modul IPA kelas 8 semester genap

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang

Salah satu prinsip penting dari psikologi pendidikan adalah guru tidak dapat hanya semata-mata memberikan pengetahuan kepada siswa. Siswa harus membangun sendiri pengetahuan di dalam benaknya. Guru dapat membantu proses ini, dengan cara mengajar yang membuat informasi menjadi bermakna bagi siswa. Penggunaan media merupakan salah satu cara supaya dapat terjadi komunikasi yang efektif dan bermakna bagi siswa.Perpustakaan SMP Negeri 3 Bonang masih memiliki koleksi yang terbatas, khususnya buku pelajaran yang dapat menunjang kegiatan pembelajaran. Penulis tertarik dan termotivasi untuk menyusun media dalam bentuk modul, dalam rangka memenuhi kebutuhan akan buku pelajaran yang masih terbatas. Harapan penulis semoga modul ini selain dapat menambah koleksi perpustakaan, juga sebagai sarana untuk meningkatkan pemahaman siswa khususnya pada mata pelajaran IPA kelas VIII semester genap.

Deskripsi Singkat

Modul IPA kelas VIII semester genap ini disusun berdasarkan kurikulum yang berlaku pada SMP Negeri 3 Bonang tahun pelajaran 2013/2014. Materi IPA yang disampaikan dalam modul ini meliputiGaya; Hukum Newton, Usaha dan Energi; Pesawat Sederhana; Tekanan; Getaran dan Gelombang; Bunyi; Cahaya; Alat Optik. Penulis juga menyertakan beberapa kegiatan praktikum yang dapat dilakukan untuk memberikan pengalaman langsung pada siswa.Pada setiap akhir bahasan materi penulis memberikan rangkuman untuk menguatkan kembali ingatan siswa terhadap materi yang sudah dipelajari.Selain itu penulis juga menyertakan uji kompetensi untuk mengetahui seberapa jauh siswa memahami materi.

Manfaat Modul

Adapun manfaat yang dapat diambil dari modul ini, diantaranya Bagi siswa

1. Membantu siswa dalam memahami dan mempelajari materi IPA semester genap tahun pelajaran 2013/2014

2. Menambah wawasan dan pengetahuan siswa Bagi guru

1. Memotivasi guru untuk menyusun media atau bahan ajar dalam rangka mengaktifkan siswa untuk belajar

2. Sebagai salah satu acuan atau referensi untuk kepentingan pembelajaran Bagi sekolah :

1. Menambah koleksi buku bacaan bagi siswa di perpustakaan SMP Negeri 3 Bonang

2. Meningkatkan jumlah siswa yang tuntas belajar

Petunjuk Penggunaan Modul

Beberapa hal yang perlu diperhatikan agar kalian dapat memahami setiap pokok bahasan yang disampaikan dalam modul ini, ada baiknya kalian mengikuti setiap langkah-langkah berikut :

1. Bacalah secara cermat, dan pahami setiap indikator pencapaian kompetensi yang tertulis pada setiap awal bab.

2. Pelajari setiap bab secara berurutan, mulai dari Bab I Pendahuluan sampai Bab XII Penutup.

3. Perhatikan beberapa ikon berikut: ikon  menunjukkan materi yang harus dipahami siswa, ikon bergambar  menunjukkan rangkuman materi, ikon  menunjukkan evaluasi yang harus dikerjakan dan serta ikon menunjukkan kunci jawaban dari evaluasi.

4. Kerjakan secara sungguh-sungguh dan tuntas setiap evaluasi pada setiap akhir bab.

5. Belajarlah dengan sungguh-sungguh, supaya dapat memahami setiap materi yang disampaikan dalam modul ini. Belajarsecara mandiri dan seksama. Untuk belajar mandiri, kalian dapat melakukannya seorang diri, berdua, atau berkelompok dengan teman lain.

6. Kalian disarankan mempelajari bahan-bahan dari sumber lain dan jangan segan-segan bertanya kepada guru atau teman yang telah memahami materi modul ini.

BAB II GAYA STANDAR KOMPETENSI :

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR

5.1. Mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan pengaruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI :

 Melukiskan penjumlahan gaya dan selisih gaya-gaya segaris baik yang searah maupun berlawanan  Membedakan besar gaya gesekan pada berbagai permukaan yang berbeda kekasarannya yaitu pada

 Menunjukkan beberapa contoh adanya gaya gesekan yang menguntungkan dan gaya gesekan yang

permukaan benda yang licin, agak kasar, dan kasar

merugikan melalui pengamatan terhadap kejadian sehari-hari  Membandingkan berat dan massa suatu benda

Pengertian Gaya

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang menyebabkan perubahan bentuk dan gerak benda.

Praktikum I

Tujuan Mendeskripsikan dorongan dan tarikan Alat dan bahan Buku, pensil, penggaris plastik, dan meja Cara kerja

1. Tariklah sebuah buku di atas mejamu,. Apakah yang terjadi? 2. Doronglah sebuah pensil di atas mejamu, Apakah yang terjadi?

3. Lengkungkan kedua ujung penggaris plastikmu, seperti Apakah yang terjadi?

Pertanyaan

1. Apakah yang kamu lakukan terhadap setiap benda tersebut? 2. Apa yang terjadi pada masing-masing benda setelah kamu melakukan kegiatan? Jelaskan.

3. Berdasarkan kegiatan ini, apakah kesimpulanmu?

Ketika kamu menarik buku dan mendorong pensil di atas mejamu, ternyata buku dan pensil bergerak atau berpindah tempat.Begitu pula ketika kamu menarik kedua ujung penggarismu, tarikan mengubah bentuk penggaris menjadi melengkung. Tarikan dan dorongan yang kamu berikan pada benda disebut gaya. Apakah gaya yang kamu berikan memiliki arah? Tentu, gaya memiliki arah. Ketika kamu mendorong kedepan, benda pun akan bergerak ke depan. Sebuah gaya disimbolkan dengan huruf F singkatan dari Force. Satuan gaya dalam Satuan Internasional (SI) adalah Newton (N) yang merupakan penghormatan bagi seorang ilmuwan Fisika Inggris bernama Sir Isaac Newton (1642-1727). Gaya dapat digolongkan menjadi 2, yaitu :

a. Gaya sentuh, yaitu gaya yang timbul karena titik kerja gaya bersentuhan langsung dengan benda.

Contoh : gaya otot, gaya gesek, gaya mesin, gaya pegas.

b. Gaya tak sentuh, yaitu gaya yang terjadi tanpa adanya sentuhan. Contoh : gaya listrik, gaya magnet dan gaya gravitasi.

Resultan Gaya

Resultan gaya dapat diartikan sebagai total gaya yang bekerja pada suatu benda.

