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:
- Periode (T) adalah banyaknya waktu yang diperlukan untuk satu gelombang.
- Frekuensi (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon.
- Amplitudo (A) adalah simpangan maksimum suatu gelombang.
- Cepat rambat (v) adalah besarnya jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.
- 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)
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.
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.
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
n2,1 = 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:
sini/sinr = 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
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
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.
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:
- Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut disini yang digunakan adalah bunyi ultrasonik
- Mendeteksi janin dalam rahim, biasanya menggunakan bunyi infrasonik
- Mendeteksi keretakan suatu logam dan lain-lain.
- 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
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.
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.
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
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.
|
Lensa cembung dibagi lagi menjadi tiga:
|
|
|
Gambar 28.Macam-macam lensa cembung
b. Lensa Cekung (lensa negatif/lensa devergen)
Yaitu lensa yang menyebarkan sinar .
|
Lensa cekung dibagi lagi menjadi tiga:
|
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.
|
||
|
|
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.
|
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
|
- Benda AB berada di ruang III lensa cembung
|
- Benda AB berada di ruang I lensa cembung
|
- 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,
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)
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
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.
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 = Moby x Mok
M = (Si/So) 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 = Moby x Mok
M = (Si/So) 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 (sok).
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 (sok ) berada tepat di titik fokus lensa okuler (fok).
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 (fob
> fok). 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
fob adalah jarak fokus lensa objektif dan fok
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
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 : Ph = Tekanan Hidrostatis (N/m2)
; h =kedalaman/tinggi diukur dari
permukaan fluida (m) ; g =
percepatan gravitasi (m/s2)
Jika tekanan udara luar (Patm)
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.