Selasa, 27 November 2012

Rumus - rumus alat-alat optik


Lup (Kaca Pembesar)
Pembesaran bayangan saat mata berakomodasi maksimum

Dengan ketentuan:
 M = Pembesaran
 Sn= Titik dekat (cm)
 f   = Fokus lup (cm)

Pembesaran bayangan saat mata tidak berakomodasi

Dengan ketentuan:
 M= Pembesaran
 Sn= Titik dekat (cm)
 f = Fokus lup (cm)

Mikroskop
Pembesaran mikroskop adalah hasil kali pembesaran lensa objektif dan pembesaran lensa okuler, sehingga dirumuskan:


Karena lensa okuler mikroskop berfungsi seperti lup, pembesaran mikroskop dirumuskan sebagai berikut:
Pembesaran Mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:


Dengan ketentuan:
 M= Pembesaran mikroskop
 Mob= Pembesaran oleh lensa objektif
 Sn= Titik dekat mata
 fok= Jarak fokus lensa okuler
 S'ob= jarak bayangan oleh lensa objektif
 Sob= jarak benda di depan lensa objektif
 d= jarak lensa objektif dan lensa okuler

Pembesaran Mikroskop pada saat mata tidak berakomodasi


Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:
 Mmik= Pembesaran mikroskop
 Mob= Pembesaran oleh lensa objektif
 Sn= Titik dekat mata
 fok= Jarak fokus lensa okuler
 S'ob= jarak bayangan oleh lensa objektif
 Sob= jarak benda di depan lensa objektif
 d= jarak lensa objektif dan lensa okuler

Teropong Bintang
Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata tidak berakomodasi

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:
 d= Jarak lensa objektif dan lensa okuler
 M= Pembesaran teropong bintang
 fob= Jarak fokus lensa objektif
 fok= Jarak fokus lensa okuler

Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata berakomodasi maksimum

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:





Dengan ketentuan:
 M= Pembesaran teropong bintang
 fob= Jarak fokus lensa objektif
 Sok= jarak benda di depan lensa okuler

Teropong Bumi
Pembesaran Teropong Bumi

Dengan ketentuan:
 M= Pembesaran teropong bumi
 fob= Jarak fokus lensa objektif
 fok= Jarak fokus lensa okuler

Jarak lensa objektif dan lensa okuler


Dengan ketentuan:
 d= Jarak lensa objektif dan lensa okuler
 fob= Jarak fokus lensa objektif
 fp= Jarak fokus lensa pembalik
 fok= Jarak fokus lensa okuler

Senin, 19 November 2012

WUJUD ZAT DAN PERUBAHANNYA

Wujud Zat

Banyak benda yang dapat dilihat dan dijumpai di kehidupan sehari-hari. Misalnya pensil, kacamata, batu, kursi, air, balon berisi udara, tabung LPG berisi gas, es, baja, dan daun. Berbagai macam benda yang kita jumpai memiliki kesamaan, yaitu benda-benda tersebut memerlukan ruang atau tempat untuk keberadaannya. Air di dalam gelas, menempati ruang bagian dalam gelas itu, batu di pinggir jalan menempati ruang di pinggir jalan di mana ruangan itu tidak ditempati oleh benda lain sebelum batu itu disingkirkan.

Udara dalam balon menempati ruang bagian dalam balon itu. Manusia juga menempati ruang, misalkan dalam lift hanya cukup ditempati paling banyak 10 orang dewasa, lebih dari itu ruang dalam lift tidak mencukupi lagi. Benda atau zat juga memiliki massa, sebagai contoh batu bila ditimbang dengan neraca menunjukkan nilai massa tertentu. Balon berisi udara bila dibandingkan massanya dengan balon yang kempis, akan lebih berat balon berisi udara. Hal itu menunjukkan bahwa udara memiliki massa. Dapat disimpulkan bahwa zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruangan. Menurut wujudnya zat digolongkan menjadi tiga yaitu

