RINGKASAN MATERI FISIKA DASAR 1

Disusun Oleh :

Dwi Atik Karlina (4201411009 )

PRODI : PEND.FISIKA, S1

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMRANG

( UNNES )

DAFTAR ISI

BAB 1

1. MEKANIKA2. GETARAN DAN GELOMBANG3. SUHU DAN TEORI KINETIK GAS4. KALOR

MEKANIKA

I. KINEMATIKAKelajuan rata-rata Laju rata-rata sebuah benda adalah jarak yang ditempuh sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak.

v = st

Kecepatan rata-rataKecepatan rata-rata adalah perpindahan dbagi waktu yang diperlukan.

v = ΔsΔt

Kelajuan rata-rata ≠ besar kecepatan rata-rataKecepatan sesaat

v = lim∆ t→0

ΔsΔt =

dsdt

Percepatan rata-rata (a)

a= v2−v1

t 2−t 1 = Δ v

Δt

Percepatan sesaat ( a )

a = lim∆ t→0

ΔvΔt

=dvdt

Gerak dengan percepatan konstanv=v0+at

Ket : v = kelajuan rata-rata

v = kecepatan rata-ratav = kecepatan sesaata = percepatan a = percepatan rata-rata

a = percepatan sesaats = jarak∆ s = perpindahanv0 = kecepatan awala = konstant = waktu

Soal-soal !!

II. DINAMIKA

Gaya yaitu adanya perwujudan antara 2 benda ( interaksi 2benda )

Hukum Newton I

Menyatakan sebuah benda dalam keadaan diam atan bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja pada benda itu.

∑ F = 0 GLB

Hukum Newton II

Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.

∑ F = m.a

Hukum Newton III

Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama.

Aksi reaksi gaya yang diberikan sama dengan gaya yang menerima.

Faksi = F reaksi N

Syarat dua gaya merupakan pasangan aksi-reaksi :

1. Besar sama tapi arah berlawanan.2. Kedua gaya bekerja pada benda yang berbeda.w3. Kedua gaya sejenis.

w

w=w

III. KERJA DAN ENERGIJika gaya konstan F bekerja pada sebuah partikel dengan sudut θ melalui jarak ∆ x, kerja yang dilakukan pada partikel adalah

W = F cos θ∆ x=FX ∆ xKerja oleh gaya konstan

F θ

∆ x

Teorema kerja-energi

W total= ∆ K=12

mv22−1

2mv1

2

Kerja total yang dilakukan pada sebuah partikel sama dengan perubahan energy kinetic partikel.

IV. MOMENTUM ( P )Momentum sebuah partikel didefinisikan sebagai hasil kali massa dan kecepatanny :

P = m v

Kecepatan momentum = momentumv = p

satuan momentum Kg ms

F = dpdt

TumbukanHukum kekentalan momentum, jika tidak ada gaya luar yang

mempengaruhi ( system terisolasi ).

m1 v1 v2 m2

m1 v1+m2 v2=m1' v1

' +m2' v2

'

Hukum kekekalan energy kineticJumlah momentum sebelum tumbukan = jumlah momentum setelah tumbukan

12mv1

2+12mv2

2=12mv1

'2+ 11mv2

' 2

E K1 = EK2

Lenting Sempurna, e=1

e=−v2

' −v1'

v2−v1

Lenting Sebagian0≤e≤1Tak Lentinge=0

y

m1 v1'

m1

=m2 v1m2θ1 x

v2=0 θ2

m2 v2'

Momentum sumbu – x

∑ momensebelumtumbukan=∑momentum setelahtumbukan

m1 v1cos 00=m1 v1' cosθ1 + m2 v2

' cos θ2

Momentum sumbu –y

m1 v1sin 00=m1 v1' sin θ1 + m2 v2

' sin θ2

V. GERAK MELINGKAR DAN GERAK ROTASIGerak Melingkar

ω = 2πT

atau ω=2π f

FS=mv2

R

FS=mω2R

asentri petal=v2

Ratau

asentri petal=ω2 R

Gerak Rotasi

ω= θR

ωt=ω0+α θ

ωt2=ω0

2+2α θ

θ=ω0 t+12α t 2

Torsiτ=r Fτ=r F sinθ

VI. KESETIMBANGAN DAN ELASTISITASSyarat – syarat Kesetimbangan :1. Jumlah semua gaya adalah nol

∑ F = 0FB+FS−mg=0

2. Jumlah semua torsi adalah nol

∑ τ = 0

Elastisitas, Tegangan dan ReganganHukum Hooke∆ L∝gaya yangdiberikanF=k ∆ L

σ= FA '

e=∆ LL0'

