Selasa, 15 April 2014

GENERATION OF PHYSICS

GENERATION OF PHYSICS


SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

Posted: 13 Dec 2013 07:37 AM PST

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

Soal No. 1
Empat buah gaya masing-masing :
F1 = 10 N
F2 = 10 N
F3 = 10 N
F4 = 10 N
dan panjang AB = BC = CD = DE = 1 meter



Dengan mengabaikan berat batang AE, tentukan momen gaya yang bekerja pada batang dan arah putarannya jika:
a) poros putar di titik A
b) poros putar di titik D

Pembahasan
a) poros putar di titik A



Putaran searah jarum jam.

b) poros putar di titik D



Putaran berlawanan arah dengan jarum jam
Soal No. 2
Batang AB = 2 meter dengan poros titik A dengan gaya F sebesar 12 N membentuk sudut 60°.



Tentukan besar momen gaya yang terjadi pada batang AB.

Pembahasan
Beberapa cara biasa digunakan diantaranya:
τ = F d sin α
τ = 12 (2) sin 60°
τ = 12 (2)(1/2 √3) = 12√3 Nm
Soal No. 3
Batang AC = 4 meter dengan poros titik A dengan gaya F1 sebesar 20 N dan F2 sebesar 12 N. Sudut-sudut ditunjukkan gambar berikut:



Jika titik B berada di tengah batang AC, tentukan besar momen gaya yang terjadi pada batang AC, dalam kasus ini massa batang diminta untuk diabaikan.

Pembahasan
Momen gaya dengan poros di titik A:
τ = F1 AC sin 60° − F2 AB sin 60°
τ = 20 (4) (1/2 √3) − 12 (2) (1/2 √3)
τ = 28√3 Nm

Soal No. 4
Susunan 3 buah massa titik seperti gambar berikut!



Jika m1 = 1 kg, m2 = 2 kg dan m3 = 3 kg, tentukan momen inersia sistem tersebut jika diputar menurut :
a) poros P
b) poros Q

Pembahasan
a) poros P



b) poros Q

Soal No. 5
Bola A bermassa = 60 gram dan bola B = 40 gram dihubungkan batang AB (massanya diabaikan).



Jika kedua bola diputar dengan sumbu putar di P maka momen inersia sistem adalah….
A. 12,25 .10 –4 kg m2
B. 13,50 .10 –4 kg m2
C. 14,50 .10 –4 kg m2
D. 15,50 .10 –4 kg m2
E. 16,25 .10 –4 kg m2
(Momen Inersia - UN Fisika 2013)
Pembahasan

Momen inersia di titik dengan sumbu putar di p



Soal No. 6
Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm mendapat tiga gaya yang sama besarnya 10 newton seperti pada gambar.



Jika tongkat diputar di titik C, tentukan momen gaya total!
Pembahasan
Momen gaya dengan pusat C, misal searah jarum jam diberi tanda (−) dan berlawanan arah jarum jam tanda (+).


Sumber: fisikastudycenter.com

SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA SUHU KALOR

Posted: 13 Dec 2013 07:30 AM PST

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

Soal No. 1
Panas sebesar 12 kj diberikan pada pada sepotong logam bermassa 2500 gram yang memiliki suhu 30oC. Jika kalor jenis logam adalah 0,2 kalori/groC, tentukan suhu akhir logam!
Pembahasan
Data :
Q = 12 kilojoule = 12000 joule
m = 2500 gram = 2,5 kg
T1 = 30oC
c = 0,2 kal/groC = 0,2 x 4200 joule/kg oC = 840 joule/kg oC
T2 =...?

Q = mcΔT
12000 = (2,5)(840)ΔT
ΔT = 12000/2100 = 5,71 oC

T2 = T1 + ΔT = 30 + 5,71 = 35,71 oC

Soal No. 2
500 gram es bersuhu −12oC dipanaskan hingga suhu −2oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam satuan joule!

Pembahasan
Data :
m = 500 gram
T1 = −12oC
T2 = −2oC
ΔT = T2 − T1 = −2o − (−12 ) = 10oC
c = 0,5 kalori/groC
Q = ....?

Q = mcΔT
Q = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

1 kalori = 4,2 joule
Q = 2500 x 4,2 = 10500 joule

Soal No. 3
500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga keseluruhan es menjadi air yang bersuhu 0oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, dan kalor lebur es adalah 80 kal/gr, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan, nyatakan dalam kilokalori!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
L = 80 kalori/gr
Q = ....?

