Fisika Sma Kls 3
-
Upload
lusi-fitrian-sani -
Category
Documents
-
view
98 -
download
5
description
Transcript of Fisika Sma Kls 3
PUSAT PERBUKUANPUSAT PERBUKUAN
Departemen Pendidikan NasionalDepartemen Pendidikan Nasional
Mudah dan Aktif Belajar Fisikauntuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah AliyahProgram Ilmu Pengetahuan Alam
Penulis : Dudi IndrajitPenyunting : Ahmad SaripudinPewajah Isi : Neni YuliatiIlustrator : S. RiyadiPewajah Sampul : A. Purnama
Ukuran Buku : 21 x 29,7cm
Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit Setia Purna Inves, PT
Diterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009
Diperbanyak oleh ....
Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan Nasionaldilindungi oleh Undang-Undang
530.07DUD DUDI Indrajit
m Mudah dan Aktif Belajar Fisika 3 :untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas /Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam / penulis, Dudi Indrajit,; penyunting, Ahmad Saripudin, ; illustrator, S. Riyadi. — Jakarta :Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.
vi, 306 hlm, : ilus. ; 30 cm
Bibliografi : hlm. 306IndeksISBN 978-979-068-816-2 (No. Jil Lengkap)ISBN 978-979-068-931-2
1. Fisika-Studi dan Pengajaran I. JudulII. Ahmad Saripudin III. S. Riyadi
iii
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmatdan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, DepartemenPendidikan Nasional, pada tahun 2009, telah membeli hak ciptabuku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskankepada masyarakat melalui situs internet (website) JaringanPendidikan Nasional.
Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan StandarNasional Pendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku tekspelajaran yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakandalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri PendidikanNasional Nomor 22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.
Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginyakepada para penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkanhak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasionaluntuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruhIndonesia.
Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanyakepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh(down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopioleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifatkomersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yangditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku tekspelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan gurudi seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada diluar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.
Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar danmanfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwabuku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, sarandan kritik sangat kami harapkan.
Jakarta, Juni 2009Kepala Pusat Perbukuan
Kata Pengantar
Fisika adalah salah satu rumpun ilmu sains yang mempelajari alam semesta.Ruang lingkup ilmu Fisika sangat luas, mulai dari atom yang berdimensinanometer hingga jagat raya yang berdimensi tahunan cahaya. Dalamkehidupan sehari-hari, banyak ditemukan aplikasi ilmu Fisika, baik berupafenomena-fenomena di alam atau rekayasa teknologi. Oleh karena itu, Fisikamemiliki tingkat urgensitas yang tinggi karena merupakan dasar untukpenguasaan teknologi di masa depan.
Sesuai dengan misi penerbit untuk memberikan kontribusi yang nyata bagikemajuan ilmu pengetahuan maka penulis dan penerbit merealisasikan tanggungjawab tersebut dengan menyediakan buku bahan ajar Fisika yang berkualitas,sesuai dengan tuntutan kurikulum yang berlaku saat ini.
Buku ini disusun dengan mengutamakan pendekatan secara inkuiri(eksperimen) dan disajikan secara sistematis, komunikatif, dan integratif, sertaadanya keruntutan rangkaian (bab dengan subbab, antarsubbab dalam bab,antaralenia dalam subbab). Sebelum mempelajari materi, sebaiknya Andaterlebih dahulu membaca bagian Advanced Organizer yang terdapat padahalaman awal setiap bab agar Anda dapat mengetahui isi bab secara umum.Pada awal setiap bab, disajikan pula Tes Kompetensi Awal sebagai evaluasimateri prasyarat untuk mempelajari bab yang bersangkutan.
Di akhir setiap bab, terdapat Rangkuman, Peta Konsep, dan Refleksi yangbertujuan lebih meningkatkan pemahaman Anda tentang materi yang telahdipelajari dengan memunculkan umpan balik untuk evaluasi diri. Buku ini di-lengkapi juga dengan beberapa materi, tugas, dan soal pengayaan, di antaranyaInformasi untuk Anda (Information for You), Tantangan untuk Anda, MariMencari Tahu, Tugas Anda, Pembahasan Soal, dan Tokoh yang dapatmemperluas pengetahuan materi Fisika yang sedang dipelajari.
Untuk menguji pemahaman Anda terhadap materi yang telah dipelajaridiberikan Tes Kompentensi Subbab pada setiap akhir subbab, Tes KompetensiBab pada setiap akhir bab, dan Tes Kompetensi Fisika Semester pada setiapakhir semester. Selain itu, pada akhir buku juga diberikan Tes Kompetensi Akhiruntuk menguji pemahaman materi Fisika selama satu tahun ajaran. Semua teskompetensi tersebut merupakan sarana mengevaluasi pemahaman danmelatih kemampuan menerapkan konsep/prinsip Fisika yang berkaitan denganmateri yang telah dipelajari. Adapun Kunci Jawaban (nomor ganjil) kami sajikanuntuk memudahkan Anda dalam mengevaluasi hasil jawaban.
Untuk menumbuhkan daya kreativitas, kemampuan psikomotorik, dan caraberpikir ilmiah, kami sajikan Aktivitas Fisika dan Proyek Semester yangmenuntut peran aktif Anda dalam melakukan kegiatan tersebut.
Demikianlah persembahan kami untuk dunia pendidikan.
Bandung, Mei 2007
Penerbit
Kata Pengantar
v
Materi-materi pembelajaran pada buku ini berdasarkan kurikulum yang berlaku saat ini dan disajikan secarasistematis, komunikatif, dan integratif. Di setiap awal bab, dilengkapi gambar pembuka pelajaran, bertujuanmemberikan gambaran materi pembelajaran yang akan dibahas, dan mengajarkan siswa konsep berpikir kontekstualsekaligus merangsang cara berpikir kontekstual. Selain itu, buku ini juga ditata dengan format yang menarik dandidukung dengan foto dan ilustrasi yang representatif. Penggunaan bahasa yang sederhana, sesuai dengan tingkatankognitif siswa sehingga membuat pembaca lebih mudah memahaminya.
Buku Fisika untuk SMA Kelas XII ini terdiri atas sepuluh bab, yaitu Gejala Gelombang, Gelombang Cahaya,Gelombang Bunyi, Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor, Medan Magnetik, Induksi Elektromagnetik, RadiasiBenda Hitam, Fisika Atom, Teori Relativitas Khusus, serta Fisika Inti dan Radioaktivitas. Untuk lebih jelasnya,perhatikan petunjuk untuk pembaca berikut.
(1) Judul Bab, disesuaikan dengan tema materi dalam bab.(2) Hasil yang harus Anda capai, tujuan umum yang harus Andacapai pada bab yang Anda pelajari.(3) Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu, kemampuanyang harus Anda kuasai setelah mempelajari bab.(4) Gambar Pembuka Bab, disajikan untuk mengetahui contohmanfaat dari materi yang akan dipelajari.(5) Advanced Organizer, uraian singkat tentang isi bab untukmenumbuhkan motivasi belajar dan mengarahkan Anda agar lebihfokus terhadap isi bab.(6) Tes Kompetensi Awal, merupakan soal prasyarat yang harusAnda pahami sebelum memasuki materi pembelajaran.(7) Materi Pembelajaran, disajikan secara sistematis, komunikatif,integratif, dan sesuai dengan perkembangan ilmu dan teknologiterkini (up to date).(8) Gambar dan Ilustrasi, sesuai dengan materi dalam bab yangdisajikan secara proporsional dan harmonis.(9) Contoh Soal, berisi contoh dan penyelesaian soal.(10) Tugas Anda, berisi tugas atau latihan soal yang berkaitandengan materi tersebut.(11) Pembahasan Soal, berisi contoh soal yang berasal dariEbtanas, UAN, UMPTN, atau SPMB.(12) Mari Mencari Tahu, tugas mencari informasi yang bertujuanmenumbuhkan rasa ingin tahu dan mendorong siswa untukmencari informasi lebih jauh.(13) Aktivitas Fisika, kegiatan yang dilakukan secara berkelompokuntuk mengembangkan kecakapan hidup Anda.(14) Ingatlah, catatan atau hal-hal penting yang perlu Anda ketahui.(15) Informasi untuk Anda (Information for You), berisi pengayaanmengenai informasi dan aplikasi materi, disajikan dalam 2 bahasa(bilingual).(16) Tantangan untuk Anda, berisi soal-soal yang disajikandengan tingkat kesulitan lebih tinggi.(17) Kata Kunci(18) Tokoh, berisi tokoh Fisika penggagas ide baru dan pekerjakeras sehingga akan menumbuhkan semangat inovatif/kreatif, etoskerja, dan mengembangkan kecakapan hidup Anda.(19) Tes Kompetensi Subbab, berisi soal-soal untuk mengevaluasipenguasaan materi subbab.(20) Rangkuman(21) Peta Konsep(22) Refleksi, sebagai umpan balik bagi siswa setelahmempelajari materi di akhir pembelajaran tiap bab.(23) Tes Kompetensi Bab, berisi soal-soal untuk mengevaluasipenguasaan materi bab.(24) Proyek Semester, kegiatan percobaan untuk meningkatkanpemahaman konsep Fisika dan memotivasi Anda untuk menggaliinformasi, memanfaatkan informasi, dan menyelesaikan masalah.(25) Tes Kompetensi Fisika Semester, berisi soal-soal untukmengevaluasi penguasaan materi selama satu semester.(26) Tes Kompetensi Akhir, berisi soal-soal untuk mengevaluasipenguasaan materi selama satu tahun ajaran.
Panduan untuk Pembaca
14
15
16
17
11
9
12
13
10
6
7
8
12
3
5
4
24
22
21
23
18
19
20
25
26
vi
Kata Sambutan • iiiKata Pengantar • ivPanduan untuk Pembaca • v
Bab 1Gejala Gelombang • 1A. Pemahaman Gelombang • 2B. Gelombang Berjalan dan Gelombang
Stasioner • 7C. Sifat-Sifat Gelombang • 19Rangkuman • 26Peta Konsep • 27Refleksi • 27Tes Kompetensi Bab 1 • 28
Bab 2Gelombang Cahaya • 31A. Interferensi Cahaya • 32B. Difraksi Cahaya • 37C. Polarisasi Cahaya • 42Rangkuman • 46Peta Konsep • 46Refleksi • 46Tes Kompetensi Bab 2 • 47
Bab 3Gelombang Bunyi • 49A. Sifat Dasar Gelombang Bunyi • 50B. Cepat Rambat Bunyi • 51C. Unsur Bunyi dan Pemanfaatan
Gelombang Bunyi • 53D. Sifat-Sifat Gelombang Bunyi • 55E. Dawai dan Pipa Organa sebagai
Sumber Bunyi • 58F. Energi Gelombang Bunyi • 66Rangkuman • 70Peta Konsep • 71Refleksi • 71Tes Kompetensi Bab 3 • 72
Bab 4Medan Listrik, PotensialListrik, dan Kapasitor • 75A. Muatan Listrik • 76B. Medan Listrik • 80C. Energi Potensial Listrik dan
Potensial Listrik • 87D. Kapasitor • 92Rangkuman • 100Peta Konsep • 101Refleksi • 101Tes Kompetensi Bab 4 • 102
Bab 5Medan Magnetik • 105A. Medan Magnetik • 106B. Gaya Magnetik • 114C. Aplikasi Gaya Magnetik • 120D. Sifat Magnet Bahan • 122Rangkuman • 124Peta Konsep • 125Refleksi • 125Tes Kompetensi Bab 5 • 126
Daftar Isi
vii
Bab 9Teori Relativitas Khusus • 229A. Semua Gerak Bersifat Relatif • 230B. Teori Relativitas Einstein • 235Rangkuman • 252Peta Konsep • 253Refleksi • 253Tes Kompetensi Bab 9 • 254
Bab 10Fisika Intidan Radioaktivitas • 257A. Inti Atom • 258B. Radioaktivitas • 264C. Reaksi Inti • 272D. Reaktor Nuklir, Bom Nuklir, dan
Radioisotop • 277Rangkuman • 283Peta Konsep • 284Refleksi • 284Tes Kompetensi Bab 10 • 285Proyek Semester 2 • 287Tes Kompetensi Fisika Semester 2 • 288
Bab 6InduksiElektromagnetik • 131A. Gejala Induksi
Elektromagnetik • 132B. Aplikasi Induksi Elektromagnetik
Faraday • 142C. Arus dan Tegangan Listrik Bolak-
Balik • 147Rangkuman • 165Peta Konsep • 166Refleksi • 166Tes Kompetensi Bab 6 • 167Proyek Semester 1 • 169Tes Kompetensi Fisika Semester 1 • 171
Bab 7Radiasi Benda Hitam • 175A. Pengertian Radiasi Benda
Hitam • 176B. Dualisme Gelombang Partikel • 183Rangkuman • 192Peta Konsep • 193Refleksi • 193Tes Kompetensi Bab 7 • 194
Bab 8Fisika Atom • 197A. Evolusi Model Atom • 198B. Atom Berelektron Banyak • 210Rangkuman • 224Peta Konsep • 225Refleksi • 225Tes Kompetensi Bab 8 • 226
Tes Kompetensi Akhir • 291Kunci Jawaban • 295Apendiks • 300Senarai • 303Indeks • 304Daftar Pustaka • 306
Gejala Gelombang 11
Riak pada air kolam terjadi karena perambatan getaran akibatjatuhnya batu pada air kolam tersebut.
Bab
1Sumber: Science Encyclopedia, 2001
mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikanmasalah.
Hasil yang harus Anda capai:
Gejala Gelombang
A. PemahamanGelombang
B. GelombangBerjalan danGelombangStasioner
C. Sifat-SifatGelombang
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII2
A. Pemahaman Gelombang
Tes Kompetensi Awal
Aktivitas Fisika 1.1
Jenis Gelombang Berdasarkan Arah GetarannyaTujuan PercobaanMengamati gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
Alat-Alat PercobaanSebuah slinki (pegas plastik) yang panjangnya 3 meter.
Langkah-Langkah Percobaan1. Pegang kuat-kuat salah satu ujung slinki oleh teman Anda atau diikatkan
pada tiang.2. Rentangkan sesuai panjangnya dan getarkan ujung yang satu dengan
satu kali hentakan naik turun dari posisi setimbang dan kembali ke posisisetimbang (posisi saat tangan Anda diam).
3. Ulangi langkah 2, dan getarkan ujung slinki tersebut terus menerus naikturun, kemudian amati perambatan gelombang sepanjang slinki.
Tokoh
Frank Oppenheimer(1912–1985)
Frank Oppenheimer lahir di New Yorkpada tahun 1912. Di Exploratoriumdia mendemonstrasikan pengamatan-nya bahwa gerakan pendulum biladiproyeksikan pada sabuk kertasbergerak membentuk lintasan grafiksinusoidal.
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Gejala Gelombang 3
Gambar 1.1Berdasarkan arah getarnya,gelombang mekanikdikelompokkan menjadi:(a) Gelombang transversal;(b) Gelombang logitudinal.
Tarah rambat
arah getar
Tugas Anda 1.1Selain dalam medium slinki,dapatkah Anda mencari medium lainuntuk menggambarkan gelombanglongitudinal?
Gambar 1.2Gelombang pada tali.
4. Letakkan slinki di atas lantai licin, kemudian dengan bantuan teman Andapegang salah satu ujungnya.
5. Hentakkan salah satu ujung pegas dengan satu kali dorongan dan satu kalitarikan ke posisi semula. Amati rapatan dan regangan yang merambat sepan-jang slinki.
6. Ulangi langkah 5, namun dorongan dan tarikannya dilakukan secara terus-menerus. Amati perambatan dan regangan sepanjang slinki.
arah rambat
T
arahgetar
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII4
1. Panjang, Frekuensi, Periode, dan Cepat Rambat Gelombang
2. Persamaan Umum Gelombang
Gambar 1.3(a) Panjang gelombang pada
gelombang transversal.(b) Panjang gelombang pada
gelombang longitudinal.
panjang gelombang
panjang gelombang
rapatan renggangan
puncak
lembah
Gambar 1.4Panjang gelombang ( ) padagrafik simpangan (y) terhadap
arah rambat (x).
Contoh 1.1
2 = 36 m
A B'C E
D
F' G
FB
H
y
x
lembahgelombang
bukitgelombang
Gejala Gelombang 5
3. Energi Gelombang
Contoh 1.2
m xGambar 1.5Gerakan tangan dirambatkanoleh tali dalam bentukgelombang.
1,5
Pembahasan Soal
Gelombang air laut menyebabkanpermukaan air naik turun denganperiode 2 s. Jika jarak antara duapuncak gelombang 5 m,gelombang akan mencapai jarak10 m dalam waktu ....a. 1 sb. 2 sc. 3 sd. 4 se. 5 s
UMPTN 2001
Pembahasan:T = 2 s
jarak antara dua puncak = satugelombang
v = 5 m
2 sT = 2,5 m/s
s = vt10 m = (2,5 m/s)t
t = 10 m
2,5 m/s = 4 s
Jawaban: d
5 m
Tugas Anda 1.2Embusan angin kencang membuatSears Building di Chicago goyangdan selanjutnya bergetar denganfrekuensi sebesar 0,1 Hz. Berapaperiode getarannya?
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII6
P1
P1
t1
t1 + t
v t
Gambar 1.6(a) Pada waktu t
1, gelombang tali
mencapai titik P1 dan memiliki
energi karena gerak harmonikelemen-elemennya.
(b) Pada saat waktu bertambahsebesar t , gelombang tali
menjalar sejauh v t .
Contoh 1.3
Tantanganuntuk Anda
Grafik simpangan terhadap waktusebuah gelombang yang memilikikecepatan 0,05 m/s seperti padagambar berikut.
Berdasarkan gambar tersebut,tentukan:a. amplitudo (A);b. periode (T);c. frekuensi gelombang (f).
t(s)
y(cm)
10
150 cm
x
x
Gejala Gelombang 7
Kata Kunci• gelombang mekanik• gelombang elektromagnetik• gelombang transversal• gelombang longitudinal• panjang gelombang• periode gelombang• frekuensi gelombang• simpul• laju energi gelombang• daya gelombang• cepat rambat gelombang• rapat massa linear• energi total gelombang
B. Gelombang Berjalan dan GelombangStasioner
1
2
Tes Kompetensi Subbab A
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII8
1. Gelombang Berjalan
Gambar 1.7Gelombang merambat
ke arah sumbu-x positif.
O P
y
v
x
y = sinA t kx+A = awal getaran gelombang ke
atas–A = awal getaran gelombang ke
bawah+k = gelombang merambat ke
kiri–k = gelombang merambat ke
kanan
Ingatlah
Gejala Gelombang 9
a. Sudut Fase, Fase, dan Beda Fase
Tugas Anda 1.3Gelombang air laut merupakangelombang berjalan. Energigelombang air laut ini dapatdigunakan untuk menggerakkangenerator listrik. Bukan hal yangmustahil teknologi ini suatu saatditerapkan di Indonesia. MenurutAnda, kira-kira di daerah lautmanakah teknologi ini dapatditerapkan? Coba Anda diskusikanalasannya bersama teman-teman.
Gambar 1.8Titik A yang berjarak x
1 dan titik
B yang berjarak x2 dari O. Kedua
titik memiliki beda fase .
y
x
B
x1
x2
A
O
Mari Mencari Tahu
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII10
Tantanganuntuk Anda
Sebuah gelombang merambat darisumber S ke kanan dengan laju8 m/s, frekuensi 16 Hz, danamplitudo 4 cm. Gelombangtersebut melalui titik P yang
berjarak 1
92
m dari S. Jika S telah
bergetar 1
14
S dan arah gerak
pertamanya ke atas, hitunglahsimpangan titik P pada saat itu.
