Aturan / Kaidah Angka Penting dan Contoh Penerapan Dalam Operasi Perhitungan

Aturan / Kaidah Angka Penting dan Contoh Penerapan Dalam Operasi Perhitungan

Kembali ke ilmu fisika.

Pada kesempatan kali ini kita akan belajar mengenai aturan atau kaidah angka penting dan contoh penerapannya dalam operasi perhitungan.

Angka penting atau significant figure adalah semua angka yang diperoleh dari pengukuran. Angka penting terdiri dari angka eksak atau pasti dan angka taksiran.

Sejatinya, semua angka dari angka satu sampai sembilan adalah angka penting.

Namun nol juga termasuk angka.

Nah bagaimana dengan aturan angka penting bagi angka nol?

Apakah angka nol termasuk angka penting ataukah bukan angka penting?

angka penting ilmu sains


Berikut ini adalah beberapa aturan sebuah angka dikatakan penting atau tidak penting:
  • 1. Semua angka yang bukan nol adalah angka penting
    Contoh : 1234 terdiri dari empat angka penting
  • 2. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol bukan angka penting
    Contoh : 123400 terdiri dari empat angka penting, yaitu 1, 2, 3, 4
  • 3. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol (DALAM DESIMAL) adalah angka penting
    Contoh : 1,23400 terdiri dari enam angka penting, yaitu 1, 2, 3, 4, 0 ,0
  • 4. Angka nol yang ada di depan angka penting (DALAM DESIMAL ) bukan angka penting
    Contoh : 0,00001234 terdiri dari empat angka penting, yaitu 1, 2, 3, 4
  • 5. Angka nol di belakang angka penting (DALAM DESIMAL) adalah angka penting
    Contoh : 0,000012340 terdiri dari lima angka penting, yaitu 1, 2, 3, 4, 0
  • 6. Angka nol di antara angka penting adalah angka penting
    Contoh 1200,3004 terdiri dari delapan angka penting, yaitu 1, 2, 0, 0, 3, 0, 0, 4

Aturan Penjumlahan dan Pengurangan Angka Penting

Hasil Penghitungan Angka Penting mengikuti angka taksiran paling sedikit. Angka taksiran adalah angka di belakang koma.
  • (a). 123,4 + 12,34 + 1,234
    123,4 memiliki satu angka taksiran
    12,34 memiliki dua angka taksiran
    1,234 memiliki tiga angka taksiran

    maka hasil perhitungannya harus memiliki satu angka taksiran, yaitu 136,9

  • (b). 12 - 9,02
    12 dianggap 12,0 sehingga memiliki satu angka taksiran
    9,02 memiliki dua angka taksiran

    maka hasil peritungannya harus memiliki satu angka taksiran, yaitu 3,0

Aturan Perkalian dan Pembagian Angka Penting

Dalam penghitungan matematis, hasil dari 1,4 x 1,11 = 1,554

Pada penghitungan perkalian dan pembagian pada angka penting, hasil akhirnya harus selalu berpedoman kepada aturan jumlah angka penting yang paling sedikit.

Pada kasus perkalian tadi, jumlah angka penting paling sedikit ada pada 1,4 (dua angka penting), sehingga hasil dari penghitungan tersebut juga harus mempunyai 2 angka penting.

Maka:

1,4 x 1,11 = 1,5


Contoh lain:


Tentukan hasil dari 0,005 x 0,12 = !

0,005 memiliki satu angka penting dan 0,12 memiliki dua angka penting, sehingga  hasilnya 0,001 karena yang angka penting paling kecil adalah satu angka penting, yaitu dari 0,005.


Aturan Pembulatan dalam Fisika

Ada satu hal yang menjadi perhatian khusus saat pembulatan, yaitu tentang angka 5.

Sederhananya dalam pembulatan adalah pembulatan ke atas dan ke bawah.

Angka yang berada di bawah 5, akan selalu dibulatkan ke bawah (12,3 dibulatkan menjadi 12).

Dan angka di atas 5, akan dibulatkan ke atas (56,7 dibulatkan menjadi 57).


Lantas, bagaimana dengan 34,5 ?

Harus kita bulatkan menjadi apa bilangan 34,5 ?

Nah, untuk kasus pembulatan dengan angka 5, aturannya adalah harus dilihat apakah angka itu merupakan bilangan ganjil atau genap.

Apabila bilangan ganjil, pembulatannya dilakukan ke atas (33,5 dibulatkan menjadi 34).


Apabila bilangan genap, pembulatannya dilakukan ke bawah (34,5 dibulatkan menjadi 34).

Versi video, simak berikut ini :




Untuk persoalan Usaha Energi dan Daya, buka link berikut ini :

Usaha Energi Daya

atau selengkapnya lihat  Daftar Isi

Tambahan Usaha

Luas area di bawah kurva F-d adalah Usaha

Jadi bila terdapat kurva F-d (sumbu $X$-nya d dan sumbu $Y$ nya F) maka luas area di bawah kurva tersebut adalah nilai dari Usaha

Bila kurva membentuk tampilan persegi panjang, maka luas persegi panjang tersebut merupakan nilai dari Usaha.

Begitu pula bila kurva membentuk tampilan segitiga atau trapesium, maka luas segitiga atau trapesium tersebut merupakan nilai dari Usaha.
Selengkapnya »
Soal Jawab Listrik Arus Bolak-Balik Standar UAS SMA / SMK / MA

Soal Jawab Listrik Arus Bolak-Balik Standar UAS SMA / SMK / MA

Pada kesempatan kali ini, Ilmu Fisika akan membahas Soal Jawab Listrik Arus Bolak-Balik Standar UAS SMA / SMK / MA.

Petunjuk
Rumus-rumus ditulis menggunakan $\LaTeX$ dengan JavaScript khusus $\LaTeX$ untuk me-loading-nya. Gunakan internet berkecepatan cukup agar bisa me-loading kode $\LaTeX$  100%. Bila terjadi Math Error berwarna merah, lakukan reload page !

Materi Medan Magnet Induksi yang akan dibahas antara lain tentang :
  1. Arus dan Tegangan Maksimum
  2. Arus dan Tegangan Sesaat
  3. Arus dan Tegangan Efektif
  4. Arus dan Tegangan Rata-rata
  5. Reaktansi Induktif, Reaktansi Kapasitif
  6. Frekuensi Resonansi


Tegangan dan Arus Sesaat

Rumusan Umum Tegangan Sesaat adalah

$\displaystyle V_{t}=V_{m}sin\,\theta$

$\displaystyle V_{t}=V_{m}sin\,\omega t$

$\displaystyle V_{t}=V_{m}sin\,2\pi \,f\, t$

$\displaystyle V_{t}=V_{m}sin\,\frac{2\pi}{T} \, t$


Rumusan Umum Arus Sesaat adalah

$\displaystyle I_{t}=I_{m}sin\,\theta$

$\displaystyle I_{t}=I_{m}sin\,\omega t$

$\displaystyle I_{t}=I_{m}sin\,2\pi \,f\, t$

$\displaystyle I_{t}=I_{m}sin\,\frac{2\pi}{T} \, t$


Tentukan besarnya Tegangan sesaat, $V_{t}$, apabila sudut fase adalah $30⁰$ dari suatu sumber Tegangan dengan tegangan maksimumnya $220$ $V$ !

Penyelesaian :

Sudut fase, $\theta$ = $30⁰$

Tegangan maksimum, $V_{m}$ = $220$ $V$

Maka

$\displaystyle V_{t}=V_{m}sin\,\theta$

$\displaystyle V_{t}=\,220\,sin\,30⁰$

$\displaystyle V_{t}=\,110\,V$


Tegangan / Arus Bolak-Balik Efektif 

Suatu sumber tegangan bolak - balik memiliki nilai maksimum $220$ $V$. Nilai tegangan efektifnya adalah ... $V$.

Penyelesaian :

Tegangan maksimum, $V_{m}$ = $220$ $V$

Rumusan hubungan tegangan maksimum dengan tegangan efektif adalah \[V_{ef}=\frac{1}{2}\sqrt{2}\,V_{m}\]
Diperoleh

$V_{ef}=\displaystyle \frac{1}{2}\sqrt{2}\,220$

$V_{ef}=\displaystyle 110\sqrt{2}\,V\simeq 155\,V$ 


Tegangan / Arus Rata-Rata

Suatu sumber tegangan bolak - balik memiliki nilai maksimum $220$ $V$. Nilai tegangan rata-ratanya adalah ... $V$.

Penyelesaian :

Tegangan maksimum, $V_{m}$ = $220$ $V$

Rumusan hubungan tegangan maksimum dengan tegangan efektif adalah \[\bar{V}
=\frac{2}{\pi}\,V_{m}\]
Diperoleh

$\bar{V}=\displaystyle \frac{2}{\pi}\,220$

$\bar{V}=\displaystyle \frac{2}{\frac{22}{7}}\,220$ = $140\,V$


Reaktansi Induktif

Rumusan dasarnya adalah \[X_{L}=\omega \,L\] \[X_{L}=2\,\pi \,f \,L\]

Suatu induktor memiliki induktansi diri, $L$ = $200\,mH$, dialiri arus listrik AC dengan frekuensi,$f$ = $50\,Hz$, maka reaktansi induktifnya adalah ... $Ω$.

Penyelesaian :

$L$ = $200\,mH$ = $2\,x\,10^{-3}\,H$

$f$ = $50\,Hz$

Maka,

$\displaystyle X_{L}=(2\pi )(50)(2x10^{-3})=0,2\pi \,\Omega$ 


Reaktansi Kapasitif

Rumusan dasarnya adalah \[X_{C}=\displaystyle \frac{1}{\omega \,C}\] \[X_{C}=\displaystyle \frac{1}{2\,\pi \,f\,C}\]


Suatu kapasitor memiliki kapasitas,$C$ = $1000\,µF$, dialiri arus listrik AC dengan frekuensi, $f$ = $50\,Hz$, maka reaktansi kapasitifnya adalah ... Ω.

Penyelesaian :

$C$ = $1000\,µF$ = $1000\,x\,10^{-6}\,F$ = $10^{-3}\,F$

$f$ = $50\,Hz$

Maka,

$\displaystyle X_{C}=\frac{1}{(2\pi)(50)(10^{-3})}=\frac{10}{\pi }\,\Omega$ 


Frekuensi Resonansi

Frekuensi resonansi terjadi bila \[X_{L}=X_{C}\]
Suatu perangkat radio memiliki induktor dengan induktansi diri, $L$ = $100\,H$ dan kapasitas kapasitor, $C$ = $1\,µF$. Maka perangkat radio tersebut menerima frekuensi resonansi sebesar ... $Hz$.

