ilmu fisika

Jumat, 10 Juni 2011 at 00.31

Pesan dan kesan

Posted by mr. rian in

Saya dalam membuat blog ini mengalami banyak kesulitan mulai dari pengeditan hinga memasukan isi dalam blog ini demikian yang saya harapka para pembaca dapat menemukan apa yang di cari dan dapat berguna balam memajukan dunia pengetauan tentang fisika.

at 00.27

TERMODINAMIKA

Posted by mr. rian in

0 komentar

Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.

Konsep dasar dalam termodinamika

Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter !

[sunting] Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
- pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
- pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

[sunting] Keadaan termodinamika

Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.

[sunting] Hukum-hukum Dasar Termodinamika

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

Hukum kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Hukum ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

at 00.18

Pembahasan Dinamuka Tikugan

Posted by mr. rian in

1 komentar

soal dan pembahasan : dinamika tikungan

Contoh soal dan pembahasan dinamika gerak pada tikungan dibahas di kelas 11 SMA. Mencakup kecepatan maksimum yang diijinkan pada tipe jalan menikung kasar, tikungan miring licin dan tikungan miring kasar.

Rumus Kecepatan Maksimum Gerak Benda pada Tikungan

Tipe 1 Tikungan Datar dan Kasar

Kecepatan maksimum yang diperbolehkan / roda kendaraan tidak slip:

dengan :
V_maks = kecepatan maksimum yang diperbolehkan (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)
μ_s = kefisien gesekan statis
r = jari-jari / radius tikungan jalan (m )
Tipe 2 Tikungan Miring dan Licin

Kecepatan maksimum yang diperbolehkan / roda kendaraan tidak slip:

dengan :
V_maks = kecepatan maksimum yang diperbolehkan (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)
θ = sudut kemiringan jalan terhadap garis mendatar

Tipe 3 Tikungan Miring dan Kasar

Kecepatan maksimum yang diperbolehkan / roda kendaraan tidak slip:

dengan :
V_maks = kecepatan maksimum yang diperbolehkan (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)
θ = sudut kemiringan jalan terhadap garis mendatar

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal No. 1
Sebuah mobil bergerak pada suatu tikungan datar dan kasar. Jika jari-jari tikungan 50 m, koefisien gesekan statis jalan 0,3 dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s² tentukan kecepatan maksimum mobil saat berada di tikungan tersebut!

Pembahasan

Soal No. 2
Untuk merancang sebuah tikungan agar bisa dilalui dengan aman kendaraan yang melaju dengan kecepatan 20 m/s dengan koefisien gesekan jalan 0,25 tentukan jari-jari tikungan tersebut! (g = 10 m/s²)

Pembahasan

Soal No. 3
Sebuah tikungan miring dengan jari-jari 30 m dapat dilalui dengan aman pada kecepatan maksimum 54 km/jam pada saat jalan tertutup salju. Tentukan sudut kemiringan jalan tersebut!

Pembahasan
Anggap saat jalan tertutup salju tidak ada gesekan antara jalan dan roda kendaraan, 54 km/jam = 15 m/s

Soal No. 4
Sebuah tikungan miring yang licin memiliki radius 40√3 m. Jika kemiringan badan jalan adalah 30^o dan percepatan gravitasi 10 m/s² tentukan kecepatan maksimum yang diijinkan saat melalui tikungan tersebut!

Pembahasan

Soal No. 5
Berapakah kecepatan maksimum yang diijinkan saat sebuah mobil melewati suatu tikungan miring yang kasar jika radius tikungan 26 m, koefisien gesekan jalan 0,25 dan sudut kemiringan jalan adalah 37^o?

Pembahasan

Soal No. 6
Tikungan miring dengan jari-jari 50 m memiliki permukaan jalan yang kasar dengan koefisien gesekan sebesar ²/₇. Jika tikungan dirancang dapat dilewati kendaraan dengan kecepatan maksimum 108 km/jam, tentukan sudut kemiringan tikungan tersebut!