Contoh 1.5
Satuan frekuensi adalah hertz (Hz),diambil dari nama Heinrich Hertz,orang yang pertama kalimendemonstrasikan gelombangradio pada 1886. Satu getaran persekon disebut 1 hertz; dua getaranper sekon dinamakan 2 hertz, danselanjutnya.
The unit of frequency is called thehertz (Hz), after Heinrich Hertz, whodemonstrated radio in 1886. Onevibration per second is 1 hertz; twovibrations per second is 2 hertz,and so on.
Informasiuntuk Anda
Information for You
t kx
Contoh 1.4
Gejala Gelombang 11
2. Gelombang Stasioner
Gambar 1.10Gelombang pantul dari seutastali yang terikat.
gelombangdatang
Gambar 1.9Gelombang pantul dari seutastali yang bergerak bebas (tidakada perubahan fase).
gelombangpantul
perut
simpul
gelombang pantul
gelombangdatang
gelombangpantul
O
PA
x
Gambar 1.11Simpangan gelombang datangy
1 dan simpangan gelombang
pantul y2 pada ujung bebas tidak
mengalami beda fase.
y1
y2
x
a. Gelombang Stasioner pada Tali dengan Ujung Bebas
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII12
yp
=
Gejala Gelombang 13
b. Gelombang Stasioner pada Tali dengan Ujung Terikat
Gambar 1.12Simpangan gelombang datangy
1 dan simpangan gelombang
pantul y2 pada ujung terikat
memiliki beda fase 180°.
A
gelombangpantul
gelombangdatang
xP y
1
y2 O
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII14
Tantanganuntuk Anda
Gelombang stasioner dapat terjadikarena superposisi gelombangdatang dan gelombang pantuloleh ujung bebas. Titik simpul yangkesepuluh berjarak 1,52 m dariujung bebasnya. Jika frekuensigelombang itu 50 Hz, berapakahcepat rambat gelombangnya?
Tugas Anda 1.4Rumus syarat terbentuknya simpuldan perut dapat juga ditulis sepertiberikut.
x = (2n – 1)14 untuk simpul dan
x = n12 untuk perut.
Coba Anda diskusikan dengan teman,bagaimanakah penurunannya?
x n
Gejala Gelombang 15
Jawab:
Contoh 1.6 Kata Kunci• bilangan gelombang• amplitudo• frekuensi• kecepatan sudut getar• sudut fase• fase• beda fase• cepat rambat gelombang• simpul gelombang• perut gelombang
Contoh 1.7
2,4 m
PO
Q
4 m
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII16
3. Kecepatan Gelombang Stasioner
Aktivitas Fisika 1.2
Percobaan MeldeTujuan PercobaanMengamati gelombang stasioner.
Alat-Alat Percobaan1. Kawat tipis (2 buah) yang berbeda massanya2. Beban3. Pembangkit getaran (vibrator)
4. Katrol
Langkah-Langkah Percobaan1. Susunlah alat-alat seperti pada gambar berikut.
vibratorgelombang
bebanP S P S
2. Hidupkan pembangkit getaran dengan menghubungkannya ke sumbertegangan sehingga pada tali terbentuk gelombang seperti pada gambar.
3. Jika belum terbentuk gelombang stasioner, ubahlah berat beban yangtergantung pada ujung katrol sehingga pada suatu saat terbentuk gelom-bang stasioner.
4. Amatilah dengan saksama gelombang yang terjadi dan tulislah kesimpulanAnda dari kegiatan tersebut.
5. Lakukan langkah 1 sampai 4 untuk kawat kedua yang berbeda massanya.
Pembahasan Soal
Tali yang panjangnya 5 m ber-tegangan 2 N digetarkan sehinggaterbentuk gelombang stasioner.Jika massa tali 625 × 10–3 kg, makacepat rambat gelombang taliadalah ....a. 2 m/sb. 5 m/sc. 6 m/sd. 10 m/se. 40 m/s
UMPTN 1996
Pembahasan:Diketahui:
= 5 m; F = 2 N; m = 625 × 10–3 kg.Menurut Melde kecepatan rambatgelombang tali adalah
v = F
= Fm
= -32 N 5 m
6,25 10 kg= 40 m/s
Jawaban: e
Gejala Gelombang 17
Contoh 1.9
Contoh 1.10
Tantanganuntuk Anda
Kawat untuk saluran transmisi listrikyang massanya 40 kg diikat antaradua menara tegangan tinggi yangjaraknya 200 m. Salah satu ujungkawat dipukul oleh teknisi yangberada di salah satu menara,sehingga timbul gelombang yangmerambat ke menara yang lain. Jikagelombang pantul terdeteksisetelah 10 s, berapa tegangan kawat?
Tugas Anda 1.5Gelombang stasioner terbentukjika superposisi terjadi dari duagelombang yang frekuensi danamplitudo sama tapi fasenyaberlawanan. Jika frekuensi danamplitudo dibuat tidak sama,gelombang apa yang terjadi?
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII18
Tes Kompetensi Subbab B
1,5 m
Gejala Gelombang 19
C. Sifat-Sifat Gelombang1. Pemantulan
1
2
a. Pemantulan Gelombang Lingkaran oleh Bidang Datar
Gambar 1.13Pemantulan gelombang pada tali:(a) ujung terikat; dan (b) ujung bebas.
Gambar 1.14Hukum pemantulan
Gambar 1.15Pemantulan gelombanglingkaran oleh bidang datar.
Sumber: Physics for ‘O’ Level, 1999
Aktivitas Fisika 1.3
Pemantulan GelombangTujuan PercobaanMengamati pemantulan gelombang pada tangki riak.
Alat-Alat Percobaan1. Wadah bak air 4. Lampu atau OHP2. Papan 5. Air
3. Kaca
Langkah-Langkah Percobaan1. Buatlah semacam bak air (tangki riak) dengan kaca sebagai alasnya.2. Letakkan bak tersebut di bawah sinar lampu OHP, kemudian letakkan sebuah
kertas putih di bawah bak.3. Buatlah riak kecil dengan cara mencelupkan salah satu jari Anda di tengah-
tengah bak. Perhatikan yang terjadi.4. Masukkan papan tersebut di ujung bak, lalu gerakkan secara perlahan dalam
arah horizontal sehingga terbentuk riak.5. Jelaskan hasil yang diperoleh dan sebutkan perbedaan kedua riak tersebut.
Kemudian, jelaskan pula bagaimana dengan pemantulan gelombang padadinding.
i
rnormal
gelombangdatang
sinargelombang
datang sinargelombang
pantul
muka gelombang pantul
1
2
Gambar 1.16Tangki riak yang ditempatkandi atas OHP.
Sumber: Physics for ‘O’ Level, 1999
O A
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII20
Gambar 1.17Pembiasan pada tangki riak yang
kedalamannya berbeda.
Gambar 1.18(a) Pembiasan terjadi pada
bolpoin yang dicelupkan kedalam air; (b) Skema perjalanan
sinar pada proses pembiasan.
Sumber: Dokumentasi Penerbit
2. Pembiasan Gelombang
gelombang datang
batas
tempat dangkal
keping gelas tebal meja kaca tangki riak
gelombang setelahdibiaskan
1
2
12
sinardatang
1
2
sinarbias
n2 > n
1
n1
n2
Gejala Gelombang 21
Gambar 1.19Pembiasan sinar bergantungpada indeks bias medium.
1
sinardatang
2
garis normal
n1
n2 sinar
bias
n2 = n
1
sinardatang
n1
n2
sinarbias
n2 > n
1
sinardatang
n1
n2 sinar
bias
n2 < n
1
garis normal garis normal
1
2
1
2
Contoh 1.8
Tugas Anda 1.6Menurut Anda, mengapagelombang air laut yang begitubesar ketika sampai di pantaimenjadi kecil? Apakah terjadi halyang sama untuk laut yangberbatasan dengan daratan yangbertebing karang curam?
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII22
3. Polarisasi
gelombangterpolarisasi
celah
Gambar 1.20Gelombang tali yang
terpolarisasi.
Gambar 1.21Polarisasi gelombang tali.
gelombangterpolarisasi
gelombangtidak
terpolarisasi
37°
53°
medium 1
medium 2
Gejala Gelombang 23
Gambar 1.22Cahaya tak terpolarisasidilewatkan pada sebuah kristal.
4. Interferensi Gelombang
Gambar 1.23Interferensi gelombang air
interferensi konstruktif
Sumber: www.physics.umd.eduinterferensi destruktif
5. Difraksi Gelombang
Gambar 1.24Interferensi dua gelombang(a) interferensi konstruktif(menguatkan) dan(b) interferensi destruktif(menghilangkan).
+ +
= =
getaran horizontaldiserap sempurnaoleh polaroid
cahaya alamiyang datang
getaran vertikaldiserap sebagian
cahaya diteruskanterpolarisasi linear
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII24
6. Efek Doppler
Gambar 1.26Sumber gelombang yang
bergerak pada permukaan airmenyebabkan panjang
gelombang lebih pendeksesuai arah gerak.
12345sP
vp v
s
s5 4 3 2 1
Gambar 1.25Difraksi pada gelombang air
gelombang air setelahmelewati celah
gelombang air
celah
Sumber: Physics for Scientist & Engineerswith Modern Physics, 2000
Gejala Gelombang 25
Contoh 1.11
Tokoh
Christian JohannDoppler
(1803–1853)
Christian Johann Doppler adalahfisikawan yang lahir di Salzburg,Austria. Dia belajar di Vienna danmenjadi seorang profesor Fisika(1851). Dia terkenal denganpengamatannya tentang variasifrekuensi gelombang suara dangelombang cahaya karena pengaruhkecepatan gerak relatif antarasumber dan pengamat.
Sumber: www. allbiographic.com
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII26
Tes Kompetensi Subbab C
Rangkuman
Contoh 1.12Kata Kunci• refleksi• tangki riak• sudut datang• sudut pantul• garis normal• refraksi• fatamorgana• indeks bias• sudut bias• polarisasi• interferensi• interferensi konstruktif• interferensi destruktif• efek Doppler
Gejala Gelombang 27
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, Anda tentu telahmengetahui jenis-jenis gelombang serta sifat-sifatnya.Dari materi bab ini, bagian mana yang Anda anggap sulit?Coba diskusikan dengan teman atau guru Fisika Anda.
Refleksi
Selain itu, coba Anda sebutkan manfaat lainnya yangAnda peroleh setelah mempelajari materi bab ini.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII28
P
Q
RS
T
U
V
Tes Kompetensi Bab 1
Gejala Gelombang 29
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII30
A
B
CD
E
F
HG I
Gelombang Cahaya 31
A. InterferensiCahaya
B. Difraksi Cahaya
C. Polarisasi Cahaya
• mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya;• menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya dalam teknologi.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.
Hasil yang harus Anda capai:
31
Gelombang Cahaya
Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang banyakdigunakan untuk kepentingan teknologi komunikasi.
Bab
2Sumber: Physics Today, 1995
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII32
A B C
gelombangdatang
S2
S1
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
terang
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
gelap
S0
Gambar 2.1Interferensi pada celah
ganda Young
A. Interferensi Cahaya
1. Percobaan Young dan Fresnella. Percobaan Celah Ganda Young
b. Percobaan Fresnell
Gambar 2.2Percobaan Fresnell untuk
menunjukkan interferensi cahaya.
C1
S1
O
PC
2
S2
S
Tokoh
Augustine Fresnell(1788–1827)
Augustine Fresnell (1788–1827)adalah fisikawan Prancis yangmengembangkan teori gelombangtransversal cahaya berdasarkan hasilpenemuannya tentang lensa daninterferensi. Fresnellmemperlihatkan bahwa cahayamatahari terdiri atas bermacam-macam warna cahaya, yang setiapwarna memiliki sudut bias tertentu.Ia juga menemukan sebuah bentuklensa yang pada keduapermukaannya berbentuk cembung.Bentuk lensa ini dikenal sebagailensa cembung. Lensa ini memilikisifat mengumpulkan cahaya.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Tes Kompetensi Awal
Gelombang Cahaya 33
CB
P
r2
S2
S1
r1
d
y
D
b
r2
S2 r
1
S1
Gambar 2.3(a) Sinar gelombang dari celah S
1
dan S2
berinterferensi di titik P.(b) Untuk D d, r
1 dan r
2 dianggap
sejajar dan membentuk sudut terhadap sumbu tengah.
b
L
Pembahasan Soal
Seberkas cahaya monokromatisdijatuhkan pada dua celah sempitvertikal berdekatan dengan jarakd = 0,01 mm. Pola interferensiyang terjadi ditangkap layar padajarak 20 cm dari celah. Diketahuibahwa jarak antara garis gelappertama sebelah kiri ke garis gelapsebelah kanan adalah 7,2 mm.Panjang gelombang cahayatersebut adalah ....a. 180 nm d. 720 nmb. 270 nm e. 1.800 nmc. 360 nm
SPMB 2003Pembahasan:Jarak pola gelap ke-1 ke pusatadalah
337,2 10 m 3,6 10 m
2y
Dari soal diketahui:m = 1; d = 10–5 m; D = 0,2 msehingga
12
ydm
D
12
yd
D m
3 53,6 10 m 10 m10,2 m2
3 53,6 10 m 10 m10,2 m2
73,6 10 m = 360 nm
Jawaban: c
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII34
2. Menentukan Jarak Pita Terang ke-m atau Pita Gelap ke-mdari Terang Pusat
Tantanganuntuk Anda
Seberkas cahaya monokromatisdijatuhkan pada dua celah sempitvertikal berdekatan dengan jarakd = 0,01 mm. Pola interferensi yangterjadi ditangkap pada jarak 20 cmdari celah. Diketahui bahwa jarakantara garis gelap pertama disebelah kiri ke garis gelap pertamadi sebelah kanan adalah 7,2 mm.Hitunglah panjang gelombangberkas cahaya tersebut.
Gelombang Cahaya 35
k
Contoh 2.1
Contoh 2.2
3. Interferensi oleh Lapisan Tipis
Gambar 2.4Interferensi oleh lapisan tipis.
P
D
A
B
C
i
d
n
r
lensa
lapisantipis
(1)
(2)
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII36
Gambar 2.7Interferensi oleh lapisan minyak
yang tipis.
Sumber: www.instckphoto.com
Gambar 2.6Interferensi oleh lapisan
busa sabun yang tipis.
Sumber: www.funsci.com
Contoh 2.3
Gambar 2.5Interferensi oleh busa sabun.
Sumber: www.designprodygzone.com
Gelombang Cahaya 37
Tugas Anda 2.1Coba Anda perhatikan kembaliGambar 2.5. Gelembung tersebutsebenarnya berwarna-warni.Mengapa demikian? Anda dapatmencari jawabannya dari bukureferensi atau internet.
Contoh 2.4
Kata Kunci• interferensi• sinar monokromatis• interferensi maksimum• interferensi minimum
Tes Kompetensi Subbab A
B. Difraksi Cahaya
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII38
1. Difraksi Celah Tunggal
Gambar 2.9Maksimum utama terjadi
untuk k = 0 atau = 0.
maksimumutama
Contoh 2.5
Gambar 2.8Difraksi cahaya pada celah tunggal.
d
5
4
32
12d
2d
sin2d
Gelombang Cahaya 39
garis gelap
terang
d
pusat
Q
P
Pembahasan Soal
Suatu berkas sinar sejajar mengenaicelah yang lebarnya 0,4 mm secarategak lurus. Di belakang celah diberilensa positif dengan jarak titik api40 cm. Garis terang pusat (orde nol)dengan garis gelap pertama padalayar di bidang titik api lensaberjarak 0,56 mm. Panjanggelombang sinar adalah ....a. 6,4 × 10–7 mb. 6,0 × 10–7 mc. 5,2 × 10–7 md. 5,6 × 10–7 me. 0,4 × 10–7 m
PPI 1983Pembahasan:
Jarak titik api = jarak celah kelayar = = 40 cm.Gelap pertama m = 1
dpm
3 30,4 10 m 0,5 10 m1
0,4 m= 5,6 × 10–7 m
Jawaban: d
Contoh 2.6
2. Difraksi pada Kisi
Gambar 2.10Difraksi pada kisi
BB
1
A
d
CD
GFE
T
M
P
K
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII40
Gambar 2.12Difraksi minimum kedua
untuk N banyak celah.
Gambar 2.13Difraksi cahaya putih akan
menghasilkan pola berupapita-pita spektrum.
cahayaputih
kisidifraksi
mer
ah
merah
merah
merah
biru
biru
biru
biru
spektrumorde ke 2
spektrumorde ke-1
spektrumorde ke-0
(putih)
spektrumorde ke-1
spektrumorde ke-2
Contoh 2.7
Mari Mencari Tahu
Gambar 2.11Difraksi minimum kedua
untuk N = 2 celah.
m = 2m = 1
2
113
213
sind
m = –1 m = 0 m = 1 m = 2
0
sind
2
Tantanganuntuk Anda
Tentukan daya urai sebuah celahdengan diameter 2 mm, jarak celahke layar 1 meter dengan panjanggelombang cahayanya 590 nm.
intensitas
Gelombang Cahaya 41
3. Daya Urai Optik
Gambar 2.14Bayangan dari optik fisis dua bendayang berdekatan karena (a) beririsandan (b) terpisah dengan baik.
Gambar 2.15Lukisan sinar dari sumber cahayadari sebuah celah bulat.
D
celah bulat pola difraksi
r
cahaya sumber datang 2
s1
s2
L
D
Contoh 2.8
Merak jantan dengan bulu-buluekornya yang berwarna-warni danberukuran lebar menyebabkanlebih kelihatan menarik dibandingmerak betina. Keindahan bulumerak tersebut merupakan contohefek difraksi gelombang cahayaoleh bulu merak.
Male with the largest or most colorfuladornments are often the mostattractive to females. The extraordinaryfeathers of a peacock’s tail are anexample of diffraction effect ofpeacock’s tail light wakes.
Sumber: Biology Concepts & Connections,2006
Informasiuntuk Anda
Information for You
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII42
Tes Kompetensi Subbab B
C. Polarisasi Cahaya1. Polarisasi pada Kristal
Kata Kunci• difraksi gelombang• kisi difraksi• sudut simpang (deviasi)• difraksi maksimum• difraksi celah tunggal• difraksi pada kisi• daya urai optik• apertur
Gambar 2.16Cahaya tak terpolarisasi
dilewatkan pada sebuah kristal.
getaranhorizontaldiserapsempurnaoleh polaroid
cahaya alamiyang datang
getaran vertikaldiserap
sebagian
cahaya diteruskanterpolarisasi linear
Gelombang Cahaya 43
Gambar 2.17(a) Polarisator dan analisator dipasangsejajar sehingga cahaya yangditeruskan di belakang analisator akanterpolarisasi linear.(b) Polarisator dan analisator dipasangtegak lurus sehingga cahaya tidakditeruskan oleh analisator.
polarisator analisatorsumbercahaya
sumbercahaya polarisator analisator
tidak adacahaya
cahaya yangditeruskan
terpolarisasi
Contoh 2.9
2. Polarisasi pada Pemantulan dan Pembiasan
Gambar 2.18Polarisasi pada (a) pemantulan dan(b) pembiasan.
terpolarisasi
cermin
ip
n1
n2
ip
r
terpolarisasi
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII44
3. Polarisasi pada Pembiasan Ganda
4. Polarisasi karena Hamburan
5. Pemutaran Bidang Polarisasi
Gambar 2.20Polarisasi karena hamburan.
partikel-partikelgas
gelombang datangtak terpolarisasi
gelombang hamburanterpolarisasi
Gambar 2.21Pemutaran bidang polarisasi.
cahaya alamitak terpolarisasi
cahayaterpolarisasi
sumbuanalisator
sumbupolarisator
E0
0 cosE
normal
n1
n2
(1)
(2)
Gambar 2.19Polarisasi pembiasan ganda.
