga bisa bermanfaat untuk teman-teman yang sedang sekolah online. Materi elastisitas ini akan teman-teman pelajari di kelas 11 SMA. Biasanya materi elastisitas berhubungan dengan pegas dan hukum Hooke. Pegas merupakan contoh benda yang memiliki sifat elastis dan hukum Hooke yang menjelaskan sifat elastis tersebut. Selamat membaca!

Pengertian Elastisitas

Pertama-tama yuk kita bahas dahulu pengertian elastisitas. Elastisitas adalah kemampuan yang dimiliki benda untuk kembali ke kondisi semula ketika gaya yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Untuk memahami pengertian elastisitas mari kita bayangkan peristiwa berikut. Misalnya kalian memegang karet gelang, kemudian kalian tarik gelang tersebut. Tarikan yang diberikan sewajarnya saja yah. Lalu kalian lepaskan kembali karet tersebut dan amati yang terjadi! Karetnya kembali ke bentuk semula bukan? Nah, teman-teman itulah contoh elastisitas pada karet.

Jika kita tinjau percobaan yang kalian lakukan dengan pengertian elastisitas maka bisa kita lihat bahwa karet merupakan benda yang memiliki elastisitas. Lalu ketika kita menarik karet artinya kita memberikan gaya pada karet tersebut. Kemudian ketika melepas karet artinya kita menghilangkan gaya yang diberikan pada karet sehingga karet dapat kembali ke bentuk semula. Benda yang bersifat elastis ini tidak hanya karet, tetapi masih banyak lagi, misalnya saja pegas, per, spons cuci piring, slinki, balon, dll. Sebagai catatan, setiap benda memiliki sifat elastisitas yang beragam bahkan ada batas gaya tertentu yang diberikan agar sifat elastis benda tidak hilang.

 

Kebalikan dari sifat benda elastis adalah plastis. Benda yang tidak memiliki kemampuan untuk kembali lagi ke kondisi awalnya saat gaya yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan disebut plastis. Contoh benda-benda yang bersifat plastis, yaitu plastisin, tanah liat, plastik, batu, kayu, dll. Nah, teman-teman benda yang elastis pun tidak selamanya bisa elastis ya, seperti yang saya sebutkan sebelumnya, pada kondisi tertentu benda elastis bisa menjadi plastis. Kok bisa ya? Yuk baca bagian selanjutnya biar tidak penasaran jawabannya!

Grafik Hubungan Gaya dan Pertambahan Panjang

Gambar di atas merupakan grafik gaya terhadap pertambahan panjang suatu benda elastis. Gambar tersebut saya ambil dari blog https://fisikakontekstual.com. Grafik di atas sudah lengkap sekali komponen-komponennya. Pertama kita bahas dahulu dua daerah deformasi. Pada grafik tersebut terlihat bahwa terdapat 2 daerah deformasi, yaitu deformasi elastis dan plastis. Apabila gaya yang diberikan masih berada dalam batas kemampuan bahan, bahan akan kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Hal tersebut dinamakan deformasi elastis. Namun, apabila gaya yang diberikan melebihi batas kemampuan bahan maka, bahan akan kehilangan kemampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Deformasi plastis adalah fasa ketika perubahan ukuran bahan telah menjadi permanen dan tidak dapat kembali lagi.

Pada daerah deformasi elastis terdapat bagian grafik yang memiliki hubungan antara besaran gaya dan pertambahan panjang berbanding lurus atau linear. Pada bagian linear ini berlaku Hukum Hooke yang akan kita bahas selanjutnya. Daerah deformasi elastis dan plastis dipisahkan oleh titik B yang merupakan batas elastis. Sedangkan pada daerah deformasi plastis terdapat titik patah yang merupakan titik di mana kondisi benda patah akibat gaya yang diberikan sudah melebihi ketahanan benda tersebut.

