RSS

Jenis-Jenis Termometer

Dalam bukunya Robert Briffault (1938) berjdul The Making of Humanity disebutkan bahwa Ibnu Sina merupakan ilmuwan pertaman yang menggunakan termometer udara untuk mengukur suhu.  Dalam kehidupan sehari-hari yang banyak kita temukan adalah jenis termometer badan baik berupa termometer pipa kapiler ataupun termometer digital. Termometer pipa kapiler yang menggunakan merkuri dapat membeku pada suhu –40oC dan mendidih pada suhu 360oC. Dengan demikian, bagaimana para ilmuwan dapat mengetahui suhu yang sangat panas? Hal inilah yang mendorong para ilmuwan untuk terus melakukan inovasi mebuat termometer yang lainnya. Berikut jenis-jenis termometer yang ada sekarang ini:

1. Termometer pipa kapiler. Jangkauan ukur –40oC sampai dengan 360oC. Biasa digunakan untuk termometer badan.

2. Termokopel. Jangkauan ukur –250oC sampai dengan 2600oC. Memiliki akurasi yang kurang akurat tetapi pengukuran suhu yang relatif cepat.

3. Hambatan Platina (RTD “ Resistance Termometer Devices) memiliki jangkauan ukur –200oC sampai dengan 850oC. Tingkat akurasi yang lebih  akuran tetapi kecepatan pengukuran yang lambat.

4. Termistor. Memiliki jangkauan ukur –60oC sampai dengan 300oC. Tetapi kurang akurat dengan kecepatan respon  pengukuran yang sedang.

5. Infra merah. Jangkauan ukur–50oC sampai dengan 3000oC. Tingkat akurasi yang rendah tetapi respon pengukuran yang cepat.

6. Pyrometer. Jangkauan ukur >1000oC. Tingkat akurasi yang kurang tepat dengan respon pengukuran yang sedang.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Termodinamika

 

SUHU dan Termometer

Suhu adalah suatu besaran pokok yang menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda.
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan tepat dan dapat dinyatakan dengan angka. Termometer bekerja dengan memanfaatkan sifat termometrik zat yang dijadikan pengisi termometer, yaitu sifat fisik zat yang berubah karena perubahan suhu.

Beberapa sifat termometrik zat seperti:
1. pemuaian      kolom cairan dalam pipa kapiler
2. hambatan      listrik seutas kawat platina
3. pemuaian      suatu keping bimetal
4. pemuaian      tekanan gas pada volume tetap
5. radiasi      yang dipancarkan benda

Pembuatan skala pada termometer raksa. Ada 4 langkah untuk menentukan skala sebuah termometer raksa:
1. menentukan      titip tetap bawah (titik lebur es murni)
2. menentukan      titik tetap atas (titik didih air murni)
3. membagi      jarak antara kedua titik tetap menjadi beberapa bagian yang jaraknya sama.
4. memperluas      skala di bawah titik tetap bawah dan di atas titik tetap atas

Skala atau satuan suhu yang digunakan dalam sistem internasional adalah skala kelvin, dimana nol kelvin adalah suhu paling rendah yang mungkin dimiliki oleh suau benda. Pada suhu nol kelvin, partikel-partikel sama sekali tidak bergerak (diam). Karena itu, suhu nol kelvin disebut juga suhu nol mutlak.

Beberapa skala termometer yang dijumpai dalam keseharian adalah skala celcius. Angka-angka untuk titik didih tetap bawah dan titik tetap atas skala-skala termometer ditunjukkan pada tabel di bawah ini!


Nah, untuk urusan konversi skala..triknya adalah..

  1. Tentukan titik atas dan bawah dari dua skala yang dibandingkan
  2. tuliskan rumusan perbandingannya.
 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Termodinamika

 

KALOR (Q)

Berdasarkan serangkaian percobaan beberapa fisikawan, seperti Sir James Prescolt Joule (1818-1889), Francis Bacon (1561 – 1626), Robert Boyle (1627-1691) dan Robert Hooke (1635-1703) diperoleh kesimpulan bahwakalor didefinisikan sebagai bentuk energy yang berpindah dari satu zat ke zat lain akibat perbedaan teperatur. Jadi kalor bukanlah berbentuk zat yang berpindah seperti anggapan sebelumnya.