Gelombang Cahaya 45
Contoh 2.10
Contoh 2.11
Kata Kunci• bidang polarisasi• dichroic• polarisator• analisator• sudut polarisasi/sudut Brewster• hamburan• polarimeter• larutan optik aktif• sacharimeter
Tes Kompetensi Subbab C
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII46
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda menjaditahu bahwa cahaya merupakan gelombang elektro-magnetik yang dapat mengalami proses interferensi,difraksi, dan polarisasi. Dari semua materi pada bab ini,
Refleksi
bagian mana yang menurut Anda sulit dipahami? CobaAnda diskusikan bersama teman atau guru Fisika Anda.Selain itu, coba Anda sebutkan manfaat yang Andaperoleh setelah mempelajari materi bab ini.
Rangkuman
Peta Konsep
Gelombang Cahaya 47
Tes Kompetensi Bab 2
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII48
Gelombang Bunyi 49
Gelombang Bunyi
• mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang bunyi;• menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dalam teknologi.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikanmasalah.
Hasil yang harus Anda capai:
49
A. Sifat DasarGelombang Bunyi
B. Cepat Rambat Bunyi
C. Unsur Bunyi danPemanfaatanGelombang Bunyi
D. Sifat-SifatGelombang Bunyi
E. Dawai dan PipaOrgana sebagaiSumber Bunyi
F. Energi GelombangBunyi
Kelelawar ladam kuda (horseshoe bat) dapat memancarkan gelombang bunyiultrasonik yang berfungsi sebagai pengindra ketika terbang pada malam hari.
Bab
3Sumber: Fundamental of Physics, 2001
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII50
A. Sifat Dasar Gelombang Bunyi
Gambar 3.1Gelombang bunyi dari
lonceng yang bergetarmerambat melalui media
udara sampai ke telinga.
Gambar 3.2Getaran dari membran bas
drum membuat partikel udaramerapat dan merenggang.
Tes Kompetensi Awal
rapatan
renggangan
x
tekananudara
Sumber: Physics, 1995
Gelombang Bunyi 51
Aktivitas Fisika 3.1
Kata Kunci• gelombang bunyi• gelombang longitudinal• gelombang infrasonik• gelombang audiosonik• nada• desah• pelayangan bunyi• ruang vakum
Gelombang longitudinal adalahgelombang yang arah getarnyasearah dengan arah rambatannya
Ingatlah
Tes Kompetensi Subbab A
B. Cepat Rambat Bunyi
Tugas Anda 3.1Apakah bunyi termasuk gelombangelektromagnetik? Sebutkan alasan-alasan yang mendasari jawaban Andatersebut.
Bunyi dalam Ruang VakumTujuan PercobaanMenyelidiki apakah bunyi dapat merambat melaluiruang hampa.Alat-Alat Percobaan1. Jam weker2. Tabung hampa udara (vakum)Langkah-Langkah Percobaan1. Bunyikan jam weker tanpa ditutup oleh tabung
vakum.2. Tutup jam weker dengan tabung vakum. Amati
yang terdengar dari jam weker tersebut.3. Gunakan sebuah pengisap untuk mengisap udara
dalam tabung vakum secara perlahan-lahan.4. Amati perubahan intensitas bunyi jam weker tersebut.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII52
Contoh 3.1
Cepat rambat bunyi di udarabergantung pada suhu udara.
Ingatlah
Tugas Anda 3.2Bandingkan nilai cepat rambat bunyidi udara yang Anda dapatkan daripercobaan dan dari buku referensi.Jika ada perbedaan, berikan analisisAnda mengenai hal tersebut.
Iskandar mendengarkan kembalisuaranya sebagai gema dari sebuahtebing setelah waktu 4 detik. Jika
adalah perbandingan panas jenisudara pada tekanan dan suhukonstan, serta Iskandar mengetahuibahwa suhu saat itu T kelvin danmassa molekul relatif udara M,Iskandar dapat menentukan jaraktebing menurut persamaan ....
a.RTM
d. 6RTM
b. 2RTM
e. 8RTM
c. 4RTM
UMPTN 1996
Pembahasan:
d = 2vt v =
RTM
d = 2
RTt
M = 4
2
RTM
Pembahasan Soal
Contoh 3.2
= 2RTM
Jawaban: b
Gelombang Bunyi 53
Kata Kunci• cepat rambat bunyi• konstanta Laplace• modulus Young• modulus Bulk
Tes Kompetensi Subbab B
C. Unsur Bunyi dan Pemanfaatan GelombangBunyi
1. Tinggi Nada Bunyi
2. Kuat Bunyi
3. Warna Bunyi
Gambar 3.3Lidi dipegang oleh seorang anakdan ditempelkan pada jerujiroda yang berputar.
Gambar 3.4Percobaan kuat bunyi yangdihasilkan oleh getaran senar gitardengan (a) simpangan yang kecildan (b) simpangan yang besar.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII54
4. Batas Pendengaran
5. Pemanfaatan Gelombang Bunyi
Gambar 3.6Teknologi 3D USG terbaru sekarang
dapat melihat organ-organ tubuhbayi dalam kandungan.
Sumber: www.mediajakartaselatan.com
Gambar 3.5Sonar dapat digunakan untukmendeteksi kedalaman laut.
pemancar penerima
gelombangultrasonik
Contoh 3.3
Kata Kunci• tinggi nada• kuat bunyi• audiosonik• infrasonik• ultrasonik• resonansi• sonar• ultrasonografi
1
2 3
4
5
Gelombang Bunyi 55
Tes Kompetensi Subbab C
D. Sifat-Sifat Gelombang Bunyi
1. Pemantulan Gelombang Bunyi
Tugas Anda 3.3Gelombang bunyi merupakangelombang longitudinal sehinggatidak dapat mengalami dispersi danpolarisasi. Diskusikanlah bersamateman Anda, mengapa hal tersebutbisa terjadi? Berikanlah penjelasanilmiah mengenai hal tersebut.
Aktivitas Fisika 3.2
Pemantulan BunyiTujuan percobaanMembuktikan peristiwa pemantulan bunyi.Alat-Alat Percobaan1. Weker 4. Dua buah pipa berdiameter 1 inci2. Papan pemantul 5. Busur derajat3. Meja 6. Kertas karton putihLangkah-Langkah Percobaan1. Susunlah alat seperti tampak pada gambar.2. Letakkan jam weker di salah satu ujung pipa paralon.3. Atur pipa paralon yang lain agar Anda dapat mendengar bunyi jam weker yang
paling jelas.4. Gambarlah susunan pipa tersebut pada kertas karton putih yang Anda
letakkan di bawahnya. Ukurlah besar sudut datang dan sudut pantulnya.5. Ulangi langkah percobaan ke-3 dan ke-4 dengan sudut yang berbeda.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII56
Gambar 3.8(a) Pada siang hari, arah rambat
bunyi melengkung ke atas.(b) Pada malam hari, arah rambat
bunyi melengkung ke bawah.
Gambar 3.7Proses pemantulan bunyi.
2. Pembiasan Gelombang Bunyi
3. Difraksi Gelombang Bunyi
A N C
ri
Pelayangan bunyi terjadi karenaadanya interferensi dua gelombangyang frekuensinya berbeda sedikit.
Ingatlah
Gelombang Bunyi 57
4. Interferensi Gelombang Bunyi
5. Pelayangan Bunyi
f
Kata Kunci• dispersi• refraksi• refleksi• difraksi• interferensi• polarisasi• superposisi
sin A + sin B = 2 cos 12 (A–B) sin 1
2(A+B)
Ingatlah
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII58
E. Dawai dan Pipa Organa sebagai Sumber Bunyi1. Frekuensi Gelombang pada Dawai
Tes Kompetensi Subbab D
Hz
Contoh 3.4
f f fp ( )1 2
Dua buah dawai baja yang identikmemberikan nada dasar denganfrekuensi 400 Hz. Bila tegangandalam salah satu dawai ditambah2%, frekuensi pelayangan yangterjadi adalah ....a. 0 Hz d. 6 Hzb. 2 Hz e. 8 Hzc. 4 Hz
Tes ITB 1975
Pembahasan:Diketahui:f
0 = 400 Hz
Tegangan ditambah 2%p’ = F + 2% F = 1,02 Fmaka
0 1,02’ 1,01f FFf F F
sehingga frekuensi layangannyaadalahf
p= (f
2 – f
1)
= (1,01 f0 – f
0)
= 0,01 f0
= 0,01 · 400 Hz= 4 Hz
Jawaban: c
Pembahasan Soal
Gelombang Bunyi 59
Gambar 3.9(a) Nada dasar f
0;
(b) Nada atas pertama f1;
(c) Nada atas kedua f2;
(d) Nada atas ketiga f3.
0
1
2 1 222
3
2
Echolocation adalah bentuk sensoryang digunakan oleh binatangseperti kelelawar, paus, dan lumba-lumba. Binatang tersebutmemancarkan gelombang suara(gelombang longitudinal), kemudiandipantulkan oleh objek. Gelombangpantul kemudian dideteksi olehbinatang tersebut. Gelombangecholocation yang dipancarkan olehkelelawar memiliki frekuensi sekitar175.000 Hz.
Echolocation is a form of sensoryperception used by animals such asbats, toothed whales, and porpoises.The animal emits a pulse of sound (alongitudinal wave) which is reflectedfrom objects. The reflected pulse isdetected by the animal. Echolocationwave emitted by bats havefrequencies of about 175.000 Hz.
Informasiuntuk Anda
Information for You
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII60
2. Pipa Organa dan Pola Gelombangnya
a. Pipa Organa Terbuka
Gambar 3.10Seruling merupakan pipa
organa terbuka.
Contoh 3.5
Gelombang Bunyi 61
Gambar 3.11Pola gelombang resonansisuatu pipa organa terbuka.
nada dasar atauharmonik pertama
nada atas pertama atauharmonik kedua
nada atas ketiga atauharmonik ketiga
0
1
2
1
3
2
Contoh 3.61
40cm2
Contoh 3.7
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII62
b. Pipa Organa Tertutup
Gambar 3.12Pola gelombang resonansi pada
suatu pipa organa tertutup.
harmonik kedua
1
3
4
harmonik ketiga
2
5
4
harmonik pertama
0
1
4
Gelombang Bunyi 63
Contoh 3.8
Contoh 3.9
Pipa organa terbuka A dan pipaorgana tertutup sebelah B memilikipanjang yang sama. Perbandinganfrekuensi nada atas pertama antarapipa organa A dengan pipa organa Badalah ....a. 1 : 1 d. 3 : 2b. 2 : 1 e. 4 : 3c. 2 : 3
UMPTN 1995
Pembahasan:Pipa organa terbuka:
31 , , , ....2 2A
Pada nada atas pertama:
A AA
v vfx
Pipa organa tertutup:3 51 , , , ....
4 4 4B
Pada nada atas pertama:3 44 3B B
3 44
3
BB
B
v v vf
Untuk A B , diperoleh
43 3 4
A A
B
B
vff v
Jawaban: e
Pembahasan Soal
3. Resonansi
a. Resonansi pada Garputala
Gambar 3.13Dua garputala yang memilikifrekuensi yang sama akanberesonansi.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII64
Aktivitas Fisika 3.3
gelasairmineral
paralon
garputala
selangplastik
gabus
neon
Cepat Rambat BunyiTujuan PercobaanMengukur cepat rambat bunyi di udara.
Alat-Alat Percobaan1. Garputala2. Lampu neon yang sudah tidak terpakai3. Botol air mineral 100 m4. Selang plastik berdiameter 1,5 cm dan panjang 2 m5. Pipa paralon berdiameter 3 cm dan panjang 1 m6. Penjepit7. Penggaris8. Gabus sebagai sumbat
Langkah-Langkah Percobaan1. Rangkailah alat-alat tersebut seperti pada gambar.2. Isilah lampu neon dengan air sampai ketinggian
kolom udara 5 cm.3. Getarkanlah garputala di atas lampu neon yang
terbuka.4. Lakukan pemompaan terhadap air dari lampu neon
agar air keluar melalui selang dengan botol air mineral secara perlahan-lahan.
b. Resonansi pada Kolom Udara
Gambar 3.14Sebuah kolom udara di atas
permukaan air digetarkan olehsebuah garputala.
Gelombang Bunyi 65
1 0
Nilai frekuensi setiap garputalasudah diketahui. Analoginyaseperti nilai fokus dari lensa.
Ingatlah
5. Berhentilah memompa air pada saat terdengar bunyi mendengung. Ukurpanjang kolom saat itu dan catat sebagai l
1 (resonansi pertama) pada tabel
pengamatan seperti berikut.
6. Turunkan permukaan air dalam lampu neon sampai terdengar bunyimendengung lagi. Ukur panjang kolom saat itu dan catat sebagai l
2
(resonansi kedua) pada tabel pengamatan.7. Ulangi langkah tersebut sampai didapatkan l
3, l
4, dan seterusnya.
Data Pengamatan Resonansi Udara untuk Percobaan Cepat Rambat Udara
Resonansi ke–n Panjang Kolom Udara ( )
1.2.3.
....
....
....
Contoh 3.10
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII66
F. Energi Gelombang Bunyi
Tes Kompetensi Subbab E
Kata Kunci• resonansi• Hukum Mersenne• pipa organa• Hukum I Bernoulli• Hukum II Bernoulli
m
Gelombang Bunyi 67
Gambar 3.15Sumber bunyi berupa titik.Semakin jauh dari sumber bunyi,luas permukaan semakin besar.
P r1
r2
1. Intensitas Gelombang Bunyi
2. Taraf Intensitas (TI)
1 bel (B) = 10 desibel (dB)
Ingatlah
Tugas Anda 3.4Berapakah rasio intensitas bunyi 90dB terhadap intensitas bunyi 60 dB?
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII68
Suatu gelombang gempa terasa diMalang dengan intensitas 6 × 105 W/m2.Sumber gempa berasal dari suatutempat yang berjarak 300 km dariMalang. Jika jarak antara Malang danSurabaya sebesar 100 km dan ketigatempat itu membentuk segitigasiku-siku dengan sudut siku-siku diMalang, maka intensitas gempa yangterasa di Surabaya adalah ....a. 2 × 105 W/m2
b. 3 × 105 W/m2
c. 4,5 × 105 W/m2
d. 5,4 × 105 W/m2
e. 7,5 × 105 W/m2
UMPTN 1996
Pembahasan:2 2
2 1 12 1
1 2 2
I r rI I
I r r2
52 5
3006 10
10I
= 5,4 × 105 W/m2
Jawaban: d
Surabaya
Malangsumber gempa
300 km
100 km
Contoh 3.11
Pembahasan Soal
Sumber: College Physics, 1980
Gelombang Bunyi 69
Contoh 3.12
Kata Kunci• energi gelombang bunyi• intensitas gelombang• taraf intensitas• batas ambang pendengaran
Tes Kompetensi Subbab F
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII70
Rangkuman
Gelombang Bunyi 71
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, Anda tentu dapatmengetahui sifat-sifat dasar gelombang bunyi danklasifikasi gelombang bunyi serta dapat menjelaskanperistiwa resonansi pada pipa organa. Dari materi babini, bagian manakah yang Anda anggap sulit? Cobadiskusikan dengan teman atau guru Fisika Anda.
Refleksi
Pada bab ini pula, Anda telah mempelajari manfaatdari gelombang bunyi, seperti untuk mengukurkedalaman laut. Coba Anda sebutkan manfaat lain yangAnda rasakan setelah mempelajari bab ini.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII72
S
S2
r1
r2
P
40 mA
B
9 m
D
Tes Kompetensi Bab 3
Gelombang Bunyi 73
1,2 m
f = 340 Hz
W
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII74
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 75
Medan Listrik, PotensialListrik, dan Kapasitor
A. Muatan Listrik
B. Medan Listrik
C. Energi PotensialListrik danPotensial Listrik
D. Kapasitor
memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energipotensial listrik, serta penerapannya pada keping sejajar.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaianmasalah dan produk teknologi.
Hasil yang harus Anda capai:
75
Berbagai jenis kapasitor yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik.
Bab
4Sumber: Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, 2000
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII76
A. Muatan Listrik
1. Interaksi Elektrostatis antara Dua Muatan Listrik
Gambar 4.1Mesin fotokopi
Gambar 4.2Setelah batang karet digosok kainwol dan batang kaca digosok kain
sutra kedua batang tersebut tarik-menarik.
batang karet batang karet
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Tes Kompetensi Awal
batang karet batang kaca
Gambar 4.3Setelah kedua batang karet digosok
kain wol dan didekatkan, keduabatang karet tolak-menolak.
Gambar 4.4Pada atom hidrogen terdapatsatu proton dan satu elektron.
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 77
r
Gambar 4.5Interaksi muatan listrik berlainanjenis akan tarik-menarik
Gambar 4.6Interaksi muatan listrik sejenisakan tolak-menolak
Contoh 4.1
F Fq
2q
1
r
F Fq
2q
1
r
F Fq
2q
1
Tugas Anda 4.1Anda masih ingat alat yangdinamakan dengan elektroskop?Apakah fungsi alat tersebut?Bagaimanakah cara kerjanya? CobaAnda cari informasi dari internetatau buku-buku referensi.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII78
2. Resultan Gaya Coulomb
Gambar 4.7Resultan gaya Coulomb
Contoh 4.2
r12
= 10 cm
q1
F12 q
2
F23 q
3
r23
= 10 cm
F12
q2
q1
F23
F21
F32
q3
r1
r2
Tokoh
Charles Coulomb(1736– 1806)
Coulomb adalah ahli Fisikakelahiran Angouleme, Prancis. Diamerupakan orang pertama yangmenunjukkan perilaku bahwamuatan listrik saling tolak satu samalain. Namanya kemudian digunakansebagai satuan muatan listrik.
Sumber: Jendela IPTEK, 1995
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 79
Nm / C C
m
2 2
Contoh 4.3
T30°
T sin 30°
T cos 30°
F
w
Kata Kunci• proton• elektron• neutron• atom netral• gaya Coulomb
T60°
30 cmqq
T
Perhatikan gambar berikut.
Hitunglah resultan gaya F yangbekerja pada muatan q.
q
rr
– q + q
Tantanganuntuk Anda
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII80
B. Medan Listrik
90 cm
+ q+ q
74°T
T
q q'
15 cm
Tes Kompetensi Subbab A
q1
q2
q3
a aB
A C
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 81
1. Garis-Garis Gaya
Gambar 4.8(a) Garis-garis gaya listrik untukpartikel bermuatan positif;(b) Garis-garis gaya listrik untukpartikel bermuatan negatif;(c) Garis-garis gaya untuk duamuatan yang sejenis;(d) Garis-garis gaya untuk duamuatan yang berbeda jenis.
elektron
Contoh 4.4
q
EF
w
Contoh 4.5
E
v
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII82
2. Resultan Kuat Medan Listrik
Gambar 4.9Titik p dipengaruhi oleh muatan
q1 dan q
2.
q1
q2p E
1E
2
r1
r2
Contoh 4.6
5 cm 5 cm
0,2 C 0,05 C
P
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 83
D
CB
AEAD
EBD E
AB
q1
r1 = 5 cm
0,2 C 0,05 C
P q2E
2E1
r1 = 5 cm
Contoh 4.7
Pembahasan Soal
Pada titik-titik sudut B dan Dsebuah bujur sangkar ABCDmasing-masing diletakkan sebuahpartikel bermuatan +q. Agar kuatmedan listrik di titik A = nol, makadi titik C harus diletakkan sebuahpartikel bermuatan sebesar ....a. – qb. + q
c. 2q
d. 2q
e. 2 2qUMPTN 1991
Pembahasan:
B(+q)
EAD
EBD
EAB
A
CD(+q)
EAB
= EAD
= 2
kq
q = E
EBD
= 2 2AB ADE E = 22E
EBD
= 2
2 2kq
Eq
EAC
= EBD
2 22Ck q kq
qAC
2 22
2
Cq q
2 22
2Cq q
q q
qC = 2 2q
Jawaban: e
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII84
3. Hukum Gauss
Gambar 4.10Garis-garis gaya yang
menembus bidang permukaan.
