Standar Kompetensi : 3. Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik
Kompetensi dasar : 3.1 Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif .
: 3.2 Menerapkan alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari.
Kompetensi dasar : 3.1 Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif .
: 3.2 Menerapkan alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari.
Alat Optik banyak kita temui dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari kaca mata, lup, mikroskop, dan teropong. Bahkan indera penglihatan kita adalah alat optik paling sempurna pemberian Tuhan YME. Sebelum kita lebih lanjut membahas tentang alat-alat optik yang dipergunakan manusia untuk mengamati obyek yang kecil atau obyek yang sangat jauh, dan bahkan untuk membantu saudara-saudara kita yang tidak dapat melihatdengan jelas pada jarak-jarak tertentu; kita ungkap terlebih dahulu tentang mata kita.
A. Mata.
A. Mata.
Iris : berfungsi sebagai diafragma yang berada di sekitar pupil.
Pupil : menentukan kuantitas cahaya yang masuk ke dalam mata.
Kornea : bagian terluar dari mata yang berfungsi menerima cahaya.
Lensa : mengatur fokus agar cahaya tepat jatuh di bintik kuning mata.
Otot Siliar mata : otot yang berfungsi tingkat ke-cembungan lensa mata, agar tepat fokus / akomodasi mata. (Akomodasi adalah kondisi mata yang terfokus pada obyek tertentu, disini otot siliar berkontraksi. Sedangkan tak berakomodasi adalah kondisi mata yang rileks, biasa terjadi saat kita melihat dengan menerawang, tanpa fokus pada satu obyekpun).
Retina : bagian mata yang paling peka terhadap cahaya, dan terdapat bintik kuning yang berfungsi menerima bayangan dari lensa mata. Seandainya bayangan dari lensa mata tidak tepat mengenai binntik kuning retina ini, maka mata akan mengalami cacat mata (yang akan kita bahas lebih lanjut pada sub materi berikut).
Perlu anda ketahui bahwa bayangan yang dihasilkan oleh lensa mata adalah nyata, terbalik, diperkecil (anda sudah mempelajari pembentukan bayangan lensa positif pada kelas IX) dan bayangan inilah yang diterima oleh bintik kuning retina.
Trus.., bagaimana kita melihat benda bisa seuai ukuran dan tidak terbalik ?
Inilah kekuasaan Tuhan; diciptakan olehnya syraf-syaraf mata yang dapat menerjemahkan bayangan tersebut sesuai dengan aslinya, yang telah diproses melalui otak kita.
Pupil : menentukan kuantitas cahaya yang masuk ke dalam mata.
Kornea : bagian terluar dari mata yang berfungsi menerima cahaya.
Lensa : mengatur fokus agar cahaya tepat jatuh di bintik kuning mata.
Otot Siliar mata : otot yang berfungsi tingkat ke-cembungan lensa mata, agar tepat fokus / akomodasi mata. (Akomodasi adalah kondisi mata yang terfokus pada obyek tertentu, disini otot siliar berkontraksi. Sedangkan tak berakomodasi adalah kondisi mata yang rileks, biasa terjadi saat kita melihat dengan menerawang, tanpa fokus pada satu obyekpun).
Retina : bagian mata yang paling peka terhadap cahaya, dan terdapat bintik kuning yang berfungsi menerima bayangan dari lensa mata. Seandainya bayangan dari lensa mata tidak tepat mengenai binntik kuning retina ini, maka mata akan mengalami cacat mata (yang akan kita bahas lebih lanjut pada sub materi berikut).
Perlu anda ketahui bahwa bayangan yang dihasilkan oleh lensa mata adalah nyata, terbalik, diperkecil (anda sudah mempelajari pembentukan bayangan lensa positif pada kelas IX) dan bayangan inilah yang diterima oleh bintik kuning retina.
Trus.., bagaimana kita melihat benda bisa seuai ukuran dan tidak terbalik ?
Inilah kekuasaan Tuhan; diciptakan olehnya syraf-syaraf mata yang dapat menerjemahkan bayangan tersebut sesuai dengan aslinya, yang telah diproses melalui otak kita.
B. Miopi, Hipermetropi, dan Presbiopi.
Pada sub materi ini, anda harus memahami dengan tepat makna dari miopi, hipermetropi, dan presbiopi.
B. 1. Miopi adalah rabun jauh/terang dekat/ tidak dapat melihat (membaca) dengan jelas pada jarak jauh, yaitu jarak yang lebih jauh dari jarak baca terjauh (PR : Punctum Remotum). Misal seorang anak hanya mampu membaca dengan jelas pada jarak ≤ 30 cm; artinya pada jarak > 30 cm anak ini tidak mampu membaca dengan jelas.
Mata tidak dapat mencembung dengan sempurna sesuai fokus pada jarak tertentu, sehingga bayangan yang dihasilkan oleh lensa mata tidak sampai pada bintik kuning retina. Orang yang mengalami miopi akan membawa obyek (bacaan) dekat dengan matanya yaitu pada jarak kurang dari sama dengan PR-nya.
Pada sub materi ini, anda harus memahami dengan tepat makna dari miopi, hipermetropi, dan presbiopi.
B. 1. Miopi adalah rabun jauh/terang dekat/ tidak dapat melihat (membaca) dengan jelas pada jarak jauh, yaitu jarak yang lebih jauh dari jarak baca terjauh (PR : Punctum Remotum). Misal seorang anak hanya mampu membaca dengan jelas pada jarak ≤ 30 cm; artinya pada jarak > 30 cm anak ini tidak mampu membaca dengan jelas.
