Berisi Materi Esensial Sesuai Kisi-Kisi Ujian Nasional 2018 Disertai Contoh Soal dan Pembahasan

Transkripsi

1 Berisi Materi Esensial Sesuai Kisi-Kisi Ujian Nasional 208 Disertai Contoh Soal dan Pembahasan Eka Purjiyanta, M. Pd. ERLANGGA DIBUAT UNTUK KESUKSESAN ANAK-ANAKKU KELAS IX SUKSES TRY OUT DAN UJIAN NASIONAL 208 DENGAN NILAI 00 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX

2 BAB I BESARAN, SATUAN, DAN PENGUKURAN A. Besaran dan Satuan. Besaran Pokok Besaran pokok di dalam Sistem Internasional ada 7 macam, yaitu: No. Besaran Pokok Satuan Lambang panjang massa waktu kuat arus listrik suhu intensitas cahaya jumlah mol zat meter kilogram sekon (detik) ampere kelvin candela mol m kg s A K Cd mol 2. Besaran Turunan Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Besaranbesaran yang tidak terdapat dalam besaran pokok adalah besaran turunan. Contoh besaran turunan: luas, volume, kecepatan, massa jenis, dan lain-lain No. Besaran Turunan Satuan Diturunkan dari Besaran Pokok Luas Volume Kecepatan Massa Jenis Berat Energi potensial Usaha m 2 m 3 m/s kg/m 3 kg.m/s 2 kg.m 2 /s 2 kg.m 2 /s 2 Luas diturunkan dari besaran panjang. Volume diturunkan dari besaran panjang. Kecepatan diturunkan dari besaran panjang dan waktu. Massa jenis diturunkan dari besaran massa dan panjang. Berat diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu. Energi potensial diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu. Usaha diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu. Keterangan: Besaran turunan dapat ditentukan berdasarkan satuan dari besaran turunan yang bersangkutan. Sedangkan satuan dapat diketahui berdasarkan rumusnya. Rumus berat: w = m.g memiliki satuan: kg. m/s 2 Rumus Usaha: W = F.S memiliki satuan: N.m = kg.m/s 2. m = kg.m 2 /s 2 B. Pengukuran. Pengukuran Panjang Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 2

3 a. Pengukuran panjang dengan penggaris Hasil pengukuran = 42 mm = 4,2 cm Hasil pengukuran panjang benda= 9 mm = 0,9 cm b. Pengukuran panjang dengan jangka sorong Cara menbaca alat ukur jangka sorong:. Perhatikan skala tetap yang berada di sebelah kiri skala nonius (2,4) 2. Perhatikan skala nonius yang berimpit (satu garis lurus) dengan skala tetap (6). Hasil Pengukuran: Diameter benda = 2,4 cm + (6 x 0,0 cm) = 2,4 cm + 0,06 cm = 2,46 cm (Angka 0,0 cm adalah ketelitian jangka sorong) c. Pengukuran panjang dengan mikrometer skrup Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 3

4 Cara menbaca alat ukur mikrometer skrup:. Perhatikan skala tetap yang berada di sebelah kiri skala putar (4,5). 2. Perhatikan skala putar yang berimpit (satu garis lurus) dengan skala tetap (38). Hasil Pengukuran = 4,5 mm + (38 x 0,0 mm) = 4,5 mm + 0,38 mm = 4,88 mm (Angka 0,0 mm adalah ketelitian mikrometer skrup) 2. Pengukuran Massa a. Pengukuran massa dengan neraca Ohaus b. Pengukuran massa dengan neraca pasar Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 4

5 3. Pengukuran Waktu 4. Pengukuran Suhu 5. Pengukuran Kuat Arus Listrik Batas alat ukur adalah 5 A Cara membaca alat ukur Amperemeter: Skala yg ditunjuk Arus listrik = Skala terbesar Lanjuk = x Bakur Lasar 9 I = x 5 A =,8 A 25 x Batas ukur Batas alat ukur adalah 25 ma I = 25 x 25 ma = 2,5 ma 50 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 5

6 BAB 2 SUHU DAN PEMUAIAN A. Suhu. Skala Suhu Termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin Hubungan antara termometer Celcius dan Farenheit adalah sebagai berikut: Rumus masing-masing termometer: t 0 C = 5 4 t 0 R t 0 C = 5 9 t 0 F + 32 t 0 F = 9 5 ( t 32 ) 0 C t 0 C = t K 2. Konversi Skala Termometer Konversi skala termometer digunakan untuk menentukan suhu suatu termometer yang belum memiliki skala. Contoh konversi suhu ditunjukkan oleh gambar di samping. Dari gambar di samping: 60 o A =. o B? ta bb tb bb ba bb ba bb Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 6

7 60 0 tb tb tb ½.(50) = tb = tb 50 tb = tb = 25 Jadi 60 o A = 25 o B Keterangan: ta = suhu termometer A tb = suhu pada termometer B bb = batas bawah ba = batas atas Contoh soal: ) Pada suatu percobaan pengukuran suhu, termometer Celcius menunjukkan skala 25 0 C. Tentukan suhu tersebut dalam derajat Farenheit! Diketahui : t 0 C = 25 0 C Ditanya : t 0 F Jawab : t 0 C = 5 9 t 0 F C = F + 32 Jadi, 25 0 C = 77 0 F = 45 0 F + 32 = 77 0 F 2) Pada suatu pengukuran suhu sebuah benda dengan menggunakan termometer Farenheit menunjukkan angka 40 0 F. Nyatakan suhu tersebut dalam derajat Celcius! Diketahui : t 0 F = 40 0 F Ditanya : t 0 C Jawab : t 0 F = 9 5 ( t 32 ) 0 C 40 0 F = 9 5 ( ) 0 C Jadi, 40 0 F = 60 0 C = 9 5 ( 08 ) 0 C = 60 0 C Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 7

8 B. Pemuaian. Pemuaian Panjang L t = L 0 ( + α. t ) L = L 0. α. t L = pertam batang panjang bahan ( m ) L t = panjang batang setelah dipanaskan ( m ) L o = panjang batang sebelum dipanaskan atau mula-mula ( m ) α = koefisien muai panjang batang atau benda ( / o C )... (α dibaca ALFA) t = perubahan atau kenaikan suhu (... o C ) 2. Pemuaian Luas A t = A 0 ( +. t ) A = A 0.. t A = pertambahan luas bahan ( m 2 ) A t = luas bahan setelah dipanaskan ( m 2 ) A o = luas bahan sebelum dipanaskan atau mula-mula ( m 2 ) = koefisien muai luas bahan atau benda ( / o C )... ( dibaca BETA ) t = perubahan atau kenaikan suhu (... o C ) Hubungan antara koefisien muai panjang () dan koefisien muai luas () dinyatakan dengan rumus: = 2. α 3. Pemuaian Volume V t =V 0 ( +. t ) V = V 0.. t V = pertambahan volume bahan ( m 3 ) V t = volume bahan setelah dipanaskan ( m 3 ) V o = volume bahan sebelum dipanaskan atau mula-mula ( m 3 ) = koefisien muai volume bahan atau benda ( / o C )... ( dibaca GAMMA) t = perubahan atau kenaikan suhu (... o C ) Hubungan antara koefisien muai panjang (α) dan koefisien muai volume () dinyatakan dengan rumus: = 3. α Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 8

9 Contoh soal: Pemuaian Panjang. Berapa pertambahan panjang batang tembaga yang panjangnya 60 cm, jika dipanaskan dari 0 0 C hingga 90 0 C? ( koefisie muai panjang tembaga = 0,00007 / 0 C ) Diketahui : L 0 = 60 cm Ditanya : L Jawab : t = 0 0 C t = 90 0 C C = 80 0 C t 2 = 90 0 C ( t = t 2 - t ) αt = 0,00007 / 0 C L = L 0. α. t L = 60 cm ( 0,00007 / 0 C ) C = 60 cm ( 0,0036 ) = 0,086 Jadi, pertambahan panjang batang tembaga tersebut 0,086 cm 2. Pada suhu 5 0 C batang baja panjangnya 50 cm. Hitunglah panjang batang baja setelah dipanaskan hingga 80 0 C! ( α baja = 0,0000 / 0 C ) Diketahui : t = 5 0 C Ditanya Jawab : : L t t 2 = 80 0 C t = t 2 t = 80 0 C 5 0 C = 75 0 C l 0 = 50 cm αb = 0,0000 / 0 C L t = L 0 ( + α. t ) = 50 cm { + ( 0,0000/ 0 C C )} = 50 cm ( + 0, ) = 50 cm (, ) = 50,238 cm Jadi, panjang batang baja setelah dipanaskan adalah 50,238 cm. Contoh soal: Pemuaian Luas. Plat besi tipis ( α besi = 0,00002/ o C ) pada suhu 30 o C luasnya 200 cm 2. Hitunglah luas plat besi pada suhu 0 o C! Diketahui : α besi = 0,00002/ o C ; β = 2α = 0,000024/ 0 C t = 30 o C t 2 = 0 o C t = t 2 t = 0 o C 30 o C = 80 o C A o = 200 cm 2 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 9