Gambar 4.11Garis gaya yang menembus
suatu permukaanmembentuk sudut .
n
E
E
nn
E37°
Luas = A
E
n
E
Contoh 4.8
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 85
4. Perhitungan Medan Listrik dengan Menggunakan HukumGauss
a. Medan Listrik pada Keping Sejajar
Gambar 4.12Medan listrik antara dua kepingsejajar dengan rapatmuatan dan .
Gambar 4.13Perhitungan kuat medan listrikE pada pelat konduktormenggunakan permukaantertutup (silinder) berdasarkanHukum Gauss.
E1
A1
E2
A2
E3
A3
E
Kata Kunci• medan listrik• garis-garis gaya• fluks• fluks listrik• keping sejajar• bola konduktor• permukaan Gauss
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII86
b. Kuat Medan Listrik pada Bola Konduktor Berongga
Gambar 4.14Bola konduktor berongga
yang memiliki jari-jari R.r = jarak titik ke pusat bola.
Gambar 4.15Grafik E terhadap r untuk
bola konduktor berongga.
Ra
E
0 r = R r
E = 0
Tes Kompetensi Subbab B
permukaan Gauss IIpermukaan Gauss I
2
qk
rE =
2
qk
RE =
R
r>R
r<R
14 cm
–24q–4q
20 cm
4 C 4 C
4 C 4 C
dFE
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 87
0
C. Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik1. Energi Potensial Listrik
+ ––q
2q
1q
1Fc
F
(2) (1)r
1
r2
Gambar 4.16Interaksi antara muatan q
1 dan q
2.
r
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII88
2. Potensial Listrik
3. Hubungan Usaha dan Beda Potensial Listrik
Gambar 4.17Potensial listrik oleh 3 muatan,
q1, q
2, q
3 di titik P.
P r3 +
q3
–q
2
+q
1
r2
r1
Gambar 4.18Muatan q, bergerak dari titik 1 ke
titik 2 dipengaruhi muatan Q.
r2
r1
2
1
Contoh 4.9
Q
q
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 89
Tantanganuntuk Anda
Hitunglah usaha yang diperlukanuntuk memindahkan muatan positifyang besarnya 10 C dari suatu titikyang potensialnya 10 V ke suatu titikyang potensialnya 60 V.
Contoh 4.10
A B
C
D
10 cm6 cm
4 cm 4 cm
4. Hukum Kekekalan Energi Mekanik dalam Medan Listrik
Hukum kekekalan energi mekanikpartikel dalam medan listrik berlakujika pada partikel tersebut tidak adagaya lain yang bekerja selain gayaCoulomb.
Ingatlah
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII90
V
A B
5. Potensial di antara Dua Keping Sejajar
Gambar 4.19Dua buah keping sejajar dan
terpisah sejauh d diberimuatan yang sama.
Contoh 4.11Kata Kunci• energi potensial listrik• potensial listrik• volt
A B
d
E
V
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 91
Tes Kompetensi Subbab C
r = 50 × 10–10 m
q
Contoh 4.12
q
d
x
V12
d
q4
q3
q1 q
2
E
x = ?
y = 1 cmV
Tantanganuntuk Anda
Sebuah elektron dengan massa9,11 × 10–31 kg dan muatan listrik–1,6 × 10–19 C, lepas dari katodemenuju anode yang jaraknya 2 cm.Jika kecepatan awal elektron = 0 danbeda potensial antara anode dankatode = 200 V, hitunglah kecepatanelektron ketika sampai di anode.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII92
D. Kapasitor1. Muatan pada Kapasitor
e–
– +
Gambar 4.20Proses pengisian muatan
pada kapasitor.
kepingkonduktor
isolator
kepingkonduktor
E
Gambar 4.21(a) Jenis kapasitor;
(b) Skema kapasitor.
2. Kapasitas Kapasitor
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 93
Gambar 4.22(a) Kapasitor kertas;(b) Kapasitor variabel;(c) Kapasitor elektrolit.
kertas
lempeng logam
kepingbergerak
keping tetap kapasitor elektrolit
3. Kapasitor Keping Sejajar
Contoh 4.13
Tugas Anda 4.2Berdasarkan kepolarannya, dikenaldua jenis kapasitor, yaitu kapasitorpolar dan kapasitor non-polar. CobaAnda cari informasi mengenaiperbedaan di antara keduanya.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII94
Gambar 4.24Kapasitor keping sejajar
dihubungkan dengansumber tegangan V.
Gambar 4.23(a) Baterai B menyebabkan
perbedaan potensial yang samapada setiap kapasitor; kapasitor
dengan bahan dielektrik memilikimuatan yang lebih banyak.
(b) Kedua kapasitor mengangkutmuatan yang sama. Kapasitor
dengan bahan dielektrik memilikiperbedaan potensial lebih rendah,
seperti ditunjukkan olehpembacaan alat ukur.
bahan dielektrik
udara
E– q+ q
V
A
d
Sumber: Fundamental of Physics, 2001
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 95
4. Dielektrik pada Kapasitor
Contoh 4.14
Jika permitivitas dielektrikdisisipkan di antara keping kapasitor,kapasitas dan beda potensialnyaberubah, tetapi muatannya (q) tetap.
Ingatlah
Tugas Anda 4.3Mengapa dielektrik tidakmenggunakan bahan konduktor?Coba tanya pada guru Anda atau cariinformasi dari internet.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII96
5. Kapasitor Bentuk Bola
6. Susunan Kapasitora. Susunan Seri
Gambar 4.25Kapasitor bola konsentris
dengan V2 dibumikan
R1
R2
bola 2
bola 1
Generator Van de Graaff adalah alatuntuk mengumpulkan danmenyimpan muatan listrik statikdalam jumlah yang sangat besar.Rambut wanita ini akan saling tolak-menolak setelah memeganggenerator Van de Graaff dan ujung-ujungnya berdiri karena termuatioleh muatan yang sama.
Van de Graff is a tool to collect andstore statics electric chargeenormously in quantity. The woman’shair could be repulsive each otherafter held the Van de Graff generatorand a hair would be repulsivescaused by loading the commoncharges.
Informasiuntuk Anda
Sumber: Physics for You, 2001
Information for You
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 97
Gambar 4.26Susunan seri kapasitor
C1
C2
C3
V1
V2
V3
V
+ – + – + –
Contoh 4.15
• Kapasitas total dua buah kapasitorseri adalah
1 2
1 2S
C CC
C C
• Perbandingan potensial padakapasitas seri adalah
1 2 31 2 3
1 1 1 1: : : ... : : : : ... :nn
V V V VC C C C
Ingatlah
Tugas Anda 4.4Ketika Anda sedang merangkaiperalatan elektronik, kadang-kadangsulit menemukan nilai kapasitaskapasitor yang tepat dengankebutuhan, maka teknik penyusunankapasitor bermanfaat sekali dalamhal ini. Jika Anda hanya memilikikapasitor bernilai besar, susunankapasitor apakah yang akan Andagunakan untuk mendapatkankapasitor bernilai kecil?
b. Susunan Paralel
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII98
7. Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor
Contoh 4.16
Tantanganuntuk Anda
Perhatikan gambar rangkaiankapasitor berikut.
Tentukan:a. kapasitas pengganti antara titik
x dan titik y,b. beda potensial antara titik x dan
y jika muatan pada kapasitor5 F adalah 60 C.
y
x
C2
C1
3 F
3 F4 F
4 F
4 F
5 F
3 F
Gambar 4.28Grafik perubahan potensial (V)
sebagai fungsi perubahan muatanselama proses pengisian
berlangsung.
V (V)
q(C)
qV
C
Gambar 4.27Susunan paralel kapasitor
C1
C2 C
3
V1 V
2 V3
V +
–
+
–
+
–
+
–
dq Q
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 99
Contoh 4.17
Mari Mencari Tahu
Kata Kunci• kapasitas kapasitor• kapasitor kertas• kapasitor variabel• kapasitor elektrolit• farad• kondensator• isolator• dielektrik• katode• anode
Tes Kompetensi Subbab D
5 mm
10 cm
2 4 V
a
b
4 F24 F
6 F2 F
a
b
3 F
2 F 4 F
2 F
a b
5 F
12 F 4 F
24 F
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII100
Rangkuman
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 101
Setelah mempelajari bab ini, Anda tentu menjadipaham tentang listrik statis, medan listrik, potensial listrik,energi potensial listrik, kapasitor dan jenis-jenisnya, sertabagaimana cara kapasitor bekerja. Dari semua materipada bab ini, bagian mana yang menurut Anda sulit untukdipahami? Coba Anda diskusikan dengan teman atauguru Fisika Anda.
Refleksi
Pemasangan kapasitor pada sakelar-sakelar listrikyang memiliki daya tinggi dapat menghilangkanterjadinya percikan bunga api. Pemanfaatan ini bergunasekali untuk keamanan. Coba Anda tuliskan manfaat lainpenggunaan kapasitor.
Peta Konsep
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII102
Tes Kompetensi Bab 4
F
r
F
r
F
r
F
r
r
d
A B
F
Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor 103
F
A B
O+2q – q
a b
C1
C2
F
F
C3
F
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII104
3 F
A B
6 cm 8 cm
O4 C 3 C
a
b
r
s
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
B A
v
VB – V
A = 200 volt
15 cm
A B
C C
C C C
A B
C C
CC
CC
A B40 F
12 F
13 F
6 F
6 F
28 F
16 F
12 F
d=10 cm
Medan Magnetik 105
Medan Magnetik
A. Medan Magnetik
B. Gaya Magnetik
C. Aplikasi GayaMagnetik
D. Sifat MagnetBahan
menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagaipenyelesaian masalah dan produk teknologi.
Hasil yang harus Anda capai:
105
Jarum pada kompas menyimpang mengikuti arah medan magnetik yangditimbulkan oleh kawat berarus.
Bab
5Sumber: Physics For Scientists and Engineers, 2000
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII106
A. Medan Magnetik1. Medan Magnetik di Sekitar Magnet Permanen
Gambar 5.2Pola garis gaya magnetik pada
(a) magnet U dan(b) magnet batang.
Gambar 5.1Pola garis gaya magnetik
Tes Kompetensi Awal
Gambar 5.3(a) Garis gaya magnetik tegak lurus
menembus bidang A (fluksmagnetik);
(b) Medan magnetik B menembusbidang A dengan membentuk
sudut terhadap garis normal.
B
A
garis normal0
B
garis normal
A
n
Sumber: Physics, 1995
tarik-menarik
tolak-menolak
Medan Magnetik 107
2. Medan Magnetik di Sekitar Arus Listrik
Gambar 5.4Garis-garis gaya magnetik yangterbentuk oleh serbuk besiketika ditempatkan di tempatyang dipengaruhi oleh kawatberarus listrik.
Contoh 5.1
I
I
Baru-baru ini di dalam tengkorakburung merpati ditemukan sejenissensor magnet yang tersusun darimagnet-magnet elementer. Tiapmagnet tersebut terhubung denganotak melalui saraf. Sensor tersebutdapat menentukan posisi arahmelintang sepanjang magnet Bumi,selain itu juga dapat menentukanketinggian posisinya dari permukaanBumi.
Pigeons have recently been found tohave multiple-domain magnetitemagnets within their skulls. That areconnected with a large number ofnerves to the pigeon’s brain. Pigeonshave a magnetic sense, and not onlycan they discern longitudinaldirections along the earth’s magneticfield, but they can also detect latitudeby the dip of the earth’s field.
Informasiuntuk Anda
Information for You
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Aktivitas Fisika 5.1
Medan Magnetik di Sekitar Kawat BerarusTujuan PercobaanMengamati medan magnetik yang disebabkan oleh kawat berarus listrik.
Alat-alat Percobaan1. Sebuah baterai 4. Kawat penghantar2. Kabel 5. Kompas kecil3. Sebuah saklar
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII108
Gambar 5.7(a) Kaidah tangan kanan; (b) Jika arus
menuju pengamat, arah medanmagnetik berputar ke kiri; (c)
Jika arah arus menjauhipengamat, arah medan
magnetik berputar ke kanan.
Gambar 5.5(a) Penghantar tidak dilalui arus listrik;
(b) Penghantar dialiri arus listrikdari utara; (c) Penghantar dialiri
arus listrik dari arah selatan.Perhatikan arah simpangan
jarumnya.
Gambar 5.6Pola garis medan magnetik yang
dibentuk oleh serbuk besi di sekitarkawat lurus berarus listrik.
Sumber: Conceptual Physics, 1998
S
U
U U U
U U
SS S
S S
B
B
B B
Langkah-langkah Percobaan1. Susunlah peralatan sehingga terlihat seperti Gambar (a). Dalam keadaan
sakelar S terbuka, letakkan kawat penghantar di atas kompas dengan arahmemanjang sejajar dengan jarum kompas.
2. Perhatikan arah penunjukan jarum kompas.3. Kemudian, tutuplah sakelar S seperti pada Gambar (b). Amati jarum kompas,
apa yang terjadi?4. Baliklah polaritas baterai seperti pada Gambar (c). Lakukanlah pengamatan
seperti langkah 2 dan 4. Amati yang terjadi dengan jarum kompas.
5. Apakah kesimpulan Anda dari kegiatan ini?
S S S
I I I
I
Medan Magnetik 109
3. Hukum Biot-Savart
4. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Lurus
Gambar 5.8Kawat d yang dialiri arus listrik.
i
d BP
r
d
d
Gambar 5.9Induksi magnetik akibat kawatlurus berarus di sebuah titikyang berjarak a dari kawatlurus tersebut.
d B
P
d
I
0
r
a
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII110
Gambar 5.10Arah induksi magnetik di
sekitar kawat lurus berarus.(a) Arah arus ke bawah;
(b) Arah arus ke atas.
Tugas Anda 5.1Coba Anda cari informasi apakah disekitar kawat lurus berarus timbulmedan magnetik juga jika arus yangmengalir arus bolak-balik.
i
i
BB
Contoh 5.2
Tantanganuntuk Anda
Jika pada kumparan yang dialiri aruslistrik ditambahkan inti besi lunak,medan magnetik yangditimbulkannya semakin besar.Mengapa demikian?
I
0rP
d
Medan Magnetik 111
5. Induksi Magnetik di Sekitar Kawat Melingkar
Gambar 5.11Induksi magnetik di pusat kawatmelingkar berarus.
z
0
x y
Ir
a
r
Id
Ia
P
2 I 2 I
Pa
I
I
Contoh 5.3
Tantanganuntuk Anda
Perhatikan gambar berikut.
Penghantar berbentuk duasetengah lingkaran konsentris,memiliki jari-jari a
1 = 2 cm dan
a2 = 4 cm. Penghantar dialiri oleh
arus listrik I = 2 A.Tentukanlah besarinduksi magnetik total yang timbuldi titik pusat A.
AI
I
a2 a
1
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII112
6. Induksi Magnetik di Pusat dan Ujung Solenoida
P
dD
x
a
P C
A
F
r
Gambar 5.12(a) Solenoida yang dialiri
arus listrik; (b) Penampang irisanmembujur solenoida.
Contoh 5.4
Tokoh
Hans Oersted(1777–1851)
Hans Oersted adalah seorang ahliFisika berkebangsaan Denmark. Padatahun 1819 ia menemukanhubungan mendasar antarakemagnetan dan kelistrikan.Percobaannya menunjukkanterjadinya pembelokan pada jarumkompas ketika didekatkan dengankawat berarus. Fenomena ini dikenaldengan elektromagnetisme.
Sumber: www.allautobiographies.com
Medan Magnetik 113
P
P P
I II
Tes Kompetensi Subbab A
x– x+
Az
B
I
y+
y –
6 I
2 I a 2 a
3a
9 I
P
2aI
P
Kata Kunci• medan magnetik• garis gaya magnetik• fluks magnet• kaidah tangan kanan• hukum Biot-Savart• solenoida• toroida• induksi magnetik
a
lingkaran arus
B
Gambar 5.13Toroida yang dialiri arus listrik.
6. Induksi Magnetik di Sumbu Toroida
2 a
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII114
B. Gaya Magnetik
1. Menentukan Arah Gaya Magnetik
Gambar 5.14Seutas kawat berarus I berada diruang yang dipengaruhi medan
magnetik B sehingga timbulgaya magnetik (F) pada kawat
tersebut.
I
F
Gambar 5.15Penghantar panjang berarus
listrik I di dalam medanmagnetik homogen B.
I
B
Aktivitas Fisika 5.2
Gaya MagnetikTujuan PercobaanMengamati gaya magnetik
Alat-Alat Percobaan1. Aluminium foil 4. Sebuah sakelar2. Sebuah magnet U 5. Dua buah penjepit3. Sebuah baterai
Langkah-Langkah Percobaan
1. Susunlah peralatan tersebut, seperti pada gambar berikut.
pitaaluminium
penjepit
sakelar
– +
sebelumsakelar ditutup,pita aluminiumdalam keadaan
mendatar
FP
sakelar
Q– +
Medan Magnetik 115
2. Tutuplah sakelar agar arus listrik mengalir melalui pita aluminium.3. Apakah yang terjadi dengan pita aluminium tersebut?4. Ubahlah polaritas dari baterai, kemudian amati yang terjadi pada pita
aluminium.5. Balikkan posisi kutub magnet U, kemudian amati yang terjadi pada pita
aluminium.6. Apakah kesimpulan Anda dari kegiatan ini?
F
BF
I
Gambar 5.17Arah gaya magnetik sesuai dengankaidah tangan kanan.
Gambar 5.16Gaya magnetik yang dialami kawatpenghantar berarus listrik.
SUB
Ion bermuatan dari Mataharimendekati Bumi dan masuk keatmosfer menuju daerah kutubpada umumnya dikatakan adanyapengaruh medan magnetik Bumi.Kadang-kadang kejadian inimenimbulkan fenomena yangdisebut aurora borealis atau cahayautara di daerah lintang utara.
Charged ions approach the Earth fromthe Sun and enter the atmospheremainly near the poles, sometimescausing a phenomenon called theaurora borealis or northern lights innorthern latitudes.
Informasiuntuk Anda
Information for You
P F
Q
B
Contoh 5.5
2. Gaya Magnetik pada Muatan yang Bergerak
Sumber: Physics for Scientist and Engineers
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII116
=
B
Gambar 5.18Gaya yang dialami muatan
bergerak dalam medanmagnetik.
R F v
A
Gambar 5.19Pengukuran massa ion
menggunakan spektroskop massa.
x
r
+ q
S
–
+
B
V
Medan Magnetik 117
Contoh 5.6
Tantanganuntuk Anda
Suatu partikel bermuatan 0,04 Cbergerak sejajar dengan kawatberarus listrik 10 A. Jika jarak antarapartikel dan kawat 5 cm, hitunglahberapa gaya yang dialami partikeltersebut?
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII118
3. Gaya Magnetik antara Dua Kawat Sejajar
Gambar 5.20Dua buah penghantar lurus
sejajar dialiri oleh arus listrik.(a) I
1 searah dengan I
2.
(b) I1 berlawanan arah dengan I
2.
garis medankarena I
1 I2
garis medankarena I
2
PQ
B1
B2
F1
F2
a
garis medankarena I
2
garis medankarena I
1I
1I
2
B1
B2
Q PF1 F
2
a
I1
Contoh 5.7
B
B
I
Medan Magnetik 119
Kata Kunci• gaya magnetik• kaidah tangan kanan
Contoh 5.8
Tes Kompetensi Subbab B
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII120
C. Aplikasi Gaya Magnetik
1. Motor Listrik
I
I
poros
arah putaran
F
B
CB
D
F
A
komutator
sikat karbon
Gambar 5.21Skema motor listrik
Gambar 5.22Skema galvanometer
F
a
F
b
I
Ipivot
U S
2. Galvanometer
Tugas Anda 5.2Anda mengenal kipas angin, mesincuci, dan motor penggerak mesinjahit. Alat-alat tersebut dihubungkandengan listrik arus AC. Carilah carakerjanya. Apakah cara kerjanya samadengan motor listrik yang dibahasberdasarkan Gambar 5.21?
