Konsep Dasar Fisika

RESUME

KONSEP DASAR FISIKA SD 2

OLEH:

NAMA          : AMRI RAZAK

NIM/ BP       : 1200557/2012

SEKSI          : R. 13       

Dosen Pembimbing: Dra. Mulyani Zen, M.Si

PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR

FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN

UPP IV BUKITTINGGI

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2013

GELOMBANG

A.    Pengertian Gelombang

Gelombang  adalah getaran yang merambat. Jadi disetiap titik yang dilalui gelomnbang terjadi getaran, dan getaran tersebut berubah fasenya sehingga tampak  sebagai getaran yang merambat. Gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya. Satu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menhitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal). Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu detik.Terkait dengan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibagi menjadi dua yaitu gelombang tranversal dan gelombang longitudinal.

B.     Macam-macam Gelombang

1.      Gelombang berdasarkan arah perambatannya:

¨      Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getaranya tegak lurus arah rambatanya. Satu gelombang terdiri atas satu lembah dan satu bukit. Contohnya:  riak gelombang air, benang yang digetarkan.

¨      Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah merambat dalam arah yang berimpitan dengan arah getaran pada tiap bagian yang ada. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan renggangan. Contohnya:  slingki/ pegas yang ditarik kesamping lalu dilepas.

2.      Gelombang berdasarkan medium perambatannya:

¨      Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran/permbatan sebuah gelombang. Contoh: Suara merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara). Tanpa udara, suara tidak dapat dirambatkan. Di pantai dapat dilihat ombak, yang merupakan gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya.

¨      Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik  adalah gelombang yang dapat merambat walaupun tidak ada medium. Cahaya matahari dapat sampai kebumi walaupun antara matahari dan bumi terdapat suatu ruang hampa (tanpa medium). Usikan pada gelombang cahaya adalah berupa medan listrik dan medan magnetik yang saling tegak lurus, menghasilkan perambatan gelombang yang tegak lurus terhadap kedua usikan ini. Seperti diketahui bahwa medan listrik dan medan magnet dapat merambat tanpa memerlukan medium. Elektromagnetik memiliki spektrum gelombang. Contoh gelombang suara, radio, TV, sinar-X, sinar Gamma.

3.      Gelombang berdasarkan amplitudonya:

¨      Gelombang Berjalan/ Dinamis

Gelombang berjalan/ dinamis adalah gelombang yang memiliki amplitudo tetap pada titik yang dilewatinya.

¨      Gelombang Stasioner

Gelombang stasioner adalah gelombang yang amplitudonya berubah-ubah. Gelombang stasioner terjadi karena interferensi terus menerus antara gelombang datang dan gelombang pantul yang memiliki frekuensi dan amplitudo sama, dan bergerak dengan arah berlawanan.

Besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran dalam getaran. Besarannya adalah sebagai berikut ini:

1. Periode (T) adalah banyaknya waktu yang diperlukan untuk satu gelombang.
2. Frekuensi (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon.
3. Amplitudo (A) adalah simpangan maksimum suatu gelombang.
4. Cepat rambat (v) adalah besarnya jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.
5. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam 1 periode. Atau besarnya jarak satu bukit satu lembah.

Persamaan yang digunakan dalam gelombang adalah sebagai berikut :

Bentuk persamaan umum gelombang:

Y = A sin (ωt kx)

ω = frekuensi sudut gelombang

A = amplitudo

T = t/n f = n/t

dan

T = 1/f f = 1/T

T = periode (s)

t = waktu (s)

n = banyaknya gelombang (kali)

f = frekuensi (Hz)

Untuk menentukan cepat rambat gelombang digunakan persamaan ;

v = λ.f atau v = λ/T

λ = panjang gelombang (m)

v  = cepat rambat gelombang (m/s)

C.     Sifat – Sifat Gelombang

a.      Gelombang dapat dipantulkan (Refleksi)

Gambar:refraksi.gelombang.jpg

Bunyi dapat dipantulkan apabila gelombang bunyi mengenai permukaan benda yang keras, seperti permukaan dinding, batu, semen, besi, kaca dan seng. Pemantulan gelombang pada tangki riak, pada pemantulan ini diperoleh gelombang lingkaran yang pusatnya adalah sumber gelombang S. Gelombang pantul yang dihasilkan oleh bidang lurus juga berupa gelombang lingkaran S sebagai pusat lingkaran. Jarak S ke bidang pantul sama dengan jarak s ke bidang pantul.

 Menurut Hukum Snellius, gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama dengan sudut pantul. Untuk gelombang dua atau tiga dimensi seperti gelombang air, kita mengenal dengan istilah  muka gelombang dan sinar gelombang.

Muka Gelombang

Muka gelombang (Front wave) didefinisikan sebagai tempat kedududkan titik – titik yang memiliki fase yang sama, Pada gelombang, pada gambar di samping ini menunjukkan lingkaran – lingkaran tersebut merupakan muka gelombang. Jarak antara muka gelombang yang berdekatan sama dengan satu gelombang (λ). Sinar gelombang adalah garis yang ditarik dengan arah tegak lurus terhadap muka gelombang.

Bila gelombang melingkar merambat terus kesegala arah maka pada jarak yang jauh dari sumber gelombang,kita akan melihat muka gelombang yang hampir lurus, seperti halnya gelombang air laut yang sampai dipantai. Muka gelombang yang seperti ini disebut sebagai muka gelombang bidang.

b.      Gelombang dapat dibiaskan (Refraksi)

Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan gelombang  setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Pada pemantulan gelombang, gelombang yang tiba di batas medium akan dipantulkan ke arah semula. Pada pembiasan, gelombang yang mengenai bidang batas antara dua medium, sebagian akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan atau dibiaskan. Gelombang yang dibiaskan ini akan mengalami pembelokan arah dari arah semula tergantung pada mediumnya.

Pada medium kedua, cepat rambat gelombang mengalami perubahan dan perubahan ini pun tergantung pada mediumnya. Dengan kata lain, pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan gelombang etelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda.

 Gambar:refraksi gelombang1.jpg

Pada gambar diatas diperlihatkan pembiasan cahaya dari medium udara dengan indeks bias n, ke medium air yang memiliki indeks bias n₂.

Menurut Hukum Snellius tentang pembiasan:

1.      Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pads satu hidang datar.

2.      Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke medium dengan indeks bias yang lebih besar dibiaskan mendekati garis normal, dan sebaliknya.

3.      Perbandingan nilai sinus sudut datang (sin i) terhadap sinus sudut bias (sin r) dari satu medium ke medium lainnya selalu tetap. Perbandingan ini disebut sehagai indeks bias relatif suatu medium terhadap medium lain.

Secara matematis Hukum Snellius dapat dirumuskansebagai berikut:

n1 sin⁡ i = n2 sin⁡ r  atau   n2 /n1 = sin⁡ i / sin ⁡r

keterangan:

n₁   =    indeks bias medium pertama,

n₂   =    indeks bias medium kedua,

i     =    sudut datang,

r     =    sudut bias

n_2,1  =   indeks bias relative medium 2 terhadap medium 1.

Indeks bias mutlak didefinisikan sebagai berikut:

n= c/v

c = laju cahaya di ruang hampa

v = laju cahaya dalam suatu medium

Indeks bias mutlak ruang hampa (n₁ = 1) ke dalam air (n₂), indeks bias n₂ menjadi indeks bias mutlak dan dituliskan sebagai berikut:

n2= sin i / sin r

Gambar (a) menunjukkan gelombang air merambat dari satu medium menuju ke medium lain setelah melewati bidang batas antara kedua medium, gelombang tersebut mengalami pembelokan. Pada peristiwa tersebut terjadi perubahan arah rambat gelombang dan panjang gelombang λ2 lebih pendek dari pada λ1.

Gambar (b) menunjukkan adanya perubahan kecepatan gelombang. Gelombang merambat dari medium yang memiliki indeks bias n₁ ke medium lain dengan indeks bias n₂.

Keterangan :

a)      Perubahan panjang gelombang, λ₂ lebih pendek dari pada λ₁.

b)      Perubahan kecepatan gelombang, v₁ lebih kecil dari pada v₂.

Dari kedua gambar tersebut diturunkan persamaan pembiasan gelombang sebagai berikut:

sin⁡i/sin⁡r  = v1/v2 = (fλ1)/(fλ2 )= λ1/λ2

Dari satu medium ke medium lainnya, frekuensi gelombang tetap. Jadi yang mengalami perubahan adalah kecepatan dan panjang gelombang.

c.       Gelombang dapat dipadukan (Interferensi )

 Keterangan:        

a)      Dua Gelombang Sefase

b)      Dua gelombang berlawanan fase

Dua gelombang disebut sefase, jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama dan pada setiap saat yang sama memiliki arah simpangan yang sama pula. Adapun dua gelombang disebut berlawanan fase, jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama, dan pada setiap seal yang sama memiliki arah simpangan yang berlawanan.

Untuk mengamati interterensi dari dua buah gelombang dapat digunakan sebuah tangki rink (ripple tank). Pertemuan kedua gelombang akan mengalami inter¬ferensi..lika pertemunan kedua gelombang saling menguatkan, disebut interf reusi maksimum atau interferensi konstruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombang sefase. Akan tetapi, jika pertemuan gelombang saling melemahkan, disebut interferensi minimum atau interferensi destruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombangnya berlawanan fase.

Jika dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase mengalami interferensi, akan didapatkan seperti gambar dibawah ini:

Keterangan:

a.       Interferensi maksimum dua gelombang sefase

b.      Interferensi minimum dua gelombang berlawanan fase

d.      Gelombang dilenturkan (Difraksi )

Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke seluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah dinamakan difraksi gelombang.

Jika penghalang celah yang diberikan oleh lebar, maka difraksi tidak begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang melalui celah hanya melentur di bagian tepi celah. Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat dengan orde panjang gelombang, maka difraksi gelombang  sangat jelas. Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran-lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya seperti ditunjukkan pada gambar d1. d2  

Gambar d.1 Pada celah lebar, hanya muka gelombang pada tepi celah saja melengkung	Gambar d.2 Pada celah sempit, difraksi gelombang tampak jelas.

Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit. Pada suatu medium yang serba sama, gelombang akan merambat lurus. Akan tetapi, jika pada medium tersebut gelomhang terhalangi, bentuk dan arah perambatannya dapat berubah.

Sebuah gelombang pada permukaan air merambat lurus. Kernudian, gelombang tersebut terhalang oleh sebuah penghalang yang memiliki sebuah celah sempit. Gelombang akan merambat melewati celah sempit tersebut. Celah sempit seolah-olah merupakan sumber gelomhang baru. Oleh karena itu. setelah melewati celah sempit gelombang akan merambat membentuk Imgkaran-lingkaran dengan celah sempit tersebut sebagai pusatnya.

e.       Dispersi Gelombang

Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium.

Perubahan bentuk gelombang ketika melewati suatu medium disebut dispersi gelombang. Gelombang longitudinal, seperti gelombang bunyi, kecil sekali mengalami disperse atau bahkan tidak sama sekali. Sifat inilah yang digunakan dalam pencitraan dengan mengunakan USG (Ultra Sonografi).