Zat Padat
Ciri zat padat yaitu bentuk dan volumenya tetap. Contohnya kelereng yang berbentuknya bulat, dipindahkan ke gelas akan tetap berbentuk bulat. Begitu pula dengan volumenya. Volume kelereng akan selalu tetap walaupun berpindah tempat ke dalam gelas. Hal ini disebabkan karena daya tarik antarpartikel zat padat sangat kuat. Pada umumnya zat padat berbentuk kristal (seperti gula pasir atau garam dapur) atau amorf (seperti kaca dan batu granit). Partikel zat padat memiliki sifat seperti berikut:
  1. Letaknya sangat berdekatan
  2. Susunannya teratur
  3. Gerakannya tidak bebas, hanya bergetar dan berputar di tempatnya

Zat Cair
Zat cair memiliki volume tetap tetapi bentuk berubah-ubah sesuai dengan yang ditempatinya. Apabila air dimasukkan ke dalam gelas, maka bentuknya seperti gelas, apabila dimasukkan ke dalam botol akan seperti botol. Tetapi volumenya selalu tetap. Hal ini disebabkan partikel-partikel penyusunnya agak berjauhan satu sama lain. Selain itu, partikelnya lebih bebas bergerak karena ikatan antar partikelnya lemah. Partikel zat cair memiliki sifat seperti berikut:
  1. Letaknya berdekatan
  2. Susunannya tidak teratur
  3. Gerakannya agak bebas, sehingga dapat bergeser dari tempatnya, tetapi tidak lepas dari kelompoknya

Zat Gas
Ciri dari gas di antaranya bentuk dan volume berubah sesuai dengan tempatnya. Gas yang terdapat di balon memiliki bentuk dan volume yang sama dengan balon. Gas yang terdapat di dalam botol, bentuk dan volumenya sama dengan botol. Partikel-partikel gas bergerak acak ke segala arah dengan kecepatan bergantung pada suhu gas, akibatnya volumenya selalu berubah. Partikel zat gas memiliki sifat seperti berikut:
  1. Letaknya sangat berjauhan
  2. Susunannya tidak teratur
  3. Gerakannya bebas bergerak, sehingga dapat bergeser dari tempatnya dan lepas dari kelompoknya, sehingga dapat memenuhi ruangan


Perubahan Wujud Zat
Setiap zat akan berubah apabila menerima panas (kalor). Es dipanaskan akan mencair. Air dipanaskan akan menguap menjadi uap air (gas). Apabila uap air didinginkan menjadi embun dan kembali menjadi air. Air didinginkan menjadi es. Proses perubahan wujud zat tersebut dapat diamati pada diagram.
Berdasarkan diagram tersebut, zat dari wujud yang satu ke wujud yang lainnya dapat dijelaskan sebagai berikut.

  1. Membeku yaitu perubahan wujud zat dari cair ke padat
  2. Mencair atau melebur yaitu perubahan wujud zat dari padat ke cair
  3. Mengkristal yaitu perubahan wujud zat dari gas ke padat
  4. Menyublim yaitu perubahan wujud zat dari padat ke gas
  5. Menguap yaitu perubahan wujud zat dari cair ke gas
  6. Mengembun yaitu perubahan wujud zat dari gas ke cair
Contoh dari perubahan wujud zat :
1. Mencair (melebur)
Mencair adalah peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi cair. Contoh: es dipanaskan berubah menjadi air.

2. Membeku
Membeku adalah peristiwa perubahan wujud cair menjadi padat. Contoh: air yang didinginkan (dimasukan ke dalam freezer) akan membeku menjadi es batu.

3. Menguap
Menguap adalah peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi gas. Contoh: pakaian yang basah setelah dijemur menjadi kering.

4. Mengembun
Mengembun adalah peristiwa perubahan wujud gas menjadi cair. Contoh: gelas yang berisi es pada dinding bagian luarnya terdapat titik-titik air.