Penyelesaian :

$L$ = $100\,H$ = $10^{2}\,H$

$C$ = $1\,µF$ = $10^{-6}\,F$


Dari rumusan $X_{L}=X_{C}$, diperoleh :

$\displaystyle \omega \,L=\frac{1}{\omega \,C}$ 

$\displaystyle 2\pi f_{0}L=\frac{1}{2\pi f_{0}C}$ 

$\displaystyle f_{0}=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{1}{LC}}$ 

$\displaystyle f_{0}=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{1}{(10^{2})(10^{-6})}}=\frac{50}{\pi }\,Hz$ 


    Selengkapnya »
    Soal Jawab Medan Magnet Induksi Standar UAS SMA / SMK / MA

    Soal Jawab Medan Magnet Induksi Standar UAS SMA / SMK / MA


    Pada kesempatan kali ini, Ilmu Fisika akan membahas Soal Jawab Medan Magnet Induksi Standar UAS SMA / SMK / MA. 

    Petunjuk
    Rumus-rumus ditulis menggunakan $\LaTeX$ dengan JavaScript khusus $\LaTeX$ untuk me-loading-nya. Gunakan internet berkecepatan cukup agar bisa me-loading kode $\LaTeX$  100%. Bila terjadi Math Error berwarna merah, lakukan reload page !

    Materi Medan Magnet Induksi yang akan dibahas antara lain tentang :
    1. Kaidah Tangan Kanan
    2. Kuat Medan Magnet Induksi : Kawat Lurus, Kawat Melingkar, Solenoida, Toroida
    3. Gaya Magnet





    Kaidah Tangan Kanan
    Arus listrik mengalir sepanjang kawat dari Barat ke Timur. Arah medan magnet induksi yang dihasilkan arus listrik tersebut adalah ... .
    Pennyelesaian :

    Silakan cek teori tentang kaidah tangan kanan berikut ini : Kaidah Tangan Kanan untuk Menentukan Arah Medan Magnetik.

    Dari ketentuan tersebut, dapat disimpulkan bahwa arah medan magnetik yang dihasilkan oleh arus listrik adalah

    • di depan kawat ke Bawah
    • di bawah kawat ke Belakang
    • di belakang kawat ke Atas
    • di atas kawat ke Depan


    Kuat Medan Magnet Induksi

    Besar kuat medan magnet di suatu titik yang letaknya sejauh $r$ dari suatu penghantar lurus yang dialiri arus listrik $I$ adalah sebanding dengan ... .

    Penyelesaian :

    Rumusan dasar Kuat Medan Magnet Induksi oleh arus yang mengalir pada kawat lurus panjang adalah \[B=\frac{\mu _{0}I}{2\pi a}\]
    Maka dengan menyamakan makna $a$ sebagai $r$, kesimpulan yang dapat diambil adalah 
    Kuat medan magnetik berbanding lurus dengan $\displaystyle \frac{I}{r}$ 

    Jika titik tersebut yang berjarak 2 cm dari penghantar lurus panjang yang dialiri arus 10 ampere, maka besar induksi mangetik di titik tersebut adalah ... .

    Penyelesaian :

    $r$ = $2\,cm$ = $2\,x10^{-2}\,m$

    $I$ = $10\,A$

    Permeabilitas vakum, $\displaystyle \mu _{0}=4\pi\, x\,10^{-7}\,Wb\,A^{-1}\,m^{-1}$ 


    Maka sesuai rumusan di atas

    $\displaystyle B=\frac{\mu _{0}I}{2\pi a}$

    $\displaystyle B=\frac{(4\pi \,x\,10^{-7})\,(10)}{(2\pi) \,(2\,x\,10^{-2})}$

    $\displaystyle B=10^{-4}\,T$


    Gaya Magnet / Gaya Lorentz

    Rumusan dasar gaya Lorentz adalah \[F=B\,I\,l\,sin\theta\]

    Dari rumusan tersebut dapat disimpulkan bahawa gaya yang dialami sebuah partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet bergantung pada :

    1. Kuat Induksi Medan Magnetik
    2. Kuat Arus Listrik yang mengalir melalui kawat tersebut
    3. Panjang Kawat
    4. Sudut antara arah Medan Magnetik dengan Arus Listrik


    Kuat Induksi Medan Magnetik di Pusat Kawat Lingkaran Berarus Listrik

    Suatu kawat lingkaran memiliki radius $\displaystyle \frac{\pi}{2}$ meter, dialiri arus listrik searah sebesar $0,3\,A$. Tentukan Kuat Induksi Medan Magnet pada pusat kawat lingkaran tersebut !

    Penyelesaian :

    Radius lingkaran $a$ = $\displaystyle \frac{\pi}{2}\,m$

    Kuat arus listrik $I$ = $0,3\,A$

    Permeabilitas vakum, $\displaystyle \mu _{0}=4\pi\, x\,10^{-7}\,Wb\,A^{-1}\,m^{-1}$


    Rumusan dasar Kuat Induksi Medan Magnetik di Pusat Kawat Lingkaran Berarus Listrik adalah \[B=\frac{(\mu _{0})(I)}{(2)(a)}\]
    Maka

    $\displaystyle B=\frac{(4\,\pi \,x\,10^{-7})(0,3)}{(2)(\pi /2)}$

    Diperoleh

    $\displaystyle B=1,2\,x\,10^{-7}\,T$ 

    Selengkapnya »
    Soal Jawab Listrik Statis Standar UAS SMA / SMK / MA

    Soal Jawab Listrik Statis Standar UAS SMA / SMK / MA

    Pada kesempatan kali ini, Ilmu Fisika akan membahas Soal Jawab Listrik Statis Standar UAS SMA / SMK / MA.

    Materi Listrik Statis yang akan dibahas antara lain tentang :

    1. Medan Listrik
    2. Gaya Listrik / Gaya Coulomb
    3. Fluks Listrik
    4. Hukum Gauss
    5. Aplikasi Hukum Gauss pada Bola Berrongga
    6. Medan Listrik pada Keping Sejajar
    7. Potensial Listrik
    8. Energi Potensial Listrik

    Soal Jawab Listrik Statis Standar UAS SMA SMK MA


    Petunjuk
    Rumus-rumus ditulis menggunakan $\LaTeX$ dengan JavaScript khusus $\LaTeX$ untuk me-loading-nya. Gunakan internet berkecepatan cukup agar bisa me-loading kode $\LaTeX$  100%. Bila terjadi Math Error berwarna merah, lakukan reload page !

    Kuat Medan Listrik Induksi

    Sebuah benda bermuatan 8 μC, dan sebuah titik A berada pada jarak 40 cm dari muatan tersebut. Kuat medan di titik A adalah ... N/C.

    Penyelesaian :

    Muatan sumber, $Q$ = $8$ $μC$ = $8\,x\,10^{-6}$ $C$

    $r$ = $40$ cm = $4\,x\,10^{-1}$ m

    Untuk mencari nilai kuat medan listrik induksi, gunakan rumusan \[E_{A}=k\,\frac{Q}{r^{2}}\]

    Jadi,

    $E_{A}$ = $\displaystyle k\,\frac{Q}{r^{2}}$

    $E_{A}$ = $\displaystyle \left ( 9\,x\,10^{9} \right )\,\frac{(8\,x10^{-6})}{(4\,x10^{-1})^{2}}$

    $E_{A}$ = $4,5\,x\,10^{5}$ $\frac{N}{C}$


    Kuat Medan Listrik Total oleh beberapa muatan



    Dua buah muatan $-4μC$ dan $-8μC$ terpisah sejauh $20\,cm$. Tentukan kuat medan listrik di tengah (A) kedua muatan !

    kuat medan listrik total


    Penyelesaian :

    Muatan sama sama negatif sehingga saling meniadakan.

    $\displaystyle E_{1}=k\frac{Q_{1}}{r_{1}}$

    $\displaystyle E_{1}=(9\,x\,10^{9})\frac{(4\,x\,10^{-6})}{(10^{-1})}$

    $\displaystyle E_{1}=3,6\,x\,10^{5}\,N/C$


    $\displaystyle E_{2}=k\frac{Q_{2}}{r_{2}}$

    $\displaystyle E_{2}=(9\,x\,10^{9})\frac{(8\,x\,10^{-6})}{(10^{-1})}$

    $\displaystyle E_{2}=7,2\,x\,10^{5}\,N/C$

    Jumlah muatan total karena saling melemahkan,

    $\displaystyle E_{Total}=\left | E_{1}-E_{2} \right |=\left | 3,6\,x\,10^{5}- 7,2\,x\,10^{5} \right |$

    $\displaystyle E_{Total}=3,6\,x\,10^{5}\,\frac{N}{C}$


    Gaya Listrik / Gaya Coulomb

    Sebuah benda bermuatan 8 μC, dan sebuah titik A berada pada jarak 40 cm dari muatan tersebut. Jika di titik A diletakkan muatan sebesar 2μC, gaya Coulomb kedua muatan adalah ... N.

    Penyelesaian :

    Muatan sumber, $Q$ = $8$ $μC$ = $8\,x\,10^{-6}$ $C$

    Muatan uji, $q$ = $2$ $μC$ = $2\,x\,10^{-6}$ $C$

    $r$ = $40$ cm = $4\,x\,10^{-1}$ m


    Untuk mencari nilai kuat medan listrik induksi, gunakan rumusan \[F_{1,2}=k\,\frac{Q\,q}{r^{2}}\]

    Jadi,

    $F_{1,2}$ = $\displaystyle k\,\frac{Q\,q}{r^{2}}$

    $F_{1,2}$ = $\displaystyle \left ( 9\,x\,10^{9} \right )\,\frac{(8\,x10^{-6})(2\,x10^{-6})}{(4\,x10^{-1})^{2}}$

    $F_{1,2}$ = $9\,x\,10^{-1}\,N$ = $0,9\,N$


    Fluks Listrik


    Kuat medan listrik sebesar 10 N/C menembus bidang persegi yang mempunyai panjang sisi 5 cm. Banyaknya fluks listrik jika sudut antara medan listrik dan garis normal bidang $45^{\circ}$  adalah ... 

    Penyelesaian :

    $Q$ = $10\,N/C$

    $l$ = $5\,cm$ = $5\,x\,10^{-2}\,m$

    Sehingga $A$ = $(5\,x\,10^{-2})^{2}$ = $25\,x\,10^{-4}\,m^{2}$

    Sudut $\alpha$ = $45^{\circ}$


    Maka fluks listrik :

    $\Phi$ = $E\,A\,cos\alpha$

    $\Phi$ = ($10$) ($25\,x\,10^{-4}$) ($cos\,45^{\circ}$)

    $\Phi$ = $\displaystyle 125.10^{-4}\sqrt{2}$    $\frac{N\,m^{2}}{C}$


    Hukum Gauss

    Fluks listrik dari muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup setara dengan jumlah muatan yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut.

    Secara matematis ditulis : \[\Phi =EA\,cos\,\alpha =\frac{\sum Q}{\epsilon _{0}}\]
    Fluks listrik sebesar $4\,Nm^{2}/C$ yang diterima sebuah benda yang sedang berada di udara (permitivitas ruang hampa, $\displaystyle \epsilon _{0}=8,85\,x\,10^{-12}\,C^{2}N^{-1}m^{-2}$ ) berisi muatan sebanyak ... $C$.