Pembahasan
Jalan miring kasar, 108 km/jam = 30 m/s

(Sekedar soal ya,...jangan bayangkan banyak jalan dibuat dengan kemiringan 45^o!!)

at 00.16

Pembahasan dan soal Seputar momen Inersia

Posted by mr. rian in

1 komentar

soal dan pembahasan : momen gaya dan momen inersia

Contoh Soal dan Pembahasan Momen Gaya dan Momen Inersia, Materi Fisika Kelas 11 (2) SMA. Contoh mencakup penggunaan rumus momen gaya, momen inersia untuk massa titik dan momen inersia beberapa bentuk benda, silinder pejal, bola pejal dan batang tipis.

Soal No. 1
Empat buah gaya masing-masing :
F₁ = 100 N
F₂ = 50 N
F₃ = 25 N
F₄ = 10 N
bekerja pada benda yang memiliki poros putar di titik P seperti ditunjukkan gambar berikut!

Jika ABCD adalah persegi dengan sisi 4 meter, dan tan 53^o = ⁴/₃, tentukan besarnya momen gaya yang bekerja pada benda dan tentukan arah putaran gerak benda!

Pembahasan
Diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda (tampak depan) sebagai gambar berikut :

Misal :
(+) untuk putaran searah jarum jam
(−) untuk putaran berlawanan arah jarum jam
(Ket : Boleh dibalik)

$\\\Sigma \tau_P=\tau_1-\tau_2+\tau_3-\tau_4+\tau_w\\ \tau_1=F_1d_1=(100)(2)=200\,\,Nm\\ \tau_2=F_2d_2=F_2(2 \,\,sin\,\,37^o)=(50)(2\times 0,6)=60\,\,Nm\\ \tau_3=F_3d_3=(25)(0)=0\,\,Nm\\ \tau_4=F_4d_4=(10)(1)=10\,\,Nm\\ \tau_w=Wd_w=0\,\,Nm\\ \tau_P=200-60+0-10+0=130\,\,Nm$

Sesuai perjanjian tanda di atas, benda berputar searah jarum jam

Soal No. 2
Empat buah gaya masing-masing :
F₁ = 10 N
F₂ = 10 N
F₃ = 10 N
F₄ = 10 N
dan panjang AB = BC = CD = DE = 1 meter

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

Pembahasan

a) poros putar di titik A

$\\\Sigma \tau_A=\tau_2+\tau_3+\tau_4\\ \Sigma \tau_A=F_2d_2+F_3d_3+F_4d_4\\ \Sigma \tau_A=(10)(2)+(10)(3)+(10)(4)=90 \,\,Nm$

Putaran searah jarum jam.

b) poros putar di titik D

$\\\Sigma \tau_D=-\tau_1-\tau_2+\tau_4\\ \Sigma \tau_D=-(10)(3)-(10)(1)+(10)(1)=-30\,\,Nm$

Putaran berlawanan arah dengan jarum jam

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

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

Pembahasan

a) poros P

$\\I_p=m_1r_1^2+m_2r_2^2+m_3r_3^2\\ I_p=(1)(0)^2+(2)(1)^2+(3)(2)^2=14\,\,kgm^2$

b) poros Q

$\\I_q=m_1r_1^2+m_2r_2^2+m_3r_3^2\\ I_q=(1)(1)^2+(2)(0)^2+(3)(1)^2=4\,\,kgm^2$

Soal No. 4
Lima titik massa tersusun seperti gambar berikut!

m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg , m₃ = 3 kg, m₄ = 4 kg, m₅ = 5 kg
Tentukan momen inersianya jika:
a) poros putar sumbu X
b) poros putar sumbu Y

Pembahasan

a) poros putar sumbu X

$\100dpi \\I_X=m_1r_1^2+m_2r_2^2+m_3r_3^2++m_4r_4^2+m_5r_5^2\\ I_X=(1)(0) ^2+(2)(1)^2+(3)(0)^2+(4)(1)^2+(5)(0)^2\\ I_X=0+2+0+4+0=6\,\,kgm^2$

b) poros putar sumbu Y

$\100dpi \\I_Y=m_1r_1^2+m_2r_2^2+m_3r_3^2++m_4r_4^2+m_5r_5^2\\ I_Y=(1) (0)^2+(2)(1)^2+(3)(1)^2+(4)(0)^2+(5)(1)^2\\ I_Y=0+2+3+0+5=10\,\,kgm^2$

Soal No. 5
Tiga buah benda masing-masing :
Bola pejal massa 5 kg
Silinder pejal massa 2 kg
Batang tipis massa 0,12 kg
D = 2 m

Tentuka momen inersia masing-masing benda dengan pusat benda sebagai porosnya!

