Study Belajar Dari Rumah: statis

Tampilkan postingan dengan label statis. Tampilkan semua postingan

Jumat, 11 Januari 2019

➢ Listrik Statis Elektroskop Rumus Dan Contoh Soal Listrik Statis

Listrik Statis – Pengantar

Kata listrik atau elektrik berasal dari bahasa Yunani elektron yang artinya “amber”. Amber adalah damar kayu yang telah mengeras, sejak dahulu diketahui bahwa jika kamu menggosok amber dengan kain maka amber akan menarik dedaunan disekitarnya. Sebuah penggaris atau plastik keras yang digosok dengan kain juga mempunyai efek seperti amber yang dapat menarik potongan-potongan kertas, efek tersebut dinamakan Listrik Statis.

Efek amber atau efek listrik statis sumber listrik statis [Sumber: Halliday- Resnick- Walker, 2005]

Kamu pasti telah balajar dari pelajaran Kimia tentang atom yang merupakan unit terkecil penyusun zat. Atom terdiri dari partikel-partikel penyusunnya yakni, proton, elektron dan neutron. Proton adalah bagian penyusun atom yang bermuatan listrik positif (+). Elektron adalah bagian penyusun atom yang bermuatan listrik negatif (-). Sedangkan neutron tidak bermuatan. Atom dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron, juga dikatakan bermuatan positif jika kekurangan elektron. Sedangkan atom dikatakan netral jika jumlah proton sama dengan elektronnya.

Atom dan komponen penyusunnya atom dan komponennya [Sumber: www.engineeringarchives.com]

Efek listrik statis dapat terjadi karena adanya perpindahan elektron. Benda menjadi bermuatan karena muatan negatifnya (elektron) dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Jadi menggosok penggaris dengan kain artinya kedua benda saling dimuati (charged) sehingga elektron dari salah satu benda berpindah ke benda lain. Benda yang satu memperoleh sejumlah elektron, sehingga akan bermuatan negatif. Sedangkan, benda satunya lagi kehilangan elektron, sehingga akan bermuatan positif.

Penggaris dimuati listrik (charged) dengan cara digosok contoh listrik statis Listrik Statis, Ilustrasi: [Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Interaksi Antar Muatan Listrik

Jika dua benda yang bermuatan saling didekatkan maka akan terjadi interaksi antar muatan listrik pada kedua benda. Benda dengan muatan sejenis jika didekatkan akan tolak menolak. Benda dengan muatan tidak sejenis akan tarik menarik.

interaksi antar muatan [Diolah dari: Douglas C. Giancoli, 2005]

Besar gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak bisa kamu tentukan dengan rumus Hukum Coulomb:

$F = \frac{K q_1q_2}{r^2}$

Dimana,

$F$ = gaya tarik menarik atau tolak menolak (Newton) $k$ = konstanta Coulomb ( $9 \cdot 10^9 \: Nm^2/C^2)$ $q_1$ = besar muatan 1 (Coulomb) $q_2$ = besar muatan 2 (Coulomb) $r$ = jarak antar kedua muatan (m)

Elektroskop

Elektroskop merupakan alat untuk mendeteksi muatan listrik. Bentuk keseluruhan elektroskop dapat dilihat pada gambar dibawah. Pendeteksi muatan pada elektroskop terdiri dari kepala (atas) yang terbuat dari metal dan dua daun kaki (bawah) yang biasanya terbuat dari emas. Saat elektroskop masih netral, jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif baik di kepala maupun di daun kaki.

Materi Listrik Statis: Elektroskop: [Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Ilustrasi kerja sebuah elektroskop netral yang didekati (di induksi) oleh benda bermuatan negatif dapat dilihat pada gambar dibawah. Muatan negatif dari benda akan tolak menolak dengan muatan negatif pada kepala elektroskop, sehingga muatan negatif di kepala elektroskop bergerak menjauh ke bawah/ daun-daun kaki. Karena sekarang daun kaki bermuatan negatif akibat kelebihan elektron, maka kedua daun kaki pada elektroskop akan terbuka ke kiri dan ke kanan. Semakin besar muatannya, semakin jauh jarak antar kedua daun kaki elektroskop.

muatan listrik statis

Ilustrasi kerja sebuah elektroskop yang kondisi awalnya tidak netral (katakanlah bermuatan negatif) yang didekati oleh benda bermuatan positif dan negatif dapat dilihat pada gambar dibawah. Jika suatu benda bermuatan negatif didekatkan, akan ada lebih banyak elektron yang turun menuju daun kaki sehingga kedua daun kaki akan semakin saling menjauh. Jika yang didekatkan adalah benda bermuatan positif, maka elektron akan tertarik dari daun kaki menuju kepala elektroskop mengakibatkan muatan negatif pada daun kaki berkurang sehingga jarak antar kedua daun makin merapat.

ilustrasi elektroskop listrik statis

Contoh Soal Listrik Statis

Dua buah benda bermuatan listrik sejenis, tolak menolak dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/4 kali semula, maka gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut menjadi ….

