141
Contoh:
Apabila percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m s
2
dan massa jenis air 1.000 kgm
3
, tekanan hi- drostatis yang dialami oleh ikan adalah ....
20 cm
5 cm
Pembahasan: g = 10 ms
2
= 1000 kgm
3
Ditanyakan: P
h
tekanan hidrostatis?
Jawab: • Mencari ketinggian ikan dari permukaan air:
h = 50 cm − 30 cm = 30 cm = −0,3 m
• Besarnya tekanan hidrostatis adalah: Ph = . g . h = 1000 . 10 . 0,3
= 3000 Nm
2
B. HUKUM PASCAL
“Gaya yang bekerja pada suatu zat cair dalam ru- ang tertutup, tekanannya diteruskan oleh zat cair
itu ke segala arah dengan sama besar.” Secara matematis hukum Pascal dituliskan:
1 2
1 2
F F
A A
= Keterangan:
F
1
= gaya tekan pada ruang 1 N, F
2
= gaya tekan pada ruang 2 N, A
1
= luas permukaan ruang 1 m
2
, A
2
= luas permukaan ruang 2 m
2
. Contoh alat yang bekerja berdasarkan hukum
Pascal antara lain: dongkrak, jembatan angkat kempa hidrolik, rem hidrolik, pengangkat hidrolik.
C. HUKUM ARCHIMEDES
Benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, mengalami gaya ke atas yang
besarnya sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan.
Rumus:
F
A
= r
f
×
g
×
V
f
Keterangan: F
A
= gaya ke atas oleh zat cair newton, r
f
= massa jenis luida zat cair kgm
3
, grm
3
, V
f
= volume luida yang dipindahkan volume benda yang tercelup di dalam luida,
g = gravitasi bumi 9,8 ms
2
.
1. Benda terapung
- massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair tersebut
r
b
r
a
, - volume zat cair yang dipindahkan lebih
kecil daripada volume benda V
f
V
b
, - berat benda sama dengan gaya ke atas
w
b
= F
A
.
Di unduh dari : Bukupaket.com
142
2. Benda melayang
- massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair
r
b
= r
f
, - volume zat cair yang dipindahkan sama
dengan volume benda V
f
= V
b
, - berat benda sama dengan gaya ke atas
w
b
= F
A
.
3. Benda tenggelam
- massa jenis benda lebih besar dari mas- sa jenis zat cair
r
b
r
f
, - volume zat cair yang dipindahkan sama
dengan volume benda V
f
= V
b
, - berat benda lebih besar daripada gaya ke
atas w
b
F
A
.
Terapung Tenggelam
Melayang
Contoh penerapan hukum Archimedes, antara lain pada: kapal selam, kapal laut, galangan ka-
pal, balon udara, hidrometer alat untuk mengu- kur massa jenis zat cair, jembatan ponton.
Contoh:
Sebuah benda melayang dalam air. Jika massa jenis air adalah 1 grcm
3
dan volume benda 500 cm
3
, berapakah massa benda tersebut? g = 9,8 ms
2
Jawab: r
air
= 1 grcm
3
, V
b
= 500 cm
3
, g = 9,8ms
2
. Syarat benda melayang adalah
w
b
= F
A
⇔ m
b
g =
f
V
f
g
⇔ m
b
=
f
V
f
Karena melayang, maka V
f
= V
b
, sehingga m
b
=
f
V
f
=
f
V
b
= 1 grcm
3
500 cm
3
= 500 gr Jadi, massa benda tersebut adalah 500 gram.
D. TEKANAN UDARA
Rumus:
P = r
× g
× h
Keterangan: P = tekanan udara atm, Nm
2
, Pa, r = massa jenis zat kgm
3
, grm
3
, g = gravitasi bumi 9,8 ms
2
atau 10 ms
2
, h = tinggi zat cair m, cm.
1 atm = 76 cm Hg,
1 atm = 1,013
×
10
5
Pa r
air raksa
= 13.600 kgm
3
, r
udara
= 1,3 kgm
3
, 1 newton = 1 kg ms
2
.