Mata tidak dapat mencembung dengan sempurna sesuai fokus pada jarak tertentu, sehingga bayangan yang dihasilkan oleh lensa mata tidak sampai pada bintik kuning retina. Orang yang mengalami miopi akan membawa obyek (bacaan) dekat dengan matanya yaitu pada jarak kurang dari sama dengan PR-nya.
Rumus : f = – PR
B. 2. Hipermetropi adalah rabun dekat/terang jauh/ tidak dapat melihat (membaca) dengan jelas pada jarak dekat, yaitu jarak yang lebih dekat dari jarak baca terdekat (PP: Punctum Proximum). Misal seseorang hanya mampu membaca dengan jelas pada jarak ≥ 30 cm; artinya pada jarak < 30 cm (atau Sn: jarak baca normal 25 cm) orang ini tidak dapat membaca dengan jelas.
Mata tidak dapat memipih dengan sempurna sesuai fokus pada jarak tertentu, sehingga bayangan yang dihasilkan oleh lensa mata melewati bintik kuning retina. Orang yang mengalami hipermetropi akan membawa obyek (bacaan) jauh dengan matanya yaitu pada jarak PP-nya.
Mata tidak dapat memipih dengan sempurna sesuai fokus pada jarak tertentu, sehingga bayangan yang dihasilkan oleh lensa mata melewati bintik kuning retina. Orang yang mengalami hipermetropi akan membawa obyek (bacaan) jauh dengan matanya yaitu pada jarak PP-nya.
Rumus : 1/f=1/s+1/s^’
B. 3. Presbiopi
adalah cacat mata dengan kondisi campuran, artinya mengalami miopi dan hipermetropi sekaligus. Jadi untuk menyelesaikan kasus ini, harus menggunakan penerapan analisa miopi dan hipermetropi bersamaan. Cacat mata ini dibantu dengan lensa bifokal, gabungan lensa negatif (untuk miopi) dan lensa positif (untuk hipermetropi)
adalah cacat mata dengan kondisi campuran, artinya mengalami miopi dan hipermetropi sekaligus. Jadi untuk menyelesaikan kasus ini, harus menggunakan penerapan analisa miopi dan hipermetropi bersamaan. Cacat mata ini dibantu dengan lensa bifokal, gabungan lensa negatif (untuk miopi) dan lensa positif (untuk hipermetropi)
Latihan 1 :
1. Nyatakan kekuatan lensa dari beberapa fokus lensa berikut ini :
a. f = 20 cm c. f = -50 cm e. f = 2 m
b. f = – 0,5 m d. f = 25 cm
2. Nyatakan fokus lensa dari beberapa kekuatan lensa berikut ini :
a. P = 2 D c. P = 0,5 D e. P = – 10 D
b. P = – 0,01 D d. P = 100 D
3. Seorang anak menggunakan kaca mata dengan kekuatan lensa -2 D, berapa jarak bacanya tanpa kaca mata ? (….kasus miopi, karena digunakan lensa negatif)
4. Berapa jarak baca seseorang saat melepas kacamata dengan kekuatan lensa 1 D agar dapat membaca pada jarak baca normal ketika menggunakan kaca mata ? (….kasus hipermetropi, karena digunakan lensa positif)
5. Saat tidak menggunakan kaca mata, seseorang hanya mampu melihat jelas pada jarak ≤ 50 cm . Berapa kekuatan lensa yang harus digunakan agar dapat melihat dengan jelas seperti orang normal ? (….kasus miopi, karena orang tidak mampu melihat lebih jauh dari 50 cm)
6. Ketika melepas kaca mata, pak kur dapat membaca dengan jelas pada jarak ≥ 40 cm. Berapa kekuatan lensa kaca mata yang harus digunakan olehnya agar dapat membaca pada jarak baca normal ? (….kasus hipermetropi, karena orang tidak mampu melihat lebih dekat dari 40 cm)
7. Kakek pak kur hanya dapat melihat dengan jelas pada jarak antara 40 cm sampai 60 cm. Bagaimana cara membantu kakek pak kur agar dapat melihat jauh dan membaca pada jarak baca normal ? (….kasus presbiopi, karena hanya mampu membaca/melihat jelas pada jarak antara 40 cm s/d 60 cm; PP : yang terdekat :: 40 cm; PR : yang terjauh :: 60 cm)
1. Nyatakan kekuatan lensa dari beberapa fokus lensa berikut ini :
a. f = 20 cm c. f = -50 cm e. f = 2 m
b. f = – 0,5 m d. f = 25 cm
2. Nyatakan fokus lensa dari beberapa kekuatan lensa berikut ini :
a. P = 2 D c. P = 0,5 D e. P = – 10 D
b. P = – 0,01 D d. P = 100 D
3. Seorang anak menggunakan kaca mata dengan kekuatan lensa -2 D, berapa jarak bacanya tanpa kaca mata ? (….kasus miopi, karena digunakan lensa negatif)
4. Berapa jarak baca seseorang saat melepas kacamata dengan kekuatan lensa 1 D agar dapat membaca pada jarak baca normal ketika menggunakan kaca mata ? (….kasus hipermetropi, karena digunakan lensa positif)
5. Saat tidak menggunakan kaca mata, seseorang hanya mampu melihat jelas pada jarak ≤ 50 cm . Berapa kekuatan lensa yang harus digunakan agar dapat melihat dengan jelas seperti orang normal ? (….kasus miopi, karena orang tidak mampu melihat lebih jauh dari 50 cm)
6. Ketika melepas kaca mata, pak kur dapat membaca dengan jelas pada jarak ≥ 40 cm. Berapa kekuatan lensa kaca mata yang harus digunakan olehnya agar dapat membaca pada jarak baca normal ? (….kasus hipermetropi, karena orang tidak mampu melihat lebih dekat dari 40 cm)
7. Kakek pak kur hanya dapat melihat dengan jelas pada jarak antara 40 cm sampai 60 cm. Bagaimana cara membantu kakek pak kur agar dapat melihat jauh dan membaca pada jarak baca normal ? (….kasus presbiopi, karena hanya mampu membaca/melihat jelas pada jarak antara 40 cm s/d 60 cm; PP : yang terdekat :: 40 cm; PR : yang terjauh :: 60 cm)
C. Lup.
Lup adalah lensa positif, artinya pada lup tetap menggunakan analisa dan kaidah lensa positif.