    Penyelesaian 

    $\displaystyle \Phi =\frac{\sum Q}{\epsilon _{0}}$

    Maka 

    $\displaystyle \sum Q =(\Phi)(\epsilon _{0})$

    $\displaystyle \sum Q =(4)(8,85\,x\,10^{-12})=35,4\,x\,10^{-12}\,C$


    Medan Listrik pada Keping Sejajar

    Dua buah keping sejajar berupa persegi dengan panjang sisi $10$ $cm$ bermuatan $50$ $μC$ terpisah pada jarak tertentu. Rapat muatan yang terjadi sebesar ... $C/m^{2}$ dan Kuat Medan Listrik Induksi pada dua keping sejajar tersebut adalah ... $N/C$

    Penyelesaian :

    Panjang sisi, $l$ = $10$ $cm$ = $10^{-1}\,m$

    Luas keping, $A$ = $10^{-2}\,m^{2}$

    Muatan sumber, $Q$ = $50$ $μC$ = $5\,x\,10^{-5}\,C$

    Permitivitas ruang hampa, $\epsilon _{0}$ = $8,85\,x\,10^{-12}$ $\displaystyle \frac{C^{2}}{N\,m^{2}}$


    Rapat muatan \[\sigma =\frac{Q}{A}\]
    Maka :

    $\displaystyle \sigma =\frac{Q}{A}=\frac{5\,x\,10^{-5}}{10^{-2}}$ 

    Diperoleh, $\displaystyle \sigma =5\,x\,10^{-3}\,\frac{C}{m^{2}}$ 


    Kuat Medan Listrik Induksi Keping Sejajar, \[E=\frac{\sigma }{\epsilon _{0}}\Leftrightarrow E=\frac{Q}{A\,\epsilon _{0}}\]

    $\displaystyle E=\frac{5\,x\,10^{-3}}{8,85\,x\,10^{-12}}$ = $5,65\,x\,10^{8}$ $\displaystyle \frac{N}{C}$


    Kuat Medan Listrik Induksi dari Muatan dalam Bola Berongga


    Sebuah konduktor bola berongga bermuatan $12$ $μC$ mempunyai jari-jari $3$ $cm$. Kuat medan listrik di permukaan bola adalah ... N/C.

    Penyelesaian :

    Jumlah muatan di dalam bola, $Q$ = $12$ $μC$ = $1,2\,x\,10^{-5}\,C$

    Radius bola, $R$ = $3$ $cm$ = $3\,x\,10^{-2}\,m$

    Formula / rumusan kuat medan listrik dengan muatan dilingkupi permukaan tertutup berupa permukaan bola, adalah \[E=k\frac{Q}{r^{2}}\Rightarrow r\geqslant R\] dan \[E=0\Rightarrow r< R\]
    Maka, 

    $E$ = $k\frac{Q}{r^{2}}$

    $E$ = $\displaystyle (9\,x\,10^{9})\frac{(1,2\,x\,10^{-5})}{(3\,x\,10^{-2})^{2}}$

    $E$ = $1,2\,x\,10^{8}$ $\displaystyle \frac{N}{C}$


    Susunan Kapasitor

    Kapasitor gabungan secara umum memiliki dua jenis susunan, yaitu Susunan Seri dan Paralel. Dengan Rumusan Kapasitas Total sebagai berikut :

    1. Kapasitas Total Susunan Paralel
      \[C_{P}=C_{1}+C_{2}+...+C_{n}\]
    2. Kapasitas Total Susunan Seri
      \[\frac{1}{C_{S}}=\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{2}}+...+\frac{1}{C_{n}}\]
    Dengan $n$ adalah kapasitor ke-$n$

    Apabila rangakainnya berupa rangkaian campuran, yaitu terdiri dari susunan Seri dan Paralel, maka selesaikan dahulu $C$ total untuk masing-masing rangkaian Seri kemudian selesaikan menggunakan rumusan Sususan Paralel pada proses akhir perhitungannya.


    Potensial Listrik

    Persamaan umum Beda Potensial listrik jika muatan uji berpindah dari posisi 1 ke posisi 2 adalah \[V=k\,Q\left ( \frac{1}{r_{2}}-\frac{1}{r_{1}} \right )\]
    Dengan

    Tetapan $\displaystyle k=9 x 10^{9}\,\frac{N\,m^{2}}{C^{2}}$

    $Q$ = muatan sumber


    Potensial Mutlak oleh sebuah sumber muatan adalah \[V=k\,\frac{Q}{r}\]

    Sebuah benda bermuatan $10\,μC$, dan sebuah titik A berada pada jarak $50\,cm$ dari muatan tersebut. Potensial listrik di titik A adalah ... V.

    Penyelesaian:

    $Q$ = $10\,μC$ = $10\,x\,10^{-6}\,C$ = $10^{-5}\,C$

    $r$ = $50\,cm$ = $5\,x\,10^{-1}\,m$

    Dari rumusan potensial mutlak di atas, diperoleh

    $V$ = $k\,\frac{Q}{r}$

    $V$ = $(9\,x\,10^{9})\,\frac{10^{-5}}{5\,x\,10^{-1}}$

    $V$ = $1,8\,x\,10^{5}\,V$


    Potensial Listrik Suatu Kondukor Bola Berongga

    Terdapat dua hal pokok dalam pembahasan nilai dari potensial listrik untuk konduktor bola berrongga yang memiliki jari-jari, $R$, yaitu :

    1. Jika $\displaystyle r\leq R$ , $\displaystyle V=k\,\frac{Q}{R}$ 
    2. Jika $\displaystyle r> R$ , $\displaystyle V=k\,\frac{Q}{r}$ 

    Sebuah konduktor bola berongga bermuatan $12\,nC$ mempunyai jari-jari $4\,cm$. Potensial listrik yang berjarak $2\,cm$ dan $6\,cm$ dari pusat bola adalah ... V.

    Penyelesaian :

    $\displaystyle Q=12\,nC=12\,x\,10^{-9}\,C$

    Jarak $2\,cm$ memenuhi poin 1 di atas, karena $r$ = $4\,cm$. Maka :

    $\displaystyle V=k\,\frac{Q}{R}$

    $\displaystyle V=9\,x\,10^{9} \frac{12\,x\,10^{-9}}{4\,x\,10^{-2}}$

    $\displaystyle V=2.700\,V$


    Jarak $6\,cm$ memenuhi poin 2 di atas, karena $r$ = $4\,cm$

    $\displaystyle V=k\,\frac{Q}{r}$

    $\displaystyle V=9\,x\,10^{9} \frac{12\,x\,10^{-9}}{6\,x\,10^{-2}}$

    $\displaystyle V=1.800\,V$


    Potensial Listrik oleh Banyak Muatan

    Empat buah muatan masing-masing $5pC$ membentuk persegi dengan diagonal $20cm$. Total potensial listrik di pusat A adalah ... V.

    Potensial Listrik oleh Banyak Muatan


    Penyelesaian

    Total potensial listrik adalah jumlah total potensial oleh masing-masing muatan. Oleh karena ada empat muatan yang identik, maka

    Panjang diagonal persegi adalah $20\,cm$ maka, titik pusat A berada pada jarak $10\,cm$ dari tiap sudut persegi tersebut tempat muatan berada.

    $\displaystyle V=(4)(k)\left (\frac{Q}{r} \right )$ 

    $\displaystyle V=(4)(9\,x\,10^{9})\left (\frac{5\,x\,10^{-12}}{10^{-1}} \right )$ 

    $\displaystyle V=1,8\,V$


    Energi Potensial Listrik

    Persamaan umum perubahan Energi Potensial Listrik jika muatan uji berpindah dari posisi 1 ke posisi 2 sebagai efek gaya Coulomb $F$ yang memerlukan usaha $W$ adalah \[EP_{L}=k\,Q\,q\left ( \frac{1}{r_{2}}-\frac{1}{r_{1}}\right )\]
    Dengan

    Tetapan $\displaystyle k=9 x 10^{9}\,\frac{N\,m^{2}}{C^{2}}$

    $Q$ = muatan sumber

    $q$ = muatan uji

    $r_{1}$ = posisi ke satu dari muatan uji,$q$, diukur dari muatan sumber, $Q$

    $r_{2}$ = posisi ke dua dari muatan uji, $q$, diukur dari muatan sumber, $Q$


    Sebuah benda bermuatan $8\,μC$, dan sebuah titik A berada pada jarak $40\,cm$ dari muatan tersebut. Jika di titik A diletakkan muatan sebesar $2\,μC$, digeser $10\,cm$ mendekati muatan sumber $6\,μC$, maka energi yang diperlukan adalah ... J.

    Penyelesaian :

    $\displaystyle Q=8\,\mu C=8\,x10^{-6}\,C$

    $\displaystyle q=2\,\mu C=2\,x10^{-6}\,C$

    $\displaystyle r_{1}=40\,cm=4\,x\,10^{-1}\,m$

    $\displaystyle r_{2}=40-10\,cm=30\,cm=3\,x\,10^{-1}\,m$


    Berdasar rumusan Perubahan Energi Potensial di atas, diperoleh

    $\displaystyle EP_{L}=k\,Q\,q\left ( \frac{1}{r_{2}}-\frac{1}{r_{1}}\right )$

    $\displaystyle EP_{L}=(9\,x\,10^{9})(8\,x\,10^{-6})(2\,x\,10^{-6})\left ( \frac{10^{1}}{3}-\frac{10^{1}}{4} \right )$ 

    $\displaystyle EP_{L}=(9\,x\,10^{9})(8\,x\,10^{-6})(2\,x\,10^{-6})\left ( \frac{10}{12} \right )$ 

    $\displaystyle EP_{L}=0,12\,Joule$ 


    Usaha untuk memindahkan muatan

    Usaha untuk memindahkan muatan $\displaystyle 5\mu C$  dari potensial $5V$ menjadi $20V$ adalah ... $J$.

    $\displaystyle W=\Delta EP_{L}=q\left ( V_{2}-V_{1} \right )$

    $\displaystyle W=5\,x\,10^{-6}\left ( 20-5 \right )$

    $\displaystyle W=75\,x\,10^{-6}\,J$

    Selengkapnya »
    Soal Jawab Fisika Standar UNBK USBN

    Soal Jawab Fisika Standar UNBK USBN

    Edisi spesial menghadapi UNBK dan USBN, kali ini ilmu fisika akan mengulas lengkap teori, contoh soal beserta pembahasannya untuk kalian siswa-siswi SMA/SMK/MA. Semoga cukup membantu dalam mengerjakan soal-soal ujian fisika.

    Petunjuk
    Rumus-rumus ditulis menggunakan $\LaTeX$ dengan JavaScript khusus $\LaTeX$ untuk me-loading-nya. Gunakan internet berkecepatan cukup agar bisa me-loading kode $\LaTeX$  100%. Bila terjadi Math Error berwarna merah, lakukan reload page !

    [DIMENSI]

    Tentukan dimensi dari : Gaya, Usaha, Daya

    Penyelesaian :

    Langkah pertama untuk menyelesaiakan soal Dimensi adalah tulis rumus besaran tersebut terlebih dahulu (A).

    Kemudian tentukan satuan SI nya (B).

    Langkah terakhir, satuan SI tersebut rubah ke simbol dimensinya masing-masing (C).


    Gaya,

    (A) $F$ = $m$ $a$

    (B) $m$ = $kg$ , $a$ = $\frac{m}{s^{2}}$  , jadi $F$ = $kg\,\frac{m}{s^{2}}$  atau $kg\,m\,s^{-2}$

    (C) dimensi Gaya, [M][L][T]$^{-2}$


    Usaha,

    (A) $W$ = $F$ $d$

    (B) $F$ = $kg\,\frac{m}{s^{2}}$ , $d$ = $m$, maka $W$ = $kg\,m^{2}\,s^{-2}$

    (C) dimensi Usaha, [M][L]$^{2}$[T]$^{-2}$


    Daya,

    (A) $P$ = $\frac{W}{t}$ atau $P$ = $W$ $t^{-1}$

    (B) $W$ = $kg\,m^{2}\,s^{-2}$  , $t$ = $s$ , maka $P$ = $kg\,m^{2}\,s^{-3}$

    (C) dimensi Daya, [M][L]$^{2}$[T]$^{-3}$



    [JANGKA SORONG , PENGUKURAN]

    Hasil pengukuran menggunakan jangka sorong seperti gambar berikut adalah ... .

    jangka sorong, ilmufisika.com


    Penyelesaian :

    Skala utama menunjukkan hasil pengukuran 8,2 cm, terlihat dari angka nol skala nonius berada setelah 8,2 cm. Kita konversi menjadi bersatuan mm menjadi 82 mm. Pengonversian itu karena skala nonius menggunakan satuan mm.

    Skala utama yang berimpit dengan skala nonius berada pada angka 3 pada skala nonius, berarti 0,3 mm.

    Jumlahkan hasil pengukuran skala utama dengan skala nonius menghasilkan

    82 mm + 0,3 mm = 82,3 mm

    Bila kita konversi menjadi cm, hasilnya adalah 8,23 cm.



    [KAIDAH NOTASI ILMIAH]

    Hasil pengukuran panjang gelombang adalah 725 nm. Jika hasil pengukuran ini ditulis menggunakan kaidah notasi ilmiah akan menunjukkan ... .

    Penyelesaian :

    1.  Jadikan nano meter (nm) menjadi $10^{9}$ meter

    $725 x 10^{9}$ meter

    2. Notasi ilmiah mensyaratkan hanya boleh angka desimal bukan nol hanya satu saja di depan koma

    $7,25 x 10^{11}$ meter


    Jadi menggunakan kaidah notasi ilmiah ditulis $7,25 x 10^{11}$ meter


    [ANGKA PENTING]

    Aturan angka penting

    • Semua angka bukan nol adalah angka penting. Contoh; 123,4 terdiri 4 angka penting.
    • Angka nol di antara dua angka bukan nol adalah angka penting. Contoh; 70,02 terdiri dari 4 angka penting.
    • Bilangan desimal kurang dari 1, angka ol di kiri dan kanan koma desimal bukan angka penting. Contoh; 0,0800 terdiri dari tiga angka penting, yaitu 8, 0, 0.
    • Angka nol pada deretan terakhir bilangan $\geqslant 10$  termasuk angka penting.

    Bilangan penting adalah bilangan yang diperoleh dari hasil pengukuran. Bilangan penting terdiri dari angka-angka penting yang sudah pasti dan satu angka terakhir yang ditaksir.

    Misal, hasil pengukuran panjang lapangan adalah 21,345 cm. Bilangan 21,345 adalah bilangan penting. Totalnya ada 5 angka penting (termasuk angka di taksir yaitu angka 5 pada bilangan tersebut.

    Bilangan eksak adalah bilangan yang pasti, tidak angka yang ditaksir, diperoleh dari kegiatan membilang. Misal, jumlah siswa kelas XII adalah 300 siswa. Bilangan 300 disebut bilangan eksak.

    Hasil perkalian bilangan penting dan bilangan eksak atau sebaliknya memiliki angka penting sebanyak bilangan pentingnya.

    Contoh, hasil pengukuran panjang lapangan berbentuk persegi panjang adalah 7,89 $m$ dan 0,42 $m$. Kalau diminta untuk mencari nilai hasil luas persegi panjang lapangan tersebut menggunakan kaidah angka penting, kita selesaiakan sesuai kaidah di atas.

    Kaidah yang dimaksud adalah aturan angka penting dan aturan perkalian bilangan penting.

    7,89 $m$ adalah bilang penting dengan ada tiga angka penting (3 AP).

    0,42 $m$ adalah bilangan penting yang terdiri dari dua angka penting (2 AP)

    Berdasar aturan perkalian bilangan penting, maka hasil perkalian terdiri dari 3 AP + 2 AP atau terdiri dari 5 AP.

    Setelah 7,89 $m$ x 0,42 $m$ menghasilkan 3,3138 $m^{2}$ (5 AP).

    Jadi berdasar aturan angka penting dan aturan perkalian bilangan penting, luas lapangan yang berbentuk persegi panjang tersebut adalah 3,3138 $m^{2}$


    [GERAK LURUS]

    Besaran skalar adalah besaran yang hanya mengambil data besarnya suatu besaran tersebut. Sedangkan Besaran Vektor adalah besaran yang mengambil data besar dan arah suatu besaran.

    Jarak (distance) dan Laju (speed) termasuk besaran skalar.

    Perpindahan (displacement), Kecepatan (velocity) dan Percepatan (acceleration) termasuk besaran vektor.

    Laju adalah turunan pertama dari jarak terhadap waktu. Kecepatan adalah turunan pertama dari perpindahan terhadap waktu. Sedangkan Percepatan adalah turunan kedua dari Perpindahan terhadap waktu.

    Secara matematis; jarak, perpindahan, laju, kecepatan dan percepatan ditulis sebagai berikut.

    • Jarak, $\displaystyle x$
    • Perpindahan, $\displaystyle \vec{x}$ 
    • Laju, $\displaystyle \frac{dx}{dt}$ 
    • Kecepatan, $\displaystyle \frac{d\vec{x}}{dt}$ 
    • Percepatan, $\displaystyle \frac{d^{2}\vec{x}}{dt^{2}}$ 


    Untuk keperluan praktis, digunakan simbol-simbol sebagai berikut:

    • Jarak, $\displaystyle d$ 
    • Perpindahan, $\displaystyle \vec{d}$ 
    • Laju, $\displaystyle v$ 
    • Kecepatan, $\displaystyle \vec{v}$ 
    • Percepatan, $\displaystyle \vec{a}$ 

    Contoh soal

    Mobil bergerak ke Utara sejauh 1 kilometer selama 4 menit, kemudian kembali lagi sejauh 0,5 kilometer selama 1 menit. Tentukan : jarak, perpindahan, laju rata-rata, kecepatan rata-rata dari gerak mobil tersebut.

    Penyelesaian:

    Jarak

    Jarak 1, $d_{1}$ = $1$ $km$ = $1.000$ $meter$

    Jarak 2, $d_{2}$ = $0,5$ $km$ = $500$ $meter$

    Jarak total = jarak 1 ditambah jarak 2 = $1.500$ $meter$


    Perpindahan

    Perpindahan 1, $d_{1}$ = $1$ $km$ = $1.000$ $meter$ ke Utara

    Perpindahan 2, $d_{2}$ = $0,5$ $km$ = $500$ $meter$ ke Selatan

    Perpindahan total = $1.000$ $meter$ ke Utara - $500$ $meter$ ke Selatan. Hasil akhirnya $500$ meter ke Utara diukur dari titik awal ke titik akhir pemberhentian.

    Jadi perpindahannya $500$ $meter$ ke Utara.


    Laju rata-rata

    Waktu tempuh total adalah 5 menit atau 300 detik

    Laju rata-rata, $v$ = $\displaystyle \frac{d}{t}$ = $\displaystyle \frac{1.500\,m}{300\,s}$ = $5\,\displaystyle \frac{m}{s}$


    Kecepatan rata-rata

    Waktu tempuh total juga sama, yaitu 5 menit atau 300 detik

    Kecepatan rata-rata, $\vec{v}$ = $\displaystyle \frac{\vec{d}}{t}$ = $\displaystyle \frac{500\,m}{300\,s}$ = $\displaystyle \frac{5}{3}\,\displaystyle \frac{m}{s}$ ke Utara.


    [GERAK LURUS BERATURAN / GLB]



    Dari grafik hubungan Jarak terhadap waktu di atas, tentukan kesimpulan yang dapat diambil mengenai Perpindahan, Kecepatan dan Percepatan Geraknya.

    Penyelesaian :

    Dari grafik terlihat bahwa tiap-tiap 1 detik, perpindahannya bertambah sebesar 3 meter.

    Dari sini dapat disimpulkan bahwa geraknya merupakan gerak lurus beraturan, yaitu Perpindahan tiap selang waktunya selalu sama.

    Oleh karena perpindahan tiap selang waktunya sama, maka Kecepatannya Konstan. Bila dihitung, kecepatan rata-ratanya $\displaystyle \vec{v}$ = $\displaystyle \frac{\vec{d}}{t}$ = $\displaystyle \frac{24}{8}$ = $\displaystyle 3\,\frac{m}{s}$

    Apabila gerak benda memiliki Kecepatan konstan artinya tidak mengalami perubahan kecepatan.

    Dengan kata lain, Keceptan Konstan = Percepatannya 0 (nol).


    [GERAK MELINGKAR]

    Dalam gerak melingkar, umumnya yang diujikan mengenai kecepatan sudut, kecepatan linear, percepatan sentripetal dan gaya sentripetal dari benda yang berputar seperti gasing atau roda. Juga hubungan roda-roda yang sepusat, bersinggungan dan dihubungkan dengan tali.

    Sebagai contoh, mesin sebuah sepeda motor berputar dengan kecepatan putar 1.800 rpm (rotasi per menit).

    Artinya berputar sebanyak 30 kali putaran per detik.

    Satu kali putaran setara dengan $2\,\pi\,\frac{radian}{detik}$. Artinya 30 kali putaran per detik setara dengan $\displaystyle 60\,\pi\,\frac{radian}{detik}$.

    $\displaystyle 60\,\pi\,\frac{radian}{detik}$ ini disebut kecepatan sudut, disimbolkan dengan $\omega$.


    Hubungan antara kecepatan sudut ($\displaystyle \frac{radian}{detik}$) dengan kecepatan linear ($\displaystyle \frac{meter}{detik}$) sebagai berikut :

    Apabila jari-jari gigi mesin yang berputar di atas adalah $10$ $cm$ atau $0,1$ $m$, dan diketahui kecepatan sudutnya, $\omega$, kita dapat menentukan kecepatan linear $\vec{v}$ dan percepatan sentripetal $\vec{a}_{s}$.

    Lalu bila diketahui juga massa benda yang berputar, $m$, kita dapat mencari nilai gaya sentripetal benda putar tersebut, $\vec{F}_{s}$.

    Kembali ke contoh mekanisme perputaran mesin sepeda motor di atas. Jika kita rangkum data sebagai berikut:

    • Kecepatan sudut, $\omega$ = $\displaystyle 60\,\pi\,\frac{radian}{detik}$
    • Radius gigi, $r$ = $0,1$ $m$
    • Massa, $m$ = $2$ $kg$

    Dari data tersebut misal akan dicari: Kecepatan linear di pinggir gigi mesin (gear), Percepatan Sentripetal dan Gaya Sentripetal.


    Kecepatan Linear

    $\displaystyle \vec{v}$ = $\displaystyle \omega\,r$ = $\displaystyle 60\,\pi $ x $0,1$ = $6\,\pi$ $\displaystyle \frac{m}{s}$


    Percepatan Sentripetal

    $\displaystyle \vec{a}_{s}$ = $\displaystyle \frac{v^{2}}{r}$ = $\displaystyle \frac{6^{2}\pi^{2}}{0,1}$ = $\displaystyle 360\pi^{2}\,\frac{m}{s^{2}}$


    Dapat juga dicari dengan hubungan

    $\displaystyle \vec{v}$ = $\displaystyle \omega\,r$ substitusikan ke $\displaystyle \vec{a}_{s}$ = $\displaystyle \frac{v^{2}}{r}$

    Sehingga menjadi $\displaystyle \vec{a}_{s}$ = $\displaystyle \omega^{2}\,r$ = $\displaystyle 60^{2}\,\pi^{2}\,0,1$ = $\displaystyle 360\,\pi^{2}\frac{m}{s^{2}}$


    Gaya Sentripetal

    $\displaystyle \vec{F}_{s}$ = $m$ $a$ = $2$ x $360\,\pi^{2}$ = $720\,\pi^{2}$ $Newton$


    [HUKUM NEWTON]

    Kali ini akan saya berikan contoh hukum Newton yang ke dua, yaitu bila benda bermassa $m$ dikenai gaya yang total nya tidak nol, $\Sigma \vec{F}$ =/ $0$, maka benda akan mengalami perubahan kecepatan atau akan mengalami percepatan sebesar $\vec{a}$ dengan hubungan \[\Sigma \vec{F}\,=\,m\,\vec{a}\]
    Contoh : Benda yang bermassa $10$ $kg$ berada di atas bidang datar horizontal yang licin sehingga bergerak tanpa gesekan ketika ditarik dengan gaya luar sebesar $100$ $N$ yang arahnya $30^{\circ}$ terhadap bidang horizontal. Tentukan percepatan gerak benda tersebut!

    Hukum Newton


    Penyelesaian :

    Berdasar persamaan hukum 2 Newton di atas, maka \[\vec{a}=\frac{\Sigma \vec{F}}{m}\]

    Vektor Gaya $\vec{F}$ memiliki komponen horizontal $F_{x}$ dan komponen vertikal $F_{y}$.

    Oleh karena gerak benda mendatar, maka yang dipakai adalah komponen yang horizontal.

    Menggunakan kaidah trigonometri, maka diperoleh $F_{x}$ = $F\,cos\,\theta$. Hasilnya, $F_{x}$ = $100\,cos\,30^{\circ}$ = $50\sqrt{3}$ newton

    Diperoleh $\vec{a}=\displaystyle \frac{50\sqrt{3}}{10}$ = $\displaystyle 5\sqrt{3}\,\frac{m}{s^{2}}$.


    [USAHA, ENERGI]

    Untuk teori usaha energi, simak pos berikut ini.

    Contoh, sebuah benda $20$ kg di atas lantai diangkat sampai ketinggian $5$ meter secara vertikal. Jika percepatan gravitasi di sana adalah $g$ = $\displaystyle 10\,\frac{m}{s}$. Tentukan usaha yang dilakukan gaya angkat pada benda tersebut !

    Penyelesaian :

    Berdasarkan hubungan usaha dan energi potensial, yaitu $W$ = $\Delta EP$, maka

    $W$ = $m$ $g$ $h$ = $20$x$10$x$5$ = $1000\,joule$

    Contoh lain, mobil bermassa $2000$ $kg$ hendak dipercepat dari $20$ $m/s$ menjadi $40$ $m/s$. Tentukan besar usaha yang akan dilakukan mobil tersebut !

    Penyelesaian :

    Berdasarkan hubungan usaha dan energi kinetik, yaitu $W$ = $\Delta EK$, maka

    $W$ = $\displaystyle \frac{1}{2}m\left (v_{akhir}^{2}-v_{awal}^{2}\right )$ = $\displaystyle \frac{1}{2}2000\left (40^{2}-20^{2}\right )$ = $1.200.000\,joule$

    Atau $1.200\,kilo\,joule$ atau juga $1,2$ x $10^{6}$$joule$


    [KEKEKALAN ENERGI]

    Alat teknik jatuh dari tower dan menghantam tanah dengan kecepatan $72$ $\displaystyle \frac{km}{jam}$. Berapakah ketinggian tower tersebut?

    Penyelesaian :

    Kita pisahkan dua keadaan, yaitu keadaan di titik 1 saat benda diam dan keadaan 2 saat benda menumbuk tanah.

    Keadaan 1

    Semula alat teknik itu diam, $\vec{v_{1}}$ = $0$ $\displaystyle \frac{m}{s}$.

    Lalu jatuh bebas

    Oleh karena kecepatan awalnya $0$, maka energi kinetiknya juga $0$.


    Keadaan 2

    Kecepatan saat menumbuk tanah, $\vec{v_{2}}$ = $72$ $\displaystyle \frac{km}{jam}$ = $20$ $\displaystyle \frac{m}{s}$.

    Menggunakan Hukum Kekekalan Energi Mekanik, diperoleh hubungan \[v=\sqrt{2\,g\,h}\]
    Maka \[v^{2}=2\,g\,h\]
    Atau \[h=\displaystyle \frac{v^{2}}{2\,g}\]

    $h=\displaystyle \frac{20^{2}}{2\,x\,10}$ = $20$ $m$


    [IMPULS, MOMENTUM, TUMBUKAN]


    Ciri-ciri tumbukan lenting sempurna :
    • Berlaku Hukum Kekekalan Momentum
    • Berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik
    • Koefisien Restitusinya 1

    Ciri-ciri tumbukan lenting sebagian :
    • Berlaku Hukum Kekekalan Momentum
    • Berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik
    • Koefisien Restitusinya 0 < e < 1

    Ciri-ciri tumbukan tidak lenting :
    • Tidak Berlaku Hukum Kekekalan Momentum
    • Tidak Berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik
    • Koefisien Restitusinya 0

    Selengkapnya contoh - contoh soal jawab Impuls, Momentum, Tumbukan buka daftar isi .


    [ELASTISITAS, HUKUM HOOKE]

    Shock breaker sebuah sepeda motor memendek sepanjang $10$ $cm$ ketika seseorang bermassa $60$ $kg$ duduk di jok sepeda motor tersebut. Tentukan konstanta shock breaker tersebut bila percepatan gravitasi di sana $10$ $\displaystyle \frac{m}{s^{2}}$ !

    Penyelesaian :

    Menurut Hukum Hooke \[\vec{F}=k\,\vec{\Delta x}\]

    Dengan
    • $\vec{F}$ = gaya pegas, $N$
    • $k$ = konstanta pegas, $\displaystyle \frac{N}{m}$
    • $\vec{\Delta x}$ = perubahan panjang pegas, $m$
    Maka \[k=\displaystyle \frac{\vec{F}}{\vec{\Delta x}}\]

    Dari soal, $\vec{F}$ = $60$ x $10$ = $600$ $N$ ; $\vec{\Delta x}$ = $10$ $cm$ = $0,1$ $m$

    Diperoleh, $k$ = $\displaystyle \frac{600}{0,1}$ = $6000$ $\displaystyle \frac{N}{m}$


    [FLUIDA STATIS]

    Biasanya soal yang diujikan berupa Tekanan Hidrostatis, Hukum Pascal, Hukum Archimedes

    Kali ini akan kita bahas tentang Tekanan Hidrostatis dan Hukum Pascal

    Secara matematis,Tekanan Hidrostatis memiliki rumusan \[P_{h}=\rho\,g\,h\]
    Dengan
    • $\rho$ = massa jenis fluida, $\displaystyle \frac{kg}{m^{3}}$
    • $g$ = percepatan gravitasi, $\displaystyle \frac{m}{s^{2}}$
    • $h$ = kedalaman benda yang diukur, $m$

    Jadi, Tekanan Hidrostatis bergantung pada : massa jenis fluida, percepaan gravitasi dan kedalaman benda yang diukur.

    Rumusan Hukum Pascal \[\displaystyle \frac{F_{1}}{A_{1}}=\frac{F_{2}}{A_{2}}\]
    Dengan
    • $F_{1}$ = Gaya di titik $1$
    • $F_{2}$ = Gaya di titik $2$
    • $A_{1}$ = Luas Penampang di titik $1$
    • $A_{2}$ = Luas Penampang di titik $2$

    Sebagai contoh bejana berhubungan yang memiliki luas penampang berbeda dihubungkan dengan suatu fluida. Pada titik dengan ketinggian yang sama, maka berlaku lah Hukum Pascal di atas. Contoh benda yang menggunakan Hukum Pascal adalah dongkrak hidrolik mobil.

    Contoh soal tentang fluida statis, silakan buka Contoh Soal Fluida Statis 


    [KONFERSI SUHU]

    Gunakan rumus universal untuk mengonversi suhu antar satuan suhu. Dengan rumus universal, tidak perlu mengingat banyak rumus. Rumus tersebut adalah \[\left (\frac{T_{tengah}-T_{bawah}}{T_{atas}-T_{bawah}}\right )_{X}=\left (\frac{T_{tengah}-T_{bawah}}{T_{atas}-T_{bawah}}\right )_{Y}\]
    Dengan
    $X$ = suhu yang diketahui
    $Y$ = suhu yang akan dicari
    $T_{bawah}$ = titik beku
    $T_{atas}$ = titik didih
    $T_{tengah}$ = suhu yang diketahui atau suhu yang dicari

    Contoh : Konversikan $30^{\circ}C$ ke bentuk Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin !

    Penyelesaian :

    Data titik didih, titik beku masing-masing bentuk satuan di atas adalah sebagai berikut :

    $T_{bawah}$ $Celcius$ = $T_{bawah}$ $Reamur$ = $0$

    $T_{bawah}$ $Fahrenheit$ = 32

    $T_{bawah}$ $Kelvin$ = 273

    $T_{atas}$ $Celcius$ = 100

    $T_{atas}$ $Reamur$ = 80

    $T_{atas}$ $Fahrenheit$ = 212

    $T_{atas}$ $Kelvin$ = 373

    Dan data yang diketahui untuk Celcius, $T_{tengah}$ $Celcius$ = 30


    Maka, dengan substitusi ke rumus di atas akan diperoleh masing - masing sebagai berikut :

    Reamur

    \[\left (\frac{30-0}{100-0}\right )_{C}=\left (\frac{T_{R}-0}{80-0}\right )_{R}\]
    Diperoleh, $T_{R}$ = $24^{\circ}R$

    Fahrenheit

    \[\left (\frac{30-0}{100-0}\right )_{C}=\left (\frac{T_{F}-32}{212-32}\right )_{F}\]
    Diperoleh, $T_{R}$ = $86^{\circ}F$

    Kelvin

    \[\left (\frac{30-0}{100-0}\right )_{C}=\left (\frac{T_{K}-273}{373-273}\right )_{K}\]
    Diperoleh, $T_{K}$ = $303\,K$


    Contoh lain, buka Soal Jawab Suhu


    [MESIN CARNOT, TERMODINAMIKA]

    Siklus Carnot adalah siklus yang paling efisien yang mungkin untuk sebuah mesin. Mesin yang bekerja dengan siklus Carnot memiliki efisiensi : \[\eta =1-\frac{T_{c}}{T_{h}}\]
    Dengan rumus ini haruslah menggunakan suhu Kelvin

    $T_{c}$ = Suhu dingin mesin, $cool$
    $T_{h}$ = Suhu panas mesin, $hot$

    Contoh, mesin Carnot memiliki suhu panas $227^{\circ}C$ dan memiliki efisiensi $60$ %. Berapa suhu panasnya agar efisiensi mesin naik menjadi $80$ % dengan menjaga suhu dinginnya bernilai tetap !

    Penyelesaian :

    Pertama konversi dulu suhu Celcius  menjadi Kelvin. Diperoleh $227^{\circ}C$ = $227$ + $273$ = $500\,K$

    Kita bahas dua keadaan, keadaan 1 dan keadaan 2. Dengan mencari dulu suhu dingin mesin, maka suhu panas mesin untuk efisiensi keadaan 2 bisa diselesaikan.

    Keadaan 1

    $\displaystyle \frac{60}{100}=1-\frac{T_{c}}{500}$

    $\displaystyle \frac{T_{c}}{500}=1-\frac{60}{100}=\frac{100}{100}-\frac{60}{100}$

    $\displaystyle T_{c}=\left (500 \right )\left (\frac{40}{100} \right )=200K$

    Diperoleh $T_{c}$ = $200\,K$


    Keadaan 2

    $\displaystyle \frac{80}{100} =1-\frac{200}{T_{h}}$

    $\displaystyle \frac{200}{T_{h}}=1-\frac{80}{100}=\frac{100}{100}-\frac{80}{100}$

    $\displaystyle T_{h}=\left (\frac{200}{20/100} \right )=1000K$

    Diperoleh $T_{h}$ = $1000\,K$ atau $\displaystyle 1000-273=727^{\circ}C$


    [GETARAN]

    Teori lengkap tentang getaran buka Teori Getaran.

    Sebuah bandul yang diikat tali ringan sepanjang 2 meter diayunkan atau disimpangkan lalu di lepaskan. Bandul berayun dengan periode dan frekuensi berapa jika perecepatan gravitasi di sana $10\,m/s^{2}$ ?

    Penyelesaian :

    Hubungan antara Periode dan Frekuensi pada bandul adalah \[T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}\]
    Dan sebaliknya oleh karena $f=\frac{1}{T}$ maka \[f=\frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{g}{l}}\]
    Dari kedua rumusan ini, maka diperoleh

    $\displaystyle f=\frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{10}{2}}=\frac{1}{2\pi} \sqrt{5}\,\,Hz$

    Dan

    $\displaystyle T=2\pi\sqrt{\frac{2}{10}}=2\pi\sqrt{0,2}\,\,sekon$


    [GELOMBANG]

    Tentang gelombang, sudah saya share lengkap di sini Teori, Latihan Soal dan Pembahasan Gelombang

    Untuk soal Ujian Nasional dan Ujian Sekolah biasanya yang diujikan adalah menentukan : Amplitudo, frekuensi, periode, bilangan gelombang, panjang gelombang dan cepat rambat gelombang dari Persamaan Gelombang yang diketahui.

    $\displaystyle Y=A\,sin\left (\omega t-kx \right ) =A\,sin\left (\frac{2\pi}{T}-\frac{2\pi}{\lambda} x\right )$

    $\displaystyle Y=A\,sin\left (2\pi f-\frac{2\pi}{\lambda} x \right )$

    Selengkapnya silakan buka link di atas bagian contoh soalnya.


    [BUNYI]

    Soal yang diujikan untuk bunyi biasanya tentang Intensitas Bunyi sampai Taraf Intensitasnya, kemudian Efek Doppler.

    Kali ini saya bahas mengenai Taraf Intensitas bunyi untuk banyak sumber bunyi dan Efek Doppler.

    Contoh, Sebuah peluit menimbulkan bunyi dengan taraf intensitas $90$ $dB$. Jika ada 10 peluit serupa dibunyikan bersamaan, berapakah taraf intensitasnya sekarang?

    Penyelesaian :

    Rumusan taraf intensitas \[TI_{n}=TI_{1}+10\,log\,n\]
    Dengan $n$ = jumlah sumber bunyi

    Menggunakan rumus tersebut, maka dapat kita selesaikan \[TI_{10}=90+10\,log\,10=90+10x1=100\,dB\]

    Efek Doppler

    Mobil Ambulance yang sedang bergerak dengan kecepatan tinggi, $40$ $m/s$, sambil membunyikan sirine berfrekuensi 300 Hz. Kemudian berpapasan dengan mobil minibus dari arah sebaliknya berkecepatan sedang, $20$ $m/s$. Bila cepat rambat bunyi di udara adalah $340$ $m/s$, maka sopir mobil minibus akan mendengar bunyi sirine Ambulance dengan frekuensi ?

    Penyelesaian :

    Rumusan Efek Doppler \[f_{p}=\left ( \frac{v+v_{p}}{v-v_{s}} \right )f_{s}\]
    Dengan

    $f_{p}$ = frekuensi pendengar

    $f_{s}$ = frekuensi sumber

    $v_{p}$ = kecepatan pendengar

    $v_{s}$ = kecepatan sumber

    Subsitusikan semua data ke persamaan di atas untuk memperoleh frekuensi yang didengar pengemudi mobil minibus.

    \[f_{p}=\left ( \frac{340+20}{340-40} \right )300\,\,Hertz\]



    Bersambung
    Selengkapnya »
    Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

    Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

    Lanjutan dari Gelombang Mekanik Beserta Pengelompokan dan Perumusannya
    Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

    Ujung seutas tali yang panjang digetarkan vertikal seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi di atas. Getaran tersebut menghasilkan $gelombang$ $berjalan$. Gelombang ini berjalan dari titik tangkap antara sumbu y dan sumbu x (titik origin) menuju ke arah sumbu x positif.

    Dengan kata lain, suatu gelombang ditimbulkan pada tali degan getaran sinusoida dari tangan ke ujung tali. Sinusoida adalah istilah bentuk gelombang yang menyerupai grafik fungsi sinus. Semoga sudah ingat ya, pembahasan mengenai Trigonometri di pelajaran Matematika.

    Mari kita simak lagi pembahasan sebelumya, Teori Gelombang Mekanik, energi dibawa oleh gelombang dari sumber ke kanan, di sepanjang tali. Arah transportasi energi ini disebut arah perambatan gelombang.

    Setiap partikel pada tali, misalnya benda di titik C, bergerak naik turun, tegak lurus terhadap arah atau garis perambatan. Gelombang yang memiliki getaran tegak lurus dengan arah perambatan disebut gelombang transversal.

    Baik, sekarang mari kita belajar tentang persamaan umum gelombang berjalan.

    Simpangan getar untuk titik asal pada gambar di atas akan mengikuti persamaan simpangan harmonik sederhana, yaitu:
    \[y=Asin\theta\]
    \[y=Asin(\omega t)\]
    \[y=Asin(2\pi \frac{t}{T})\]
    \[y=Asin(2\pi \phi)\]
    Dengan
    \[\phi=\frac{t}{T}\]
    Merupakan $fase$ $gelombang$ dan $\theta$ = $2\pi \phi$ merupakan $sudut$ $fase$.

    Gelombang merambat dari titik asal $O$ ke arah sumbu $x$ positif. Suatu titik $P$ misalnya, yang terletak sejauh $x$ di sebelah kanan titik $O$ kan ikut bergetar beberapa saat kemudian setelah gelombang yang merambat dari titik $O$ mencapai titik $P$.

    Waktu yang diperlukan oleh gelombang berjalan untuk merambat dari titik $O$ ke titik $P$ adalah $x/v$ sekon. Jadi, jika $O$ telah bergetar selama $t$ sekon, titik $P$ baru bergetar selama $t_{P}$ = $(t-\frac{x}{v})$ sekon, sehingga persamaan simpangan gelombangnya di titik $P$ adalah
    \[y_{P}=Asin(\omega(t-\frac{x}{v}))\]
    \[y_{P}=Asin(2\pi ft-2\pi f\frac{x}{v})\]
    \[y_{P}=Asin(\frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda}x)\]
    \[y_{P}=Asin(\omega t-kx)\]
    Rumus – rumus di atas disebut sebagai persamaan gelombang berjalan, mengandung banyak besarn, yaitu simpangan, amplitudo, frekuensi sudut, frekuensi linear, periode gelombang, bilangan gelombang, dan cepat rambat gelombang, dengan ketentuan sebagai berikut:

    • Jika semula titik asal $O$ digetarkan ke atas, maka amplitudo bernilai positif, sebaliknya jika bergetar ke bawah dulu maka amplitudo bernilai negatif
    • Jika arah rambat gelombang ke kanan, tanda koefisien $x$ dan $t$ berbeda, yaitu jika $t$ bertanda positif, maka $x$ bertanda negatif. Dan jika arah rambat gelombang ke kiri, tanda koefisien $x$ dan $t$ sama

    Contoh : Dari persamaan gelombang berikut, $y=2sin\pi(5t-2x)$ tentukan nilai-nilai: amplitudo, frekuensi sudut, frekuensi linear, periode gelombang, bilangan gelombang, dan cepat rambat gelombang, $t$ dalam sekon, $x$ dalam meter


    Pembahasan

    Dari persamaan gelombang \[y_{P}=Asin(\frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda}x)\] dan modifikasi soal menjadi \[y_{P}=2sin(5\pi t-2\pi x)\]
    Diperoleh hubungan:
    $A$ = 2 meter
    $\omega$ = $5\pi$
    Maka
    $\omega$ = $5\pi$ setara dengan $\omega$ = $2\pi f$
    Sehingga, $f$ = $\frac{5\pi}{2\pi}$ = 2,5 Hz
    Dan $T$ = $\frac{1}{f}$ = $\frac{1}{2,5}$ = 0,4 sekon
    Kemudian, $k$ = $2\pi$
    Untuk mendapatkan nilai $\lambda$, persamaan tadi disetarakan dengan $k$ = $\frac{2\pi}{\lambda}$
    Diperoleh $\lambda$ = 1 meter
    Nilai cepat rambat diperoleh dari persamaan \[\nu=\frac{\lambda}{T}\]
    Diperoleh \[\nu=2,5\frac{m}{s}\]

    Referensi [2]
    Selengkapnya »
    Soal Jawab Hukum Ohm

    Soal Jawab Hukum Ohm


    Lanjutan dari Contoh Soal Sebelumnya, Tegangan, Arus, Hambatan Atau
    Wheatstone Bridge

    Soal Jawab Hukum Ohm
    Alat Ukur Hambatan Listrik



    Contoh Soal 4 : Sebuah elektron bermuatan $1,6x10^{-19}C$. Berapa banyak elektron harus mengalir melalui seutas kawat dalam 1 sekon agar ampere meter membaca $0,08\,mA$

    Pembahasan
    Diketahui :
    • 1 buah elektron bermuatan $1,6x10^{-19}C $
    • Waktu $t$ = 1 sekon
    • Kuat arus listrik $I$ = $0,80x10^{-3}ampere$ = $8x10^{-4}ampere$

    Misalkan ada $n$ buah elektron mengalir melalui kawat, maka muatan total yang melalui kawat adalah $Q$ = $n\,x\,1,6\,x\,10^{-19}C$
    Muatan total dalam waktu $1$ detik dengan kaut arus $8x10^{-4}ampere$ adalah \[Q=I\,t=(8x10^{-4})(1)=8x10^{-4}coulomb\]
    Jadi dengan menyamakan muatan total dengan pengetahuan awal $Q$ = $n\,x\,1,6\,x\,10^{-19}C$ diperoleh \[n\,x\,1,6\,x\,10^{-19}=8x10^{-4}\] \[n=\frac{8x10^{-4}}{1,6x10^{-19}}=5x10^{15}\,\,buah\,\,elektron\]


    Contoh Soal 5 : Berapakah beda potensial antara kedua ujung seutas kawat yang memiliki hambatan $130$ $\Omega$ yang dialiri muatan $300$ $mC$ dalam waktu satu menit?

    Pembahasan
    Diketahui :
    • 1 buah elektron bermuatan $1,6x10^{-19}C $
    • Hambatan $R$ = $130\,\Omega$
    • Muatan listrik $Q$ = $300$ $mC$ = $300\,x\,10^{-3}C$
    • Waktu, $t$ = $1\,menit$ = $60\,detik$

    Beda potensial $V$ dirumuskan oleh $V=IR$ dan kuat arus listrik $I=Q/t$, sehingga \[V=IR=\frac{Q}{t}R\]\[V=\left(\frac{300x10^{-3}}{60}\right)130\] Diperoleh $V$ = $0,65\,volt$


    Selengkapnya »
    Soal Jawab Arus Tegangan Hambatan Listrik

    Soal Jawab Arus Tegangan Hambatan Listrik


    Setelah sebelumnya kita belajar teori tentang elektron, muatan, kuat arus, hambatan dan tegangan listrik di sini : Current, Resistance, and Ohm’s Law , sekarang mari kita perluas pemahaman dengan mempelajari aplikasi teori-teori tersebut dalam bentuk soal yang sering menjadi soal ujian ujian nasional, mau pun soal masuk perguruan tinggi.
    Soal Jawab Arus Tegangan Hambatan Listrik
    Transmisi Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET)


    Contoh Soal 1 : Total muatan yang mengitari suatu rangkaian selama 2 menit adalah 4,8 C. Hitunglah kuat arus listrik dalam rangkaian tersebut!

    Pembahasan

    Diketahui ;
    • Waktu $t$ = $2$ x $60$ $detik$ = $120$ $detik$.
    • $Q$ = $4,8$ $coulomb$.
    Kuat arus listrik, $I$ dihitung menggunakan persamaan \[I=\frac{Q}{t}=\frac{4,8\,coulomb}{120\,detik}\] Diperoleh $I=40$ $mA$


    Contoh Soal 2 : Kuat arus listrik 3 ampere mengalir melalui seutas kawat selama 1 menit. Tentukan berapa kah banyak muatan listrik mengalir melalui kawat tersebut?

    Pembahasan

    Diketahui :
    • Kuat arus listrik, $I$ = $3\,ampere$
    • Waktu, $t$ = $1$x$60$ $detik$

    Muatan, $Q$ dihitung menggunakan persamaan \[Q=I.t=(3)(60)\] Diperoleh \[Q=60\,coulomb\]

    Contoh Soal 3 : Hitunglah hambatan listrik dari seutas kawat alumunium yang memiliki panjang $10$ $cm$, luas penampang $10^{-4}$ $m^{2}$ dan hambat jenis alumunium $2,82x10^{-8}$ $\Omega m$. Tentukan pula dengan cara yang sama untuk menghitung hambatan listrik kaca yang memiliki hambat jenis $10^{10}$ !

    Pembahasan

    Diketahui :
    • Panjang $l$ = $10^{-1}$ meter
    • Luas penampang, $A$ = $10^{-4}$ $m^{2}$
    • Alumunium dengan hambat jenis, $\rho$ = $2,82x10^{-8}$ $\Omega m$

    Hambatan listrik, $R$ dihitung menggunakan persamaan \[R=\rho \frac{l}{A}\] Diperoleh $R$ = $2,82x10^{-5}$ $\Omega$

    Dengan cara yang sama untuk kaca dengan hambat jenis, $\rho$ = $10^{10}$ $\Omega m$, diperoleh

    \[R=\rho \frac{l}{A}=(10^{10})\left (\frac{10^{-1}}{10^{-4}} \right )=10^{13}\,\Omega\]

    Terlihat bahwa alumunium memiliki nilai hambatan listrik yang jauh lebih kecil daripada kaca. Dengan begini, alumunium adalah konduktor yang baik sedang kaca adalah konduktor yang jelek jika digunakan sebagai penghantar listrik, namun bagus digunakan sebagai isolator listrik pada berbagai alat elektronika.


    Selanjutnya Contoh Soal Rangkaian Wheatston Bridge

    Dan Hukum Ohm yang lain
    Selengkapnya »
    Persamaan Gas Ideal – Kemolaran Larutan

    Persamaan Gas Ideal – Kemolaran Larutan



    Setelah sebelumnya kita belajar mengenai Volume Molar Gas , kali ini kita akan belajar tentang Persamaan Gas Ideal dan Kemolaran Larutan Volume gas pada suhu dan tekanan tertentu dapat dihitung menggunkan persamaan sebagai berikut \[PV=nRT\] Disebut sebagai Persamaan Gas Ideal dengan
    • P = Tekanan Gas (atmosfer)
    • V = Volume Gas (liter)
    • n = Jumlah mol gas (mol)
    • R = Tetapan Gas ($0,082$ liter atm / mol K)
    • T = Suhu Mutlak Gas (Kelvin)

    Bila ingin dipakai untuk mencari volume gas, persamaan tersebut di atas dapat disusun ulang menjadi \[V=\frac{nRT}{P}\]
    Contoh 1 Menggunakan Persamaan Gas Ideal
    Tentukan volume dari massa 1 gram oksigen pada $27^\dot{}C$, tekanan 1 atm dengan $A_{r}$ $O$ = 16

    Jawab

    Jumlah mol oksigen, $n=\frac{m}{M_{r}}O$ = $\frac{1}{32}$ = 0,03125 mol.

    $V=\frac{nRT}{P}$ = $\frac{(0,03125)(0,082)(27+273)}{1}$ = 0,77 Liter.





    Selanjutnya kita bahas tentang Kemolaran Larutan Campuran homogen dari dua jenis atau lebih zat disebut $Larutan$. Contoh larutan adalah sirup dan air laut. Sedikit banyaknya zat terlarut dalam larutan menentukan kepekatan larutan. Larutan dengan banyak zat terlarut disebut larutan pekat, sebaliknya, larutan yang mengandung hanya sedikit zat terlarut disebut larutan encer. Salah satu cara menentukan secara fisis mengenai kepekatan larutan dalam ilmu kimia adalah $Kemolaran$, disimbolkan dengan $M$. Kemolaran menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap volume (liter) larutan, atau dalam satuan lain, menyatakan jumlah milimol zat terlarut dalam tiap volume (mililiter) larutan.
    Persamaan Gas Ideal – Kemolaran Larutan
    Kepekatan Larutan dinyatakan dalam Molaritas

    Dalam rumusan dapat kita tulis sebagai \[M=\frac{n}{V}\] Dengan
    • M = Kemolaran Larutan (mol/Liter atau molar)
    • n = Jumlah mol (mol)
    • V = Volume Larutan (Liter)

    Satuan kemolaran adalah $mol/Liter$ atau $milimol/miliLiter$. Sebagai contoh bila kita lihat sebuah larutan tersimpan dalam gelas kimia dengan keterangan $NaCl$ 0,2 M, artinya dalam setiap satu Liter larutan $NaCl$ itu terdapat 0,2 mol. Nilai mol sebanyak 0,2 mol dari $NaCl$ memiliki arti pula terdapat 11, 7 gram $NaCl$ dari persamaan $m=n.M_{r}$. Dapat berarti juga dalam satu miliLiter larutan $NaCl$ itu terdapat 0,2 milimol. Nilai mol sebanyak 0,2 milimol dari $NaCl$ memiliki arti pula terdapat 11, 7 miligram $NaCl$. Salah satu keuntungan atau nilai tambah apabila konsentrasi larutan dinyatakan dalam kemolaran adalah kemudahan untuk mengetahui jumlah mol zat terlarut dalam volume tertentu larutan. Bila disusun ulang persamaan kemolaran larutan menjadi \[n=V\,x\,M\] Jika V dalam Liter maka n dalam mol dan apabila V dalam miliLiter maka n dalam milimol. Lebih jelasnya simak contoh soal dan pembahasan berikut:

    Contoh 2 Menentukan massa zat terlarut dalam larutan yang diketahui kemolarannya.
    Hitung jumlah mol dan massa urea dengan $M_{r}$ Urea = 60, yang terdapat dalam 200 mL larutan urea 0,4 M.

    Jawab

    Massa zat tergantung pada jumlah molnya. Jadi, yang harus kita kerjakan adalah
    • Menentukan jumlah mol zat terlarut, $n=V\,x\,M$
    • Menentukan massa zat terarut, $m=n\,x\,M_{r}$
    Jumlah mol urea ($n$) = $V\,x\,M$ = 0,2 L x 0,4 mol/L = 0,08 mol Massa urea ($m$) = $n\,x\,M_{r}$ = 0,08 mol x 60 gram/mol = 4,8 gram

    Selengkapnya »
    Volume Molar Gas

    Volume Molar Gas

    Update Tanggal 6 November 2017

    Setelah kita bahas Soal dan Pembahasan Konsep Mol di sini
    Contoh soal dan pembahasan konsep mol, kali ini kita akan belajar tentang Volume Molar Gas

    Menurut kalian manakah benda berikut ini yang memiliki volume lebih besar, 1 mol gas karbon dioksida ($CO_{2}$), 1 mol gas oksigen ($O_{2}$) atau kah 1 mol uap air ($H_{2}O$) ?

    Tentunya masih ingat pada pembahasan Avogadro yang menyatakan bahwa untuk gas yang memiliki volume yang sama berarti mengandung jumlah molekul yang sama pula, dengan syarat diukur pada temperatur dan tekanan yang sama. Sehingga oleh sebab 1 mol setiap gas memiliki jumlah molekul yang sama yaitu sejumlah Bilangan Avogadro, $6,02x10^{23}$, maka pada temperatur dan tekanan yang sama,1 mol setiap gas akan memiliki volume yang sama pula.

    Volume Molar Gas
    Alat ukur tekanan dan volume gas


    Volume per mol gas disebut $Volume$ $Molar$ gas, biasanya dinyatakan dengan simbol $V_{m}$. Jadi, untuk suhu dan tekanan yang sama dari semua gas yang ditinjau, volume gas hanya bergantung pada jumlah mol gas-gas tersebut. Dalam rumusan \[V_{m}=\frac{V}{n}\] dengan $n$ adalah mol, dan $V$ adalah volume gas dan $V_{m}$ adalah volume molar gas.

    Volume molar gas bergantung pada suhu dan tekanan. Umumnya terdapat dua kondisi / keadaan ketika membahas mengenai volume molar gas, yaitu:
    • Keadaan standar
      Kondisi ini berada pada suhu $0^{\circ}C$  dan tekaann 1 atmosfer ( 1 atm) , disebut juga dengan keadaan standar, dinyatakan dengan istilah $Standard$ $Temperature$ and $Pressure$. Pada keadaan $STP$ ini, volume molar gas adalah 22,4 $Liter/mol$.
    • Keadaan kamar
      Kondisi dengan suhu $25^{\circ}C$ , tekanan 1 atmosfer, disebut juga dengan keadaan kamar, dinyatakan dengan istilah $Room$ $Temperature$ and $Pressure$. Volume molar gas pada keadaan ini adlaah 24 $Liter/mol$.
    Contoh 1: Tentukan volume dari 1 gram gas hidrogen ($H_{2}$) pada:
    • keadaan standar
    • keadaan kamar

    Jawab


    Volume gas bergantung pada jumlah mol dan kondisi pengukurannya yaitu $V$ = $n$.$V_{m}$. Jumlah mol hidrogen, $n=\frac{m}{M_{r}}$ = $\frac{1\,gram}{2\,gram/mol}$ = $0,5\,mol$
    • Pada keadaan standar, $V_{m}$ = $22,4$ $L/mol$, maka $V$ = $0,5\,mol$ $x$ $22,4$ $L/mol$ = $11,2\,L$
    • Pada keadaan kamar, $V_{m}$ = $24$ $L/mol$, maka $V$ = $0,5\,mol$ $x$ $24$ $L/mol$ = $12\,L$


    Contoh 2: Pada suhu dan tekanan tertentu, 10 liter gas nitrogen oksida ($NO$) memiliki massa 6 gram. Pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan massa dari karbon dioksida ($CO_{2}$) bervolume 5 liter ! Note: ($A_{r}$ C = 12, N = 14, O = 16)

    Jawab

    \[V_{CO_{2}}:V_{NO}=n_{CO_{2}}:n_{NO}\] \[atau\] \[\left ( \frac{n}{V} \right )_{CO_{2}}=\left ( \frac{n}{V} \right )_{NO}\] Jumlah mol $NO$ = $\frac{m}{Mr}$ = $\frac{6}{30}$ = $0,2\,mol$ Misal julah mol $CO_{2}$ = $n$ mol, maka \[\left ( \frac{n}{V} \right )_{CO_{2}}=\left ( \frac{n}{V} \right )_{NO}\rightarrow \frac{n}{5}=\frac{0,2}{10}\]

    Maka, jumlah mol $CO_{2}$=0,1$mol$

    Massa 0,1 mol $CO_{2}$ = 0,1 mol x 44 $gram/mol$ = 4,4 $gram$

    Selanjutnya, mari kita belajar mengenai Persamaan Gas Ideal dan Kemolaran Larutan
    Selengkapnya »
    Konsep Mol, Bilangan Avogadro, Molaritas, Persamaan Gas Ideal

    Konsep Mol, Bilangan Avogadro, Molaritas, Persamaan Gas Ideal

    Konsep Mol, Bilangan Avogadro,Molaritas, Persamaan Gas Ideal
    Molekul Adrenaline
    Pembahasan mengenai konsep mol kita kelompokkan menjadi tujuh hal, yaitu:
    Pengertian Mol
    Kita telah mengetahui bahwa partikel materi (atom, molekul atau ion) mempunyai ukuran yang sangat kecil. Oleh karena itu, sekecil apa pun jumlah zat yang kita ambil akan mengandung sejumlah besar partikel. Misalnya, dalam setetes air terdiri terdiri dari sekitar $1,67 x 10^{21}$ molekul (atau 1,67 miliar triliun). Untuk mengatasi penggunaan bilangan yang sangat besar ini, maka digunakan satuan khusus, yaitu mol. Jadi, mol merupakan suatu satuan jumlah, sama seperti lusin atau kodi, hanya saja mol menyatakan bilangan yang jauh sangat besar.
    \[1\,mol\,=\,6,02x10^{23}\,(602\,miliar\,triliun)\]
    Bilangan 6,02 x23 ini disebut bilangan Avogadro, dinyatakan dengan huruf $L$
    Jadi $L$ = $6,02 x 10^{23}$

    Kata mol berasal dari bahasa Latin moles yang artinya sejumlah massa. Istilah molekul merupakan bentuk lain dari kata moles yang artinya sejumlah kecil massa.
    Standar Mol
    Setiap besaran mempunyai standar tertentu. Dalam pelajaran fisika, tentu telah diketahui bahwa terdapat standar dari berbagai jenis satuan. Sebagai contoh, standar dari satuan panjang adalah batang meter standar dari Platinum-Iridium yang sekarang disimpan di Sevres, Perancis. Apakah standar untuk 1 mol? Dari manakah asal bilangan $6,02 x 10^{23}$ itu ?

    Mol didefinisikan sebagai sejumlah massa zat yang mengandung partikel sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram Karbon murni, C-12. Mari kita berimajinasi. Bayangkan, anggaplah kopi adalah sebuah Karbon murni, C-12. Jika kita memiliki satu sendok kopi yang kalau ditimbang massanya 12 gram, maka jumlah atomnya ada $6,02 x 10^{23}$ butir. Jadi standar mol adalah 12 gram C-12. Melalui berbagai percobaan, para ahli menemukan jumlah partikel dalam 1 mol adalah $6,0221421 x 10^{23}$. Kita sederhanakan menjadi $6,02 x 10^{23}$
    Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
    Seperti halnya dengan 1 lusin, apa pun bendanya, jumlah satuannya adalah 12, atau kodi yang jumlah satuannya adalah 20. Begitu juga dengan mol, apa pun zatnya, jumlah partikelnya adalah $6,02 x 10^{23}$

    Contoh :
    • Satu mol air ($H_{2}O$) terdiri dari $6,02 x 10^{23}$ molekul air
    • Satu mol besi ($Fe$) terdiri dari $6,02 x 10^{23}$ molekul besi
    • Satu mol oksigen ($O_{2}$) terdiri dari $6,02 x 10^{23}$ molekul oksigen

    Hubungan jumlah mol ($n$) dengan partikel ($x$) dapat dirumuskan sebagai berikut
    \[x=n\cdot 6,02\cdot10^{23}\]
    Contoh menghitung jumlah mol jika diketahui jumlah satuan.
    Nyatakan dalam mol dari
    • $3,01x10^{22}$ atom besi
    • $1,204x10^{23}$ molekul air

    Jawab:
    Rumus $x = n \cdot L$ dapat ditata ulang untuk menghitung jumlah mol menjadi $n=\frac{x}{L}$
    • Jumlah mol dari $3,01x10^{22}$ atom besi: \[n=\frac{3,01x10^{22}\,atom}{6,02x10^{23}\,atom/mol}=\,0,05\,mol\]
    • Jumlah mol dari $1,024x10^{23}$ molekul air: \[n=\frac{1,024x10^{23}\,molekul}{6,02x10^{23}\,molekul/mol}=\,0,2\,mol\]

    Massa Molar $m_{m}$
    Satu lusin jeruk dan satu lusin semangka mempunyai jumlah satuan yang sama, yaitu 12. Namun demikian, kita semua tahu bahwa massa satu lusin jeruk berbeda dengan massa satu lusin semangka. Demikian juga halnya dengan atom dan molekul, meski jumlah molnya sama, massanya tentu berbeda, tergantung pada jenisnya. Berapakah massa 1 mol zat ?

    Untuk memahami penentuan massa satu mol zat, perlu diperhatikan betul dua konsep berikut, yaitu:

    • Standar mol adalah 12 gram C-12, artinya, massaa dari 1 mol C-12 adalah 12 gram.
    • Massa atom relatif ($A_{r}$) merupakan perbandingan massa antara partikel zat itu dengan atom C-12.

    Contoh 1
    Massa atom relatif ($A_{r}$) besi ($Fe$) = 56, berarti massa 1 atom ($Fe$) dibanding dengan massa 1 atom C-12 = 56 : 12. Oleh karena massa 1 mol C-12 = 12 gram, maka massa 1 mol Fe = $\frac{56}{12}\cdot 12\,gram=\,56\,gram$

    Contoh 2
    Massa molekul relatif ($M_{r}$) air ($H_{2}O$) = 18, berarti massa 1 molekul air dibanding dengan massa 1 atom C-12 = 18 : 12. Oleh karena massa 1 mol C-12 = 12 gram, maka massa 1 mol $H_{2}O$ = $\frac{18}{12}\cdot 12\,gram=\,18\,gram$

    Dari kedua contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa massa 1 mol suatu zat sama dengan $A_{r}$ atau $M_{r}$nya dalam satuan gram. Dengan kata lain, $A_{r}$ atau $M_{r}$ zat menyatakan massa (gram) dari 1 mol zat itu. Massa 1 mol zat selanjutnya disebut massa molar, dinyatakan dengan simbol $m_{m}$ dan satuannya adalah $\frac{gram}{mol}$

    Contoh 3
    Diketahui $A_{r}$ $Ca$ = 40 dan $M_{r}$ $CO_{2}$ = 44, maka:
    • massa 1 mol $Ca$ (=$6,02x10^{23}$ atom $Ca$) = 40 gram
    • massa 1 mol $CO_{2}$ (=$6,02x10^{23}$ atom $CO_{2}$) = 44 gram
    $Update$ $29-10-2017$
    Untuk unsur yang partikelnya berupa atom : \[m_{m}=A_{r}\,\frac{gram}{mol}\]
    Untuk lainnya : \[m_{m}=M_{r}\,\frac{gram}{mol}\]
    Dengan demikian, hubungan jummlah mol ($n$) dengan massa zat ($m$) dapat ditulis sebagai berikut: \[m=n\cdot m_{m}\] dengan
    • $m$ = massa
    • $n$ = jumlah mol
    • $m_{m}$ = jumlah mol
    Berikutnya tentang Soal dan Pembahasan Konsep Mol klik tautan berikut ini : Soal dan Pembahasan Konsep Mol
    Selengkapnya »

    Ilmu Fisika on Youtube

    Usaha Energi Daya

    Listrik Magnet

    Soal Jawab

    Mekanika

    Impuls Momentum

    Universitas

    Optik