5. Menyublim
Menyublim adalah peristiwa perubahan wujud padat menjadi gas atau sebaliknya. Contoh: kapur barus

6. Mengkristal
Mengkristal adalah peristiwa perubahan wujud zat dari gas ke padat. contoh : gas dari kapur barus dapat dipadatkan lagi melalui metode kristalisasi

11 MACAM ALAT OPTIK

Benda optik adalah benda yang menggunakan lensa optik untuk melakukan fungsinya dalam membantu kegiatan tertentu. Lensa optik bisa terbuat dari bahan kaca, plastik, fiber, dan lain sebagainya. Berikut di bawah ini merupakan arti definisi / pengertian dari beberapa benda / alat optik yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.


1. Teropong Bintang




foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK


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.


 
2. Teropong Bumi


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK


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.




3. Mikroskop


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
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.




4. Teropong Prisma


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Teropong prisma adalah tropong yang berfungsi untuk melihat benda yang jauh agar tampak lebih dekat dan terlihat jelas.



5. Periskop


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Periskop adalah teropong yang digunakan oleh kapal selam yang pada umumnya digunakan untuk melihat keadaan sekitar di luar kapal selam.




6. Teropong Cermin


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Tropong Cermin adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda langit antariksa dengan sifat gambar tidak terbalik, diperbesar, maya.




7. Teropong Radio


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Teropong radio adalah benda optik yang digunakan untuk melihat benda angkasa di luar angkasa yang jaraknya sangat jauh sekali.




8. Episkop


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Episkop adalah suatu benda yang berguna untuk memproyeksikan gambar yang tidak tembus cahaya dengan sifat bayangan tegak diperbesar.




9. Proyektor Slide


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Proyektor slide adalah alat yang memiliki fungsi menampilkan bayangan sebuah gambar positif yang dapat ditembus cahaya.




10. Overhead Proyektor / OHP


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Over Head Projectror adalah benda yang berguna untuk melihat bayangan gambar diapositif seperti yang umumnya digunakan untuk presentasi di kelas.




11. Kaca Pembesar / Lup / Loop


foto-menarik.blogspot.com - 11 MACAM ALAT OPTIK
Kaca pembesar adalah benda optik yang berguna untuk mengamati benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas dengan menggunakan jenis lensa positif.

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

1. Teori Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:
  1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
  2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
  3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
  4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

model atom dalton


Kelemahan:
Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.


2. Teori Atom J. J. Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

atom thomson



Kelemahan:
Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.


3. Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
  1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
  2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
  3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

atom rutherford


Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.


4. Teori Atom Bohr

ada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
  1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
  2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
  3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
  4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

atom Bohr


Kelemahan:
Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.


Model atom Borh tidak hanya dapat melukiskan secara fisik dari deret Balmer saja, tetapi juga deret-deret lain dari spektrum atom hidrogen seperti deret Lyman, Paschen, Bracket, dan Pfund.
Semua garis spektral pada deret-deret ini dihasilkan oleh transisi elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Spektrum atom hidrogen




5. Teori Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

atom modern




Persamaan Schrodinger
persamaan
x,y dan z
Y
m
ђ
E
V
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= Energi potensial

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

Ciri khas model atom mekanika gelombang
  1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
  2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
  3. Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

Sabtu, 17 November 2012

Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad, dan dapat dirangkum sebagai berikut:
  1. Hukum Pertama: setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).
  2. Hukum Kedua: sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.
  3. Hukum Ketiga: gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.
Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687. Newton menggunakan karyanya untuk menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda fisik maupun sistem. Contohnya dalam jilid tiga dari naskah tersebut, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak dengan hukum gravitasi umum, ia dapat menjelaskan hukum pergerakan planet milik Kepler.