10 Ditanya: At Jawab: At = Ao ( + β.t) = 200 ( + 0, ) = 200 ( + 0,0092) cm 2 = ,384 cm 2 = 200,384 cm 2 Contoh soal: Pemuaian Volume Sebuah peluru dari bahan besi ( α besi = 0,00002/ o C ) pada suhu 20 o C volumenya 500 cm 3. Berapakah volume peluru besi pada suhu 90 o C? Diketahui : α besi = 0,00002/ o C γ besi = 3. α besi = 3. ( 0,00002/ o C ) = 0,000036/ o C t = 20 o C t 2 = 90 o C t = t 2 t = 90 o C 20 o C = 70 o C V o = 500 cm 3 Ditanya : V t Jawab : V t = V o ( + t ) = 500 cm 3 ( + ( 0,000036/ o C ). ( 70 o C ) = 500 cm 3 ( + 0,00252 ) = 500 cm 3 (,00252 ) = 50,26 cm 3 Bimetal Bimetal adalah dua logam yang koefisien muai panjangnya berbeda disatukan. Pada saat dipanaskan, bimetal akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya lebih kecil. Pada saat didinginkan, bimetal akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya lebih besar. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 0

11 Tabel bimetal dari berbagai bahan Bahan Bimetal Kuningan Baja Baja Besi Aluminium Besi Tembaga Platina Tembaga Seng Koefisien muai Arah Melengkung Keterangan panjang α (/ o C) Saat Dipanaskan Saat Didinginkan 2, ke arah baja ke arah kuningan α kuningan > α baja,. 0-5,. 0-5 ke arah baja ke arah besi α besi > α baja, , ke arah besi ke arah aluminium α aluminium > α besi,2. 0-5, ke arah platina ke arah tembaga α tembaga > α platina 0,9. 0-5, ke arah tembaga ke arah seng α seng > α tembaga 2, Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX

12 BAB 3 KALOR DAN PERPINDAHANNYA A. Kalor Mengubah Wujud zat. Mencair/Melebur Besarnya kalor yang digunakan untuk melebur suatu zat dirumuskan : Q = m. L Q = kalor yang diperlukan untuk melebur zat ( J ) m = massa zat ( kg ) J L = kalor lebur zat ( ) kg 2. Menguap Besarnya kalor yang diperlukan oleh zat cair selama mendidih dirumuskan : Q = m. U Q = kalor yang diperlukan oleh zat cair ( joule atau J ) m = massa zat cair ( kilogram atau kg ) J U = kalor uap zat ( atau Jkg - ). kg B. Kalor Mengubah Suhu Benda Semakin besar perubahan suhu benda, semakin besar energi kalor yang diperlukan. Pernyataan tersebut secara matematis dapat dirumuskan : Q = m.c. t Q = banyaknya energi kalor yang diperlukan /dilepas (Kkal atau joule) m = massa benda ( kg ) c = kalor jenis benda ( Kkal kgc t = perubahan suhu (... ). atau J kgc ) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 2

13 C. Grafik Hubungan Kalor dengan Perubahan Wujud dan Perubahan Suhu Benda Keterangan: Q 2 dan Q 4 : Proses Perubahan Wujud zat. Q : Proses melebur atau mencair Q 4 : Proses menguap Q dan Q 3 : Proses Perubahan suhu. Contoh soal: Es sebanyak 8 kg yang mula-mula suhunya 0 o C dipanaskan hingga suhunya 00 o C, sehingga semuanya menjadi uap air. Jika kalor jenis es 2.00 J/kg o C, kalor lebur es 3, J/kg, kalor jenis air J/kg o C, dan kalor uap air 2, J/kg, berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan seluruh es tersebut? Diketahui: t = -0 o C t 2 = 00 o C c e = 2.00 J/kg o C L e = 3, J/kg c a = J/kg o C U = 2, J/kg Ditanya: Q total Jawab: Q total = Q + Q 2 + Q 3 + Q 4 = m e.c e.t + m e. L e + m a.c a.t 2 + m. U = 8 (2.00) [0 (-0)] + 8 (3, ) + 8 (4.200) (00-0) + 8 (2, ) = (6.800) (0 + 0) + 26, (00) + 8, = Q total = J Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 3

14 D. Perpindahan Kalor. Konduksi Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan bagian-bagian zat. Berdasarkan daya hantar kalornya, bahan atau benda digolongkan menjadi 2 macam, yaitu:. Konduktor adalah benda atau bahan yang dapat menghantarkan kalor dengan baik. Contoh : besi, tembaga, alumunium, silikon, perak, dll. Konduktor yang paling baik ( alumunium dan tembaga ) banyak kita jumpai pada peralatan rumah tangga, misalnya : panci, cerek, penggorengan atau wajan, dan lain-lain. 2. Isolator adalah benda atau bahan yang daya hantar kalornya buruk. Contoh : kayu, kaca, kertas, plastik, udara, air, dan lain-lain. Dalam kehidupan sehari-hari, isolator kita jumpai misalnya pada : pegangan seterika, pegangan panci, tangkai sendok, dan lain-lain. 2. Konveksi Konveksi atau Aliran adalah perpindahan kalor melalui suatu zat disertai dengan perpindahan bagian-bagian zat. Konveksi dapat terjadi pada zat cair maupun gas. Konveksi tejadi karena perbedaan massa jenis zat cair/gas sebagai akibat pemanasan. Zat cair/gas yang massa jenisnya lebih kecil (bersuhu tinggi) akan mengalir ke tempat zat cair /gas yang massa jenisnya lebih besar (bersuhu rendah ). 3. Radiasi Radiasi atau Pancaran adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan zat perantara. Radiasi kalor hanya dapat terjadi pada gas dan ruang hampa. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 4

15 Contoh radiasi kalor antara lain :. Pancaran sinar matahari ke bumi 2. Badan kita terasa hangat ketika dekat dengan api. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 5

16 BAB 4 ZAT DAN WUJUDNYA A. Sifat Zat Padat, Cair, dan Gas Zat-zat yang wujudnya berbeda memiliki sifat yang berbeda pula.. Sifat-sifat zat padat: bentuknya tetap, volumeny tetap, jarak antarmolekul berdekatan dan teratur, dan gaya tarik-menarik antarmolekul sangat kuat. 2. Sifat-sifat zat cair: bentuknya selalu berubah sesuai dengan tempatnya, volumenya tetap, jarak antarmolekul berjauhan, dan gaya tarik-menarik antarmolekul kurang kuat. 3. Sifat-sifat gas: bentuknya selalu berubah sesuai dengan tempatnya, volumenya berubah sesuai dengan tempatnya, jarak antarmolekul sangat jauh, dan gaya tarikmenarik antarmolekul sangat lemah. Zat padat Zat cair Gas Susunan partikel zat padat, zat cair, dan gas B. Massa Jenis Massa jenis benda adalah perandingan antara massa dengan volume benda. Secara matematis dapat ditulis: m = dibaca RHO v kg = massa jenis benda (satuannya 3 ) m m = massa benda (satuannya kg) V = volume benda (satuannya m 3 ) Contoh soal:. Balok besi mempunyai ukuran panjang 25 cm, lebar 0 cm, dan tebal 4 cm. Jika massa jenis gr besi 7,9 3, tentukan massa besi! cm Diketahui: Balok besi p = 25 cm l = 0 cm t = cm Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 6

17 gr = 7,9 3 cm Ditanya : m m Jawab : = V ; V = p x l x t = 25 cm. 0 cm. 4 cm = 000 cm 3 maka: m =. V gr = 7,9. (.000 cm 3 ) 3 cm = gr Jadi massa balok besi tersebut gram 2. Sebuah balon gas volumenya 2 m 3, dan bermassa 80 gram. Berapakah massa jenisnya? Diketahui: V = 2 m 3 80 m = 80 gr = kg = 0,80 kg = 0,8 kg.000 Ditanya : Jawab : m 0,8 kg kg = = = 0,9 V 3 3 atau = 0,9 kg/m 3 2 m m kg Jadi massa jenis gas tersebut 0,9 3 m Tabel massa jenis berbagai zat cair No. Nama Zat Cair Massa Jenis (J/kg o C) Raksa Air laut Air Minyak Tanah Alkohol 790 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 7

18 BAB 5 GERAK LURUS A. Gerak Lurus Beraturan. Rumus Gerak Lurus S = v.t Ciri-ciri: Kecepatan selalu tetap 2. Grafik Gerak Lurus Beraturan B. Gerak Lurus Berubah Beraturan Ciri-ciri: percepatan selalu tetap. Rumus Gerak Lurus Dipercepat Beraturan a. Rumus GLBB dipercepat v = v 0 + at S = v 0 t + ½ at 2 Pada gerak vertikal ke bawah: v = v 0 + gt h = v 0 t + ½ gt 2 Catatan: Pada gerak jatuh bebas, kecepatan awal bernilai nol (v o = 0) b. Grafik hubungan v-t dan S-t GLBB dipercepat Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 8

19 2. Rumus Gerak Lurus Diperlambat Beraturan a. Rumus GLBB diperlambat v = v 0 - at S = v 0 t - ½ at 2 Pada gerak vertikal ke atas: v = v 0 - gt h = v 0 t - ½ gt 2 Catatan: Pada gerak jatuh bebas, kecepatan awal bernilai nol (v = 0) b. Grafik hubungan v-t dan S-t GLBB diperlambat Penggambaran gerak lurus dan gerak lurus berubah beraturan: Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 9

20 Ilustrasi jenis-jenis gerak lurus Gerak Lurus Beraturan Waktu (s) Jarak yang Ditempuh (m) Kecepatan (m/s) Keterangan 2 2 Kecepatan setiap saat tatap Gerak Lurus Berubah Beraturan Dipercepat (termasuk gerak jatuh bebas) Waktu (s) Jarak yang Ditempuh (m) Kecepatan (m/s) Keterangan 2 2 Kecepatan setiap saat bertambah Gerak Lurus Berubah Beraturan Diperlambat (termasuk gerak vertikal ke atas) Waktu (s) Jarak yang Ditempuh (m) Kecepatan (m/s) Keterangan Kecepatan setiap saat berkurang Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 20