1/f=1/s+1/s^’ M=s^’/s
Lup adalah lensa positif, artinya pada lup tetap menggunakan analisa dan kaidah lensa positif.
1/f=1/s+1/s^’ M=s^’/s
a. Mata berakomodasi :
syarat : s < f (benda harus diletakkan diantara fokus lensa dan verteks)
s’ = – PP = – 25 cm (jarak baca normal)
M=s^’/s atau M=25/f + 1
syarat : s < f (benda harus diletakkan diantara fokus lensa dan verteks)
s’ = – PP = – 25 cm (jarak baca normal)
M=s^’/s atau M=25/f + 1
b. Mata tak berakomodasi :
syarat : s = f (benda harus diletakkan tepat pada fokus lensa)
s’ = ∞ (bayangan berada di tak terhingga)
M=s^’/s atau M=25/f
syarat : s = f (benda harus diletakkan tepat pada fokus lensa)
s’ = ∞ (bayangan berada di tak terhingga)
M=s^’/s atau M=25/f
D. Mikroskop.
Mikroskop merupakan perpaduan dua lensa positif, lensa yang dekat preparat disebut lensa obyektif, sedangkan lensa yang dekat dengan mata pengamat adalah lensa okuler.
Lensa obyektif memiliki fokus lebih kecil/lebih pendek dari fokus lensa okuler ( fob < fok ).
a. Mata berakomodasi :
syarat : sok’ = – 25 cm
1/fob=1/sob+1/〖sob〗^’ Mob=〖sob〗^’/sob
1/fok=1/sok+1/〖sok〗^’ Mok=〖sok〗^’/sok
Mtotal=[〖sob〗^'/sob 〖sok〗^'/sok]
Atau Mtotal=〖sob〗^’/sob[25/fok+1]
Mikroskop merupakan perpaduan dua lensa positif, lensa yang dekat preparat disebut lensa obyektif, sedangkan lensa yang dekat dengan mata pengamat adalah lensa okuler.
Lensa obyektif memiliki fokus lebih kecil/lebih pendek dari fokus lensa okuler ( fob < fok ).
a. Mata berakomodasi :
syarat : sok’ = – 25 cm
1/fob=1/sob+1/〖sob〗^’ Mob=〖sob〗^’/sob
1/fok=1/sok+1/〖sok〗^’ Mok=〖sok〗^’/sok
Mtotal=[〖sob〗^'/sob 〖sok〗^'/sok]
Atau Mtotal=〖sob〗^’/sob[25/fok+1]
b. Mata tak berakomodasi :
syarat : sok =fok
1/fob=1/sob+1/〖sob〗^’ Mob=〖sob〗^’/sob
1/fok=1/sok+1/〖sok〗^’ Mok=〖sok〗^’/sok
Mtotal=[〖sob〗^'/sob 〖sok〗^'/sok] Atau Mtotal=〖sob〗^’/sob[25/fok]
syarat : sok =fok
1/fob=1/sob+1/〖sob〗^’ Mob=〖sob〗^’/sob
1/fok=1/sok+1/〖sok〗^’ Mok=〖sok〗^’/sok
Mtotal=[〖sob〗^'/sob 〖sok〗^'/sok] Atau Mtotal=〖sob〗^’/sob[25/fok]
E. Teropong bintang.
Teropong bintang juga merupakan sistem lensa, yaitu dengan menggunakan dua lensa obyektif dan okuler. (fob > fok )
M=fob/fok
D = fob + fok
Teropong bintang juga merupakan sistem lensa, yaitu dengan menggunakan dua lensa obyektif dan okuler. (fob > fok )
M=fob/fok
D = fob + fok
F. Teropong bumi.
Selain dengan lensa obyektif dan lensa okuler, teropong bumi dilengkapi sebuah lensa positif yang diletakkan diantara kedua lensa trsebut.
Lensa pembalik ini berfungsi membalik bayangan yang dihasilkan lensa obyektif tanpa mengubah ukurannya; sehingga bayangan yang dihasilkan lensa pembalik ini akan menjadi benda bagi lensa okuler, dengan tampilan yang benar (tanpa terbalik); dan akhirnya diperolehlah bayangan akhir dari lensa okuler yang real dan diperbesar.
M=fob/fok
D = fob + 4fp + fok
Selain dengan lensa obyektif dan lensa okuler, teropong bumi dilengkapi sebuah lensa positif yang diletakkan diantara kedua lensa trsebut.
Lensa pembalik ini berfungsi membalik bayangan yang dihasilkan lensa obyektif tanpa mengubah ukurannya; sehingga bayangan yang dihasilkan lensa pembalik ini akan menjadi benda bagi lensa okuler, dengan tampilan yang benar (tanpa terbalik); dan akhirnya diperolehlah bayangan akhir dari lensa okuler yang real dan diperbesar.