E = σe

∆ L= F LE A

Ket: σ = Tegangan

F = Gaya

A' = Luas Penampang

e = Regangan

∆ L = Pertambahan Panjang

L0' = Panjang Awal

GETARAN DAN GELOMBANGA.GETARAN Getaran HarmonisGetaran Harnonis adalah gerak bolak balik disekitar titik setimbang. Persamaan Getaran Harmonis

y = A sin t ymax = AV = dy

dt = A cos t vmax = A

V = √A2− y2

a = dvdy

= - ❑2A sin ta = -❑2y amax = - ❑2A = 2 = 2

T

Keterangan:A : amplitudo (m)Y : simpangan (m) : kecepatan sudut (rad / s) : sudut fase ( rad)

V : kecepatan getaran m /sa : percepatan getaran (m /s2) Benda yang bergetar mengalami gerak harmonis sederhana (GHS) jika gaya pemulih sebanding dengan simpangan.F = -kx Periode dan frekuensi getaran pegas

T = 2 √ mk = 1

T = 1

2

√ kmKeterangan:T : periode getaran (s) : frekuensi getaran (Hz)m : massa benda pada ujung pegas (kg)k : konstanta pegas (N

m)

Gerak Harmonis Sederhana adalah sinusoidal, yang berarti bahwa simpangan sebagai fungsi waktu mengikuti kurva sinus atau cosinus. Hukum kekekalan energi mekanik

Em = EP + E kEm = 1

2 kx2 + 1

2

mv2Em = 12 kA

k = m❑2

Keterangan:

Ep = Energi potensial (J)E k = Energi kinetik (J)Em = Energi mekanik (J)k = bilangan gelombangCatatan:

1. Pada titik tertinggi / terendah: Simpangannya maksimum (ymax = A) dan energi potensial maksimum(E k=0) Percepatan maksimum (amax = -A) Kecepatan minimum (v = 0) dan energi kinetik minimum (E k= 0)2. Pada titk setimbang : Simpangannya nol (y=0) dan energi potensialnya minimum (Ep=0) Kecxepatannya maksimum dan energi kinetiknya maksimum. Kecepatannya minimum (a=0)

Getaran disebut juga isolatorE = 1

2 mv2 + 1

2 kx2 = 1

2

k A2

Jadi diselesaikan untuk v2,kita dapatkan :v2 = k

m ( A2-x2) = k

m A2 (1 -

x2

A2 )Jika

12 mv0

2 = 12 kA2 ,maka v0

2 = ( km

) A2

sehinggav =

v0√1− x2

A2

Periode Gerak Harmonis Sederhana sama dengan benda berputar yang membentuk satu lingkaran penuh.v0 = 2 A

T = 2Af maka T = 2 A

v0

Pendulum Sederhana (BANDUL)Jika gaya pemulih sebanding dengan x atau dengan , gerak tersebut adalah harmonis sederhana.F = -mg sin dimana tanda minus, berarti bahwa gaya mempunyai arah

yang berlawan dengan simpangan sudut .Periode dan Frekuensi bandulKarena k = mg

l T = 2√ m

mgl

T = 2√ LgMaka,F = 1

T =

12 √ gL

Keterangan:F : gaya pemulih (N)L : panjang tali (m)g : percepatan gravitasi (m

s2)T : periode (sekon) :frekuensi (Hz)

Ketika ada gesekan ( untuk pegas dan pendulum yang rill) gerak dikatakan terendam.Simpangan maksimum berkurang terhadap waktu dan seluruh energi pada akhirnya diubah menjadi panas. Osilator terendam sedikit : Q = 2 E

¿ E∨¿¿

Resonansi : sistem memeliki gaya eksternal yang bekerja padanya yang mempunyai frekuensi sendiri.Q = ❑0