21 BAB 6 ENERGI DAN USAHA A. Energi. Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Energi kinetik suatu benda ditentukan oleh massa da kecepatannya. Besar energi kinetik dinyatakan dengan rumus: E k = ½ m v 2 E k = energi kinetik benda (J) m = massa benda (kg) v = kecepatan benda (m/s) Contoh Soal: sebuah bola bermassa 600 gram ditendang di atas lantai dengan kecepatan 4 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki bola? Diketahui: m = 600 gr = 0,6 kg v = 4 m/s Ditanya: E k Jawab : E k = ½ m v 2 = ½ (0,6 kg). (4 m/s) 2 = 0,3 kg (6 m 2 /s 2 ) = 4,8 kg. m 2 /s 2 = 4,8 J Jadi energi kinetik bola tersebut sebesar 4,8 joule. 2. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda. Besar energi potensial dinyatakan dengan rumus: E p = m. g. h E p = energi potensial benda (J) m = massa benda (kg) h = ketinggian benda dari tanah (m/s) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 2

22 Contoh soal: Sebuah balok kayu yang massanya 0 kilogram berada pada ketinggian 4 meter dari tanah. Jika percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut 9,8 m/s 2, hitunglah energi potensial benda! Diketahui: m = 0 kg h = 4 m g = 9,8 m/s 2 Ditanya: E p Jawab : E p = m. g. h = 0 kg. (9,8 m/s 2 ). 4 m = 392 kg m/s 2 = 392 J Jadi energi potensial benda tersebut sebesar 392 joule. 3. Energi Mekanik Energi mekanik merupakan jumlah dari energi potensial dan energi kinetik (pada benda yang tidak bekerja gaya lain selain gaya berat benda). Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dengan rumus: E M = E p + E k Contoh soal: disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik Sebuah batu bata terjatuh dari gedung bertingkat yang ketinggiannya 25 meter dari tanah. Jika energi kinetik batu setelah sampai di tanah 294 joule, dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s 2, hitunglah massa batu! Diketahui : h = 25 m Ditanya : m Jawab : E k2 = 294 J E p + E k = E p2 + E k2 mgh + 0 = 0 + E k2 mgh = E k2 m = m = g = 9,8 m/s 2 E k 2 g.h 294 9,8(25) Jadi massa batu bata tersebut,2 kilogram Keterangan:,2 kg Hukum kekekalan energi mekanik berlaku pada:. Gerak vertikal ke atas Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 22

23 2. Gerak vertikal ke bawah dengan kecepatan awal 3. Gerak jatuh bebas (tanpa kecepatan awal) 4. Gerak pada ayunan 5. Gerak seorang peloncat indah dari papan loncat 6. Gerak Roller Coaster B. Usaha. Usaha Usaha yang dilakukan benda sebesar gaya (F) dikalikan jarak perpindahannya (S). Pernyataan tersebut secara metematis ditulis: W = F. S W = usaha yang dilakukan pada benda (J)\ F = gaya yang bekerja pada benda (N) S = jarak perpindahan benda (m) Contoh: Seorang anak mendorong sebuah drum dengan gaya 30 newton sejauh 8 meter. Berapa joule usaha yang dilakukan oleh anak tersebut? Diketahui: F = 30 N S = 8 m Ditanya : W Jawab : W = F. S = 30 N. (8 m) = 240 Nm = 240 J Jadi usaha yang dilakukan oleh anak tersebut sebesar 240 joule. 2. Usaha dan Energi Kinetik Besar usaha yang dilakukan oleh benda yang bergerak merupakan selisih energi kinetik benda tersebut. Secara matematis dapat dinyatakan dengan rumus: W = Ek 2 Ek W = usaha yang dilakukan benda (J) Ek 2 = energi kinetik akhir (J) Ek = energi kinetik awal (J) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 23

24 Contoh soal: Seorang pembalap sepeda mula-mula bergerak dengan kecepatan 4 m/s, setelah beberapa detik kemudian ia bergerak dengan kecepatan seperti yang ditunjukkan gambar berikut. Jika massa pembalap dan sepedanya 80 kg, berapakah usaha yang dilakukan pembalap tersebut? Diketahui: v = 4 m/s v 2 = 8 m/s m = 80 kg Ditanya: W Jawab: W = Ek 2 Ek = ½ mv 2 2 ½ mv 2 = ½ (80) (8) 2 ½ (80) (4) 2 = 40 (64) 40 (6) = J =.920 J 3. Usaha dan Energi Potensial Besar usaha yang dilakukan oleh benda yang dipindahkan dari ketinggian tertentu dari permukaan tanah merupakan selisih energi potensial benda tersebut. Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dengan rumus: W = Ep 2 Ep W = usaha yang dilakukan benda (J) Ep 2 = energi potensial akhir (J) Ep = energi potensial awal (J) Contoh soal: Seorang anak memindahkan sebuah benda bermassa 6 kg dari sebuah meja ke atas meja yang lain seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Jika percepatan gravitasi Bumi 0 m/s 2, berapakah usaha yang dilakukan pada benda tersebut? Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 24

25 Diketahui: m = 6 kg h = 75 cm = 0,75 m h 2 =,5 m g = 0 m/s 2 Ditanya: W Jawab: W = Ep 2 Ep = mgh 2 mgh = mg (h 2 h ) = 6 (0) (,5 0,75) W= 60 (0,75) J = 45 J C. Daya Daya adalah kecepatan melakukan usaha. Daya juga dapat didefinisikan sebagai besarnya usaha yang dilakukan tiap satan waktu. Pernyataan tersebut secara otomatis dapat ditulis: P = W t P = daya (watt W ) W = Usaha yang dilakukan benda (joule J ) t = waktu yang diperlukan (s) Contoh: Sebuah pesawat dalam waktu 0 detik melakukan usaha sebesar 600 joule. Berapakah daya pesawat tersebut? Diketahui : t = 0 det Ditanya Jawab: : P P = W t W = 600 J Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 25

26 = 600 J 0 det = 60 watt 60 J det Jadi daya pesawat tersebut adalah 60 watt. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 26

27 BAB 7 PESAWAT SEDERHANA A. Tuas/Pengungkit Jenis tuas ada tiga yaitu: tuas jenis pertama, tuas jenis kedua, dan tuas jenis ketiga.. Tuas jenis I: titik tumpu terletak antara beban dan kuasa. Pernyataan tersebut dapat ditulis: K T B atau B T K K = kuasa; T = titik tumpu; dan B = beban Contoh tuas jenis I antara lain: gunting, tang, papan jungkat-jungkit, pemikul beban, neraca/timbangan, dan pencabut paku. 2. Tuas jenis II: beban terletak diantara titik tumpu dan kuasa. Pernyataan tersebut dapat ditulis: T B K atau K B T Contoh tuas jenis II antara lain: gerobag dorong beroda satu, pembuka tutup botol, alat pemotong kertas, pemecah kemiri, dan pelubang kertas. 3. Tuas jenis III: kuasa terletak diantara beban dan titik tumpu. Pernyataan tersebut dapat ditulis: T K B atau B K T Contoh tuas jenis III antara lain: pinset, penjepit roti, ekskavator, mobil derek, stapler, sekop, alat pancing, dan tangan kita ketika membawa beban. Keterangan: Pada tuas berlaku rumus: B = titik beban T = titik tumpu K = titik kuasa L b = lengan beban L k = lengan kuasa w = beban F = kuasa Contoh: w. L b = F. L k atau w L k F L b Seseorang memikul dua benda yang masing-masing beratnya 200 newton, dan 300 newton. Kedua benda tersebut dipikul dengan sebuah tongkat. Benda yang Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 27

28 beratnya 200 newton terletak pada jarak 50 cm dari titik tumpu pada salah satu ujung tongkat. Hitunglah panjang tongkat minimal yang diperlukan agar kedua benda yang dipikul tersebut dalam keadaan seimbang! Diketahui : w = 200 N w 2 = 300 N L = 50 cm =,5 m Ditanya : L (keterangan: L = L + L 2 ) Jawab : L = L + L 2 w. L = w 2 + L 2 =,5 m + m L 2 = = 2,5 m = w. L w 2 200N(,5m) 300N 300 Nm = m 300 N Jadi panjang tongkat yang diperlukan untuk memikul kedua benda tersebut 2,5 meter. B. Katrol katrol. Katrol terdiri atas katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol gabungan atau sistem. Katrol Tetap Katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban atau benda-benda yang ringan. Penggunaan katrol tetap dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk kerekan bendera, kerekan burung, dan untuk mengangkat air dengan ember dari dalam sumur. Pada katrol tetap berlaku rumus: w. L b = F. L k atau F = w Keuntungan Mekanik (KM) katrol tetap dirumuskan: KM = berat beban kuasa w atau KM = F Jadi keuntungan mekanik katrol tetap = Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 28

