Tekanan

 Rangkuman tentang Tekanan

Tekanan pada zat padat

,  F adalah gaya tekan,

dan  A adalah luas bidang tekan

Tekanan dalam Zat Cair

Hukum Pascal : Tekanan yang bekerja dalam zat cair suatu ruang akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata.

Beberapa alat yang memakai hukum pascal antara lain pompa hidrolik, dongkrak hidrolik, jembatan angkat.

Hukum Hidrostatis

Besar tekanan hidrostatis bergantung pada massa jenis zat ρ, percepatan gravitasi g, dan kedalam zat cair h. Pada kedudukan yang sama tekanan zat cair dalam suatu wadah sama besar dan menekan ke semua arah.

Bejana Berhubungan

Permukaan zat cair yang massa jenisnya sama,zat cairnya tidak bergerak dan berada di bejana  berhubungan, permukaannya akan sejajar. Kalau ada zat cair lain dengan massa jenis yang berbeda dimasukkan ke bejana tadi, maka kedua zat tidak akan bercampur, sehingga kedua permukaannya tingginya akan berbeda.

Kapilaritas

Gejala turun dan naik permukaan zat cair pada pipa kapiler atau pipa yang sempit disebut sebagai gejala kapilaritas. Di kehidupan sehari-hari kapilaritas sering ditemukan ,contohnya seperti ini..

• -  Naiknya air tanah pada dinding rumah sehingga dinding menjadi lembab.
• -  Naiknya air dari tanah ke puncak pohon, atau ke pucuk-pucuk daun melalui pembuluh dalam tanaman
• -  Air yang tumpah bisa diserap oleh spons, kain, atau kertas tisu
  
  
  

Hukum Archimedes

Sebuah benda yang dimasukkan sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut. Jika volume benda yang dimasukkan adalah V^’, massa jenis zat cair ρ,maka gaya Archimedesnya sama dengan :

    F_A = V´.ρ.gat 

Terapung : ρ_benda < ρ_{zat cair}

Melayang : ρ_benda = ρ_{zat cair}

Tenggelam : ρ_benda > ρ_{zat cair}

Berat benda dalam zat cair  : W_c = W_u – F_A

Contoh penggunaan hukum Archimedes :

Galangan kapal, kapal selam, kapal laut, hidrometer

Soal dan Jawaban Fisika

 Hambatan Listrik

iklan

1. Lihatlah gambar rangkaian hambatan di samping. Hambatan pengganti dari P sampai Q adalah :

A. 4 ohm            C. 12 ohm

B. 8 ohm            D. 24 ohm

Jawabnya adalah :

2. Berapakah besar hambatan pengganti dari titik R sampai titik S dari gambar berikut ini.

A. 2 ohm            C. 9 ohm

B. 5 ohm            D. 12 ohm

Jawabannya adalah : 

3. 

Ada rangkaian hambatan seperti gambar di samping, kalau kita hitung hambatan pengganti antara titik C sampai titik D adalah

A.18 ohm        C. 24 ohm

B. 20 ohm        D. 40 ohm

Coba cek olehmu,jawaban mana yang benar !

Solusi :

4. Coba perhatikan gambar rangkaian hambatan berikut :

Supaya hambatan total antara D dan E nilainya menjadi 3 ohm, silahkan kamu cari berapa nilai R yang cocok?

A. 4 ohm        C. 2 ohm

B. 3 ohm        D. 1 ohm

Jawabannya ini guys...

Latihan soal fisika

 Energi dan Daya Listrik

1) Sebuah kompor listrik mempunyai kapasitas daya  120 watt, dan tegangan 220 volt digunakan di sebuah rumah bertegangan listrik 220V untuk memasak air sebanyak 2 liter hingga suhunya mencapai 60^oC, jika kalor jenis air  C_air = 4200 J/kg^oC.  Berapa menit waktu yang dibutuhkan oleh pemakai kompor listrik itu ?

Solusinya begini guys...

