Kesetimbangan Benda Tegar

Pada umumnya kesetimbangan dibedakan menjadi 2 antara lain:

• Kesetimbangan partikel
• Kesetimbangan benda tegar

Benda tegar yaitu benda-benda yang terkena pengaruh gaya tidak mengalami perubahan bentuk / volume. Pada umumnya benda-benda padat dapat di anggap sebagai benda tegar.

Pada pembahasan ini dibatasi benda benda yang berada pada bidang karena benda dianggap sebagai titik materi maka hanya dibahas gerak translasi tidak membahas rotasi.
Syarat kesetimbangan partikel
ΣF = 0

Dalam hal ini pada bidang maka berlaku:
ΣFx = 0
ΣFy = 0

Sedangkan pada ruang maka berlaku
ΣFx = 0
ΣFy = 0
ΣFz = 0

Jika sebuah titik materi berada pada bidang datar dipengaruhi oleh tiga gaya dan ternyata diam maka berlaku sebagai berikut:

Baca Selengkapnya »

Gelombang Elektromagnetik

Teori Maxwell

Bila kita mempelajari gejala kelistrikan dan kemagnetan maka dapat kita simpulkan dalam 3 aturan dasar antara lain:

1. Benda yang bermuatan listrik akan menghasilkan medan listrik disekitarnya. Ingatlah hukum coulumb
2. Penghantar yang berarus listrik / muatan listrik yang bergerak dapat menimbulkan medan magnet disekitarnya. Ingatlah hukum Biot - Savart
3. Perubahan medan magnet (B) dapat menimbulkan medan listrik. Ingatlah hukum Faraday

Berdasarkan 3 kejadian tersebut maxwell menyusun suatu hipotesa: karena perubahan medan magnet dapat menimbulkan medan listrik maka harus terjadi pula sebaliknya yaitu perubahan medan listrik dapat menimbulkan medan magnet.

Gelombang elektromagnet dapat terjadi bila 2 benda bermuatan listrik berlainan jenis diletakkan pada ujung pegas kemudian pegas digetarkan.

Gambar dua muatan berlainan yang digetarkan

Karena pegas bergetar maka terjadi perubahan medan magnet persatuan waktu akibat gerakan partikel yang bermuatan listrik. Dalam hal ini ternyata juga terjadi perubahan medan listrik yang menghasilkan medan magnet ternyata gelombang medan listrik dan medan magnet keduanya saling tegak lurus dan masing-masing adalah gelombang transversal

Menurut maxwell kecepatan gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada nilai permeabilitas dan nilai permitivitas yang dinyatakan sebagai:

 

Hukum maxwell dibuktikan kebenrannya oleh R. Hennry Hertz yang ternyata besarnya kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan besarnya kecepatan cahaya, itulah sebabnya disimpulkan pula bahwa cahaya adalah peristiwa gelombang elektromagnetik. Percobaan R. H. Hertz adalah sebagai berikut:

Gambar percobaan R. H. Hertz

jika ada kumparan primer saklar (S) yang sebagai interuptor menyambung dan memutus arus (digerakkan berulang-ulang) maka perubahan medan magnet pada kumparan primer mengimbas pada  kumparan sekunder yang hal ini tampak dengan timbulnya percikan api pada ujung-ujung kumparan sekunder di A. Hal ini sesuai dengan hukum faraday ternyata penghantar B yang dilengkungkan dengan ujung berdekatan juga menimbulkan bunga api. Kejadian ini disimpulkan telah terjadi rambatan gelombang yang sebenarnya pada rambatan gelombang yang terjadi adalah perpindahan energi. Hertz pada percobaan ini juga menghitung besarnya kecepatan perpindahan energi / gelombang dari A ke B yang dihasilkan nilai kecepatan cahaya (c).

Baca Selengkapnya »

Tegangan dan Arus Listrik Bolak Balik (AC)

Tegangan dan arus bolak balik merupakan tegangan dan arus listrik yang besar dan arahnya berubah terhadap waktu. Untuk dapat menghasilkan arus listrik bolak balik (AC), dapat dilakukan dengan memutar suatu kumparan dalam suatu medan magnet permanen homogen. Biasanya untuk memperoleh arus bolak balik digunakan suatu alat yang dinamakan generator listrik, karena didalam sebuah generator listrik terdapat kumparan dan medan magnet homogen yang dapat dihubungkan dengan sebuah poros yang diputar dengan suatu tenaga lain seperti  yang digunakan dipembangkit listrik. Generator juga terdapat pada sepeda atau istilah lainnya adalah dinamo sepeda yang berfungsi untuk menghasilkan energi listrik agar dapat menyalakan lampu sepeda pada saat sepeda bergerak.

Arus bolak-balik atau alternating current (AC) adalah arus dan tegangan listrik yang besar dan nilainya berubah-ubah secara sinusoidal terhadap waktu. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan menggunakan persamaan berikut ini:

V = Vm . sin . (w.t)

I = Im . sin . (wt)

Keterangan:

V = tegangan sesaat

I = arus sesaat

Vm = tegangan maksimum

Im = arus maksimum

t = waktu

w = sudut fase

Baca Selengkapnya »

Relativitas dan Dilatasi Waktu

Relativitas merupakan suatu subjek yang sangat penting karena berkaitan dengan pengukuran tentang dimana dan kapan sebuah kejadian terjadi dan bagaimana kejadian tersebut dianalisa menurut suatu kerangka acuan yang bergerak relatif terhadap kerangka yang lain. Relativitas terbagi menjadi dua bagian, yaitu relativitas khusus (special relativity) dan relativitas umum (general relativity).