29 2. Katrol Bergerak Katrol bergerak digunakan untuk mengangkat benda-benda yang lebih berat. Katrol bergerak biasanya digunakan untuk mengangkut bahan-bahan bangunan gedung bertingkat. Pada katrol bergerak berlaku rumus: w. l b = F. l k karena l k = 2 l b maka rumus tersebut dapat ditulis: w = 2F atau w 2 disebut keuntungan mekanik katrol bergerak. F w Keuntungan mekanik katrol bergerak (KM): KM = 2 F Contoh: Perhatikan gambar katrol di samping. Berapakah berat beban yang diangkat? Diketahui : F = 00 N KM = 2 (katrol bergerak) Ditanya : w w Jawab : KM = F w = KM. (F) = 2 (00 N) = 200 N Jadi beban yang diangkat seberat 200 newton. 3. Sistem Katrol (Katrol Gabungan) Katrol gabungan yang tersusun dari beberapa katrol (sistem katrol) digunakan untuk mengangkat benda-benda yang sangat berat. Penggunaan sistem katrol dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk mengangkat mobil rusak, dan untuk memindahkan kerangka jembatan. Besarnya keuntungan mekanik pada sistem katrol ditentukan oleh jumlah jumlah susunan katrol pada masing-masing blok. Keuntungan mekanik sistem katrol dapat ditentukan dengan rumus: 2 n (dengan n = jumlah katrol dalam blok) Jika setiap blok terdapat 2 katrol (n = 2), maka keuntungan mekaniknya = 2 2 = 4 ; atau w dapat ditulis: KM = = 4. F Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 29

30 Keuntungan sistem katrol, jika beban akan diangkat setinggi 3 meter, maka kita harus menggunakan tali sepanjang 3 kali keuntungan mekanik sistem katrol. Contoh: Sebuah sistem katrol tersusun dari 2 blok katrol dengan masing-masing blok tersusun dari 2 katrol, digunakan untuk mengangkat beban yang beratya 500 newton. Hitunglah: a. Keuntungan mekanik sistem katrol b. Gaya tarik yang diperlukan untuk mengangkat beban Diketahui : n = 2 buah, berarti KM = 4 Ditanya Jawab: w = 500 N : a. KM b. F a. KM = 2 2 (katrol tersebut tersusun pada 2 blok, dan setiap blok terdiri atas 2 katrol) = 2 2 = 4 Jadi keuntungan mekanik sistem katrol (takal) tersebut sebesar 4. b. KM = F w w 500N F = 25N KM 4 Jadi gaya tarik yang diperlukan sebesar 25 newton. C. Bidang Miring Prinsip kerja bidang miring banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti: sekrup, papan yang digunakan utuk menaikkan barang ke atas truk, jalan di pegunungan dibuat berkelok-kelok, baji untuk membelah kayu, tangga dan lain-lain. Semakin tinggi bidang miring, semakin besar kuasa yang diperlukan. Pada bidang miring berlaku rumus: w F S h w. Besaran yang menyatakan F mekanik. Jadi keuntungan mekanik bidang miring adalah : KM = h S ; atau: KM = F w disebut keuntungan Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 30

31 Contoh soal: Sebuah peti yang beratnya 320 newton dinaikkan ke atas truk melalui bidang miring yang panjangnya 4 meter, dan tinggi bidang miring 50 cm, berapakah: a. keuntungan mekanik bidang miring? b. besar gaya yang diperlukan untuk menaikkan peti ke atas truk? Diketahui : w = 320 N ; S = 4 m ; h = 50 cm =,5 m Ditanya Jawab : : F S 4 a. KM = = = 2,67 h,5 b. KM = h S = F w F. S = w. h F = w. h S = 320(,5) 4 = 480 N = 20 N 4 Jadi gaya yang diperlukan untuk menaikkan peti ke atas truk sebesar 20 newton. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 3

32 BAB 8 TEKANAN DALAM ZAT CAIR A. Tekanan dalam Zat Cair. Tekanan hidrostatis Tekanan hidrostatika adalah tekanan yang diberikan oleh zat cair yang diam (hidro = air, statitika = diam). Bunyi Hukum Utama Hidrostatitika: Tekanan hidrostatika di semua titik pada bidang datar dalam zat cair yang sejenis sama besar. Tekanan dalam zat zcair (Tekanan Hidrostatis) bergantung pada kedalaman dan massa jenis zat cair. Secara metematis rumus teknan hidrostatis ditulis: P h = g h Karena: S = g (S = berat jenis zat cair, satuannya N/m 3 ), maka rumus di atas dapat ditulis: P h = S. h Keterangan: P h = tekanan hidrostatis (N/m 2 ) = massa jenis zat cair (kg/m 3 ) g = percepatan gravitasi Bumi (0 m/s 2 ) h = ketinggian zat cair dari permukaan (m) S = berat jenis zat (N/m 3 ) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 32

33 Contoh soal: Hitunglah tekanan yang diberikan oleh minyak pada kedalaman 50 cm, jika berat jenisnya 7,8 N/m 3! Diketahui: h = 50 cm = 0,5 m S = 7,8 N/m 3 Ditanya : P h Jawab : P h = S. h = 7,8. ( 0,5 m) = 3,9 N/m 2 2. Hukum Pascal Hukum Pascal menyatakan bahwa: Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruangan tertutup akan diteruskan ke segala arah sama besar. Hukum Pascal digunakan sebagai dasar kerja mesin atau pesawat hidrolik. Pesawat hidrolik adalah pesawat yang digunakan untuk mendapatkan gaya yang lebih besar dari gaya yang kecil. Contoh soal: Perhatikan gambar berikut. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 33

34 Berdasarkan gambar di atas, berapakah besar gaya minimum yang bekerja pada penghisap besar agar mobil dapat terangkat? Diketahui : A = 20 cm 2 = m 2 = m 2 A 2 = 600 cm 2 = m 2 = m 2 F = 500 N Ditanya : F 2 Jawab : A F2 2 F A F 500N 2 2 F 2 =. A2 (6.0 m ) 3 2 A 2.0 m = m 2 3 (0 ). 0 2 = N = N = N Jadi gaya yang bekerja pada penghisap yang besar adalah N Alat-alat teknik yang berprinsip kerjanya berdasarkan hukum Pascal antara lain:. Dongkrak hidrolik yang digunakan untuk mengangkat beban yang berat misalnya mobil. 2. Kempa hidrolik yang digunakan utuk mengempa bahan seperti pada proses pemerasan minyak, pengepakan kertas, pencetakan plat logam, 3. Alat pengangkat mobil 4. Rem hidrolik. 5. Hukum Archimedes Bunyi Hukum Archimedes: Sebuah benda yang dicelupkan dalam zat cair akan mendapat gaya tekan ke atas sebesar berat zat cair yanh didesak oleh benda. Secara matematis ditulis: F a = V b x S atau F a = V b x x g Terapung, Melayang, dan Tenggelam Benda yang berada di dalam zat cair mungkin terapung, atau melayang atau tenggelam. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 34

35 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 35

36 BAB 9 GETARAN, GELOMBANG, DAN BUNYI A. Getaran Getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik keseimbangan. Titik O disebut titik keseimbangan Jarak O-A = O-B = simpangan terjauh getaran = amplitudo getaran. Waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan O-A-O-B-O disebut waktu getar atau periode (T). Banyaknya getaran yang terjadi setiap sekon disebut frekuensi getaran (f). n f = t f = frekuensi getaran (Hz) n = jumlah getaran ( kali) t = waktu yang diperlukan untuk bergetar (s) Hubungan antara frekuensi dan periode (waktu getar). f = T atau T = f T = periode getaran Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 36

37 B. Gelombang. Gelombang transversal Gelombang transversal adalah gelombang yang memiliki arah getar tegak lurus dengan arah rambatnya. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 37

38 Berdasarkan gambar di atas: Panjang lintasan gelombang (L) = 50 cm = 0,5 m Waktu yang digunakan untuk merambat (t) = sekon) Waktu yang diperlukan untuk menempuh gelombang (periode) sebesar 0,4 s (T = 0,4 sekon) Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang setiap satuan waktu. (n = jumlah gelombang = 2,5 gelombang = 2,5 λ) Panjang gelombang (λ) = 20 cm = 0,2 m Kecepatan gelombang: Cara lain: v = λ. f = 0,2 (2,5) m/s = 0,5 m/s v = 0,2 T = 0,5 m/s 0,4 v = L 0,5 t = 0,5 m/s (Rumus gerak lurus gelombang bergerak lurus) 2. Gelombang longitudinal Gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah getar searah atau sejajar dengan arah rambatnya. λ = panjang gelombang Panjang gelombang (λ) terdiri atas rapatan dan renggangan. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 38

39 C. Bunyi Kecepatan gelombang: Cara lain: v = λ. f = 0,4 (0,5) m/s = 0,2 m/s v = v = 0,4 T = 0,2 m/s 2 L 20 cm,2 = 0,2 m/s (Rumus gerak lurus gelombang bergerak lurus) t 6 6 Berdasarkan frekuensinya, bunyi dikelompokkan menjadi 3 macam, yaitu :. Bunyi Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 hertz. Bunyi infrasonik hanya dapat didengar oleh hewan-hewan tertentu yaitu jangkrik,& anjing 2. Bunyi Audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 hertz sampai dengan hertz. Bunyi audiosonik dapat didengar oleh manusia. 3. Bunyi Ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya lebih dari hertz. Bunyi ultrasonik hanya dapat didengar oleh kelelawar. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 39

40 Resonansi Resonansi adalah peristiwa bergetarnya suatu benda karena pengaruh getaran benda lain. Syarat agar dapat terjadi resonansi adalah; frekuensi benda yang beresonansi sama besar dengan frekuensi sumber bunyi. ( frekuensi kedua benda sama ). Resonansi dapat terjadi pada :. dua benda yang diayunkan dengan tali. 2. dua garpu tala yang digetarkan. 3. kolom udara. Resonansi Pada Dua Benda yang Diayunkan. Jika benda A diayunkan, maka benda C juga akan berayun. Sedangkan benda B dan D tidak ikut berayun. Hal ini terjadi karena frekuensi getaran benda A dan benda C sama besar, sebagai akibat tali A dan C yang sama panjang. Resonansi Pada Dua Garpu Tala yang Digetarkan. Frekuensi garpu tala A dan B sama besar. Jika garpu tala A digetarkan, maka garpu tala B juga akan ikut bergetar. Besarnya cepat rambat bunyi di udara dirumuskan : v = 2L t atau L = v = cepat rambat bnyi di udara (m/s ) v.t 2 L = jarak dari sumber bunyi ke dinding pemantul ( m ) t = waktu yang diperlukan ( s ) Macam-macam bunyi pantul :. Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli. Misalnya : bunyi pantul di ruang kelas sumber bunyi ). ( jarak dinding pemantul dekat dengan Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 40