❑ = f 0

f 1

2 √ kmCONTOH LATIHAN SOAL GETARAN1. Ketika orang dengan massa 65 kg menaiki mobil 1000 kg, pegas mobil tersebut tertekan vertikal sebesar 2,8 cm. Berapa frekuensi getaran ketika mobil menabrak sebuah lonjakan dijalan? Abaikan redaman.penyelesaian:Diket : morang : 65 kg

mmobil : 1000 kgx : 2,8 cm = 2,8 . 10−2

mtotal : 1065 kg

Ditanya : f. . . . .?Jawab :Forang = massa x gravitasi

= 65 x 9,8 = 637 N

k = Fx = 637

2,8.10−2 = 22.750f = 1

2 √ km

= 12.3,14 √ 22750

1065

= 0,74 Hz2. Sebuah benda massanya 100 kg bergerak harmonik dengan

amplitudo 10 cm dan frekuensi 10 Hz pada saat fasenya 112Hitunglah :a. Simpangan,kecepatan,dan percepatannyab. Energi potensial dan energi kinetik,c. Gaya yang bekerja pada benda.

Jawab :Diket : m = 100 g = 0,1 kg

A = 10 cm = 0,1 mf = 10 Hz = ᵠ

112

Ditanya : a. y , v, a . . . . . .?b. k. . . . . . . . . . .?c. F. . .. . . . . . . . .?

jawab:besarnya adalah:⍵

= 2 = 2 (10) = 20 Hza. Besarnya y, v dan a saat 𝜑 = 1

12

y = A sin t = A sin 2𝜑= 10−1 sin 2( 1

12) = 5 x 10−2 m

v = dydt

= A cos 2𝜑 = ¿¿)(2)cos❑6= √3 m

s

a = dvdt

= - A⍵2 sin 2𝜑 = - ¿¿)(2¿2sin ❑6= -20❑2 m

s2

b. k = m⍵2 = ¿¿)(20¿2 = 40❑2m

s2

Ep = 12 ky2 = 1

2 (40❑2¿ (5x 10−2)2

= 5❑2 x 10−12 JE k = 1

2 mv2 = 1

2¿¿)(√3)2

= 0,15 ❑2 J

c. F = ky = (40❑2¿ (5x 10−2) = 2❑2 NB.GELOMBANGDEFINISI GELOMBANG :

Gelombang adalah rambatan dari usikan.Gelombang adalah osilasi(getaran) yang berpindah, tidak membawa materi bersamanya.Gelombang bisa berupa pulsa (satu puncak) atau kontinu (banyak puncak dan lembah) Gelombang Kontinu atau periodik yaitu gelombang bersumber dari gangguan yang kontinu dan berisolasi. Persamaan Gelombang

Y = A sin (t kx) dengan = 2 = 2T

, k = 2❑

Cepat Rambat Gelombangv = atauv = ❑kKecepatan gelombang bergantung pada sifat medium dimana ia merambat. Untuk gelombang dengan amplitudo kecil, hubungan tersebut adalah:v = √ FT❑ = m

L (gelombang pada tali)

keterangan:V : cepat rambat (m

s)

FT : teganagan tali (N) : massa persatuan panjang (kg

m¿Tegangan yang lebih tinggi akan menaikkan cepat rambat dan frekuensi sedangkan kawat yang lebih tebal dan rapat akan memperkecil akan memperkecil cepat rambat dan frekuensi.

Macam- macam Gelombang: Gelombang TranversalGelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarnya.Contoh: gelombang yang merambat pada dawai.

v = √ F lmk = 2l

s−¿¿ = n keterangan:F : tegangan tali : panjang dawais : jumlah simpuln : banyaknya gelombangmk : massa dawai

Gelombang LongitudinalGelombang longitudinal adalah gelombang yanag arah rambatnya sejajar dengan gelombang arah getarnya.Contoh: gelombang pada pegas.Gelombang longitudinal terdiri atas rapatan dan regangan. Rapatan adalah daerah-daerah dimana kumparan-kumparan mendekat selama sesaat, sedangkan regangan adalah kebalikan dari rapatan. Rapatan dan regangan berhubungan dengan puncak dan lembah pada gelombang transversal.Kecepatan gelombang longitudinal mempunyai bentuk yang hampir sama dengan kecepatan untuk gelombang gelombangtranversal pada tali, yaitu:v = √ faktor gaya elastisfaktor inersia

Untuk gelombang longitudinal yang merambat sepanjang batang padat yang panjang:v = √ E❑

Untuk gelombang longitudinal yang merambat dalam zat cair atau gas.v = √ B❑

keterangan:E : modulus elastisB : modulus bulk Energi yang dibawa oleh gelombang

Untuk gelombang sinusoidal E = 12 kA2 I = energiwaktu

luas = daya

luas

Karena energi sebanding dengan kuadrat amplitudo gelombang, maka I A2

Gelombang dengan medium isotropik berbentuk gelombnag bola sehingga energi yang dibawanya terseb ar ke area yang makin lama semakin luas,( luas bola dengan radius r adalah 4r2, maka I = daya

luas =

P

4 r 2

Jika daya(P) dari sumber konstan I 1

r2

Persamaan Gelombang Stasioner

Gelombang Stasioner merupakan hasil interferensi dua gelombang yang mempunyai amplitudo dan frekuensi sama tetapi arah rambat berlawanan. Amplitudo maksimum disebut perut(p) dan titik setimbangnya disebut simpul (s).

Pemantulan Ujung Bebasyc = 2A sin 2 ( 1

T - 1

❑ ) cos 2 ( x❑ )Ac = 2A cos 2 ( x❑)Ket: Ac = amplitudo gelombang stasioner (m)Letak Perut dari Ujung Pemantul Letak Simpul dari Ujung Pantulx = 1

2 n n = 0,1,2,3,.... x = (2n + 1) 1

4 n =

0,1,2,3,....

GELOMBANG ELEKTROMAKNETIKGelombang elektromaknetik adalah rambatan dari medan magnet dan medan listrik kesegala arah saling tegak lurus secara periodik atau kontinu(teori Maxwell)c = √ 1

❑0❑0

= 3 x 108 msc = Sepektrum Gelombang elektromagnetikDari frekuensi tinggi kerendah:

Pemantulan ujung tetapo Terjadi pembalikan fase pada ujung tetap.o Bila fase gelombang datang dengan gelombang

pantul = 12

yc = 2A cos 2 1T− 1❑ sin 2 ( x❑)

Ac = 2A sin 2 ( x❑)Letak perut dari Ujung Pemantulx = (2n + 1)1

4 n = 0,1,2,3,....

Letak simpul dari ujung pemantulx = 1

2 n n = 0,1,2,3,.....

gamma– sinar x–ultraviolet-cahaya tampak–inframerah–microwave–televisi–radio-RadarBila Radar digunakan untuk mengetahui letak suatu benda di udara, maka jarak benda adalah:s = c x t

2

Intensitras Gelombang Elektromagnetik Intensitas gelombang elektromagnetik adalah energi rata-rata per satuan luas untuk menembus suatu bidang tiap satuan waktu.

I = Emax Bmax

2❑0

Hubungan antara Emax danBmaxc = EmaxBmax

LATIHAN SOAL GELOMBANG1. Perahu jangkar tampak naik-turun dibawa oleh gelombang air laut. Waktu yang diperlukan untuk satu gelombang adalah 4 sekon, sedangkan jarak dari puncak gelombang ke puncak gelombnag berikutnya adalah 25 m. Jika amplitudo gelombang 0,5 m, tentukan:a. Frekuensi gelombang air laut.b. Laju rambat gelombang air laut.c. Jarak yang ditempuh partikel air laut.d. Laju maksimum partikel air laut di permukaan.

Penyelesaian :a. Frekuensi gelombang air laut

= 1T

= 14

= 0,25 Hzb. Laju rambat gelombang air laut

v = ❑T=25

4 = 6,25 m/s.

c. Laju maksimum partikel air laut di permukaan y = A sin t⍵

y = A sin 2T

tv = dy

dt = A 2

T cos 2

T t

d. Untuk laju maksimum, maka cos 2T

t = 1, jadi :v = A 2

T t = 0,5 x 2

4 = ❑4 m/s.

2. Sebuah gelombang berjalan pada seutas kawat dinyatakan oleh :y = 2,0 sin [2( t

0,40+ x

80 )] dimana x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Tentukan :a. Arah perambatan gelombang b. Amplitudo, frekuensi, panjang gelombnag, cepat rambat gelombang.c. Percepatan maksimum sebuah partikel dalam tali.Penyelesaian :Karen akita lebih mengenal sudut fase dalam bentuk t dan ⍵ kx, maka persamaan yang kita berikan akan kita ubah dalam bentuk ini : y = 2,0 sin [2( t

0,40+ x

80 )]

y = 2,0 sin [( 20,40 ) t+( 2

80 ) x ] }persamaan yang diberikany = A sin ( t + kx) }persamaan umum⍵a. Tanda + dalam sudut fase menyatakan bahwa gelombang merambat ke kiri.b. Dengan menyamakan persamaan umum dan persamaan yang diberikan diperoleh Amplitudo A = 2,0 cm

= ⍵2

0,40 dan k = 2

80Frekuensi diperoleh dari dan panjang gelombang ⍵ diperoleh dari k. = 2⍵ =⍵

2 = 2

0,402

= 10,40

= 1004

=25 Hzk = 2

❑ = 2k = 2

280jadi, v = = (80cm)(2,5Hz) = 200cm/sc. Percepatan a y diperoleh dari turunan kedua y

v y = dydt

= ddt

{A sin ( t ⍵ kx)} = A cos ( t ⍵ ⍵ kx)

a y = dv ydt

= ddt

{ A cos( t + kx)}⍵ ⍵

= A { - sin ( t ⍵ ⍵ ⍵ kx)}a y = - A ⍵2 sin ( t ⍵ kx)Percepatan maksimum partikel, a y max

a y max = A ⍵2 = (2,0 cm)( 20,40

¿2

= 50 ❑2 cm s−1

C. GELOMBANG BUNYI Bunyi merupakan gelombang mekanik yang tidak dapat merambat dalam hampa udara dan berupa gelombang longitudinal. Tinggi rendahnya nada tergantung pada frekuensi dan keras lemahnya bunyi tergantung pada amplitudo.

Sumber – Sumber Bunyio DawaiNada dasar

= 12

= v2lRumus frekuensi pada dawai

f 0: f 1: f 2 :. . . . . . . = 1 : 2 : 3 : . . . . .f n = (n+1 ) v

2 l

o Pipa organa terbukaNada dasar = f 0

= 12

f 0 = v2l

Rumus frekuensi pada pipa organa terbuka

f n = (2n+1 ) v2 l

f 0 = f 1: f 2:. . . . . . : 1 : 2 : 3 : . . . .o Pipa organa tertutupNada dasar = f 0

= 14

f 0 = v4 lRumus frekuensi pada pipa organa tertutup

f n = (2n+1 ) v4 l

f 0: f 1: f 2 : . . . . . .= 1 : 3 : 5 : . . . . Resonansio Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena dad benda lain yang bergetar disekitarnya.

ln = ( 2n + 1 ) 14

LayanganLayangan dalah gejala penguatan atau pelemahan bunyi secara periodik atau frekuensi dua buah gelombang bunyi yang mempunyai perbedaa frekuensi sangat kecil.

= f 2−f 1 = jumlah layangan tiap sekon = n

t

Intensitas bunyiIntensitas bunyi adalah energi persatuan waktu yang menembus bidang per satuan luas.

I = PA

atau I = 2 ❑2 f 2 A2 A = luas bidang yang ditembus (m2)P = daya ( w

m2)I = intensitas bunyi (H z)A = amplitudo = cepat rambat bunyi ( m

s )

= frekuensi gelombang ( H z ) = massa jenis medium (kg

m3)Jika intensitas bunyi berupa titik, maka untuk jarak pengamat yang berbeda berlaku :I 1 : I 2:r1

2 :r22

Amplitudo ddihubungkan dengan intensitasA = 1

❑ √ 12 v

Taraf intensitaso Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang.

TI = 10 log II 0TI = taraf intensitas (dB)I = intensitas bunyi (W

m2)I 0 = intensitas ambang (W

m2)=10−12(W

m2)

= 10−16 (Wm2)

o Untuk n sumber bunyi yang sejenis dan dibunyikan secara bersamaan akan menghasilkan taraf intensitas sebesarTI n = TI 1 + 10 log no Bila sumber bunyi diamati oleh pengamat yang berbeda jaraknya maka besar taraf intensitas pada jarakr2 dirumuskan dengan

TI 2 = TI 1−10 logr 2

2

r 12

Efek Doppler

Keterangan:v= cepat rambat bunyi di udara (m

s)

v p = kecepatan pendengar (ms

)vs = kecepatan sumber bunyi (m

s)

f s = frekuensi sumber bunyi (Hz)f p = frekuensi pendengar (Hz)Catatan :v pbernilai jika P mendekati S dan bernilai jika P menjauhi S. vsberniali jika S menajuhi P dan bernilai jika S mendekati P.

LATIHAN SOAL GELOMBANG BUNYI

f p = v v pv vs

f s

1. Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm menghasilkan frekuensi nada dasar sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi diudara 340m/s dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510m/s, tentukanlah nada yang dihasilkan oleh dawai.Penyelesaian :Frekuensi nada dasar yang dihasilkan pada pipa organa dinyatakan dengan persamaan :f 0 = v

2lDengan v = cepat rambat bunyi diudara = 340 m/s.l = panjang pipa organa = 25 cm = 0,25 mf 0 = frekuensi nada dasar.

f 0 = v2l

= 240m /s2x 0,25m

= 680 Hzdiketahui bahwa panjang dawai = 150 cm = 1,5 mnada atas ke-n yang dihasilkan oleh dawai dinyatakan denagn persamaan:

f 0 = (n+1 ) v2 ldengan v = cepat rambat bunyi pada dawai = 510 m/s.Jadi,

f 0 pipa = f n dawai680 = (n+1 )

2x 1,5 x 510

¿n+1)x170 = 680(n+1) = 680

170 = 4

n = 4 – 1 = 3jadi, nada yang dihasilkan oleh dawai adalah nada atas ketiga.

2. Sebuah mobil ambulans bergerak dengan kelajuan 30 m/s sambil membunyikan sirine yang menghasilkan frekuensi 900 Hz. Tentukan perbedaan frekuensi yang terdengar oleh seorang yang dian di pinggir dalam ketika ambulan mendekati dan menjauhinya jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s,Penyelesaian :Diket : vs = 30 m/sf s = 900 Hzv = 340 m/sv p = 0 m/s (diam)

Ketika mobil mendekati seseorang f p1 = v+v p

v−vs x f s

= 340+0340−30

x 900 = 987 HzKetika mobil ambulans menjauhi seseorangf p2 = v−v p

v+vs x f s

¿ 340−0340+30

x 900 = 827 HzPerbedaan frekuensi = f p1- f p2

= ( 987 – 827 )= 160 Hz.

SUHU DAN TEORI KINETIKA.SUHU

Suhu adalah derajat panas suatu benda. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer untuk mengukur derajat. Hubungan Celcius, Reamur, dan Farenheit. Suhu mutlak satuannya kelvin (K)

0oC = 273 Kt oC = ( t + 273)

1. AZAS BLACKKalor yang dilepas oleh benda yang bersuhu lebih tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah. Hal ini dapat dinyatakan dalam persamaan:Qlepas¿Qterima

2. PEMUAIAN ZAT PADATPemuaian zat padat ada 3, yaitu:a. Pemuaian panjangl = l0aTl = lt−l0lt = l0 (1 +T )

Keteranaganl = lt−l0 = pertambahan panjang benda (m)

l0 = panjang benda mula-mula ( m)T = perubahan suhu = T 2−T1 ¿¿C)a = koefisien muai panjang ¿¿C¿−1

lt = panjang benda setelah suhu dinaikkan.b. Pemuaian luasA = A0 T = 2aAt=A0 (1 +T)

A=A t−A0

Keterangan:A0 = luas benda mula- mula (m)A=A t−A0 = perubahan luas (m)At = luas benda setelah suhu dinaikkan (m)¿ koefiusien muai luas ¿¿C¿−1

c. Pemuaian ruangV = V 0t = 3aV = V t−V 0

V t=V 0(1 + t)

Keterangan:V = pertambahan volume benda (m3)V 0 = volume benda mula- mula (m3) = koefisien muai ruang ¿¿ ¿−1

V t = volume benda setelah suhu dinaikkan(m3)

3. PEMUAIAN ZAT CAIRZat cair hanya mempunyai muai ruang saja(3a)V t=V 0(1 + t)

4. PEMUAIAN GASo Gas juga hanya mempunyai muai ruang yang besarnya sama untuk

semua jenis gas, yaitu gas = 1

273oC

o Pemuaian gas ada 3 macama. Pemuaian gas pada tekanan tetap (proses isobarik), disebut hukum Gay Lussac:V 1

T 1

=V 2

T2

atau VT

= CV = volume gas (m3)T = suhu mutlak (K)b. Pemuaian gas pada volume tetap(proses isokhorik)

P1

T1

=P2

T 2

atauPT=C

P=¿tekanan gas ( Nm2atau Pa)

c. Pemuaian gas pada suhu tetap( proses isothermis)P1V 1=P2V 2 atau P V = C

5. HUKUM BOYLE- GAY LUSSACHasil kali antara tekanan dan volume gas dibagi suhunya adalah konstan.

P1V 1

T 1 = P2V 2

T 2 atau PV

T = C

B. TEORI KINETIK GAS IDEALPV = n RT n = m

Mr = NN 0PV = NKT

Mr = massa atom relatif ( gmol

)N = banyaknya partikel.N0 = 6,02 x 1023 = bilanagn AvogadroP = tekanan gas ( N

m2=¿Pa )

V = volume gas (m3)T = suhu mutlak (K)R =tetapan gas umum (8,3 x 10−3 J

mol K)

k = tetapan Boltzmann (1,38 x 10−23 JK

)

TEKANAN GAS IDEAL PADA RUANG TERTUTUPP = 1

3 N mv2

V atau P = 2

3 N mEk

VP = tekanan gas (Pa)m = massa sebuah gas ideal (kg)v2 = rata – rata kuadrat kecepatan (m2

s2 )V = volume gas (m3)

N = banyaknya partikelĒ k = energi kinetik rata – rata per molekul (joule)ENERGI KINETIK GASoEnergi Kinetik Rata – RataĒ k = 3

2 kT

Ē k = energi kinetik rata – rata (J)k = tetapan Boltzmann ( 1,38 x 10−23 J

K)

T=¿ suhu mutlak (K)o Energi Kinetik Total Gas IdealĒ k = 2

3Nrt = 2

3 NkT

Hubungan E kdengan ĒkĒ k = Ek

N atau E k = NĒk

o Kecepatan Efektif gas Idealvrms = √v2

vrms = √ 3 kTm

= √ 3 RTMr

vrms = √ 3 P❑

vrms = kecepatan efektif molekul gas (ms

)Mr = massa atom relatif (m

s)

= massa jenis gas (kgm3)

P = tekanan gas (Pa)o Energi dalam Gas IdealEnergi dalam gas ideal merupakan hasil kali jumlah molekul gas dengan energi kinetik rata-rata (U = N E k)

Untuk gas monoatomikU = 3

2 NkT atau U = 3

2 nRT

Untuk gas diatomikUntuk suhu rendah

U = 32 NkT

Pada suhu sedangU = 5

2 NkT

Pada suhu tinggiU = 7

2 NkT

o Kapasitas Kalor (C) Kapasitas kalor gas adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu gas sebesar 1o C

C = QT

Q = C T Kapasitas kalor ada dua, yaitu:a. Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap (CP)CP = Q p

T Q p = CP T

b. Kapasitas kalor gas pada volume tetap (C v)C v = Qv

T Qv = C v T

Hubungan CP dengan C v

CP - C v = nR atau = Cp

C v

Untuk gas monoatomik (He, Ne, Ar)C v = 3

2nR

CP = 52nR

Untuk gas diatomik (H 2 ,O2 ,N2)Pada suhu rendah ( 250 K)C v = 3

2nR

CP = 52nR

Pada suhu sedangC v = 5

2nR

CP = 72nR

Pada suhu tinggiC v = 7

2nR

CP = 92nR

KALOR1. KALOR Kalor adalah suatu bentuk energi. Satuan kalor adalah joule dan klaori. Hubungan antara joule dan kalori:1 kalori = 4,2 joule1 joule = 0,24 kal Pengruh kalor terhadap suatu benda :a. Dapat merubah suhu benda, yang dinyatakan dengan persamaan:

Q=mcT

b. Dapat merubah wujud bendao Pada saat terjadi perubahan wujud zat, suhu benda selalu tetap. Besar kalor yang diperlukan yaitu

Q=mL L=kalor laten( joulekg

)

o Wujud zat ada 3, yaitu padat, cair, dan gas.Melepaskan kalor : mengembun, membeku, menghamblur(gas padat )Menyerap kalor : menguap, melebur, menyublim (padat gas )

2. PERPINDAHAN KALORBila dua buah benda yang berbeda suhunya saling bersinggungan, maka akan terjadi perpindahan kalor dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSIo Perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor dimana zat perantaranya tidak ikut berpindah.