Lalu bagaimanakah kalor itu dapat diketahui nilainya? Seperti halnya besaran lain, kalor juga dinyatakan dalam satuan energi kalor yaitu dalam satuan kalori. Para ahli mencoba memberi kesepakatan untuk mendefinisikan satuan kalori ini seperti satuan lainnya (coba buka kembali materi kelas 1 tentang definisi dari masing-masing satuan besaran pokok). 1 kalori didefinisikan sebagai jumlah energy yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram sebesar 10C dari temperature 14,50C menjadi 15,50C. Berdasarkan percobaan alat Joule menunjukkan gerak mekanis alat sebesar 4,186 joule ternyata akan menaikkan temperature air sebesar 10C. Sehingga kita peroleh hubungan 1 kalori = 4,186 J ~ 4,2 J atau 1 joule ~ 0,42 kalori

Kalor jenis (c) dan Capasitas kalor ( C )

Bagaimanakah kalau zat selain air ingin dinaikkan temperature sebesar 10C, apakah diperlukan 1 kalori juga? Kalau kita perhatikan, tenyata masing-masing zat memerlukan energi kalor yag berbeda untuk menaikkan suhunya. Ada yang zat yang mudah panas juga ada yang lama naik suhunya. Dengan demikian kita perlu mendefinisikan besaran lain yang disebut dengan kalor jenis (c “ specific heat capacity).Secara matematis ditulis

c=Q/m∆t

Dari rumusan tersebut dapat kita fahami bahwa jika suatu zat kalor jenisnya bernilai kecil, ini artinya zat tersebut mudah berubah suhunya, lebih cepat panas dan lebih cepat dinginnya. Dari rumusan inilah kita dapat menentukan besarnya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhunya ( ∆t), yaitu

Q=mc∆t

Besaran yang melibatkan seluruh massa zat yang yang terlibat pada pertukaran kalor adalah Kapasitas kalor dimana C =m.c

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Termodinamika

 

Efek Doppler

Fenomena: ketika kita mendekati sumber bunyimaka frekuensi yang terdengar akan lebih keras. Sebaliknya jika kita menjauhi sumber bunyi maka frekuensi yang didengar akan lebih kecil. Peristiwa ini pertama kali dipikirkan oleh fisikawan Austria bernama Christian Johan Doppler (1803 – 1855). Dengan demikian peristiwa seperti ini dikenal dengan efek Dopller.

Secara umum, efek doppler dialami ketika ada gerak relatif antar sumber bunyi dan pengamat. Jika cepat rambat bunyi diudara saat itu adalah v, kecepatan pengamat vp dan kecepatan sumber bunyi vs dan frekuensi yang dipancarkan sumber adalah fs, maka secara perhitungan frekuensi yang didengar oelh pengamat adalah:

fp = frekuensi pendengar
fs = frekuensi sumber
v  = kecepatan bunyi di udara
vp = kecepatan pendengar
vs = kecepatan sumber

Perjanjian Tanda:
Cara 1

vp + = pendengar mendekati sumber

0 = pendengar diam

= pendengar menjauhi sumber

vs ( – ) = sumber mendekati pendengar
(+) = sumber menjauhi pendengar

0 = sumber diam

Cara 2

Tentukan arah P – S : arah Positif

Sumber bunyi/ pendengar  yang geraknya searah dengan  arah P – S = kecepatannya bertanda positif

Contoh:

Sebuah kereta api bergerak mendekati stasiun dengan kecepatan sebesar 20 m/s. Peluit  kereta api yang memiliki frekuensi 2000 Hz dibunyikan. Bila cepat rambat bunyi diudara 340 m/s, tentukan frekuensi yang didengar orang yang berada didalam stasiun!

Kereta

(sumber bunyi “S”)   <——— ++ ———–  Pengamat (P)

Dilihat dari gerakannya, kita peroleh data:

vp = 0 karena pengamat sedang diam

vs bertanda negatif karena arah geraknya berlawanan dengan arah dari P-S / mendekati pendengar,

maka rumusnya kita tulis:

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Getaran dan Gelombang

 

Mengapa pada malam hari petir terdengar lebih keras?