41 2. Gaung ( = Kerdam ) adalah bunyi pantul yang hanya sebagian bersamaan dengan bunyi asli, sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas. (jarak dinding pemantul dengan sumber bunyi agak jauh) Untuk menghindari kerdam/gaung, di studio radio/tv, gedung bioskop, atau ruangan yang besar biasanya dilapisi bahan peredam bunyi pada dinding atau atapnya dengan kain woll, karton, kapas, busa, karet dsb. Bahan-bahan tersebut disebut bahan akustik. 3. Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli. (dinding pemantul jauh dengan sumber bunyi). Contoh soal:. Sebuah kapal mengirim sinyal ke dasar laut, ternyata sinyal tersebut diterima kembali oleh kapal setelah 6 sekon. Jika cepat rambat bunyi dalam air laut.400 m/s, hitunglah kedalaman laut! Diketahui: Ditanya: L Jawab: L = v.t 2 t = 6 s v =.400 m/s =.400 (6) 2 = = m 2 2. Seorang anak berteriak di lorong sebuah goa. Gema dari anak tersebut terdengar setelah 4 sekon. Jika cepat rambat bunyi di tempat tersebut 336 m/s, berapakah jarak antara anak sampai ke dinding goa? Diketahui: Ditanya: L Jawab: L = v.t 2 t = 2 s v = 336 m/s = 336 (4) 2 =.344 = 672 m 2 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 4

42 BAB 0 CAHAYA A. Pemantulan Cahaya. Pemantulan cahaya pada cermin datar Sifat bayangan pada cermin datar antara lain: - Membentuk bayangan semu/maya/virtual. - Jarak bayangan sama dengan jarak benda - Tinggi bayangan sama dengan tinggi benda - Posisi bayangan berlawanan dengan posisi benda (tubuh bagian kanan akan tampak sebagai tubuh bagian kiri). 2. Pemantulan cahaya pada cermin cekung Sinar istimewa pada cermin cekung (untuk melukis bayangan pada cermin cekung). Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 42

43 ) Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus. 2) Sinar yang datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama. 3) Sinar yang datang melalui titik pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali ke pusat. Lukisan bayangan pada cermin cekung: Manfaat cermin cekung dalam kehidupan sehari-hari: ) Reflector lampu motor dan mobil. 2) Kaca rias pengantin/salon kecantikan. 3) Perlengkapan dokter gigi. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 43

44 3. Pemantulan cahaya pada cermin cembung Sinar istimewa pada cermin cembung (untuk melukis bayangan pada cermin cembung). ) Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan seolah-olah dari titik fokus. 2) Sinar yang datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama. 3) Sinar yang datang menuju titik pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali dari pusat. Lukisan bayangan pada cermin cekung: Lukisan bayangan pada cermin cembung hanya ada (satu), yaitu benda di ruang IV, sehingga bayangan terbentuk di ruang I dengan sifat: maya, tegak, diperkecil, di ruang I. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 44

45 Tabel Ruang Benda dan Ruang Bayangan pada Cermin Cekung ( berlaku pula untuk lensa ) Ruang benda Ruang bayangan Jumlah Sifat bayangan I IV 5 - maya - sama tegak - diperbesar II III 5 - nyata - terbalik - diperbesar III II 5 - nyata - terbalik - diperkecil Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan dan jarak fokus cermin cekung dirumuskan : f So Si f = jarak titik api ( fokus ) cermin ( m ; cm ) So = jarak benda ( m ; cm ) Si = jarak bayangan ( m ; cm ) Perbesaran bayangan pada cermin cekung dirumuskan : M = Si So hi ho Tanda harga mutlak artinya, nilai perbesaran bayangan selalu positip. M = perbesaran bayangan (... kali ) ho = tinggi benda (cm ) hi = tinggi bayangan (cm ) Petunjuk penggunaan rumus pada cermin cekung : - Nilai f dan R, selalu positip (+), karena pusat kelengkungan berada di depan cermin. Contoh Soal:. Sebuah cermin cekung mempunyai jarak fokus 50 cm. Sebuah benda diletakkan pada jarak 40 cm di depan cermin. Hitunglah : a) jarak bayangan yang dibentuk oleh cermin! b) perbesaran bayangan yang terjadi pada cermin! Diketahui : f = 50 cm So = 40 cm Ditanya : a) S b) M Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 45

46 Jawab Si f So :a) Si = cm f So Si Si 200 b) M = 5 kali So cm 40 cm 200 cm 200 cm 200 cm 2. Sebuah benda diletakkan pada jarak 8 cm di depan cermin cekung yang berjari-jari 2 cm. Berapakah jarak bayangan yang terjadi? Diketahui : So = 8 cm R = 2 cm, sehingga f = ½ R = ½ ( 2 cm ) = 6 cm Ditanya : Si Jawab : f So Si Si f So Si = 24 cm 6 cm 8 cm 4 24 cm 3 24 cm 24 cm Contoh soal cermin cembung:. Sebuah pensil terletak pada jarak 0 cm di depan cermin cembung yang berjarijari 30 cm. Tentukan jarak bayangan yang dibentuk cermin cembung, dan lukislah bayangan yang terjadi! Petunjuk penggunaan rumus pada cermin cembung : - Nilai f dan R, selalu negatip (-), karena pusat kelengkungan berada di belakang cermin. - Dalam perhitungan Si hasilnya selalu negatip, berarti bayangannya maya/ semu. Diketahui : So = 0 cm R = - 30 cm, sehingga : f = ½ R = ½. ( - 30 cm ) = - 5 cm ingat, bahwa nilai R dan f pada cermin cembung negatip ( - ) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 46

47 Ditanya Jawab : : a) Si a) b) Lukisan bayangan f b. Lukisan bayangan : So Si Si f So 30 cm Si 5 S 6 cm i 5 cm 0 cm 2 30 cm 3 30 cm 5 30 cm 2. Sebuah bayangan maya terjadi pada jarak 8 cm di belakang cermin cembung. Jika cermin tersebut mempunyai jarak titik api cermin 2 cm, hitunglah : a) jarak benda terhadap cermin b) perbesaran bayangan yang terjadi pada cermin. Diketahui : Si = - 8 cm ( tanda negatip -, karena bayangan maya ) f = - 2 cm ( tanda negatip -, karena cermin cembung ) Ditanya : a) So b) M Jawab : a) f So Si So f Si 2 cm 8 cm 2 cm So 24 cm Jadi, jarak benda ke cermin adalah 24 cm. Si 8 cm b) M kali So 24 cm 3 Jadi, perbesaran bayangannya = 3 kali 8 cm 2 24 cm 3 24 cm 24 cm Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 47

48 Penerapan prinsip kerja cermin cembung dalam kehidupan kita sehari-hari misalnya untuk kaca spion sepeda motor, dan kaca spion mobil. Bayangan yang terbentuk pada kaca spion selalu maya / semu, diperkecil, dan sama tegak, sehingga benda yang berjarak dekat maupun jauh selalu dapat terlihat. B. Pembiasan Cahaya. Pemantulan Sempurna Pemantulan sempurna pada prisma: Syarat agar terjadi pemantulan sempurna:. Cahaya dating dari medium (zat optik /zat perantara) lebih rapat ke medium kurang rapat. 2. Sudut datang lebih besar daripada sudut kritis. (Sudut kritis adalah sudut datang yang membentuk sudut bias sebesar 90 o ). Contoh peristiwa pemantulan sempurna dalam kehidupan sehari-hari:. Berlian tampak berkilauan. 2. Terjadinya fatamorgana (di padang pasir atau di permukan jalan raya beraspal di siang hari yang panas). Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 48

49 2. Pembiasan cahaya pada lensa cembung Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung (untuk mrlukis bayangan):. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dibiaskan menuju focus F. 2. Sinar yang datang melalui titik fokus F2 dibiaskan sejajar sumbu utama. 3. Sinar yang datang melalui titik pusat optik akan diteruskan. Lukisan bayangan pada lensa cembung: Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 49

50 3. Pembiasan cahaya pada lensa cekung Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung (untuk mrlukis bayangan):. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dibiaskan seolah-olah dari titik fokus F. 2. Sinar yang datang menuju titik fokus F2 dibiaskan sejajar sumbu utama. 3. Sinar yang datang menuju titik pusat optik akan diteruskan. Lukisan bayangan pada lensa cekung: Lukisan bayangan pada lensa cekung hanya satu jenis yaitu benda di ruang IV, sehingga bayangan terjadi di ruang I dengan sifat; maya, tegak, diperkecil. Rumus Lensa Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, jarak titik api/ klensa cembung dan lensa cekung dirumuskan : f f So Si = jarak titik api (fokus) lensa (cm) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 50