1. Jika pada benda hanya bekerja 1 gaya

F maka besarnya R = F

2. Jika pada benda bekerja lebih dari 1 gaya, dan memiliki arah yang sama maka

F1 F2

R = F1 + F2 +… Fn

3. Jika pada benda bekerja lebih dari 1 gaya, dan memiliki arah yang berlawanan maka

F1 F2

R = F2 – F1

4. Jika pada benda bekerja gaya yang saling tegak lurus, maka

F1 R

F2 R= √ 1+ 2

Contoh soal! Perhatikan beberapa gambar berikut, kemudian tentukanlah berapakah resultan gaya yang terjadi!

a. gaya yang bekerja pada benda hanya ada 1 sehingga besarnya R =F = 45 N ke arah kanan

b. R = 27 N + 33 N = 60N (ke arah kanan)

c. R = 45 N – 15N = 30N(ke arah kanan)

d. R = √ 1+ 2 = √ 9 + 12 = √ 81 + 144 = √ 225 =15 (ke arah timur laut)

 Gaya Gesek

Gaya yang timbul akibat persentuhan antara 2 permukaan yang berbeda, dan memiliki arah berlawanan dengan arah gerak benda dinamakan gaya gesek.

PRAKTIKUM 2

A. Tujuan

Mengetahui besar gaya gesek pada benda yang memiliki kekasaran yang berbeda.

B. Alat dan Bahan

1. Kubus kayu 1 buah

2. Kubus kayu yang dilapisi karpet 1 buah 3. Kubus kayu yang dilapisi ampelas 1 buah

4. Neraca pegas 1 buah

C. Langkah Kerja

1. Letakkan kubus kayu di atas meja dan kaitkan dengan neraca pegas!

2. Tariklah neraca pegas sedikit demi sedikit sampai kayu tepat akan bergerak! Catat

besar gaya yang ditunjukkan oleh neraca pegas!

3. Ulangi langkah 1–2 dengan menggunakan kubus lainnya! Catat hasilnya ke dalam tabel berikut!

No. Benda Gaya Gesek

1. Kubus kayu . . . N

2. Kubus kayu yang dilapisi karpet . . . N 3. Kubus kayu yang dilapisi ampelas . . . N

4. Bandingkan hasil dari ketiga percobaan di atas!

5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! Sampaikan kesimpulanmu di depan kelas

untuk didiskusikan bersama kelompok lain dan gurumu!

6. Jangan lupa mengembalikan semua peralatan ke tempat semula! Berdasarkan kegiatan di atas dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Antara dua buah benda yang bersentuhan terjadi gaya gesek.

2. Sebuah benda akan bergerak jika gaya yang bekerja pada benda lebih besardari gaya geseknya.

3. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan arah gerak benda.

4. Besarnya gaya gesek antara dua buah benda ditentukan oleh kekasaran ataukehalusan permukaan-permukaan yang bersentuhan. Gaya gesek dibedakan menjadi :

a. Gaya gesek statis, yaitu gaya gesek pada saat benda diam sampai tepat akan bergerak.

b. Gaya gesek kinetis, yaitu gaya gesek pada saat benda bergerak Gaya gesek yang menguntungkan, contoh :  Gaya gesek antara kaki dengan permukaan tanah, sehingga manusia dapat berjalan  Gaya gesek antara rem dengan palek pada sepeda, untuk memperlambat atau menghentikan

laju sepeda Gaya gesek yang merugikan, contoh :

 Gaya gesek antara ban dengan aspal, lama kelamaan dapat menyebabkan ban menjadi tipis  Gaya gesek antara mesin dengan kopling, dapat menyebabkan kopling cepat panas dan cepat

rusak. Gaya gesek dapat dikurangi dengan cara :  Memperlicin permukaan benda yang saling bersentuhan, misalnya antara mesin dengan

kopling dengan menambahkan pelumas.  Memisahkan dua permukaan yang bersentuhan dengan lapisan udara, misalnya pada kapal hovercraft.  Menaikkan benda keatas roda untuk memudahkan bergerak.

 Gaya Berat

Sering terjadi salah kaprah antara massa dengan berat dalam kehidupan, sebagai contoh pada saat membeli gula di pasar sebanyak 1 kg, disebut dengan istilah berat bukan massa. Padahal massa dengan berat jelas berbeda.

Tabel. 1.1 Perbedaan massa dengan berat

Massa

Berat

1. Diartikan sebagai gaya gravitasi yang bekerja terkandung pada suatu benda

1. Diartikan sebagai jumlah materi yang

pada suatu benda atau massa benda dipengaruhi

2. Massa benda

bernilai

sama,

oleh gravitasi

dimanapun benda tersebut berada

2. Berat suatu benda dapat berlainan, bergantung

3. Termasuk besaran pokok pada gravitasi di tempat dimana benda itu berada.

4. Memiliki satuan kilogram (SI)

3. Termasuk besaran turunan

4. Memiliki satuan Newton(SI)

Rumus berat Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

Dengan , w = berat benda, satuan N atau kg m/s 2 m = massa benda, satuan kg dan

g = percepatan gravitasi, satuan m/s 2 Contoh soal !

1. Sebuah benda memiliki massa 10 kg, jika percepatan gravitasi yang bekerja pada benda sebesar 9,8 m/s 2 . Berapakah berat benda?

2. Jika sebuah benda memiliki berat 80 N, sedangkan percepatan gravitasi pada benda sebesar

10 m/s 2 . Berapakah massa benda tersebut?

3. Suatu benda memiliki massa 6 kg, sedangkan beratnya 60 N, berapakah percepatan gravitasi yang bekerja pada benda?

4. Suatu benda di khatulistiwa memiliki berat 150 N, jika benda tersebut di bawa ke kutub, sedangkan gravitasi di kutub 4/3 gravitasi khatulistiwa. Berapakah berat benda tersebut di kutub?

Penyelesaian

1. Diketahui : m = 10kg; g= 9,8 m/s 2 Ditanya : w…?

Jawab : w = m x g = 10 x 9,8 = 98N

2. Diketahui : w = 80N; g=10 m/s 2 Ditanya : m…?

Jawab : m = w : g = 80 : 10 = 8kg

3. Diketahui : m = 6 kg; w = 60N Ditanya : g…? Jawab : g = w : m = 60 : 6 = 10 kg

4. Diketahui : w kh = 150N; g kb = 4/3 g kh Ditanya : w kb ...? Jawab :

Maka w kb = 4/3 x w kh = 4/3 x 150 = 200N

Rangkuman

1. Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat merubah bentuk dan gerak benda

2. Gaya dibedakan dua jenis yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh

3. Gaya gesek timbul dari sentuhan dua permukaan benda yang berbeda dan arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak benda

4. Massa adalah jumlah total materi yang terkandung dalam suatu benda/makhluk hidup

5. Gaya gravitasi yang bekerja pada benda disebut berat

6. Massa dimanapun selalu sama sedangkan berat tergantung gaya gravitasi yang bekerja pada benda. Evaluasi

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat! (skor =1)

1. Tarikan atau dorongan pada suatu benda disebut ….

2. Satuan gaya dalam SI adalah ….

3. Alat ukur gaya adalah ….

4. Perpaduan dua atau lebih gaya disebut ….

5. Rem karet yang digunakan untuk memperlambat kecepatan sepeda menerapkan gaya ….

6. Gaya gesek memiliki arah … dengan arah gerak benda.

7. Penemu konsep gaya gravitasi adalah ….

8. Gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda disebut ….

9. Contoh gaya tak sentuh diantaranya gaya magnet, gaya … dan gaya gravitasi.

10. Nilai massa selalu …, sedangkan berat tergantung gaya gravitasi. Jawablah pertanyaan berikut ini dengan jawaban yang baik dan benar! (skor = 5)

1. Tentukan besarnya resultan gaya pada sketsa berikut ini dan kemana arahnya!

2. Sebutkan 3 (tiga) cara untuk memperkecil gaya gesek!

3. Tono ditimbang memiliki massa 40 kg. apabila percepatan gravitasi yang bekerja pada benda 10 m/s2. Berapakah berat Tono?