Pembahasan

Bola pejal

$\100dpi \\I=\frac{2}{5}Mr^2\\ I=\frac{2}{5}(5)(1)^2=2\,\,kgm^2$

Silinder pejal

$\100dpi \\I=\frac{1}{2}Mr^2\\ I=\frac{1}{2}(2)(0,5)^2=0,25\,\,kgm^2$

Batang

$\100dpi \\I=\frac{1}{12}ML^2\\ I=\frac{1}{12} (\frac{12}{100})(4)^2=0,16\,\,kgm^2$

at 00.10

Contoh soal Momen Inersia

Posted by mr. rian in

1 komentar

MOMEN INERSIA (CONTOH SOAL DAN PENYELESAIANNYA)

Contoh soal

Tentukan momen inersia dari gambar di atas!
Penyelesaian.
Cari titik berat.
Penampang I
A = b x h
= 15 x 10
= 150 cm2
x = ½ b
= ½ . 15
= 7,5 cm
y = ½ h + 15
= ½ . 10 + 15
= 20 cm
Penampang II
A = b x h
= 5 x 15
= 75 cm2
x = ½ b
= ½ . 5
= 2,5 cm
y = ½ h
= ½ . 15
= 7,5 cm
Dari data di atas dibuat tabel.

x ̅ = (∑Axi)/(∑A)
= 1312,5/225
= 5,833 cm
y ̅ = (∑Ayi)/(∑A)
= 3562,5/225
= 15,833 cm
Momen inersia
Ix1 = 1/12 . b . h3 + A1 (y1 - y ̅)2
= 1/12 . 15 . 103 + 150 (20 – 15,833)2
= 1250 + 2604,583
= 3854,583 cm4
Ix2 = 1/12 . b . h3 + A2 (y2 - y ̅)2
= 1/12 . 5 . 153 + 75 (7,5 – 15,833)2
= 1406,25 + 5207,917
= 6614,167 cm4
∑Ix = Ix1 + Ix2
= 3854,583 +6614,167
= 10468,75 cm4

Iy1 = 1/12 . h . b3 + A1 (x1 - x ̅)2
= 1/12 . 10 . 153 + 150 (7,5 – 5,833)2
= 2812,5 + 416,833
= 3229,333 cm4
Iy2 = 1/12 . h . b3 + A2 (x2 - x ̅)2
= 1/12 . 15 . 53 + 75 (2,5 – 15,833)2
= 156,25 + 833,167
= 989,417 cm4
∑Iy = Iy1 + Iy2
= 3229,333 + 989,417
= 4218,75 cm4

Ixy = A1 (x1 - x ̅) (y1 - y ̅) + A2 (x2 - x ̅) (y2 - y ̅)
= 150 (7,5 – 5,833)(20 – 15,833) + 75 (2,5 – 5,833)(7,5 - 15,833)
= 150 (1,667)(4,167) + 75 (-3,333)(-8,333)
= 1041,958 + 2083,042
= 3125 cm4

at 00.06

Momen Inersia

Posted by mr. rian in

0 komentar

Momen inersia (Satuan SI : kg m²) adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya. Besaran ini adalah analog rotasi daripada massa. Momen inersia berperan dalam dinamika rotasi seperti massa dalam dinamika dasar, dan menentukan hubungan antara momentum sudut dan kecepatan sudut, momen gaya dan percepatan sudut, dan beberapa besaran lain. Meskipun pembahasan skalar terhadap momen inersia, pembahasan menggunakan pendekatan tensor memungkinkan analisis sistem yang lebih rumit seperti gerakan giroskopik.
Lambang

I

dan kadang-kadang juga

J

biasanya digunakan untuk merujuk kepada momen inersia.

Definisi skalar

Definisi sederhana momen inersia (terhadap sumbu rotasi tertentu) dari sembarang objek, baik massa titik atau struktur tiga dimensi, diberikan oleh rumus:

$I = \int r^2 \,dm\,\!$

di mana m adalah massa dan r adalah jarak tegak lurus terhadap sumbu rotasi.

