Senin, 10 Desember 2012

listrik statis

Listrik Statis Kelas IX SMP

Category: Fisika SMP

Written by fisikastudycenter

Fisikastudycenter.com, membahas Listrik Statis, Materi Fisika SMP Kelas IX (9). Teori singkat, inti atom, interaksi bahan-bahan, dan memuati elektroskop disertai contoh soal hitungan sederhana dan pembahasan.

Inti atom
Partikel-partikel penyusun suatu atom:
Elektron → bermuatan negatif
Proton→ bermuatan positif
Neutron→ tidak bermuatan

Inti atom terdiri dari proton dan neutron, sementara elektron bergerak mengelilingi inti atom dalam lintasan tertentu.

Interaksi Muatan-Muatan
Muatan yang sejenis akan saling tolak (plus dengan plus, minus dengan minus)
Muatan yang berlawanan jenis akan saling tarik(plus dengan minus)

Besar gaya tarik atau gaya tolak tersebut bisa ditemukan dengan rumus berikut:

Dimana
F = gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak dalam satuan newton (N)
q₁ = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
q₂ = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
k = konstanta gaya coulomb yang nilainya 9 x 10⁹ dalam satuan yang standar

Catatan

1μC = 10⁻⁶ C = 0,000001 C (sepersejuta)
Jika menjumpai muatan negatif, tidak perlu diikutkan tanda minusnya dalam perhitungan.

Muatan Bahan-Bahan
Sebaiknya dihafal saja, muatan-muatan dari interaksi berbagai kombinasi (gosok-menggosok) bahan berikut:

Bahan-bahan	Hasil	Proses
Kaca - Kain Sutera	Kaca (+), Sutera (−)	Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera
Mistar plastik - Kain wool	Mistar plastik (−), Kain wool (+)	Elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik
Sisir - Rambut Manusia	Sisir (−), Rambut Manusia (+)	Elektron dari rambut manusia berpindah ke sisir
Penggaris/mistar plastik - Rambut manusia	Penggaris (−), Rambut Manusia (+)	Elektron dari rambut manusia berpindah ke penggaris
Balon - Kain Wool	Balon (−), Kain Wool (+)	Elektron dari kain wool berpindah ke balon
Ebonit - Kain Wool	Ebonit (−), Kain Wool (+)	Elektron dari kain wool berpindah ke ebonit

Kesimpulan dari tabel diatas (TERBATAS UNTUK BAHAN-BAHAN TERSEBUT saja) :
-Bahan yang digosok , (yang sebelah kiri) semuanya menjadi negatif , kecuali kaca.

Elektron dari kaca berpindah ke kain sutera bisa juga dibahasakan, kain sutera mendapatkan tambahan elektron dari kaca, elektron dari kain wool berpindah ke mistar plastik bisa juga di katakan, mistar plastik mendapatkan tambahan elektron dari kain wool dan seterusnya.

Elektroskop
Berikut ilustrasi saat sebuah elektroskop netral di dekati oleh benda bermuatan negatif.

Ilustrasi saat sebuah elektroskop masih netral, intinya adalah jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, baik di kepala (atas) maupun di daun kaki (bawah).

Sebuah benda bermuatan negatif kemudian didekatkan ke elektroskop.

Muatan negatif dari benda akan tolak menolak dengan muatan negatif dari kepala elektroskop, sehingga muatan negatif di kepala elektroskop kemudian menjauh jalan-jalan ke bawah /kaki.

Akibatnya, daun kaki yang tadinya netral, seimbang jumlah plus minusnya, sekarang menjadi menjadi lebih banyak muatan negatifnya, akhirnya kaki elektroskop akan terbuka akibat gaya tolak menolak muatan negatif di kaki kiri dan kanan elektroskop.

Bagamana jika elektroskop kondisi awalnya tidak netral, tapi sudah bermuatan positif atau negatif terlebih dahulu?
Kita coba terapkan pada soal berikut, dari soal Ebtanas IPA tahun 1990 (dah lahir beluum,..)

Gambar manakah yang benar untuk sebuah benda bermuatan listrik negatif didekatkan pada elektroskop bermuatan listrik positif?

Ntar kita jawab jg di sini, yang jelas antara B atau C krn bagian kepala musti positif, skrg diskusikan dulu ya,..elektroskop positif itu yang seperti apa dan bagaimana sebuah elektroskop bisa menjadi bermuatan positif.

Contoh-Contoh Soal Hitungan di Listrik Statis 9 SMP
1) Dua buah muatan masing-masing q₁ = 6 μC dan q₂ = 12 μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 10⁹ dalam satuan standar!