4. Berat suatu benda 98 N. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s2. Berapakah massa benda tersebut?

Kunci Jawaban

Isian singkat

1. Gaya

2. Newton atau kg m/s2

3. Dinamometer/neraca pegas

7. Sir Issac Newton

8. Berat

9. Listrik

10. Tetap Uraian

1. a. ∑F = 12N-9N = 8N (ke arah kanan) (skor 1)

b. ∑F = (10N+5N) – (8N) = 15N – 8N = 7N (ke arah bawah) (skor 2)

c. ∑F = √ 8+6= √ 64 + 36 = √ 100 = 10N (ke arah tenggara) (skor 2)

2. Gaya gesek dapat dikurangi dengan cara :  Memperlicin permukaan benda yang saling bersentuhan, misalnya antara mesin dengan kopling dengan menambahkan pelumas.  Memisahkan dua permukaan yang bersentuhan dengan lapisan udara, misalnya pada kapal hovercraft.  Menaikkan benda keatas roda untuk memudahkan bergerak.

3. Diketahui : m = 40 kg; g = 10 m/s 2 Ditanya : w…?

Jawab : w = m x g = 40 x 10 = 400N

4. Diketahui : m = 40 kg; g = 10 m/s 2 Ditanya : w…?

Jawab : w = m x g = 40 x 10 = 400N

BAB III HUKUM NEWTON STANDAR KOMPETENSI :

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR :

5.2. Menerapkan hukum Newton untuk menjelaskan berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari-hari

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI

 Mendemonstrasikan hukum I Newton secara sederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari  Mendemonstrasikan hukum II Newton dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari  Mendemonstrasikan hukum III Newton dan penerapannya dalam kehidupan sehari-

Hukum I Newton

Bunyi “ suatu benda yang diam akan tetap diam, dan benda yang sedang bergerak akan tetap bergerak pada lintasan lurus, jika tidak ada gaya lain yang bekerja pada benda” Hukum ini dikenal juga dengan “hukum kelembaman/inersia.” Secara matematis dapat dituliskan :

∑F = 0 Penerapan hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari :

1. Kendaraan yang semula diam kemudian tiba-tiba bergerak, mengakibatkan penumpang tersentak ke belakang

2. Kendaraan yang direm mendadak mengakibatkan penumpang tersentak ke depan.

3. Benda yang diletakkan di atas kertas, apabila kertas ditarik secara cepat maka benda tidak akan terguling atau jatuh. Hukum II Newton Bunyi “ percepatan suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja pada benda, tetapi berbanding terbalik dengan massanya”. Secara matematis dapat dituliskan :

Dengan :

a = percepatan benda, m/s2 F = gaya, N atau kgm/s2 m = massa benda, kg.

Contoh soal!

1. Suatu benda massanya 3 kg, dikenai gaya sebesar 30 N. berapakah percepatan yang dialami oleh benda tersebut?

2. Sebuah sepeda motor melakukan percepatan 5 m/s 2 , jika massa sepeda motor 200 kg, berapakah gaya yang dihasilkan sepeda motor?

3. Sebuah mobil melakukan gaya 24000N, jika mobil menghasilkan percepatan 12 m/s 2 . Berapakah massa mobil tersebut?

Penyelesaian :

1. Diketahui : m = 3 kg

F = 30 N

Ditanya : a…? Jawab

2. Diketahui : a = 5 m/s 2 m = 200 kg

Ditanya : F…? Jawab

: F = m x a = 200 x 5 = 1000N

3. Diketahui : F = 24000 N a = 12 m/s 2 Ditanya : m …?

Jawab : m = F/a = 24000 : 12 = 2000 kg. Penerapan hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari :

1. Gerobak sapi yang ditarik dengan 4 ekor sapi lebih cepat dari pada yang ditarik 1 ekor sapi

2. Buah kelapa yang jatuh, saat semakin mendekati tanah kecepatannya semakin besar

3. Semakin kecil massa pembalap akan menguntungkan dalam perlombaan, karena percepatannya makin besar. Hukum III Newton Bunyi : “ jika benda pertama melakukan gaya (aksi) pada benda kedua, maka benda kedua akan memberikan gaya (reaksi) yang besarnya sama dengan gaya (aksi) tetapi arahnya berlawanan”. Dikenal juga dengan” hukum aksi-reaksi” Secara matematis dapat dituliskan

F aksi = - F reaksi

[tanda (-) berarti arahnya berlawanan]

Penerapan hukum III Newton dalam kehidupan :

1. Pada saat berenang, tangan kita mendorong air ke belakang sedangkan air mendorong tubuh kita ke depan

2. Roket mendorong gas ke arah bawah, sedangkan gas mendorong roket ke atas

3. Peluru mendorong senapan ke belakang, sehingga senapan mendorong peluru ke depan.

Rangkuman

1. Benda yang diam akan tetap diam, dan benda yang bergerak akan tetap bergerak selama tidak ada gaya lain yang mempengaruhi merupakan bunyi hukum I Newton

2. Percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massanya dan berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda

3. Besarnya gaya aksi sebanding dengan gaya reaksi dan arahnya saling berlawanan.

Evaluasi

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat! (skor =1)

1. Sifat benda yang cenderung mempertahankan geraknya disebut ….

2. Semakin besar massa benda, percepatannya akan semakin ….

3. Menurut hukum II Newton, percepatan benda berbanding lurus dengan ….

4. Satuan percepatan dalam SI adalah ….

5. Ketika bus berjalan dengan kelajuan tinggi direm, maka penumpang akan tersentak ….

6. Menurut hukum II Newton bahwa besarnya resultan gaya merupakan hasil perkalian antara … dan percepatan.

7. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak akibat gaya 20 N. Percepatan yang dialami oleh benda sebesar ….

8. Hukum III Newton juga disebut hukum ….

9. Jika kita mendorong air dengan gaya 40 N pada saat berenang, maka air akan membalas dengan gaya sebesar ….

10. Apabila sebuah buku tergeletak di atas meja maka besarnya resultan gayayang bekerja pada buku adalah ….

Jawablah pertanyaan berikut ini dengan jawaban yang baik dan benar! (skor = 5)

1. Sebuah delman didorong kuda dengan gaya 250 N. jika massa delman 500 kg, berapakah percepatannya?

2. Sebuah benda bergerak dengan percepatan 3 m/s2 jika dikenai gaya 12 N. Berapakah massa benda tersebut?

3. Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan percepatan 4 m/s2. Jika gaya gesek yang bekerja 500 N. berapakah gaya mesin mobil?