[sunting] Analisis

Momen inersia (skalar) sebuah massa titik yang berputar pada sumbu yang diketahui didefinisikan oleh

$I \triangleq m r^2\,\!$

Momen inersia adalah aditif. Jadi, untuk sebuah benda tegar yang terdiri atas N massa titik m_i dengan jarak r_i terhadap sumbu rotasi, momen inersia total sama dengan jumlah momen inersia semua massa titik:

$I \triangleq \sum_{i=1}^{N} {m_{i} r_{i}^2}\,\!$

Untuk benda pejal yang dideskripsikan oleh fungsi kerapatan massa ρ(r), momen inersia terhadap sumbu tertentu dapat dihitung dengan mengintegralkan kuadrat jarak terhadap sumbu rotasi, dikalikan dengan kerapatan massa pada suatu titik di benda tersebut:

$I \triangleq \iiint_V \|\mathbf{r}\|^2 \,\rho(\mathbf{r})\,dV \!$

di mana

V adalah volume yang ditempati objek

ρ adalah fungsi kerapatan spasial objek

r = (r,θ,φ), (x,y,z), atau (r,θ,z) adalah vektor (tegaklurus terhadap sumbu rotasi) antara sumbu rotasi dan titik di benda tersebut.

Diagram perhitungan momen inersia sebuah piringan. Di sini k adalah 1/2 dan $\mathbf{r}$ adalah jari-jari yang digunakan untuk menentukan momen inersia

Berdasarkan analisis dimensi saja, momen inersia sebuah objek bukan titik haruslah mengambil bentuk:

$I = k\cdot M\cdot {R}^2 \,\!$

di mana

M adalah massa

R adalah jari-jari objek dari pusat massa (dalam beberapa kasus, panjang objek yang digunakan)

k adalah konstanta tidak berdimensi yang dinamakan "konstanta inersia", yang berbeda-beda tergantung pada objek terkait.

Konstanta inersia digunakan untuk memperhitungkan perbedaan letak massa dari pusat rotasi. Contoh:

k = 1, cincin tipis atau silinder tipis di sekeliling pusat
k = 2/5, bola pejal di sekitar pusat
k = 1/2, silinder atau piringan pejal di sekitar pusat.

Kamis, 09 Juni 2011 at 23.31

pengertian Momen Inersia

Posted by mr. rian in

0 komentar

Inersia adalah kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaannya ( tetap diam atau bergerak). Benda yang sukar bergerak dikatakan memiliki inersia yang besar. Begitu juga bumi yang selalu dalam keadaan berotasi memiliki inersia rotasi. Jadi Momen Inersia adalah ukuran dari besarnya kecenderungan berotasi yang ditentukan oleh keadaaan benda atau partikel penyusunnya.

Momen inersia partikel penyusun benda dirumuskan:

I = mr² —— 1 partikel
I = m₁ r₁ + m₂ r₂+ m₃ r₃ + …. Sm_i r_i² —- sistem banyak partikel
Untuk momen inersia suatu benda tegar (benda yang tidak berubah bentuk jika diberi gaya) kita tinggal hitung momen inersia dari tiap – tiap partikel penyusun benda tersebut. Benda tegar kan terdiri dari berjuta – juta partikel, Apakah bisa kita hitung?

ilmu fisika

Pesan dan kesan

TERMODINAMIKA

Konsep dasar dalam termodinamika

[sunting] Sistem termodinamika

[sunting] Keadaan termodinamika

[sunting] Hukum-hukum Dasar Termodinamika

Pembahasan Dinamuka Tikugan

soal dan pembahasan : dinamika tikungan

Rumus Kecepatan Maksimum Gerak Benda pada Tikungan

Pembahasan dan soal Seputar momen Inersia

soal dan pembahasan : momen gaya dan momen inersia

Contoh soal Momen Inersia

MOMEN INERSIA (CONTOH SOAL DAN PENYELESAIANNYA)

Momen Inersia

Definisi skalar

[sunting] Analisis

pengertian Momen Inersia

About Me

Blog Archive

Followers