Sunday, December 30, 2018

Fisika XII (IV) - Listrik Statis

Listrik Statis

A. Gaya Coulomb

Gaya Coulomb didefiniskan sebagai :

$F = \frac{k Q_1Q_2}{r^2}$

Dengan keterangan :

F = Gaya Coulomb
Q = Muatan
k = Konstanta Coulomb (9 x 10^9)
r = Jarak antara kedua benda.

Dengan catatan :
Jika muatan + ketemu + atau - ketemu -, maka akan tolak menolak.
Sementara + ketemu - akan tarik menarik.

Ingat, - + tidak akan berpengaruh pada perhitungan. Jadi selalu tuliskan plus.

B. Medan Listrik

Mirip dengan medan gravitasi, Medan listrik didefiniskan sebagai

$E = \frac{KQ}{R^2}=\frac{F}{q}$

Keterangan :
E = Medan Listrik
k = Konstanta Colulomb
R = Jarak
F = Gaya
q = Muatan

Dengan catatan :
Q(+) = Menjauhi
Q(-) = Mendekati

C. Potensial Listrik

Didefinisikan sebagai :

$V=\frac{kQ}{R}= ER$

Keterangan :
V = Potensial Listrik
k = Konstanta Coulomb
Q = Muatan
E = Medan Listrik

D. Energi Potensial Listrik

Didefinisikan Sebagai :

$Ep_L = \frac{kQ_1Q_2}{R}=VQ=FR$

Keterangan :
V = Potensial Listrik
F = Gaya Coulomb
EpL = Energi Potensial Listrik
R = Jarak
Q = Muatan

E. Kapasitor / Kondensator

Kapasitor menyimpan muatan sementara.

Dirumuskan sebagai :

$\\ C = \frac{\varepsilon_0 \varepsilon_r A}{d} \: \: \: \: \: \: \: \: \: \: Q = CV$

Dengan keterangan :
C = Muatan listrik yang tersimpan
ε0 = 8,85 x 10^-12εr = Epsilon bahan
V = Potensial Listrik

F. Usaha pada Kapasitor

Dirumuskan sebagai :

$W = \frac{1}{2}CV^2 = \frac{Q^2}{2C}=\frac{1}{2}QV$

Keterangan :
W = UsahaC = Muatan listrik yang tersimpanV = Potensial Listrik
Q = Muatan listrik

G. Kapasitor Seri

Keyword :
- Muatan sama pada tiap kapasitor
- Tegangan sumber terbagi pada tiap sumber.

Dirumuskan sebagai :

$\frac{1}{C_s}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{1}{C_3}$

Ket :
Cs = Muatan Kapasitor Seri

F. Kapasitor Paralel

Keyword :
- Muatan sumber terbagi tiap kapasitor
- Tegangan pada tiap kapasitor sama

Dirumuskan sebagai :

$C_P = C_1 + C_2$

Ket :
Cp = Muatan Kapasitor Paralel

Fisika XII (III) - Gelombang Cahaya

Gelombang Cahaya (Optika Fisis)

A. Review Materi Optika Geometri

Ingat hukum Snellius, bahwa :

- Sinar Datang, Garis Normal, dan Sinar Pantul terletak pada satu bidang datar.
- Sinar Datang dari renggang ke rapat maka Sudut Bias dibiaskan mendekati garis normal.

Persamaan hukum snelius :

$\frac{v_1}{v_2}=\frac{\lambda_1}{\lambda_2}= \frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2}=\frac{n_2}{n_1}$

Keterangan :
v = Kecepatan
λ = Panjang Gelombang
θ = Sudut
n = Indeks Bias

Jika θ1 merupakan i, dan θ2 merupakan r, maka dapat dirumuskan sebagai :

$n_1 \sin i = n_2 \sin r$

Keterangan :

n1 = Indeks Bias 1
n2 = Indeks Bias 2
I = Sudut sinar datang
r = Sudut Bias

Dengan indeks bias :

$n = \frac{c}{v}$

Ket :
n = Indeks Bias
c = Kecepatan Cahaya (3 x 10^8 m/s)
v = Kecepatan cahaya di medium.

B. Sudut Krisis dan Pemantulan Total

Sudut Krisis (r = 90')

Persamaanya adalah :

$\sin i_k =\frac{n_2}{n_1}$

Keterangan :
Ik= sudut krisis
n2 = indeks bias di medium 2 / air
n1 = indeks bias di medium 1 / udara

Pemantulan Total (I > Ik)

C. Polarisasi Cahaya

Dibagi 3 : Polarisator, Hamburan, dan Pembiasan

Polarisator

Persamaannya :

$\\ I_1 = \frac{1}{2}I_0 \\\\I_2 = I_1 \cos^2 \theta$

Keterangan :

I = Intensitas Cahaya

Polarisasi akibat Pemantulan / Pembiasan

Persamaannya :

$\tan i = \frac{n_2}{n_1}$

Keterangan
I = Sudut datang
n = Indeks Cahaya

Polarisasi Akibat Hamburan

D. Interferensi Cahaya

Penggabungan gelombang cahaya pada suatu titik.