4. Tuliskan beberapa contoh penerapan hukum III Newton dalam kehidupan!

Kunci Jawaban Isian singkat

1. Inersia/kelembaman

6. massa

2. Kecil 2 7. 5 m/s

1. Diketahui :  F = 250 N; m = 500 kg Ditanya : a…?

Jawab 2 : = =

= 0,5 m/s

2. Diketahui : a = 3 m/s 2 ;  F = 12 N Ditanya : m…?

Jawab : =

3. Diketahui : m = 1000 kg; a = 4 m/s 2 Ditanya :  F…?

Jawab :  F = m x a = 1000 x 4 = 4000 N

4. Contoh penerapan hukum III Newton pada kehidupan  Pada saat berenang, tangan kita mendorong air ke belakang sedangkan air mendorong tubuh kita ke depan  Roket mendorong gas ke arah bawah, sedangkan gas mendorong roket ke atas  Peluru mendorong senapan ke belakang, sehingga senapan mendorong peluru ke depan.

BAB IV ENERGI DAN USAHA STANDAR KOMPETENSI :

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR :

5.3. Menjelaskan hubungan bentuk energi dan perubahannya, prinsip “usaha dan energi” serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI :

 Menunjukkan bentuk-bentuk energi dan contohnya dalam kehidupan sehari-hari  Mengaplikasikan konsep energi dan perubahannya dalam kehidupan sehari-hari  Membedakan konsep energi kinetik dan energi potensial pada suatu benda yang bergerak  Mengenalkan hukum kekekalan energi melalui contoh dalam kehidupan sehari-hari  Menjelaskan kaitan antara energi dan usaha  Menunjukkan penerapan daya dalam kehidupan sehari-hari

Pengertian dan Bentuk-bentuk energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha Satuan energi dalam SI adalah Joule (J), satuan lain ada erg dan kalori Hubungan antar satuan

Macam-macam bentuk energi :

1. Energi kimia, adalah energi yang tersimpan dalam suatu zat. Misal energi yang tersimpan pada bahan makanan, baterai, minyak bumi

2. Energi bunyi, adalah energi yang dihasilkan dari benda yang bergetar

3. Energi cahaya, adalah energi yang dihasilkan oleh radiasi sumber cahaya

4. Energi gerak/kinetik, adalah energi yang dihasilkan oleh benda karena kelajuannya

5. Energi listrik, energi yang ditimbulkan oleh muatan muatan listrik yang bergerak dalam suatu penghantar

6. Energi kalor, adalah energiyang dihasilkan karena tumbukan partikel-partikel dalam benda sehingga mempengaruhi suhu benda.

7. Energi potensial, adalah energi yang tersimpan pada benda karena kedudukannya

8. Energi mekanik, energi gabungan antara energi potensial dan energi gerak/kinetik

9. Energi nuklir, energi yang timbul dari reaksi inti atom.

Perubahan Bentuk Energi

Tabel 3.1 Perubahan bentuk energi

NO Perubahan bentuk energi

Contoh

1 Energi listrik menjadi energi kalor setrika listrik, magic jar

2 Energi listrik menjadi cahaya

lampu neon

3 Energi gerak menjadi energi bunyi gitar yang dipetik

4 Energi gerak menjadi energi kalor telapak tangan yang digesek

Hukum Kekekalan Energi Bunyi hukum kekekalan energi “ energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya dapat berubah dari suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lain

Energi Potensial Energy yang tersimpan pada benda karena kedudukannya

Dirumuskan dengan Ep = m x g x h Keterangan Ep = energi potensial benda (J) m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s 2 )

h = ketinggian benda (m) Contoh soal Buah kelapa yang massanya 1,2 kg berada pada pohon setinggi 5 m. Jikapercepatan gravitasi di

tempat itu 10 m/s2, berapakah besar energi potensialyang dimiliki buah kelapa tersebut? Penyelesaian: Diketahui

: m = 1,2 kg; h = 5 m; g = 10 m/s2 Ditanyakan : Ep= . . . ? Jawab

:Ep= m xg xh = 1,2 x 10 x 5= 60 J Jadi, energi potensial yang dimiliki kelapa tersebut sebesar 60 J

Latihan soal!

1. Sebutir kelapa massanya 2 kg berada di pohon yang memiliki ketinggian 5 m. jika percepatan gravitasi bumi di tempat itu 9,8 m/s 2 . Berapakah energi potensial yang dimiliki

kelapa tersebut?

2. Sebuah benda massanya 25 kg terletak di atas tanah setinggi 10 m, jika percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s 2 . Berpakah energi potensial benda tersebut?

Penyelesaian !

1. Diket 2 : m =2kg; h=5m; g=9,8 m/s Ditanya : Ep…?

Jawab : Ep = m.g.h = 2 x 9,8 x 5 = 98 J

2. Diket 2 : m=25 kg; h=10m; g=9,8 m/s Ditanya : Ep…?

Jawab : Ep = m.g.h = 25 x 9,8 x 10 = 2450 J

Energi Kinetik

Energi yang dihasilkan oleh benda karena kelajuannya Dirumuskan dengan

Ek = Keterangan

Ek = Energi kinetik (J) m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s 2 ) Contoh soal

Seorang anak yang massanya 40 kg berlari dengan kecepatan 5 m/s. Berapakahenergi kinetik yang dimiliki oleh anak tersebut? Penyelesaian: Diketahui

: m = 40 kg; v = 5 m/s Ditanyakan : Ek = . . . ?

2 Jawab 2 :Ek= ½ m .v = ½ x 40 x 5 = 500 J Latihan soal!

1. Sebuah benda yang massanya 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. hitunglah energi kinetik benda tersebut!

2. Sepeda motor meluncur dengan kecepatan 5 m/s, jika massa sepeda 20 kg maka berapakah besar energi kinetiknya?

Penyelesaian!

1. Diket : m = 2 kg, v = 4 m/s Ditanya : Ek…?

2 Jawab 2 : Ek = ½ mv = ½ 2 (4) = 16 J

2. Diket : m = 20 kg, v= 5 m/s Ditanya : Ek…?

2 Jawab 2 : Ek = ½ mv = ½ 20 5 = 250 J

Energi Mekanik

Ketika batu kamu jatuhkan dari suatu ketinggian, terjadiperubahan energi yaitu energi potensial menjadi energikinetik. Pada akhirnya, energi kinetik ini pun akan berubahmenjadi bentuk lain ketika batu sampai di lantai. Marilahkita selidiki hukum kekekalan energi pada kasus benda jatuhbebas.Pada sebuah benda yang jatuh bebas, terdapat dua buahenergi yaitu energi mekanik.Energi mekanik terdiri atasenergi potensial dan energi kinetik.

Meskipun energipotensial benda yang jatuh bebas akan semakin kecil ketikaketinggian semakin rendah, tetapi di sisi lain energikinetiknya bertambah. Dengan demikian energi mekaniknyatetap sama (konstan). Kekekalan energi mekanik pada bendajatuh bebas dapat diilustrasikan seperti pada gambar di samping. Dirumuskan dengan

Em = Ep + Ek atau Em = m x g x h + ½ m x v 2 Pada kedudukan 1, energi mekanik seluruhnya merupakan energi potensial.Dapat dituliskan sebagai

berikut. E m =E p =m×g×h Pada kedudukan 2, energi mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik.Dapat dituliskan sebagai berikut.