Tekanan udara luar diukur dengan alat yang disebut barometer. Ada 2 macam barometer
yang biasa digunakan barometer raksa, baro- meter aneroid.
Hasil percobaan diperoleh: “Setiap kenaikan 10 m dihitung dari permukaan
air laut, permukaan raksa dalam tabung turun rata–rata 1 mm.“
Di unduh dari : Bukupaket.com
143
Tekanan udara dalam ruang tertutup diukur de- ngan alat yang disebut manometer.
a. Manometer Raksa Terbuka
P
gas
P
udara
, maka P
gas
= P
udara
+ h P
gas
P
udara
, maka P
gas
= P
udara
– h
Keterangan: P
gas
= tekanan gas dalam ruang tertutup yang diukur,
P
udara
= tekanan udara luar, h = perbandingan tinggi raksa pada kedua
kaki menometer.
b. Manometer Raksa Tertutup
Tekanan gas dalam ruang tertutup diukur dengan cara:
ρ
= ρ
+
1 gas
udara 2
h h
h
Keterangan: h
1
= tinggi kolom udara sebelum manometer digunakan,
h
2
= tinggi kolom udara ketika manometer di- gunakan,
c. Manometer Logam
Tekanan gas dalam ruang tertutup, besarnya dapat dilihat secara langsung pada skala
yang terdapat dalam alat ukur.
E. HUKUM BOYLE
“Hasil kali tekanan udara dan volume suatu gas dalam ruang tertutup adalah tetap, asal suhu gas
itu tetap.”
Rumus:
P
1
V
1
= P
2
V
2
Keterangan: P
1
= tekanan awal, P
2
= tekanan akhir, V
1
= volume awal, V
2
= volume akhir.
Contoh:
Di dalam sebuah ruang tertutup yang volumenya 200 cm
3
, terdapat udara dengan tekanan 2 atm. Jika ruangan tersebut diperkecil volumenya men-
jadi 50 cm
3
pada suhu tetap, berapakah tekanan udara dalam ruang tertutup?
Jawab: Diketahui: V
1
= 200 cm
3
, P
1
= 2 atm, V
2
= 50 cm
3
,
2
1 1
2 2
3 2
3 3
2 2
P V
P V
2 atm 200 cm P
50 atm 2 atm 200 cm
P 50 cm
400 P
atm 50
P 8 atm
× =
× ⇔
× =
× ×
⇔ =
⇔ =
⇔ =
Jadi, tekanan udara dalam ruang itu adalah 8 atm.
Di unduh dari : Bukupaket.com
144
9
Getaran dan Gelombang
A. GETARAN
Getaran adalah gerakan suatu benda di sekitar titik keseimbangannya pada lintasan tetap.
Suatu benda dikatakan bergetar bila benda itu bergerak bolak–balik secara berkala melalui titik
keseimbangan. Beberapa contoh getaran antara lain:
a. senar gitar yang dipetik, b. bandul jam dinding yang sedang bergoyang,
c. ayunan anak–anak yang sedang dimainkan,
A A
A
B
Titik-titik keseimbangan pada getaran pegas, penggaris, dan bandul.
Titik keseimbangan getaran pada pegas adalah O. Titik keseimbangan pada getaran ujung peng-
garis dan bandul adalah B. Garis yang melalui titik B dan O pada getaran
ujung penggaris dan ayunan adalah garis kes- eimbangan.
garis keseimbangannya disebut simpangan. - Simpangan terbesar suatu benda yang ber-
getar disebut amplitudo.
Frekuensi Getaran dan Periode Getaran Frekuensi getaran adalah banyaknya getaran
yang terjadi dalam satu sekon. Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan
untuk melakukan satu getaran.
= =
∑
getaran 1
f t
T
f 1
T =
Keterangan: getaran = jumlah getaran,
f = frekuensi hertz disingkat Hz,
t = waktu s,
T = periode s.