Tinjauan

Hukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel, dalam evaluasi pergerakan misalnya, panjang benda tidak dihiraukan, karena obyek yang dihitung dapat dianggap kecil, relatif terhadap jarak yang ditempuh. Perubahan bentuk (deformasi) dan rotasi dari suatu obyek juga tidak diperhitungkan dalam analisisnya. Maka sebuah planet dapat dianggap sebagai suatu titik atau partikel untuk dianalisa gerakan orbitnya mengelilingi sebuah bintang.
Dalam bentuk aslinya, hukum gerak Newton tidaklah cukup untuk menghitung gerakan dari obyek yang bisa berubah bentuk (benda tidak padat). Leonard Euler pada tahun 1750 memperkenalkan generalisasi hukum gerak Newton untuk benda padat yang disebut hukum gerak Euler, yang dalam perkembangannya juga dapat digunakan untuk benda tidak padat. Jika setiap benda dapat direpresentasikan sebagai sekumpulan partikel-partikel yang berbeda, dan tiap-tiap partikel mengikuti hukum gerak Newton, maka hukum-hukum Euler dapat diturunkan dari hukum-hukum Newton. Hukum Euler dapat dianggap sebagai aksioma dalam menjelaskan gerakan dari benda yang memiliki dimensi.
Ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya, efek dari relativitas khusus harus diperhitungkan. 

Hukum pertama Newton

Hukum I: Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya.
Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:

\sum \mathbf{F} = 0 \Rightarrow \frac{d \mathbf{v} }{dt} = 0.
Artinya :
  • Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
  • Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum pertama newton adalah penjelasan kembali dari hukum inersia yang sudah pernah dideskripsikan oleh Galileo. Dalam bukunya Newton memberikan penghargaan pada Galileo untuk hukum ini. Aristoteles berpendapat bahwa setiap benda memilik tempat asal di alam semesta: benda berat seperti batu akan berada di atas tanah dan benda ringan seperti asap berada di langit. Bintang-bintang akan tetap berada di surga. Ia mengira bahwa sebuah benda sedang berada pada kondisi alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda bergerak pada garis lurus dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar benda tersebut yang terus mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan berhenti bergerak. Tetapi Galileo menyadari bahwa gaya diperlukan untuk mengubah kecepatan benda tersebut (percepatan), tapi untuk mempertahankan kecepatan tidak diperlukan gaya. Sama dengan hukum pertama Newton : Tanpa gaya berarti tidak ada percepatan, maka benda berada pada kecepatan konstan.


Hukum kedua Newton

Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan banyaknya perubahan momentum linier p terhadap waktu :
\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}(m\mathbf v)}{\mathrm{d}t},
Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan, variabel massa (sebuah konstan) dapat dikeluarkan dari operator diferensial dengan menggunakan aturan diferensiasi. Maka,
\mathbf{F} = m\,\frac{\mathrm{d}\mathbf{v}}{\mathrm{d}t} = m\mathbf{a},
Dengan F adalah total gaya yang bekerja, m adalah massa benda, dan a adalah percepatan benda. Maka total gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan percepatan yang berbanding lurus.
Massa yang bertambah atau berkurang dari suatu sistem akan mengakibatkan perubahan dalam momentum. Perubahan momentum ini bukanlah akibat dari gaya. Untuk menghitung sistem dengan massa yang bisa berubah-ubah, diperlukan persamaan yang berbeda.
Sesuai dengan hukum pertama, turunan momentum terhadap waktu tidak nol ketika terjadi perubahan arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran. Contohnya adalah gerak melingkar beraturan. Hubungan ini juga secara tidak langsung menyatakan kekekalan momentum: Ketika resultan gaya yang bekerja pada benda nol, momentum benda tersebut konstan. Setiap perubahan gaya berbanding lurus dengan perubahan momentum tiap satuan waktu.
Hukum kedua ini perlu perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan, karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum sebenarnya.

Impuls

Impuls J muncul ketika sebuah gaya F bekerja pada suatu interval waktu Δt, dan dirumuskan sebagai
 \mathbf{J} = \int_{\Delta t} \mathbf F \,\mathrm{d}t .
Impuls adalah suatu konsep yang digunakan untuk menganalisis tumbukan.