Pembahasan
Data dari soal:
q₁ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q₂ = 12μC = 12 x 10⁻⁶ C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10⁻¹ meter
F = ....?
Dari rumus gaya coulomb didapatkan

2) Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah 1,6 N, tentukan jarak pisah kedua muatan tersebut!

Pembahasan
Data :
q₁ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
q₂ = 6μC = 6 x 10⁻⁶ C
F = 1,6 C 1,6 N
r =....?

Gunakan rumus yang sama dari soal nomor 1

Salah rupanya,..kita cuba sekali lagi,..

Jarak kedua muatan dalam centimeter adalah 45 cm. (Thanks to sahs & raqib atas koreksinya,...)

3) Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/3 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (1/3)² adalah 1/9 kemudian dibalik menjadi 9/1 atau 9 saja. Jadi jawabannya adalah menjadi 9 F

4) Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan dijauhkan menjadi 4 kali semula, maka gaya tarik-menarik antara kedua muatan menjadi...F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas terlihat bahwa besarnya gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan. Jadi (4)² adalah 16 atau dalam pecahan 16/1, kemudian dibalik menjadi 1/16. Jadi jawabannya adalah menjadi 1/16 F

5) Titik A dan titik B mempunyai beda potensial listrik sebesar 12 volt. Tentukan energi yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 6μ Coulomb dari satu titik A ke titik B!

Pembahasan
Berikut rumus untuk menentukan jumlah energi yang diperlukan untuk membawa atau memindahkan muatan antara dua buah titik:

W = Q × ΔV

dimana:
W = energi atau usaha yang diperlukan dalam satuan joule (J)
Q = besar muatan dalam satuan Coulomb (C)
Δ V = beda potensial atau selisih potensial antara dua titik dalam satuan volt (V)

Sehingga:
W = Q × ΔV
W = 6μC × 12 volt = 72 μJ

6) Dua buah partikel bermuatan listrik didekatkan pada jarak tertentu hingga timbul gaya sebesar F. Jika besar muatan listrik partikel pertama dijadikan 1/2 kali muatan semula dan besar muatan partikel kedua dijadikan 8 kali semula maka gaya yang timbul menjadi....
A. 0,5 F
B. 4 F
C. 8,5 F
D. 16 F

Pembahasan
Dari rumus gaya coulomb di atas, terlihat besarnya gaya sebanding dengan besar perkalian kedua muatan. Sehingga tinggal dikalikan saja 1/2 × 8 = 4 . Jadi hasilnya adalah B. 4 F

fisika itu mudah

Cara Belajar Fisika dengan Mudah

Kemarin ada teman yang tanya, gurumuda kasih dong tips belajar fisika yang asyik… diriku bingung harus menjawab apa. He2… setelah bertapa di gua selama dua minggu, akhirnya muncul ide untuk menulis topic ini. Biar kalo ada yang tanya lagi, bisa diredirect ke halaman ini… sampai saat ini belum ada cara asyik lain untuk belajar fisika. Jadi yang gurumuda tahu cuma ini, mungkin setelah bertapa lagi baru ada gagasan baru Sebelum melanjutkan ke inti persoalan, maaf jika terkesan menggurui… kita sama-sama saling belajar dan saling berbagi. Ini Cuma sharing pengetahuan dan pengalaman saja, setelah sempat bertapa selama dua minggu kemarin Kalau punya kelebihan ilmu dan pengalaman, alangkah baiknya jika dibagikan juga kepada gurumuda… lumayan bisa menambah wawasan… maklum masih guru bocah alias balita.. oke, kembali ke laptop.