     

iklan

2) Ada 10 liter air dingin dengan suhu 20^oC dipanaskan selama 15 menit. Kalau kompor listrik yang dipakai dayanya 2800 watt, dengan tegangan listrik 220 volt. Coba cari olehmu suhu akhir air itu jika kalor jenis air besarnya  4200 J/kg^oC.

Solusinya begini guys...

3) Pada sebuah lampu ada tulisan 200watt,220volt. Kalau lampu tersebut dipasang pada tegangan listrik di rumah sebesar 110 volt, coba hitung daya listrik yang dipakai oleh lampu itu !?

Jawabnya begini guys...

4) Di bawah ini terdapat rangkaian listrik tertutup yang dihubungkan dengan sumber GGL yang memiliki hambatan dalam r. Ternyata daya yang dihasilkan hambatan R₃ = 40 watt, berapakah daya yang ada pada hambatan R₄ ?

Solusinya gini aja...

5) Sebuah rumah sederhana menggunakan 4 buah lampu masing-masing 25 watt,menyala 6 jam setiap hari,sebuah televisi 100 watt yang dinyalakan selama 5 jam setiap malamnya, dan sebuah setrika listrik 250 watt dipakai 2 jam perhari. Kalau harga energi listrik dari PLN setiap kWh nya Rp.2000,00. Berapakah ongkos rekening listrik yang harus dibayar setiap bulannya (30 hari) ?

Jawabnya adalah : 

6)PLTA Cirata menghasilkan daya listrik 150 MW. Daya ini ditransmisi dengan tegangan 300 kV. Berapa besar daya yang terkirim sampai tujuan, jika kabel transmisinya memiliki hambatan 100 ohm ?

Jawabannya ini...

Nambah wawasan guys..

 

Pengembangan Hukum Lenz

Sudah selesai membaca yang ini : https://negeri-lagadar.blogspot.com/2021/10/nambah-wawasan-guys.html, kita lanjut ya..

Cara Kerja Tape Recorder

Perekam dari magnet merupakan tulang punggung teknologi di abad elektronik. Cara ini adalah cara yang paling fundamental untuk menyimpan informasi dengan permanen.

 

·  Dalam bidang audio, pita magnetic ( dalam bentuk kaset) adalah cara popular untuk menyebarkan musik.Kebanyakan orang membeli pita pre-recorded atau menggunakan tape dari CDs   

 · Dalam bidang video(gambar), video tape digunakan lebih luas baik dalam industri broadcast (siaran radio) dan di rumah-rumah untuk menyiapkan bahan buat tontonan pada VCRs.

 ·  Dalam bidang komputer, perekam magnet digunakan pada floppy disk, hard disk dan                             pita  Magnet sebagai cara utama untuk menyimpan data.

Kamu akan mempelajari alasan mengapa perekam magnet sangat popular, karena ini merupakan teknologi yang mudah dan murah dengan karakteristik penyimpanan yang lumayan lama (10 sampai 20 tahun).                           

 

Tape

Terdapat dua bagian untuk setiap sistem perekam audio magnetik : perekam itu sendiri ( yang juga bekerja sebagai alat playback / memainkan kembali) dan tape yang berfungsi sebagai penyimpan medium.

 

Kenyataannya tape amat simpel. Tape terdiri dari bahan dasar plastik yang rapat, pada bahan ini terikat lapisan butiran besi oksida. Oksida ini adalah campuran normal dengan bahan pengikat untuk mengikatnya ke plastik, dan bahan ini juga terdiri dari beberapa jenis minyak pelumas kering untuk menghindari kegagalan perekam.                                        Besi Oksida (FeO) merupakan karat merah yang biasa kita lihat. Ferit oksida (Fe₂O₃) adalah oksida besi yang lainnya. Maghemite

atau gamma ferid oksida adalah nama yang umum untuk bahan ini.                      

    Oksida ini adalah bahan ferromagnetik, yang berarti jika kamu membukanya terhadap medan    magnet, bahan ini akan menjadi magnet permanent akibat medan tersebut. Kemampuan itu menyebabkan tape magnet memiliki dua cirri-ciri yang menarik :

· Kamu dapat merekam apapun yang kamu inginkan secara instan dan tape akan mengingatkan apa yang kamu rekam untuk dimainkan kembali di setiap waktu.