Sistem dengan massa berubah

Sistem dengan massa berubah, seperti roket yang bahan bakarnya digunakan dan mengeluarkan gas sisa, tidak termasduk dalam sistem tertutup dan tidak dapat dihitung dengan hanya mengubah massa menjadi sebuah fungsi dari waktu di hukum kedua. Alasannya, seperti yang tertulis dalam An Introduction to Mechanics karya Kleppner dan Kolenkow, adalah bahwa hukum kedua Newton berlaku terhadap partikel-partikel secara mendasar. Pada mekanika klasik, partikel memiliki massa yang konstant. Dalam kasus partikel-partikel dalam suatu sistem yang terdefinisikan dengan jelas, hukum Newton dapat digunakan dengan menjumlahkan semua partikel dalam sistem:
\mathbf{F}_{\mathrm{total}} = M\mathbf{a}_\mathrm{pm}
dengan Ftotal adalah total gaya yang bekerja pada sistem, M adalah total massa dari sistem, dan apm adalah percepatan dari pusat massa sistem.
Sistem dengan massa yang berubah-ubah seperti roket atau ember yang berlubang biasanya tidak dapat dihitung seperti sistem partikel, maka hukum kedua Newton tidak dapat digunakan langsung. Persamaan baru digunakan untuk menyelesaikan soal seperti itu dengan cara menata ulang hukum kedua dan menghitung momentum yang dibawa oleh massa yang masuk atau keluar dari sistem:
\mathbf F + \mathbf{u} \frac{\mathrm{d} m}{\mathrm{d}t} = m {\mathrm{d} \mathbf v \over \mathrm{d}t}
dengan u adalah kecepatan dari massa yang masuk atau keluar relatif terhadap pusat massa dari obyek utama. Dalam beberapa konvensi, besar (u dm/dt) di sebelah kiri persamaan, yang juga disebut dorongan, didefinisikan sebagai gaya (gaya yang dikeluarkan oleh suatu benda sesuai dengan berubahnya massa, seperti dorongan roket) dan dimasukan dalam besarnya F. Maka dengan mengubah definisi percepatan, persamaan tadi menjadi
\mathbf F = m \mathbf a.

Sejarah

Hukum kedua Newton dalam bahasa aslinya (latin) berbunyi:
Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
Diterjmahkan dengan cukup tepat oleh Motte pada tahun 1729 menjadi:
Law II: The alteration of motion is ever proportional to the motive force impress'd; and is made in the direction of the right line in which that force is impress'd.
Yang dalam Bahasa Indonesia berarti:
Hukum Kedua: Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan benda.

Hukum ketiga Newton

Lex III: Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse æquales et in partes contrarias dirigi.
Hukum ketiga : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah.
Benda apapun yang menekan atau menarik benda lain mengalami tekanan atau tarikan yang sama dari benda yang ditekan atau ditarik. Kalau anda menekan sebuah batu dengan jari anda, jari anda juga ditekan oleh batu. Jika seekor kuda menarik sebuah batu dengan menggunakan tali, maka kuda tersebut juga "tertarik" ke arah batu: untuk tali yang digunakan, juga akan menarik sang kuda ke arah batu sebesar ia menarik sang batu ke arah kuda.
Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berbeda, maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya yang diberikan sama, percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya lebih kecil akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton. Dua gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama. Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.

\sum \mathbf{F}_{a,b}  = - \sum \mathbf{F}_{b,a}
Dengan
Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
Fb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum kekekalan momentum, namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui teorema Noether dari relativitas Galileo dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika medan gaya memiliki momentum, dan dalam mekanika kuantum.

 


 




Minggu, 23 September 2012

Sejarah Fisika

Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui telah dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi, membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan, pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi, sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar persoalan dimana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu.

Fisika Awal

Sejak zaman dulu, manusia terus memperhatikan bagaimana benda-benda di sekitarnya berinteraksi, kenapa benda yang tanpa disangga jatuh keb bawah, kenapa benda yang berlainan memiliki sifat yang berlainan juga, dan sebagainya. Mereka juga mengira-ira tentang misteri alam semesta, bagaimana bentuk dan posisi bumi di tengah alam yang luas ini dan bagaima sifat-sifat dari matahari dan bulan, dua benda yang memiliki posisi penting dalam kehidupan manusia purba. Secara umum, untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini mereka secara mudah langsung mengaitkannya dengan pekerjaan dewa. Akhirnya, jawaban yang mulai ilmiah namun tentu saja masih terlalu berspekulasi, mulai berkembang. Tentu saja jawaban ini kebanyakan masih salah karena tidak didasarkan pada eksperimen, bagaimanapun juga dengan begini ilmu pengetahuan mulai mendapat tempatnya. Fisika pada masa awal ini kebanyakan berkembang dari dunia filosofi, dan bukan dari eksperimen yang sistematis.

