FISIKA TERAPAN

DOSEN PEMBIMBING :Drs. Zainuddin, M.Pd

OLEH:KELOMPOK 5

1.Armiah A1C4120142.Putri Diana Amrita A1C4120263.Yulia Nor Annisa A1C4120304.Maulida Muslimah A1C4120725.Ika Sri Wahyuningsih A1C4120826.Robith Syarifullah M A1C412208FI

SIKA

TER

APAN

GEJALA FISIKA BUATAN

B

1. Bandul yang diganggu kesetimbangannya akan berayun

• Bandul mengalami gerak harmonik dan berayun karena

adanya gaya. Gaya penyebab bandul berayun selalu

menuju kedudukan setimbangnya:

• Gaya (F) sebanding dengan simpangannya (x) dan

sebanding dengan konstanta gaya (k) :

• Dari persamaan diperoleh :

Keuntungan Mekanik :

𝑊𝑓 = 𝑊𝑏 𝐹 𝑠= 𝑤𝑦 𝐹 𝑠= 𝑤𝑠𝑖𝑛𝜃 𝐹 = 𝑤𝑠𝑖𝑛𝜃 ... sin𝜃 antara 0 dan 1 Syarat μ ≈ 0 dan 0º < 𝜃 < 90 º

Tangga umumnya dibuat miring dengan tujuan :1. Mengurangi keterjalan.2. Bidang miring dapat mempermudah

usaha, tetapi tidak mengurangi besarnya usaha yang harus dilakukan.

3. Kuasa yang diperlukan untuk menarik atau mendorong beban menjadi lebih kecil daripada beban harus diangkat secara vertikal.

4. Memperkecil gaya yang dikeluarkan dengan usaha tetap.

2. Tangga Umumnya Dibuat Miring

𝐾𝑚 = 𝑤𝐹= 𝑠𝑦

Gaya-gaya angin :a) Gaya aksial, gaya yang

mempunyai arah yang sama dengan angin.

b) Gaya sentrifugal, gaya yang meninggalkan titik tengah.

c) Gaya tangensial, gaya yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan produktif.

3. Angin bisa Menghasilkan Energi Listrik

𝐸 = 12𝑚𝑉2 𝑚= 𝐴𝑣𝑞

Rumus Kunci

Persamaan Umum:

Energi listrik diperoleh dengan cara berikut : Air yang memiliki energi potensial dibendung

pada waduk.

4. Air bisa Menghasilkan Energi Listrik

Air yang jatuh disalurkan melalui pipa pusat untuk diarahkan ke sudut – sudut turbin

sehingga energi kinetik air dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin.

Turbin dihubungkan dengan generator melalui satu proses sehingga generator turut berputar dan menghasilkan listrik.

Ep = mgh dan Ek = ½ mv2

Rumus Kunci:

Energi listrik diperoleh dengan cara berikut :Dengan menggunakan Grid-Connected panel sel surya Photovoltaic untuk perumahan, Modul sel surya Photovoltaic merubah energi surya menjadi arus listrik DC.

5. Cahaya bisa Menghasilkan Energi Listrik

Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan dialirkan melalui suatu inverter (pengatur tenaga) yang merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis akan mengatur seluruh sistem.

Bahan sel surya sendiri terdiri :1. Kaca pelindung dan material

adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan

2. Material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan

3. Semikonduktor p-type dan n-type untuk menghasilkan medan listrik

4. Saluran awal dan akhir untuk mengirim elektron ke perabot listrik

𝐸= 𝑚𝑐2𝑊= 𝜎𝑇4 𝑄𝑡 = 𝜎𝐴𝑇4

Pembuatan kapal merupakan penerapan Hukum Archimedes : “Benda di dalam zat cair akan mengalami pengurangan berat sebesar berat zat cair yang dipindahkan” Tiga keadaan benda di dalam zat cair:1. Tenggelam : W > Fa Þ rb > rz2. Melayang : W = Fa Þ rb = rz3. Terapung : W = Fa Þ rb.V= rz.V' ; rb

6. Kapal yang terbuat dari besi dapat mengapung

Keterangan: W = berat bendaFa = gaya ke atas = rz .V' .grb = massa jenis bendarz = massa jenis fluidaV = volume bendaV' = volume benda yang berada

dalam fluida

• Keadaan kapal tersebut dibuat berongga.• Ini menyebabkan volume air laut yang

dipindahkan kapal menjadi sangat besar. • Gaya apung sebanding dengan volume air yang

dipindahkan, sehingga gaya apung menjadi sangat besar.

• Gaya apung mampu mengatasi berat total kapal sehingga kapal laut dapat mengapung.