Masih basah dalam ingatanku (oh, puitisnya.. hiks2… ) pertama kali menikmati tempe goreng di flores. Seumur hidup belum pernah makan tempe, tiba-tiba disodorkan makanan asing… kebetulan waktu itu tinggal di asrama sekolah (masih SMA), jadi urusan kampung tengah ditangani oleh karyawan/I asrama. Tempe tersebut hanya digoreng saja… kata orang bijak, kesan pertama itu menentukan. Setelah menikmati tempe yang hanya digoreng saja (tanpa bumbu penyedap), tempe langsung masuk dalam kategori makanan yang diblack list. He2… setelah datang di yogya, seorang teman mengajak makan malam. Ngajak makan nasi tempe penyet… enak lho bro, katanya… emang di flores ada tempe gak ? enak apanya… maklum, waktu itu saja tidak terlalu menyukai tempe. Setelah menikmati tempe malam itu, kesan saya berubah. Ternyata tempe enak juga ya… Tempe sama, tapi rasanya beda ya… ketika dimasak karyawan/I asrama, tempe terasa hambar. Ketika dimasak oleh orang ibu pemilik warung sebelah kos2an, tempe terasa lezat… ternyata perbedaannya terletak pada bumbu penyedap dan cara mengolah tempe tersebut… kisah ini punya kemiripan dengan ilmu fisika… jadi sebenarnya persoalan utamanya terletak pada cara kita mengolah, memberikan bumbu penyedap secukupnya dan bagaimana cara kita menyajikannya kepada para siswa… dari dulu sampai sekarang, hukum newton tidak pernah berubah, demikian juga impuls dan momentum dan kawan-kawan… tapi kalau impuls dan momentum cuma “digoreng” saja, siswa bisa langsung memblack list pelajaran fisika. He2… sebagai seorang guru, setiap pokok bahasan fisika perlu diberi bumbu penyedap dan disajikan dengan penuh kasih sayang sehingga siswa langsung jatuh cinta dan selalu merindukan kelezatan ilmu fisika

Cara asyik yang gurumuda pakai dalam menyajikan ilmu fisika di blog ini sebenarnya merupakan cara alami… berikut ini beberapa tips yang gurumuda pakai :

Kesan pertama itu menentukan….

Teman-teman di jurusan psikologi mengatakan kesan pertama itu menentukan… seseorang langsung menyukai kita atau bisa membenci kita pada detik pertama pada pandangan pertama…. Kalau kita tersenyum, kemungkinan besar orang tersebut tersenyum kepada kita, tapi kalau kita tampak cuek bebek dan menatap penuh kebencian, bisa dipastikan orang tersebut langsung mempunyai kesan yang negative dengan kita… ilmu ini bisa kita terapkan dalam pembelajaran fisika. Alangkah baiknya jika kita mengawali pembelajaran fisika, baik secara langsung (di kelas) maupun secara tidak langsung (melalui tulisan, seperti yang gurumuda lakukan) dengan hal-hal yang menyenangkan… jangan belum apa-apa sudah dikasih rumus, latihan soal… siswa bisa langsung lemas tak berdaya… wah, rumus lagi, rumus lagi… CaPeDe… he2… mungkin mereka tampak serius mendengarkan kita, tapi dalam hati mereka mungkin jengkel dan bete… ih, sebel banget deh sama gurunya… gak ngerti banget sama perasaan muridnya. Hiks2…

Pancing rasa penasaran dan ingin tahu…

Pada dasarnya manusia punya rasa penasaran dan rasa ingin tahu yang tinggi… apalagi anak-anak dan remaja… rasa penasaran dan ingin tahu ini bisa bersifat positif atau negative. He2… tau aja… Nah, alangkah baiknya jika kita manfaatkan habis-habisan salah satu kelemahan dan kekuatan manusia ini dalam pembelajaran fisika. Karena gurumuda seorang blogger maka teknik ini diterapkan pada awal tulisan. Kalau pembelajaran dilakukan secara langsung (di kelas), sebaiknya diterapkan pada awal pembelajaran… Pada dasarnya ilmu fisika itu dekat dengan kehidupan kita. Karenanya bangkitkan saja rasa ingin tahu siswa dengan mempertanyakan fenomena alam atau penerapan teknologi yang punya kaitan dengan materi yang dipelajari… bikin siswa penasaran di situ…

Masuk kandang kambing mengembik,

masuk kandang singa jangan berkokok…

Bagian ini sebenarnya berkaitan dengan bahasa kita gunakan. Bagi teman-teman guru yang masih bocah, tidak ada salahnya jika kita gunakan bahasa gaulnya para siswa… perbedaan usia belum terlalu jauh sehingga bisa terapkan teknik ini… nanti bisa diberi gelar guru gaul abiz oleh para siswa… he2… btw, tergantung juga kharakter seseorang. Kalau kocak seperti gurumuda, ya tidak menjadi masalah jika berbicara dengan siswa dengan bahasanya mereka, bahasa para remaja…

Gunakan bahasa yang sederhana…

Tujuan utama dari sebuah komunikasi adalah pembicara dan lawan bicara memahami apa yang dibicarakan. Gunakan bahasa yang sederhana dalam setiap pembelajaran, jangan gunakan bahasa yang “tinggi”… implementasi, analogi, eksistensi dkk sebaiknya ditiadakan… serahkan saja urusan bahasa kepada guru bahasa Indonesia. Tujuan kita di kelas adalah siswa paham materi fisika yang dipelajari… Tidak ada salahnya jika kita gunakan bahasa yang “tinggi” tapi sebaiknya diartikan juga, biar siswa paham… ingat bahwa kita sedang berhadapan dengan siswa SMA yang masih remaja, bukan seorang professor…