· Kamu dapat menghapus tape dan merekam apapun pada setiap saat jika kamu menginginkannya.

Kedua keistimewaan ini membuat tape dan disket sangat popular – alat tersebut sangat instan dan sangat mudah diubah-ubah.

Bentuk yang asli tidak seluruhnya dalam bentuk pita/tape, kenyataannya berupa kawat baja yang padat. Kawat perekam diciptakan dalam tahun 1900 oleh Valdemar Poulsen. Para ahli dari Jerman menyempurnakan pita perekam yang pertama dengan menggunakan pita oksida pada tahun 1930. Pita yang asli muncul dalam bentuk gulungan. Pita yang berbentuk gulungan ini umumnya sekarang dikenal sebagai pita kaset atau compact cassette yang banyak dijual di pasaran. Kaset dipatenkan pada tahun 1964 dan akhirnya mengalahkan 8 pita sebelumnya yang berbentuk gulungan ,menjadi bentuk pita yang mendominasi industri suara.

Jika kamu melihat dalamnya kaset padat, kamu akan mendapatkan bahwa kaset itu alat yang sederhana. Kaset terdiri dari dua gulungan dan dua bagian pita yang panjang, dua pemutar dan dua belahan piringan luar dari plastic dengan lubang-lubang yang bervariasi dan alat pemutus arus untuk mengaitkan kaset ke dalam gerakannya. Juga terdapat bantalan kecil yang bekerja sebagai penghalang untuk merekam/memainkan kembali head(kepala) dalam tape player. Untuk kaset dengan durasi 90 menit, pitanya memiliki panjang 135 meter atau 443 kaki.

 Tape Recorder    

Tape recorder merupakan alat yang sangat sederhana, dan semua alat dari walkman sampai audiophile deck terbentuk dengan sederhana. Ide dasarnya menggunakan elektromagnet dengan mengaplikasikan fluks magnet ke oksida yang ada di pita. Oksida yang permanen menyebabkan fluks magnet dapat dimanfaatkan. Sebuah head perekam dari tape recorder berukuran sangat kecil, berbentuk elektromagnet yang melingkar dengan celah kecil di dalamnya, seperti berikut :                                

Elektromagnetnya sangat kecil – karena ukurannya harus pipih dan menembus celah. Elektromagnet ini terdiri dari inti besi yang dibungkus dengan kawat, seperti diperlihatkan pada gambar.                                                          Selama merekam,  sinyal audio dikirim melalui kumparan kawat untuk membuat medan magnet di dalam inti. Di celah, fluks magnetik membentuk pola lingkaran yang menyusuri dan menyebrangi celah (gambar pola berwarna merah), fluks ini merupakan oksida magnet pada pita. Selama playback (pemutaran kembali), gerakan pita menarik medan magnet yang bervariasi bentuknya , menyebrangi celah. Medan magnet yang bervariasi ini terbentuk di dalam inti dan di kumparan terdapat sinyal. Sinyal ini diperkuat di speaker.                        

Dalam permainan kaset yang normal, terdapat dua elektromagnet kecil yang sama-sama memiliki luas sekitar setengah luas tape. Ada dua head perekam berarti ada dua saluran dari program stereo, seperti ini :    

  

 

 

Bila kamu memutar tape kearah atas, kamu meluruskan setengah bagian lain dari tape dengan dua elektromagnet. Jika kamu melihat bagian dalam sebuah tape recorder, biasanya kamu akan melihat sesuatu seperti ini :

Di atas gambar ini terdapat dua roda gigi yang menggunakan kumparan di dalam kasetnya. Roda gigi ini satu berputar pada kumparan untuk menaikkan tape selama perekaman, memainkan kembali, bergerak maju dan mundur dengan cepat.