Sejarah teori relativitas

1. Relativitas Newton

Teori relativitas berhubungan dengan kejadian-kejadian yang diamati dari kerangka acuan inersial. Kerangka acuan inersial adalah suatu kerangka acuan yang berada dalam keadaan diam atau bergerak terhadap acuan lain dengan kecepatan konstan pada suatu garis lurus.

2. Transformasi Galileo

Sebelum abad 19 mekanika Newton merupakan teori yang cukup sukses dalam menjelaskan permasalahan dinamika partikel atau benda saat itu. Dalam mekanika Newton ada suatu kerangka khusus yang disebut kerangka inersial dimana hukum Newton memiliki bentuk yang sama dalam kerangka tersebut. Kerangka inersial tersebut merupakan kerangka yang memenuhi Hukum I Newton, yaitu sebuah kerangka diam atau bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap yang lain. Hubungan antara kerangka inersial satu dengan yang lainnya adalah melalui sesuatu yang disebut dengan transformasi galilean.

3. Teori Elektromagnetik Maxwell

Menjelang akhir abad 19 fenomena listrik dan magnet berhasil dirangkum dalam empat buah persamaan matematis oleh maxwell, yang disebut persamaan Maxwell untuk elektromagnetik. Kemudian teori elektromagnetik menjelaskan fenomena gelombang radio ditangan Hertz dan Young. Dari persamaan Maxwell tanpa sumber (vakum) ini diperoleh suatu konstanta universal yang disebut laju cahaya dalam vakum, yaitu c. Melalui hal tersebut dapat diambil suatu kesimpulan bahwa gelombang elektromagnetik dapat merambat tanpa medium.

4. Percobaan Michelson-Morley

Pada abad 19 para pakar fisika menggunakan hipotesa keberadaan eter sebagai medium perambatan gelombang elektromagnetik. Hipotesa eter menjelaskan bahwa alam semesta di jagad raya ini banyak dipenuhi eter yang tidak mempunyai wujud tetapi dapat menghantarkan perambatan gelombang. Percobaan eter menunjukkan bahwa medium eter itu tidak ada di alam ini. Micheson-Morley melakukan percobaan untuk mengukur kelajuan eter dengan alat interferometer. Kesimpulan hasil percobaan tersebut yaitu:

• Hipotesa yang tentang eter itu tidak benar dan menjelaskan bahwa eter di alam ini tidak ada.
• Kecepatan cahaya adalah besaran mutlak tidak bergantung pada kerangka acuan inersial.

5. Teori Relativitas Einstein

Teori yang dikemukakan oleh Einstein menjelaskan bahwa:

• Teori relati khusus, yaitu bertolak dari kerangka acuan inersial
• Teori relativitas umum, yaitu bertolak dari kerangka acuan yang bergerak dipercepat relatif terhadap acuan lain.

Baca Selengkapnya »

Tumbukan dan Momentum

Momentum (p) merupakan suatu kekuatan yang akan menjaga pada sebuah benda untuk tetap dalam gerakan. Momentum itu sndiri merupakan hasil perkalian antara massa suatu benda (m) dengan kecepatan benda (v). Apabila massa benda (m) merupakan besaran skalar, dan kecepatan benda (v) merupakan besaran vektor. Perkalian antara besaran skalar dengan besaran vektor akan menghasilkan besaran vektor. Sehingga, momentum (p) merupakan suatu besaran vektor.

Rumus momentum benda:

p = m . v

p = momentum benda dalam (kg.m/s)

m = massa benda dalam (kg)

v = kecepatan benda dalam (m/s)

Hukum kekekalan momentum diterapkan pada proses tumbukan semua jenis, dimana prinsip impuls mendasari proses tumbukan dua benda, yaitu I₁ = -I₂.
Jika dua benda A dan B dengan massa masing-masing M_A dan M_B serta kecepatannya masing-masing V_A dan V_B saling bertumbukan, maka :

M_A V_A + M_B V_B = M_A V_A + M_B V_B

V_A dan V_B = kecepatan benda A dan B pada saat tumbukan
V_A dan V_B = kecepatan benda A den B setelah tumbukan.

Dua benda yang bertumbukan akan memenuhi tiga keadaan/sifat ditinjau dari keelastisannya,

a. ELASTIS SEMPURNA : e = 1

e = (- VA' - VB')/(VA - VB)
e = koefisien restitusi.
Disini berlaku hukum kokokalan energi den kokekalan momentum.

b. ELASTIS SEBAGIAN: 0 < e < 1

Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.
Khusus untuk benda yang jatuh ke tanah den memantul ke atas lagi maka koefisien restitusinya adalah:
e = h'/h 
h = tinggi benda mula-mula
h' = tinggi pantulan benda

C. TIDAK ELASTIS: e = 0

Setelah tumbukan, benda melakukan gerak yang sama dengan satu kecepatan v',
M_A V_A + M_B V_B = (M_A + M_B) v' 
Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum

Baca Selengkapnya »