Bagi teman-teman yang masih bingung terkait gambar ini, saya coba beri contoh kejadian sehari-hari. Misalnya teman-teman mempunyai karet lalu kalian tarik dengan kekuatan yang wajar. Setelah kalian lepas, karet akan kembali ke bentuk semula. Namun, ketika kalian pakai karet tersebut untuk mengikat sesuatu sehingga kalian tarik cukup kuat karet tersebut. Apa yang terjadi pada karet tersebut? Yup,  karetnya sudah melar kan ya, nah itu artinya karet sudah tidak elastis atau menjadi plastis. Selanjutnya, jika kalian tarik terus karet tersebut maka, pada suatu saat karet akan putus. Pada saat inilah karet mencapai titik patahnya. Semoga bisa terpahami yaa melalui contoh ini.

Tegangan dan Regangan

Terdapat 3 cara perubahan bentuk bahan berdasarkan gaya yang diberikan: perpanjangan, pergeseran, dan pemampatan. Ketiga deformasi tersebut memiliki kesamaan, yaitu bahwa gaya pendeformasi (stress) menghasilkan sebuah deformasi (strain). Gaya dan perubahan bentuk ketiga kasus berbeda, namun nilai mereka berdua proporsional satu dengan yang lain.

• Tegangan

Tegangan (σ) adalah perbandingan antara gaya yang diberikan terhadap luas permukaan bahan yang diberikan gaya. Secara matematis tegangan dapat dirumuskan sebagai:

σ = F/A

• Regangan

Regangan (ε) adalah perbandingan perubahan ukuran terhadap ukuran awal bahan. Setiap jenis perubahan bentuk memiliki perumusan yang berbeda.

 ε = ΔL/L (perpanjangan)

 ε = Δx/L (pergeseran)

 ε = ΔV/V (pemampatan)

Modulus Elastisitas

Tegangan dan regangan memiliki konstanta proporsionalitas. Konstanta proporsionalitas tersebut dikenal dengan istilah modulus elastisitas yang secara umum dirumuskan sebagai:

modulus = tegangan / regangan

Perpanjangan (1-D)

Perpanjangan adalah kasus sederhana, yaitu perubahan dimensi yang sejajar dengan gaya yang sejajar terhadap dimensi bahan. Gaya yang diberikan tegak lurus terhadap luas permukaan bahan. Modulus untuk kasus perpanjangan disebut modulus Young (E) yang dirumuskan menjadi

E = σ/ε = (F/A) / (ΔL/L ) = FL/AΔL

Pergeseran (2-D)

Pada pergeseran, gaya diberikan pada bidang datar yang menghasilkan perubahan bentuk yang tegak lurus dengan panjang bahan. Modulus untuk kasus pergeseran disebut modulus geser (M) yang dirumuskan menjadi

M = (F/A) / (Δx/L )

Pemampatan (3-D)

Pemampatan dirumuskan sebagai berikut:  

Ilustrasi pemampatan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:                            

Ket:

    1.         P   = Tekanan (Pa)

    2.         B   = Modulus Bulk (N/m³)  

    3.         V   = Volume Benda (m³)

    4.         ∆V = Perubahan Volume (m³)

Poisson Ratio

Poisson ratio dirumuskan sebagai berikut:

Ket:

Hubungan antara E, M, dan B

   

 

Ket:

1.         B =  Modulus Bulk (N/m³)

2.         E =  Modulus Young (N/m)

3.         V =  Poisson rasio

4.         M= Modulus Geser (N/m)

     

Radiasi: Pengertian, Proses, dan Jenis-jenis

Pengertian dan Proses Terjadinya Radiasi

Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang. Jika suatu inti tidak stabil, maka inti mempunyai kelebihan energi. Inti itu tidak dapat bertahan jika tidak stabil, suatu saat inti akan melepaskan kelebihan energi tersebut dan mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus.

Baca juga: 7 sifat-sifat gelombang

Jenis-Jenis Radiasi

Ada banyak sekali jenis-jenis radiasi. Saya di sini akan menjelaskan radiasi berdasarkan sifatnya dan sumbernya. Berdasarkan sumbernya, radiasi terbagi menjadi radiasi alam, buatan, dan sinar kosmik. Radiasi alam contohnya seperti radiasi yang dihasilkan oleh inti atom tidak stabil itu tadi. Radiasi buatan misalnya dari hasil nuklir. Radiasi kosmik berasal dari ruang angkasa.