Syarat :

Ada perbedaan lintasan gelombang cahaya yang datang pada suatu titik
Kedua gelombang cahaya koheren. (Beda fase tetap)

Ada interfensi yang :
Konstruktif → Saling menguatkan
Destruktif → Saling melemahkan

Interferensi Lapisan Tipis

Persamaan untuk terang / maksimum :

$2 nd \cos r = (m-\frac{1}{2}) \lambda$

Keterangan :
n = Indeks Bias
d = Ketebalan lapisan tipis
m = 0,1,2,3.. untuk terang yang diminta
λ = Panjang Gelombang

jika r sangat kecil, maka dapat definisikan r = 0 atau cos 0.

Persamaan untuk gelap / minimum :

$2 nd \cos r = m \lambda$

Keterangan :
n = Indeks Bias
d = Ketebalan lapisan tipis
m = 0,1,2,3.. untuk gelap yang diminta
λ = Panjang Gelombang

jika r sangat kecil, maka dapat definisikan r = 0 atau cos 0.

Interferensi Celah Ganda

Persamaan untuk terang / maksimum :

$\Delta x = \frac{dy}{L}= d \sin \theta = m \cdot \lambda$

Keterangan
d = Jarak sumber 1 ke sumber 2
L = Panjang celah ke layer
y Jarang terang ke terang pusat
m = Terang ke.. 0,1,2,3
λ = Panjang Gelombang

Persamaan untuk gelap / minimum :

$\Delta x = \frac{dy}{L}= d \sin \theta = \frac{(2m-1)\lambda}{2}$

Keterangan
x = Jarak sumber 1 ke sumber 2
L = Panjang celah ke layer
y = Jarang terang ke terang pusat
m = Terang ke.. 0,1,2,3
λ = Panjang Gelombang

Dan untuk jarak 2 terang atau gelap yang berurutan :
$\Delta y = \frac{\lambda L}{d}$

Keterangan
x = Jarak sumber 1 ke sumber 2
L = Panjang celah ke layer
y = Jarang terang ke terang pusat
m = Terang ke.. 0,1,2,3

Interferensi Cincin Newton

Persamaan terjadi cincin terang :

$nr_1^2 = (m+\frac{1}{2})\lambda R$

Persamaan terjadi cincin gelap :

$nr_1^2 = m \lambda R$

E. Difraksi

Pembelokan arah rambat cahaya pada celah sempit

Difraksi Celah Tunggal

Persamaannya untuk terang / maksimum :

$\frac{dy}{L}= d \sin \theta = (m+\frac{1}{2})\lambda$

Keterangan :
d = Lebar Celah
L = Jarak ke layer
y = Jarak terang ke terang pusat
m = Terang ke.. 1,2,3

Difarksi Celah Banyak

Persamaan Umum :

$d = \frac{1}{N}$

Keterangan :
d = Jarak antar celah
N = Banyak garis per satuan panjang

Persamaan terjadinya terang / maksimum :

$\frac{dy}{L} = d \sin \theta = m \lambda$

Keterangan :
d = Lebar Celah
L = Jarak ke layer
y = Jarak terang ke terang pusat
m = Terang ke.. 1,2,3

Persamaan terjadinya gelap / minimum

$\frac{dy}{L} = d \sin \theta = (m-\frac{1}{2} )\lambda$

Keterangan :
d = Lebar Celah
L = Jarak ke layer
y = Jarak terang ke terang pusat
m = Terang ke.. 1,2,3

Saturday, December 29, 2018

Fisika XII (II) - Gelombang Bunyi

Gelombang Bunyi

A. Pengertian Bunyi

Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik dan longitudinal. Bunyi merambat melalui medium yaitu udara.

B. Cepat rambat Bunyi pada 3 Medium

Dirumuskan Sebagai :

Padat

$v = \sqrt{\frac{E}{\rho}}$

Ket :
v = Kecepatan
E = Modulus Young
ρ = Massa Jenis

Ingat bahwa :
$E = \frac{Tegangan}{Regangan}$
Keterangan :
E = Modulus Young
Dan
$\rho = \frac{m}{V}$
Ket :
ρ = Massa Jenis
m = Massa
V = Volume

Gas
$v= \sqrt{\frac{\gamma RT}{Mr}}$
Ket :
v = Kecepatan
γ = Konstanta Laplace
R = Tetapan Gas Universal (8,314 atau 0,082)
T = Suhu
m = Massa

Zat Cair
$v= \sqrt{\frac{\beta}{\rho}}$
Ket :
B = Modulus Bulk
ρ = Massa Jenis
v = Cepat Rambat

C. Sumber Bunyi

Dawai

Kedua ujung terikat, artinya awal dan akhir adalah simpul. Contohnya gitar.