Gelombang cahaya mengalami dispersi. Dengan sifat dispersi gelombang cahaya pada prisma, kita dapat menentukan lebar spektrum matahari. Misalkan cahaya polikromatik (cahaya matahari) dilewatkan pada prisma dengan indeks bias n2 dalam medium berindeks bias n1, dan sudut pembias β seperti pada gambar dibawah ini.

Besar sudut yang dibentuk antara sinar yang masuk ke prisma dan yang keluar prisma disebut sudut deviasi, yang besarnya dapat ditulis sebagai berikut:

D=i+r'β

Keterangan:

β = sudut pembias prisma

i = besar sudut cahaya datang ke prisma

r’ = besar sudut cahaya saat meninggalkan prisma

Dengan menggunaka hukum Snellius, kita dapat menghitung sudut deviasi minimum sebagai berikut:

Dm=2iβ

Bila sudut pembias lebih besar dari 150 (β > 150) besar sudut deviasi minimum n₁ sin ((Dm+ β))/2= n_2 sin⁡(β/2)

Bila sudut pembias lebih kecil dari 150 (β < 150) maka :

Dm =(n2/n1 1)β

Keterangan:

n₁ = indeks bias medium di sekitar prisma, bila udara n = 1

Dm = sudut deviasi minimum (derajat)

Sudut Dispersi

Bila cahaya putih (polikromatik) atau cahaya matahari melewati suatu prisma maka cahaya yang keluar dari prisma berupa spektrum cahaya matahari yang terdiri atas warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nilla, dan ungu. Penguraian warna polikromatik menjadi warna monokromatik yang disebabkan oleh perbedaan cepat rambat dari masing – masing warna disebut dengan disperse. Setiap warna cahaya memiliki sududt deviasi minimum masing – masing. Selisih deviasi warna ungu dengan warna merah disebut sudut dispersi. Jadi, lebar sudut disperse atau lebar spectrum matahari dapat dinyatakan sebagai berikut:

φ= (nμ 1)β  (nm1)β atau φ= (nμ nm )β

Keterangan:

nµ = indeks bias sinar ungu

nm = indeks bias sinar merah

φ = sudut disperse

β = sudut pembias prisma

f.        Polarisasi Gelombang

Gelombang yang hanya merambat pada satu bidang disebut gelombang terpolarisasi linier, sedangkan gelombang yang merambat tidak pada satu bidang disebut gelombang takterpolarisasi.

Keterangan :

a)      Gelombang terpolarisasi linier pada arah vertical

b)      Gelombang terpolarisasi linier pada arah horizontal

c)      Gelombang takterpolarisasi

Gelombang cahaya terpolarisasi adalah gelombang cahaya yang getarannya hanya dalam satu bidang, proses untuk mengubah cahaya takterpolarisasi menjadi cahaya terpolarisasi dikenal sebagai polarisasi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Wirasasmita,omang,dkk.1977.Pendidikan IPA 3.Jakarta:UT

http://fisikastudycenter.com/rumus-fisika/267-rumus-gelombang-bunyi-xii-sma

http://www.scribd.com/doc/148698766/Fisika-gelombang-bunyi

http://inkamadu.blogspot.com/2012/08/Gelombang-bunyi.html

http://vickygelombangbunyi.blogspot.com/

BUNYI DAN SIFATNYA

A.    Pengertian Dan Arti Definisi Bunyi

Bunyi adalah suatu bentuk gelombang longitudinal yang merambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh partikel zat perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, dan gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara.

Karakteristik Bunyi ada beberapa macam antara lain  :

·         Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur.

·         Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur.

·         Warna bunyi adalah bunyi yang frekuensinya sama tetapi terdengar berbeda.

·         Dentum adalah bunyi yang amplitudonya sangat besar dan terdengar mendadak.

B.     Kecepatan Bunyi / Cepat Rambat Bunyi di Udara

Pada suhu udara 15⁰C bunyi dapat merambat di udara bebas pada kecepatan 340 m/s. Rumus cepat rambat bunyi adalah v = S/t yaitu jarak tempuh dibagi waktu tempuh. Bunyi tidak dapat terdengar pada ruang hampa udara karena bunyi membutuhkan zat perantara untuk menghantarkan bunyi baik zat padat, cair maupun gas.

Karena bunyi merupakan gelombang  maka bunyi mempunyai cepat rambat yang dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :

   Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat.

   Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam persamaan matematis (v = v₀ + 0,6.t) dimana v₀ adalah cepat rambat pada suhu nol derajat dan t adalah suhu medium.

C.     Getaran

Getaran adalah gerakan bolak-balik yang ada di sekitar titik keseimbangan di mana kuat lemahnya dipengaruhi besar kecilnya energi yang diberikan. Satu getaran frekuensi adalah satu kali gerak bolak-balik penuh. Titik kesetimbangan adalah titik dimana saat benda diam. Contoh getaran adalah gerak bandul atau ayunan, gendang yang dipukul, dan lain-lain.

Yang sering membuat kita bingung adalah apakah gerak jarum jam dan gerak kipas angin termasuk getaran? Jawabnya tidak karena gerak jarum jam dan gerak kipas angin tidak mempunyai titik kesetimbangan atau dalam arti titik kesetimbangannya dapat diletakkan dimana saja. Gerak jarum jam dan gerak kipas angin termasuk gerak melingkar.

Ada beberapa besaran yang perlu diperhatikan dalam mempelajari getaran yaitu:

·         Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik atau ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam satuan waktu yang diberikan. Rumus frekuensi adalah jumlah getaran dibagi jumlah detik waktu. Untuk menghitung frekuensi, seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Pada Sistem Satuan Internasional, hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali per detik.

·         Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran. Periode dilambangkan dengan T dan bersatuan sekon.

·         Simpangan adalah jarak yang ditempuh benda bergetar dan dihitung dari titik kesetimbangan. Simpangan dilambangkan dengan y dan bersatuan meter.

·         Amplitudo adalah simpangan maksimum yang ditempuh benda bergetar. Amplitudo dilambangkan dengan A dan bersatuan meter.

Hal penting lain yang harus diketahui dalam belajar tentang getaran adalah sebagai berikut :

Untuk getaran pada bandul massa bandul dan amplitudo tidak mempengaruhi besarnya frekuensi dan periode. Tetapi massa mempengaruhi besarnya frekuensi dan periode pada getaran pegas (getaran selaras). Berikut ini hubungan antara frekuensi dengan periode f = n/t sedangkan T = t/n. Bila kedua persamaan ini digabungkan maka akan diperoleh persamaan baru yaitu f = 1/T atau T = 1/f.

D.    Energi Bunyi

Energi bunyi biasa disebut dengan intensitas bunyi yang menyatakan energi bunyi tiap satuan waktu yang menembus tiap satuan luas suatu bidang secara tegak lurus (Intensitas bunyi adalah besarnya daya bunyi tiap satuan luas bidang). Dari definisi tersebut intensitas bunyi dapat dinyatakan dengan persamaan : I =

Dimana, P = daya bunyi ( watt )

A = luas bidang ( m² )

I = intensitas bunyi (watt/m²)

Apabila sumber bunyi berupa sebuah titik dan bersifat isotropis (menyebar ke segala arah), maka bidang yang ditembus oleh daya bunyi merupakan bidang kulit bola ( A = 4πr² ). Maka persamaan intensitas bunyi di atas dapat dituliskan sebagai berikut :  I =

, dimana r = jarak sumber bunyi ke suatu titik.

Dari persaman di atas, maka dapat disimpulkan bahwa intensitas bunyi di satu titik berbanding terbalik dengan kuarat jarak titik tersebut ke sumber bunyi. Sehingga jika sebuah titik yang berjarak r₁ dari sumber bunyi memiliki intensitas I₁ dan titik yang berjarak r₂ dari sumber bunyi memiliki intensitas I₂, maka akan berlaku persamaan:   I₁ : I₂ =  :

Dimana :

I₁ = intensitas bunyi di titik 1 (w/m²)

I₂ = intensitas bunyi di titik 2 (w/m2)

Taraf Intensitas bunyi didefinisikan sebagai nilai logaritma dari perbandingan antara intensitas suatu bunyi dengan intensitas standar ( intensitas ambang pendengaran ). Besarnya Taraf Intensitas bunyi dinyatakan dengan persamaan :  TI = 10 log

Dimana : TI = Taraf intensitas bunyi (dB)

I = intensitas bunyi ( w/m² )

I0= intensitas ambang pendengaran

I₀ = 10^-12 w/m²

Ambang pendengaran didefinisikan sebagai inensitas bunyi terkecil yang masih dapat didengar oleh telinga normal. (I₀ = 10^-12 w/m² ).

Sumber Energi Bunyi

Benda-benda yang menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Kita juga dapat menghasilkan bunyi karena mempunyai pita suara. Alat-alat musik juga merupakan sumber bunyi. Ada bermacam-macam cara untuk memainkan alat musik agar berbunyi. Sebagai contoh gitar dan kecapi. Alat ini dapat menghasilkan bunyi jika dawainya dipetik. Sebagian besar alat musik dilengkapi resonator. Resonator merupakan ruang udara yang berfungsi untuk memperkuat bunyi.

Alat musik yang dilengkapi resonator antara lain gitar dan biola. Ketika senar pada gitar dipetik, akan terjadi getaran pada senar tersebut. Adanya getaran senar menyebabkan bergetarnya udara di dalam kotak gitar. Peristiwa ini disebut resonansi. Resonansi inilah yang menyebabkan bunyi menjadi lebih kuat.

Bunyi akan terdengar kuat ketika kita berada di dekat sumber bunyi. Bunyi terdengar semakin melemah jika kita menjauhi sumber bunyi. Bunyi yang dihasilkan berbagai benda ada yang kuat, lemah, melengking, atau bernada rendah.

Suatu benda bergetar dengan frekuensi rendah akan menghasilkan bunyi yang rendah. Getaran berfrekuensi tinggi akan menghasilkan bunyi yang tinggi atau melengking. Berdasarkan kuat lemahnya atau frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi tiga jenis.

a.       Infrasonik

Infrasonik adalah bunyi yang sangat lemah. Jumlah getaran bunyinya kurang dari 20 getaran per detik. Kita tidak dapat mendengarkan bunyi ini. Hanya hewan-hewan seperti jangkrik, angsa, dan anjing yang dapat mendengarkannya.

b.      Audiosonik

Audiosonik adalah jenis bunyi yang dapat kita dengar. Jumlah getaran bunyinya berkisar antara 20 sampai 20.000 getaran per detik.

c.       Ultrasonik

Ultrasonik adalah bunyi yang sangat kuat, di atas audiosonik. Jumlah getaran bunyinya lebih dari 20.000 getaran per detik. Bunyi ini juga tidak dapat kita dengar. Hewan yang dapat menangkap bunyi ini, misalnya kelelawar dan lumba-lumba.

Sifat-Sifat Energi Bunyi

a.       Bunyi Dapat Merambat Melalui Zat Padat, Zat Cair, dan Gas .

Getaran bunyi merambat dalam bentuk gelombang. Oleh karena itu, bunyi yang merambat disebut gelombang bunyi. Gelombang bunyi dapat merambat melalui zat padat, cair, dan gas. Perambatan berlangsung paling cepat melalui udara. Gelombang bunyi tersebut mirip seperti gelombang air.