Medan Magnetik 121
3. Pengeras Suara (Loudspeaker)
4. Kereta Api Terbang
Sumber: Science Discovery 1, 2004
Gambar 5.23Kereta api terbang mampumelaju dengan kecepatanlebih dari 400 km/jam.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII122
D. Sifat Magnet Bahan
1. Bahan Ferromagnetik
2. Bahan Paramagnetik
3. Bahan Diamagnetik
Gambar 5.24(a) Gerak melingkar elektron
mengelilingi inti; (b) Spin elektrontidak berpasangan; (c) Spin elektron
berpasangan.
SS
U UU
S
Gambar 5.25Bahan ferromagnetik dalam
solenoida
Gambar 5.26Bahan paramagnetik dalam
solenoida
Gambar 5.27Bahan diamagnetik
dalam solenoida
S U
S U
Medan Magnetik 123
bel
pegas baja
interuptor(pemutar
arus)
sakelar
besi U
kumparan
Gambar 5.28Skema rangkaianrelai magnetik
engsel
rangkaian kedua
solenoida
sakelar
armatur(lempengan)
inti besi
Gambar 5.29Skema rangkaianbel listrik
4. Suhu Curie
5. Penerapan Bahan Ferromagnetika. Relai Magnetik (Penghubung)
b. Bel Listrik
Sumber: Physics for Scientists andEngineers, 3rd Edition, 2000
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII124
Rangkuman
I
B
Medan Magnetik 125
Peta Konsep
Setelah Anda mempelajari materi bab ini, Anda tentudapat memahami bahwa medan magnetik dihasilkandari magnet permanen dan kawat berarus. Anda tentumemahami juga pengaruh medan magnetik pada kawatberarus serta pemanfaatan fenomena tersebut dalam
Refleksi
teknologi. Dari materi yang ada pada bab ini, bagianmanakah yang menurut Anda sulit dipahami? Coba Andadiskusikan dengan teman atau guru Fisika Anda. Selainitu, coba Anda cari manfaat dan aplikasi lain dari materi-materi bab ini.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII126
Tes Kompetensi Bab 5
I1
a
B
P
I1
I2
4d 3
4d
C
A B
IA
= 5A IB
= 5A
ai
x
P
r
Medan Magnetik 127
II
I2
I1
P
O
P
a
I
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII128
1
81
4
1
2
S
B
U
I
10 cm
1 cm
Q
I1
I2
a b
d c
20 cm
P
h
DC
AI
B
I
Medan Magnetik 129
I
P
IQ
RI
P
ba
Ia = 10 A
Ib = 5 A10 cm
Q
P
R4 cm
4 cmO
P R
A B
I1 = 5 A I
2 = 5 A
8 cmb10 cma
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII130
P
Q
Induksi Elektromagnetik 131
memformulasikan konsep induksi Faraday dan arus bolak-balik, keterkaitannya,serta aplikasinya.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaianmasalah dan produk teknologi.
Hasil yang harus Anda capai:
InduksiElektromagnetik
A. Gejala InduksiElektromagnetik
B. Aplikasi InduksiElektromagnetikFaraday
C. Arus dan TeganganListrik Bolak-balik
131
Generator listrik mampu mengubah energi kinetik menjadi energi listrikmelalui proses induksi elektromagnetik.
Bab
6Sumber: Physics Today, 1989
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII132
Tes Kompetensi Awal
A. Gejala Induksi Elektromagnetik1. Pengertian Induksi Elektromagnetik
Gambar 6.1Induksi elektromagnetik
(a) ketika magnet diam, jarumgalvanometer juga diam, (b) ketika
magnet dimasukkan ke dalamkumparan, jarum galvanometer
bergerak ke kanan, dan (c) ketikamagnet dikeluarkan dari dalamkumparan, jarum galvanometer
bergerak ke kiri. Aktivitas Fisika 6.1
Induksi ElektromagnetikTujuan PercobaanMengamati arus induksi
Alat-Alat Percobaan
1. Kumparan2. Galvanometer3. Magnet batang
Langkah-Langkah Percobaan
1. Susunlah peralatan seperti gambar berikut.
kumparanmagnet
galvanometer
Induksi Elektromagnetik 133
2. Hukum Faraday
2. Siapkan magnet batang, kemudian dekatkan pada kumparan, dan diamkan.Catat hasil pengamatan Anda.
3. Gerakkan magnet mendekati kumparan atau masukkan ke dalam kumparan.Amati jarum galvanometer dan catat hasil pengamatannya.
4. Diamkan magnet batang di dalam kumparan. Amati jarum galvanometer dancatat hasil pengamatannya.
5. Gerakkan magnet batang dengan arah menjauhi kumparan atau keluarkumparan, amati jarum galvanometer, dan catat hasil pengamatannya.
6. Balikkan polaritas magnet batang, lakukan lagi percobaan langkah 2 danlangkah 5. Catat hasil pengamatannya.
7. Tulis kesimpulan Anda tentang kegiatan ini.
Gambar 6.2Garis-garis gaya magnetik yangmembentuk sudut terhadapgaris normal.
Tokoh
Michael Faraday(1791–1867)
Michael Faraday adalah seorang ahliFisika, ahli Kimia, dan ahli Filsafatberkebangsaan Inggris, tepatnyalahir di Newington Butts, Surey, padatahun 1971. Ia bersama-sama denganJoseph Henry menemukanfenomena induksi elektromagnetik.Penemuan ini merupakan kebalikandari penemuan Oersted, yaitu darimedan listrik dapat menghasilkanarus listrik.
Sumber: www.allbiographies.com
B
A
garisnormal
I
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII134
Tantanganuntuk Anda
Bagaimana pengaruh perubahanlilitan terhadap ggl induksi?
Contoh 6.1
3. Ggl Induksi karena Perubahan Luas Bidang Kumparan
Gambar 6.3Penghantar PQ digerakkan
dengan kecepatan v di dalammedan magnet homogen B.
B
R
P
Q
v
x
I
Gambar 6.4Gerak elektron dalam batang
konduktor bergerak di atasmedan magnet.
v
F
ve
Induksi Elektromagnetik 135
Para teknisi ini sedang memasanggenerator pada instalasi pembangkitlistrik di Meksiko. Bagian yangterlihat di sini adalah stator, yangtidak bergerak. Selanjutnya, ke dalamstator itu dimasukkan rotor. Rotormerupakan sebuah elektromagnetikkuat yang dapat berputar dengankecepatan tinggi. Akibat perputaranrotor, terjadi perubahan medanmagnetik dan membangkitkan aruslistrik pada kumparan di dalam stator.
The pisture have shown thetechnician placing generator onelectrical instalation in Mexico. Youcan see a part, called stator. The rotoris put inside it. Rotor is a strongelectromagnetic device that can spinwith cause the velocity. That spin iswhat cause the change of magneticfield and generate electrical elementon coil inside stator.
Sumber: The Oxford Children’s Book ofScience, 1995
Informasiuntuk Anda
Information for You
Contoh 6.2
Q
P
B
F
vw = mg
0,25R
20 cm
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII136
Tantanganuntuk Anda
Sebuah penghantar berbentuk Uterletak di dalam daerah berinduksimagnetik homogen B = 4 × 10–3 Tberarah menembus bidang kertas.Penghantar PQ sepanjang 40 cmmenempel pada penghantar U dandigerakkan ke kanan dengankecepatan tetap v = 10 m/s. Hitungggl induksi antara ujung-ujung PQ.
arah telapak tangan
arah jari lainarah ibu jari
F
B
I
4. Induktansi Diri
Induktor adalah sebuahelektromagnet, yaitu sebuahkumparan kawat dengan atau tanpainti magnetik yang menghasilkanmagnetisme jika arus mengalirmelewatinya.
Inductor is an electromagnet, made ofwire coil with or without magneticcore which can produce magnetismwhen electric current through.
Sumber: Jendela Iptek, 1997
Informasiuntuk Anda
Sumber: www.linearmagnetics.com
Information for You
Induksi Elektromagnetik 137
Gambar 6.5Sebuah rangkaian tertutup (a) saklar sditutup, lampu menyala dan (b) saklar sdibuka, lampu masih menyala beberapasaat kemudian padam.
S
S
IL
L
P
P
Contoh 6.3
Pembahasan Soal
Kuat arus listrik dalam suaturangkaian tiba-tiba turun dari 10 Amenjadi 2 A dalam waktu 0,1 s.Selama peristiwa ini terjadi, timbulggl induksi sebesar 32 V dalamrangkaian. Induktansi rangkaianadalah ....a. 0,32 Hb. 0,40 Hc. 2,5 Hd. 32 He. 40 H
UMPTN 1993
Pembahasan:Diketahui:
I = 10 A – 2 A = 8 A
ind = 32 V
ind
dIL
d
32 V = 3,2 V
8 As
L = 3,2
8 sV
A = 0,4 H
Jawaban: e
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII138
Gambar 6.6Sebuah kawat induktoryang dialiri arus listrik.
Ia b
Contoh 6.4
5. Energi yang Tersimpan dalam Induktor
Induksi Elektromagnetik 139
6. Rapat Energi dalam Bentuk Medan Magnetik
Contoh 6.5 Tantanganuntuk Anda
Sebuah kumparan (solenoida)memiliki induktansi 500 mH.Hitunglah besar induksi ggl yangdibangkitkan dalam kumparan itujika ada perubahan arus listrik dari100 mA menjadi 40 mA dalam waktu0,01 s secara beraturan.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII140
Kata Kunci• gaya gelak listrik (ggl)• induksi elektromagnetik• Hukum Faraday• fluks medan magnetik• Hukum Lenz• gaya Lorentz• ggl induksi diri• kumparan primer• kumparan sekunder• induktansi silang
Gambar 6.8Perubahan arus pada kumparan1 akan memengaruhi arus pada
kumparan 2.
I
8. Induktansi Silang
Gambar 6.7Induktor silang antara
dua buah kumparan.
R
P S
G
Induksi Elektromagnetik 141
Contoh 6.6
2
Tes Kompetensi Subbab A
Q
P
R = 0,5
v = 20 m/s
B
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII142
sikatkarbon
cincinluncurarah putaran
kumparan
B. Aplikasi Induksi Elektromagnetik Faraday
1. Generator
a. Generator Arus Bolak-Balik
b. Generator Arus Searah
2. Transformator (Trafo)
Gambar 6.9Skema generator arus bolak-balik
Gambar 6.10Skema generator arus searah
kumparan
komutator
sikat karbon
arah putaran
Induksi Elektromagnetik 143
a. Transformator Step-up
b. Transformator Step-down
Gambar 6.11Transformator
Gambar 6.12Bagan transformator step-up
primer
Np
sekunder
Ns
Gambar 6.13Bagan transformator step-down
Sumber: PHYWE, 1989
primer
Np
sekunder
Ns
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII144
Aktivitas Fisika 6.2
Membuat TransformatorTujuan PercobaanMembuat transformator step-up.
Alat-Alat Percobaan
1. Kawat tembaga kira-kira 1 m2. Sumber tegangan 12 V (AC)
Langkah-Langkah Percobaan1. Susunlah peralatan seperti gambar berikut.2. Lilitkan 10 lilitan kawat pada bagian kiri inti besi, sebagai kumparan primer.
Kemudian, sebanyak 20 lilitan pada bagian karena inti besi yang lain, sebagaikumparan sekunder. Hubungkan dengan sumber tegangan.
3. Catat besar tegangan yang terbaca pada voltmeter.4. Teruskan menambah 10 lilitan pada kumparan sekunder hingga menjadi 50
lilitan. Amati dan catat besar tegangan yang terbaca pada voltmeter.5. Masukkan data hasil pengamatan Anda pada tabel. Kemudian, buatlah grafik
tegangan sekunder terhadap jumlah lilitan sekunder.
6. Berikan kesimpulan Anda dari kegiatan ini.
kumparan
inti besivoltmeter
No
1.2.3.4.
Jumlah Lilitan Sekunder
20304050
Data Percobaan
Besar Tegangan Sekunder
....
....
....
....
Contoh 6.7
Tantanganuntuk Anda
Anda memiliki walkman yangmenggunakan baterai 3 V.Bagaimana caranya agarwalkman tersebut dapatmenggunakan listrik dari PLNyang besarnya 220 V?
Induksi Elektromagnetik 145
Contoh 6.8
Tidak ada transformator yangefisiensinya 100% karena sebagianenergi listrik berubah menjadibentuk energi lain.
Ingatlah
c. Arus Pusar pada Transformator
Gambar 6.14(a) Trafo dengan inti besi.(b) Trafo dengan inti besiberupa lempengan yangterpisahkan oleh laker.
arus pusar inti besi
kumparan
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII146
3. Transmisi Daya Listrik Jarak Jauh
Gambar 6.15Bagan transmisi daya listrik
jarak jauh
transmisi tegangan tinggi
generator
transformator transformator gardu listrik
rumah
pabrik
tiang listrik
pusatpembangkit
listrik
Contoh 6.9
Kata Kunci• generator• Alternating Current• komutator• transformator/trafo• transformator step-up• transformator step-down• efisiensi transformator• arus pusar (arus eddy)
Sumber: Jendela IPTEK, 1995
Induksi Elektromagnetik 147
20
Tes Kompetensi Subbab B
C. Arus dan Tegangan Listrik Bolak-balik
1. Sumber Tegangan Bolak-Balik (AC)
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII148
Gambar 6.18Pengukuran arus listrik dengan
menggunakan volmeter.
2. Alat Ukur Tegangan dan Arus Bolak-Balik
Gambar 6.16Grafik tegangan dan arus listrik
bolak-balik terhadap waktu.
V Vm V = V
msin t
T 2T
I Im I = I
m sin t
T 2T
bagian atas yangberlogam
bagian tengahyang transparan
lampu
logam
Gambar 6.17Cara pengukuran dengan testpen
Induksi Elektromagnetik 149
Gambar 6.19Pengukuran tegangan padasebuah rangkaian
resistor
voltmeter
Contoh 6.10
Gambar 6.20kWh meter yang ada di rumahdigunakan untuk mengukurdaya listrik yang terpakai.
3. Nilai Efektif Tegangan dan Kuat Arus AC
Gambar 6.21(a) Sebuah rangkaian denganhambatan R;(b) Grafik hubungan I dengan t.
A B I
Im
Ief
t
1
2t
sinm t
R
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII150
Contoh 6.11
Tantanganuntuk Anda
Apakah yang menyebabkansengatan listrik, arus listrik, atautegangan listrik?
Induksi Elektromagnetik 151
Gambar 6.22Grafik hubungan I dan tI
maks = kuat arus maksimum
Ir = kuat arus rata-rata.
I
Imaks
Ir
t
Contoh 6.12
1
2t
4. Harga Kuat Arus dan Tegangan Rata-Rata
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII152
Tugas AndaArus listrik bolak-balik dapatdiamati menggunakan osiloskop.Bersama kelompok belajar Anda,gunakan osiloskop yang ada dilaboratorium sekolah Anda untukmempelajari penggunaanosiloskop tersebut. Catatlah hal-hal yang Anda anggap penting.Mintalah bimbingan guru FisikaAnda untuk melakukan tugas ini.
Contoh 6.13
5. Diagram Fasor
6. Resistor pada Rangkaian Arus Bolak-Balik
Gambar 6.23Grafik fasor I dan V
Im
Vm
t
Gambar 6.24Rangkaian arus AC dengan
hambatan murni R.
a b
I
V = Vm
sin t
R
Induksi Elektromagnetik 153
tI
maksV
maks
Gambar 6.26Diagram fasor arus I dantegangan V memiliki arahyang sama.
Gambar 6.27Rangkaian arus bolak-balikdipasang seri dengan sebuahinduktor murni.
Gambar 6.25Grafik kuat arus I dan tegangan Vpada rangkaian hambatan murni,arus I, dan tegangan V sefase.
rotasi Vm
im
V = Vm
sin t
i = im
sin t
23
2
5
2
2 3t
Mari Mencari Tahu
a bL
I = Im
sin t
7. Induktor Murni pada Rangkaian Arus Bolak-Balik
Gambar 6.28Grafik kuat arus I dan tegangan Vpada rangkaian induktif murni.Tegangan V mendahului arus Isekitar 90°.
I = Im
sin tVm
im
22
t
V = Vm
sin ( t )
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII154
Gambar 6.29Diagram fasor arus I dan
tegangan V. Teganganmendahului 90°.
VL
I90°
Contoh 6.14
Induksi Elektromagnetik 155
8. Kapasitor pada Rangkaian Arus Bolak-Balik
Gambar 6.32Diagram fasor I dan V padakapasitor.
Gambar 6.31Grafik I dan V pada kapasitordalam rangkaian AC.
Gambar 6.30Rangkaian kapasitor
a bC
V = Vm
sin t
Vi
V = Vm
sin2
t
i = im
sin t
V
I
90°
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII156
Tantanganuntuk Anda
Sebuah kapasitor 100 Fdihubungkan dengan sumbertegangan bolak-balik. Arus yangmengalir melalui rangkaianmemenuhi persamaanI = 4 sin 200t A. Tuliskanpersamaan tegangankapasitor itu.
Contoh 6.15
V = Vm
sin t
200c F
Induksi Elektromagnetik 157
9. R, L, dan C Dipasang Seri dalam Rangkaian Arus Bolak-Balik
Gambar 6.33Resonansi rangkaianR–L–C seri
Gambar 6.35Diagram fasor Z, R, X
L, dan X
C.
Gambar 6.34Diagram fasor V, V
R, V
L, dan V
C.
Z
XL – X
C
XL
RX
C
R L C
v
I = Im
sin t
i
LV – CV
LVV
RVCV
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII158
R = 30 XL = 40I
VL
VR
V = Vm
sin t
10. R dan L Dipasang Seri dalam Rangkaian Arus Bolak-Balika bR L
I = Im
sin t
Gambar 6.36Rangkaian R dan L dipasang seri
Gambar 6.37Diagram fasor V
L dan V
R
VL V
ab
VR I
)
V
Gambar 6.38Diagram fasor V
L dan V
R
XL Z
R
)
Gambar 6.39Grafik tegangan mendahului arus
dengan beda fase 0< <90°.
Vab
t
Iab
Contoh 6.16V/i
Induksi Elektromagnetik 159
Contoh 6.17
11. R dan C Dipasang Seri dalam Rangkaian Arus Bolak-Balik
Gambar 6.40Rangkaian seri R-C dalamrangkaian arus AC.
a bR C
V
I = Im
sin t
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII160
Gambar 6.42Diagram fasor vektor
hambatan R terhadap Xc.
VR
Iab
VabV
C
XC
R
Z
Gambar 6.43Grafik tegangan V
ab terhadap arus
iV
ab
t
V = Vm
sin t
I
Contoh 6.18
250C F
30R
Gambar 6.41Diagram fasor tegangan
Vab
terhadap Vc.
V = Vm
sin t
R = 80
I
Contoh 6.19
60C F
V/i
Induksi Elektromagnetik 161
12. L dan C Dipasang Seri dalam Rangkaian Arus Bolak-Balik
Gambar 6.44Rangkaian seri L dan C
aL C
b
I = Im
sin t
Gambar 6.45Diagram fasor I, V
L, dan V
C
VL
V
VC
I
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII162
Gambar 6.46Grafik kurva impedansi Z dan
grafik linear R.
R
Z
R/Z
fr
Gambar 6.47Ketika frekuensi resonansi
terjadi, harga arus mencapaimaksimum.