Simak Jawaban berikut:

Perhatikan gambar! Pada konsep pembiasan, jika sinar datang dari medium lebih rapat (kaca sbg lapisan atas) menuju medium yang kurang rapat (udara “air ~eng” sbg lapisan bawah) maka tampak sinar tersebut dibiaskan menjauhi garis normal (perpendicular). Dengan demikian  Pada siang hari, udara pada lapisan atas lebih dingin daripada lapisan bawah. Pada suhu dingin, cepat rambat bunyi lebih kecil daripada ketika suhu panas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan udara atas lebih kecil daripada lapisan udara bawah. Ini berarti medium lapisan atas (suhu dingin) lebih rapat daripada medium di lapisan bawah. Jadi pada siang hari, bunyi petir mengalami pembiasan menjauhi garis normal.

Perhatikan gambar! Jika sinar ini datang dari medium kurang rapat (udara sbg lapisan atas) melewati lapisan medium yang lebih rapat ( water) maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Dengan demikian pada malam hari, udara pada lapisan bawah lebih dingin daripada udara di lapisan atas.  (Merasa khan kalau pada malam hari cuaca terasa lebih  dingin daripada siang hari?). dengan demikian , kecapatan bunyi dibawah lebih lambat daripada di lapisan atas. Ini berarti, pada malam hari medium udara di atas tanah(lapisan bawah) lebih rapat. Berdasarkan hukum pembiasan, gelombang akan mengalami pembiasan mendekati garis normal jika melewati medium yang lebih rapat (lihat fenomena sedotan yang terlihat membengkok ketika di dalam air. Ingat! Medium air lebih rapat daripada medium udara) Makanya bunyi terdengar lebih keras karena guntur lebih mendekat kerumah anda.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Getaran dan Gelombang

 

Proses terjadinya hujan

Proses

Dalam tahun 2011 ini, daerah di Indonesia di hadapkan pada kondisi cuaca yang ekstrim. Kedatangan musim kemarau ternyata tidak bisa kita temui di tahun ini. Tentunya periode 2 musim hujan itu sendiri membawa efek negatif bagi kondisi lingkungan seperti banjir juga terjadinya gagal panen.

Lalu, apakah hujan itu?


Hujan adalah peristiwa turunnya air dari langit ke bumi. Awalnya air hujan berasal dari air dari bumi seperti air laut, air sungai, air danau, air waduk, air rumpon, air sawah, air comberan, air susu, air jamban, air kolam, air ludah, dan lain sebagainya. Selain air yang berbentuk fisik, air yang menguap ke udara juga bisa berasal dari tubuh manusia, binatang, tumbuh-tumbuhan, serta benda-benda lain yang mengandung air.

Air-air tersebut umumnya mengalami proses penguapan atau evaporasi akibat adanya bantuan panas matahari. Air yang menguap / menjadi uap melayang ke udara dan akhirnya terus bergerak menuju langit yang tinggi bersama uap-uap air yang lain. Di langit yang tinggi uap tersebut mengalami proses pemadatan atau kondensasi sehingga membentuk awan. Dengan bantuan angin awan-awan tersebut dapat bergerak kesana-kemari baik vertikal, horizontal dan diagonal.

Akibat angin atau udara yang bergerak pula awan-awah saling bertemu dan membesar menuju langit / atmosfir bumi yang suhunya rendah atau dingin dan akhirnya membentuk butiran es dan air. Karena berat dan tidak mampu ditopang angin akhirnya butiran-butiran air atau es tersebut jatuh ke permukaan bumi (proses presipitasi). Karena semakin rendah suhu udara semakin tinggi maka es atau salju yang terbentuk mencair menjadi air, namun jika suhunya sangat rendah maka akan turun tetap sebagai salju.