Perhatikan gambar di samping! Jika kita melempar kerikil ke dalam air yang tenang, terbentuklah gelombang air.

b.      Bunyi Dapat Diserap dan Dipantulkan

Ketika merambat ke tempat lain, bunyi dapat mengenai benda-benda di sekitarnya. Apa yang terjadi jika bunyi mengenai tembok atau benda lainnya? Bunyi yang mengenai permukaan suatu benda dapat dipantulkan ataupun diserap. Jika bunyi mengenai dinding, akan dipantulkan. Oleh karena itu, bunyi tersebut mengalami pemantulan. Biasanya benda yang keras, rapat, dan mengkilat bersifat memantulkan bunyi. Apa yang terjadi ketika bunyi itu mengenai stirofoam atau gabus? Bunyi radio yang terlebih dahulu mengenai stirofoam akan terdengar lebih lemah. Lemahnya bunyi ini terjadi karena sebagian bunyi itu diserap. Umumnya benda atau bahan yang berpori bersifat menyerap bunyi. Benda lain yang dapat menyerap bunyi yaitu karpet.

Ketika lonceng sekolah berbunyi, tentu seluruh siswa yang ada di sekitar sekolah akan mendengarnya. Bunyi lonceng merambat melalui udara. Udara merupakan benda gas. Pada saat lonceng bergetar, getarannya mendorong molekul udara di sekitarnya. Molekul udara ini kemudian menabrak lebih banyak molekul udara lainnya sehingga gelombang bunyi dapat berpindah tempat. Ketika gelombang bunyi mencapai telinga kita, terdengarlah bunyi.

Benda-benda yang dapat menyerap bunyi dinamakan peredam bunyi. Bahan-bahan ini banyak dipasang pada dinding sebelah dalam ruangan studio musik ataupun studio rekaman. Dengan dilapisi peredam bunyi, suara musik yang keras tidak terdengar dari luar studio. Selain itu, pemasangan peredam bunyi juga untuk menghindari terjadinya gaung. Apakah gaung itu? Gaung adalah bunyi pantul yang terdengar kurang jelas atau tidak sejelas bunyi aslinya. Gaung terjadi karena bunyi pantul bercampur dengan bunyi asli. Akibatnya, bunyi pantul ini mengganggu pendengaran.

Oleh karena itu, untuk meniadakan gaung pada gedung bioskop atau gedung pertemuan perlu dipasangi bahan peredam bunyi.

Gema adalah bunyi pantul yang terdengar jelas seperti bunyi aslinya. Gema terjadi jika jarak antara sumber bunyi dan dinding pemantul bunyi cukup jauh. Gema akan terjadi jika kita berteriak di tengah-tengah stadion sepak bola atau di lereng bukit. Jenis bunyi pantul lain adalah bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli. Sifat bunyi pantul ini yaitu memperkuat bunyi asli. Contohnya suara kita ketika bernyanyi di dalam kamar mandi.

E.     Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah.  Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara dan menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia, Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.

Sifat-Sifat Umum dari Gelombang Bunyi

a.       Gelombang bunyi memerlukan medium dalam perambatannya

Karena gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik, maka dalam perambatannya bunyi memerlukan medium. Hal ini dapat dibuktikan saat dua orang astronout berada jauh dari bumi dan keadaan dalam pesawat dibuat hampa udara, astronout tersebut tidak dapat bercakap-cakap langsung tetapi menggunakan alat komunikasi seperti telepon. Meskipun dua orang astronout tersebut berada dalam satu pesawat.

b.      Gelombang bunyi mengalami pemantulan (refleksi)

Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan sehingga gelombang bunyi juga dapat mengalami hal ini. Hukum pemantulan gelombang: sudut datang = sudut pantul juga berlaku pada gelombang bunyi. Hal ini dapat dibuktikan bahwa pemantulan bunyi dalam ruang tertutup dapat menimbulkan gaung. 

c.       Gelombang bunyi mengalami pembiasan (refraksi)

Salah satu sifat gelombang adalah mengalami pembiasan. Peristiwa pembiasan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari. Hal ini disebabkan karena pada pada siang hari udara lapisan atas lebih dingin daripada dilapisan bawah. Karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi dilapisan udara atas lebih kecil daripada dilapisan bawah, yang berakibat medium lapisan atas lebih rapat dari medium lapisan bawah. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari. Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara atas kelapisan udara bawah.

d.      Gelombang bunyi mengalami pelenturan (difraksi)

Gelombang bunyi sangat mudah mengalami difraksi karena gelombang bunyi diudara memiliki panjang gelombang dalam rentang sentimeter sampai beberapa meter. Seperti yang kita ketahui, bahwa gelombang yang lebih panjang akan lebih mudah didifraksikan. Peristiwa difraksi terjadi misalnya saat kita dapat mendengar suara mesin mobil ditikungan jalan walaupun kita belum melihat mobil tersebut karena terhalang oleh bangunan tinggi dipinggir tikungan.

e.       Gelombang bunyi mengalami perpaduan (interferensi)

Gelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang atau interferensi, yang dibedakan menjadi dua yaitu interferensi konstruktif atau penguatan bunyi dan interferensi destruktif atau pelemahan bunyi. Misalnya waktu kita berada diantara dua buah loud-speaker dengan frekuensi dan amplitudo yang sama atau hampir sama maka kita akan mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian.

Beberapa manfaat gelombang bunyi dalam hal ini pantulan gelombang bunyi adalah:

1. Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut disini yang digunakan adalah bunyi ultrasonik
2. Mendeteksi janin dalam rahim, biasanya menggunakan bunyi infrasonik
3. Mendeteksi keretakan suatu logam dan lain-lain.
4. Diciptakannya speaker termasuk manfaat dari bunyi audiosonik.

F.      Efek Doppler

Persamaannya adalah sebagai berikut :

fp =

dengan syarat :

Vp(+) jika pendengar mendekati sumber bunyi

Vp (-)jika pendengar menjauhi sumber bunyi

Vs(+)jika sumber bunyi menjauhi pendengar

Vs(-)jika sumber bunyi  mendekati pendengar

Hubungan diatas mempunyai arti bahwa antara frekuensi dan periode hubungannya berbanding terbalik yaitu bila frekuensi besar maka periodenya akan kecil, begitu juga sebaliknya bila periodenya besar maka frekuensinya akan kecil.

G.    Jenis-Jenis Gangguan Pendengaran

Banyak orang menghubungkan gangguan pendengaran dengan usia tua. Meskipun gangguan pendengaran memang karena usia tua, ada banyak penyebab lain dari gangguan tersebut. Hal ini meliputi keturunan, akibat penyakit dan sebab lain yang tidak diketahui asal mulanya.

Gangguan pendengaran biasanya dibagi ke dalam dua kategori: gangguan pendengaran konduktif dan gangguan pendengaran sensorineural, tergantung dari bagian telinga mana gangguan pendengaran tersebut berasal. Seorang anak bisa juga memiliki gangguan pendengaran campuran yang merupakan kombinasi dari keduanya. Mengetahui jenis gangguan pendengaran adalah penting untuk memberikan penanganan yang tepat.

DAFTAR PUSTAKA

Wirasasmita,omang,dkk.1977.Pendidikan IPA 3.Jakarta:UT

http://inkamadu.blogspot.com/2012/08/Gelombang-bunyi.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Bunyi

http://vickygelombangbunyi.blogspot.com/

http://fisikastudycenter.com/rumus-fisika/267-rumus-gelombang-bunyi-xii-sma

http://www.scribd.com/doc/148698766/Fisika-gelombang-bunyi

CAHAYA

A.    PENGERTIAN CAHAYA

            Ada dua pendapat mengenai cahaya, yaitu cahaya dianggap sebagai gelombang dan cahaya dianggap sebagai partikel.           Setiap pendapat ini mempunyai alasan masing-masing dan keduanya telah dibuktikan secara eksperimen.

            Isaac Newton menyatakan bahwa cahaya adalah partikel-partikel kecil yang disebut korpuskel. Bila suatu sumber cahaya memancarkan cahaya maka partikel-partikel tersebut akan mengenai mata dan menimbulkan kesan akan benda tersebut.

            Huygens menyatakan bahwa cahaya merupakan gelombang, karena sifat-sifat cahaya mirip dengan sifat-sifat gelombang bunyi. Perbedaan antara gelombang cahaya dan gelombang bunyi terletak pada panjang gelombang dan frekuensinya.

            Maxwell menyatakan bahwa sesungguhnya cahaya merupakan gelombang elektromagnetik karena kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar 3 × 108 m/s. Gelombang elektromagnetik tercipta dari perpaduan antara kuat medan listrik dan kuat medan magnet yang saling tegak lurus. Gelombang elektromagnetik juga termasuk gelombang transversal, yang ditunjukkan dengan peristiwa polarisasi.

            Euclid (Alexandria) Dalamnya Optica ia mencatat bahwa perjalanan cahaya dalam garis lurus dan menjelaskan hukum refleksi. Dia percaya bahwa visi akan melibatkan sinar dari mata ke obyek terlihat dan ia mempelajari hubungan antara ukuran jelas dari objek dan sudut-sudut yang mereka subtend di mata. Hero (juga dikenal sebagai Heron) di Alexandria. Dalam karyanya Catoptrica, Hero menunjukkan dengan metode geometri bahwa jalan sebenarnya yang diambil oleh sebuah sinar cahaya dipantulkan dari sebuah cermin pesawat yang lebih pendek daripada jalur tercermin lain yang mungkin diambil antara sumber dan titik pengamatan.

Robert Grosseteste (Inggris) scholarum. Magister dari Universitas Oxford dan pendukung pandangan bahwa teori harus dibandingkan dengan observasi, Grosseteste menganggap bahwa sifat cahaya memiliki arti khusus dalam filsafat alam dan menekankan pentingnya matematika dan geometri di mereka belajar. Dia percaya bahwa warna terkait dengan intensitas dan bahwa mereka memperpanjang dari putih menjadi hitam, putih yang paling murni dan berbaring di luar merah dengan hitam tergeletak di bawah biru. pelangi itu menduga sebagai akibat refleksi dan refraksi cahaya matahari oleh lapisan dalam 'awan berair' tapi pengaruh tetesan individu tidak dianggap. Dia memegang melihat, bersama dengan orang-orang Yunani sebelumnya, bahwa  visi melibatkan emanasi dari mata ke objek yang dirasakan.

            Roger Bacon (Inggris). Seorang pengikut Grosseteste di Oxford, Bacon diperpanjang pekerjaan Grosseteste di optik. Ia menganggap bahwa kecepatan cahaya terbatas dan bahwa disebarluaskan melalui media dengan cara yang analog dengan propagasi suara. Dalam karyanya Opus Maius, Bacon menggambarkan studinya atas perbesaran benda kecil dengan menggunakan lensa cembung dan menyarankan agar mereka bisa menemukan aplikasi di koreksi penglihatan yang rusak. Dia menghubungkan fenomena pelangi untuk refleksi sinar matahari dari hujan individu.