I
Im
13. Resonansi pada Rangkaian R–L–C
14. Daya pada Arus Listrik Bolak-Balik
f
Induksi Elektromagnetik 163
Contoh 6.20
V = 300sin100t
R = 30
L = 0,6 H
500C F
Kata Kunci• arus bolak-balik• tegangan bolak-balik• arus listrik efektif• tegangan efektif• osiloskop• diagram fasor• voltmeter• impedansi• resonansi• daya
Tes Kompetensi Subbab C
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII164
Induksi Elektromagnetik 165
Rangkuman
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII166
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, Anda tentu dapatmemahami konsep induksi elektromagnetik yang dapatmenghasilkan arus induksi dan ggl induksi. Anda jugatentu memahami rangkaian impedansi dalam arus bolak-balik. Dari keseluruhan materi pada bab ini, bagian manayang menurut Anda sulit dipahami? Coba Andadiskusikan bersama teman atau guru Fisika Anda.
Refleksi
Penala pada radio merupakan pemanfaatanrangkaian impedansi. Coba Anda cari manfaat atauaplikasi konsep Fisika yang ada pada bab ini dan cobaAnda diskusikan cara kerjanya bersama teman Anda.
Induksi Elektromagnetik 167
Tes Kompetensi Bab 6
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII168
169
Proyek Semester 1
Generator Listrik Sederhana 1 cm4 cm
4 cm
lubang poros9 cm
1 cm4 cm
lubang porosroda pemutar
12 cm
5 cm
pegangan rodapemutar
5 cm
1,5 cm
roda pemutarroda poros roda tampak muka
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII170
3 cm
8 cm
7 cm 7 cm
6 cm6 cm
U
S
magnet
papantiang poros
roda pemutar
karet penghubung
roda poros
papan tiang poroskumparan
papan tiang roda pemutar
LED
LED
porosporos
ujung kabel 1
LED
ujung kabel 2
171
Tes Kompetensi FisikaSemester 1
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII172
SU
I
Tes Kompetensi Fisika Semester 1 173
a
a
a
A
B
C
B
I
I
B
I B
• • • • • • • •• • • • • • • •
BI
B
U S
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII174
Radiasi Benda Hitam 175
menganalisis secara kualitatif gejala kuantum yang mencakup hakikat dan sifat-sifat radiasi benda hitam, serta penerapannya.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menganalisis berbagai besaran fisis dan gejala kuantum dan batas-batasberlakunya relativitas Einstein dalam paradigma Fisika Modern.
Hasil yang harus Anda capai:
Radiasi Benda Hitam
A. Pengertian RadiasiBenda Hitam
B. DualismeGelombangPartikel
175
Matahari merupakan sumber energi yang utama bagi Bumi. Mataharimemberikan energi melalui radiasi gelombang yang dipancarkannya.
Bab
7Sumber: CD Image
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII176
A. Pengertian Radiasi Benda Hitam1. Radiasi Benda Hitam
Gambar 7.1Cahaya yang masuk ke dalamkotak yang dianggap sebagaibenda hitam sempurna, akan
dipantulkan terus-menerus olehdinding kotak.
Tes Kompetensi Awal
Radiasi Benda Hitam 177
Contoh 7.1
Contoh 7.2
Dalam kehidupan sehari-hari tidakada benda yang dapat menyerapseluruh radiasi yang mengenainya.
Ingatlah
Dalam SI, suhu menggunakan satuanderajat Kelvin.
Ingatlah
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII178
2. Spektrum Radiasi Benda Hitam
Gambar 7.3Spektrum warna pijar suatu bendapanas berubah terhadap suhunya.
Gambar 7.2Percobaan untuk mengamati
spektrum radiasi benda hitam.
Warna
1.500
1.400
1.300
1.200
1.100
1.000
900
800
700
600
500
putih
kuning muda
kuning
oranye
merah-oranye
merah ceri
merah tua
baru tampak
T ºC
I (Wb/m2)
(m)
T2 > T
1
T1
benda hitam
prisma
celah
spektrumgelombang
detektor
Gambar 7.4Grafik pergeseran panjang
gelombang maksimum padasaat suhu berubah dari T1 ke T2.
Sumber: Physics, 1993
Sumber: Physics, 1993
Radiasi Benda Hitam 179
Contoh 7.3
I
T1
T2
T3
Contoh 7.4
3. Pendekatan Teori Rayleigh–Jeans
Tokoh
Max Planck(1858 – 1947)
Max Planck dilahirkan di Kiel,Jerman. Ia belajar di Munich danBerlin. Seperti banyak ahli fisikalainnya, ia seorang pemain musikyang pandai. Pada tahun 1900 M,setelah 6 tahun belajar di UniversitasBerlin, ia menyatakan bahwa kuncipemahaman radiasi benda hitamadalah anggapan bahwa pemancarandan penyerapan radiasi terjadi dalamkuantum energi hf. Penemuan yangmenghasilkan hadiah Nobel 1918 inisekarang dianggap sebagai tonggakdari fisika modern. Walaupun selamaHitler berkuasa, ia tetap tinggal diJerman. Ia memprotes perlakuanNazi kepada ilmuwan Yahudi dansebagai akibatnya ia harusmelepaskan kedudukannya sebagaipresiden Institut Kaiser Wilhelm.Setelah perang dunia kedua, instituttersebut diberi nama Institut Planckdan ia kembali menjabat sebagaipresiden sampai akhir hayatnya.
Sumber: Fundamental Of Physics, 2001
1m 2m 3m
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII180
4. Teori Planck
v
n (v)
Gambar 7.5Sebaran jumlah partikel yang
memiliki kecepatan (v).
Teori Rayleigh - Jeans
Teori Wien
Intensitas
Panjang gelombang
Teori Planck
Gambar 7.6Perbandingan teori Wien, danteori Rayleigh-Jeans denganteori Planck yang memenuhi
data percobaan.
Tugas Anda 7.1Carilah dari buku-buku tentangformula yang digunakan Rayleigh-Jeans untuk menjelaskan intensitasradiasi benda hitam.
Radiasi Benda Hitam 181
E n
0
1
2
3
4
ke n =
0
1hf
2hf
3hf
4hf
Gambar 7.7Tingkat-tingkat energi yangdiperkenankan untuk satumolekul yang frekuensinya f.
Contoh 7.5
Tantanganuntuk Anda
Perumusan Rayleigh-Jeans tidakcocok diterapkan untuk radiasibenda hitam pada daerah panjanggelombang pendek. Dapatkah Andamenduga, apa implikasi daripersamaan Rayleigh-Jeans padadaerah panjang gelombang pendekuntuk kehidupan di Bumi?
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII182
5. Aplikasi Radiasi Benda Hitam untuk Mengukur SuhuMatahari
Gambar 7.8Grafik intensitas radiasi
Matahari yang diukur di luarangkasa.
I(W/m2)
710 m
Mari Mencari Tahu
1 Å = 10–10 m
Ingatlah
Tantanganuntuk Anda
Grafik pada Gambar 7.8menunjukkan intensitas radiasiMatahari yang diukur di luar angkasa.Apakah Anda bisa mendugabagaimana grafik intensitas radiasiMatahari jika diukur di permukaanBumi? Apakah di seluruh tempat dipermukaan Bumi intensitas radiasiMatahari selalu sama? Jelaskanjawaban Anda dengan bahasa yangmudah dipahami dan diskusikanlahbersama teman sekelas.
Kata Kunci• benda hitam• radiasi benda hitam• emisivitas benda• intensitas• daya radiasi• spektrum• energi radiasi• radiasi termal
Radiasi Benda Hitam 183
Gambar 7.9(a) Cahaya sebagai gelombang;(b) Cahaya sebagai paket-paket
energi.
Tes Kompetensi Subbab A
B. Dualisme Gelombang Partikel1. Sifat Partikel yang Dimiliki Gelombang
a. Efek Fotolistrik
Gambar 7.10Skema eksperimen efek fotolistrik.
ruang vakum
cahaya
saklar geser
tutuptabung
C
T
i
i
+– +–
V
A
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII184
Gambar 7.11(a) Apabila energi kinetik elektron
melebihi energi potensialpenghalang, elektron akan dapat
mendaki bukit potensial; (b) Energikinetik elektron tidak bergantung
pada intensitas cahaya; (c) Setiappermukaan memiliki frekuensi (f
0)
berbeda.
Ek
v
Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik Tipler
2
3
20 4 6 8
f0 f
0f
0
Ce
Na
K
1014 Hz
energi potensialgelombang (eV)
–V0
V
I
intensitastinggi
intensitasrendah
1
Radiasi Benda Hitam 185
Keterangan:
1 eV = 1,6 × 10–19 J
Ingatlah
Efek fotolistrik selain memilikiperanan penting dalam teori fotonpada cahaya, juga memiliki banyaksekali aplikasi dalam kehidupansehari-hari. Sebagai contoh adalahalarm pencuri dan pembukaotomatis yang juga menggunakansirkuit fotolistrik. Ketika seseorangmenghalangi sinar yang dipancarkan,penurunan arus listrik dapatmengaktifkan saklar sehingga belberbunyi atau pintu terbuka.Biasanya sinar yang digunakan adalahsinar ultraviolet dan inframerahkarena kedua sinar ini tidak terlihat.
The photoelectric effect, besidesplaying an important historical rolein confirming the photon theory oflight, also has many practicalapplications. Burglar alarms andautomatic door openers often makeuse of the photocell circuit. When aperson interrupts the beam of light, thesudden drop in current in the circuitactivates a switch which operates abell or opens the door. UV or IR light issometimes used in burglar alarmsbecause of its invisibility.
Sumber: Physics for Scientist & Engineers
Informasiuntuk Anda
Information for You
Contoh 7.6
Sumber: Physics, 1993
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII186
b. Efek Compton
Contoh 7.7
Foton merupakan paket-paketenergi pada cahaya. Konsep inimerupakan kelanjutan dari asumsicahaya merupakan partikel.
Ingatlah
Tugas Anda 7.2Proses terjadinya sinar-Xmerupakan kebalikan dari prosesfotolistrik. Carilah informasi dariberbagai sumber tentang sinar-Xdan diskusikanlah bersama temansekelas Anda.
Radiasi Benda Hitam 187
Keterangan:
’
Gambar 7.12Tumbukan foton dan elektron(a) sebelum tumbukan(b) sesudah tumbukan
foton dengan , p
', p'foton terhambur
elektronterdorong
pe
v
Tokoh
Arthur Compton (Holly)(1892–1962)
Arthur Compton adalah seorang ahliFisika yang dilahirkan di Wooster,Ohio, USA. Dia belajar di UniversitasPrincetion dan lulus menjadiprofesor Fisika di Chicago (1923). Diameneliti dan menjelaskan EfekCompton, penambahan panjanggelombang sinar-X yangdihamburkan ketika bertumbukandengan elektron. Untuk sumbanganpemikirannya tersebut, diamendapat penghargaan Nobel Fisikapada 1927.
Sumber: www.allbiographies.com
elektron diam
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII188
Ek (eV)
f (Hz)
0,2
3,7
f0
’
2. Sifat Gelombang pada Partikel
a. Panjang Gelombang de Broglie
Contoh 7.8
Pembahasan Soal
Grafik di atas menunjukkanhubungan antara energi kinetikmaksimum elektron terhadapfrekuensi foton pada efekfotolistrik. Jika h = 6,6 × 10–34 Js dan1 eV = 1,6 × 10–19 J, besar f adalah ....
a. 48 × 1014 Hzb. 21 × 1014 Hzc. 14 × 1014 Hzd. 9,5 × 1014 Hze. 8,9 × 1014 Hz
UMPTN 1996
PembahasanMenurut persamaan efek fotolistrikE
k = hf – W
maka
f = kE Wh
Dari grafik, nilai Ek = 0,2 eV = 0,2 (1,6 ×10–19) JPada saat f = 0, berlakuE
k = – W atau W = –E
k
Dari grafik, saat f = 0, nilai Ek = –37 eV,
maka W = 3,7 eV = 3,7 (1,6 × 10–19) JJadi,
f = Ek Wh =
19
34
0,2 3,7 1,6 10 J
6,6 10 Js= 9,5 × 1014 Hz
Jawaban: d
Radiasi Benda Hitam 189
Contoh 7.10
Tokoh
Louis Victor de Broglie(1892–1987)
Louis Victor De Broglie (1892–1987) lahir di Dieppe, Prancis, danbersekolah di Sorbonne. Iamelanjutkan kuliahnya di UniversitasParis tahun 1926. Pada 1929, iamenerima hadiah Nobel dalambidang Fisika atas teorinya mengenaisifat gelombang pada partikel. Teoriini menjadi dasar dari mekanikakuantum, cabang dari ilmu Fisika.Pada awal 1800, para fisikawanpercaya bahwa cahaya terdiri atasgelombang energi. Pada 1900, MaxPlanck menunjukkan bahwa cahayadapat bersifat partikel. Pada 1924, deBroglie menyatakan bahwa elektrondapat bersifat sebagai partikel dangelombang.
Sumber: Conceptual of Physics, 2000
Tantanganuntuk Anda
Efek Compton diaplikasikan dalamdunia kedokteran untuk mendeteksikepadatan tulang. Dengan bahasaAnda sendiri, dapatkah Andamenjelaskan cara kerjanya?
Contoh 7.9
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII190
b. Eksperimen Davisson-Germer
berkaselektron
kristalnikel
detektor
filamen
Gambar 7.13Skema alat percobaan Davisson-
Germer. Berkas elektrondijatuhkan pada kristal tunggalnikel. Interferensi yang terjadi
pada sudut diamati pada detektor.
Gambar 7.14Gambaran mengenai
hamburan elektron olehbidang kristal.
a
dd
a
d
a2
2 2
sinar datang
Radiasi Benda Hitam 191
c. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Gambar 7.15Tumbukan foton dan elektronketika mengamati elektron.
Kata Kunci• gelombang partikel• efek fotolistrik• foton• fungsi kerja• efek Compton• panjang gelombang de Broglie• jarak antara bidang• prinsip ketidakpastian
Heisenberg
pengamat
momentumelektron semula
foton datang
momentumelektron akhir
pengamat pengamat
elektronbertumbukan
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII192
Tes Kompetensi Subbab B
Rangkuman
Radiasi Benda Hitam 193
Peta Konsep
Setelah mempelajari materi pada bab ini, Anda tentudapat memahami mengenai benda hitam. Anda jugapaham bahwa cahaya juga dapat bersifat seperti partikeldan partikel bisa bersifat seperti gelombang. Darikeseluruhan materi yang ada pada bab ini, bagian
Refleksi
manakah yang Anda anggap sulit untuk dipahami? CobaAnda diskusikan dengan teman atau guru Fisika Anda.Coba Anda tuliskan juga manfaat mempelajari bab ini.Diskusikan konsep yang ada di dalamnya bersama temanAnda.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII194
Tes Kompetensi Bab 7
Radiasi Benda Hitam 195
Ek
I
Ek
I
Ek
I
Ek
I
Ek
I
Ek (eV)
0, 2
3,7
f0 f
f (Hz)
54f (×1014Hz)
Ek (J)
p
D
C
fA f
B
Ek (J)
f (Hz)
I
V
a
b
0
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII196
TA
TB
I
T
Fisika Atom 197197
membuat ulasan tentang perkembangan teori atom
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batasberlakunya relativitas Einstein dalam paradigma Fisika Modern.
Hasil yang harus Anda capai:
Fisika Atom
A. Evolusi ModelAtom
B. Atom BerelektronBanyak
Bab
8Sumber: Chemistry: Matter and Its Changes, 2003
Atom terdiri atas proton dan neutron yang terletak pada intiserta elektron yang mengorbit pada kulit.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII198
A. Evolusi Model Atom
1. Model Atom Demokritus
2. Model Atom Dalton
Tes Kompetensi Awal
Tokoh
John Dalton(1766–1844)
John Dalton adalah seorangilmuwan Inggris. Dia orang pertamayang mengemukakan tentang teoriatom berdasarkan hasil eksperimenyang dilakukan Joseph Proust. Daltonmenyatakan bahwa atom adalahbagian terkecil dari benda yang tidakdapat dibagi-bagi lagi.
Sumber: www.allbiographies.com
Fisika Atom 199
3. Model Atom Thomson
Tokoh
Sir J.J. Thomson(1856–1940)
Thomson adalah seorang ahli Fisikayang lahir di Checham Hill, GreaterManchester, Inggris. Dia belajar diCambridge dan meraih gelarprofesor pada 1884. Dia meraihhadiah Nobel Fisika tahun 1906.Eksperimennya yang terkenaltentang tabung sinar katode. Darieksperimennya, dia menemukannilai nisbah e/m.
Sumber: www.allbiographies.com
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII200
Gambar 8.1Percobaan Thomson
katode anode
layar fluoresensi
+
–
U
S
A
B
C
BF
v
Jika ada elektron yang bergerakdengan kecepatan v dalam suatumedan magnet B, arah gayaLorentznya mengikuti kaidah tangankanan.
Ingatlah
Fisika Atom 201
pengamatmikroskopis
minyak disemprot
lubang kecil
radiasi sinar-X
pelat negatif
tetes minyakSumber: Chemistry, 2001
Gambar 8.2Model Atom Thomson
Gambar 8.3Percobaan tetes minyak Millikan
–
–
–
–
–
–
–
muatan negatif
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII202
FS
FA
mg
Gambar 8.4Gaya berat, gaya Archimedes, dangaya stokes bekerja pada tetesanminyak pada percobaan Millikan.
Gambar 8.5Tetesan minyak berada dalam
kesetimbangan karena adanyagaya berat, gaya Archimedes, dan
gaya elektrostatis.
Felektrostatis
FA
mg
Tugas Anda 8.1Dengan menggunakan logika danpemahaman Anda tentang konsepgerak lurus, apakah Anda dapatmenduga bagaimana Millikanmengukur kecepatan (v) daritetesan minyak tersebut? Jelaskandengan alasan-alasan ilmiahmenurut pendapat Anda.
Fisika Atom 203
4. Model Atom Rutherford
sumber partikel alfa
beberapa partikelalfa dipantulkan kembali
keping tipis emas
pancaranalfa
sebagian partikelalfa dibelokkan
sebagian partikel alfamenembus keping logam
layar detektor
Gambar 8.6Percobaan Rutherford
Tokoh
Ernest Rutherford(1871–1937)
Ernest Rutherford lahir di NewZealand pada 1871. Ia mendapatbeasiswa di Universitas Cambridge,Inggris pada 1894. Di sana, ia mulaimelakukan penelitian tentang radiasielektromagnetik, tetapi kemudianperhatiannya beralih ke sinar-X danradioaktivitas. Ia menunjukkan bahwaada perbedaan tipe radioaktivitas,yang ia namakan radiasi alfa, beta, dangamma. Ia mendapat hadiah Nobeluntuk bidang kimia pada 1908. Pada1911, Rutherford menjadi seorangprofesor di Universitas Manchester, iamenemukan bahwa hampir seluruhmassa atom berkumpul di inti atom.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII204
partikel alfa
intiatom
menembus
dibelokkan
dipantulkan
5. Spektrum Atom Hidrogen
inti atom
elektron
Gambar 8.7Skema penyimpangan sinar alfa.
Gambar 8.8Model atom Rutherford
Fisika Atom 205
Keterangan:
Keterangan:
warna
frekuensi (Hz)
merah biru ungu
4 × 1014 5 × 1014 6 × 1014 7 × 1014 8 × 1014
Gambar 8.9Spektrum hidrogen pada daerahtampak
Tantanganuntuk Anda
Diskusikanlah bersama teman Anda,apakah Anda dan teman Anda dapatmenduga mengapa dalameksperimennya Rutherfordmenggunakan sinar dan lempengemas?
Tantanganuntuk Anda
Hitunglah panjang gelombangterpendek dan terpanjang untukderet Balmer, deret Lyman, deretPascha, deret Bracket, dan deretPfund.