Kontribusi Islam

Saat itu kebudayaan didominasi oleh Kekaisaran Roma, ilmu medik dan fisika berkembang sangat pesat yang dipimpin oleh ilmuwan dan filsuf dari Yunani. Runtuhnya Kekaisaran Roma berakibat pada mundurnya perkembangan ilmu pengetahuan di dataran Eropa. Bagaimanapun juga kebudayaan di timur tengah terus berkembang pesat, banyak ilmuwan dari Yunani yang mencari dukungan dan bantuan di timur tengah ini. Akhirnya ilmuwan muslim pun berhasil mengembangkan ilmu astronomi dan matematika, yang akhirnya menemukan bidang ilmu pengetahuan baru yaitu kimia. Setelah bangsa Arab menaklukkan Persia, ilmu pengetahuan berkembang dengan cepat di Persia dan ilmuwan terus bermunculan yang akhirnya dengan giatnya memindahkan ilmu yang telah ada dari kebudayaan Yunani ke timur tengah yang saat itu sedang mundur dari Eropa yang mulai memasuki abad kegelapan.

Tokoh Fisika Terkenal Dunia

 

Johannes Kepler (27 Desember 1571 – 15 November 1630)

Johannes Kepler


Seorang tokoh penting dalam revolusi ilmiah, adalah seorang astronom Jerman, matematikawan dan astrolog. Dia paling dikenal melalui hukum gerakan planetnya. Dia kadang dirujuk sebagai “astrofisikawan teoretikal pertama”, meski Carl Sagan juga mamanggilnya sebagai ahli astrologi ilmiah terakhir.

 

Jocelyn Bell Burnell (1943)


Pada tahun 1967 di Laboratorium Astronomi Radio Mullard di Cambridge, Inggris, seorang mahasiswa pasca-sarjana yang waktu itu bernama Jocelyn Bell menemukan sinyal aneh tatkala melakukan pemeriksaan dalam gelombang radio di langit. Sinyal ini berdenyut setiap 1 1/3 detik. Mula-mula Bell dan rekan-rekannya menduga yang diperoleh adalah sinyal radio dari mahluk asing. Berikutnya, masih dalam tahun sama, kosmolog Inggris Thomas Gold menyatakan, bahwa sebuah ‘pulsar‘ yang ditemukan Bell tadi adalah sebuah bintang netron yang berputar. Bintang netron sendiri adalah inti yang mengerut habis dari supernova atau ledakan bintang dahsyat, dan karena itu masuk akal kalau harus mencari bintang semacam itu di nebula (kabut) supernova. Berikutnya sebuah pulsar radio yang bertepatan dengan posisi sebuah bintang yang tampak secara visual ditemukan di pusat Nebula Kepiting, sisa supernova yang terlihat dari Bumi tahun 1054. Dengan penemuan itu, teori yang dikemukakan Thomas Gold pun berhasil dibuktikan. Kini ratusan pulsar sudah ditemukan, sementara supernovanya sendiri terus dijadikan rujukan dalam penelitian kosmologi akhir abad ke-20.

 

Albert Einstein (1879 – 1955)

Teorinya tentang relativitas memperkenalkan pemikiran baru yang revolusioner tentang ruang, waktu dan alam semesta (universe).