B. GELOMBANG
Gelombang adalah getaran yang merambat. Gelombang yang memerlukan zat perantara dalam
perambatannya disebut gelombang mekanik. 1. Gelombang Transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap
arah rambatannya. Contoh: getaran senar gitar yang dipetik, TV, radio, gelombang air.
Di unduh dari : Bukupaket.com
145
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit
dengan arah rambatannya. Contoh: gelombang bunyi, pegas, gelom-
bang pada slinky yang diikatkan kedua ujungnya pada statif kemudian diberi usikan
getaran pada salah satu ujungnya.
Panjang Gelombang
Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu 1 periode.
simpul perut
simpul simpul
l
Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul
atau dua perut yang berurutan disebut setengah pan- jang gelombang atau ½ .
l
rapatan regangan
regangan rapatan
rapatan
Satu gelombang = 1 regangan dan 1 rapatan
Hubungan Antara Panjang Gelombang, Peri- ode, Frekuensi, dan Kecepatan Gelombang
Rumus:
v . f T
λ = λ
= Keterangan:
l = panjang gelombang m, v = kecepatan gelombang ms,
T = periode gelombang sekon atau detik, f
= frekuensi gelombang s
–1
atau hertz.
Contoh:
Sebuah sumber getar mempunyai panjang ge- lombang 17 m ketika bergetar di udara, Jika
cepat rambat gelombang di udara adalah 340 ms, berapakah periode dan frekuensinya?
Jawab: Diketahui:
l = 17 m dan v = 340 ms. a. Periode
v T
17 m 1
T sekon
v 340 ms
20 λ
= λ
⇔ = =
=
b. Frekuensi
1 1
f 20 Hz
1 T
sekon 20
= =
=
Di unduh dari : Bukupaket.com
146
10
Bunyi
A. GELOMBANG BUNYI
- Bunyi dihasilkan oleh suatu getaran.
- Bunyi merupakan gelombang mekanik.
- Medium perambatan bunyi bisa berupa zat
padat, zat cair, dan gas. -
Bunyi merambat lebih cepat pada medium zat padat dibandingkan pada medium zat
cair dan gas. -
Bunyi tidak terdengar pada ruang hampa. Syarat terjadinya bunyi: adanya sumber bunyi,
adanya zat antara atau medium, adanya pene- rima di sekitar bunyi.
Kuat bunyi dipengaruhi oleh amplitudo dan jarak sumber bunyi dari penerima.
- Semakin besar amplitudonya, semakin kuat
bunyi yang terdengar, begitu juga sebaliknya. -
Semakin dekat pendengar dari sumber bu- nyi, semakin kuat bunyi itu terdengar, begitu
juga sebaliknya.
Frekuensi bunyi terbagi menjadi 3 macam. 1. Infrasonik 20 Hz.
Hanya dapat didengar oleh beberapa bina- tang seperti: lumba–lumba, anjing.
2. Audiosonik 20–20.000 Hz Dapat didengar oleh manusia.
3. Ultrasonik 20.000 Hz Dapat didengar kelelawar.
Cepat Rambat Bunyi Rumus:
s v
t =
atau v
T λ
=
Keterangan: v
= cepat rambat bunyi ms, l = panjang gelombang bunyi m,
T = periode bunyi sekon,
s = jarak sumber bunyi terhadap pendengar m,
t = waktu tempuh bunyi s.
Intensitas bunyi: besaran yang menyatakan berapa besar daya bunyi tiap satu satuan luas.
Satuan intensitas bunyi: wattm
2
atau Wm
2
. Intensitas bunyi bergantung pada amplitudo sum-
ber bunyi dan jarak pendengar dengan sumber bunyi. Semakin besar amplitudo sumber bunyi,
semakin besar intensitasnya, dan semakin jauh pendengar dari sumber bunyi, akan semakin ke-
cil intensitas bunyi yang terdengar.
B. NADA
- Nada: bunyi yang frekuensinya beraturan.
- Desah: bunyi yang frekuensinya tidak teratur.
- Dentum: desah yang bunyinya sangat keras
seperti suara bom.