Al-Kindi (801 M – 873 M) Ilmuwan Muslim pertama yang mencurahkan pikirannya untuk mengkaji ilmu optik adalah Al-Kindi (801 M – 873 M). Hasil kerja kerasnya mampu menghasilkan pemahaman baru tentang refleksi cahaya serta prinsip-prinsip persepsi visual. Secara lugas, Al-Kindi menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkan Aristoteles. Dalam pandangan ilmuwan Yunani itu, penglihatan merupakan bentuk yang diterima mata dari obyek yang sedang dilihat. Namun, menurut Al-Kindi penglihatan justru ditimbulkan daya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat.

Ibnu Sahl (940 M – 100 M) Sarjana Muslim lainnya yang menggembangkan ilmu optik adalah Ibnu Sahl (940 M – 100 M). Sejatinya, Ibnu Sahl adalah seorang matematikus yang mendedikasikan dirinya di Istana Baghdad. Pada tahun 984 M, dia menulis risalah yang berjudul On Burning Mirrors and Lenses (pembakaran dan cermin dan lensa). Dalam risalah itu, Ibnu Sahl mempelajari cermin membengkok dan lensa membengkok serta titik api cahaya. Ibnu Sahl pun menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara dengan hukum Snell. Dia menggunakan hukum tentang pembiasan cahaya untuk memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahanya berada di sebuah titik di poros.

            Berdasarkan penelitian-penelitian lebih lanjut, cahaya merupakan suatu gelombang elektromagnetik yang dalam kondisi tertentu dapat berkelakuan seperti suatu partikel. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat. Sehingga cahaya dapat merambat tanpa memerlukan medium. Oleh karena itu, cahaya matahari dapat sampai ke bumi dan memberi kehidupan di dalamnya. Cahaya merambat dengan sangat cepat, yaitu dengan kecepatan3 × 108 m/s, artinya dalam waktu satu sekon cahaya dapat menempuh jarak 300.000.000 m atau 300.000 km.

B.     SIFAT-SIFAT CAHAYA

             Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Karenanya cahaya memiliki sifat-sifat umum dari gelombang, antara lain:

a.       Dalam suatu medium homogen (contoh: udara), cahaya merambat lurus. Perambatan cahaya disebut juga sebagai sinar. Cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber cahaya merambat ke segala arah. Bila medium yang dilaluinya homogen, maka cahaya merambat menurut garis lurus. Bukti cahaya merambat lurus tampak pada berkas cahaya matahari yang menembus masuk ke dalam ruangan yang gelap. Demikian pula dengan berkas lampu sorot pada malam hari. Berkas-berkas itu tampak sebagai batang putih yang lurus. Pada bidang batas antara dua medium (contoh: bidang batas antara udara dan air), cahaya dapat mengalami pemantulan atau pembiasan.

b.      Jika melewati celah sempit, dapat mengalami lenturan.

c.       Dapat mengalami interferensi.

d.      Dapat mengalami polarisasi.

e.       Cahaya Menembus Benda Bening

Cahaya dapat masuk ke dalam rumah selain melalui celah-celah juga melalui kaca jendela yang ada di rumah. Kaca yang bening dapat ditembus oleh cahaya matahari.

f.       Sifat-sifat Cahaya Apabila Mengenai Cermin Datar dan Cermin Lengkung (Cekung dan Cembung)

Sifat-sifat cahaya yang dihasilkan oleh cermin tentunya berbeda-beda sesuai dengan bentuk permukaan cermin tersebut. Berdasarkan permukaannya, cermin dikelompokkan menjadi tiga, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung. Cermin datar adalah cermin yang permukaan pantulnya datar. Contohnya cermin yang ada di meja rias. Cermin cekung adalah cermin yang pemukaan pantulnya berupa cekungan. Cekungan ini seperti bagian dalam dari bola. Contohnya bagian dalam lampu senter dan lampu mobil. Cermin cembung adalah cermin yang permukaan pantulnya berupa cembungan. Cembungan ini seperti bagian luar suatu bola. Contohnya spion pada mobil dan motor.

Sifat-sifat cahaya yang mengenai cermin datar

v  Bayangan benda tegak dan semu. Bayangan semu adalah bayangan yang dapat kita lihat dalam cermin, tetapi di tempat bayangan tersebut tidak terdapat cahaya pantul.

v  Besar dan tinggi bayangan sama dengan besar dan tinggi benda sebenarnya.

v  Jarak benda dengan cermin sama dengan jarak bayangannya.

v  Bagian kiri pada bayangan merupakan bagian kanan pada benda dan sebaliknya.

Sifat-sifat cahaya yang mengenai cermin cembung

Dalam kehidupan sehari-hari kita jumpai benda yang menggunakan cermin cembung, yaitu cermin pada kaca spion kendaraan bermotor baik mobil ataupun motor. Pada kendaraan bermotor, kaca spionnya menggunakan cermin cembung dengan tujuan agar pengemudi lebih mudah mengendarai kendaraannya, ketika melihat kendaraan dan benda lain yang ada di belakangnya. Apabila kamu memperhatikan kendaraan yang ada di belakang motor atau mobil yang sedang kamu naiki maka bayangan mobil di cermin terlihat lebih kecil dari aslinya. Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung adalah semu, tegak dan diperkecil.

Udara memiliki kerapatan yang lebih kecil daripada air. Bila cahaya merambat dari zat yang kurang rapat ke zat yang lebih rapat maka cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal. Akan tetapi apabila cahaya merambat dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat maka cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Garis normal merupakan garis yang tegak lurus pada bidang batas kedua permukaan.

C.    PEMANTULAN CAHAYA

1.      Pemantulan teratu rterjadi pada permukaan pantul yang mendatar atau rata. Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan pantul yang rata, seluruh cahaya yang datang akan dipantulkan dengan arah yang teratur. Pemantulan teratur bersifat menyilaukan, namun ukuran bayangan yang terbentuk sesuai dengan ukuran benda. Pemantulan teratur biasa terjadi pada cermin. Cermin merupakan alat yang dapat memantulkan hampir seluruh cahaya yang mengenainya. Cermin ada tiga macam, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.

2.      Pemantulan baur terjadi pada permukaan pantul yang tidak rata, misalnya dinding dan kayu. Ketika cahaya mengenai permukaan pantul yang tidak rata maka cahaya tersebut dipantulkan dengan arah yang tidak beraturan. Pemantulan baur dapat mendatangkan keuntungan sebagai berikut: 1. Tempat yang tidak terkena cahaya secara langsung masih terlihat terang 2. Berkas cahaya pantulnya tidak menyilaukan.

a.       Pemantulan pada cermin datar

            Pada cermin datar sinar datang yang sejajar garis normal akan dipantulkan dengan arah yang sama, sedangkan sinar yang datang dengan sudut i akan dipantulkan dengan sudut pantul i‘, dimana besarnya i = i‘. Sinar pantul kemudian diperpanjang sehingga saling berpotongan. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar adalah maya, tegak, dan sama besar. Bayangan yang terbentuk pada cermin datar bersifat maya atau semu. Disebut bayangan maya karena bayangan tersebut dibentuk melalui perpanjangan sinar-sinar cahaya. Bila bayangan tersebut dibentuk langsung oleh sinar-sinar cahaya, tanpa ada perpanjangan sinar, disebut bayangan nyata. Jadi, dapat disimpulkan bahwa sifat bayangan pada cermin datar adalah sebagai berikut:

Ø  Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.

Ø  Tinggi (besar) bayang sama dengan tinggi (besar) benda

Ø  Maya (semu)

b.      Pemantulan pada cermin cekung

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen. Ketika sinar-sinar sejajar dikenakan pada cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus (F).

Pada cermin cekung terdapat tiga sinar istimewa seperti ditunjukkan pada gambar  berikut.

Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.
Sinar datang melalui titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
Sinar datang melalui pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan cermin
Berkas sinar datang dengan arah sembarang akan dipantulkan sedemikian sehingga sudut datang sama dengan sudut pantul.

Untuk membentuk bayangan sebuah benda yang terletak di depan cermin cekung, kita cukup menggunakan dua buah berkas sinar istimewa di atas. Pembentukan bayangan benda pada cermin cekung antara lain:

Ø  Benda terletak antara F dan O		Sifat bayangan yang terbentuk adalah tegak, maya, diperbesar, terletak sebelum titik O
Ø  Benda terletak pada titik F		Tidak akan terbentuk bayangan atau bayangan ada di tak hingga.
Ø  Benda terletak antara F dan P		Sifat bayangan yang terbentuk adalah terbalik, nyata, diperbesar, terletak setelah titik P
Ø  Benda terletak pada titik P		Sifat bayangan yang terbentuk adalah terbalik, nyata, sama besar, terletak pada titik P
Ø  Benda terletak setelah titik P		Sifat bayangan yang terbentuk adalah terbalik, nyata, diperkecil, terletak antara F dan P.

Sifat bayangan pada cermin cekung :

      Maya

      Tegak

      Diperkecil

c.       Pemantulan pada cermin cembung

Cermin cembung memiliki sifat yang dapat menyebarkan cahaya (divergen). Dengan demikian, jika terdapat berkasberkas cahaya sejajar mengenai permukaan cermin cembung, maka berkas-berkas cahaya pantulnya akan disebarkan dari satu titik yang sama. Pada cermin cembung berlaku hukum pemantulan sinar istimewa, yaitu sebagai berikut:

Ø  Berkas sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).
Ø  Berkas sinar datang menuju titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.
Ø  Berkas sinar datang menuju pusat kelengkungan (P) akan dipantulkan kembali seolah-olah berasal dari pusat kelengkungan (P).
Ø  Berkas sinar datang dengan arah sembarang akan dipantulkan sedemikian sehingga sudut datang sama dengan sudut pantul.

            Untuk membentuk bayangan sebuah benda yang terletak di depan cermin cembung, kita cukup menggunakan 2 buah berkas sinar istimewa di atas. Bayangan benda pada cermin cembung selalu berada antara titik O dan F. Perhatikan gambar berikut!

v  Benda berada di depan cermin cembung

Sifat bayangan selalutegak, maya, diperkecil,terletak di antara titik O dan titik F

d.      Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Bayangan, dan Jarak Fokus

1/f=1/s+1/s’

s  = jarak benda ke cermin

s’ = jarak bayangan ke cermin

f   = jarak fokus

            Pada cermin cekung, titik fokus (f) bernilai positif. Jika s’ yang dihasilkan bernilai negatif, maka bayangan yang terbentuk adalah maya.  Sedangkan, cermin cembung memiliki titik fokus (f) negatif. Bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cekung dapat lebih besar atau lebih kecil dari ukuran bendanya. Sedangkan, bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung selalu lebih kecil dari ukuran bendanya. Jika ukuran bayangan yang terbentuk lebih besar dari ukuran bendanya, maka dikatakan bayangan diperbesar. Sebaliknya, jika bayangan yang terbentuk lebih kecil dari ukuran bendanya, maka dikatakan bayangan diperkecil. Perbandingan antara tinggi bayangan dengan tinggi benda disebut perbesaran bayangan yang dirumuskan sebagai berikut:

M=h’/h=s’/s

M = perbesaran bayangan

h = tinggi benda

h’ = tinggi bayangan

Hubungan antara jarak benda (s), jarak banyagan (s’), dan jarak fokus (f) pada cermin cekung adalah :

Dengan ketentuan,

      Bila benda nyata (didepan cermin), maka s bertanda (+)

      Bila benda maya (dibelakang cermin), maka s bertanda (–)

      Bila bayangan nyata (didepan cermin), maka s’ bertanda (+)

      Bila bayangan maya (dibelakang cermin), maka s’ bertanda (–)

      Bila f dan R di depan cermin (cermin cekung), maka f dan R  bertanda (+)

      Bila f dan R di belakang cermin (cermin cembung), maka f dan R  bertanda (-)

Pembentukan Cahaya

      Dengan pembagian wilayah tersebut , sifat-sifat bayangan yang terjadi pada cermin cekung dapat ditentukan dengan mudah. Sistem penentuannya sebagai berikut :

·         Jumlah nomor ruang bayangan dan benda selalu 4

·         Benda yang terletak di ruang II dan III akan menghasilkan bayangan nyata dan terbalik

·         Benda yang terletak di ruang I dan IV akan menghasilkan bayangan maya dan tegak

·         Bila nomor ruang benda lebih kecil daripada nomor ruang bayangan, maka bayangan diperbesar

·         Bila nomor ruang benda lebih besar daripada nomor ruang bayangan, maka bayangan diperkecil.