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII206
Contoh 8.1
6. Model Atom Bohr
Gambar 8.10Model atom Bohr (Z = 1) untuk
hidrogen
m
v
F
r
inti
elektron
+Ze
Fisika Atom 207
a. Jari-Jari Lintasan Stasioner
Tokoh
Niels Bohr(1885–1962)
Pada awal 1900-an, struktur atommenjadi lebih jelas, namun hukumFisika pada saat itu tidak dapatmenjelaskan mengapa elektrontidak cepat menghasilkan spiralmenuju inti. Niels Bohr, muridRutherford, membantu memecah-kan misteri itu dengan menunjukkanbahwa elektron-elektron hanyadiberi energi tertentu. Iamenemukan bahwa elektron-elektron yang memiliki energiterendah mengorbit paling dekat keinti, dan elektron dengan energitinggi mengorbit paling jauh. Pada1913, Niels Bohr juga menjelaskanhubungan antara materi dan cahaya.Ia menunjukkan bahwa jika elektronberpindah dari satu tingkat energike tingkat energi lainnya, elektron-elektron itu mengeluarkan ataumenyerap paket radiasi dalambentuk cahaya. Paket ini dinamakanfoton.
Sumber: Jendela Iptek, 1997
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII208
b. Energi Elektron Berdasarkan Teori Bohr
Gambar 8.11Tingkat-tingkat energi atom
hidrogen.
n
n = 4n = 3
n = 2
E = –0,8 eVE = –1,5 eV
E = –3,4 eV
n = 1 E = –13,6 eV
E = 0
Pembahasan Soal
Dalam model atom Bohr, energiyang dibutuhkan oleh elektronhidrogen untuk pindah dari orbitdengan bilangan kuantum 1 ke 3adalah ....a. 1,50 eVb. 1,90 eVc. 2,35 eVd. 12,10 eVe. 13,60 eV
UMPTN 1992Pembahasan:Energi yang dibutuhkan
E = E3 – E
1
Diketahui bahwa energi dasar = E1
= –13,6 eVMaks,
E3 = 1
2
E
n
= 2
13,6 eV
3
Jadi,
E = 13,6 eV
9 – (– 13,6 eV)
= 12,10 eV
Jawaban: d
Fisika Atom 209
Contoh 8.2 Kata Kunci• model atom Demokritus• model atom Dalton• Hukum Perbandingan Tetap• Hukum Lavoisier• model atom Thomson• tetes minyak Millikan• model atom Rutherford• model atom Bohr• jari-jari Bohr• orbit stasioner• energi elektron terkuantisasi
Tantanganuntuk Anda
Jika sebuah atom terdiri atasbeberapa atom, apakah ada gayaelektrostatik antarelektrontersebut? Kemudian, bagaimanalintasan orbit elektron tersebut?
Contoh 8.3
Contoh 8.4
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII210
B. Atom Berelektron Banyak1. Kelemahan Teori Atom Bohr
Tes Kompetensi Subbab A
Fisika Atom 211
2. Bilangan Kuantum
a. Bilangan Kuantum Utama (n)
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII212
Gambar 8.12Bentuk-bentuk orbital
(a) Orbital s merupakan sebuah bola;(b) Orbital p memiliki bentuk
seperti balon yang terpilin dua;(c) Orbital d memiliki bentuk
seperti empat buah balon yangterpilin.
Contoh 8.5
b. Bilangan Kuantum Orbital ( )
Contoh 8.6
Atom adalah partikel yang sangatkecil sehingga tidak dapat diamatidengan cahaya tampak.Menggambarkan struktur atommerupakan pekerjaan yang sangatmenarik. Untuk mempelajari atom,para ahli mempelajarinya dari cahayayang diesensikan oleh atom-atomdari unsur murni. Spektrum cahayatersebut mengandung informasitentang struktur, atom, energiionisasi, dan lain-lain.
Atom are tiny, and not observableusing visible light. Trying to figure outthe structure of atoms is a facinatingtask. A major source of informationabout atoms comes from a study ofthe light emitted by the atoms of apure material. The spectrum of thelight give information about atomstructure, ionization energy, etc.
Informasiuntuk Anda
Information for You
Fisika Atom 213
c. Bilangan Kuantum Magnetik (m )
2
0
–2
–
m = 2
m = 1m = 0
m = 1
m = 2
= 2
Lz
Gambar 8.13Arah dan besar momentum sudutLz untuk = 2
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII214
Gambar 8.14Arah momentum sudut-
sudut orbital s, p, dan d(a) orbital hanya memiliki 1
kemungkinan arah;(b) orbital p memiliki 3
kemungkinan; dan(c) orbital d memiliki 5
kemungkinan.
zz z
Z 0
0
Z 2h
Z 2h
1 2Z
h
Z 2h
Z 0 Z 0
Z 2h
Zh
Gambar 8.15Elektron dalam subkulit s, p, dan d.
Gambar 8.16Arah perputaran dan vektor
momentum sudut S.
dxy
dxz
dyz
dx
2y
2 dx
2y
2
s
px
py
pz
12
12
Z 4hSp
Z 4hSp
S
Contoh 8.7
d. Bilangan Kuantum Spin (ms)
Fisika Atom 215
Gambar 8.17Gerak elektron dalam medanmagnet B.
Tantanganuntuk Anda
Tentukan besar momentum sudutuntuk subkulit:a. f;b. g;c h.
LZ
Gambar 8.18Arah momentum sudut elektron.
Lz = m
e
ZL
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII216
Gambar 8.19Terpecahnya garis spektrum
akibat medan magnet.
Fisika Atom 217
3. Sifat Atom
Contoh 8.8
Gambar 8.21(a) Atom Mn menerima elektrondari atom Na.(b) Atom Na yang tidak stabil.
elektron dilepas
Na Na
Gambar 8.20(a) Atom Na, kulit terluarnya terisisatu elektron.(b) Atom Na yang stabil setelahmelepas elektron terluarnya.
e
NaMn
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII218
4. Sistem Periodik
a. Aturan Aufbau
Tantanganuntuk Anda
Jelaskan sifat-sifat yang dimiliki atomberikut ini.
1. 4020 Ca
2. 3031 Ga
3. 8035 Br
Gambar 8.22Pengisian elektron menurut
aturan Aufbau.
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d
5d
6d
4f
Fisika Atom 219
c. Aturan Hund
c. Asas Larangan Pauli
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII220
Gambar 8.24Proses untuk menghasilkan
spektrum emisi
5. Spektrum Emisi dan Spektrum Absorpsi
a. Spektrum Emisi
benar salah
Gambar 8.23Berdasarkan asas larangan Pauli,
satu orbital maksimum ditempatidua elektron dengan spin yang
berlawanan.
sumber celah
kisi
spektrum
Fisika Atom 221
b. Spektrum Absorpsi
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII222
energi ionisasi semakin besar
ener
gi
ion
isas
i se
mak
in b
esar
6. Energi Ionisasi, Afinitas Elektron, dan Elektron Valensi
a. Energi Ionisasi
Gambar 8.25Proses untuk menghasilkan
spektrum absorpsi
cahayaputih celah
kisi
spektrum
atom-atomgas
Gambar 8.26Perulangan sifat pada sistem
periodik
Fisika Atom 223
b. Afinitas Elektron
c. Elektron Valensi
Mari Mencari Tahu
• teori atom Bohr• bilangan kuantum utama• bilangan kuantum orbital• bilangan kuantum magnetik• bilangan kuantum spin• prinsip Pauli• aturan Aufbau• kaidah Hund• spektrum emisi• spektrum absorsi• garis-garis Praunhoffer• energi ionisasi• afinitas elektron• elektron valensi
Sumber: General Chemistry, 1990
Kata Kunci
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII224
Tes Kompetensi Subbab B
Rangkuman
Fisika Atom 225
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda telahmemahami bagaimana perkembangan model atomsampai terakhir digunakan model atom Bohr. Anda jugatentu telah paham bagaimana kedudukan dan sifatelektron dalam bab inti. Dari semua materi yang adadalam bab ini, bagian manakah yang menurut Anda sulitdipahami? Coba Anda diskusikan bersama teman atauguru Fisika Anda.
Refleksi
Sekarang Anda menjadi tahu bahwa rekayasa atomuntuk dimanfaatkan dalam kehidupan bergantung sekalipada elektron valensi atom. Coba Anda cari manfaat lainyang diperoleh setelah mempelajari bab ini, kemudiandiskusikan konsep Fisika apa yang terkandung di dalamnyabersama teman Anda.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII226
Tes Kompetensi Bab 8
Fisika Atom 227
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII228
Teori Relativitas Khusus 229229
memformulasikan teori relativitas khusus untuk waktu, panjang, dan massa, sertakesetaraan massa dengan energi yang diterapkan dalam teknologi
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batasberlakunya relativitas Einstein dalam paradigma Fisika Modern.
Hasil yang harus Anda capai:
Teori Relativitas Khusus
A. Semua GerakBersifat Relatif
B. Teori RelativitasEinstein
Pesawat ruang angkasa Starship Enterprise dalam serial televisi Star Trekseringkali berjalan dengan kecepatan cahaya.
Bab
9Sumber: Jendela IPTEK, Energi
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII230
Gambar 9.1Menurut pengamat di luar keretaapi, penumpang sedang bergerak
dengan kecepatan yang samadengan kecepatan kereta api.
A. Semua Gerak Bersifat Relatif
1. Transformasi Galileo
YS'
O' X' = X
V t
Z
Y'Sx
P
O
Z'
x
Y'
S'
Z
O' t = 0X
v
Z
Y
S
XO t = 0
Tes Kompetensi Awal
Gambar 9.2(a) Kerangka acuan S dalam
keadaan diam;(b) Kerangka acuan S' dalam
kecepatan konstan v;(c) Setelah selang waktu t, berada
jauh vt dari titik koordinat S'.
Teori Relativitas Khusus 231
Tantanganuntuk Anda
Berilah contoh ilustrasi transformasiGalileo yang ada di sekitar Anda.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII232
Contoh 9.1
2. Percobaan Michelson–Morley
Gambar 9.3Gerak perahu bolak-balik yang
tegak lurus aliran sungai.
Gambar 9.4Diagram arah kecepatan perahu
dan aliran sungai.
Nv
c
M
N
v
aliran sungai
c
M
2 2’v c v
Teori Relativitas Khusus 233
v
c + v
c – v
M O
aliran sungai
Gambar 9.5Gerak perahu yang searah danberlawanan dengan aliran sungai.
v’ c v2 2
a2 – b2 = (a + b)(a – b)
Ingatlah
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII234
Tantanganuntuk Anda
Agar Anda lebih memahami tentangderet binomial. Kerjakan contoh-contoh berikut.1. (1 – x2)3
2. (1 + 2x)3
Gambar 9.6Skema percobaan Michelson-
Morley.
cermin 2
cermin 1
perjalanan A
aliran eter
layarpengamat
kacasetengah
cermin
sinardatang
Teori Relativitas Khusus 235
B. Teori Relativitas Einstein
Tes Kompetensi Subbab A
Kata Kunci• transformasi Galileo• kerangka acuan• eter• kecepatan cahaya
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII236
Gambar 9.7Dua kerangka acuan S dan S',
dengan S' memiliki kecepatan(v) relatif terhadap S.
1. Transformasi Lorentz
z'z
P
X
vt
X'
y'y
v
x = x'
S S'
Teori Relativitas Khusus 237
Tokoh
H.A. Lorentz(1853–1928)
Hendrik Antoon Lorentz (1853–1928) adalah seorang fisikawanBelanda yang kali pertama me-ngemukakan tentang pemantulandan pembiasan cahaya, ditinjau dariteori bahwa cahaya termasukgelombang elektromagnetik. Teoriini dikembangkan oleh James ClerkMaxwell yang menyatakan bahwacahaya terdiri atas gelombang listrikdan gelombang magnetik dengansudut yang berbeda. Lorentz jugamemprediksi keberadaan elektron.Beliau menerima hadiah Nobeltahun 1902 dalam bidang fisika ataspenelitiannya mengenai medanmagnet. Dalam bab teori relativitas,Lorentz berjasa dalam teorinyamengenai "Transformasi Lorentz".
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII238
2. Transformasi Kecepatan dari Lorentz
Tantanganuntuk Anda
Dengan cara yang sama seperti padaPersamaan (9–21), turunkanpersamaan transformasi kecepatanrelativistik sehingga didapatkanhasil seperti Persamaan (9–22).
Teori Relativitas Khusus 239
Tantanganuntuk Anda
Dengan menggunakan transformasiLorentz, buktikan bahwa kecepatancahaya untuk pengamat yang diamdan pengamat yang bergerakdengan kecepatan v adalah sama.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII240
Gambar 9.8Sebuah meteran yang bergerak
sebesar 87% dari kecepatancahaya, panjangnya hanya terlihatsetengahnya oleh pengamat yang
diam.
3. Akibat Prinsip Relativitas Khususa. Kontraksi Lorentz
Contoh 9.2
Teori Relativitas Khusus 241
Gambar 9.9Semakin besar kecepatan bola,ukuran bola akan semakinmengecil.
v = 0 v = 0,995 c
v = 0,999 cv = 0,87 c
v = c
Tantanganuntuk Anda
Perhatikan kembali Persamaan(9–26) dan Persamaan (9–29).Diskusikan dengan teman sekelasAnda tentang pengertian fisispersamaan-persamaan tersebut.Kemudian, carilah analogi tentangkejadian pada persamaan tersebutdalam kehidupan sehari-hari.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII242
Gambar 9.10(a) Sebuah bangunan yang dilihat
oleh pengamat yang diam;(b) Bangunan yang dilihat oleh
pengamat yang bergeraksangat cepat;
(c) Diagram yang memperlihatkanbagaimana bagian sisi dinding
dapat terlihat.
b. Dilatasi Waktu
Contoh 9.3
Contoh 9.4
AB
C
CC’ D
v
BB’ A
O
Teori Relativitas Khusus 243
t t
Gambar 9.11(a) Kelip cahaya pulang balikdipancarkan di O dipandang olehpengamat di S'; (b) Kelip cahaya diS' dipandang dari S.
cermin
cermin
Dt0
D tv Dt
c
d
d
waktu
waktu
waktu 1 waktu 2
pengamat
O O'
O = O'
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII244
5. Momentum dan Massa Relativistik
Contoh 9.5
Mari Mencari Tahu
Teori Relativitas Khusus 245
Contoh 9.6
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII246
6. Kesetaraan Massa dan Energi
Tantanganuntuk Anda
Dapatkah Anda menduga, apakahada partikel yang bergerak dengankecepatan 0,95 c dan memilikienergi sebesar E tetapi tidakmemiliki massa?
Teori Relativitas Khusus 247
Contoh 9.7
Perumusan integral parsial adalah:
x dy xy y dx
Ingatlah
Pembahasan Soal
Agar energi kinetik bendabernilai 25% dari energi diamnyadan c adalah kelajuan cahayaruang hampa, benda harusbergerak dengan kelajuan ....
a. 4c d. 3
4c
b. 2c e.
45c
c.35c
UMPTN 1998Pembahasan:Energi kinetik relativitas adalah
Ek = m
0c2 2
2
1 11 v
c
Dengan menggunakan Ek =
14 m
0c2 = m
0c2 2
2
1 11 v
c
Jadi,
2
2
1 11 v
c
= 14
; atau
2
2
1
1 vc
= 54
2
21 vc
= 1625 v2 =
925 c2
v = 35 c
Jawaban: c
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII248
m01
m02
v2
v1m
0
Gambar 9.12(a) Sebuah benda yang memiliki
massa diam m0;(b) Benda tersebut pecah menjadi
dua bagian.
7. Hukum Kekekalan Energi dan Momentum Relativistik
Teori Relativitas Khusus 249
c
8. Aplikasi Kesetaraan Massa dan Energi pada Reaksi Fisi danFusi Nuklir
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII250
Gambar 9.13Tumbukan foton dan elektron
(a) sebelum tumbukan;(b) sesudah tumbukan.
foton dengan , p
', p'foton terhambur
elektron
pe
v
Menurut Planck, energi pada fotonadalah E = hf. Jadi, hf = pc
P = hfc =
h
Ingatlah
9. Penerapan Prinsip Relativitas dalam Efek Comptonelektron diam
Teori Relativitas Khusus 251
sin2 + cos 2 = 1
Ingatlah
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII252
Tes Kompetensi Subbab B
Kata Kunci• relativitas khusus• transformasi Lorentz• kontraksi Lorentz• dilatasi Lorentz• dilatasi waktu• momentum relativitas• massa diam• kesetaraan massa dan energi• reaksi fusi• reaksi fisi
Rangkuman
Teori Relativitas Khusus 253
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda telahmemahami bahwa gerak bersifat relatif. Anda juga tentutelah memahami teori relativitas Einstein dan pengaruh-nya terhadap besaran panjang, waktu, kecepatan danmassa benda. Dari keseluruhan materi yang ada padabab ini, bagian manakah yang menurut Anda sulit
Refleksi
dipahami? Coba Anda diskusikan bersama teman atauguru Fisika Anda.
Selain Anda mengetahui teori relativitas khusus,coba Anda cari manfaat lain mempelajari materi bab ini.Kemudian, diskusikan hasilnya bersama teman Anda.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII254
Tes Kompetensi Bab 9
Teori Relativitas Khusus 255
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII256
Fisika Inti dan Radioaktivitas 257257
• menganalisis karakteristik inti atom dan radioaktivitas;• mendeskripsikan pemanfaatan radiokativitas dalam kehidupan sehari-hari
dan teknologi untuk kesejahteraan manusia.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menunjukkan penerapan konsep Fisika inti dan radioaktivitas dalam teknologi dankehidupan sehari-hari.
Hasil yang harus Anda capai:
Fisika Inti danRadioaktivitas
A. Inti Atom
B. Radioaktivitas
C. Reaksi Inti
D. Reaktor Nuklir, BomNuklir, danRadioisotop
Pembangunan PLTN merupakan salah satu solusi timbulnya krisis energi yangsuatu saat akan dialami penduduk Bumi.
Bab
10Sumber: Energy: Technology and Development, 1995
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII258
A. Inti Atom
1. Hipotesis Proton Elektron
Tes Kompetensi Awal
Fisika Inti dan Radioaktivitas 259
2. Hipotesis Proton-Neutron
3. Partikel Penyusun Inti
Contoh 10.1
Eksperimen Rutherford menyatakanbahwa inti atom memiliki diametersekitar 10–15 sampai 10–14 m. Dariteori kinetik dan khususnya analisisEinstein tentang gerak Browman,diameter atom memiliki ukuransekitar 10–10 m. Itu artinya elektronakan terlihat berjarak sekitar 10.000sampai 100.000 kali lipat ukuran intidiukur dari inti atom tersebut (jikainti diibaratkan bola baseball, atomakan memiliki diameter seukurankota yang berdiameter beberapakilometer). Jadi, sebuah atomsebagian besar berupa ruangkosong.
Rutherford’s experiments suggestedthat the nucleus must have a radiusof about 10–5 to 10–14 m. From kinetictheory, and especially Einstein’sanalysis of Browman movement, theradius of atoms was estimated to beabout 10–10 m. Thus the electronswould seem to be at a distance fromthe nucleus of about 10,000 to 100,000times the radius of the nucleus itself(if the nucleus were the size of abaseball, the atom would have thediameter of a big city severalkilometers across). So an atom wouldbe mostly empty space.