51 So = jarak benda (cm) Si = jarak bayangan (cm) Perbesaran bayangan pada lensa (lensa cembung dan lensa cekung) dirumuskan : M = Si So hi ho Tanda harga mutlak artinya, nilai perbesaran bayangan selalu positip. M = perbesaran bayangan (... kali) ho = tinggi benda (cm) hi = tinggi bayangan (cm) Kekuatan Lensa Kekuatan lensa adalah bilangan yang menunjukkan kebalikan dari harga titik fokosnya.kekuatan lensa juga disebut Daya lensa.untuk menghitung kekuatan lensa, jarak titik api / fokus lensa harus dinyatakan dalam satuan meter ( m ). Kekuatan lensa ( lensa cembung dan lensa cekung ) dirumuskan: P f P = kekuatan lensa atau daya lensa (dioptri) f = jarak titik api / fokus lensa (m). Contoh soal: Sebuah lensa cembung mempunyai jari-jari kelengkungan lensa 00 cm. Hitunglah kekuatan lensa! Diketahui: Ditanya : Jawab : R = 00 cm f = ½ R = ½ x m = 0,5 m P P = f 0,5 m Jadi kekuatan lensa tersebut 2 dioptri. = 2 dioptri Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 5

52 A. Mata dan Cacat Mata. Mata normal BAB ALAT-ALAT OPTIK 2. Cacat mata rabun dekat (Hipermetropi) 3. Cacat mata rabun jauh (Miopi) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 52

53 Contoh soal Cacat Mata: ) Bu Anita menderita hipermetropi dengan titik dekat 60 cm. Bu Anita ingin melihat dengan normal pada jarak dekat 25 cm. Berapa jarak titik fokus dan kekuatan lensa kacamata yang digunakan Bu Anita? Diketahui: S o = 25 cm (titik dekat mata normal) S i = - 60 cm (hipermetropi/rabun dekat) Ditanya: a) f b) P Jawab: 2 5 a) = = f S 25 cm 60 cm 300 cm 300cm o S i 7 f 300 cm 300 cm 3 f = f = m b) P = = dioptri = dioptri = 2,33 dioptri f Danang menderita miopi dengan titik jauh 0 m. Dia ingin dapat melihat dengan jelas benda-benda yang terletak jauh. Hitunglah: a) Jarak titik fokus lensa kacamata yang digunakan. b) Kekuatan lensa kacamata. Diketahui : S o = (titik jauh mata normal) Ditanya: Jawab: a) f a) f b) P S o S i S i = - 0 m P = f (miopi/rabun jauh) f = = 0-0 m 0 m = - 0 m = dioptri 0 = - 0, dioptri Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 53

54 B. Lup Untuk mata yang tidak berakomodasi, benda diletakkan di jauh tak terhingga, sehingga bayangan terbentuk di titik fokus. Perbesaran bayangan pada lup dengan mata berakomodasi maksimum dapat dirumuskan: 25 M = f M = perbesaran lup (.. kali) f = jarak titik focus lup (cm) n = titik dekat mata normal (cm) n atau M = f Perbesaran bayangan pada lup dengan mata tidak berakomodasi dapat dirumuskan: M = 25 f atau M = f n Contoh: Sebuah lup memiliki jari-jari 40 cm. Jika lup tersebut digunakan seseorang dengan penglihatan normal dengan mata berakomodasi maksimum, berapakah perbesaran lup tersebut? Diketahui: R = 40 cm sehingga f = ½ (40 cm) = 20 cm Mata dalam keadaan akomodasi maksimum Ditanya: M Jawab: 25 M = f 25 = kali =,25 + kali = 2,25 kali 20 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 54

55 BAB 2 LISTRIK STATIS A. Membuat Benda Bermuatan Listrik Statis Batang kaca yang digosok dengan kain sutera dapat menarik serpihan gabus kecil-kecil karena batang kaca itu telah bermuatan listrik positif. Pada saat batang kaca digosok dengan kain sutera, sebagian elektron dari batang kaca itu berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca kekurangan elektron atau kelebihan muatan positif, akibatnya batang kaca bermuatan positif. Batang plastik yang digosok dengan kain woll menghasilkan muatan listrik negatif. Batang plastik yang telah bermuatan listrik sehingga dapat menarik serpihan gabus kecil-kecil. Pada saat batang plastik digosok dengan kain woll, sebagian elektron dari kain woll berpindah ke batang plastik sehingga batang plastik kelebihan elektron atau kelebihan muatan negatif, akibatnya batang plastik bermuatan negatif. Tabel variasi jenis muatan listrik statis. Benda yang digosok Benda Penggosok Jenis Muatan Benda yg Digosok Jenis Muatan Benda Penggosok Keterangan Kaca Kain sutera Positif Negatif Kaca melepas elektron, sutera menerima elektron Plastik Mika Paralon Ebonit Plastik Mika Paralon Ebonit Plastik Mika Paralon Ebonit Rambut kering Negatif Positif Rambut kering melepas elektron, dan plastik (mika, paralon, ebonite) menerima elektron Bulu kucing Negatif Positif Bulu kucing melepas elektron, dan plastik (mika, paralon, ebonite) menerima elektron Kain wol Negatif Positif Kain wol melepas elektron, dan plastik (mika, paralon, ebonite) menerima elektron B. Sifat-sifat Muatan Listrik Statis. Muatan sejenis tolak-menolak 2. Muatan berlainan jenis tarik menarik Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 55

56 C. Hukum Coulomb Hukum Coulomb berbunyi: Gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Pernyataan itu secara matematis ditulis dengan rumus: q x q F = k 2 r Keterangan: F = gaya tarik atau gaya tolak antara dua benda (N) k = konstanta Coulomb (9 x 0 9 Nm 2 /C 2 ) q dan q 2 = besar muatan listrik masing-masing benda (C) r = jarak antara dua benda (m). 2 Contoh soal: Dua buah benda bermuatan listrik masing-masing sebesar + 6 mc dan -2 mc terletak pada jarak 4 cm satu sama lain. Apabila tetapan Coulomb 9 x 0 9 Nm 2 /C 2, berapakah besar gaya tarik-menarik antara kedua benda bermuatan itu? Diketahui:q = C; q 2 = C ; dan k = 9 x 0 9 Nm 2 /C 2 r = 4 cm = 4 x 0-2 m Ditanya : F Jawab : q x q F = k 2 r 2 = 9 x 0 9 Nm 2 /C 2 3 ( 6.0 C) x( 2.0 ( 2 2 (4x0 m) = 9 x 0 9 Nm 2 /C 2 6 ( 92.0 C x 4 2 6x0 m = 9 x 0 9 Nm 2 /C 2 6 ( 2.0 C x m = -08 x 0 9 N x (0-2 ) = -08 x 0 7 N 2 2 ) ) 3 C) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 56

57 Jadi besar gaya tarik menarik antara dua benda bermuatan itu sebesar 08 x 0-7 newton. (Keterangan: Tanda negatif ( - ) menunjukkan bahwa kedua benda saling menarik). D. Induksi Listrik Bola gabus mula-mula netral. Ketika didekati batang kaca yang telah bermuatan listrik positif, pada bola gabus terjadi pemisahan muatan positif dan negatif. Muatan negatif bola gabus tertarik oleh muatan positif batang kaca sedangkan muatan positif bola gabus tertolak oleh muatan positif batang kaca. E. Elektroskop Elektroskop terbuat dari tabung kaca hampa udara, bola logam, batang penghantar dan daun elektroskop yang terbuat dari kertas emas atau kertas timah sebagai elemen foil. Elektroskop digunakan untuk menyelidiki muatan listrik suatu benda. () (2) (3) (4 ) (5) Penjelasan: () Daun elektroskop dalam keadaan netral. Jumlah muatan positif dan muatan negatif sama banyak. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 57

58 (2) Kepala elektroskop didekati benda bermuatan negatif sehingga terjadi pemisahan muatan positif dan negatif pada daun elektroskop. Muatan positif daun elektroskop tertarik oleh muatan negatif benda. Daun elektroskop kelebihan muatan negatif sehingga muatan-muatan itu tolak-menolak, akibatnya daun elektroskop membuka. (3) Kepala elektroskop disentuh dengan ujung jari sehingga elektron pada daun elektroskop mengalir ke bumi melalui ujung jari. Daun elektroskop netral sehingga daun elektroskop menutup kembali. (4) Ujung jari dilepas dari kepala elektroskop, sementara muatan di permukaan kepala elektroskop tetap dalam keadaan netral karena tertahan oleh muatan pada benda. (5) Batang plastik dijauhkan dari kepala elektroskop, muatan positif menyebar sehingga daun elektroskop bermuatan positif. Akibatnya daun elektroskop membuka kembali. Mesin yang dapat menghasilkan muatan listrik statis dalam jumlah banyak adalah Generator Van de Graff. Peralatan yang prinsip kerjanya berdasarkan listrik statis antara lain:. Mesin foto kopi. 2. Penangkal petir. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 58

59 BAB 3 LISTRIK DINAMIS A. Hambatan Penghantar Hambatan suatu kawat penghantar ditentukan oleh : () luas penampang kawat, (2) jenis kawat, dan (3) panjang kawat. Besar hambatan kawat penghantar ;. berbanding lurus dengan hambatan jenis kawat. 2. berbanding lurus dengan panjang kawat. 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat. Secara matematis dapat dirumuskan : R R = hambatan kawat penghantar () L A = hambatan jenis kawat (m ) atau (mm 2 /m) L = panjang kawat penghantar (m) A = luas penampang kawat ( m 2 ) atau ( mm 2 ) Contoh Soal : Kawat tembaga hambatannya 6,8 ohm, dan hambatan jenisnya 0,07 mm 2 /m. Jika panjang tembaga tersebut 80 m, tentukan luas penampang kawat tembaga! Diketahui : R = 6,8 Ditanya : A = 0,07 mm 2 /m l = 80 m Jawab : R ρ L A A ρ L R 80 0,07. 6,8 mm 2 0,07(,77)mm 2 0,2mm Jadi luas penampang kawat penghantar tersebut = 0,2 mm 2 2 B. Rangkaian Hambatan. Rangkaian Hambatan Seri Rangkaian seri adalah rangkaian hambatan yang disusun secara berurutan. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 59