DAFTAR PUSTAKA

blackpearlvida.wordpress.com

http://www.crayonpedia.org/mw/Sifat-Sifat_Cahaya_5.2

http://emovid.wordpress.com/2010/12/12/pemantulan-cahaya-2/

http://belajar.kemdiknas.go.id/index5.php?display=view&mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Modul%20Online/SMA/view&id=103&uniq=1899

http://yasiinshare.blogspot.com/2012/04/melukis-bayangan-pada-cermin-cekung.html

http://masthoyib.blogspot.com/2011/02/pembentukan-bayangan-pada-cermin-cekung.html

http://sciencearsippe.wordpress.com/science-grade8/cahaya-dan-alat-optik/cahaya-3/

Top of Form

Bottom of Form

LelLlLENSA

A.    Pengertian Lensa

              Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan dan minimal salah satu permukaannya itu merupakan bidang lengkung. Lensa tidak harus terbuat dari kaca yang penting ia merupakan benda bening (tembus cahaya) sehingga memungkinkan terjadinya pembiasan cahaya. Oleh karena lensa tipis merupakan bidang lengkung. Ada dua macam kelompok lensa :

a.      Lensa Cembung (lensa positif/lensa konvergen)

Yaitu lensa yang mengumpulkan sinar.

Gambar 27. Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar di satu bidang fokus

Lensa cembung dibagi lagi menjadi tiga:

Lensa cembung dua (bikonveks)       Lensa cembung datar (plan konveks)       lensa cembung cekung (konkaf konveks)

Gambar 28.Macam-macam lensa cembung

b.      Lensa Cekung (lensa negatif/lensa devergen)

Yaitu lensa yang menyebarkan sinar .

Gambar 29. Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar dari arah bidang fokus

Lensa cekung dibagi lagi menjadi tiga:

Lensa cekung dua (bikonkaf)       Lensa cekung datar (plan konkaf)       Lensa cekung cekung (koveks konkaf)

Gambar 30. Macam-macam lensa cekung

Untuk memudahkan pembuatan diagram lensa digambar dengan garis lurus dan tanda di atasnya, untuk lensa cembung di tulis (+) dan lensa cekung (–). Untuk lensa memiliki dua titik fokus.

B.     Berkas Sinar Istimewa pada Lensa Tipis

Seperti pada cermin lengkung, pada lensa dikenal pula berkas-berkas sinar istimewa.

1.      Berkas sinar-sinar istimewa pada lensa cembung.

Ada tiga macam sinar istimewa pada lensa cembung.

	Gambar 31 .Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

      Sinar datang sejajar sumbu utama lensa, dibiaskan melalui titik fokus.

      Sinar datang melalui titik fokus lensa, dibiaskan sejajar sumbu utama.

      Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

2.      Berkas sinar-sinar istimewa pada lensa cekung.

Ada tiga macam sinar istimewa pada lensa cekung.

Gambar 32 .Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

      Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.

      Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

      Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

C.    Penomoran ruang pada Lensa Tipis

Untuk lensa nomor ruang untuk benda dan nomor-ruang untuk bayangan dibedakan. nomor ruang untuk benda menggunakan angka Romawi (I, II, III, dan IV), sedangkan untuk ruang bayangan menggunakan angka Arab (1, 2, 3 dan 4) seperti pada gambar berikut ini:

Untuk ruang benda berlaku :

ruang I antara titik pusat optic (O) dan F₂,

ruang II antara F₂ dan 2F₂

ruang III di sebelah kiri 2F₂,

ruang IV benda (untuk benda maya) ada di belakang lensa.

Untuk ruang bayangan berlaku :

ruang 1 antara titik pusat optic (O) dan F₁,

ruang 2 antara F₁ dan 2F₁

ruang 3 di sebelah kanan 2F₁,

ruang 4 (untuk bayangan maya) ada di depan lensa.

Berlaku pula : R _benda + R _bayangan = 5

D.    Melukis pembentukan bayangan pada lensa

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup menggunakan minimal dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan titik bayangan.

Contoh melukis pembentukan bayangan.

• Benda AB berada di ruang II lensa cembung

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: Nyata, terbalik, diperbesar

• Benda AB berada di ruang III lensa cembung

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: Nyata, terbalik, diperkecil

• Benda AB berada di ruang I lensa cembung

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: maya, tegak, diperbesar

• Benda AB berada di ruang II lensa cekung

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: Maya, Tegak, dan di perkecil.

E.     Rumus-rumus Pada Lensa Tipis

Untuk lensa tipis yang permukaannya sferis (merupakan permukaan bola), hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s') dan jarak fokus (f) serta perbesaran bayangan benda (M) diturunkan dengan bantuan geometri dapat dijelaskan berikut ini.

Dari persamaan lensa lengkung,

Berkas sinar yang berasal dari O ketika melewati permukaan ABC dibiaskan sedemikian sehingga terbentuk bayangan di titik I₁. Oleh permukaan ADC bayangan I₁ itu di anggap benda dan dibiaskan oleh permukaan ADC sedemikian sehingga terbentuk bayangan akhir di titik I₂. Pada permukaan lengkung ABC , sinar dari benda O dari medium n₁ ke lensa n₂, sehingga s = OB, s’ = BI₁ maka,

Pada permukaan lengkung ADC , sinar dari lensa ke medium n₁, s = -DI₁, s’ = DI₂. Maka,

Karena dianggap lensa tipis maka ketebalan BD diabaikan, sehingga BI₁ = DI₁ dan saling meniadakan karena berlawanan tanda _. Apabila kedua persamaan dijumlahkan diperoleh :

+

+

+

Semua ruas dibagi dengan n₁ akan diperoleh persamaan lensa tipis sebagai berikut.

Keterangan:

s = jarak benda

s' = jarak bayangan

n₁ = indeks bias medium sekeliling lensa

n₂ = indeks bias lensa

R₁ = jari-jari kelengkungan permukaan pertama lensa

R₂ = jari-jari kelengkungan permukaan kedua lensa

Persamaan lensa tipis tersebut berlaku hanya untuk sinar-sinar datang yang dekat dengan sumbu utama lensa (sinar-sinar paraksial) dengan ketebalan lensa jauh lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari kelengkungannya.

F.     Perbesaran bayangan

Untuk menentukan perbesaran bayangan lensa tipis dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

s = jarak benda

s' = jarak bayangan

h = tinggi benda

h' = tinggi bayangan

M > 1 = bayangan diperbesar

M < 1 = bayangan diperkecil

s¹ (+) = bayangan nyata

s¹ (-) = bayangan maya

G.    Daya / Kekuatan Lensa

Daya Lensa adalah kekuatan lensa dalam memfokuskan lensa. Daya lensa berkaitan dengan sifat konvergen (mengumpulkan berkas sinar) dan divergen (menyebarkan sinar) suatu lensa. Untuk Lensa positif, semakin kecil jarak fokus, semakin kuat kemampuan lensa itu untuk mengumpulkan berkas sinar. Untuk lensa negatif, semakin kecil jarak fokus semakin kuat kemampuan lensa itu untuk menyebarkan berkas sinar. Oleh karena itu kuat lensa didefinisikan sebagai kebalikan dari jarak fokus,  Rumus kekuatan lensa (power lens)

P = dengan satuan = Dioptri

Untuk menambah kekuatan lensa kita dapat gunakan lensa gabungan dengan sumbu utama dan bidang batas kedua lensa saling berhimpit satu sama lain. Dari penggabungan lensa ini maka akan didapatkan fokus gabungan atau daya lensa gabungan.

Suatu lensa gabungan merupakan gabungan dari dua atau lebih lensa dengan sumbu utamanya berhimpit dan disusun berdekatan satu sama lain sehingga tidak ada jarak antara lensa yang satu dengan lensa yang lain (d = 0).

Persamaan lensa gabungan dirumuskan sebagai berikut:

dan daya lensa sebagai berikut:

Berlaku ketentuan untuk lensa positif (lensa cembung), jarak fokus (f) bertanda plus, sedangkan untuk lensa negatif (lensa cekung), jarak fokus bertanda minus.

DAFTAR PUSTAKA

Wirasasmita,omang,dkk.1977.Pendidikan IPA 3.Jakarta:UT

http://blogslonkz.wordpress.com/tag/hukum-pembiasan-cahaya

http://sandrihidayat.wordpress.com/2011/05/17/pembentukan-bayangan-pada-lensa-2/

www.wikipedia.lensa.com

ALAT-ALAT  OPTIK

A.    Pengertian alat optik

Alat optik adalah alat penglihatan manusia, baik alamiah maupun buatan manusia. Alat optik alamiah adalah mata dan alat optik buatan adalah alat bantu penglihatan manusia untuk mengamati benda-benda yang tidak dapat dilihat dengan jelas oleh mata. Yang termasuk alat buatan diantaranya: kacamata, mikroskop, teropong, dan periskop.

1.      Mata

Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil. Bagian-bagian mata

Mata manusia sebagai alat indra penglihatan dapat dipandang sebagai alat optik yang sangat penting bagi manusia. Bagian-bagian mata menurut kegunaan fisis sebagai alat optik :

·         Kornea merupakan lapisan terluar yang keras untuk melindungi bagian-bagian lain dalam mata yang halus dan lunak.

·         Aqueous humor (cairan) yang terdapat di belakang kornea fungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata.

·         Lensa terbuat dari bahan bening (optis) yang elastik, merupakan lensa cembung berfungsi membentuk bayangan.

·         Iris (otot berwarna) membentuk celah lingkaran yang disebut pupil.

·         Pupil berfungsi mengatur banyak cahaya yang masuk ke dalam mata. Lebar pupil diatur oleh iris, di tempat gelap pupil membuka lebar agar lebih banyak cahaya yang masuk ke dalam mata.

·         Retina (selaput jala) terdapat di permukaan belakang mata yang berfungi sebagai layar tempat terbentuknya bayangan benda yang dilihat. Bayangan yang jatuh pada retina bersifat : nyata, diperkecil dan terbalik.