Informasiuntuk Anda
Information for You
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII260
4. Stabilitas Inti
Gambar 10.1Isotop hidrogen
Gambar 10.2Diagram kestabilan inti (N-Z)
Z = N
hidrogenbiasa
deuterium tritium
protonneutronelektron
140130120
10090807060
5040302010
09080706050403020100
Nomor proton (Z)
Nomor neutron (N)
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Fisika Inti dan Radioaktivitas 261
5. Energi Ikat Inti
Gambar 10.3Tingkat energi beberapa isotop
mantap mantaptidak
mantapE
mantap mantap
neutronproton
105B 11
5B 125B
126 C 13
6 C
E
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII262
Contoh 10.2
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Sumber: Physics for Scientist and Engineers, 2000
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Fisika Inti dan Radioaktivitas 263
6. Gaya IntiGambar 10.4Grafik energi ikat per nukleonterhadap nomor massa berbagaiinti.
Kata Kunci• isotop• hipotesis proton-elektron• hipotesis proton-neutron• nomor atom• nomor massa• nuklida• defek massa• energi ikat inti
Tes Kompetensi Subbab A
B/A, MeVper nukleon
nomor massa A2001000
5
10
2H
6Li
9Be11B
14N19F
75As 125Te4He
12C
20Ne35Cl
56Fe89Y 110Cd
141Pr
160Dy197Au
180Hf 209Bi
238U
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII264
B. Radioaktivitas1. Sejarah Penemuan Radioaktif
2. Jenis-Jenis Radioaktif
a. Pemancaran Sinar Alfa ( )Gambar 10.6
Dalam medan magnet, hanya sinar yang tidak dibelokkan.
sumberradioaktifradium
sumber
magnet kuat
ratemeter
P
Q
Gambar 10.5Pengujian pembiasan sinar
dalam medan magnet.
Sumber: Physics for ‘O’ Level, 1990
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Fisika Inti dan Radioaktivitas 265
b. Pemancaran Sinar Beta ( )
c. Pemancaran Sinar Gamma ( )
– –
1,015 MeV
0,834 MeV
Gambar 10.7Pemancaran dan dalam
peluruhan 2712Mg dan 27
13Al .
Carilah informasi mengenaipemanfaatan sinar , , dan .
Tugas Anda 10.1
sumber radioaktif
kertas
aluminium
timbal
Gambar 10.8Daya tembus partikel , , dan .
2712 Al*
2712 Al*
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Sumber: Physics for ‘O’ Level, 1990
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII266
3. Pelemahan Intensitas Sinar Radioaktif
Contoh 10.3
4. Peluruhan Radioaktif (Desintegrasi)
Gambar 10.9Pelemahan intensitas oleh bahan
dengan ketebalan X.
X
Tokoh
Marie Curie(1867–1934)
Marie Curie dilahirkan di Warsawa,Polandia. Nama aslinya adalah MarieSklodowska. Ia belajar Matematika,Fisika, dan Kimia di Paris. Mariebersuamikan Pierre Curie seorang ahlifisika juga. Mereka bekerja sama dalammeneliti radiasi yang dihasilkan olehbahan radioaktif dan mereka berhasilmenemukan unsur thorium yangbersifat radioaktif. Pada 1898, merekamenemukan dua unsur radioaktif baru,yaitu polonium dan radium. Untukkeberhasilan ini, Marie dan Pierre Curieserta Henri Becquerel mendapathadiah Nobel untuk bidang Fisika pada1903. Pada 1910, Marie berhasilmemisahkan radium murni danmempelajari sifat-sifat kimianya. Untukhasil kerja kerasnya ini, Marie kembalimendapatkan hadiah Nobel yang keduadalam bidang kimia pada 1911. Mariemeninggal tahun 1934 akibat kanker,yang mungkin disebabkan ia terlalulama berinteraksi dengan bahan-bahan radioaktif.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Fisika Inti dan Radioaktivitas 267
a. Waktu Paruh
Gambar 10.10Peluruhan inti atom
Gambar 10.11Peluruhan unsur 23Na dengan T 1
2= jam.
N = N0
12 N
0
NN
0
14 N
0
18 N
0
116 N
0
T 2T 3T 4T 5T
0t
15 30 45 60 75 90
2
4
6
8
10
12
14
16
Aktivitas(103 C/menit)
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII268
Contoh 10.4
Fisika Inti dan Radioaktivitas 269
Gambar 10.12Lima jenis peluruhan radioaktif
= +
+ =
+ =
Contoh 10.5
Gambar 10.13Deret uranium
4. Deret Radioaktif
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII270
5. Pengertian Dosis Serapan
Contoh 10.6
Gambar 10.14Energi radiasi yang diserap materi
bermassa m.
sinar radioaktif
m
Kata Kunci• radioaktivitas• fluorisensi• eksitasi• daya tembus• peluruhan• waktu paruh• aktivitas• dosis serap
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Fisika Inti dan Radioaktivitas 271
6. Pengukuran Radioaktivitas
a. Emulsi Film Potret
b. Pencacah Geiger-Muller
c. Kamar Kabut Wilson
Gambar 10.15Pencacah Geiger-Muller
Gambar 10.16Bagian-bagian alatpencacah Geiger-Muller
103 V
–
+
jendela tipis
gas
kawat elektrode(anode)
tabung darilogam (katode)
isolator
–+
Gambar 10.17Kamar kabut Wilson
uap
jejak ionsumber
radioaktif (R)
cahaya
kepinggelas
pengisap (P)
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Sumber: Physics for Scientist andEngineers, 2000
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII272
d. Sintilator (Detektor Sintilasi)
Gambar 10.18Diagram sintilator yang dilengkapi
dengan fotomultiplier
partikel datang
foton
kristal sintilasi
pulsa keluaranfotomultiplier
fotokatode
+400 V
+800 V
+1200 V
+1600 V
+200 V
+600 V
+1000 V
+1400 V
Tes Kompetensi Subbab B
C. Reaksi Inti
Sumber: Physics for Scientist and Engineers, 2000
Fisika Inti dan Radioaktivitas 273
Pada setiap reaksi inti selalu berlaku hukum kekekalan berikut ini.
11P
12D
1. Energi yang Dihasilkan dari Reaksi Inti
Contoh 10.7
Contoh 10.8
Kata Kunci• energi reaksi inti• reaksi eksotermik• reaksi endotermik• reaksi berantai• reaksi fisi• reaksi fusi
Tokoh
Enrico Fermi(1901–1954)
Fermi adalah seorang fisikawankelahiran Itali. Setelah tahun 1939, iapergi ke Amerika Serikat untukbekerja dan hidup disana. Ia dikenalkarena menggunakan neutron untukmenembak atom yang dapatmenghasilkan isotop. Enrico Fermimendapat hadiah Nobel pada 1938.Pada 2 Desember 1942, reaksi rantainuklir pertama dihasilkan olehsebuah tim ilmuwan yangdipimpinnya. Percobaan yang suksesini bertempat di lapangan SquashUniversitas Chicago, Amerika Serikat.Reaksi rantai bekerja menyerupaipenyalaan korek api. Panas yangdihasilkan oleh gesekan pada waktumematik korek api menyebabkansebagian atom terbakar danmelepaskan lebih banyak panassehingga menyebabkan reaksi terus-menerus berlangsung.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII274
2. Pembuatan Isotop Radioaktif dari Reaksi Inti
3. Reaksi Berantai
4. Reaksi Fisi
U
n
inti bulatan
Gambar 10.19Diagram reaksi berantai
Gambar 10.20Pada reaksi pembelahan inti,
jumlah neutron bertambahpada setiap tingkatan.
inti U-235
reaksi fisi U-235memunculkan
2 neutron
neutronpertama
reaksi fisi keduamenghasilkan 4 neutron
Sumber: Physics for ‘O’ Level, 1990
Fisika Inti dan Radioaktivitas 275
5. Reaksi Fusi
Gambar 10.21Penggabungan empat inti hidrogenmembentuk inti helium disertaipelepasan energi.
H11
H11
H11
H11
H11
H11
H11
H21
H21
Hc32
Hc32
Hc42
H11
H–2(deuterium)
H–3(tritium)
reaksi fusi
helium
neutron
+
+
++
++
Gambar 10.22Reaksi fusi di Matahari
Gambar 10.23Tokamak
ruang vakumtoroid
arus listrikluar
medanmagnetik
totalplasma
arusplasma
medanmagnetik
poloid
medanmagnetik
toroid
Sumber: Physics for Scientist and Engineers, 2000
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII276
Contoh 10.9
Tes Kompetensi Subbab C
Fisika Inti dan Radioaktivitas 277
D. Reaktor Nuklir, Bom Nuklir, dan Radioisotop1. Reaktor nuklir
Gambar 10.24Perancangan dasar reaktor Nuklirair-tekan.
Gambar 10.25Reaktor nuklir denganmoderator air
sistem utama sistem kedua
bahan bakar danmoderator
pelindung
kondensor
pompa
uap air
batangpengendali
air panasturbin uap
generator
Informasiuntuk Anda
Beberapa jenis limbah reaktor nuklirbersifat radioaktif. Limbah ini meng-hasilkan radiasi nuklir mematikanyang merusak sel-sel hidup. Beberapajenis limbah radioaktif dapatbertahan ribuan tahun. Oleh karenaitu, limbah yang disimpan rapatdalam peti kemas tertutup harusdipendam di bawah tanah. Untukmenangani limbah nuklir makaorang harus menggunakan pakaianseperti terlihat pada gambar berikut.
Some kind of the nuclear reactorwaste is radioactive material. Thiswaste produce deadly nuclearradiation that damage living cells.Some kind of radioactive waste canlast for thousand years. So, nuclearreactor waste placed in shielded boxmust be buried underground.Overcoming nuclear waste, peoplemust wear suit like you have seen thispicture.
Information for You
Sumber: Physics for Scientist and Engineers, 2000
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII278
Gambar 10.26Komponen-komponen dasar
sebuah reaktor atom: (1) terasreaktor; (2) elemen bahan bakar;
(3) moderator; (4) batang kendali;(5) shielding; (6) pendingin.
aliran panas
aliran dingin
uap ke turbin
air dingin
pompa
(1) (2)
(4)(5)
(3)
(6)
Sebuah reaktor nuklir tidak dapatmeledak seperti bom atom. Akantetapi, suatu kecelakaan pada pusattenaga nuklir dapat menimbulkanakibat yang merusak sejumlah besarwilayah sekitarnya. Pada 1986, terjadikecelakaan nuklir terbesar di pusattenaga nuklir Chernobyl di Ukraina.Kecelakaan ini melepaskan zatradioaktif ke dalam atmosfer danmengakibatkan gangguan kesehatanyang hebat pada penduduk di sekitarChernobyl. Penduduk di Eropa punmendapatkan dampak yang tidakkecil.
A nuclear reactor can not explode likeatom bomb. But, an accident in centreof the nuclear power can cause alarge destruction. In 1986, the biggestnuclear accident happened in theChernobyl nuclear power plant,Ukraine. This accident releasedradioactive material to theatmosphere and caused severe healthdisorder to civilians near by someEuropean also got the serious effect.
Informasiuntuk Anda
Information for You
Sumber: Physics for ‘O’ Level, 1990
Fisika Inti dan Radioaktivitas 279
a. PLTN dengan Sistem PWR
b. PLTN dengan Sistem BWR
Tokoh
Otto Hann
Otto Hahn lahir di Frankfurt, Jerman. Iamendapatkan gelar Ph.D dariUniversitas Marburg pada 1901. Hahnmempelajari beberapa unsur radioaktif,termasuk aktinium dan thorium. Pada1917, ia dan Lise Meitner berbagipenghargaan atas penemuan logamradioaktif yang diberi nama protak-tinium. Pada 1944, Hahn mendapatkanhadiah Nobel bidang kimia untukkeberhasilannya dalam penemuanpembelahan inti. Proses pembelahaninti itu disebut fisi nuklir. Para ilmuwandi Amerika Serikat menggunakan hasilpenemuan Hahn ini untuk membuatbom atom pada awal 1940-an. Sejak saatitu penggunaan fisi nuklir untuk tujuandamai pun dikembangkan.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Gambar 10.27Bagan PLTN dengan sistem PWR
Sumber: Fundamental of Physics, 2001
reaktor PWR
generatorpembangkit
uappipa uap
generator
kondensator
pompa
pompa
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII280
2. Bom Nuklir
3. Radioisotopa. Pembuatan Radioisotop
Gambar 10.28Bagan PLTN dengan sistem BWR
Tantanganuntuk Anda
Mengapa molekul dari uranium(U–235) lebih cepat bergerakdaripada molekul U–238 padasuhu yang sama?
Tugas Anda 10.2Apakah Anda pernah mendengartragedi Chernobyl? Chernobylmerupakan pembangkit listriktenaga nuklir di Ukraina yangmengalami kebocoran. Carilahinformasi dari berbagai sumber,mengapa kebocoran ini bisa terjadi?
Kata Kunci• reaktor nuklir• reaktor daya• reaktor produksi isotop• reaktor penelitian• sistem PWR• sistem BWR
Sumber: Conceptual Physics, 1998
reaktor
air mendidih uap
turbin generatorpemindahpanas
pompa
kondensator
transformator
jaringan distribusitenaga listrik
Fisika Inti dan Radioaktivitas 281
b. Penggunaan Radioisotop
Kedua tangan ini memegangsebongkah uranium–235. Isotop dariuranium yang digunakan sebagaibahan dalam reaktor nuklir. Uraniummerupakan salah satu logam berat,sebongkah kecil uranium inimassanya 4,5 kg dan harganya lebihdari 200.000 dolar. Sebelummemegang uranium, tangan harusdilindungi dengan sarung tangankhusus.
This two hand hold a slab ofUranium-235. It is uranium isotopused as material in nuclear reactor.Uranium is one of the heavy metal,that small uranium slab weights 4,5kg and the price is more than 200.000dollars. Before holding uranium,hands must be covered by a specialhandgloves.
Informasiuntuk Anda
Tugas Anda 10.3Carilah foto-foto tentang kondisikota dan warga Hiroshima danNagasaki setelah pengeboman olehAmerika Serikat. Diskusikanlahbersama teman sekelas Andatentang dampak negatif bom atom.Diskusikan juga apakah ada dampakpositif dari bom atom.
Information for You
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII282
Gambar 10.29Magnetic Resonance Imaging
Gambar 10.30Karbon dapat digunakanuntuk menentukan usia
sebuah gulungan perkamenyang ditemukan di sebuah
gua di Laut Mati.
Mari Mencari Tahu
Tantanganuntuk Anda
Apakah radioisotop yangdisuntikkan ke dalam tubuh pasienuntuk mendiagnosis penyakit,membahayakan pasien itu sendiri?
Sumber: Physics for Scientist and Engineers, 2000
Sumber: Fundamental of Physics, 2001
Fisika Inti dan Radioaktivitas 283
Tes Kompetensi Subbab D
Rangkuman
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII284
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda telahmemahami bagian-bagian penyusunan inti danbagaimana pengaruh rekayasa penyusun inti tersebut.Anda juga tentu telah memahami mengenairadioaktivitas dan peluruhan serta perhitungan-perhitungan yang ada di dalamnya. Dari keseluruhanmateri yang ada pada bab ini, bagian mana yang menurut
Refleksi
Anda sulit dipahami? Coba Anda diskusikan denganteman atau guru Fisika Anda.
Banyak sekali manfaat mempelajari Fisika Inti danRadioaktivitas. Salah satunya adalah dibangunnya PLTNyang hemat bahan bakar. Coba Anda cari manfaat lainmempelajari bab ini. Diskusikan hasilnya bersama teman-teman Anda.
Fisika Inti dan Radioaktivitas 285
Tes Kompetensi Bab 10
N
N0
1
2 N0
0 20 30 40
t
menit
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII286
287
Proyek Semester 2
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII288
Tes Kompetensi FisikaSemester 2
Tes Kompetensi Fisika Semester 2 289
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII290
1
61
8
23492
23492
50
100
10t (hari)
N (gram)
291
Tes Kompetensi Akhir
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII292
C1
C2
C3
C4
C5
P
S
Q
R
A
B
50 cm
Tes Kompetensi Akhir 293
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII294
295
Bab 1 Gejala GelombangTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Subbab C
Tes Kompetensi Bab 1A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Bab 2 Gelombang ElektromagnetikTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Subbab C
Tes Kompetensi Bab 2A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Bab 3 Gelombang BunyiTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Subbab C
Kunci Jawaban
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII296
Tes Kompetensi Subbab D
Tes Kompetensi Subbab E
Tes Kompetensi Subbab F
Tes Kompetensi Bab 3A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Bab 4 Medan Listrik, Potensial Listrik, danKapasitor
Tes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Subbab C
Tes Kompetensi Subbab D
Tes Kompetensi Bab 4A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Bab 5 Medan MagnetikTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Bab 5A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Kunci Jawaban 297
Bab 6 Induksi ElektromagnetikTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Subbab C
Tes Kompetensi Bab 6A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Tes Kompetensi Fisika Semester 1A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Bab 7 Radiasi Benda HitamTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII298
A. Pilihan Ganda
B. Soal uraian
Bab 8 Fisika AtomTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
A. Pilihan Ganda
B. Soal Uraian
Bab 9 Teori Relativitas KhususTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Kunci Jawaban 299
Tes Kompetensi Subbab B
A. Pilihan Ganda
B. Soal Uraian
Tes Kompetensi Subbab D
A. Pilihan Ganda
B. Soal Uraian
Tes Kompetensi Fisika Semester 2A. Pilihan Ganda
B. Soal Uraian
Tes Kompetensi AkhirA. Pilihan Ganda
B. Soal Uraian
Bab 10 Fisika Inti dan RadioaktivitasTes Kompetensi Awal
Tes Kompetensi Subbab A
Tes Kompetensi Subbab B
Tes Kompetensi Subbab C
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII300
ApendiksSimbol-Simbol Matematika
Rumus Trigonometri
Turunan Fungsi-Fungsi Tertentu
Rumus-Rumus Integrasi
Apendiks 301
Satuan-Satuan Dasar
Satuan-Satuan Turunan
Data Terrestrial
Data Astronomi
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII302
Konstanta Fisika
Faktor-Faktor Konversi
303
SenaraiA
B
D
E
F
G
I
K
M
N
P
R
S
T
U
W
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII304
Indeks
Indeks 305
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII306
Daftar Pustaka
Allonso, M. dan Finn. 1980. Fundamental Physics, Vol 1and 2. New York: Addision-Wesley Publishing Company Inc.
Beiser, Arthur. 1983. Konsep Fisika Modern, Edisi Ketiga. Jakarta Pusat: Erlangga.
Biryam, M. 1992. Hukum-Hukum Kekekalan dalam Mekanika. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.
Bueche, Fredrick. 1982. Introduction to Physics for Scientist and Insights. New York: Grow Hill Book Company Inc.
Dorling Kindsley. 1995. Jendela IPTEK, seri 1–4. Jakarta: Balai Pustaka.
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics, 3th Edition. USA: PrenticeHall International.
Grolier International Inc. 1995. Oxford Ensiklopedi Pelajar. Jakarta: Widyadara.
Haliday, D, R. Resnick, J. Waker. 2001. Fundamental of Physics Sixth Edition. USA: John Willey and Sons Inc.
Harsanto. 1980. Motor Bakar. Jakarta: Djambatan.
Hermawan Edi. 2004. Radar Atmosfer Khatulistiwa. Surakarta: Pabelan.
Hewwit, Paul G. 1993. Conceptual Physics, 6th Edition. USA: Harper Collins College Publisher.
Hewwit, Paul G. 1998. Conceptual Physics, 8th Edition. USA: Addison-Wesley Publishing Company Inc.
Jones, Edwin R. dan Richard L. Childers. 1993. Contemporary College Physics. USA: Addison-Wesley Publishing
Company, Inc.
Sears, F.W. et.al. 1993. University Physics. USA: Addison-Wesley Publishing Company Inc.
Tipler, Paul. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik, Jilid 1 (alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi). Jakarta: Erlangga.
Tipler, Paul. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik, Jilid 2 (alih bahasa: Bambang Soegijono). Jakarta: Erlangga.
Warlijo, Liek. 2003. Kamus Fisika, Cetakan Kedua. Jakarta: Balai Pustaka.
ISBN 978-979-068-816-2 (No. Jilid lengkap)ISBN 978-979-068-931-2
Harga Eceran Tertinggi (HET) Rp.19.502,-
PUSAT PERBUKUAN
Departemen Pendidikan Nasional