Q = mL
Q = (500)(80) = 40000 kalori = 40 kkal

Soal No. 4
500 gram es bersuhu 0oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
cair = 1 kalori/groC
Les = 80 kalori/gr
Suhu akhir → 5oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es 0oC hingga menjadi air 5oC ada dua proses yang harus dilalui:
→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1
Q1 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang diperlukan namakan Q2
Q2 = mcairΔTair = (500) (1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q1 + Q2 = 40000 + 2500 = 42500 kalori

Soal No. 5
500 gram es bersuhu −10oC hendak dicairkan hingga menjadi air yang bersuhu 5oC. Jika kalor jenis es adalah 0,5 kal/goC, kalor lebur es adalah 80 kal/gr, dan kalor jenis air 1 kal/goC, tentukan banyak kalor yang dibutuhkan!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m = 500 gram
ces = 0,5 kalori/groC
cair = 1 kal/groC
Les = 80 kal/gr
Suhu akhir → 5oC
Q = .....?

Untuk menjadikan es − 10oC hingga menjadi air 5oC ada tiga proses yang harus dilalui:
→ Proses untuk menaikkan suhu es dari −10oC menjadi es bersuhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q1
Q1 = mcesΔTes = (500)(0,5)(10) = 2500 kalori

→ Proses meleburkan es 0oC menjadi air suhu 0oC, kalor yang diperlukan namakan Q2
Q2 = mLes = (500)(80) = 40000 kalori

→ Proses menaikkan suhu air 0oC hingga menjadi air 5oC, kalor yang diperlukan namakan Q3
Q3 = mcairΔTair = (500)(1)(5) = 2500 kalori

Kalor total yang diperlukan:
Q = Q1 +Q2 + Q3 = 2500 + 40000 + 2500 = 45000 kalori

Soal No. 6
200 gram air bersuhu 80oC dicampurkan dengan 300 gram air bersuhu 20oC. Tentukan suhu campurannya!

Pembahasan
Data yang diperlukan:
m1 = 200 gram
m2 = 300 gram
ΔT1 = 80 − t
ΔT2 = t − 20
Suhu akhir = t = ......?

Qlepas = Qterima
m1c1ΔT1 = m2c2ΔT2
(200)(1) (80 − t) = (300)(1)(t − 20)
(2)(1)(80 − t) = (3)(1)(t − 20)
160 − 2t = 3t − 60
5t = 220
t = 44oC

Soal No.7
Sepotong es bermassa 100 gram  bersuhu 0°C dimasukkan kedalam secangkir air bermassa 200 gram bersuhu 50°C.



Jika kalor jenis air adalah 1 kal/gr°C, kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor lebur es 80 kal/gr dan cangkir dianggap tidak menyerap kalor, berapa suhu akhir campuran antara es dan air tersebut? 
Pembahasan
Soal di atas tentang pertukaran kalor / Asas Black. Kalor yang dilepaskan air digunakan oleh es untuk mengubah wujudnya menjadi air dan sisanya digunakan untuk menaikkan suhu es yang sudah mencair tadi.



dengan Q1 adalah kalor yang dilepaskan air, Q2 adalah kalor yang digunakan es untuk melebur/mencair dan Q3 adalah kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu es yang telah mencair.

Berikutnya adalah contoh soal tentang pencampuran air panas dan air dingin dengan memperhitungkan kalor yang diserap oleh bejana atau wadahnya:

Soal No. 8
Air bermassa 100 g bersuhu 20°C berada dalam wadah terbuat dari bahan yang memiliki kalor jenis 0,20 kal/g°C dan bermassa 200 g. Ke dalam wadah kemudian dituangkan air panas bersuhu 90°C sebanyak 800 g. Jika kalor jenis air adalah 1 kal/g°C, tentukan suhu akhir air campuran!

Pembahasan
Kalor yang berasal dari air panas 90°C saat pencampuran, sebagian diserap oleh air yang bersuhu 20° dan sebagian lagi diserap oleh wadah. Tidak ada keterangan terkait dengan suhu awal wadah, jadi anggap saja suhunya sama dengan suhu air di dalam wadah, yaitu 20°C.

Data :
-Air panas
m1 = 800 g
c1 = 1 kal/g°C

-Air dingin
m2 = 100 g
c2 = 1 kal/g°C

-Wadah
m3 = 200 g
c3 = 0,20 kal/g°C



Qlepas = Qterima
m1c1ΔT1 = m2c2ΔT2 + m3c3ΔT3



Soal No. 9
Perhatikan gambar berikut! Dua buah logam terbuat dari bahan yang sama disambungkan.



Jika panjang logam P adalah dua kali panjang logam Q dan konduktivitas thermal logam P adalah setengah dari logam Q, tentukan suhu pada sambungan antara kedua logam!