·         Bintik buta merupakan bagian pada retina yang tidak peka terhadap cahaya, sehingga bayangan jika jatuh di bagian ini tidak jelas/kelihatan, sebaliknya pada retina terdapat bintik kuning. Permukaan retina terdiri dari berjuta-juta sel sensitif, ada yang berbentuk sel batang berfungsi membedakan kesan hitam/putih dan yang berbentuk sel kerucut berfungsi membedakan kesan berwarna.

·         Otot siliar (otot lensa mata) berfungsi mengatur daya akomodasi mata. Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke permukaan retina. Oleh sel-sel yang ada di dalam retina, rangsangan cahaya ini dikirimkan ke otak. Oleh otak diterjemahkan sehingga menjadi kesan melihat.

Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke bagian belakang mata yang disebut retina. Bentuk bayangan benda yang jatuh di retina seolah-olah direkam dan disampaikan ke otak melalui saraf optik. Bayangan inilah yang sampai ke otak dan memberikan kesan melihat benda kepada mata. Jadi, mata dapat melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda (bayangan nyata) terbentuk tepat di retina.

Lensa mata merupakan lensa yang kenyal dan fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan objek yang dilihat. Karena bayangan benda harus selalu difokuskan tepat di retina, lensa mata selalu berubah-ubah untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.

Daya Akomodasi Mata

Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar untuk menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan dekat atau jauhnya jarak benda yang dilihat. Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan) yaitu :

Ø  Titik dekat mata (punctum proximum) adalah jarak benda terdekat di depan mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak 10cm s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa). Titik dekat disebut juga jarak baca normal.

Ø  Titik jauh mata (punctum remotum) adalah jarak benda terjauh di depan mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”.

Cacat Mata

Cacat mata yang disebabkan berkurangnya daya akomodasi, antara lain rabun jauh, rabun dekat dan rabun dekat dan jauh. Selain tiga jenis itu, masih ada jenis cacat mata lain yang disebut astigmatisma. Berkurangnya daya akomodasi mata dapat menyebabkan cacat mata sebagai berikut :

a)      Rabun Jauh (Miopi)

Rabun jauh yaitu mata tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas, disebut juga mata perpenglihatan dekat (terang dekat/mata dekat). Penyebab terbiasa melihat sangat dekat sehingga lensa mata terbiasa tebal. Miopi sering dialami oleh tukang arloji, penjahit, orang yang suka baca buku (kutu buku) dan lain-lain. Untuk mata normal (emetropi) melihat benda jauh dengan akomodasi yang sesuai, sehingga bayangan jatuh tepat pada retina.Mata miopi melihat benda jauh bayangan jatuh di depan retina, karena lensa mata terbiasa tebal. Mata miopi ditolong dengan kacamata berlensa cekung (negatif).

Tugas dari lensa cekung adalah membentuk bayangan benda di depan mata pada jarak titik jauh orang yang mempunyai cacat mata miopi. Karena bayangan jatuh di depan lensa cekung, maka harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si si adalah jarak titik jauh mata miopi. so adalah jarak benda ke mataf adalah fokus lensa kaca mata.

Orang yang menderita rabun jauh atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25 cm). Titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga). Rabun jauh dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memencarkan) sinar. Lensa divergen atau lensa cekung atau lensa negatif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.

b)     Rabun dekat (Hipermetropi)

Rabun dekat tidak dapat melihat jelas benda dekat, disebut juga mata perpenglihatan jauh (terang jauh/mata jauh). Rabun dekat mempunyai titik dekat yang lebih jauh daripada jarak baca normal. Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata terbiasa pipih.
Rabun dekat sering dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain. Rabun jauh ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif). Bayangan yang dibentuk lensa cembung harus berada pada titik dekat mata penderita rabun dekat. Karena bayangan yang dihasilkan lensa cembung berada di depan lensa maka harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis,1/f=1/So+1/Si, si adalah jarak titik jauh mata hipermetropi dan So adalah jarak benda ke mata, sedangkan f adalah fokus lensa kaca mata.

c)      Mata tua (Presbiopi)

Mata tua tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh dan benda-benda pada jarak baca normal, disebabkan daya akomodasi telah berkurang akibat lanjut usia (tua). Pada mata tua titik dekat dan titik jauh keduanya telah bergeser. Mata tua diatasi atau ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap (cembung dan cekung). Pada kacamata dengan lensa rangkap, lensa negatif bekerja seperti lensa pada kaca mata miopi, sedangkan lensa positif bekerja seperti halnya pada kacamata hipermetropi.

d)     Astigmatisma (Mata Silindris)

Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal. Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata silindris.

2.      Kamera

            Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadian yang menarik. Kamera video dipakai dalam pengambilan gambar untuk siaran televisi atau pembuatan film. Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturan lensa. Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.

Kamera sederhana terdiri atas lensa positif, bukaan yang berubah, rana yang dapat dibuka untuk waktu singkat yang dapat divariasikan, kotak kedap cahaya. Tidak seperti mata, yang memiliki lensa dengan panjang fokus untuk lensa pada kamera 35 mm ialah 50 mm. (angka 35 mm mengacu pada lebar filmnya). Pemfokusan dilakukan dengan memvariasikan jarak dari lensa ke film dengan menggerakan lensa lebih dekat atau jauh dari film.

Kamera dan mata memiliki kesamaan dalam hal diagram pembentukan bayangan. Bayangan yang dibentuk lensa kamera dijatuhkan pada film (seakan-akan retina) yang terletak di antara F, dan 2F. Bayangan yang dihasilkan adalah nyata, terbalik, diperkecil. Bagian-bagian kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis :

a.    Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yang difoto

b.    Diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang yang dapat diatur luasnya

c.    Aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk mengatur banyak cahaya

d.   Shutter pembuka/penutup “dengan cepat” jalan cahaya yang menuju ke pelat film

3.      Kaca Pembesar / Lup / Loop

Kaca pembesar adalah benda optik yang berguna untuk mengamati benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas dengan menggunakan jenis lensa positif. Oleh tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan jelas.

Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal (berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa. Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi.

·         Melihat dengan mata tak berakomodasi. Untuk melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak berhingga. Benda yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup. Perhatikan Gambar dibaw Keuntunganya adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi perbesaran berkurang. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar. Perbesaran anguler yang didapatkan adalah : M = ^PP/_f

Keterangan :

M = perbesaran lup

PP= titik dekat mata

f = jarak titik fokus lensa

·         Melihat dengan mata berakomodasi. Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa harus berada di titik dekat mata (PP). Benda yang dilihat harus terletak antara titik fokus dan titik pusat sumbu lensa. Kelemahannya untuk pengamatan lama mata cepat lelah, sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran bertambah. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.

Perbesaran anguler yang didapatkan adalah : M = ^PP/_f + 1

Keterangan :

M = perbesaran lup

PP= titik dekat mata

f = jarak titik fokus lensa

4.      Mikroskop

Mikroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk melihat suatu benda yang jaraknya dekat dengan ukuran yang sangat kecil (mikron) untuk diperbesar agar dapat dilihat secara detil. Sifat bayangan yang terjadi yaitu maya, terbalik dan diperbesar. Biasanya digunakan untuk melihat bakeri, sel, virus, dan lain-lain. Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar, bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron.

Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi dengan cermin cekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang akan diamati. Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan mikrometer.

Dasar Kerja Mikroskop

Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak berakomodasi.

·         Pengamatan dengan akomodasi maksimum. Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP).  Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu: M = M_oby x M_ok M = (S_i/S_o) x (^PP/f _okuler + 1)

·         Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi. Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus berada pada titik jauh mata. Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu: M = M_oby x M_ok  M = (S_i/S_o) x (^PP/f _okuler)

Panjang Mikroskop

Ø  Untuk mata berakomodasi:

d = Si (ob) + So (ok)

Keterangan :

d = panjang mikroskop

Si _(ob) = jarak bayangan lensa obyektif

So _(ok) = jarak benda lensa okuler

Ø  Untuk mata tidak berakomodasi:

d = Si (ob) + f (ok)

Keterangan :

d = panjang mikroskop

Si _(ob) = jarak bayangan lensa obyektif

f _(ok) = jarak fokus lensa okuler

Hal-hal penting yang perlu diketahui berkaitan dengan mikroskop:

(1) Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler disebut juga panjang tabung (d). panjang tabung sama dengan penjumlahan jarak bayangan yang dibentuk lensa objektif (s’_ob) dengan jarak benda (bayangan pertama) ke lensa okuler (s_ok).

d = s’ob + sok

(2) Menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan akhir berada di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat dituliskan:

s’ok = −sn

(3) Menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi berarti jarak benda di depan lensa okuler (s_ok ) berada tepat di titik fokus lensa okuler (f_ok). Jadi, dapat dituliskan:

sok = fok

5.      Teropong

a.    Teropong Bintang

Teropong bintang adalah alat yang digunakan untuk melihat atau mengamati benda-benda di luar angkasa seperti bulan, bintang, komet, dan lain sebagainya. Sifat bayangannya adalah maya, terbalik dan diperbesar. Teropong bintang disebut juga teropong astronomi,terdiri dari dua buah lensa cembung  jarak fokus lensa obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.

Teropong terdiri atas dua lensa cembung, sebagaimana mikroskop. Pada teropong jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada jarak fokus lensa okuler (f_ob > f_ok). Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi agar tidak cepat lelah karena teropong digunakan untuk mengamati bintang selama berjam-jam. Dengan mata tidak berakomodasi, bayangan lensa objektif harus terletak di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, panjang teropong (atau jarak antara kedua lensa) adalah:

d = fob + fok

Dimana f_ob adalah jarak fokus lensa objektif dan f_ok adalah jarak fokus lensa okuler.

Dasar Kerja Teropong

Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar. Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata, diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler.

Ø  Penggunaan dengan mata tidak berkomodasi, bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh di titik fokus lensa okuler.

Perbesaran anguler yang diperoleh adalah :

M = f (ob) / f (ok)

Panjang teropong adalah :

M = f (ob) + f (ok)

Ø  Penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal, bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh diantara titik pusat bidang lensa dan titik fokus lensa okuler. Perbesaran anguler dapat diturunkan sama dengan penalaran pada pengamatan tanpa berakomodasi dan didapatkan :

M = f (ob) / So (ok)

Panjang teropong adalah :

M = f (ob) + So (ok)

b.      Teropong Bumi

Teropong bumi adalah alat yang digunakan untuk melihat atau mengamati benda-benda jauh yang ada di permukaan bumi. Bayangan yang terbentuk sifatnya maya, diperbesar dan tegak. Teropong bumi disebut juga teropong medan. Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu lensa obyektif, lensa okuler dan lensa pembalik.