M=fob/fok
D = fob + 4fp + fok
Latihan 2 :
1. Sebuah lup menghasilkan perbesaran bayangan 20 kali saat diamati dengan mata tak berakomodasi. Hitunglah :
a. Fokus lup (gunakan rumus perbesaran pada mata tak berakomodasi)
b. Perbesaran bayangan saat diamati dengan mata berakomodasi (gunakan rumus mata berakomodasi)
c. Letak benda saat diamati dengan mata berakomodasi . (anda diminta menentukan s, dengan syarat berakomodasi yaitu s’ = -25 cm)
2. Mikroskop dengan fokus obyektif dan okuler berturut-turut 1mm dan 20 cm, digunakan untuk mengamati preparat dengan jarak 1,2 mm didepan obyektif. Hitung :
a. Perbesaran lensa obyektif (anda di tanya Mob; ttentukan dulu sob’ dengan rumus umum)
b. Perbesaran lensa okuler saat diamati dengan mata berakomodasi (sebelum menentukan Mok, anda harus menentukan sok’ dari rumus umum; atau langsung gunakan rumus lup dengan fokus adalah fokus okuler, karena lensa okuler berfungsi sebagai lup)
c. Perbesaran lensa okuler saat diamati dengan mata tak berakomodasi (langsung gunakan rumus Mok, dengan sok= fok, karena mata tak berakomodasi)
d. Perbesaran total dan panjang mikroskop saat diamati dengan mata berakomodasi
e. Perbesaran total dan panjang mikroskop saat diamati dengan mata tak berakomodasi
3. Sebuah bintang mengalami perbesaran 200 kali saat di amati dengan teropong. Berapa panjang teropong jika digunakan lensa dengan kekuatan 10 D sebagai lensa obyektif ? (hitung dulu fokus lensa obyektif berdasarkan data kekuatan lensa; lalu tentukan fokus lensa okuler dari perbesaran bayangan, setelah itu baru anda dapat menghitung panjang teropong dengan rumusnya)
4. Teropong bumi menggunakan lensa obyektif dengan kekuatan lensa 10 D, dan lensa pembalik dengan kekuatan 20 D. Berapa panjang teropong, jika perbesaran yang dihasilkan adalah 5 kali ? (langkah pertama adalah menentukan fokus lensa obyektif dan lensa pembalik; selanjutnya hitung fokus lensa okuler dari perbesaran; dan terakhir baru tentukan panjang teropong sesuai rumus)
1. Sebuah lup menghasilkan perbesaran bayangan 20 kali saat diamati dengan mata tak berakomodasi. Hitunglah :
a. Fokus lup (gunakan rumus perbesaran pada mata tak berakomodasi)
b. Perbesaran bayangan saat diamati dengan mata berakomodasi (gunakan rumus mata berakomodasi)
c. Letak benda saat diamati dengan mata berakomodasi . (anda diminta menentukan s, dengan syarat berakomodasi yaitu s’ = -25 cm)
2. Mikroskop dengan fokus obyektif dan okuler berturut-turut 1mm dan 20 cm, digunakan untuk mengamati preparat dengan jarak 1,2 mm didepan obyektif. Hitung :
a. Perbesaran lensa obyektif (anda di tanya Mob; ttentukan dulu sob’ dengan rumus umum)
b. Perbesaran lensa okuler saat diamati dengan mata berakomodasi (sebelum menentukan Mok, anda harus menentukan sok’ dari rumus umum; atau langsung gunakan rumus lup dengan fokus adalah fokus okuler, karena lensa okuler berfungsi sebagai lup)
c. Perbesaran lensa okuler saat diamati dengan mata tak berakomodasi (langsung gunakan rumus Mok, dengan sok= fok, karena mata tak berakomodasi)
d. Perbesaran total dan panjang mikroskop saat diamati dengan mata berakomodasi
e. Perbesaran total dan panjang mikroskop saat diamati dengan mata tak berakomodasi
3. Sebuah bintang mengalami perbesaran 200 kali saat di amati dengan teropong. Berapa panjang teropong jika digunakan lensa dengan kekuatan 10 D sebagai lensa obyektif ? (hitung dulu fokus lensa obyektif berdasarkan data kekuatan lensa; lalu tentukan fokus lensa okuler dari perbesaran bayangan, setelah itu baru anda dapat menghitung panjang teropong dengan rumusnya)
4. Teropong bumi menggunakan lensa obyektif dengan kekuatan lensa 10 D, dan lensa pembalik dengan kekuatan 20 D. Berapa panjang teropong, jika perbesaran yang dihasilkan adalah 5 kali ? (langkah pertama adalah menentukan fokus lensa obyektif dan lensa pembalik; selanjutnya hitung fokus lensa okuler dari perbesaran; dan terakhir baru tentukan panjang teropong sesuai rumus)
II. Kalor
Standar Kompetensi : 4. MENERAPKAN KONSEP KALOR DAN PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BERBAGAI PERUBAHAN ENERGI
Kompetensi dasar : 4.2 Menganalisis cara perpindahan kalor.
: 4.1 Menganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zat .
: 4.3 Menerapkan asas Black dalam pemecahan masalah.
Kompetensi dasar : 4.2 Menganalisis cara perpindahan kalor.
: 4.1 Menganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zat .
: 4.3 Menerapkan asas Black dalam pemecahan masalah.
Sebelum anda mempelajari lebih lanjut tentang kalor (energi panas) jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut berdasarkan literatur (sumber) yang dapat anda peroleh dari buku kelas IX yang pernah anda pelajari dan buku-buku penunjang yang lain, serta anda akan mendapatkan literatur yang komplit jika anda buka situs internet.