6. Kapal yang terbuat dari besi dapat mengapung

Rumus Kunci:Ph = r g h Pt = Po + Ph F = P h A = r g V

Keterangan: r = massa jenis zat cairh = tinggi zat cair dari permukaang = percepatan gravitasiPt = tekanan totalPo = tekanan udara luar

• Bentuk sayap pesawat yang melengkung dan lebih tebal di bagian depan daripada di bagian belakangnya menyebabkan :

• Garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawah, yang berarti kelajuan alir udara pada sisi bagian atas pesawat (v2) lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap (v1).V2 > V1

• Sehingga tekanan pada sisi bagian atas (P2) lebih kecil daripada sisi bagian bawah (P1).P2 < P1

7. Pesawat terbang lari kencang baru terbang

Persamaan gaya angkat pesawat :

7. Pesawat terbang lari kencang baru terbang

Rumus Kunci:

8. Efek Rumah KacaProses terjadinya efek rumah kaca :Energi yang dipantulkan dalam bentuk infrared tertahan oleh awan dan gas CO2 untuk dikembalikan ke permukaan bumi.

Dengan meningkatnya CO2 di atmosfer, maka akan semakin banyak gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap atmosfer.

Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat.

1

2

3

• Efek rumah kaca pertama kali diusulkan oleh:Joseph Fourier (1824)

• Ini merupakan proses pemanasan permukaan suatu benda langit (terutama planet dan satelit) yang disebabkan oleh komposisi dan keadaan atmosfernya.

Energi yang masuk ke bumi:1. 25% dipantulkan oleh awan atau

partikel lain di atmosfer2. 25% diserap awan3. 45% diserap permukaan bumi4. 5% dipantulkan kembali oleh

permukaan bumi

Laju kalor radiasi

= 𝑄𝑡 𝑒 𝜎𝐴𝑇4

8. Efek Rumah Kaca Akibat yang merugikan dari efek rumah kaca:1. Meningkatnya cekaman panas

pada binatang liar dan ternak.2. Meningkatnya resiko kerusakan

sejumlah tanaman pertanian.3. Berkurangnya produksi tanaman

pertanian oleh kekeringan dan banjir.

4. Meningkatkan banjir dan erosi.5. Meningkatkan resiko kebakaran

hutan.6. Meningkatkan kerusakan

ekosistem pantai.

9. Bak penampung WC berklosed harus diberi lubang

• Bak mampu mengalirkan kotoran ke I karena adanya perbedaan tekanan dan energi potensial.

• Apabila bak penuh, maka tekanan P besar oleh karena itu dibuat lubang untuk mengurangi tekanannya.𝑝I = 𝑝0 𝑝II = 𝑝0 + 𝜌𝑔ℎ ∆𝑃= 𝑝2 – 𝑝1 = 𝜌𝑔ℎ

• Selisih tekanan inilah yang menyebabkan fase turun dimana gaya pendorongnya adalah : ∆𝐹= ∆𝑃 = 𝜌𝑔ℎ 𝐴

10. Jalanan aspal yang menikung dibuat miring

Mobil bergerak pada tikungan yang di miringkan sengaja dibuat dengan tujuan :

Untuk menimbulkan gaya sentripetal pada mobil yang sedang berbelok Kelajuan maksimum mobil pada tikungan jalan yang dimiringkan agar tidak slip dengan asumsi jalan licin dapat diperoleh :

10. Jalanan aspal yang menikung dibuat miring

11. Satelit Bulan

• Satelit bergerak mengitari planet bumi dengan kelajuan v berlawanan arah jarum jam.

• Untuk tempat-tempat yang dekat permukaan bumi, jari-jari orbit r ≈ R

Pada orbitnya satelit (bermassa m) ditarik bumi dengan gaya gravitasi:

Gaya gravitasi ini berperan sebagai gaya sentripetal :

Sehingga,

11. Satelit Bulan

Percepatan gravitasi tempat-tempat yang dekat dengan permukaan planet:

𝐹G = 𝐺𝑚𝑀𝑟2 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐹G = 𝐺𝑚𝑀𝑅2

𝐹sp = 𝑚𝑣2𝑅

𝐹sp = FG

𝑚𝑣2𝑅 = 𝐺𝑚𝑁𝑅2

𝑣2 = 𝐺𝑀𝑅 atau 𝑣 = ට𝐺𝑀𝑅

𝑔 = 𝐺𝑀𝑅2 … 𝐺𝑀 = 𝑔 𝑅2

maka, 𝑣2 = 𝑔𝑅2𝑅 atau 𝑣 = ඥ𝑔𝑅

• Suhu di gunung lebih rendah daripada di pantai. Sehingga sesuai persamaan:

• Tekanan sebanding dengan temperatur (suhu).

• Dimana apabila tekanan rendah maka titik didihnya rendah, begitu pula sebaliknya.

12. Lebih cepat air mendidih di gunung daripada di pantai

𝑝𝑣 = 𝑛𝑅𝑇

𝑝 = 𝑛𝑅𝑇𝑉 →𝑝~ 𝑇

• Di gunung tekanannya rendah daripada pada pantai karena tekanan berkurang sesuai rumus :

• Dapat dilihat bahwa semakin tinggi tempatnya, semakin rendah tekanan serta semakin rendah pula titik didihnya.