E m =E p +E k

=m×g×h+ 2 ½mv

Pada kedudukan 3, energi mekanik seluruhnya merupakanenergi kinetik.Dapat dituliskan sebagai berikut. E 2

m =E k = ½mv

Contoh soal! Sebuah pesawat terbang pada ketinggian 0,75 km bergerak dengan kecepatan 150 m/s, jika

massa pesawat 1,5 ton dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s 2 . Hitunglah energi mekaniknya! Penyelesaian!

Diket 2 : h = 0,75 km = 750 m; v = 150 m/s; m=1,5 ton=1500kg; g =9,8 m/s Ditanya : Em…?

Jawab : Em = m x g x h + ½ m x v 2

2 = 1500 x 9,8 x 750 + ½ 1500 x 150 = 11025000 J + 16875000 J = 27900000 J Usaha

Pada saat benda dikenakan gaya akan mengalami perpindahan tempat. Nah hasil kali antara gaya dengan perpindahannya itulah yang disebut dengan usaha Secara matematis usaha dirumuskan dengan

W=F×s Keterangan W = usaha, satuan J atau Nm

F = gaya, satuan N s = perpindahan, satuan m. Contoh soal : Suatu gaya sebesar 30 N menyebabkan benda berpindah sejauh 2 meter. Berapakah besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut? Penyelesaian : Diket : F = 30 N; s = 2 m Ditanya

: W …? Jawab : W =F x s = 30 N x 2 m = 60 J Latihan soal!

1. Budi mendorong meja dengan usaha sebesar 80 J, meja berpindah sejauh 2 meter. Berapakah gaya yang diberikan Budi terhadap meja?

2. Perhatikan gambar berikut ini !

25 N

5N

s = 3 meter

Berapakah usaha dari gaya di atas?

3. Sebuah mobil melakukan usaha sebesar 6000 J. berapakah perpindahan yang dilakukan mobil tersebut jika gaya yang dikerjakan mobil sebesar 600 N?

Penyelesaian

1. Diket : W = 80 J; s = 2 m Ditanya : F…?

Jawab : = = = 40

2. Diket : Σ F = 25 N – 5N = 20N; s = 3m Ditanya : W…? Jawab

:W= Σ F x s = 20N x 3 m =60 J

3. Diket : W = 6000 J; F = 600N Ditanya : s…?

Jawab : = =

Hubungan Usaha dan Energi Usaha dengan energi potensial

Ep2 Kamu memegang batu pada suatu ketinggian h 1 , kemudian

h 2 batu tersebut kamu ubah kedudukannya ke tempat yang lebih

tinggih 2 . Untuk melakukan itu, otot tanganmu melakukan

usaha yang besarnya sama dengan selisih energi potensial pada s

ketinggianh 2 (E p2 ) dan energi potensial pada ketinggian h 1 (E p1 ).

W = Ep2 – Ep1

Ep1

Usaha dengan energi kinetik Ek1

Ek2

Sebuah mobil bergerak dengan laju v 1 . Oleh karena kelajuan

F ini, mobil tersebut mempunyai energi kinetik E k1 . Jika pengemudi menginjak pedal gas untuk menambah laju

mobilnya hingga menjadi v 2 , energi kinetik mobil tersebut berubah menjadi E k2 . Untuk melakukan penambahan laju s

mobil tersebut, mesin mobil dikatakan melakukan usaha.

Besar usaha ini sama dengan selisih energi kinetiknya

W = Ek2 – Ek1

Daya

Didefinisikan sebagai perubahan usaha atau energi tiap waktunya. Secara matematis, dirumuskan :

= atau

P = daya, satuan watt atau J/s

F = gaya, satuan N W= usaha atau energi, satuan J v = kecepatan, satuan m/s

t = waktu, satuan s s = perpindahan, satuan m Contoh soal! Dalam waktu 20 sekon, sebuah magic jar menghasilkan usaha sebesar 900 J. berapakah besarnya daya yang dibutuhkan magic jar tersebut? Penyelesaian Diket : t = 20 s;

W = 900 J

Ditanya : P…? Jawab : = =

Rangkuman

1. Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha

2. Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi dapat berubah menjadi bentuk energi lain merupakan bunyi hukum kekekalan energi.

3. Energi kinetik adalah energi yang didapat benda karena kelajuannya

4. Energy potensial merupakan energi yang tersimpan dalam benda karena kedudukannya.

5. Hasil kali antara gaya dengan perpindahannya disebut usaha

6. Perubahan usaha/energi tiap detik dinamakan daya Evaluasi

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat! (skor =1)

1. Energi yang tersimpan dalam benda karena kedudukannya disebut energi ….

2. Satuan energidalam SI adalah ….

3. Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan merupakan bunyi hukum ….

4. Pada kompor gas yang menyala, terjadi perubahan energi … menjadi energi kalor.

5. Usaha dirumuskan sebagai hasil kali … dengan perpindahannya.

6. Suatu benda bergerak sejauh 5 meter dengan gaya 50 N, maka besarnya usaha benda itu ….

7. Perubahan usaha tiap detik disebut ….

8. Kelapa yang berada di atas pohonnya, menyimpan energi ….

9. Usaha suatu benda sebesar 40 J selama 10 sekon, maka daya benda itu …

10. Energi gabungan antara energi kinetik dan potensial disebut …. Jawablah pertanyaan berikut ini dengan jawaban yang baik dan benar! (skor = 5)

1. Sebuah benda bermassa 3 kg berada di atas permukaan tanah. Apabila benda tersebut memiliki energi potensial sebesar 3000 J, berapakah ketinggian benda jika percepatan

gravitasi yang bekerja pada benda 10 m/s 2 ?

2. Jika sebuah benda bergerak dengan kecepatan 4 m/s dan memiliki massa100 kg, Berapakah energi kinetik benda tersebut?

3. Tono dan Andre mendorong lemari, masing-masing dengan gaya 50N dan 60N. Apabila lemari berpindah sejauh 2 meter. Berapakah besar usaha mereka?

4. Sebuah oven menyala dalam waktu 30 menit. Energi kalor yang dilepaskan oven sebesar 540.000 J. Berapakah daya oven tersebut? Kunci Jawaban Isian Singkat

1. Potensial

6. 100 J

2. Joule (J)

7. Daya

3. Kekekalan energi

10. Energi mekanik

Uraian

1. Diket 2 : m =3 kg; Ep = 3000J; g = 10 m/s Ditanya : h…?

Jawab :h= × = × =

2. Diket : v = 4 m/s; m=100kg; Ditanya : Ek….? Jawab

: Ek = × × = × 100 × 4 = 50 × 16 = 800

3. Diket : ΣF=50N+60N=110N; s= 2 m Ditanya : W…? Jawab

:W= ΣF x s = 110 x 2 = 220J

4. Diket : t=30 menit=1800s; W=540000J Ditanya : P…?

Jawab : = =

BAB V PESAWAT SEDERHANA STANDAR KOMPETENSI :

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR :

5.4. Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI :

 Menunjukkan penggunaan beberapa pesawat sederhana yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari

misalnya tuas (pengungkit), katrol tunggal baik yang tetap maupun yang bergerak, bidang miring.

