fisikaonline

Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja


Saturday, March 11, 2017

Vektor: materi, rumus, soal, penyelesaian soal serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

Sahabat fisioner, selain besaran pokok dan besaran turunan, secara umum besaran-besaran dalam fisika dapat dibedakan menjadi dua yaitu besaran vektor danbesaran skalar. Untuk lebih jelas tentang besaran vektor, ayo kita pelajari sekarang.

Besaran Skalar

            Besaran skalar adalah besaran yang hanya memiliki besar atau nilai saja. Contoh besaran ini diantaranya panjang, massa, waktu, volume, kelajuan, energi,daya, suhu, jarak dan kalori.

Besaran Vektor

            Besaran Vektor adalah besaran yang selain memiliki besar atau nilai juga mempunyai arah. Contoh besaran ini diantaranya kecepatan, percepatan, gaya, momentum, momen gaya, medan listrik dan medan magnet.Perhitungan besaran-besaran vektor harus menggunakan aturan yang di kenal dengan operasi vektor.Secara visual vektor digambarkan berupa garis lurus beranak panah,dengan panjang garis menyatakan besar vektor dan arah panah menyatakan arah vektor.
3. Nilai Vektor
Panjang dari sebuah vektor menunjukkan nilai atau besaran atau besaran vektor tersebut. Cara penulisan nilai dari sebuah vektor  dituliskan || atau vektordituliskan ||.  Jadi, tanda mutlak(||) yang diberikan pada vektor adalah menentukan nilai atau harga atau besaran vektor tersebut.

Resultan Vektor

Beberapa vektor dapat dijumlahkan menjadi sebuah vektor yang disebut resultan vektor. Resultan vektor dapat diperoleh dengan beberapa metode, yaitu metode segitiga, metode jajargenjang, poligon, dan analitis.

a. Metode Segitiga

Untuk mengetahui jumlah dua buah vektor Anda dapat menggunakanmetode segitiga. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.
1.    Lukislah vektor pertama sesuai dengan nilai dan arahnya, misalnya A!
2.    Lukislah vektor kedua, misalnya B, sesuai nilai dan arahnya dengantitik tangkapnya berimpit pada ujung vektor pertama!
3.    Hubungkan titik tangkap vektor pertama (A) dengan ujung vektor kedua (B)!

b. Metode Jajargenjang

Anda dapat memperoleh resultan dua buah vektor dengan metodejajargenjang. Pada metode jajargenjang terdapat beberapa langkah, yaitusebagai berikut.
1.    Lukis vektor pertama dan vektor kedua dengan titik pangkal berimpit!
2.    Lukis sebuah jajargenjang dengan kedua vektor tersebut sebagai sisi-sisinya!
3. Resultan kedua vektor adalah diagonal jajargenjang yang titikpangkalnya sama dengan titik pangkal kedua vektor. Perhatikan gambar berikut!
Pada metode jajargenjang, satu kali lukisan hanya dapat digunakanuntuk mencari resultan dua buah vektor. Untuk resultan yang terdiri atastiga buah vektor diperlukan dua jajargenjang, empat buah vektor diperlukantiga jajargenjang, dan seterusnya.

c. Metode Poligon

Metode poligon dapat digunakan untuk menjumlahkan dua buah vektor atau lebih, metode ini merupakan pengembangan dari metode segitiga.Langkah-langkah menentukan resultan beberapa vektor dengan metodepoligon adalah sebagai berikut.
1.    Lukis vektor pertama!
2.    Lukis vektor kedua, dengan pangkalnya berimpit di ujung vektor pertama!
3.    Lukis vektor ketiga, dengan pangkalnya berimpit di ujung vektor keduadan seterusnya hingga semua vektor yang akan dicari resultannyatelah dilukis!
4.    Vektor resultan atau vektor hasil penjumlahannya diperoleh denganmenghubungkan pangkal vektor pertama dengan ujung dari vektor yangterakhir dilukis (lihat berikut)!