Berdasarkan sifatnya, ada dua jenis radiasi, yaitu radiasi pengion dan non-pengion. Radiasi pengion artinya jika suatu radiasi mengenai suatu materi maka, radiasi tersebut dapat menyebabkan peristiwa ionisasi. Jika radiasi tersebut tidak menyebabkan ionisasi maka disebut radiasi non-pengion.

Apa saja yang termasuk radiasi pengion dan non-pengion??

Teman-teman silahkan lihat di gambar di atas ya. Mungkin tidak semua radiasi teman-teman pernah dengar ya. Oleh karena itu, saya tidak bahas semua radiasi tersebut, hanya yang sering dibahas di sekolah, yaitu radiasi elektromagnetik dan radiasi alfa beta.

Radiasi elektromagnetik adalah Radiasi yang terdiri atas gabungan dan interaksi gelombang magnetik dan listrik yang bergerak dengan kecepatan cahaya, misal cahaya, gelombang radio, sinar gamma, sinar-X. Semuanya dapat dipancarkan melalui vakum. Teman-teman bisa lihat pada gambar di atas mengenai rentang frekuensi radiasi elektromagnetik dalam Hz. Sebagai catatan, Mata kita hanya sensitif pada cahaya tampak atau visual. Cahaya ini yang sering kita sebut mejikuhibiniu atau warna pelangi. Pada gambar di atas dapat teman-teman lihat rentang panjang gelombang cahaya tampak dalam nanometer (nm).

Baca juga: Sejarah kemunculan sinar-X

Lalu apa itu sinar alfa dan beta, apa saja ciri-cirinya??

Setiap inti yang tidak stabil akan mengeluarkan energi atau partikel radiasi yang berbeda. Pada sebagian besar kasus, inti melepaskan energi elektromagnetik yang disebut radiasi gamma. Radiasi gamma bergerak lurus dan mampu menembus sebagian besar bahan yang dilaluinya. Dalam banyak kasus, inti juga melepaskan radiasi beta. Radiasi beta lebih mudah untuk dihentikan. Seng atap atau kaca jendela dapat menghentikan radiasi beta. Bahkan pakaian yang kita pakai dapat melindungi dari radiasi beta. Unsur-unsur tertentu, terutama yang berat seperti uranium, radium dan plutonium, melepaskan radiasi alfa. Radiasi alfa dapat dihalangi seluruhnya dengan selembar kertas. Radiasi alfa tidak dapat menembus kulit kita. Radiasi alfa sangat berbahaya hanya jika bahan-bahan yang melepaskan radiasi alfa masuk ke dalam tubuh kita. Bukan berarti sinar beta dan gamma tidak berbahaya ya, ketiga radiasi ini sama-sama berbahaya teman-teman, hanya saja berbeda tingkat bahayanya. Lebih jelasnya dapat teman-teman lihat pada tabel ya perbedaan karakteristik ketiga sinar tersebut.  O,ya tabel ini sifatnya perbandingan ya diantara ketiga partikel tsb.

                                                                                                                                                     Jika tabel terpotong, silahkan rotasi layar HP

Kategori	Alfa	Beta	Gamma
Daya tembus	Paling lemah	Sedang	Paling tinggi
Daya ionisasi	Paling tinggi	Sedang	Paling lemah
Keadaan dalam medan magnet dan listrik	Dibelokkan	Dibelokkan sangat kuat	Tidak dibelokkan

Bagi masyarakat awam, kata radiasi selalu dihubungkan dengan bom atom, kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), limbah radioaktif, radiasi dari alat-alat elektronik serta penyebab timbulnya penyakit kanker. Radiasi tidak hanya berhubungan dengan hal-hal negatif, radiasi salah satunya dimanfaatkan dalam dunia kedokteran,yaitu Rontgen. Sebagian masyarakat hanya mengetahui bahwa radiasi berasal dari ledakan nuklir dan alat-alat elektonik, namun faktanya di luar bumi banyak sekali radiasi-radiasi yang mengancam bumi. Ada 3 sumber radiasi di luar angkasa, yaitu Matahari, Galaksi, dan Magnetosfer Bumi.

Bahasan lebih lanjut mengenai Magnetosfer bisa Anda lihat pada artikel ini dan untuk Matahari bisa Anda baca di Artikel ini.