1. Jelaskan pengertian dari :
a. Kalor
b. Kalor jenis
c. Kapasistas kalor
d. Kalor lebur
e. Kalor uap
f. Suhu
2. Pada suhu berapa termometer celcius dan termometer fahrenheit menunjukkan skala yang sama ? (buktikan)
1. Jelaskan pengertian dari :
a. Kalor
b. Kalor jenis
c. Kapasistas kalor
d. Kalor lebur
e. Kalor uap
f. Suhu
2. Pada suhu berapa termometer celcius dan termometer fahrenheit menunjukkan skala yang sama ? (buktikan)
A. Perpindahan kalor.
Kalor dapat berpindah dari kuantitas tinggi ke kuantitas rendah, dalam proses perpindahannya dapat terbagi menjadi tiga proses :
1. Konduksi : Perpindahan kalor tanpa di ikuti perpindahan partikel zat. (terjadi pada zat padat, kalor menyebabkan partikel zat bergetar dan getaran ini memiliki energi yang digunakan untuk mengalirkan kalor).
Contoh : panasnya sendok saat digunakan mengaduk teh panas.
Rumus : H=(k A ∆T)/L
2. Konveksi : Perpindahan kalor dengan diikuti perpindahan partikel. (terjadi pada zat cair dan gas)
Contoh : terjadinya angin, gelombang laut, air yang dimasak.
Rumus : H=k A ΔT
3. Radiasi : Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Secara lebih lanjut dapat dijelaskan bahwa Radiasi adalah efek gelombang elektromagnet.
Contoh : api unggun, panas matahari.
Rumus : P=e δ A T^4
Keterangan : H = P = laju hantaran kalor/laju energi per satuan waktu (watt)
K = koefisien konduktivitas/konveksi
ΔT = perubahan/ selisih suhu
A = luas penampang penerima kalor
L = panjang kolom hantaran kalor
e = emisivitas
Latihan 1 :
1). Sebuah jendela rumah dengan panjang, lebar, dan tebal berturut-turut 80 cm; 50 cm; dan 20 cm; digunakan pada sebuah rumah. Suhu di dalam ruangan dan di luar ruangan yang terbatasi oleh jendela berturut-turut adalah 400C dan 100C. Berapa laju hantaran kalor jendela jika koefisien konduksi termal bahan pembuat jendela adalah 2.10-4 watt/m2 0C? (…laju hantaran kalor adalah H, untuk mencarinya anda tinggal masukkan rumus konduksi, dengan luas penampang (A) = 80cm . 50cm—-karena bagian inilah yang terkena panas; dan gunakan 20 cm sebagai L—-karena ini adalah panjang kolom hantaran)
2). Berdasarkan gambar dan data gambar; berapa suhu T ? (…pada kasus ini luas penampang dan laju hantaran kalor kedua logam adalah sama, HP = HQ)
KP = 0,6 KQ
LP = 3 LQ
Kalor dapat berpindah dari kuantitas tinggi ke kuantitas rendah, dalam proses perpindahannya dapat terbagi menjadi tiga proses :
1. Konduksi : Perpindahan kalor tanpa di ikuti perpindahan partikel zat. (terjadi pada zat padat, kalor menyebabkan partikel zat bergetar dan getaran ini memiliki energi yang digunakan untuk mengalirkan kalor).
Contoh : panasnya sendok saat digunakan mengaduk teh panas.
Rumus : H=(k A ∆T)/L
2. Konveksi : Perpindahan kalor dengan diikuti perpindahan partikel. (terjadi pada zat cair dan gas)
Contoh : terjadinya angin, gelombang laut, air yang dimasak.
Rumus : H=k A ΔT
3. Radiasi : Perpindahan kalor tanpa melalui zat perantara. Secara lebih lanjut dapat dijelaskan bahwa Radiasi adalah efek gelombang elektromagnet.
Contoh : api unggun, panas matahari.
Rumus : P=e δ A T^4
Keterangan : H = P = laju hantaran kalor/laju energi per satuan waktu (watt)
K = koefisien konduktivitas/konveksi
ΔT = perubahan/ selisih suhu
A = luas penampang penerima kalor
L = panjang kolom hantaran kalor
e = emisivitas
Latihan 1 :
1). Sebuah jendela rumah dengan panjang, lebar, dan tebal berturut-turut 80 cm; 50 cm; dan 20 cm; digunakan pada sebuah rumah. Suhu di dalam ruangan dan di luar ruangan yang terbatasi oleh jendela berturut-turut adalah 400C dan 100C. Berapa laju hantaran kalor jendela jika koefisien konduksi termal bahan pembuat jendela adalah 2.10-4 watt/m2 0C? (…laju hantaran kalor adalah H, untuk mencarinya anda tinggal masukkan rumus konduksi, dengan luas penampang (A) = 80cm . 50cm—-karena bagian inilah yang terkena panas; dan gunakan 20 cm sebagai L—-karena ini adalah panjang kolom hantaran)
2). Berdasarkan gambar dan data gambar; berapa suhu T ? (…pada kasus ini luas penampang dan laju hantaran kalor kedua logam adalah sama, HP = HQ)
KP = 0,6 KQ
LP = 3 LQ
3). Dua buah benda hitam sempurna dengan ukuran sama tetapi suhu mutlak benda pertama sama dengan dua kali suhu mutlak benda kedua. Berapa perbandingan radiasi kedua benda ? (…jelas di sini ukuran benda adalah sama, gunakan rumus perbandingan radiasi kedua benda dengan mencoret luas benda, dan suhu pertama=2 kali suhu benda kedua)
4). Perhatikan gambar logam yang dipanaskan pada bagian ujungnya di bawah ini.
4). Perhatikan gambar logam yang dipanaskan pada bagian ujungnya di bawah ini.