Hujan tidak hanya turun berbentuk air dan es saja, namun juga bisa berbentuk embun dan kabut. Hujan yang jatuh ke permukaan bumi jika bertemu dengan udara yang kering, sebagian ujan dapat menguap kembali ke udara. Bentuk air hujan kecil adalah hampir bulat, sedangkan yang besar lebih ceper seperti burger, dan yang lebih besar lagi berbentuk payung terjun. Hujan besar memiliki kecepatan jatuhnya air yang tinggi sehingga terkadang terasa sakit jika mengenai anggota badan kita.

Hujan Buatan

Hujan buatan adalah hujan yang dibuat oleh campur tangan manusia dengan membuat hujan dari bibit-bibit awan yang memiliki kandungan air yang cukup, memiliki kecepatan angin rendah yaitu sekitar di bawah 20 knot, serta syarat lainnya. Ujan buatan dibuat dengan menaburkan banyak garam khusus yang halus dan dicampur bibit / seeding ke awan agar mempercepat terbentuknya awan jenuh. Untuk menyemai / membentuk hujan deras, biasanya dibutuhkan garam sebanyak 3 ton yang disemai ke awan potensial selama 30 hari. Hujan buatan saja bisa gagal dibuat atau jatuh di tempat yang salah serta memakan biaya yang besar dalam pembuatannya.

Hujan buatan umumnya diciptakan dengan tujuan untuk membantu daerah yang sangat kering akibat sudah lama tidak turun hujan sehingga dapat mengganggu kehidupan di darat mulai dari sawah kering, gagal panen, sumur kering, sungai / danau kering, tanah retak-retak, kesulitan air bersih, hewan dan tumbuhan pada mati dan lain sebagainya. Dengan adanya hujan buatan diharapkan mampu menyuplai kebutuhan air makhluk hidup di bawahnya dan membuat masyarakat hidup bahagia dan sejahtera.

Hujan yang berlebih pada suatu lokasi dapat menimbulkan bencana pada kehidupan di bawahnya. Banjir dan tanah longsor adalah salah satu akibat dari hujan yang berlebihan. Perubahan iklim di bumi akhir-akhir ini juga mendukung persebaran hujan yang tidak merata sehingga menimbulkan berbagai masalah di bumi. Untuk itu kita sudah semestinya membantu menormalkan iklim yang berubah akibat ulah manusia agar anak cucu kita kelak tidak menderita dan terbunuh akibat kesalahan yang kita lakukan saat ini.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Getaran dan Gelombang

 

Hukum Gravitasi Newton

Setelah mempelajari sejarah perkembangan gravitasi, sekarang kita akan lebih memperdalam lagi tentang gravitasi Newton.

Gravitasi bumi merupakan salah satu ciri bumi, yaitu benda-benda ditarik ke arah pusat bumi. Gaya tarik bumi terhadap benda-benda ini dinamakan gaya gravitasi bumi. Berdasarkan pengamatan, Newton membuat kesimpulan bahwa gaya tarik gravitasi yang bekerja antara dua benda sebanding dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda. Kesimpulan ini dikenal sebagai hukum gravitasi Newton. Hukum ini dapat dituliskan sebagai berikut.
F=(G.m1. m2)/r2
Keterangan:
F : gaya tarik gravitasi (N); m1, m2 : massa masing-masing benda (kg); r : jarak antara kedua benda (m); G : konstanta gravitasi umum (6,673 x 10–11 Nm2/kg2)

Gaya gravitasi yang bekerja antara dua benda merupakan gaya aksi reaksi. Benda 1 menarik benda 2 dan sebagai reaksinya benda 2 menarik benda 1. Menurut hukum III Newton, kedua gaya tarik ini sama besar tetapi berlawanan arah (Faksi = – Freaksi).

Contoh 1. Bintang sirius merupakan bintang paling terang yang terlihat di malam hari. Bila massa bintang sirius 5 × 1031 kg dan jari-jarinya 25 × 109 m, maka tentukan gaya yang bekerja pada sebuah benda bermassa 5 kg yang terletak di permukaan bintang ini?
Diketahui : a. m1 = 5 × 1031 kg
b. m1 = 5 kg
c. r = 25 × 109 m
Ditanyakan : F = …?
Jawab:

F=(G.m1. m2)/r2 = 2.668 N

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Desember 27, 2011 in Mekanika