Di bawah ini dua roda gigi memiliki dua head (kepala).  Head di sebelah kiri merupakan head untuk menghapus, untuk menyapu bersih pita dari sinyal sebelum perekaman. Head yang ada di tengah merupakan head untuk merekam dan memutar kembali yang berisi dua elektromagnet yang kecil. Di sebelah kanan terdapat putaran/jangkar dan penjepit berputar, seperti terlihat di bawah ini :

 

Jangkar berputar pada laju yang sangat tepat untuk menarik pita melintasi head pada kelajuan ke kanan dengan tepat. Kelajuan standarnya adalah 1,875 inci per sekon (4,76 cm/s). Putaran yang sederhana menggunakan tekanan sehingga pita dengan kuat harus melawan putaran.

 

 Jenis Pita dan Penguatan       

Kebanyakan ujung tape deck yang lebih tinggi memiliki control seperti di bawah ini ,untuk perumusan dan penguatan. Kebanyakan tape yang berkualitas tinggi, memberitahukan padamu formulasinya melalui jenis pernyataannya. Terdapat empat jenis tape yang biasa digunakan sekarang :  

· Tipe 0 -  Ini adalah pita ferit oksida yang asli. Sekarang

    sangat jarang terlihat.

· Tipe 1 – Ini adalah pita ferit oksida yang asli, juga

   mengacu sebagai “penguatan yang normal”.

· Tipe 2 – Ini adalah pita “krom” atau CrO₂. Partikel

   partikel ferit oksida adalah campuran dengan kromium

   dioksida.    

· Tipe 4 – Ini adalah pita “logam”. Partikel logam lebih baik dari logam oksida untuk digunakan

   dalam pita.  

Kualitas suara akan membuktikan disaat kita beranjak dari satu tipe ke tipe berikutnya, dimana pita logam memiliki kualitas suara yang paling berkualitas. Tape deck biasa tidak dapat direkam ke dalam pita logam – tape deck tsb harus disetting untuk pita logam jika akan digunakan untuk merekam. Setiap tape player kapanpun dapat memainkan pita logam. Alat pengatur pada tape deck bisa kamu sesuaikan dengan kuat perekaman dan kuat sinyal terhadap jenis pita yang digunakan, sehingga kamu memperoleh suara yang terbaik.

Penguatan (bias) adalah sinyal khusus yang digunakan selama perekaman. Tape recorder sederhana yang pertama menggunakan sinyal audio yang kasar dengan electromagnet dalam head. Ini akan berfungsi, namun menghasilkan distorsi pada suara dengan frekuensi rendah. Sinyal penguat adalah sinyal 100 kilohertz yang akan ditambahkan ke sinyal audio. Penguat akan menggerakkan sinyal sehingga terekam dalam “porsi linear” di kurva magnet dari pita. Gerakan tersebut menyatakan bahwa pita menghasilkan kembali suara yang terekam di pita lebih tepat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Head untuk menghapus

 

Sebelum melalui head rekaman, pita dalam recorder(perekam) akan melalui head penghapus yang dipakai pada amplitudo tinggi, medan magnetik AC frekuensi tinggi diberikan pada pita untuk menghapus setiap sinyal yang terekam sebelumnya dan sepenuhnya  secara random menjadikan magnet emulsi magnetik. Secara khusus, pita akan melewati head penghapus segera sebelum melewati head perekam. Celah dalam head penghapus akan lebih lebar dibandingkan dengan yang di dalam head perekam; pita tetap dalam medan dari head yang lebih panjang untuk sepenuhnya menghapus setiap sinyal yang terekam sebelumnya.

 

 

 

Penguatan

          Pita perekaman yang teliti  membutuhkan frekuensi yang tinggi untuk menguatkan sinyal yang dipakai tape head   sepanjang sinyal memberi magnet pada pita dan membuat setiap bagian sinyal memiliki kondisi awal magnet yang sama untuk merekam. Hal ini yang menyebabkan pita magnet sangat sensitif terhadap magnet sebelumnya , sifat ini disebut dengan hysteresis.                 