Dasar Kerja Teropong Bumi

Lensa obyektif membentuk bayangan bersifat nyata, terbalik dan diperkecil yang jatuh pada fob. Bayangan dibentuk oleh lensa obyektif menjadi benda bagi lensa pembalik jatuh pada jarak 2f pembalik sehingga terbentuk bayangan pada jarak 2f pembalik juga yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar . Dengan adanya lensa pembalik panjang teropong dirumuskan menjadi:

d = f (ob) + 4f (pembalik) + f (ok)

Lensa pembalik berfungsi untuk membalikkan arah cahaya sebelum melewati lensa okuler, lensa okuler berfungsi seperti lup membentuk bayangan bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Adanya lensa pembalik tidak mempengaruhi perbesaran akhir, bayangan akhir bersifat maya, tegak dan diperbesar dengan perbesaran :

M = d = f (ob) / f (ok)

c.       Teropong Prisma

Teropong prisma adalah tropong yang berfungsi untuk melihat benda yang jauh agar tampak lebih dekat dan terlihat jelas. Teropong prisma terdiri atas dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) dan dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki. Sepasang prisma yang diletakkan berhadapan, berfungsi untuk membelokkan arah cahaya dan membalikkan bayangan.

Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik. Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler. Sebelum dilihat dengan lensa okuler, bayangan ini dibalikkan oleh sepasang prisma siku-siku sehingga bayangan akhir dilihat maya, tegak, dan diperbesar. Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan teropong bumi. Beberapa keuntungan praktis dari teropong prisma dibandingkan teropong yang lain :

v  Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang      prisma.

v  Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak yang sama (dipantulkan 4   kali oleh dua prisma).

v  Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan

v  Dengan adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.

d.      Teropong Pantul Astronomi

Teropong pantul terdiri dari sebuah cermin cekung berjarak fokus besar sebagai cermin objektif, sebuah lensa cembung sebgai lensa okuler dan sebuah cermin datar sebagai pembelok arah cahaya dari cermin objektif ke lensa okuler.

e.       Teropong panggung

Teropong panggung terdiri dari dua lensa, yaitu lensa obyektif berup lensa cembung dan lensa okuler berupa lensa cekung.

Dasar kerja dari teropong panggung

Sinar-sinar sejajar yang masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan tepat di titik fokus lensa obyektif. Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Oleh lensa okuler dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata. Perlu diketahui bahwa bayangan yang dibentuk lensa okuler adalah tegak. Untuk pengamatan tanpa berakomodasi, maka panjang teropong adalah :

d = f (ob) – f (ok)

6.      Periskop

Periskop adalah teropong yang digunakan oleh kapal selam yang pada umumnya digunakan untuk melihat keadaan sekitar di luar kapal selam.

7.      Teropong Cermin

Teropong Cermin adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda langit antariksa dengan sifat gambar tidak terbalik, diperbesar, maya.

8.      Teropong Radio

Teropong radio adalah benda optik yang digunakan untuk melihat benda angkasa di luar angkasa yang jaraknya sangat jauh sekali.

9.      Episkop

Episkop adalah suatu benda yang berguna untuk memproyeksikan gambar yang tidak tembus cahaya dengan sifat bayangan tegak diperbesar.

10.   Proyektor Slide

Proyektor slide adalah alat yang memiliki fungsi menampilkan bayangan sebuah gambar positif yang dapat ditembus cahaya.

11.  Overhead Proyektor / OHP

Over Head Projectror adalah benda yang berguna untuk melihat bayangan gambar diapositif seperti yang umumnya digunakan untuk presentasi di kelas.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroskop

http://kirannahl.blogspot.com/2011/06/training-metodologi-penelitian-tmp-2011.html

http://www.akujagoan.com/2011/01/cara-menggunakan-mikroskop-yang-benar.html

http://sidikpurnomo.net/alat-alat-optik.html

http://www.jelajahunik.us/2012/03/11-macam-alat-optik.html

com/2008/11/electromagneticwavefigure1.jpg&zoom=1&w=352&h=200&iact=hc&ei

=erOpTPKpJYWfcZGRINYN&oei=crOpTImPO4LivQOvr9Yyda&esg=2&page=2&tb

nh=91&tbnw=160&star=23&ndsp=24&ved=1t:429,r:15,s:23&biw=1366&bih=549

FLUIDA STATIS

A.    Pengertian Fluida

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.

B.     Pengertian Fluida Statis

Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser. Fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi 2, yaitu:

Ø  Statis sederhana, contoh: air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak.

Ø  Statis tidak sederhana, contoh: air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai.

C.    Sifat-sifat Fluida

a.       Massa Jenis

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).

Satuan  SI  massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m^-3). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

Secara matematis, massa jenis dituliskan sebagai berikut.

p= m/v

m = massa (kg atau g),

V = volume (m³ atau cm³), dan

ρ = massa jenis (kg/m³ atau g/cm³).

Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Tabel berikut:

Bahan	Massa Jenis (g/cm3)	Nama Bahan	Massa Jenis (g/cm3)
Air	1,00	Gliserin	1,26
Aluminium	2,7	Kuningan	8,6
Baja	7,8	Perak	10,5
Benzena	0,9	Platina	21,4
Besi	7,8	Raksa	13,6
Emas	19,3	Tembaga	8,9
Es	0,92	Timah Hitam	11,3
Etil Alkohol	0,81	Udara	0,0012

b.      Tegangan permukaan

Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan.  Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum atau silet, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum atau silet tetap di permukaan air tanpa tenggelam.

Gaya ke atas untuk menopang jarum atau silet agar tidak tenggelam merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum disini adalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.

Jadi dapat kita simpulkan bahwa pengertian dari tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.

c.       Kapilaritas

Tegangan permukaan ternyata juga mempunyai peranan pada fenomena menarik, yaitu kapilaritas. Contoh peristiwa yang menunjukkan kapilaritas adalah minyak tanah, yang dapat naik melalui sumbu kompor. Selain itu, dinding rumah kita pada musim hujan dapat basah juga terjadi karena adanya gejala kapilaritas.

Gejala kapilaritas adalah gejala naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler. Permukaan zat cair yang berbentuk cekung atau cembung disebut meniskus. Permukaan air pada dinding kaca yang berbentuk cekung disebut meniskus cekung, sedangkan permukaan air raksa yang berbentuk cembung disebut meniskus cembung.

Penyebab dari gejala kapiler adalah adanya adhesi dan kohesi. Kohesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang sama jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain tidak dapat menempel karena molekulnya saling tolak menolak. sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang berbeda jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik karena molekulnya saling tarik menarik atau merekat.

Pada gejala kapilaritas pada air, air dalam pipa kapiler naik karena adhesi antara partikel air dengan kaca lebih besar daripada kohesi antar partikel airnya. Sebaliknya, pada gejala kapilaritas air raksa, adhesi air raksa dengan kaca lebih kecil daripada kohesi antar partikel air raksa. Oleh karena itu, sudut kontak antara air raksa dengan dinding kaca akan lebih besar daripada sudut kontak air dengan dinding kaca. Berikut ini beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:

Ø Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor sehingga kompor bisa dinyalakan.

Ø Kain dan kertas isap dapat menghisap cairan.

Ø Air dari akar dapat naik pada batang pohon melalui pembuluh kayu.

d.      Viskositas

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah "Ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis", memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang "tebal", memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut.

Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan mungkin dapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Seluruh fluida (kecuali superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut kental, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut fluide ideal.

D.    Tekanan Hidrostatis

Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan bidang dan dibagi luas permukaan bidang tersebut. Secara matematis, persamaan tekanan dituliskan sebagai berikut.

p= F/ A

F = gaya (N),

A = luas permukaan (m²), dan

p = tekanan (N/m2 = Pascal).

Persamaan diatas menyatakan bahwa tekanan p berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang tempat gaya bekerja. Jadi, untuk besar gaya yang sama, luas bidang yang kecil akan mendapatkan tekanan yang lebih besar daripada luas bidang yang besar.

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatis pada dasar tabung adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A). Gaya berat fluida merupakan perkalian antara massa fluida dengan percepatan gravitasi Bumi, ditulis:

p= massa x gravitasi bumi / A

Oleh karena m = ρ V, persamaan tekanan oleh fluida dituliskan sebagai p =  ρVg / A

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diberikan oleh gaya berat zat cair itu sendiri pada suatu luas bidang tekan. Dengan asumsi bahwa zat cair dalam bentuk lapisan-lapisan sesuai dengan tingkat kedalaman yang terukur dari permukaan zat cair. Maka tekanan hidrostatis  zat cair adalah sama besar untuk setiap bagian zat cair yang memiliki kedalaman yang sama.

Besarnya tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk bejana dan jumlah zat cair dalam bejana, tetapi tergantung pada massa jenis zat cair, percepatan gravitasi bumi dan kedalamannya. Secara matematis tekanan hidrostatis disuatu titik (misal didasar balok) diturunkan dari konsep tekanan.

w = m.g = ρ V g = ρA h g

                                                                        Maka,

Ket : P_h = Tekanan Hidrostatis (N/m²) ; h =kedalaman/tinggi diukur dari permukaan fluida (m) ; g = percepatan gravitasi (m/s²)

Jika  tekanan udara luar (P_atm) mempengaruhi tekanan hidrostatis maka tekanan total pada suatu titik adalah:       

Berdasarkan rumus diatas tekanan hidrostatis di suatu titik dalam fluida diam tergantung pada kedalaman titik tersebut, bukan pada bentuk wadahnya oleh karena itu semua titik akan memiliki  tekanan hidrostatis yang sama. Fenomena ini disebut sebagai Hukum Utama Hidrostatis.

Volume fluida di dalam bejana merupakan hasil perkalian antara luas permukaan bejana (A) dan tinggi fluida dalam bejana (h). Oleh karena itu, persamaan tekanan di dasar bejana akibat fluida setinggi h dapat dituliskan menjadi:

p=  ρ(Ah) g / A = ρ h g

Prinsip tekanan hidrostatis ini digunakan pada alat-alat pengukur tekanan. Alat-alat pengukur tekanan yang digunakan untuk mengukur tekanan gas, di antaranya sebagai berikut:

a)      Manometer Pipa Terbuka

Manometer  pipa terbuka adalah alat pengukur tekanan gas yang paling sederhana. Alat ini berupa pipa berbentuk U yang berisi zat cair. Ujung yang satu mendapat tekanan sebesar p (dari gas yang hendak diukur tekanannya) dan ujung lainnya berhubungan dengan tekanan atmosfir (p₀).

b)      Barometer

Barometer raksa ini ditemukan pada 1643 oleh Evangelista Torricelli, seorang ahli Fisika dan Matematika dari Italia. Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara. Barometer umum digunakan dalam peramalan cuaca, dimana tekanan udara yang tinggi menandakan cuaca bersahabat, sedangkan tekanan udara rendah menandakan kemungkinan badai.

1 atm = 76 cmHg = 1,013 × 105 N/m2

c)      Pengukur Tekanan Ban

Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan udara di dalam ban. Bentuknya berupa silinder panjang yang di dalamnya terdapat pegas. Saat ujungnya ditekankan pada pentil ban, tekanan udara dari dalam ban akan masuk ke dalam silinder dan menekan pegas. Besarnya tekanan yang diterima oleh pegas akan diteruskan ke ujung lain dari silinder yang dihubungkan dengan skala. Skala ini telah dikalibrasi sehingga dapat menunjukkan nilai selisih tekanan udara luar (atmosfer) dengan tekanan udara dalam ban.