 






  






d. Metode Analisis

Metode yang paling baik (tepat) untuk menentukan resultan beberapa vektor dan arahnya adalah metode analisis. Metode ini, mencari resultan dengan cara perhitungan bukan pengukuran, yaitu menggunakan rumus kosinus dan mencari arah vektor resultan dengan menggunakan rumus sinus. Untuk keperluan perhitungan besar sudut-sudut istimewa berikut sangat diperlukan.
1.    Menentukan Resultan Vektor Menggunakan Rumus Kosinus
Untuk menentukan vektor resultan secara matematis dapat Anda gunakan rumus kosinus, yaitu sebagai berikut
2.    Menentukan Arah Resultan Vektor Menggunakan Rumus Sinus
Anda ketahui bahwa vektor merupakan besaran yang mempunyai nilai dan arah. Untuk menentukan arah dari vektor resultan terhadap salah satu vektor komponennya dapat digunakan persamaan sinus. Perhatikan Gambar berikut!
Diketahui dua buah vektor, F1 dan F2 membentuk sudut α. Sudut antara vektor resultan (R) denganvektor F1 adalah β, sedangkan sudut antara resultan (R) dan vektor F2 adalah α - β. Secara matematis persamaan ini dapat ditulis sebagai berikut.

3. Menguraikan Vektor

Setelah memahami cara menjumlahkan vektor, Anda akan mempelajari cara menguraikan sebuah vektor. Sebuah vektor dapat diuraikan menjadi dua buah vektor atau lebih. Pada materi ini, Anda hanya akan mempelajari cara menguraikan sebuah vektor menjadi dua buah vektor yang saling tegak lurus, yaitu pada sumbu X dan sumbu Y.
a. Menentukan Komponen Sebuah Vektor yang Besar dan Arahnya Diketahui
Vektor komponen adalah dua buah vektor atau lebih yang menyusun sebuah vektor.Setiap vektor dapat diuraikan menjadi dua buah vektor yang saling tegak lurus. Perhatikan Gambar berikut!
Misalkan, diketahui sebuah vektor F yang dapat diuraikan menjadi vektor komponen pada sumbu X, yaitu  FX dan vektor komponen pada sumbu Y, yaitu Fy. Jika sudut antara vektor F dengan sumbu Xpositif adalah α, maka besar vektor komponen FX dan Fy dapat Anda peroleh dengan menggunakan persamaan sinus dan kosinus
b. Menentukan Besar dan Arah Sebuah Vektor Jika Kedua Vektor Komponennya Diketahui
Misalkan, jika komponen-komponen vektor F adalah Fx dan Fy, maka besar vektor F dapat ditentukan dengan menggunakan dalil Phytagoras pada segitiga siku-siku. Arah vektor tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan perbandingan trigonometri tangen.
Untuk menentukan arah vektor (sudut yang dibentuk terhadap sumbu Xpositif) kamu harus memperhatikan tanda Fx dan Fy, tanda tersebut akan membantu Anda dalam menentukan kuadran dalam vektor koordinat.
Perhatikan tabel berikut!

MENENTUKAN RESULTAN DUA BUAH VEKTOR ATAU LEBIH DENGAN METODE PENGURAIAN VEKTOR

Sebelum menentukan resultan dua buah vektor atau lebih dengan menggunakan metode penguraian vektor, hal-hal berikut sangat diperlukan untuk dipahami.

Menguraikan Vektor
Sebuah vektor dapat diuraikan menjadi dua buah vektor.
Vektor komponen adalah dua buah vektor atau lebih yang menyusun sebuah vektor. Setiap vektor dapat diuraikan menjadi dua buah vektor yang saling tegak lurus. Perhatikan Gambar berikut!
Misalkan, diketahui sebuah vektor F yang dapat diuraikan menjadi vektor komponen pada sumbu X, yaitu  FX dan vektor komponen pada sumbu Y, yaitu Fy. Jika sudut antara vektor F dengan sumbu X positif adalah q, maka besar vektor komponen FX dan Fy dapat Anda peroleh dengan menggunakan persamaan sinus dan kosinus.
 

  MENENTUKAN RESULTAN DUA VEKTOR ATAU LEBIH DENGAN METODE PENGURAIAN VEKTOR

Dua buah vektor atau lebih yang membentuk sudut tertentu terhadap sumbu x dapat ditentukan resultannya dengan menggunakan penguraian vektor.

----------------------------------------------------------fisika online--------------------------------------
22 materi fisika beserta rumus, soal, penyelesaian soal berikut ini dapat Anda pelajari dengan mengklik salah satu materi yang ingin dipelajari.