 

 

Gambaran magnet dari sinyal bunyi dapat disimpan pada pita yang berbentuk butiran  oksida besi atau kromium dioksida yang bermagnet dalam emulsi magnet. Butiran yang sangat kecil bercampur pada dasar film polyester, tapi arah dan tingkat kemagnetannya dapat diubah untuk merekam sinyal masuk dari head pita.                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tape Playback 

 Pada saat pita magnet melalui di bawah head playback dari sebuah tape recorder, bahan ferromagnetik di dalam head pita akan menjadi magnet dan medan magnet menembus kumparan kawat yang melingkupi sekitarnya. Setiap perubahan dalam medan magnet akan menginduksi  tegangan  dalam kumparan sesuai hukum Faraday. Tegangan induksi yang terbentuk membentuk gambaran listrik dari sinyal yang terekam di pita.                           

Masalah : Kemagnetan dari emulsi/lapisan magnet sesuai dengan sinyal yang terekam pada saat tegangan induksi dalam kumparan sesuai dengan laju kemagnetan dalam kumparan yang berubah. Ini berarti, untuk sebuah sinyal dengan frekuensi dua kali lipat , sinyal keluarannya dua kali juga sama bagusnya sebagaimana derajat kemagnetan dari pita.                       Ini dibutuhkan untuk mengimbangi penambahan sinyal untuk menjaga frekuensi yang tinggi dari penambahan dengan faktor dua untuk setiap penambahan oktaf dalam nada. Proses penyeimbangan ini disebut ekualisasi.       

Induktansi

          Rangkaian yang dialiri arus bolak balik (AC) menyebabkan medan magnetik yang berubah-ubah nilai dan arahnya, hal ini disebabkan nilai dan arah arus bolak balik juga berubah-ubah. Medan magnetik seperti ini akan menginduksi rangkaiannya sendiri, sehingga timbul ggl induksi. Ggl induksi yang ditimbulkan oleh medan magnet dari rangkaian itu sendiri dikenal dengan ggl induksi diri.        Hukum Lenz menyatakan bahwa ggl induksi yang timbul akan menentang penyebabnya. Pada ggl induksi diri, arus yang berubah-ubah menimbulkan induksi, sehingga ggl induksi diri yang ada menentang perubahan arus yang menimbulkannya.Ketika arus membesar, ggl induksi diri menentang pertambahan arus, artinya pertambahannya terhambat. Arah ggl induksi diri berlawanan dengan arah arus. Pada saat arus berkurang, ggl induksi diri akan menentang pengecilan arus tsb, akibatnya arus cenderung dipertahankan seperti semula. Arah ggl induksi diri sama dengan arah arus. Untuk meyakinkan pendapat ini, cobalah kamu lakukan kegiatan penyelidikan berikut.

 

 Begitu saklar kamu hubungkan, lampu tidak akan menyala. Karena lampu tabung memerlukan tegangan minimal 40 V untuk menyala. Begitu arus masuk kumparan, di kumparan timbul medan magnetik, perubahan ini akan menimbulkan perlawanan. Berdasarkan hukum Lenz , perubahan ini menimbulkan arus yang tidak dapat mencapai nilai maksimum secara seketika. Waktu untuk mencapai nilai maksimum biasanya singkat. Begitu saklar diputuskan, lampu terlihat menyala sesaat, ini berarti pada ujung-ujung kumparan telah timbul tegangan yang cukup besar, sekurang-kurangnya 40 V. Hilangnya arus berarti hilang juga medan magnetik, sehingga ada perubahan medan. Jadi perubahan medan yang ditimbulkan oleh kumparan itu sendiri menginduksi ggl pada dirinya sendiri. Ggl inilah yang mengakibatkan lampu tabung menyala sesaat, segera setelah arus diputuskan.