Sumber:

https://www.batan.go.id/ensiklopedi/08/01/01/02/08-01-01-02.html

7 Sifat Gelombang yang perlu Anda ketahui-Materi Fisika SMA

SIFAT-SIFAT GELOMBANG 

Muka gelombang adalah sebuah garis atau permukaan pada suatu lintasan gelombang yang sedang merambat, dimana semua partikel pada garis atau permukaan tersebut memiliki fase gelombang yang sama. Ada dua macam muka gelombang, yaitu muka gelombang lurus, dan muka gelombang lingkaran. Dalam medium homogen, gelombang akan merambat pada garis lurus, searah berkas, gelombang seperti ini disebut gelombang bidang.

Analogi dua dimensi untuk gelombang bidang adalah gelombang garis, yang merupakan suatu bagian kecil muka gelombang lingkaran yang berada pada jarak yang sangat jauh dari sumber. Gelombang dapat mengalami dispersi, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), hambur (difraksi), interferensi, efek doppler, dan polarisasi. 

Tangki riak digunakan untuk mempelajari gejala gelombang

1. Dispersi Gelombang

Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat melalui suatu medium. Suatu medium di mana laju gelombang tidak bergantung pada panjang gelombang atau frekuensinya disebut medium non dispersif.

2. Pemantulan Gelombang

Ketika sebuah gelombang menabrak sebuah penghalang atau sampai di ujung (batas) suatu medium yang dirambatinya, sebagian gelombang tersebut dipantulkan. Pada pantulan gelombang bidang, sudut yang dibentuk gelombang datang terhadap permukaan pantulan sama dengan sudut yang dibuat oleh gelombang pantulnya hukum pemantulan. Sudut datang didefinisikan sebagai sudut yang dibuat sinar (berkas) datang terhadap garis yang tegak lurus pada permukaan pantul atau sudut yang dibuat muka gelombang dengan tangen permukaan pantulan. Sedangkan, sudut pantul adalah sudut yang dibentuk oleh sinar (berkas) pantul terhadap garis yang tegak lurus pada permukaan pantulan. Hukum pemantulan berlaku untuk semua jenis gelombang. Pemantulan pada gelombang bunyi berperan penting dalam perancangan ruangan, seperti ruang perkuliahan, perpustakaan, atau gedung pertunjukan. 

3. Pembiasan Gelombang

Jika gelombang datang pada suatu permukaan batas yang memisahkan dua daerah dengan laju gelombang berbeda, sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian yang lain akan ditransmisikan (diteruskan). Pembelokan berkas gelombang yang diteruskan disebut pembiasan (refraksi).

Gambar diatas merupakan arah rambat gelombang ketika melewati batas antara air
dalam dan air dangkal. Ketika gelombang merambat dari air dalam ke air dangkal, maka :

1. Kecepatan dan panjang gelombang berubah menjadi lebih kecil.
2. Frekuensi gelombang tidak berubah (tetap). 
3. Perbandingan kecepatan gelombang pada air dalam terhadap kecepatan gelombang pada air dangkal sama dengan panjang gelombangnya.
   

Ketika gelombang dua atau tiga dimensi yang merambat pada satu medium menyebrangi perbatasan ke medium di mana kecepatannya berbeda, gelombang yang ditransmisikan dapat merambat dengan arah yang berbeda dari gelombang datang. Fenomena ini disebut pembiasan.

4. Difraksi Gelombang

Jika sebagian gelombang membentur atau dibatasi oleh suatu penghalang, penjalaran gelombang menjadi lebih rumit. Bagian muka gelombang yang tidak terhalang tidak begitu saja menjalar dalam arah berkas lurus seperti yang kita perkirakan.

     

Pembelokan atau penyebaran gelombang karena melewati suatu celah kecil atau ujung sebuah penghalang disebut difraksi. Ketika lebar celah lebih besar dibanding panjang gelombang dari berkas-berkas gelombang, efek difraksinya kecil. Ketika celah lebih sempit, efek difraksinya menjadi lebih jelas. Efek difraksi terbesar adalah saat lebar celah sama dengan panjang gelombang berkas.