Dirumuskan Sebagai :
$\lambda_n = \frac{2}{(n+1)}\cdot L$
Ket :
λn = Panjang Gelombang nada ke..
L = Panjang Pipa
n = Nada ke-0,1,2,3

Pipa Organa Terbuka

Pipa organa terbuka merupakan pipa yang bisa menghasilkan bunyi dan dua pipanya terbuka. Ingat bahwa jarak Simpul ke Perut adalah 1/4 λ. Pipa organa terbuka pada kedua lubang menghasilkan Perut.

Maka secara umum dirumuskan sebagai :

$\lambda_n =\frac{2}{(n+1)}\cdot L$

Ket :
λn = Panjang Gelombang nada ke..
L = Panjang Pipa
n = Nada ke-0,1,2,3

Pipa Organa Tertutup
Merupakan pipa yang dapat menghasilkan bunyi dan salah satu pipanya tertutup. Pada pipa organa terutup, pada bagian yang tertutup merupakan simpul dan yang terbuka merupakan perut.

Maka secara umum dirumuskan sebagai :
$\lambda_n =\frac{4}{(2n+1)}\cdot L$

Ket :
λn = Panjang Gelombang nada ke..
L = Panjang Pipa
n = Nada ke-0,1,2,3

D. Frekuensi Pipa Organa dan Dawai

Dapat kita gunakan rumus :

$f = \frac{v}{\lambda}$

Ket :
v = Kecepatan
λ = Panjang Gelombang
v = Kecepatan

Dengan rumus v disesuaikan pada kondisi, jika di udara dapat digunakan 340 m/s.
Untuk kecepatan dawai dapat menggunakan rumus kecepatan dawai.

$v = \sqrt{\frac{F}{\mu}}=\sqrt{\frac{F \cdot L }{m}}=\sqrt{\frac{F}{\rho A}}$

Ket :
v = Cepat Rambat
F = Gaya Tegangan dawai
ρ = Massa Jenis
μ = Massa dawai per satuan panjang
A = Luas Penampang
l = Panjang tali

E. Efek Doppler

Jika ada sebuah benda bergerak dengan bunyi dan v m/s, maka bunyi yang didengar oleh pendengar akan lebih terdengar daripada yang dijauhi oleh sumber bunyi.

Dirumuskan Sebagai :
$f_p = \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s}\cdot f_s$
Ket :
fp = Frekuensi Pendengar
v = Cepat rambat di udara
vs = Kecepatan sumber
vp = Kecepatan pendengar.

Untuk tanda :
Jika Pendengar mendekati Sumber → Frekuensi Naik (fp > fs) dan vp (+)
Jika Pendengar menjauhi Sumber → Frekuensi Turun (fp < fs) dan vp (-)
Jika Sumber mendekati Pendengar → Frekuensi Naik (fp > fs) dan vs (-)
Jika Sumber menjauhi Pendengar → Frekuensi Turun ( fp < fs) dan vs (+)

F. Pelayangan Bunyi

Terjadi ketika 2 sumber bunyi yang punya frekuensi berbeda.

$f_L=|f_1-f_2|$

Ket :
fL = Frekuensi Pelayangan
f(1,2) = Frekuensi Bunyi

G. Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi dirumuskan ke :
$I = \frac{P}{A}= \frac{P}{4\pi r^2}=\frac{W}{At}$
Ket :
I = Intensitas Bunyi (watt/m^2)
P = Daya
A = Luas
t = Waktu
r = Jari - Jari

Dengan jari jari berbanding terbalik kuadrat dengan intensitas.
$\frac{I_1}{I_2}=(\frac{R_2}{R_1})^2$

Ket :
I = Intensitas Bunyi
R= Jari Jari

H. Taraf Intensitas

Dirumuskan Sebagai :
$TI = 10 \log \frac{I}{I_0}$
Keterangan :
TI = Taraf Intensitas (dB = Desibell)
I = Intesitas bunyi (Watt/m^2)
I0 = Intensitas Ambang / Standar (10^-12)

I. Kasus Lain

2 Orang mendengar 1 Sumber Bunyi

Dirumuskan Sebagai :

$TI_2 = TI_1 -20 \log \frac{R_2}{R_1}$

Keterangan :

TI = Taraf Intensitas

R = Jari - Jari

1 Pendengar mendengar banyak sumber bunyi

Dirumuskan Sebagai

$TI_2 = TI_1 + 10 \log \frac{n_2}{n_1}$

Keterangan :

TI = Taraf Intensitas

n = Banyaknya sumber bunyi.