 Menyelesaikan masalah secara kuantitatif sederhana yang berhubungan dengan pesawat sederhana

Alat sederhana tanpa mesin atau listrik yang dapat mempermudah pekerjaan manusia Alat yang akan dibahas meliputi :

Pengungkit/Tuas

lb

lk

w = beban

lb = lengan beban

T = titik tumpu

lk = lengan kuasa

F = gaya Secara matematis, dirumuskan W x lb = F x lk Dengan Dimana KM adalah keuntungan mekanis dari alat tersebut. Semakin tinggi nilai KM maka gaya kuasa yang dibutuhkan untuk mengangkat beban akan semakin kecil.

Ada 3 tipe tuas :

a. Tuas tipe I Apabila titik tumpu berada di tengah antara beban dan kuasa. Contoh alat : jungkat-jungkit, alat pemotong kuku, gunting, linggis ceweng

Gb 5.1 gunting

b. Tuas tipe II Apabila beban berada di tengah antara tumpu dan kuasa

Contoh : pembuka botol, pemecah kemiri, gerobak roda Satu

Gb 5.2 pembuka tutup botol

c. Tuas tipe III Apabila kuasa berada di tengah antara beban dan tumpu

Contoh :pinset, penjepit roti, staples

Gb 5.3 Penjepit roti

Katrol

Katrol dibedakan dalam 3 jenis, yaitu :

a. Katrol Tetap

TA : Lengan Beban TB : Lengan kuasa

TA = TB W : Beban

F : Kuasa

=1 F

TA : Lengan beban AB : Lengan kuasa

AB = 2 TA W : beban

c. Sistem Katrol

Merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol bergerak.KM pada katrol jenis ini

tergantung jumlah tali yang menghubungkan antar katrol. Pada gambar disamping KM = 4

Bidang Miring

× ℎ = × w : berat benda, N

h : ketinggian, m

F : gaya/kuasa, N s : panjang bidang

h miring

contoh alat yang menggunakan prinsip bidang miring :

pisau, jalan di pegunungan, baji/mata kampak,

sekrup,paku,pahat.

Gb.5.4 Benda miring

ContohSoal !

1. Perhatikan gambar :

Apabila panjang tuas 5 meter dan jarak antara beban dengan tumpu 2 meter, berat benda 150N. berapakah gaya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat benda? Dan hitung pula Kmnya?

2. Sebuah bidang miring digunakan untuk menaikan benda. Apabila ketinggian tempat 2 m, panjang bidang miring yang digunakan 6 m, berapa gaya yang diperlukan untuk menaikkan benda tersebut? Jika berat benda 150N dan berapa KM dari bidang miring tersebut?

3. Apabila berat benda 200N, panjang bidang miring 5 m dan gaya untuk menaikkan benda 100N. berapakah KM dari bidang miring tersebut dan berapa ketinggian benda?

4. Sebuah benda seberat 300N diangkat menggunakan katrol bergerak. Berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut? Jawaban :

1. Diket : lb = 2 m; lk = 5-2=3 m; w = 150N Ditanya : F…? dan KM…?

Jawab × : = = = 100 ;

2. Diket : h = 2m; s = 6m; w = 150 N Ditanya : F…?dan KM…?

Jawab × : = = = 50 ;

3. Diket : w = 200N; s = 5 m; F = 100N Ditanya : KM…?dan h…?

4. Diket : w = 300N diangkat dengan katrol bergerak (KM = 2) Ditanya : F…?

Jawab : =

Rangkuman

1. Alat tanpa listrik yang dapat mempermudah kerja manusia disebut pesawat sederhana

2. Apabila titik tumpu berada di tengah antara beban dan kuasa, maka termasuk tuas tipe I

3. Apabila titik beban berada di tengah antara tumpu dan kuasa, digolongkan tuas tipe II

4. Tuas tipe III, memiliki titik kuasa di tengah antara tumpu dan beban.

5. Katrol tetap memiliki KM = 1, sedangkan katrol bergerak memiliki KM 2.

6. Beberapa alat yang menggunakan prinsip bidang miring diantaranya pisau, mata kampak, paku dan pahat.

Evaluasi

Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat! (skor =1)

1. Jungkat-jungkit termasuk tuas tipe ….

2. Tuas yang memiliki titik beban di tengah termasuk tipe ….

3. Alat penjepit roti menggunakan prinsip tuas tipe ….

4. Katrol bergerak memiliki keuntungan mekanis sebesar …

5. Apabila Budi ingin menaikan beban sebesar 50N dengan katrol tetap, maka Budi harus mengeluarkan gaya sebesar ….

6. Jalan di pegunungan menggunakan prinsip ….

7. Pancing termasuk alat yang menggunakan prinsip ….

8. Tuas tipe … memiliki titik tumpu ditengah antara beban dan kuasa.

9. Untuk menaikan benda seberat 200 N dengan gaya 50 N, diperlukan bidang miring dengan keuntungan mekanis sebesar ….

10. Katrol … memiliki keuntungan mekanis sama dengan 1. Jawablah pertanyaan berikut ini dengan jawaban yang baik dan benar! (skor = 5)

1. Apabila panjang lengan kuasa suatu tuas 2,5 m dan panjang lengan bebannya 0,5 m digunakan Andi untuk mengangkat benda seberat 500N. Berapakah gaya yang diperlukan?

2. Untuk menaikkan drum seberat 150 N ke atas truk setinggi 1,5 m, diperlukan gaya 50 N. Berapakah panjang bidang miring yang digunakan untuk menaikkan drum tersebut?

3. Sebuah katrol memiliki keuntungan mekanis = 2, digunakan untuk menaikkan beban 150 N. Berapa gaya yang diperlukan, dan apa jenis katrolnya?

4. Sebuah papan akan digunakan untuk menaikkan tong 250N ke atas truk setinggi 1 m. Apabila keuntungan mekanis papan tersebut sama dengan 2. Berapa panjang papan dan gaya yang diperlukan untuk menaikkan tong tersebut?

Kunci Jawaban Isian Singkat

1. Tipe 1

6. Bidang miring

2. Tipe 2

7. Tuas tipe 3

3. Tuas tipe 3

10. Tetap Uraian

5. 50 N

1. Diket : lk = 2,5 m; lb= 0,5 m; w = 500 N Ditanya : F…?

Jawab ×, : = =

2. Diket : w = 150N; h = 1,5 m; F = 50N; Ditanya : s…?

Jawab ×, : = = = 4,5

3. Diket : KM = 2; w = 150 N Ditanya : F…?termasuk katrol…? Jawab

: karena KM=2 maka termasuk jenis katrol bergerak =

4. Diket : w= 250N; h=1m; KM =2 Ditanya : F…?dan s…?

Jawab × : = = = 125 ; = = =2

BAB VI TEKANAN

STANDAR KOMPETENSI

5. Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

KOMPETENSI DASAR

5.5. Menyelidikitekanan pada benda padat, cair, dan gas serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI

 Menemukan hubungan antara gaya, tekanan, dan luas daerah yang dikenai gayaMengaplikasikan prinsip

bejana berhubungan dalam kehidupan sehari-hari

 Mendeskripsikan hukum Pascal dan Hukum Archimedes melalui percobaan sederhana serta penerapannya

dalam kehidupan sehari-hari

 Menunjukkan beberapa produk teknologi dalam kehidupan sehari-hari sehubungan dengan konsep benda

terapung, melayang dan tenggelam

 Mengaplikasikan konsep tekanan benda padat, cair, dan gas pada peristiwa alam yang relevan