          Jadi ,apabila sebuah lampu listrik yang sedang menyala diputuskan aliran listriknya, lampu tidak langsung padam, namun masih menyala sebentar, gejala ini juga termasuk induksi atau imbas diri. Arus dan Ggl yang timbul disebut arus imbas diri atau Ggl induksi diri yang besarnya :

 ,  dimana    E_i   :   Ggl imbas induksi diri dalam volt

                 D I :   Perubahan kuat arus selama selang waktu Dt dalam                             ampere

                   L   :   koefisien imbas diri (induktansi diri) dalam henry 

           Induktansi bersifat menghambat terjadinya perubahan tempat beradanya induktansi tsb. Jika induktansi cukup besar, arus tidak menjadi besar, dan tidak menjadi kecil dengan segera. Tanda minus (-) disesuaikan dengan hukum Lenz. Untuk Dt mendekati nol, maka persamaan ggl imbas diri dapat ditulis dengan

          Pada elektronika, sering ditemukan komponen yang memiliki induktansi tertentu, yang dikenal sebagai induktor.Contoh induktor misalnya solenoida. Sehingga hampir semua rangkaian boleh dikatakan sebagai induktor yang mempunyai induktansi (L), sama halnya setiap rangkaian mempunyai hambatan R. Induktansi bergantung pada bentuk, ukuran, juga keadaan di sekelilingnya. Bila zat ferromagnetik diselipkan ke dalam induktor, maka induktansi induktor akan bertambah besar. Kumparan yang panjang tentu induktansi lebih besar daripada kumparan yang pendek. Kumparan yang lebih rapat memiliki induktansi yang lebih besar pula,dst.

 

iklan

Induktansi pada Solenoida

 

Medan magnetik B di tengah-tengah solenoida yang panjang ,adalah B = µnI , dimana n = N/l

Sehingga  

Atau          

; dimana I adalah kuat arus pada solenoida, l panjang solenoida , dan N banyaknya lilitan. 

Berdasarkan Faraday, ggl induksi E_i memiliki nilai sebesar  

          

Jika sebuah solenoida memiliki panjang l dengan luas penampang A, diberi arus hingga mencapai maksimum sebesar I, setelah selang waktu Dt, maka fluks di dalam solenoida adalah BA. Sehingga perubahan fluks (DF) selama selang waktu Dt , sama dengan

, maka  

 ; karena energi sama dengan W  =  Dq E_i , kamu akan

mendapatkan

, dimana

 Namun arus yang mengalir berubah dari 0 sampai maksimum. Bila kita ambil rata-ratanya selama Dt, maka arus rata-ratanya

 

Jadi energinya berubah menjadi    :   

 .  Sedangkan energi magnetik yang tersimpan di dalam sebuah induktor besarnya sama dengan   

. Bila faktor W kita hilangkan, akan diperoleh :

,  dan bila faktor I  kita ganti, maka didapat :

 ,   akhirnya kita peroleh    

    dengan A sebagai luas penampang solenoida, N banyaknya lilitan, dan l panjang solenoida.

Suatu rangkaian atau bagian dari rangkaian yang memiliki induktansi disebut induktor, yang simbolnya adalah :  

 

 

Arah ggl induksi ditentukan dengan hukum Lenz.

 iklan

 

Contoh Soal  1:

Sebuah penghantar yang berjari-jari 3 cm terletak di medan magnet yang tegak lurus sebuah loop (kumparan). Jika jumlah lilitan 1000, sedangkan kuat medan magnet berubah dalam 10 milidetik dari 0,3 T menjadi 0,5 T. Berapa ggl induksi yang terjadi pada loop tersebut ?

 

Solusi :

  

(tanda – hanya menunjukkan hukum Lenz).

Contoh Soal 2 :

Suatu solenoida memiliki panjang 30 cm , mempunyai jumlah lilitan 2000 dengan penampang  2 cm². Berapa henry induktansi diri solenoida tersebut ?

Solusi :

 

Contoh Soal 3 :

Berapakah induktansi pada sebuah kumparan yang memiliki N lilitan kawat ?

Solusi :

Perhatikan rangkaian di samping. Pada awalnya lampu menyala ketika saklar S disambungkan, sehingga pada kumparan L timbul medan magnet. Saklar kita putus , medan magnet di L akan lenyap, sehingga ada perubahan fluks magnet. Akibatnya timbul arus induksi, lampu terlihat masih menyala sebentar, dan akhirnya mati. Ggl induksi yang terjadi adalah :

 

 

                   Sehinggga        

   , dimana  N = jumlah lilitan

      F = fluks magnet

      i   = arus listrik

      L  = koefisien induktansi diri