5. Interferensi Gelombang

Ketika dua gelombang koheren (memiliki frekuensi dan selisih fase tetap) bertemu, maka akan terjadi interferensi (superposisi) gelombang. Peristiwa interferensi dapat kita lihat dengan mudah pada tangki riak. Jika dua sumber koheren S1 dan S2 menghasilkan dua muka gelombang lingkaran, kedua muka gelombang itu akan bertemu dan membentuk pola interferensi pada permukaan air, seperti pada gambar:

Ada dua macam penampakan interferensi yang dapat diamati, yaitu interferensi konstruktif (saling menguatkan) dan interferensi destruktif (saling melemahkan). Letak titik-titik interferensi konstruktif dan destruktif mudah ditentukan berdasarkan selisih jarak sumber S1 ke titik yang ditinjau dengan jarak sumber S2 ke titik yang sama. Selisih jarak ini dinamakan beda lintasan, yang secara matematis dinyatakan dengan:

6. Polarisasi Gelombang

Jika salah satu ujung tali ke penumpu, kemudian pegang salah satu ujung tali lainnya. Jika anda menggerakkan tangan ke atas dan ke bawah, sebuah gelombang merambat sepanjang tali. Gelombang pertama yang anda peroleh dengan cara menggerakkan tali ke arah atas dan ke arah bawah disebut polarisasi vertikal dan gelombang kedua yang anda peroleh dengan cara menggerakkan tali ke arah samping disebut polarisasi horizontal. Fenomena polarisasi inilah yang membedakan antara gelombang transversal dengan gelombang longitudinal.

Cahaya adalah gelombang transversal dan ini dapat dibuktikan dengan mempolarisasikannya. Cahaya yang tidak terpolarisasi (misalnya cahaya yang dipancarkan matahari atau cahaya dari lampu pijar) memiliki arah getar dalam semua arah yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombangnya. Namun, jika cahaya dilewatkan pada sebuah polaroid, cahaya menjadi terpolarisasi.

Beberapa aplikasi yang memanfaatkan gejala polarisasi gelombang antara lain :

• Kacamata polaroid
  

Kacamata polaroid berfungsi untuk mengurangi silau dengan cara menyeleksi salah satu arah polarisasi gelombang cahaya saja, sehingga cahaya tak terpolarisasi lainnya yang mencapai mata menjadi berkurang.

• Tekanan Pada Bahan-Bahan (Material)
  

Jika suatu bahan ditekan, ketika bahan ini membentuk bagian struktur seperti sebuah jembatan, beberapa bagian bahan boleh jadi mengalami tekanan lebih besar dibanding bagian yang lainnya. Hal ini dapat memicu kegagalan yang tidak terduga dari sebuah struktur. Untuk memeriksanya, ahli teknik biasanya membuat sebuah model dari plastik transparan. Jika model ini dilihat melalui polaroid, area konsentrasi tekanan akan terlihat dimana pita-pita berwarna saling berdekatan satu sama lain. 

• LCD (Liquid-Crystal Display)
  

Beberapa tampilan layar pada laptop biasanya terpolarisasi. Anda dapat memeriksa efek polarisasi ini dengan meletakkan selembar polaroid di atas tampilan, lalu putarlah polaroid tersebut. Anda akan mengamati bahwa tidak ada cahaya yang diteruskan ke mata anda. Cahaya yang kita terima dari langit berasal dari sinar matahari yang telah dihamburkan oleh atmosfer. Hamburan ini mempolarisasikan cahaya.

7. Efek Doppler

Jika suatu sumber gelombang dan penerima bergerak relatif satu sama lain, frekuensi yang terdeteksi oleh penerima tidak sama dengan frekuensi sumber. Ketika keduanya bergerak saling mendekati, frekuensi yang terdeteksi lebih besar daripada frekuensi sumber. Ini disebut efek Doppler.

Contoh penggunaan efek Doppler adalah penggunaan radar oleh polisi untuk mengukur kelajuan mobil. Penerapan yang penting adalah dalam bidang astronomi. Salah satu contohnya adalah dalam menentukan kecepatan galaksi yang jauh. Kecepatan ini dapat ditentukan dari pergeseran Doppler yang disebut dengan pergeseran merah (red shift) pada cahaya dari galaksi-galaksi yang jauh itu.