Penurunan rumus harus terperinci…

Tahapan penurunan rumus harus dipaparkan secara jelas… setelah A, lanjut ke B.. setelah B lanjut ke C. setelah C, lanjut ke D… dan seterusnya… Jangan setelah C langsung ke F… kalau siswa yang daya tangkapnya cepat bisa langsung paham, tapi siswa yang daya tangkapnya tidak terlalu cepat bisa macet di sini.

Tidak ada bayi yang baru lahir langsung lari…

Biasanya bayi yang baru lahir cuma bisa tidur pasrah… makan disuapin, minum apalagi… setelah puas tidur, bayi biasanya duduk… setelah duduk, bayi merangkak, lalu berdiri. Setelah bisa berdiri, bayi mulai jalan-jalan. Tahap yang terakhir adalah lari… ini adalah proses alamiah dilewati manusia, mulai yang mudah dulu baru sulit… Kalau bayi baru bisa duduk, kemudian dipaksa lari, ntar bayinya bisa stress… ih, ibu, bikin sebel saja. Malas jalan ah… khan repot, sudah cape2, bayinya lumpuh…

Proses alamiah ini sebaiknya kita gunakan juga dalam pembelajaran fisika di kelas… berikan contoh soal yang mudah dulu, baru soal yang sulit… jangan belum apa-apa sudah dikasih soal yang sulit. Ini sama saja kita memaksa siswa untuk “lari”… siswa pasti bête abiz… syukur kalau siswa tidak membenci fisika hanya karena kelalaian ini. Seperti bayi tadi, siswa juga perlu melewati proses alamiah itu… berikanlah soal yang mudah dulu… setelah terbiasa dengan soal yang mudah, baru dilanjutkan ke soal yang sulit.. jadi pertahap. Gunakan angka-angka yang mudah, seperti 1, 2, 4. Ganti g = 9,8 m/s2 dengan g = 10 m/s²… para perancang game juga tahu hal ini. Kalau kita maen game, biasanya mulai dari level 1, setelah itu level 2, level 3 dan seterusnya…

Jumat, 07 Desember 2012

HUKUM ARCHIMEDES

Gaya Archimedes

Kalau kita perhatikan, ketika seorang mengangat teman lainnya, orang tersebut lebih mudah mengangkat orang yang di air dari pada ketika di luar air, kita tentunya perlubantuan orang lain untuk mengangkatnya, kenapa demikian?

Jika kita membandingkan berat benda di udara wu dengan berat enda di air (wu ) ternyata berat benda diudara lebih besar dari pada di air (wu > wa ). Hal ini disebabkan berat orang di air mengalami gaya ke atas (Fa ) dari air tersebut. Nah..secara matematis ditulis

ketika benda tercelup seluruhnya tekanan hidrostatis dialami permukaan bagian atas dengan luas area A, sebesar P1 dan bagian bawah sebesar P2. Dengan demikian gaya ke atas dapat kita tentukan sebgai berikut:

Ket: Fa= gaya ke atas (N) ; r = massa jenis fluida (kg/m³); g = percepatan gravitasi (m/s²); V_t = Volume benda yang tercelup/volum fluida yang dipindahkan.

Dengan demikian sebuah benda yang tercelup seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendapat gaya ke atas oleh sebuah gaya sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan. Pernyataan ini disebut dengan Hukum Archimedes.

Analisis perbandingan massa jenis benda dengan massa jenis fluida ketika benda di dalam zat cair

Dari ketiga peristiwa tersebut, dapatlah kita simpulkan bahwa suatu benda akan tenggelam tinggal dilihat dari kerapatan benda/massa jenis bendanya dibandingkan dengan massa jenis fluida. Pada gambar diatas orang tersebut terapung di atas air laut mati, karena massa jenis orang tersebut jauh lebih kecil dari massa jenis air laut mati.

Begitu juga kapal yang begitu besar massanya dapat terapung, karena dengan rumus r=m/V, dengan memperbesar volume kapal kita harapkan massa jenis kapalnya menjadi lebih kecil dari massa jenis air laut. Dengan ilmu ini juga manusia teelah mampu menciptakan kapal terapung juga kapal selam.