Pengukuran dan alat ukur: materi, rumus, soal, penyelesaian soal serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari


Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran yang lain (sejenis) yang dgunakan sebagai patokan (standar). Untuk mengukur besaran Fisika kita memelukan suatu alat ukur. Berikut ini adalah contoh alat ukur untuk besaran panjang, massa, waktu, suhu, dan alat ukur listrik.

1.  Alat Ukur panjang          

     Untuk mengkur besaran panjang digunakan alat ukur seperti: penggaris, jangka sorong, dan mikrometer skrup.
         b.   Jangka Sorong
         Sudah tahukah kalian dengan jangka sorong? Jangka sorong banyak digunakan dalam dunia mesin. Jika kalian menanyakan pada teknisi sepeda motor atau mobil maka dia akan langsungmenunjukkannya. Perhatikan Gambar di bawah. Alat pada gambar itulah yang dinamakan jangka sorong. Jika kalian cermati maka jangka sorong tersebut memiliki dua bagian. Pertama, rahang tetapyang memuat skala utama. Kedua, rahang sorong (geser)yang memuat skala nonius.
Skala nonius merupakan skala yang menentukan ketelitian pengukuran. Skala ini dirancang dengan pan-jang 19 mm tetapi tetap 20 skala. Sehingga setiap skala nonius akan mengalami pengecilansebesar (20-19) : 20 = 0,05 mm. Perhatikan perbandingan skala tersebut pada Gambar berikut.
Hasil pengukuran dengan jangka sorong akan memuat angka pasti dari skala utama dan angka taksiran dari skala nonius yang segaris dengan skala utama. Penjumlahan dari keduannya merupakan angka penting. Hasil pengukuran itu dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut.
     
c.   Mikrometer skrup
Coba kalian perhatikan Gambar di atas! Alat yang terlihat pada gambar itulah yang dinamakan mikrometer sekrup. Mirip dengan jangka sorong, mikrometer juga memiliki dua bagian. Pertama, rahang tetapmemuat skala utama. Kedua, rahang putar, memuat skala nonius.
Mikrometer ini dapat digunakan untuk mengukur ketebalan benda-benda yang tipis seperti kertas dan rambut. Hal ini sesuai dengan sifat mikrometer yang memiliki ketelitian lebih besar dari jangka sorong. Mikrometer memiliki ketelitian hingga 0,01 mm. Ketelitian ini dirancang dari rahang putar yang memuat 50 skala.
Hasil pengukurannya juga memiliki angka pasti dan angka taksiran seperti jangka sorong. Rumusnya sebagai berikut.

 2.   Alat Ukur Waktu 

            Untuk mengukur besaran waktu, kita dapat menggunakan alat ukur seperti
jam tangan, jam dinding dan stopwatch.

3.  Alat Ukur Massa

      Untuk mengukur besaran massa, kita dapat menggunakan timbangan atau neraca. Beberapa neraca (timbangan) yang seringkali digunakan untuk mengukur massa diantarnya : neraca pikulan, neraca pegas, neraca O-hauss dan neraca digital.

4.   Alat ukur listrik

     Alat untuk mengukur besarnya arus listrik digunakan ampermeter, untuk mengukur tegangan listrik digunakan voltmeter,dan untuk mengukur hambatan listrik digunakan ohmmeter. Alat ukur listrik yang dapat digunakan untuk mengukur ketiga besaran disebut Ampermeter atau multimeter. Misal pada gambar diatas hasil pengukuran kuat arus listrik adalah: I = penunjukan jarum/skala maks x batas ukur = 4/5 x 50 mA = 40 mA

5.   Alat Ukur Suhu

Alat ukur untuk suhu suatu benda disebut termometer. Ada beberapa jenis termometer seperti: Celcius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin.

----------------------------------------------------------fisika online--------------------------------------
22 materi fisika beserta rumus, soal, penyelesaian soal berikut ini dapat Anda pelajari dengan mengklik salah satu materi yang ingin dipelajari.

Tuesday, January 19, 2016

Gelombang Bunyi: materi, rumus, soal, penyelesaian soal serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

Sahabat fisioner, bunyi merambat sebagai gelombang sebab bunyi dapat mengalami interferensi, pemantulan, pembiasan, dan difraksi. Bunyi termasuk gelombang mekanik karena hanya dapat merambat melalui medium (zat padat, cair dan gas) dan tidak dapat merambat dalam vakum. Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal karena dalam perambatannya tidak menyertakan perambatan molekul mediumnya, tapi hanya bergetar membentuk rapatan dan regangan.

Cepat Rambat Bunyi

Cepat rambat bunyi adalah hasil bagi jarak tempuh dengan waktu tempuh gelombang bunyi. Secara matematis:
                         v = s / t
Dimana:
v = cepat rambat bunyi (m/s)
s = jarak yang ditempuh (m)
t = selang waktu (s)

Contoh soal
Sebuah petir terdengar 4 s setelah kilat terlihat di langit. berapakah jarak petir tersebut dari kita jika kecepatan bunyi di udara 330 m/s?
Penyelesaian:
Diketahui:
t = 4 s
v = 330 m/s
Ditanya:   s = .... ?
Jawab:
s = v . t = 330 . 4 = 1.320 m
Jadi jarak petir tersebut adalah 1.320 m

Contoh Soal
Berapakah cepat rambat gelombang bunyi dalam batang logam yang terbuat dari baja jika diketahui modulus young baja adalah 2,0 x 1011 Pa dan massa jenisnya 7,8 x 103 kg/m3?
Penyelesaian:
Diketahui:
E = 2,0 x 1011 Pa
ρ = 7,8 x 103 kg/m3 
Ditanya:   v = .... ? 
Jawab:
Jadi besar cepat rambatnya adalah 5064 m/s.

Frekuensi Bunyi

Frekuensi bunyi dapat dikelompokkan ke dalam tiga daerah frekuensi yaitu frekuensi audio, frekuensi infrasonik, dan frekuensi ultrasonik. Frekuensi audio (20 – 20 000 Hz) adalah daerah frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia. Fekuensi infrasonik adalah daerah frekuensi yang lebih rendah dari 20 Hz dan frekuensi ultrasonik adalah daerah frekuensi yang lebih tinggi dari 20 000 Hz. Tinggi rendahnya bunyi ditentukan oleh frekuensinya. Makin besar frekuensi, makin tinggi nada bunyinya. Kuat/lemahnya bunyi ditentukan oleh amplitudo gelombang bunyi. Makin besar amplitudo gelombang bunyi, makin kuat bunyinya. Gelombang bunyi tidak mengalami dispersi dan polarisasi. Gelombang bunyi dipantulkan mengikuti hukum pemantulan: sudut pantul sama dengan sudut datang. Gelombang bunyi mengalami pembiasan, yang menyebabkan bunyi petir pada malam hari terdengar lebih keras daripada siang hari. Gelombang bunyi dengan mudah didifraksi, sehingga seseorang dapat mendengar bunyi dari kamar yang bersebelahan. Gelombang bunyi mengalami interferensi sehingga dapat mengalami penguatan (interferensi konstruktif) dan pelemahan (interferensi destruktif).

Efek Doppler

Ketika sumber bunyi dan pendengar bergerak relatif, frekuensi yang terdengar akan bertambah jika keduanya bergerak saling mendekati, dan akan berkurang jika keduanya bergerak saling menjauhi. Ini disebut sebagai efek Doppler. Jika kecepatan sumber bunyi dan pendengar masing-masing vs dan vp, cepat rambat bunyi di udara = v, frekuensi sumber bunyi = fs, dan frekuensi yang didengar oleh pendengar = fp, maka :
Contoh Soal
Sebuah garpu tala yang diam, bergetar dengan frekuensi 384 hz. Seorang anak yang berlari menjauhi garpu tala mendengar frekuensi garpu tala tersebut 380Hz. Kecepatan rambat bunyi di udara 320 m/s. Tentukan kecepatan anak tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
Garpu tala yang diam berperan sebagai sumber, sehingga:
vs = 0
fs = 384 Hz
fp = 380 m/s
v = 320 m/s
Anak menjauhi sumber berarti vp (-)
Ditanya:   vp = .... ?
Jawab:
Jadi kecepatan anak tersebuut adalah 3,33 m/s.