Pembahasan
Banyaknya kalor persatuan waktu yang melalui logam P sama dengan kalor yang melalui logam Q. Gunakan rumus perpindahan kalor secara konduksi :



Soal No. 10
Sebuah tangki baja yang memiliki koefisien muai panjang 12 x 10-6/°C, dan bervolume 0,05 m3 diisi penuh dengan bensin yang memiliki koefisien muai ruang 950 x 10-6/°C pada temperatur 20°C. Jika kemudian tangki ini dipanaskan sampai 50°C, tentukan besar volume bensin yang tumpah! (Sumber : Soal SPMB)

Pembahasan




Sumber: fisikastudycenter.com

Jumat, 13 Desember 2013

GENERATION OF PHYSICS

GENERATION OF PHYSICS


RADAR : Radio Detection and Ranging

Posted: 27 Oct 2013 09:06 AM PDT

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم


Oleh: Akhmad Fadholi

 
Radar kependekan dari Radio Detection and Ranging. Radar merupakan sistem gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda seperti pesawat terbang, kendaraan bermotor dan informasi cuaca / hujan.
Gelombang radio/sinyal yang dipancarkan dari suatu benda dapat ditangkap oleh radar kemudian dianalisa untuk mengetahui lokasi dan bahkan jenis benda tersebut. Walaupun sinyal yang diterima relatif lemah, namun radar dapat dengan mudah mendeteksi dan memperkuat sinyal tersebut.
Jenis-jenis Radar:
  • Doppler Radar
Radar Doppler merupakan jenis radar yang menggunakan efek Doppler untuk mengukur kecepatan radial dari sebuah obyek yang masuk daerah tangkapan radar. Radar jenis ini sangat akurat dalam mengukur kecepatan radial (gambar 1). Contoh Radar Doppler yaitu radar yang digunakan untuk mendeteksi cuaca.
  • Bistatic Radar
Radar Bistatic adalah jenis sistem radar yang mempunyai komponen pemancar dan penerima sinyal dipisahkan oleh suatu jarak yang dapat dibanding dengan jarak target (gambar 2). Obyek dideteksi berdasarkan pantulan sinyal dari obyek tersebut ke pusat antena. Contoh Radar Bistatic yaitu radar pasif. 

 
Prinsip Kerja Radar
Sistem radar mempunyai tiga komponen utama yakni:
1. Antena
Antena radar adalah suatu antena reflektor berbentuk parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dicerminkan melalui permukaan yang berbentuk parabola sebagai berkas sempit (gambar 3). Antena radar merupakan dwikutub (gambar 4). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array yang merupakan sebaran unsur-unsur obyek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem radar (gambar 5).  

2. Pemancar Sinyal
Pemancar pada sistem radar berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena agar sinyal obyek yang berada pada daerah tangkapan radar dapat dikenali, umumnya pemancar mempunyai bandwidth yang besar dan tenaga yang kuat serta dapat bekerja efisien, dapat dipercaya, tidak terlalu besar ukurannya dan juga tidak terlalu berat serta mudah perawatannya. Contoh pemancar berupa tabung (gambar 6). 

3. Penerima sinyal
Penerima pada sistem radar berfungsi untuk menerima pantulan kembali gelombang elektromagnetik dari sinyal obyek yang tertangkap radar melalui reflektor antena. Umumnya penerima mempunyai kemampuan untuk menyaring sinyal agar sesuai dengan pendeteksian serta dapat menguatkan sinyal obyek yang lemah dan meneruskannya tersebut ke pemroses data dan sinyal serta menampilkan gambarnya di layar monitor. 
 
Prinsip Pengoperasian Radar
Radar pada umumnya beroperasi dengan menyebar tenaga elektromagnetik terbatas di dalam piringan antena yang bertujuan untuk menangkap sinyal dari benda yang melintas pada daerah tangkapan yang bersudut 20o – 40o (gambar 7). Ketika suatu benda masuk dalam daerah tangkapan antena, maka sinyal yang ditangkap akan diteruskan ke pusat sitem radar dan akan diproses hingga benda tersebut nantinya akan tampak dalam layar monitor.
Kebanyakan radar citra dioperasikan pada frekuensi 1.25 dan 35.2 GHz (24 cm – 0.8 cm). Panjang gelombang sinyal radar menentukan luas dari gelombang mikro yang dilemahkan dan / atau disebarkan oleh atmosfir.
Keterangan gambar:
  1. Dopler Radar
  2. Bistatic Radar
  3. Antena Radar
  4. Contoh Antena Radar
  5. Transmitter Radar
  6. Prinsip Kerja radar
Referensi:
  1. U.S. Department of Commerce/ National Oceanic and Atmospheric Administration, 2005. Federal Meteorological Handbook No. 11 Doppler Radar Meteorological Observations Part b Doppler Radar Theory and Meteorology. Office of the Federal Coordinator for Meteorological Services and Supporting Research. Washington, DC.
  2. Tjasyono, B. 2001. Mikrofisika Awan dan Hujan. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Monetize your Website or Blog with BidVertiser
Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More

 
Design by MUSTAQIM, S.Pd, M.Pd