Berapa laju hantaran kalor logam jika koefisien konduksi termal logam adalah 1.10-4 watt/m2 0C? (…gunakan luas penampang A : 20cm . 10cm, dan panjang kolom hantaran kalor L adalah 80cm)
5). Berdasarkan gambar dan data gambar; berapa perbandingan laju hantaran kalor logam P terhadap logam Q ? (ukuran logam P dan Q adalah sama)
5). Berdasarkan gambar dan data gambar; berapa perbandingan laju hantaran kalor logam P terhadap logam Q ? (ukuran logam P dan Q adalah sama)
KP = 0,5 KQ
6). Dua buah benda hitam sempurna dengan ukuran sama dan suhu mutlak benda pertama adalah T, sedangkan suhu mmutlak benda kedua adalah 3 T. Berapa perbandingan radiasi kedua benda ? (…biasa gunakan perbandingan radiasi)
B. Pemuaian.
Dalam sub materi ini akan kita bahas terlebih dahulu tentang efek yang dialami benda jika menerima kalor yaitu Pemuaian (efek ini juga berlaku sama pada benda yang kehilangan kalor yaitu Penyusutan)
1. Pemuaian panjang :
∆L= α L_0 ∆T
∆L= L_(1 )- L_0
2. Pemuaian luas :
∆A= β A_0 ∆T
∆A= A_(1 )- A_0
3. Pemuaian volume :
∆V= γ V_0 ∆T
∆V= V_(1 )- V_0
Latihan 2 :
1). Sebuah lempeng logam dengan panjang 40 cm dan lebar 10 cm, dan suhu 200C. Berapa luas penampangnya ketika suhunya menjadi 1000C, jika koefisien muai panjang logam adalah 2 . 10-4/0C ? (…gunakan langsung rumus pemuaian luas, pertama tentukan pertambahan luas ΔA, lalu baru tentukan A1)
2). Bejana terbuat dari logam berbentuk kubus dengan panjang rusuk 10 cm, di isi penuh dengan air. Berapa banyaknya air yang tumpah jika suhu awal dan suhu akhir sistem berturut-turut 200C dan 800C ? (koefisien muai panjang logam= 1/3 . 10-4/0C dan koefisien muai volume air= 2 . 10-4/0C) (…tentukan koefisien muai volum logam, lalu gunakan rumus volume tumpah)
3). Sebuah logam mengalami pertambahan panjang 0,001 cm ketika mengalami perubahan suhu sebesar 200C . Berapa pertambahan panjang logam ketika mengalami perubahan suhu sebesar 600C ? (dalam meter) (…gunakan perbandingan perubahan panjang dari pemuaian panjang)
4). Bejana terbuat dari logam dengan volume 1 liter, di isi penuh dengan air. Berapa banyaknya air yang tumpah jika suhu awal dan suhu akhir sistem berturut-turut 400C dan 800C ? (koefisien muai panjang logam= 1/3 . 10-4/0C dan koefisien muai volume air= 2 . 10-4/0C)
Dalam sub materi ini akan kita bahas terlebih dahulu tentang efek yang dialami benda jika menerima kalor yaitu Pemuaian (efek ini juga berlaku sama pada benda yang kehilangan kalor yaitu Penyusutan)
1. Pemuaian panjang :
∆L= α L_0 ∆T
∆L= L_(1 )- L_0
2. Pemuaian luas :
∆A= β A_0 ∆T
∆A= A_(1 )- A_0
3. Pemuaian volume :
∆V= γ V_0 ∆T
∆V= V_(1 )- V_0
Latihan 2 :
1). Sebuah lempeng logam dengan panjang 40 cm dan lebar 10 cm, dan suhu 200C. Berapa luas penampangnya ketika suhunya menjadi 1000C, jika koefisien muai panjang logam adalah 2 . 10-4/0C ? (…gunakan langsung rumus pemuaian luas, pertama tentukan pertambahan luas ΔA, lalu baru tentukan A1)
2). Bejana terbuat dari logam berbentuk kubus dengan panjang rusuk 10 cm, di isi penuh dengan air. Berapa banyaknya air yang tumpah jika suhu awal dan suhu akhir sistem berturut-turut 200C dan 800C ? (koefisien muai panjang logam= 1/3 . 10-4/0C dan koefisien muai volume air= 2 . 10-4/0C) (…tentukan koefisien muai volum logam, lalu gunakan rumus volume tumpah)
3). Sebuah logam mengalami pertambahan panjang 0,001 cm ketika mengalami perubahan suhu sebesar 200C . Berapa pertambahan panjang logam ketika mengalami perubahan suhu sebesar 600C ? (dalam meter) (…gunakan perbandingan perubahan panjang dari pemuaian panjang)
4). Bejana terbuat dari logam dengan volume 1 liter, di isi penuh dengan air. Berapa banyaknya air yang tumpah jika suhu awal dan suhu akhir sistem berturut-turut 400C dan 800C ? (koefisien muai panjang logam= 1/3 . 10-4/0C dan koefisien muai volume air= 2 . 10-4/0C)
C. Perubahan wujud air.
Disini kita akan membahas tentang efek benda yang menerima kalor dan atau melepaskan kalor yaitu Perubahan Wujud; dan kita fokuskan pada perubahan wujud air karena ini sebagai dasar bagi benda yang lainnya. “sub materi perubahan wujud air ini adalah dasar dari penerapan Asas Black yang akan pelajari di akhir materi kalor”.