Tekanan Pada Zat Padat Tekanan merupakan gaya pada setiap luas permukaan. Sehingga secara matematis, tekanan dapat dirumuskan dengan :

Keterangan P = tekanan, satuan Pa (baca: pascal) atau N/m

F = gaya, satuan N

2 A = luas permukaan benda, satuan m Berdasarkan rumus diatas, maka tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik

dengan luas permukaan. Artinya luas permukaan benda semakin kecil maka tekanan justru akan semakin besar. Coba renungkan hal dibawah ini! Jika kalian berjalan dengan menggunakan sepatu model hak (jinjit) dengan sepatu biasa (tnpa hak) pada jalan yang becek. Kira –kira apakah yang akan terjadi? Ya, benar sepatu jinjit akan menyebabkan kita mudah terperosok pada lumpur tanah yang becek dibandingkan sepatu tanpa hak. Hal ini karena luas permukaan benda yang bersentuhan dengan tanah pada sepatu jinjit lebih kecil, sehingga tekanannya justru lebih besar dibanding sepatu tanpa hak. Contoh soal :

Sebuah benda memberikan gaya sebesar 30 N, jika luas permukaannya 1 m 2 . Berapakah tekanan yang diberikan benda tersebut?

Penyelesaian! Diket : F = 30 N; A = 1 m 2

Ditanya : P…? Jawab : = = = 30 Latihan soal!

1. Benda dengan berat 25 N, ternyata memberikan tekanan sebesar 12,5 Pa. berapakah luas permukaan benda tersebut?

2. Apabila suatu benda memberikan tekanan sebesar 50 Pa, sedangkan luas permukaan benda 25cm 2 . Berapakah gaya yang dihasilkan benda tersebut?

3. Suatu kubus memberikan gaya sebesar 60 N apabila panjang sisi kubus tersebut 10 cm. berapakah tekanan yang dapat diberikan oleh kubus? Jawaban

1. Diket : F = 25N; P = 12,5Pa Ditanya : A…? Jawab 2 : = =

, =2 m

2 2. Diket 2 : P = 50Pa; A = 25 cm = 0,0025 m Ditanya : F…?

Jawab : F = P x A = 50 x 0,0025 = 0,125N

2 3. Diket 2 : F = 60N; s kubus = 10 cm maka A = s x s = 10 x 10 =100 cm =0,01m Ditanya : P…?

Jawab : = = , = 6000

Tekanan Pada Zat Cair

Tekanan hidrostatis

Apabila kalian berdiri di tanah yang becek, maka meninggalkan bekas jejak kaki kita.Hal itu dikarenakan berat badan kita memberikan tekanan pada tanah.Semua materi memiliki berat, termasuk zat cair.Tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair disebut dengan tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh massa jenis zat cair, gravitasi dan kedalaman zat cair. Secara matematis dirumuskan :

P= xgxh

Dengan 2 P = tekanan hidrostatis, satuan Pa g = percepatan gravitasi, satuan m/s

3  = massa jenis, kg/m h = kedalaman zat cair, satuan m

Contoh soal : Seorang penyelam menyelam pada kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massajenis air

1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s 2 , tentukan tekanan hidrostatisyang dialami penyelam!

3 Diketahui:h= 10 m; 2  = 1.000 kg/m ; g = 10 m/s Ditanyakan: P = . . . ?

Jawab:P=  xgx h= 1.000x 10 x 10= 100.000 Pascal Latihan soal!

1. Jika seorang penyelam mengalami tekanan hidrostatis 150.000 Pa, massa jenis air

3 2 1.000 kg/m , dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s , tentukan kedalaman penyelamtersebut!

2. Tentukan tekanan yang dialami dinding kapal selam yang menyelam pada kedalaman400 m di bawah permukaan laut, jika massa jenis air laut 1.300 kg/m 3 dan percepatangravitasi bumi

10 m/s 2 ! Jawab

3 1. Diket 2 : P = 150000Pa;  = 1000 kg/m ; g = 10 m/s Ditanya : h …?

Jawab : ℎ =  × =

= 15

3 2. Diket 2 : h = 400 m;  = 1300 kg/m ; g = 10 m/s Ditanya : P…?

Jawab :P=  xgx h = 1300 x 10 x 400 = 5200000 Pa Penerapan tekanan hidrostatis dapat dilihat pada pembuatan bendungan.Hal ini ditunjukkan

dengan semakin menebalnya dindingbendungan ke arah dasar permukaan air, karena semakin dalam maka tekanan hidrostatis yang dihasilkan oleh air semakin besar.Untuk itulah bendungan dirancang sedemikian rupa. Hukum Pascal Tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Pernyataan tersebut lebih dikenal dengan hukum Pascal.Secara matematis dirumuskan dengan

P 1 =P 2

Dimana F 1 = gaya pada penampang 1, sat N

F 2 = gaya pada penampang 2, sat N

1 = luas penampang 1, sat m

2 = luas penampang 2, sat m

30

Alat teknik yang menggunakan prinsip Hukum Pascal diantaranya adalah : rem hidrolik, pompa hidrolik, dongkrak hidrolik dan alat pengangkat mobil serta mesin pengepres kapas/kempa Bejana berhubungan

Bejana berhubungan adalah dua buah bejana atau lebih yang

bagian dasarnya saling berhubungan.

“ Hukum bejana berhubungan, apabila ke dalam bejana

berhubungan diisikan air yang sejenis, maka permukaan zat

cair pada bejana itu terletak pada satu bidang datar.”

Gb 6.1. Bejana berhubungan

Hukum ini tidak berlaku apabila :  Diisi lebih dari satu jenis zat cair

 Zat cair dalam keadaan  Tekanan pada permukaan bejana

bergoyang

tidak sama  Dalam bejana terdapat pipa

kapiler.

Jika dalam bejana berhubungan terdapat dua jenis cairan yang berbeda, tinggi permukaan kedua zat tersebut dalam bejana berhubungan tidak akan sama. Hal ini disebabkan oleh massa jenis kedua zat cair tersebut yaitu air dan minyak goreng tidak sama.

P 1 P 2 Secara matematis, berlaku : P 1 =P 2

1 xgxh 1 =  2 xgxh 2

1 xh 1 =  2 xh 2

h 1 bidang batas h 2

3 Dengan  1 = massa jenis zat cair pada bejana 1, kg/m 3  2 = massa jenis zat cair pada, kg/m

h 1 = ketinggian zat cair pada bejana 1

h 2 = ketinggian zat cair pada bejana 2

Contoh soal! Sebuah pipa U berisi air dan minyak tanah seperti pada gambar. Massa jenis air 1 g/cm 3 .

Berapakah massa jenis minyak tanah? Penyelesaian.

3 Air minyak tanah Diket : 

1 = 1 g/cm ; h 1 = 8 cm; h 2 = 10 cm

2 = 0,8 g/cm

Latihan soal!

1. Jika tinggi minyak pada pipa I 10 cm dan massa jenisnya 800 kg/m 3 , sedangkan massa jenis air pada pipa II 1000 kg/m 3 , berapakah tinggi air pada pipa II?