Gelombang Bunyi

Gelombang merupakan rambatan energi getaran. Jika ada gelombang tali berarti energinya dirambatkan melalui tali tersebut. Bagaimana dengan bunyi? Bunyi dirambatkan dari sumber ke pendengar melalui udara.
Yang menarik bahwa bunyi disebarkan dari sumber ke segala arah. Jika seseorang berdiri berjarak R dari sumber akan mendengar bunyi maka bunyi itu telah tersebar membentuk luasan bola dengan jari-jari R. Berarti energi yang diterima pendengar itu tidak lagi sebesar sumbernya. Sehingga yang dapat diukur adalah energi yang terpancarkan tiap satu satuan waktu tiap satu satuan luas yang dinamakan dengan intensitas bunyi. Sedangkan kalian tentu sudah mengenal bahwa besarnya energi yang dipancarkan tiap satu satuan waktu dinamakan dengan daya. Berarti intensitas bunyi sama dengan daya persatuan luas. Perhatikan persamaan berikut.
Karena bunyi disebarkan ke segala arah, maka luasan yang terbentuk adalah luasan bola, sehingga:

Dengan:

I = intensitas bunyi (watt/m2)

P = daya bunyi (watt)

A = luasan yang dilalui bunyi (watt)

R = jari-jari luasan bola (m)

Contoh

Sebuah sumber bunyi memiliki daya 10π watt dipancarkan secara sferis ke segala arah. Tentukan intensitas bunyi yang terukur oleh pendeteksi yang diletakkan di titik yang berjarak 10 m dari sumber!

Penyelesaian

Diketahui:

P = 10π watt

R = 10 m

Ditanyakan: I = ….?

Jawab:

Jika intensitas bunyi dari sebuah sumber bunyi di dengar pada dua buah jarak yang berbeda, maka hubungan intensitas bunyi pada dua buah jarak yang berbeda tersebut adalah:

Contoh:

Jarak A dan B dari suatu sumber bunyi berturut-turut adalah 2 m dan 6 m. Jika intensitas bunyi yang diterima oleh A adalah 9 x 10-7 W/m2, tentukanlah besar intensitas bunyi yang diterima B!

Penyelesaian:

Diketahui:

RA = 2 m

RB = 6 m

IA = 9 x 10-7 W/m2

Ditanyakan: IB = ….?

Jawab:

Jadi besar intensitas bunyi yang diterima B adalah 1 x 10-7 W/m2

Taraf Intensitas

Kalian tentu pernah mendengar bunyi dalam ruangan yang bising. Tingkat kebisingan inilah yang dinamakan dengan taraf intensitas. Taraf intensitas didefinisikan sebagai sepuluh kali logaritma perbandingan intensitas dengan intensitas ambang pendengaran. Secara matematis dituliskan sebagai berikut.
 

Contoh Soal

1. Jika intensitas bunyi adalah 10-7 W/m2, maka tentukan besar taraf intensitas bunyi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

I = 10-7 W/m2

I0 = 10-12 W/m2

Ditanyakan: TI = …..?

Jawab:

Jadi besar taraf intensitas bunyi tersebut adalah 50 dB.

2. Jika taraf intensitas bunyi adalah 50 dB, maka tentukan besar intensitas bunyi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

TI = 50 dB

I0 = 10-12 W/m2

Ditanyakan: I = …..?

Jawab:

Jadi besar intensitas bunyi tersebut adalah 10-7 W/m2

Contoh

1. Sebuah biola pada sebuah konser orkestra yang berjarak 4 m dari pendeteksi memiliki taraf intensitas 50 dB. Tentukan taraf intensitas bunyi jika ada 100 biola dalam konser tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

R = 4 m

TI = 50 dB

N = 100

Ditanyakan: TIn = ….?

Jawab:

Jadi, taraf intensitas bunyi jika ada 100 biola dalam konser tersebut adalah 70 dB.

2. Seekor tawon yang berjarak 2 m dari pendeteksi memiliki taraf intensitas 40 dB. Tentukan taraf intensitas jika ada 1000 tawon!
Penyelesaian
Diketahui:
R = 2 m
TI = 400 dB
Ditanyakan: TI untuk 100 tawon = ...?
Jawab:
Jadi, taraf intensitas bunyi jika ada 1000 tawon adalah 70 dB.

----------------------------------------------------------fisika online--------------------------------------
22 materi fisika beserta rumus, soal, penyelesaian soal berikut ini dapat Anda pelajari dengan mengklik salah satu materi yang ingin dipelajari.

Subscribe to: Posts (Atom)