Disini kita akan membahas tentang efek benda yang menerima kalor dan atau melepaskan kalor yaitu Perubahan Wujud; dan kita fokuskan pada perubahan wujud air karena ini sebagai dasar bagi benda yang lainnya. “sub materi perubahan wujud air ini adalah dasar dari penerapan Asas Black yang akan pelajari di akhir materi kalor”.
Keterangan : a. Tahap dengan wujud es pada suhu di bawah nol.
b. Tahap es melebur, terjadi pada suhu nol derajat celcius.
c. Tahap dengan wujud air (cair), pada suhu antara nol sampai seratus derajat celcius.
d. Tahap air mendidih, terjadi pada suhu seratus derajat celcius.
e. Tahap dengan wujud uap air (gas), pada suhu diatas seratus derajat celcius.
Jika proses dari bawah ke atas (a-b-c-d-e) diperlukan energi.
Jika proses dari atas ke bawah (e-d-c-b-a) energi dilepaskan.
Grafik perubahan wujud air di atas menunjukkan bahwa sebongkah es akan memerlukan lima langkah atau proses penyerapan energi untuk menjadi uap air. Dan sebaliknya uap air akan menjadi es pun diperlukan lima proses perubahan energi.
b. Tahap es melebur, terjadi pada suhu nol derajat celcius.
c. Tahap dengan wujud air (cair), pada suhu antara nol sampai seratus derajat celcius.
d. Tahap air mendidih, terjadi pada suhu seratus derajat celcius.
e. Tahap dengan wujud uap air (gas), pada suhu diatas seratus derajat celcius.
Jika proses dari bawah ke atas (a-b-c-d-e) diperlukan energi.
Jika proses dari atas ke bawah (e-d-c-b-a) energi dilepaskan.
Grafik perubahan wujud air di atas menunjukkan bahwa sebongkah es akan memerlukan lima langkah atau proses penyerapan energi untuk menjadi uap air. Dan sebaliknya uap air akan menjadi es pun diperlukan lima proses perubahan energi.
D. Asas Black.
Asas Black adalah asas yang membahas tentang aliran kalor, benda dengan kalor besar akan memberikan kalor kepada benda yang memiliki kalor lebih kecil. Dengan kata lain kalor yang dilepas oleh benda dengan kalor besar adalah sama besar dengan kalor yang diterima oleh benda yang memiliki kalor kecil agar tercapai kesetimbangan termal.
Secara matematis asas Black ini dapat dituliskan :
Q_Serap 〖=Q〗_(lepas )
Misal ada es di campur dengan air, maka es akan menyerap kalor (Qserap) dan air menjadi bagian yang menyerap kalor (Qlepas).
Asas Black adalah asas yang membahas tentang aliran kalor, benda dengan kalor besar akan memberikan kalor kepada benda yang memiliki kalor lebih kecil. Dengan kata lain kalor yang dilepas oleh benda dengan kalor besar adalah sama besar dengan kalor yang diterima oleh benda yang memiliki kalor kecil agar tercapai kesetimbangan termal.
Secara matematis asas Black ini dapat dituliskan :
Q_Serap 〖=Q〗_(lepas )
Misal ada es di campur dengan air, maka es akan menyerap kalor (Qserap) dan air menjadi bagian yang menyerap kalor (Qlepas).
Latihan 3.
1. Berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah es 50 gr; -40C menjadi air pada suhu 200C ? (…disini es akan mengalami tiga kali proses; yaitu es, melebur, dan menjadi air)
2. Kalor yang terbuang pada uap air 1200C, 50 gr menjadi es pada suhu -50C adalah …(…uap air akan mengalami lima langkah proses)
3. Es 10 gr, 00C dicampur dengan air 80 gr, 400C akan menghasilkan suhu campuran sebesar …(…jelas es menyerap kalor dan air melepas kalor, es melalui dua proses sedangkan air melalui satu proses)
1. Berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah es 50 gr; -40C menjadi air pada suhu 200C ? (…disini es akan mengalami tiga kali proses; yaitu es, melebur, dan menjadi air)
2. Kalor yang terbuang pada uap air 1200C, 50 gr menjadi es pada suhu -50C adalah …(…uap air akan mengalami lima langkah proses)
3. Es 10 gr, 00C dicampur dengan air 80 gr, 400C akan menghasilkan suhu campuran sebesar …(…jelas es menyerap kalor dan air melepas kalor, es melalui dua proses sedangkan air melalui satu proses)
III. LISTRIK DINAMIS
Standar Kompetensi : 5. Menerapkan konsep kelistrikan dalam berbagai penyelesaian masalah dan berbagai produk teknologi
Kompetensi dasar : 5.1 Memformulasikan besaran-besaran listrik rangkaian tertutup sederhana (satu loop)
5. 2 Mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari.
5.3 Menggunakan alat ukur listrik
Kompetensi dasar : 5.1 Memformulasikan besaran-besaran listrik rangkaian tertutup sederhana (satu loop)
5. 2 Mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari.
5.3 Menggunakan alat ukur listrik
Anda pernah kenal rangkaian seri dan rangkaian paralel ? Apa itu hukum ohm ya ???
Semua pertanyaan diatas sudah anda ketahui jawabannya ketika di kelas IX, pada materi ini kita akan mengulang lagi beberapa materi yang telah anda ketahui dan akan kita perdalam lagi. Siapkan anda ?, kencangkan seatbealt anda kita akan melaju dengan cepat !
Semua pertanyaan diatas sudah anda ketahui jawabannya ketika di kelas IX, pada materi ini kita akan mengulang lagi beberapa materi yang telah anda ketahui dan akan kita perdalam lagi. Siapkan anda ?, kencangkan seatbealt anda kita akan melaju dengan cepat !