2. Sebuah pipa U diisi dengan zat cair yang berbeda dengan massa jenis 1 gr/cm 3 dan 0,8

gr/cm 3 . Jika zat cair pertama ketinggiannya 20 cm, berapakah ketinggian zat cair kedua? Jawab

3 1. Diket 3 :h

1 =10 cm;  1 = 800 kg/m ;  2 = 1000 kg/m ;

Ditanya : h 2 …?

1 = 1 g/cm ;  2 =0,8 g/cm ;h 1 = 20 cm

Ditanya : h 2 …?

Jawab × : ℎ =

Peristiwa bejana berhubungan banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya:  air dalam teko,  alat pengukur kedataran suatu permukaan (water pass), dan  penyaluran air melalui selang pada tempat dengan ketinggian yang sama.

Hukum Archimides

“Suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya apung yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut.”

Jika berat benda di udara w u dan berat benda di dalam air w a maka besarnya gaya ke atas yang dialami benda adalah :

F a =w u –w a

Karena gaya ke atas sama dengan berat zat cair yang didesak oleh benda, maka besarnya gaya ke atas juga dapat dihitung dengan rumus :

F a =  a xV a xg

Dengan  3

a = massa jenis zat cair, kg/m V 3

a = volume zat cair yang didesak benda, m g = percepatan gravitasi, m/s 2

Contoh soal :

Sebuah benda bermassa jenis 1500 kg/m 3 berada dalam air yang memiliki massa jenis 1000 kg/m . Jika 2 percepatan gravitasi yang dialami benda 10 m/s 3 dan volume benda 2 m . Berapakah gaya ke atas yang

dialami benda? Penyelesaian

3 3 2 Diket : 3 

b = 1500 kg/m ;  a = 1000 kg/m ; g = 10 m/s ; Vb = 2 m

Ditanya : F a …? Jawab : V 3

a =V b =2m F a =  a xV a x g = 1000 x 2 x 10 = 20.000 N

Konsep terapung, melayang dan tenggelam

b) Melayang, benda berada di antara permukaan dan dasar zat cair. Hal ini terjadi karena massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.

c) Tenggelam, benda berada di dasar zat cair. Hal ini terjadi jika massa jenis benda lebih besar dibanding massa jenis zat cair. Penerapan hukum Archimides : 1) Kapal Laut

Badan kapal laut mempunyai rongga udara. Karena rongga udara ini, volume air laut yang dipindahkan olehkapal tersebut cukup besar sehingga sesuai prinsipArchimedes, kapal laut mendapatkan gaya apung yangcukup besar untuk menahan bobot kapal sehingga kapal dapat mengapung di permukaan air.

2) Kapal Selam Bentukbadan kapal selam dirancang agar dapat mengapung, melayang, dan tenggelam dalam air.Selain itu, dirancang untuk

dapat menahan tekanan air di kedalaman laut.Badan kapal selam

mempunyai rongga udara yang berfungsi sebagai tempat masuk dan keluarnya air atau udara. Ketika mengapung, rongga terisi dengan

udara sehingga volume air yang dipindahkan sama dengan berat

kapal. Sesuai dengan prinsip Archimedes, kapal selam akan mengapung. Ketika rongga katup atas dan katup bawah pada rongga

kapal selam dibuka, maka udara dalam rongga keluar atau air masuk mengisi rongga tersebut.Akibatnya, kapal mulai tenggelam. Katup

akan ditutup jika kapal selam telah mencapai kedalaman yang

Gb.6.2 Prinsip Kapal selam diinginkan. Dalam keadaan ini, kapal selam dalam keadaan melayang. Jika katup udara pada rongga dibuka kembali maka

volume air dalam rongga akan bertambah sehingga kapal selam akan tenggelam. 3) Jembatan Ponton

Peristiwa mengapung suatu benda karena memiliki rongga udara dimanfaatkan untuk membuat jembatan

yang terbuat dari drum-drum berongga yang dijajarkan melintang

aliran sungai. Volume air yang dipindahkan menghasilkan gaya apung yang mampu menahan berat drum itu

sendiri dan benda-benda yang melintas di

atasnya. Setiap drum penyusun jembatan ini harus tertutup agar Gb.6.3 Jembatan ponton air tidak dapat masuk ke dalamnya.

4) Hidrometer

Hidrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair. Cara penggunaan

alat ini adalah sebagai berikut. Hidrometer dimasukkan ke dalam zat cair yang

akan ditentukan massa jenisnya. Karena alat ini mempunyai rongga udara maka alat ini akan mengapung. Telah

disinggung sebelumnya,

peristiwa tenggelam dipengaruhi oleh massa jenis zat cair. Jika massa jenis zat

cair tempat hidrometer diletakkan

besar, ketinggian tabung hidrometer yang muncul semakin besar dan Gb 6.4 Hidrometer sebaliknya. Hidrometer sering digunakan untuk keperluan penelitian di bidang

kimia. Tekanan Udara Sama halnya dengan zat cair, udara juga menekan ke segala arah.Orang yang pertama kali mengukur tekanan udara yaitu Evangelista Torricelli.Ia berhasil menciptakan barometer (alat pengukur tekanan udara). Terdapat beberapa jenis barometer, yaitu:

a. Barometer air raksa Barometer yang digunakan oleh Torricelli termasuk barometer airraksa.Pada barometer air raksa terdapat skala yang menunjukkantekanan udara dalam cmHg.

b. Barometer air Barometer air pertama kali dibuat oleh Otto Von Genricke. Prinsipkerja barometer ini sama dengan barometer air raksa, perbedaannyaterletak pada zat cair pengisi barometer, yaitu air. Oleh karena massajenis air lebih ringan dibanding air raksa maka panjang tabung barometerair lebih panjang dibandingkan tabung barometer air raksa. Massa jenisair adalah 1.000 kg/m3 sehingga tinggi tabung yang diperlukan untukmengukur tekanan udara sebesar 1 atm = 76 cmHg = 100.000 Pascal adalah:

=  xgxh

= 1000 x 10 x h

h = 10 m

aeroidterdiri atas sebuah kotak logam yang berisiudara dengan

tekanan udara yang sangatrendah.Permukaan barometer dibuat bergelombang.Jarum penunjuk, pegas, serta angka-angkapada

skala barometer berbentuklingkaran.Barometer ini biasanya digunakanoleh para penerbang dan pendaki gunung.

Gb 6.5 aeroid

Perlu diketahui bahwa tekanan udara setinggi ± 800 m dari permukaan laut disebut dengan 1 atm. Evangelista memberikan kesimpulan bahwa besarnya tekanan 1 atm setara dengan tekanan air raksa setinggi 76 cm (76cmHg).

1 atm = 76 cmHg = 1 bar

5 5 2 1 atm = 10 Pa = 10 N/m

Semakin tinggi tempat maka tekanan udara semakin kecil.Alat untuk mengukur tekanan udara luar dan ketinggian tempat dari permukaan laut adalah altimeter. Setiap naik 100 m tekanan udara akan berkurang 1 cmHg. Hubungan antara tekanan udara dan ketinggian tempat :

Contoh soal: Di kota A, sebuah barometer menunjukkan skala 68cmHg. Berapakah tinggi kota A dari permukaan laut? Penyelesaian Diket : P = 68cmHg Ditanya : h…?

Jawab : = 76

Latihan soal!