60 R R 2 R 3 Besar hambatan pengganti rangkaian seri dirumuskan : Rs = R + R2 + R Rs = hambatan pengganti rangkaian seri ( ) R, R2, R3 = hambatan-hambatan yang dirangkai seri ( ) 2. Rangkaian Hambatan Paralel Rangkaian paralel adalah rangkaian hambatan yang disusun secara berdampingan. R R 2 R 3 Besar hambatan pengganti rangkaian paralel dirumuskan :... R R R R p 2 3 R p = hambatan pengganti rangkaianparalel ( ) R, R2, R3 = hambatan-hambatan yang dirangkai paralel ( ) 3. Rangkaian Hambatan Gabungan Seri dan Paralel R R 2 R 3 Hambatan pengganti rangkaian hambatan gabungan seri dan paralel dapat ditentukan dengan cara : a. Hitung terlebih dahulu hambatan yang disusun paralel, yaitu : sehingga rangkaiannya menjadi : R R R p 2 3 R R p Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 60

61 b. Hambatan pengganti rangkaian paralel tersebut dirangkai seri dengan R, sehingga: R total = R + R p Contoh Soal :. Tiga buah hambatan masing-masing sebesar 8, 4, dan 24 dirangkai secara seri. Tentukan hambatan penggantinya! Diketahui : R = 8 R 2 = 4 R 3 = 24 Ditanya : Rs Jawab : Rs = R + R 2 + R 3 = = 36 Jadi hambatan pengganti rangkaian seri dari hambatan-hambatan tersebut = 36 ohm. 2. Perhatikan rangkaian hambatan berikut. Jika : R = 6 ; R 2 = R 3 = 8 R R 3 R 4 ; R 4 = 2 Hitunglah hambatan pengganti rangkaian tersebut di atas! Diketahui : R = 6 R 2 = R 3 = 8 R 4 = 2 Ditanya : Rp Jawab : Rp Rp Rp 2 24Ω R 24Ω 2 2Ω R 2 R 3 R 4 6Ω 8Ω 8Ω 2Ω R Ω 3 24Ω Jadi hambatan pengganti rangkaian paralel tersebut di atas = 2 ohm. 3 24Ω 2 24Ω Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 6

62 3. Perhatikan rangkaian berikut. R 3 R R 2 R 4 Hitunglah hambatan pengganti rangkaian di atas! Diketahui : R = 2 R 2 = 3 R 3 = 6 Ditanya Jawab : : R total R 4 = 9 () R, R 2, dan R 3 dirangkai paralel, sehingga : Rp R R 6 Rp 6 2 R (2) Rp dan R 4 dirangkai seri, sehingga : Rp 6 C. Hukum Kirchoff Membahas tentang rangkaian listrik bercabang. I I I 2 I Bunyi Hukum I Kirchhoff : Dalam rangkaian listrik bercabang, kuat arus yang masuk pada titik cabang sama dengan kuat arus yang keluar dari percabangan. Dari gambar rangkaian di atas, secara matematis dapat ditulis : I = I + I 2 = I Contoh Soal : I I 2 Dari gambar di samping, tentukanlah besar arus I 4! I 3 I 4 Diketahui : I = 5 A I 2 = 8 A I 3 = 0 A Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 62

63 Ditanya : I 4 Jawab : I + I 3 = I 2 + I 4 I 4 = ( I + I 3 ) - I 2 = ( 5 A + 0 A ) - 8 A = 5 A - 8 A = 7 A Contoh Soal :. Perhatikan gambar rangkaian berikut ini. R A B V R 3 R 2 R 4 Dari rangakaian di samping, hitunglah : a) hambatan pengganti dalam rangkaian b) kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. c) tegangan jepit antara titik A dan B d) kuat arus I e) kuat arus I 2 Diketahui : Seperti gambar Ditanya R = 2 ; R 2 = 3 ; R 3 = 6 ; R 4 = 4 V = 2 V : a) R total Jawab : a) R total? b) I d) I c) V AB e) I 2 (i) R 2 dan R 3 dirangkai paralel, sehingga : Rp R R 6Ω Rp 2Ω Ω 6Ω 2 6Ω 6Ω 3 6Ω ( ii ) R, Rp, dan R 4 dirangkai seri, sehingga : Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 63

64 R total = Rs = R + R p + R 4 = = 8 Jadi hambatan pengganti dalam rangkaia adalah sebesar 8 ohm. V 2 V b) I,5 A R 8 Ω Jadi arus listrik yang mengalir dalam rangkaian sebesar,5 amper. c) V AB = I. R AB =,5 A. ( 2 ) = 3 V Jadi tegangan jepit antara titik A dan B sebesar 3 volt. VAB 3 V d) I A R 3 Ω 2 Jadi kuat arus yang mengalir pada cabang pertama sebesar amper VAB 3 V e) I2,5 A R 6 Ω 3 Jadi kuat arus yang mengalir pada cabang kedua sebesar 0,5 amper Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 64

65 A. Energi Listrik Rumus-rumus energi listrik yang lain : BAB 4 ENERGI DAN DAYA LISTRIK W = I 2. R. t diperoleh dari : W = V. I. t = ( I. R ). I. t = I 2. R. t V 2 W =.t diperoleh dari : W = V. I. t R = V. ( R V ). t Energi Kalor V 2 =.t R Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor/panas. Contoh alat-alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi kalor / panas antara lain; elemen pemanas air, solder listri, seterika listrik, dan kompor listrik. Menurut Joule, ada kesetaraan anatara energi dengan kalor. Menurut Joule : joule = 0,24 kalori, sehingga : Dari rumus energi listrik : W = V. I. t = I 2. R. t V 2 =.t R maka besar energi kalor dapat dinyatakan dengan rumus : W kalor = 0,24 ( V. I. t ) = 0,24 ( I 2. R. t ) V 2 = 0,24 (.t ) R W kalor = energi kalor ( kalori disingkat kal ) V = beda potensial ( V ) I = kuat arus listrik ( A ) R = hambatan listrik ( ) t = waktu yang diperlukan ( s ) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 65

66 Contoh Soal :. Sebuah kereta api listrik menggunakan arus 20 amper pada tegangan 550 volt. Hitunglah energi listrik yang digunakan oleh kereta api setiap sekon! Diketahui: I = 20 A V = 550 V t = s Ditanya : W Jawab : W = V. I. t = 550 V ( 20 A ). s = J 2. Sepotong kawat yang hambatannya 2 ohm dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan yang beda potensialnya 6 volt. Berapa kalori energi panas yang dihasilkan oleh kawat tersebut setiap menit? Diketahui: V = 6 V R = 2 t = menit = 60 s Ditanya : W kalor Jawab : W kalor 2 V 0,24 ( ).t R 2 6 0,24 ( ) ,4 ( ) (3) 43,2 kalori Jadi energi kalor yang dihasilkan oleh kawat setiap menit sebesar 43,2 kalori. B. Daya Listrik Daya listrik adalah besar usaha listrik yang dihasilkan setiap sekon. Secara matematis ditulis : Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 66

67 W P P = daya listrik ( watt disingkat W ) t W = usaha atau energi listrik ( J ) t = waktu yang diperlukan ( s ) Dari : W = V. I. t dan W P t = I 2. R. t V 2 =.t R Maka diperoleh rumus-rumus daya listrik sebagai berikut; P = V. I = I 2. R = V 2 R P = daya listrik ( W ) V = beda potensial listrik ( V ) I = kuat arus listrik ( A ) R = hambatan listrik ( ) B. Rekening Listrik Satuan energi listrik dalam SI dinyatakan dalam joule, sedangkan satuan energy listrik yang lain adalah kwh (kilo watt jam). Satuan ini digunakan untuk menghitung biaya rekening listrik PLN ( Perusahaan Listrik Negara ). Contoh Soal : Sebuah rumah menggunakan jasa listrik untuk keperluan sebagai berikut: a) 5 buah lampu masing-masing 60 watt, menyala rata-rata 6 jam per hari; b) seterika listrik 250 watt digunakan rata-rata jam per hari; c) pesawat televisi 80 watt menyala rata-rata 6 jam per hari. Hitunglah : a) energi listrik yang digunakan setiap hari b) biaya rekening listrik setiap bulan ( 30 hari ) jika biaya beban Rp 0.000,00 dan biaya setiap kwh sebesar Rp 2000,00. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 67

68 Diketahui : 5 lampu 60 watt menyala 6 jam setiap hari seterika listrik 250 watt menyala jam setiap hari TV 80 watt menyala 6 jam setiap hari Ditanya : a) W listrik setiap hari b) Biaya rekening listrik tiap bulan jika biaya beban Rp 0.000,00 dan biaya setiap kwh sebesar Rp 2000,00. Jawab: a) 5. ( 60 watt ). 6 jam =.800 watt jam. ( 250 watt ). jam = 250 watt jam. ( 80 watt ). 6 jam = 4 80 watt jam + ========================================== Jumlah = watt jam = 2,53 kilo watt jam = 2,53 kwh Jadi energi listrik yang digunakan setiap hari sebesar 2,53 kilo watt jam. b) W listrik bulan = 30. ( 2.53 kwh ) = 75,9 kwh Biaya rekening listrik sebulan = 75,9. ( Rp 2000,00 ) + biaya beban = Rp 5.800,00 + Rp 0.000,00 = Rp 6.800,00 Jadi biaya rekening listrik setiap bulan sebesar Rp 6.800,00 Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 68