(A) 1/16 F(B) 1/4 F(C) 4 F(D) 8 F(E) 16 F

SOLUSI:

Diketahui:

Dengan membandingkan kondisi benda diawal dengan kondisi benda diakhir menggunakan rumus Hukum Coulomb bisa kamu dapatkan jawabannya.

$\frac{F_1}{F_2} = \frac{\frac{kq_1q_2}{r_1^2}}{\frac{kq_1q_2}{r_2^2}}$

$\frac{F_1}{F_2} = \frac{r_2^2}{r_1^2} = (\frac{r_2}{r_1})^2$

$\frac{F_1}{F_2} = (\frac{1/4 \: r}{r})^2 = \frac{1}{16}$

Jadi, gaya tolak menolak kedua benda sebesar 16 N .

Jawaban: E

Judul Artikel: Listrik StatisKontributor: Ibadurrahman, S.T.Mahasiswa S2 Teknik Mesin FTUI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

Gerak Melingkar Beraturan

Rangkaian Listrik

Gelombang Bunyi

LISTRIK STATIS ( Hukum Coulomb ) - Fisika kelas 9

Source : https://www.studiobelajar.com/listrik-statis/

Kamis, 10 Januari 2019

➥ Fluida Statis Materi Lengkap Rumus Contoh Soal Pembahasan

Fluida statis atau hidrostatika merupakan salah satu cabang ilmu sains yang membahas karakteristik fluida saat diam, biasanya membahas mengenai tekanan pada fluida ataupun yang diberikan oleh fluida (gas atau cair) pada objek yang tenggelam didalamnya.

Fluida statis dipakai untuk menjelaskan fenomena-fenomena seperti kenaikan besar tekanan air terhadap kedalamannya dan perubahan besar tekanan atmosfer terhadap ketinggian pengukuran dari permukaan laut.

Massa Jenis

Massa jenis merupakan suatu ukuran kerapatan suatu benda dan didefinisikan sebagai berat suatu benda dibagi dengan dengan volumenya. Semakin besar massa jenisnya, maka benda tersebut memiliki kerapatan yang besar.

$\rho = \frac{m}{V}$

Dimana:ρ (dibaca rho) merupakan massa jenis suatu benda (kg/m3)m merupakan massa benda (kg)V merupakan volume benda (m^3)

Secara kasar, massa jenis dapat digunakan untuk mengetahui apakah benda dapat mengapung di permukaan air. Benda/objek yang memiliki massa jenis lebih kecil akan selalu berada di atas massa jenis yang lebih besar. Contohnya, minyak akan selalu mengapung diatas permukaan air karena massa jenis minyak lebih kecil dari massa jenis air.

fluida statis dan massa jenis

Semua benda/objek yang memiliki massa jenis lebih besar dari massa jenis air akan selalu tenggelam. Prinsip inilah yang dipakai oleh insinyur kapal dalam merancang kapal. Perhatikan gambar dibawah ini, prinsip inilah yang dipakai sehingga kapal selam dapat menyelam dan mengapung kembali ke permukaan laut.

perbandingan massa jenis

Tekanan Hidrostatis

Tekanan hidrostatis (ketika fluida dalam keadaan diam) pada titik kedalaman berapapun tidak dipengaruhi oleh berat air, luasan permukaan air, ataupun bentuk bejana air, akan berdasarkan luasan objek yang menerimanya atau kedalaman ukur. Tekanan hidrostatis menekan ke segala arah dan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan pada luasan yang diukur atau dapat dihitung berdasarkan kedalamaan objeknya dengan persamaan

$P_h = \rho g h$

dimana:ρ adalah berat jenis air (untuk air tawar, ρ = 1.000 kg/m3)g adalah besar percepatan gravitasi (percepatan gravitasi di permukaan bumi sebesar g=9,8 m/s2)h adalah titik kedalaman yang diukur dari permukaan air

Satuan tekanan adalah Newton per meter kuadrat (N/m2) atau Pascal (Pa). Contoh tekanan hidrostatik yakni pada pada aliran darah atau yang biasa kita sebut sebagai tekanan darah, merupakan tekanan yang diberikan oleh darah (sebagai fluida) terhadap dinding.

tekanan hidrostatis

Tekanan mutlak merupakan tekanan total yang di alami benda atau objek yang berada didalam air dan dinyatakan dengan

$P=P_h+P_{atm}$

Dimana Patm merupakan tekanan atmosfer. Tekanan mutlak merupakan tekanan sebenarnya, sehingga jika kita melakukan eksperimen dan mendapat data mengenai tekanan, maka perlu ditambah dengan tekanan atmosfer.