A. Hukum Ohm
Sebelum lebih lanjut kita membahas tentang Hukum Ohm dan aplikasinya pada rangkaian reistor, kita perlu tahu terlebih dahulu tentang :
A.1. Kuat arus (I)
Kuat arus adalah aliran muatan (Q) dalam satu-satuan waktu dari kutub positif menuju kutub negatif melalui rangkaian.
A.1. Kuat arus (I)
Kuat arus adalah aliran muatan (Q) dalam satu-satuan waktu dari kutub positif menuju kutub negatif melalui rangkaian.
Sesuai pengertian dari kuat arus yang tertulis di atas, maka kuat arus (I) dapat dirumuskan secara matematis :
I= Q/t
A.2. Rangkaian Resistor
A.2.1. Rangkaian resistor Seri
I= Q/t
A.2. Rangkaian Resistor
A.2.1. Rangkaian resistor Seri
Ingat :
Pada rangkaian seri ____ I sama
____ V berbeda
A.2.2. Rangkaian resistor Paralel
Pada rangkaian seri ____ I sama
____ V berbeda
A.2.2. Rangkaian resistor Paralel
Ingat :
Pada rangkaian paralel ____ I berbeda
____ V sama
Pada rangkaian paralel ____ I berbeda
____ V sama
A.3. Hukum I Kirchoff
Jumlah kuat arus yang masuk pada titik percabangan rangkaian listrik adalah sama dengan jumlah kuat arus yang keluar titik percabangan.
Jumlah kuat arus yang masuk pada titik percabangan rangkaian listrik adalah sama dengan jumlah kuat arus yang keluar titik percabangan.
Latihan 1.
1. Dalam rangkaian listrik tertutup mengalir muatan sebesar 15. 10-2 C dalam waktu 0,5 menit, berapa besar kuat arus yang mengalir ?
2. Berapa jumlah elektron yang mengalir pada rangkaian listrik tertutup sederhana jika mengalir arus listrik sebesar 2 A dalam waktu pengamatan 4 detik ? (muatan sebuah elektron adalah 1,6 . 10-19)
3. Tentukan nilai hambatan pengganti dari rangkaian resistor berikut ini !
a.
1. Dalam rangkaian listrik tertutup mengalir muatan sebesar 15. 10-2 C dalam waktu 0,5 menit, berapa besar kuat arus yang mengalir ?
2. Berapa jumlah elektron yang mengalir pada rangkaian listrik tertutup sederhana jika mengalir arus listrik sebesar 2 A dalam waktu pengamatan 4 detik ? (muatan sebuah elektron adalah 1,6 . 10-19)
3. Tentukan nilai hambatan pengganti dari rangkaian resistor berikut ini !
a.
b.
4. Berapa besar dan kemana arah kuat arus pada percabangan yang tersisa ?
5. Tentukan kuat arus dan potensial pada tiap resistor berikut :
a.
a.
b.
B. Hukum II Kirchoff
Pada rangkaian listrik tertutup terjadi ∑▒〖V+ ∑▒〖I R=0〗〗
Pada rangkaian listrik tertutup terjadi ∑▒〖V+ ∑▒〖I R=0〗〗
C. Alat ukur listrik (Amperemeter, Voltmeter, dan Ohmmeter)
Secara umum cara pembacaan AVOmeter adalah sama yaitu :
Hasil pengukuran= (skala yang di tunjuk jarum)/(skala maximum) ×batas ukur
Secara umum cara pembacaan AVOmeter adalah sama yaitu :
Hasil pengukuran= (skala yang di tunjuk jarum)/(skala maximum) ×batas ukur
LKS Listrik Dinamis
1. Tujuan :
a. Mengukur kuat arus yang melalui resistor pada rangkaian listrik sederhana.
b. Mengukur beda potensial pada resistor dalam rangkaian listrik sederhana.
2. Landasan Teori :
a. Kuat arus.
Saat mengukur kuat arus pada resistor, amperemeter harus terpasang seri; karena pada rangkaian seri, kuat arus adalah sama.
a. Mengukur kuat arus yang melalui resistor pada rangkaian listrik sederhana.
b. Mengukur beda potensial pada resistor dalam rangkaian listrik sederhana.
2. Landasan Teori :
a. Kuat arus.
Saat mengukur kuat arus pada resistor, amperemeter harus terpasang seri; karena pada rangkaian seri, kuat arus adalah sama.
b. Potensial.
Ketika mengukur potensial pada rangkaian, voltmeter harus terpasang paralel; karena pada rangkaian paralel, potensial adalah sama.
Ketika mengukur potensial pada rangkaian, voltmeter harus terpasang paralel; karena pada rangkaian paralel, potensial adalah sama.
3. Alat :
a. Resistor
b. Sumber tegangan DC
c. AVO meter
d. kabel
4. Cara Kerja :
Mengukur kuat arus dan tegangan sesuai dengan tabel data.
5. Data :
No Batas Ukur Kuat arus
1.
2.
3.
4.
5.
a. Resistor
b. Sumber tegangan DC
c. AVO meter
d. kabel
4. Cara Kerja :
Mengukur kuat arus dan tegangan sesuai dengan tabel data.
5. Data :
No Batas Ukur Kuat arus
1.
2.
3.
4.
5.
No Batas Ukur Potensial/Tegangan
1.
2.
3.
4.
5.
6. Analisa :
1.
2.
3.
4.
5.
6. Analisa :
7. Kesimpulan :
a. Nilai Resistor.
b. Nilai Kuat arus.
c. Nilai Potensial.
a. Nilai Resistor.
b. Nilai Kuat arus.
c. Nilai Potensial.
0 comments:
Post a Comment