Iscaac Newton (1642-1727)

Isaac Newton, ilmuwan paling besar dan paling berpengaruh yang pernah hidup di dunia, lahir di Woolsthrope, Inggris, tepat pada hari Natal tahun 1642, bertepatan tahun dengan wafatnya Galileo. Pertengahan abad ke-17 adalah periode pembenihan ilmu pengetahuan. Penemuan teropong bintang dekat permulaan abad itu telah merombak seluruh pendapat mengenai ilmu perbintangan. Filosof Inggris Francis Bacon dan Filosof Perancis Rene Descartes kedua-duanya berseru kepada ilmuwan seluruh Eropa agar tidak lagi menyandarkan diri pada kekuasaan Aristoteles, melainkan melakukan percobaan dan penelitian atas dasar titik tolak dan keperluan sendiri. Apa yang dikemukakan oleh Bacon dan Descartes, sudah dipraktekkan oleh si hebat Galileo. Penggunaan teropong bintang, penemuan baru untuk penelitian astronomi oleh Newton telah merevolusionerkan penyelidikan bidang itu, dan yang dilakukannya di sektor mekanika telah menghasilkan apa yang kini terkenal dengan sebutan “Hukum gerak Newton” yang pertama.

 

Michael Faraday (22 September 1791-25 Agustus 1867) 

Ialah ilmuwan Inggris yang mendapat julukan "Bapak Listrik", karena berkat usahanya listrik menjadi teknologi yang banyak gunanya. Ia mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektromagnetisme dan elektrokimia. Dia juga menemukan alat yang nantinya menjadi pembakar Bunsen, yang digunakan hampir di seluruh laboratorium sains sebagai sumber panas yang praktis. Efek magnetisme menuntunnya menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet. Ia banyak memberi ceramah untuk mempopulerkan ilmu pengetahuan ilmu pengetahuan pada masyarakat umum. Pendekatan rasionalnya dalam mengembangkan teori dan menganalisis hasilnya amat mengagumkan. 
 

 Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928)

Ialah fisikawan Belanda yang memenangkan Penghargaan Nobel dalam Fisika bersama dengan Pieter Zeeman pada 1902. Dilahirkan di Arnhem, Belanda. Ia belajar di Universitas Leiden. Pada usia 19 tahun ia kembali ke Arnhem dan mengajar di salah satu SMA di sana. Sambil mengajar, ia menyiapkan tesis doktoral yang memperluas teori James Clerk Maxwell mengenai elektromagnet yang meliputi rincian dari pemantulan dan pembiasan cahaya. Pada 1878 ia menjadi guru besar fisika teoretis di Leyden yang merupakan tempat kerja pertamanya. Ia tinggal di sana selama 34 tahun, lalu pindah ke Haarlem. Lorentz meneruskan pekerjaannya untuk menyederhanakan teori Maxwell dan memperkenalkan gagasan bahwa medan elektromagnetik ditimbulkan oleh muatan listrik pada tingkat atom. Ia mengemukakan bahwa pemancaran cahaya oleh atom dan berbagai gejala optik dapat dirunut ke gerak dan interaksi energi atom.

Pada 1896, salah satu mahasiswanya Pieter Zeeman menemukan bahwa garis spektral atom dalam medan magnet akan terpecah menjadi beberapa komponen yang frekuensinya agak berbeda. Hal tersebut membenarkan pekerjaan Lorentz, sehingga mereka berdua dianugerahi Hadiah Nobel pada 1902. Pada 1895, Lorentz mendapatkan seperangkat persamaan yang mentransformasikan kuantitas elektromagnetik dari suatu kerangka acuan ke kerangka acuan lain yang bergerak relatif terhadap yang pertama meski pentingnya penemuan itu baru disadari 10 tahun kemudian saat Albert Einstein mengemukakan teori relativitas khususnya. Lorentz (dan fisikawan Irlandia G.F. Fitzgerald secara independen) mengusulkan bahwa hasil negatif eksperimen Michelson-Morley bisa dipahami jika panjang dalam arah gerak relatif terhadap pengamat mengerut. Eksperimen selanjutnya memperlihatkan bahwa meski terjadi pengerutan, hal itu bukan karena penyebab yang nyata dari hasil Michelson dan Edward Morley. Penyebabnya ialah karena tiadanya 'eter' yang berlaku sebagai kerangka acuan universal.

 




Cloudy With A Chance Of Sun