69 BAB 5 KEMAGNETAN A. Sifat-sifat Magnet. Memiliki 2 kutub magnet. 2. Selalu menunjuk arah utara dan selatan. 3. Dapat menarik benda-benda logam besi dan baja. 4. Gaya magnet terbesar terletak pada kedua kutubnya. 5. Kutub-kutub magnet yang sejenis tolak-menolak. 6. Kutub-kutub magnet yang berlainan jenis tarik-menarik. Sifat kemagnetan suatu bahan/magnet dapat hilang apabila :. Dipanaskan. 2. Dipukul-pukul. 3. Dialiri arus listrik bolak-balik/arus PLN/arus AC. B. Membuat Magnet. Membuat magnet dengan menggosok Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 69

70 2. Membuat magnet dengan induksi 3. Membuat magnet dengan aliran listrik Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 70

71 Peralatan sehari-hari yang prinsip kerjanya berdasarkan Elektromagnet antara lain: bel listrik, telepon, alat pengangkat besi, relay, dan alat ukur listrik. C. Medan Magnet. Pola medan magnet dan garis gaya magnet D. Percoban Hans Christian Oersted Arah medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik menggunakan kaidah/aturan tangan kanan. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 7

72 E. Gaya Lorentz Besar gaya Lorentz bergantung pada:. Kuat medan magnet 2. Kuat arus listrik yang mengalir dalam kawat penghantar. 3. Panjang kawat penghantar. Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasar gaya Lorentz: kipas angin, mesin cuci, blender, bor listrik, pompa air, dan alat-alat lainnya yang mengubah energy listrik menjadi energy gerak. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 72

73 BAB 6 INDUKSI ELEKTROMAGNETIK A. Cara Menimbulkan Gaya Gerak Listrik Induksi (GGL Induksi). Menggerakkan keluar-masuk batang magnet ke dalam kumparan 2. Memutar magnet batang di depan kumparan 3. Memutar kumparan di depan magnet batang 4. Memutus arus listrik pada kumparan primer untuk menginduksi arus sekunder pada kumparan yang lain ( prinsip kerja transformator ). Percobaan Michael Faraday: "Perubahan jumlah garis gaya magnet yang masuk dalam kumparan dapat menghasilkan arus listrik yang arahnya bolak-balik." Arus listrik yang terjadi disebut arus induksi, sedangakan gaya gerak listrik yang menyebabkan timbulnya arus listrik disebut Gaya Gerak Listrik Induksi ( GGL Induksi ). GGL Induksi semakin besar jika :. Semakin cepat perubahan jumlah garis gaya magnet dalam kumparan 2. Semakin banyak jumlah lilitan kawat kumparan 3. Kekuatan magnet semakin besar 4. Kumparan dilengkapi dengan inti besi lunak ( teras besi ). B. Transformator Transformator ada 2 macam, yaitu :. Transformator Penaik Tegangan (step-up) Ciri - Cirinya : a. Jumlah lilitan primer lebih sedikit dibanding lilitan sekunder. b. Tegangan primer lebih kecil dibanding tegangan sekunder. c. Arus primer lebih besar dibanding arus sekunder. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 73

74 2. Transformator Penurun Tegangan (step-down) Ciri - cirinya : a. Jumlah lilitan primer lebih banyak dibanding lilitan sekunder. b. Tegangan primer lebih besar dibanding tegangan sekunder. c. Arus primer lebih kecil dibanding arus sekunder. Karena pada arus primer besar dan arahnya selalu berubah, maka pada kumparan sekunder terjadi GGL Induksi. Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh transformator ( tegangan sekunder ) tergantung pada :. Perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder. 2. Tegangan primer. Secara matematis dirumuskan : Np Vp Vp Is dan Ns Vs Vs Ip Keterangan : Vp = tegangan primer ( volt atau V ) Vs = tegangan sekunder ( volt atau V ) Np = jumlah lilitan primer (...lilitan ) Ns = jumlah lilitan sekunder (... lilitan ) Ip = kuat arus primer ( amper atau A ) Is = kuat arus sekunder. C. Efisiensi Transformator Efisiensi transformator adalah perbandingan antara energi sekunder dengan energi primer trafo. Secara matematis dirumuskan : Ps η x 00 % "dibaca" ETA P p = efisiensi transformator.(..%) Ps = daya sekunder ( watt = W ) Pp = daya primer ( watt = W ) Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 74

75 Contoh Soal : Sebuah transformator dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt sehingga menghasilkan daya sebesar 440 watt. Jika arus primer 2,5 amper, hitunglah efisiensi transformator! Diketahui: Ditanya : Jawab : η V p = 220 V P s = 440 W I p = 2,5 A Ps W x 00 % = x 00 % = x 00 % P V.I 220 V.(2,5 A) p p p 440 W = x 00 % 550 W = 80 % D. Transmisi Daya Listrik Jarak jauh Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 75

76 BAB 7 TATA SURYA A. Karakteristik Anggota Tata Surya. Matahari - Matahari termasuk bintang (benda langit yang dapat menghasilkan cahaya). - Matahari terbentuk dari partikel debu dan gas yang sangat pijar yang berputar sangat cepat. - Suhu di permukaan Matahari sekitar 6000 o C. 2. Merkurius - Merkurius termasuk planet dalam, tidak memiliki satelit. - Merkurius merupakan planet yang paling dekat dengan matahari, sehingga memiliki kala revolusi paling pendek dibanding planet lain. 3. Venus - Planet Venus termasuk planet dalam, tidak memiliki satelit. - Venus merupakan planet yang dapat diamati secara langsung dari Bumi tanpa alat (teropong bintang). Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 76

77 - Planet Venus terkenal dengan nama bintang pagi, bintang kejora, dan bintang timur. Planet ini tampak seperti bintang, bersinar putih terang yang muncul sekitar pukul 9.00 WIB dan pukul WIB. 4. Bumi - Bumi termasuk planet dalam, memiliki satelit yaitu Bulan. - Bumi saat ini merupakan satu-satunya planet yang dapat dihuni oleh manusia. - Kala revolusi Bumi selama tahun (365 hari). 5. Mars - Mars termasuk planet dalam, memiliki 2 satelit yaitu Phobos, dan Deimos. - Merkurius merupakan planet yang paling dekat dengan matahari, sehingga memiliki kala revolusi paling pendek dibanding planet lain. 6. Yupiter - Yupiter termasuk planet luar, memiliki 6 satelit. Empat satelit terbesar Yupiter antara lain Ganymeda, Callisto, Io, dan Europa. - Yupiter merupakan planet terbesar dalam tata surya kita. 7. Saturnus - Saturnus termasuk planet luar, memiliki 7 satelit. Satelit terbesar Saturnus adalah Titan. - Saturnus merupakan planet dalam tata surya kita yang memiliki cincin. 8. Uranus - Uranus termasuk planet luar, memiliki 5 satelit. Dua satelit terbesar Uranus adalah Titania dan Oberon. - Saturnus merupakan planet dalam tata surya kita yang memiliki cincin. 9. Neptunus - Neptunus termasuk planet luar, memiliki 8 satelit. Satelit terbesar Neptunus adalah Triton. - Neptunus merupakan planet terjauh dalam tata surya. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 77

78 Benda-benda langit lainnya selain planet dan satelit adalah Asteroid, meteor, dan komet. Asteroid atau Planetoid adalah benda langit yang bidang edar/lintasannya berada di antara planet Mars dan Yupiter. Meteor adalah benda langit yang jatuh memasuki asmosfer Bumi. Meteor juga disebut dengan bintang beralih (Bahasa Jawa Lintang Ngaleh ). Meteor yang jatuh mencapai permukaan Bumi disebut Meteorit. Komet atau Bintang Berekor adalah benda langit yang memiliki lintasan yang sangat lonjong. Ekor komet berupa cahaya. Pada saat Komet mendekati Matahari, ekor komet menjauhi Matahari. Namun pada saat Komet bergerak menjauhi Matahari, ekor Komet mengarah ke Matahari. Komet yang paling terkenal adalah Komet Haley (muncul setiap 76 tahun sekali). B. Matahari, Bumi, dan Bulan. Gerhana matahari Gerhana Matahari terjadi pada saat posisi Matahari, Bulan, dan Bumi berada pada satu garis lurus. Gerhana Matahari total hanya berlangsung sekitar 6 menit. Bagian Bumi yang mengalami gerhana matahari total adalah yang berada di daerah bayangan inti (umbra). Pada saat gerhana Matahari total, di Bumi benar-benar gelap. 2. Gerhana bulan Gerhana Bulan terjadi pada saat posisi Matahari, Bumi, dan Bulan berada pada satu garis lurus. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 78

79 Gerhana Bulan dapat terjadi selama 6 jam, namun gerhana bulan total hanya berlangsung selama 40 menit. Bagian Bumi yang mengalami gerhana bulan total adalah yang berada di daerah bayangan inti (umbra). C. Pasang dan Surut Air Laut Peredaran Bumi terhadap Matahari, dan peredaran Bulan terhadap Matahari dan Bumi dapat menyebabkan terjadinya pasang dan surut air laut. Permukaan bulan yang menghadap ke Bumi selalu tetap. Hal ini disebabkan kala revolusi Bulan dama dengan kala rotasi Bulan. Buku Sukses UN IPA (Fisika) SMP Eka Purjiyanta, M. Pd. - Untuk Kesuksesan Anak-anakku Kelas IX 79