E.     Prinsip Pascal dan penerapanya

Pengertian Hukum Pascal

Hukum pascal adalah hukum yang menerangkan tentang tekanan yang dialami oleh zat cair dalam ruang tertutup. Hukum ini dikemukakan oleh Blaise Pascal, seorang ilmuan fisika kelahiran Clermount, Perancis. Hukum pascal sendiri sebenarnya ditemukan secara tidak sengaja saat Pascal sedang bermain-main dengan air. Bunyi dari hukum ini adalah sebagai berikut “Tekanan yang diberikan oleh zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segalu arah dengan sama besar.”

Contoh yang paling sederhana dari hukum pascal yang dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari misalnya saat memeras kantong plastik yang berisikan air, air dari kantong akan keluar dari kantong dengan sama kuat, hal tersebut ditandai dengan pancaran air dari kantong yang sama jauhnya dan itu menandakan tekanan pada setiap sisi kantong adalah sama besar. Penerapan hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari

Ø  Dongkrak hidrolik

Prinsip kerja

Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah dengan memanfaatkan hukumPascal. Dongkrak hidrolik terdiri dari dua tabung yang berhubungan yang memiliki diameter yang berbeda ukurannya. Masing-masing ditutup dan diisi air. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga dapat mengangkat beban yang berat. definisi dongkrak hidrolik adalah jenis pesawat dengan prinsip hukum pascal yang berguna untuk memperingan kerja. Dongkrak ini merupakan system bejana berhubungan (2 tabung) yang berbeda luas penampangnya. Dengan menaik turunkan piston, maka tekanan pada tabung pertama akan dipindahkan ke tabung kedua sehingga dapat mengangkat beban yang berat.

Ø  Tensimeter atau sfigmomanometer

Prinsip kerja

Cairan yang tekanannya akan diukur harus memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding cairan manometrik, oleh karena itu pada alat pengukur tekanan darah dipilih air raksa sebagai cairan manometrik karena air raksa memiliki berat jenis yang lebih besar dibandingkan dengan berat jenis darah. Berikut skema pengukuran tekanan menggunakan manometer. Tekanan dalam fluida statis adalah sama pada setiap tingkat horisontal (ketinggian) yang sama sehingga: Untuk lengan tangan kiri manometer Untuk lengan tangan kanan manometer Karena disini kita mengukur tekanan tolok (gauge pressure), kita dapat menghilangkan PAtmosfer sehingga Dari persamaan tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa tekanan pada A sama dengan tekanan cairan manometrik pada ketinggian h2 dikurangi tekanan cairan yang diukur pada ketinggian h1. Dalam kasus alat pengukur tekanan darah yang menggunakan air raksa, berarti tekanan darah dapat diukur dengan menghitung berat jenis air raksa dikali gravitasi dan ketinggian air raksa kemudian dikurangi berat jenis darah dikalikan gravitasi dan ketinggian darah.

Ø  Rem hidrolik

Prinsip kerja:

Pada rem hidrolik terdapat pipa-pipa hidrolik yang berisi cairan berupa minyak rem. Pada ujung-ujung pipa ini terdapat piston penggerak yaitu piston pedal dan piston cakram. Pipa dan piston inilah yang memegang peranan pentingdimana konsep dan sterukturnya telah didesain sedemikian rupa sehingga sesuaidengan hukum pascal, dengan tujuan menghasilkan daya cengkram yang besardari penginjakan pedal rem yang tidak terlalu dalam.

Penyesuaian terhadap hukum pascal yang dumaksud adalah dengan mendesain agar pipa pada pedal remlebih kecil daripada pipa yang terhubung dengen piston cakram. Saat pedal rem diinjak pedal yang terhubung dengan booster rem akanmendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang berada pada pipa akanmendapatkan tekanan. Tekanan yang didapat dari pedal akan diteruskan ke segalaarah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa yang terhubung dengan piston cakram. Saat pedal rem diinjak pedal yang terhubung dengan booster rem akanmendorong piston pedal dalam sehingga minyak rem yang berada pada pipa akan mendapatkan tekanan. Tekanan yang didapat dari pedal akan diteruskan ke segalaarah di permukaan pipa termasuk ujung-ujung pipa yang terhubung dengan pistoncakram.

Karena luas permukaan piston cakram lebih besar daripada piston pedalmaka gaya yang tadinya digunakan untuk menginjak pedal rem akan diteruskanke piston cakram yang terhubung dengan kanvas rem dengan jauh lebih besarsehingga gaya untuk mencengkram cakram akan lebih besar pula. Cakram yang besinggungan dengan kanvas rem akan menghasilkan gaya gesek, dan gaya gesekadalah gaya yang bernilai negative maka dari itu cakram yang ikut berputarbersama roda semakin lama perputarannya akan semakin pelan, dan inilah yangdisebut dengan proses pengereman. Selain itu karena diameter dari cakram yanglebih lebar juga ikut membantu proses pengereman. Hal itulah yang menyebabkansystem kerja rem cakram hidrolik lebih efektif daripada rem konvensional (remtromol).

Ø  Pompa hidrolik

Prinsip kerja:

Pompa hidrolik menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan). Pompa ini berfungsi untuk mentransfer energi mekanik menjadi energi hidrolik. Pompa hidrolik bekerja dengan cara menghisap oli dari tangki hidrolik dan mendorongnya kedalam sistem hidrolik dalam bentuk aliran (flow). Aliran ini yang dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi tekanan. Tekanan dihasilkan dengan cara menghambat aliran oli dalam sistem hidrolik.

Ø  Alat press hidrolik

Prinsip kerja:

Press hidrolik tergantung pada prinsip Pascal : yang tekanan seluruh sistem tertutup adalah konstan. Salah satu bagian dari sistem adalah piston bertindak sebagai pompa, dengan kekuatan mekanik sederhana yang bekerja pada luas penampang kecil, bagian lain adalah piston dengan luas yang lebih besar yang menghasilkan kekuatan mekanis Sejalan besar. Hanya berdiameter kecil pipa (yang lebih mudah menolak tekanan) diperlukan jika pompa dipisahkan dari silinder tekan.

Hukum Pascal: Tekanan pada fluida terbatas ditransmisikan berkurang dan bertindak dengan kekuatan yang sama pada bidang yang sama dan pada 90 derajat ke dinding kontainer. Sebuah cairan, seperti minyak , dipindahkan ketika piston baik didorong ke dalam. Piston kecil, untuk jarak tertentu gerakan, memindahkan jumlah yang lebih kecil dari volume yang dari piston besar, yang sebanding dengan rasio area kepala piston. Oleh karena itu, piston kecil harus dipindahkan jarak besar untuk mendapatkan piston besar untuk bergerak secara signifikan. Jarak piston besar akan bergerak adalah jarak yang piston kecil akan dipindahkan dibagi dengan rasio bidang kepala piston. Ini adalah bagaimana energi, dalam bentuk kerja dalam hal ini, adalah kekal dan Hukum Konservasi Energi puas. Pekerjaan kali kekuatan jarak, dan karena kekuatan meningkat pada piston lebih besar, jarak kekuatan diterapkan atas harus berkurang.

Cairan bertekanan digunakan, jika tidak dihasilkan secara lokal oleh tangan atau pompa mekanis bertenaga, dapat diperoleh dengan membuka katup yang terhubung ke akumulator hidrolik atau pompa terus berjalan tekanan yang diatur oleh katup buang. Bila diinginkan untuk menghasilkan kekuatan yang lebih dari tekanan yang tersedia akan memungkinkan, atau menggunakan lebih kecil, lebih tinggi tekanan silinder untuk menghemat ukuran dan berat, sebuah intensifier hidrolik dapat digunakan untuk meningkatkan tekanan yang bekerja pada silinder tekan. Ketika tekanan pada silinder tekan dilepaskan (cairan kembali ke reservoir), gaya dibuat dalam pers dikurangi menjadi nilai yang rendah (yang tergantung pada gesekan segel silinder itu. Piston utama tidak menarik kembali ke aslinya posisi kecuali sebuah mekanisme tambahan digunakan.

F.      Prinsip Archimedes dan penerapannya

Bunyi Hukum Archimedes

Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya didalam zat cair akanmengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan ( didesak) oleh benda tersebut.

Fa = ρ v g

Fa = gaya ke atas (N)

V = volume benda yang tercelup (m3)

 ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)

 g = percepatan gravitasi (N/kg)

Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukumnewton juga. Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar dari pada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam. Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Contoh Aplikasi dan Penerapan hokum archimides

a.       Teknologi perkapalan seperti Kapal laut dan kapal Selam

Teknologi perkapalan merupakan contoh hasil aplikasi ata penerapan hukum Archimedes yang paling sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.  Kapan laut terbuat dari besi atau kayu yang di buat berongga dibagian tengahnya. Rongga pada bagian tengah kapal laut ini bertujuan agar volume air laut yang dipindahkan badan kapal  besar. Aplikasi ini bedasarkan bunyi hukum Archimedes dimana gaya apung suatu benda sebanding dengan banyaknya air yang dipindahkan. Dengan menggunakan prinsip tersebut maka kapal laut bisa terapung dan tidak tenggelam.

Berbeda dengan kapal selam yang memang di kehendaki untuk bisa tenggelam di air dan juga mengapung di udara. Untuk itu pada bagian tertentu dari kapal selam di persiapkan sebuah rongga yang dapat menampung sejumlah air laut yang bisa di isi dan di buang sesuai kebutuhan. Saat ingin menyelam, rongga tersebut di isi dengan air laut sehingga berat kapal selam bertambah. Sedangkan saat ingin mengapung, air laut dalam rongga tersebut di keluarkan sehingga bobot kapal selam menjadi ringan dan mampu melayang di permukaan.

b.      Alat pengukur massa jenis (Hidrometer)

Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Hidrometer merupakan contoh penerapan hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari yang paling sederhana. Cara kerja hidrometer merupakan realisasi bunyi hukum archimede, dimana suatu benda yang dimasukan kedalam zat cair sebagian atau keseluruhan akan mengalami gaya keatas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.Jika hidrometer dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam. Makin besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang tenggelam. Seberapa banyak air yang dipindahkan oleh hidrometer akan tertera pada skala yang terdapat pada alat hidrometer.

c.       Jembatan Poton

Jembatan poton adalah sebuah jembatan yang terbuat dari kumpulan drum-drum kosong yang melayang diatas air dan diatur sedemikian rupa sehingga menyerupai sebuah jembatan. Jembatan poton disebut juga jembatan apung. Untuk bisa di jadikan sebagai jembatan, drum-drum tersebut harus berada dalam kondisi kosong dan tertutup rapat sehingga udara di dalam drum tidak dapat keluar dan air tidak dapat masuk kedalam. Dengan cara itu berat jenis drum dapat diminimalkan sehingga bisa terapung di atas permukaan air.

d.      Teknologi Balon Udara

Balon udara adalah penerapan prinsip Archimedes di udara. Jadi ternyata aplikasi hukum Archinedes tidak hanya berlaku untuk benda cair tetapi juga benda gas. Untuk dapat terbang melayang di udara, balon udara harus diisi dengan gas yang bermassa jenis lebih kecil dari massa jenis udara atmosfer, sehingga, balon udara dapat terbang karena mendapat gaya keatas, misalnya diisi udara yang dipanaskan. Udara yang dipanaskan memiliki tingkat kerenggangan lebih besar daripada udara biasa. Sehingga masa jenis udara tersebut menjadi ringgan.