• Maka, dapat dimisalkan :di gunung pada suhu 80oC air sudah mendidih sedangkan di pantai 100o C baru mendidih.

12. Lebih cepat air mendidih di gunung daripada di pantai

𝑝 = 𝑝0e-ky, 𝑦 = ketinggian

Kenapa baju putih terasa lebih sejuk dari baju hitam ?

karena, baju putih lebih banyak memantulkan kalor radiasi yang mengenainya, sekaligus juga pemancar kalor yang buruk. Berbeda dengan baju hitam lebih banyak menyerap kalor.

Rumus Kunci (rumus Stefan –boltzman) :

Dimana : e = 0 (warna putih)

13. Terasa lebih sejuk memakai baju putih di siang hari

𝑃𝐴= 𝐼= 𝑒𝛿𝑇4

14. Ujung selang air yang ujungnya terjepit airnya terpancar

• Pisau yang tumpul harus diasah (dipersempit permukaannya) agar lebih tajam.

• Dengan luas permukaan yang lebih kecil maka untuk besar gaya yang sama yang diberikan ke pisau saat digunakan maka tekanan yang dihasilkan oleh pisau yang tajam lebih besar daripada pisau tumpul.

• Ini sesuai dengan persamaan :𝑃= 𝐹𝐴

15. Pisau yang ditajami dengan cara mengasah

Keterangan : P = Tekanan (Pa) F = Gaya tekan (N) A= Luas bidang tekan (m2)

16. Paku yang lebih runcing tertancap lebih mudah

Karena ketika dikenakan gaya F yang bekerja pada permukaan sempit (runcing) paku maka tekanan yang dihasilkan lebih besar sehingga paku lebih mudah tertancap pada permukaan .

Kenapa paku runcing mudah menancap ?

F

𝑃= 𝐹𝐴 Keterangan : P = Tekanan (Pa) F = Gaya tekan (N) A= Luas bidang tekan (m2)

Persamaannya :

17. Pakaian warna gelap lebih cepat kering

Pakaian berwarna gelap mempunyai konduktivitas termal yang sangat baik untuk menghantarkan

panas.

Permukaan baju berwarna gelap tersebut akan menyerap energi dan memancarkan energi yang

lebih besar dibandingkan dengan baju yang berwarna terang, sehingga pakaian yang berwarna gelap akan lebih cepat kering.

Persamaannya :𝑄𝑡 = 𝑒 𝜎 𝐴 𝑇4

18. Ban sepeda di terik matahari dapat meletus

• Saat terkena panas matahari, volume udara dalam ban bertambah, sehingga udara menekan dinding ban semakin kuat.

• Pemuaian terjadi karena suhu di

luar ban pada saat itu tinggi. Sehingga, menyebabkan ban dalam sepeda tidak mampu menahan udara yang semakin meluas,

• Ban dapat meletus akibat dari pertambahan tekanan dan volume udara di dalam ban.

Rumus :

𝑉= 𝑉0(1+ 𝛾∆𝑡)𝑝1𝑉1𝑇1 = 𝑝2𝑣2𝑇2

Δ𝑉= 𝛾 𝑉0 ΔT

𝑝𝑉= 𝑛 𝑅 𝑇

19. Susah melihat orang yang berada di dalam mobil berkaca hitam

Persamaannya :

Orang tidak dapat melihat sesuatu yang berada di

dalam mobil yang berkaca warna hitam karena :

• Permukaan kaca berwarna hitam akan menyerap

dan memancarkan energi lebih besar.

• Warna hitam juga dapat membaurkan pemantulan

cahaya ke mata sehingga sulit melihatnya.

• Seperti yang diketahui, permukaan benda yang

hitam bersifat sebagai penyerap dan pemancar

kalor radiasi yang baik

𝑓= 𝑠𝑠′𝑠+ 𝑠′

20. Gelas yang tebal mudah pecah jika diisi air panas

Persamaannya :

Hal ini dikarenakan gelas kaca yang tebal lebih lambat menghantarkan panas dibandingkan dengan gelas kaca yang tipis .

• Retaknya gelas tebal ketika diisi air mendidih karena sisi dalam gelas memuai lebih dahulu daripada sisi luarnya.

• Dengan kata lain, gelas tiba-tiba pecah ketika diisi dengan air panas karena bagian dalam gelas sudah memuai sedangkan bagian luar gelas belum memuai.

𝑝𝑉= 𝑛 𝑅 𝑇 ;𝑄= 𝑚 𝑐 ∆𝑇

𝑝= 12 𝜌 ሺ𝑉2ሻ ∆𝐴= 𝐴0 𝛽 ∆𝑇

TERIMA KASIH