Hukum Pascal

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan dibagi luasan yang menerima gaya tersebut.

$P = \frac{F}{A}$

Dimana F merupakan besarnya gaya (Newton)A merupakan luasan penampang (m2)

Dibawah ini merupakan satuan-satuan tekanan dan konversinya. Pascal merupakan satuan internasional untuk tekanan, dan atm (atmosfer) merupakan satuan yang menunjukkan tekanan atmosfer (tekanan atmosfer di atas permukaan laut sebesar 1 atm).

satuan tekanan dan konversinya

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada fluida dalam ruang yang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah. Formula hukum Pascal dalam sistem tertutup dapat disimpulkan dengan:

$P_{masuk} = P_{keluar}$

$P_1=P_2$

Seperti yang sudah kita tahu bahwa tekanan adalah gaya dibagi besar luasan penampangnya, maka persamaan diatas dapat ditulis kembali sebagai berikut:

$\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}$

Sehingga:

$F_1=(\frac{d_1}{d_2})F_2$

Dimana d1 merupakan diameter permukaan 1 dan d2 merupakan diameter permukaan 2.

hukum pascal

Perhatikan skema mekanisme hidrolik diatas. Karena cairan tidak dapat ditambahkan ataupun keluar dari sistem tertutup, maka volume cairan yang terdorong di sebelah kiri akan mendorong piston (silinder pejal) di sebelah kanan ke arah atas. Piston di sebelah kiri bergerak ke bawah sejauh h1 dan piston sebelah kanan bergerak ke atas sejauh h2. Sesuai hukum Pascal, maka:

$A_2 h_2=A_1 h_1$

Sehingga:

$\frac{d_2}{d_1} = \frac{h_2}{h_1}$

Contoh Soal Fluida Statis dan PembahasanContoh Soal Fluida Statis 1

Sebuah bola besi yang bermassa 220 kg dan volume 0,2 m3 masuk ke dalam kolam. Apakah bola tersebut akan tenggelam atau mengapung ke permukaan air?

Pembahasan:

$\rho_{bola} = \frac{m_{bola}}{V_{bola}}$

$\rho_{bola} = \frac{220 kg}{0,2 m^3} = 1100 kg/m^3$

Diketahui bahwa $\rho_{air} = 1000 kg/m^3$

Oleh karena $\rho_{bola} > \rho_{air}$ maka bola akan tenggelam.

Contoh Soal Fluida Statis 2

Berapa besar balon yang diisi dengan gas mulia helium yang dibutuhkan untuk mengangkat seorang lelaki yang bermassa 100 kg? Massa jenis helium sebesar $\rho_{he} = 0,164 kg/m^3$ dan massa jenis udara sebesar $\rho_u = 1,29 kg/m^3$ . Massa balon diabaikan.

Pembahasan:

Agar balon dapat mengangkat orang tersebut, maka massa (balon+orang) harus lebih rendah dari massa udara.

$m_{lk} + m_{he} = m_u$

Diketahui bahwa $m = \rho V$

$m_{lk} + \rho_{he} V < \rho_u V$

$\rho _{he} - \rho_u V < - m_{lk}$

$\rho_u V - \rho_{he} V > m_{lk}$

$(\rho_u - \rho_{he} V > m_{lk}$

$V > \frac{m_{lk}}{(\rho_u - \rho_{he})}$

$V > \frac{100 kg}{(1,29 - 0,164)kg/m^3}$

$V > 88,8 m^3$

Sehingga dapat diketahui besar volume balon yang harus diisi dengan helium yakni harus lebih besar dari 88,8 m^3 agar laki-laki tersebut dapat terangkat (massa jenisnya menjadi lebih ringan dari massa jenis udara).

Artikel: Fluida StatisKontributor: Ibadurrahman, S.T.Mahasiswa S2 Teknik Mesin FT UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

Hukum Kepler

Energi Potensial dan Energi Kinetik

Gerak Parabola

FLUIDA STATIS - SOAL LATIHAN (BAGIAN 1) - FISIKA KELAS 11 (Bagian 2 ada di APLIKASI ya!)

Source : https://www.studiobelajar.com/fluida-statis/