H = k A TlA = luas permukaan benda (m2)

= panjang benda (m)T = T 1−T 2 = perubahan suhu( T 1>T 2)¿¿C)k = koefisien konduksi ( J

ms0C )

H = kalor yang mengalir pada penghantar tiap satuan waktu(Js)

o Bila dua buah batang yang berbeda jenisnya disambung, maka yang samaadalah aliran kalor tiap waktu.H 1=H 2

k 1.A1¿¿¿ = k 2.A2¿¿¿

PERPINDAHAN KALOR SECARA KONVEKSIPerpindahan kalor secara konveksi adalah perpindahan kalor dimana dimana zat perantaranya ikut berpindah akibat adanya perbedaan rapat massa.H = h A Th = koefisien konveksi thermal (Joule

m2oC)

A =luas permukaan fluida (m2)T = perbedaan suhu ¿¿C)H = kalor yang mengalir tiap satuan waktu (J

s)

PERPINDAHAN KALOR SECARA RADIASIPerpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor secara pancaran, dalam bentuk gelombang elektromagnetik, seperti energi yang dipancarkan oleh matahari.W = eT 4

e = emisivitas ( 0 < e < 1). Benda hitam sempurna e = 1 = tetapan Stefan – Boltzmann ( 5,6 x 10−8 W

m2K4 )

T=¿ suhu mutlak (K )W = intensitas radiasi (W

m2)3. TERMODINAMIKA

LATIHAN SOAL BAB TERMODINAMIKA1. Sebuah mesin carnot menyerap kalor 50 kkal dari reservoir yang bersuhu 910 K dan melakukan usaha 3 x 104 J. Hitunglah suhu reservoir rendah, kalor yang dilepas dan efesiansi mesin carnot.Penyelesaian:

Q1 = 50 kkal = 5 x 104 kal.= 5 x 104 x 4,2 J = 21 x 104 JW = 3 x 104 JT 1 = 910 Ka) suhu T 1 adalah : W = Q1( 1 - T2

T1 )

3 x 104 = (21 x 104) (1 - T 2

910 )

17

= 1 - T 2

910 T 2 = 780 K

b) kalor yang dilepas (Q2). W = Q1 - Q2

Q2 = Q1 - W = (21 x 104 - 3 x 104) J = 18 x 104 J

c) = (1 - T2

T1 ) 100% = ( 1 - 780

910 ) 100%

= 14,3%.

2. Gas ideal monoatomik tekanan 105 Pa, volumenya 3 m3, dan suhunya 300 K. mula – mula gas mengalami proses isokhorik hingga tekanannya menjadi 1,5 x 105 Pa, kemudian gas mengalami proses isobarik hingga volumenya menjadi 4,5 m3, dan C v=3

2nR.

a. Lukis proses ini dalam grafik P – V ( tekanan – volume )b. Hitung suhu pada tiap – tiap akhir proses.c. Hitung usaha total yang dilakukan gas.d. Hitung kalor total yang diserap oleh gas.Penyelesaian :Diketahui :

LATIHAN SOAL BAB KALOR1. Sebuah benda bermassa 0,5 kg bersuhu 100oC dimasukkan kedalam air yang massanya sama dan suhunya 25oC. Jika suhu akhir adalah 39oC dan kalor jenis air 4.200 J/kgoC, hitunglah kalor jenis benda itu!Jawab:

mbenda=¿ mair = 0,5 kgT benda = 100OC - 39OC = 61OCcair = 4.200 J/kgo CT air = 39oC - 25oC = 14oCBenda melepas kalor sedangkan air menerima kalor. Menurut Asas Black,

Qlepas=¿Qterima¿

(mbenda ) (cbenda) (T benda )=¿ (m¿¿air) (cair )¿¿)cbenda= (m¿¿air )(cair )(T air )

(mbenda) (T benda )¿

= (0,5kg )(4.200J

kgoC )(14OC )

(0,5kg )(61oC) = 396,9 J

kgoC