Di unduh dari : Bukupaket.com
147
C. HUKUM MERSENNE
Menurut hukum Mersenne, frekuensi senar f: -
berbanding terbalik dengan panjang senar , -
berbanding terbalik dengan akar luas penam- pang senar A,
- berbanding terbalik dengan akar massa jenis
bahan senar r,
- sebanding dengan akar tegangan senar F.
Rumus:
1 F
f 2
A =
ρ
atau
1 F
f 2
m ×
=
Keterangan: m = massa senar kg Untuk perbandingan frekuensi dua buah senar,
berlaku:
1 2
1 2
2 2
1 2
1 1
f F
A f
F A
ρ =
= =
= ρ
D. RESONANSI
Resonansi sebuah benda akan terjadi jika benda tersebut memiliki frekuensi sama dengan benda
yang lain yang sedang bergetar. Rumus terjadinya resonansi:
L 2n 1 4
λ =
− Keterangan:
L = panjang kolom udara cm, n = 1, 2, 3, … ,
n = 1 jika terjadi resonansi pertama, n = 2 jika terjadi resonansi kedua, dst.
E. HUBUNGAN CEPAT RAMBAT BUNYI DENGAN SUHU
Rumus:
V
2
= V
1
+ 0,6 T
Keterangan: V
1
= kecepatan bunyi pada awal cms, ms, V
2
= kecepatan bunyi pada suhu kedua cms, ms,
T = perubahan suhu kenaikan suhu °C.
Cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0 °C =
332 ms Pertambahan kecepatan bunyi di udara = 0,6 ms
°C
F. PEMANTULAN BUNYI
Macam–macam bunyi pantul adalah: 1. Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli
2. Gaung atau kerdam: bunyi pantul yang datang- nya hanya sebagian atau bersamaan dengan
bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas.
3. Gema: bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli.
Di unduh dari : Bukupaket.com
148
Bunyi pantul dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut dan panjang lorong.
Untuk mengukur kedalaman laut digunakan ru- mus:
v t h
2 ×
=
Keterangan: h
= kedalaman laut, v
= kecepatan bunyi di dalam air ms, t
= waktu bunyi bolak–balik s.
Contoh:
1. Sepotong senar massanya 62,5 gram dan panjangnya 40 cm, diberi tegangan 6.250
newton. Hitunglah frekuensi nada yang di- hasilkan senar tersebut
Jawab: Diketahui: m = 62,5 gr = 0,0625 kg,
= 40 cm = 0,4 m, F = 6.250 newton.
Jawab: f =
1 F
2 m
×
=
1 6.250 0, 4
2 0, 4 0,0625
× ×
=
1 2.500
0,8 0,0625
=
1 40.000
0,8
=
10 200
8 ×
= 250 Hz Jadi, frekuensi yang dihasilkan adalah 250 Hz.
2. Sebuah kapal yang dilengkapi dengan pemancar gelombang sebagai sumber bu-
nyi dan sebuah hidrofon sebagai penangkap pantulan bunyi, hendak mengukur kedala-
man laut. Jika cepat rambat bunyi di dalam air laut adalah 1.500 ms dan waktu yang
dibutuhkan untuk bolak–balik adalah 0,5 sekon. Berapakah kedalaman laut tersebut?
Jawab: Diketahui: v = 1.500 ms dan t = 0,5 s.
h =
v t 2
×
=
1.500 ms 0,5 s 2
×
=
750 m 2
= 375 m. Jadi, kedalaman laut tersebut adalah 375
meter.
Di unduh dari : Bukupaket.com
149
11
Cahaya dan Optik
A. SIFAT–SIFAT CAHAYA
Cahaya merupakan salah satu gelombang elektro- magnetik, yang berarti cahaya dapat merambat
di dalam ruang hampa udara. Kecepatan cahaya merambat dalam ruang ham-
pa udara adalah 3
×
10
8
ms Sifat–sifat cahaya antara lain: merambat lurus,
dapat dipantulkan, dapat dibelokkan, dapat di- lenturkan, dapat digabungkan, dapat merambat
dalam ruang hampa.
B. CERMIN
1. Cermin Datar Sifat bayangan:
