Friday, January 18, 2013
Makalah tentang hukum hukum yang berkaitan tentang kelistrikan
MAKALAH
TENTANG
HUKUM-HUKUM YANG BERKAITAN TENTANG
LISTRIK
![](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image001.gif)
Disusun oleh :
M.ROIS KHUMAINI
1207136356
Jurusan Teknik elektro S1 fakultas
teknik
UNIVERSITAS RIAU
2012
Kata
Pengantar :
Kami
penjatkan puji syukur kehadirat ALLAH SWT atas berkat rahmaat yang
dilimpahkanya kepada kami, sehingga
dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik.
Adapun
tujuan saya membuat makalah ini adalah untuk menyelesaikan tugas yang telah
diberikan kepada saya yang berjudul
“HUKUM
HUKUM YANG BERKAITAN TENTANG LISTRIK”
Halangan dan hambatan dalam menyelesaikan makalah dan menyusun makalah ini
sering kami temui, dan kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang
telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan makalah ini sehingga bisa
dikumpulkan tepat waktu kepada dosen yang telah ditentukan.
<script async src="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script> <ins class="adsbygoogle" style="display:block; text-align:center;" data-ad-layout="in-article" data-ad-format="fluid" data-ad-client="ca-pub-9587005382681514" data-ad-slot="7810788281"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script>
PEKANBARU, 17 Oktober 2012
M.ROIS KHUMAINI
NIM
: 1207136356
DAFTAR ISI
Kata pengantar
Daftar isi
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
1.2 Tujuan pembelajaran
BAB 11. TINJAUAN PUSTAKA
1.1 Teori dasar penemu listrik
BAB 111. PEMBAHASAN
1.1 Hukum Avigadro
1.2 Hukum Ohm
1.3 Hukum Newton
1.4 Hukum Faraday
1.5 Hukum Bernoulli
1.6 Hukum Lenz
BAB 1V. Penutup
Kesimpulan
Daftar pustaka
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Program Studi s 1 Teknik elektro
Fakultas Teknik Universitas Riau merupakan salah satu lembaga yang berupaya
melaksanakan program-program pendidikan yang
bertujuan
menghasilkan lulusan-lulusan yang tidak hanya memahami IPTEK.
Mampu
mempraktekan dan mengembangkan di dunia pendidikan dan dunia industri maupun
dikehidupan sehari hari.
Makalah
ini di buat dengan tujuan untuk memperjelas teori teori yang sudah dikemukakan
oleh para ilmuan ilmuan sebelumnya.
Didalam
makalah ini saya membahas tentang Hukum Avigadro, Hukum Ohm, Hukum Newton,
Hukum Faraday, Hukum Bernoulli, Hukum Lenz.
1.2 Tujuan Pembelajaran
1. Supaya mahasiswa mampu
memahami hukum tentang listrik dan mampu memecahkan masalah
2. Mahasiswa mampu mengerti pengertian tentang hukum hukum listrik yang
ada di makalah ini.
<script async src="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script> <ins class="adsbygoogle" style="display:block; text-align:center;" data-ad-layout="in-article" data-ad-format="fluid" data-ad-client="ca-pub-9587005382681514" data-ad-slot="7810788281"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script>
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
1.1 TEORI DASAR PENEMU LISTRIK
Sejarah awal
ditemukannya listrik adalah
oleh seorang cendikiawan Yunani yang bernama Thales, yang mengemungkakan
fenomena batu ambar yang bila digosok - gosokkan akan dapat menarik bulu
sebagai fenomena listrik. Kemudian setelah bertahun - tahun semenjak ide Thales
dikemukakan, baru kemudian muncul lagi penapat - pendapat serta teori -teori
baru mengenai listrik seperti yang diteliti dan dikemukakan oleh William
Gilbert, Joseph priestley, Charles De Coulomb, AmpereMichael Farraday, Oersted,
dll.
Sejarah
Listrik
Dalam
hal kelistrikan, memang banyak tokoh yang telah berpartisipasi. Sebut
saja de Coulomb, Alesandro Volta, Hans C. Cersted, dan Andre Marie Ampere.
Mereka ini dianggap "jago-jago" terbaik di bidang listrik. Namun,
dari semua itu, orang tak boleh melupakan satu nama yang sangat berjasa dan
dikenal sebagai perintis dalam meneliti tentang listrik dan magnet. Dialah
Michael Faraday, seorang ilmuwan asal Inggris.
Michael
Faraday lahir pada tanggal 22 September 1791 di Newington Butts, Inggris. Orang
tuanya tergolong keluarga miskin. Ayahnya hanya seorang tukang besi yang harus
memberi makan sepuluh anaknya. Tak heran jika ayahnya tak mampu membiayai
sekolah anak-anaknya tak terkecuali dengan Faraday. Untuk membantu ekonomi
keluarga, pada usia 14 tahun Faraday bekerja sebagai penjilid buku sekaligus
penjual buku. Di sela-sela pekerjaannya ia manfaatkan untuk membaca berbagai
jenis buku, terutama ilmu pengetahuan alam, fisika, dan kimia.
Ketika
umurnya menginjak 20 tahun, dia mengikuti ceramah-ceramah yang diberikan oleh
ilmuwan Inggris kenamaan. Salah satunya adalah Sir Humphry Davy, seorang ahli
kimia yang juga kepala laboratorium Royal Institution. Selama mengikuti
ceramah, Faraday membuat catatan dengan teliti dan menyalinnya kembali dengan
rapi apa yang didengarnya. Kemudian, berkas catatan itu ia kirimkan kepada
Humphry Davy disertai lamaran kerja. Ternyata sang dosen tertarik dan
mengangkat Faraday sebagai asistennya di Laboratorium Universitas terkenal di
London. Saat itu dia berusia 21 tahun.
Di
bawah bimbingan Davy, Faraday menunjukkan kemajuan pesat. Awalnya, ia hanya
bekerja sebagai seorang pencuci botol. Tetapi, berkat kegigihannya dalam
belajar, hanya dalam waktu relatif singkat, ia dapat membuat penemuan-penemuan
baru atas hasil kreasinya sendiri, yaitu menemukan dua senyawa klorokarbon dan
berhasil mencairkan gas klorin dan beberapa gas lainnya. Berkat kepandainnya
pula, Faraday dapat berhubungan dengan para ahli ternama, seperti Andre Marie Ampere.
Di samping itu, ia juga mendapat kesempatan berkeliling Eropa bersama Davy.
Pada kesempatan itu, Faraday mulai membangun pengetahuannya yang praktis dan
teoretis.
Davy
memiliki pengaruh besar dalam pemikiran Faraday dan telah mengantarkan Faraday pada
penemuan-penemuannya. Penemuan Faraday pertama yang penting di bidang listrik
terjadi tahun 1821. Dua tahun sebelumnya Oersted telah menemukan bahwa jarum
magnet kompas biasa dapat beringsut jika arus listrik dialirkan dalam kawat
yang tidak berjauhan. Dari temuan ini, Faraday berkesimpulan, jika magnet
diketatkan, yang bergerak justru kawatnya. Bekerja atas dasar dugaan ini, dia
berhasil membuat suatu skema yang jelas di mana kawat akan terus-menerus
berputar berdekatan dengan magnet sepanjang arus listrik dialirkan ke kawat.
Sesungguhnya,
dalam hal ini Faraday sudah menemukan motor listrik pertama, suatu skema
pertama penggunaan arus listrik untuk membuat sesuatu benda bergerak. Betapa
pun primitifnya, penemuan Faraday ini merupakan "nenek moyang" dari
semua motor listrik yang digunakan dunia sekarang ini. Sejak penemuannya yang
pertama pada tahun 1821, Michael Faraday si ilmuwan autodidak ini namanya mulai
terkenal. Hasil penemuannya dianggap sebagai pembuka jalan dalam bidang
kelistrikan.
Hukum
Faraday
Dalam
percobaan-percobaan yang dilakukannya pada tahun 1831, ia menemukan bahwa bila
magnet dilalui sepotong kawat, arus akan mengalir di kawat, sedangkan magnet
bergerak. Keadaan ini disebut "pengaruh elektromagnetik" dan penemuan
ini disebut "Hukum Faraday". Penemuan ini dianggap sebagai penemuan monumental.
Mengapa? Pertama, "Hukum Faraday" memiliki arti penting dalam
hubungan dengan pengertian teoretis kita tentang elektromagnetik. Kedua,
elektromagnetik dapat dipergunakan sebagai penggerak secara terus-menerus arus
aliran listrik seperti yang digunakan oleh Faraday dalam pembuatan dinamo
listrik pertama.
Dengan
berbagai temuannya,
tak berlebihan jika Faraday termasuk salah satu tokoh yang telah memberi
sumbangan terbesar pada umat manusia. Ia seorang yang sederhana, seorang penemu
yang mulai belajar secara autodidak. Kesederhanaannya ia tunjukkan ketika dia
menolak diberi gelar kebangsawanan dan juga menolak jadi ketua British Royal
Society. Karena masalah kesehatan, Michael Faraday berhenti meneliti. Tetapi,
ia meneruskan pekerjaannya sebagai dosen sampai 1861. Ia meninggal dunia pada
tanggal 25 Agustus 1867 dan dimakamkan di dekat kota London, Inggris.
BAB 111
PEMBAHASAN
1.1
HUKUM AVIGADRO
Hukum Avogadro (Hipotes Avogadro, atau Prinsip Avogadro) adalah hukum gas yang diberi nama sesuai dengan ilmuwan Italia Amedeo Avogadro, yang pada 1811mengajukan hipotesis bahwa:
Gas-gas
yang memiliki volum yang sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, memiliki
jumlah partikel yang sama pula.
Artinya, jumlah molekul atau atom dalam suatu volum gas tidak tergantung kepada ukuran
atau massa dari molekul gas. Sebagai contoh, 1
liter gas hidrogen dan nitrogen akan mengandung jumlah molekul yang
sama, selama suhu dan tekanannya sama. Aspek ini dapat dinyatakan secara
matematis,
![\qquad {{V} \over {n}}= k](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image002.gif)
dimana:
V adalah volum gas.
k adalah tetapan kesebandingan.
Akibat paling penting dari
hukum Avogadro adalah bahwa Konstanta gas ideal memiliki nilai yang
sama bagi semua gas. Artinya, konstanta
![\frac{p_1\cdot V_1}{T_1\cdot n_1}=\frac{p_2\cdot V_2}{T_2 \cdot n_2} = const](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image003.gif)
dimana:
memiliki nilai yang sama
untuk semua gas, tidak tergantung pada ukuran atau massa molekul gas. Hipotesis
Avogadro dibuktikan melalui teori kinetika gas.
Satu mol gas ideal memiliki
volum 22.4 liter pada kondisi standar (STP),
dan angka ini sering disebut volum molar gas ideal. Gas-gas nyata (non-ideal)
memiliki nilai yang berbeda.
Sedikit penambahan oleh
"Skillink"
1.2 HUKUM
OHM
Pada sebagian besar konduktor logam, hubungan arus yang
mengalir dengan potensial diatur oleh Hukum Ohm. Ohm menggunakan rangkaian
percobaan sederhana seperti pada gambar percobaan Ohm dibawah. Dia (Ohm)
menggunakan rangkaian sumber potensial secara seri, mengukur besarnya arus yang
mengalir dan menemukan hubungan linier sederhana dan dikenal dengan sebutan
hukum Ohm. Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik yang
mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda
potensial yang diberikan kepada penghantar tersebut. Sebuah benda penghantar
(konduktor) dikatakan mematuhi hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak
bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang diberikan kepada
konduktor tersebut. Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua
jenis penghantar, namun istilah “hukum” tetap digunakan dengan alasan sejarah.
Secara matematis Hukum Ohm dapat diekspresikan dapalam persamaan matematis
sebagai berikut.
![V=I \cdot R](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image004.gif)
![V=I \cdot R](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image004.gif)
Dimana : V = tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung
penghantar dalam satuan volt
I =
arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan ampere
R =
nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam
satuan ohm dimana
R = V/I disebut hambatan dari beban. Nama ini
sangat cocok karena R menjadi ukuran seberapa besar konduktor tersebut menahan
laju aliran elektron.
Percobaan Hukum Ohm :
![Percobaan Hukum Ohm,rangkaian Percobaan Hukum Ohm,hukum ohm,george simon ohm,teori ohm,teorema ohm,teori hukum ohm,rumus hukum ohm,penyataan hukum ohm,bunyi hukum ohm,artikel hukum ohm,meteri hukum ohm,definisi hukum ohm,percobaan ohm,penemu hukum ohm,tahun penemuan hukum ohm,majalah publikasi hukum ohm,judul artikel hukum ohm,persamaam hukum ohm,gambar hukum ohmpengertian hukum ohm](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image006.gif)
Rangkaian percobaan hukum ohm diatas adalah rangkaian
listrik yang dapat digunakan untuk membuktikan teorema atau hukum ohm. Hukum
ini ditemukan atau dicetuskan oleh
George Simon Ohm, seorang fisikawan dari Jerman pada tahun 1825 dan
dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit
Investigated Mathematically pada tahun 1827. Berlakunya hukum ohm sangat
terbatas pada kondisi-kondisi tertentu, bahkan hukum ini tidak berlaku jika
suhu konduktor tersebut berubah. Untuk material – material atau piranti
elektronika tertentu seperti diode dan transistor, hubungan I dan V tidak
linier
Hukum Ohm adalah suatu pernyataan bahwa besar
arus listrik
yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial
yang diterapkan kepadanya. Sebuah benda penghantar dikatakan mematuhi hukum Ohm
apabila nilai resistansinya
tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan
kepadanya.Walaupun pernyataan ini tidak selalu berlaku untuk semua jenis
penghantar, namun istilah "hukum" tetap digunakan dengan alasan
sejarah
Secara matematis hukum Ohm diekspresikan dengan persamaan:
![V = I R\](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image007.gif)
Dimana :
adalah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar dalam satuan Ampere.
adalah tegangan listrik yang terdapat pada kedua ujung penghantar dalam satuan volt.
adalah nilai hambatan listrik (resistansi) yang terdapat pada suatu penghantar dalam satuan ohm.
Hukum ini dicetuskan oleh George Simon Ohm,
seorang fisikawan
dari Jerman
pada tahun 1825
dan dipublikasikan pada sebuah paper yang berjudul The Galvanic Circuit
Investigated Mathematically pada tahun 1827.
![http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Ohms_law_voltage_source.svg/150px-Ohms_law_voltage_source.svg.png](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image012.gif)
![V](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image009.gif)
![I](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image008.gif)
![R](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image010.gif)
1.3 HUKUM
NEWTON
Hukum
gerak Newton
adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini
menggambarkan hubungan antara gaya
yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah
dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad dan dapat
dirangkum sebagai berikut:
- Hukum Pertama: setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut.[2][3][4] Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).
- Hukum Kedua: sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.
- Hukum Ketiga: gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.
Ketiga hukum gerak ini
pertama dirangkum oleh Isaac
Newton dalam karyanya Philosophiæ
Naturalis Principia Mathematica,
pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687.[5] Newton menggunakan karyanya untuk
menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda fisik maupun sistem.[6] Contohnya dalam jilid tiga dari naskah
tersebut, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak
dengan hukum gravitasi
umum, ia dapat menjelaskan hukum pergerakan planet milik Kepler.
TINJAUANHukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel,[7] dalam evaluasi pergerakan misalnya, panjang benda tidak dihiraukan, karena obyek yang dihitung dapat dianggap kecil, relatif terhadap jarak yang ditempuh. Perubahan bentuk (deformasi) dan rotasi dari suatu obyek juga tidak diperhitungkan dalam analisisnya. Maka sebuah planet dapat dianggap sebagai suatu titik atau partikel untuk dianalisa gerakan orbitnya mengelilingi sebuah bintang.
Dalam bentuk aslinya, hukum gerak Newton tidaklah cukup untuk menghitung gerakan dari obyek yang bisa berubah bentuk (benda tidak padat). Leonard Euler pada tahun 1750 memperkenalkan generalisasi hukum gerak Newton untuk benda padat yang disebut hukum gerak Euler, yang dalam perkembangannya juga dapat digunakan untuk benda tidak padat. Jika setiap benda dapat direpresentasikan sebagai sekumpulan partikel-partikel yang berbeda, dan tiap-tiap partikel mengikuti hukum gerak Newton, maka hukum-hukum Euler dapat diturunkan dari hukum-hukum Newton. Hukum Euler dapat dianggap sebagai aksioma dalam menjelaskan gerakan dari benda yang memiliki dimensi.[8]
Ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya, efek dari relativitas khusus harus diperhitungkan.
Hukum I: Setiap benda akan mempertahankan
keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk
mengubahnya.[11]
Hukum ini menyatakan bahwa
jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda)
bernilai nol, maka kecepatan
benda tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:
![\sum \mathbf{F} = 0 \Rightarrow \frac{d \mathbf{v} }{dt} = 0.](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image013.gif)
Artinya :
- Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
- Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum pertama newton adalah
penjelasan kembali dari hukum inersia yang sudah pernah dideskripsikan oleh Galileo. Dalam bukunya Newton memberikan penghargaan
pada Galileo untuk hukum ini. Aristoteles berpendapat bahwa setiap benda memilik
tempat asal di alam semesta: benda berat seperti batu akan berada di atas tanah
dan benda ringan seperti asap berada di langit. Bintang-bintang akan tetap
berada di surga. Ia mengira bahwa sebuah benda sedang berada pada kondisi
alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda bergerak pada garis lurus
dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar benda tersebut yang terus
mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan berhenti bergerak. Tetapi Galileo
menyadari bahwa gaya diperlukan untuk mengubah kecepatan benda tersebut (percepatan), tapi untuk mempertahankan kecepatan tidak
diperlukan gaya. Sama dengan hukum pertama Newton : Tanpa gaya berarti
tidak ada percepatan, maka benda berada pada kecepatan konstan.
Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama
dengan banyaknya perubahan momentum
linier p terhadap
waktu :
![\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}(m\mathbf v)}{\mathrm{d}t},](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image014.gif)
Karena hukumnya hanya
berlaku untuk sistem dengan massa konstan,[13][14][15] variabel massa (sebuah konstan) dapat
dikeluarkan dari operator diferensial dengan menggunakan aturan
diferensiasi.
Maka,
![\mathbf{F} = m\,\frac{\mathrm{d}\mathbf{v}}{\mathrm{d}t} = m\mathbf{a},](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image015.gif)
Dengan F adalah
total gaya yang bekerja, m adalah massa benda, dan a adalah
percepatan benda. Maka total gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan
percepatan yang berbanding lurus.
Massa yang bertambah atau
berkurang dari suatu sistem akan mengakibatkan perubahan dalam momentum.
Perubahan momentum ini bukanlah akibat dari gaya. Untuk menghitung sistem
dengan massa yang bisa berubah-ubah, diperlukan persamaan yang berbeda.
Sesuai dengan hukum pertama, turunan momentum terhadap waktu tidak nol
ketika terjadi perubahan arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran.
Contohnya adalah gerak
melingkar beraturan.
Hubungan ini juga secara tidak langsung menyatakan kekekalan
momentum: Ketika resultan gaya yang
bekerja pada benda nol, momentum benda tersebut konstan. Setiap perubahan gaya
berbanding lurus dengan perubahan momentum tiap satuan waktu.
Hukum kedua ini perlu
perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan, karena dalam kecepatan
sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum
sebenarnya.
Impuls
Impuls J muncul ketika sebuah gaya F
bekerja pada suatu interval waktu Δt, dan dirumuskan sebagai[16][17]
![\mathbf{J} = \int_{\Delta t} \mathbf F \,\mathrm{d}t .](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image016.gif)
Impuls adalah suatu konsep
yang digunakan untuk menganalisis tumbukan.[18]
Sistem
dengan massa berubah
Sistem dengan massa
berubah, seperti roket yang bahan bakarnya digunakan dan mengeluarkan gas sisa,
tidak termasduk dalam sistem tertutup dan tidak dapat dihitung dengan hanya
mengubah massa menjadi sebuah fungsi dari waktu di hukum kedua.[14] Alasannya, seperti yang tertulis dalam An
Introduction to Mechanics karya Kleppner dan Kolenkow, adalah bahwa hukum
kedua Newton berlaku terhadap partikel-partikel secara mendasar.[15] Pada mekanika klasik, partikel memiliki
massa yang konstant. Dalam kasus partikel-partikel dalam suatu sistem yang
terdefinisikan dengan jelas, hukum Newton dapat digunakan dengan menjumlahkan
semua partikel dalam sistem:
![\mathbf{F}_{\mathrm{total}} = M\mathbf{a}_\mathrm{pm}](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image017.gif)
dengan Ftotal
adalah total gaya yang bekerja pada sistem, M adalah total massa dari
sistem, dan apm adalah percepatan dari pusat
massa sistem.
Sistem dengan massa yang
berubah-ubah seperti roket atau ember yang berlubang biasanya tidak dapat
dihitung seperti sistem partikel, maka hukum kedua Newton tidak dapat digunakan
langsung. Persamaan baru digunakan untuk menyelesaikan soal seperti itu dengan
cara menata ulang hukum kedua dan menghitung momentum yang dibawa oleh massa
yang masuk atau keluar dari sistem:[13]
![\mathbf F + \mathbf{u} \frac{\mathrm{d} m}{\mathrm{d}t} = m {\mathrm{d} \mathbf v \over \mathrm{d}t}](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image018.gif)
dengan u adalah
kecepatan dari massa yang masuk atau keluar relatif terhadap pusat massa dari
obyek utama. Dalam beberapa konvensi, besar (u dm/dt)
di sebelah kiri persamaan, yang juga disebut dorongan, didefinisikan sebagai gaya (gaya yang
dikeluarkan oleh suatu benda sesuai dengan berubahnya massa, seperti dorongan
roket) dan dimasukan dalam besarnya F. Maka dengan mengubah definisi
percepatan, persamaan tadi menjadi
![\mathbf F = m \mathbf a.](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image019.gif)
Sejarah
Hukum kedua Newton dalam
bahasa aslinya (latin) berbunyi:
Lex II: Mutationem motus proportionalem esse
vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
Diterjmahkan dengan cukup
tepat oleh Motte pada tahun 1729 menjadi:
Law II: The alteration of motion is ever
proportional to the motive force impress'd; and is made in the direction of the
right line in which that force is impress'd.
Yang dalam Bahasa Indonesia
berarti:
Hukum Kedua: Perubahan dari gerak selalu
berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah
yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan benda.
Hukum ketiga Newton
Hukum Ketiga Newton. Para pemain sepatu
luncur es memberikan gaya pada satu sama-lain dengan besar yang sama tapi
berlawanan arah.
“
|
Lex III: Actioni contrariam semper et
æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper
esse æquales et in partes contrarias dirigi.
|
”
|
“
|
Hukum ketiga : Untuk setiap aksi
selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua
benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah.
|
”
|
Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berbeda,[20] maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya yang diberikan sama, percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya lebih kecil akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton. Dua gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama. Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.
![\sum \mathbf{F}_{a,b} = - \sum \mathbf{F}_{b,a}](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image023.gif)
Fa,b
adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
Fb,a
adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Newton menggunakan hukum ketiga untuk
menurunkan hukum kekekalan momentum,[namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan
momentum adalah ide yang lebih mendasar diturunkan melalui teorema
Noether dari relativitas
Galileo dibandingkan hukum
ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat hukum ketiga newton
seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika medan
gaya memiliki momentum, dan
dalam mekanika kuantum.
1.4 Hukum Faraday I
Jumlah massa zat yang
dihasilkan pada katoda atau anoda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang
digunakan selama elektrolisis.
Apabila arus listrik
sebesar 1 Faraday ( 1 F ) dialirkan ke dalam sel maka akan dihasilkan :
- 1 ekivalen zat yang disebut massa ekivalen (e)
- 1 mol elektron ( e- )
"sebelum melanjutkan materi.... yang perlu diperhatikan
adalah lambang massa ekivelen mirip dengan lambang elektron, pada penulisan
lambang elektron ada yang menuliskan e dan ada juga yang menyertakan muatannya
e-. Untuk membedakan dengan lambang massa ekivalen maka muatan pada
elektron saya cantumkan."
Cara menghitung massa ekivalen (e) :
e = Ar Unsur / jumlah muatan ionnya
sebagai contoh jika 1 F dialirkan ke reaksi elektrolisis :
Cu2+ + 2e- → Cu
maka massa ekivalen ( e ) logam Cu (Ar Cu = 63,5) = e Cu = 63,5/2 = 31,75
jika arus listrik diperbesar menjadi 2 kalinya massa Cu yang diendapkan juga dikali 2.
Dalam penulisan perbandingan mol suatu reaksi yang dijadikan patokan adalah mol dari elekrton.....
1 F =
1 mol e
jika mol elektron = 1 mol maka :
Cu2+ + 2e- → Cu
1/2 mol 1 mol 1/2 mol
Hubungan Muatan Listrik dengan Arus Listrik
Keterangan :
C = muatan listrik ( Coloumb )
I = arus listrik ( Ampere )
t = waktu ( sekon )
sedangkan hubungan antara Faraday dan muatan listrik ( C ) :
maka rumus Faraday :
dan massa logam yang diendapkan :
Contoh soal:
Dalam elektrolisis FeSO4 digunakan listrik sebesar 0,4 F. Hitung massa Fe (Ar Fe = 56 ) yang dihasilkan di katoda!
reaksi penguraiannya :
FeSO4 → Fe2+ + SO4-
Lanjut...
reaksi pada katoda :
Fe2+ + 2e- → Fe
Jadi muatan Fe ( n Fe ) = 2
massa ekivalen Fe ( e Fe ) = 56/2 = 28
m Fe = e.F
= 28.0,4 = 11,2 gram
cara lain.... bisa juga dihitung dengan prinsip Faraday = mol elektron, maka perbandingan mol dari persamaan reaksi di atas :
Fe2+ + 2e- → Fe
0,2 mol 0,4 mol 0,2 mol
m Fe = mol Fe . Ar Fe = 0,2 mol . 56 = 11,2 gram
antara 2 cara di atas
ada kelebihannya masing-masing..... untuk cara pertama sebenarnya jika tahu
muatan Fe = +2 maka sebenarnya massa Fe dapat dicari langsung dengan rumus
tanpa menuliskan persamaan reaksinya....
sedangkan
Cara yang terakhir itu
lebih umum... dapat menyelesaikan berbagai soal dalam bab ini.....
misalnya ada pertanyaan
lanjutan :
Berapa volume gas
oksigen yang dihasilkan pada anoda dalam keadaan STP!
SO4 adalah sisa asam yang mengandung oksigen berarti yang bereaksi pada anoda adalah air :
2H2O(aq) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e-
0,1 mol 0,4 mol
ingat perbandingan mol = koefisien reaksi jika 4e- = 0,4 mol maka satu O2 = 0,1 mol
setelah mol oksigennya tahu.... tinggal dicari volumenya dengan rumus stokiometri :
Volume O2 = mol O2 . 22,4 liter = 0,1 . 22,4 liter = 2,24 liter
Hubungan Hukum Faraday dengan Elektrolisis
Jika arus listrik 1 A dialirkan ke dalam 100 ml larutan perak nitrat AgNO3 melalui elektroda Pt selama 1930 detik maka hitunglah Ph nya!
elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda Pt
Katoda (+) :
Ag+(aq) + e- → Ag(s)
Anoda (-)
: 2H2O(aq) → 4H+(aq) +
O2(g) + 4e-
reaksi pada anoda
terlihat dihasilkan ion H+ maka larutan tersebut bersifat
asam. mula2 kita cari dahulu muatan yang lewat dalam larutan :
karena F = mol elektron maka mol e-
= 0,02 mol
2H2O(aq)
→ 4H+(aq) + O2(g) + 4e-
0,02 mol 0,02 mol
konsentrasi H dalam
larutan :
Ph nya : 1 - log 2
(masih ingat caranya kan...)
Hukum Faraday II
Apabila 2 sel atau lebih dialiri arus listrik dalam jumlah yang sama (disusun seri) maka perbandingan massa zat-zat yang dihasilkan sebanding dengan massa ekivalen (e) zat-zat tersebut.
Apabila 2 sel atau lebih dialiri arus listrik dalam jumlah yang sama (disusun seri) maka perbandingan massa zat-zat yang dihasilkan sebanding dengan massa ekivalen (e) zat-zat tersebut.
Keterangan :
m = massa zat dalam gram
e = massa ekivalen zat
Ar = massa molekul relatif
n = muatan ion positif zat/kation
Contoh :
Jika arus listrik dialirkan melalui larutan AgNO3 dan Ni (NO3)2 yang disusun seri maka akan terjadi endapan perak sebanyak 27 gram. Hitung massa endapan nikel yang terjadi! (Ar Ag = 108 dan Ar Ni = 59)
n Ag = 1 dan n Ni = 2
m Ag : m Ni = Ar Ag/n Ag : Ar Ni/n Ni
27 : m Ni = 108/1 : 59/2
m Ni = 7,375 gram
1.5 HUKUM BERNOULLI
Hukum ini diterapkan pada zat cair yang
mengalir dengan kecepatan berbeda dalam suatu pipa.
Prinsip Bernoulli
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di
dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida,
peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada
aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan
Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu
aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur
aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang
bernama Daniel Bernoulli.
Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan,
secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk
aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk
fluida termampatkan (compressible flow).
Aliran Tak-termampatkan
Aliran
tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya
besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut.
Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll.
Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai
berikut:
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli1.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image036.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli1.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image036.jpg)
di mana:
v = kecepatan fluida
g = percepatan gravitasi bumi
h = ketinggian relatif terhadapa suatu
referensi
p = tekanan fluida
ρ = densitas fluida
Persamaan di atas berlaku untuk aliran
tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:
• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan
Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang
dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di
sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam,
dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:
Hukum Bernoulli
menyatakan bahwa jumlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan volum
(1/2 PV^2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh)
memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.
Dalam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan
bagaimana cara berfikir Bernoulli sampai menemukan persamaannya, kemudian
menuliskan persamaan ini. Akan tetapi kita tidak akan menurunkan persamaan
Bernoulli secara matematis.
Kita disini dapat melihat sebuah pipa yang
pada kedua ujungnya berbeda dimanaujung pipa 1 lebih besar dari pada ujung pipa
2.
Penerapan Hukum
Bernoulli dapat kita lihat pada:
a. Teorema Torriceli
Salah satu penggunaan
persamaan Bernoulli adalah menghitung kecepatan zat cair yang keluar dari dasar
sebuah wadah (lihat gambar di bawah)![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli3.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image038.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli3.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image038.jpg)
Kita terapkan
persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan
lubang). Karena diameter kran/lubang pada dasar wadah jauh lebih kecil dari
diameter wadah, maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v1 =
0). Permukaan wadah dan permukaan lubang/kran terbuka sehingga tekanannya sama
dengan tekanan atmosfir (P1 = P2). Dengan demikian, persamaan Bernoulli untuk
kasus ini adalah :![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli4.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image039.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli4.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image039.jpg)
Jika kita ingin
menghitung kecepatan aliran zat cair pada lubang di dasar wadah, maka persamaan
ini kita oprek lagi menjadi :![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli5.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image040.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli5.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image040.jpg)
Berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa laju
aliran air pada lubang yang berjarak h dari permukaan wadah sama dengan laju
aliran air yang jatuh bebas sejauh h (bandingkan Gerak jatuh Bebas)
Ini dikenal dengan Teorema Torricceli. Teorema
ini ditemukan oleh Eyang Torricelli, murid eyang butut Gallileo, satu abad
sebelum om Bernoulli menemukan persamaannya.
b. Efek Venturi
Selain teorema
Torricelli, persamaan Bernoulli juga bisa diterapkan pada kasus khusus lain
yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama
(perbedaan ketinggian kecil). Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di
bawah.![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli6.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image041.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli6.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image041.jpg)
Pada gambar di atas
tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun
bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian
alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah
menjadi :![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli7.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image042.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli7.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image042.jpg)
Ketika fluida melewati bagian pipa yang
penampangnya kecil (A2), maka laju fluida bertambah (ingat persamaan
kontinuitas). Menurut prinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka
tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang
sempit lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar.
Ini dikenal dengan julukan efek Venturi dan
menujukkan secara kuantitatif bahwa jika laju aliran fluida tinggi, maka
tekanan fluida menjadi kecil. Demikian pula sebaliknya, jika laju aliran fluida
rendah maka tekanan fluida menjadi besar.
c. Karburator
Karburator berfungsi untuk menghasilkan
campuran bahan bakar dengan udara, kemudian campuran ini dimasukkan ke dalam
silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran.
d. Venturimeter
Penerapan menarik dari efek venturi adalah
Venturi Meter. Alat ini dipakai untuk mengukur laju aliran fluida, misalnya
menghitung laju aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa. Terdapat 2
jenis venturi meter, yakni venturi meter tanpa manometer dan venturi meter yang
menggunakan manometer yang berisi cairan lain, seperti air raksa. Prinsip
kerjanya sama saja….
e. Venturi meter tanpa
manometer
Gambar di bawah
menunjukkan sebuah venturi meter yang digunakan untuk mengukur laju aliran zat
cair dalam pipa.![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli8.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image043.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli8.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image043.jpg)
Amati gambar di atas. Ketika zat cair melewati
bagian pipa yang penampangnya kecil (A2), laju cairan meningkat. Menurut
prinsipnya om Bernoulli, jika laju cairan meningkat, maka tekanan cairan
menjadi kecil. Jadi tekanan zat cair pada penampang besar lebih besar dari
tekanan zat cair pada penampang kecil (P1 > P2). Sebaliknya v2 > v1
Sekarang kita oprek persamaan yang digunakan
untuk menentukan laju aliran zat cair pada pipa di atas. Kita gunakan persamaan
efek venturi yang telah diturunkan sebelumnya.
Dalam pokok bahasan Tekanan Pada Fluida,
gurumuda sudah menjelaskan bahwa untuk menghitung tekanan fluida pada suatu
kedalaman tertentu, kita bisa menggunakan persamaan :
Jika perbedaan massa jenis fluida sangat
kecil, maka kita bisa menggunakan persamaan ini untuk menentukan perbedaan
tekanan pada ketinggian yang berbeda (kalau bingung, baca kembali
pembahasan mengenai
Tekanan Dalam Fluida — Fluida Statis). Dengan demikian, persamaan a bisa kita
oprek menjadi :![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli11.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image046.jpg)
![http://agiet27.files.wordpress.com/2011/03/bernoulli11.jpg?w=645](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image046.jpg)
Persamaan ini kita gunakan untuk menentukan
laju zat cair yang mengalir dalam pipa.
Dalam bidang kedokteran, telah dirancang juga
venturi meter yang digunakan untuk mengukur laju aliran darah dalam arteri.
f. Tabung Pitot
Tabung Pitot adalah alat ukur yang kita
gunakan untuk mengukur kelajuan gas / udara. Perhatikan gambar di bawah…
Lubang pada titik 1 sejajar dengan aliran
udara. Posisi kedua lubang ini dibuat cukup jauh dari ujung tabung pitot,
sehingga laju dan tekanan udara di luar lubang sama seperti laju dan tekanan
udara yang mengalir bebas. Dalam hal ini, v1 = laju aliran udara yang mengalir
bebas (ini yang akan kita ukur), dan tekanan pada kaki kiri manometer (pipa
bagian kiri) = tekanan udara yang mengalir bebas (P1).
Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer,
tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di
lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2.
Dalam hal ini, v2 = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan
udara di titik 2 (P2).
Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama
(perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Ingat ya, tabung
pitot juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Mirip seperti si venturi
meter, bedanya si tabung petot ini dipakai untuk mengukur laju gas alias udara.
Karenanya, kita tetap menggunakan persamaan efek venturi. Sekarang kita oprek
persamaannya :
Ini persamaan yang kita cari. Persamaan ini
digunakan untuk menghitung laju aliran gas alias udara menggunakan si tabung
pitot.
g. Penyemprot Parfum
Penyemprot Parfum adalah salah satu contoh
Hukum Bernoulli. Ketika Anda menekan tombol ke bawah, udara dipaksa keluar dari
bola karet termampatkan melalui lubang sempit diatas tabung silinder yang
memanjang ke bawah sehingga memasuki cairan parfum.Semburan udara yang bergerak
cepat menurunkan tekanan udara pada bagian atas tabung, dan menyebabkan tekanan
atmosfer pada permukaan cairan memaksa cairan naik ke atas tabung. Semprotan
udara berkelajuan tinggi meniup cairan parfum sehingga cairan parfum
dikeluarkan sebagai semburan kabut halus.
h. Penyemprot Racun
Serangga
Penyemprot Racun Serangga hampir sama prinsip
kerjanya dengan penyemprot parfum. Jika pada penyemprot parfum Anda menekan
tombol, maka pada penyemprot racun serangga Anda menekan masuk batang
penghisap.
Ketika bola karet diremas, udara yang ada di
dalam bola karet meluncur keluar melalui pipa 1. Karenanya, udara dalam pipa 1
mempunyai laju yang lebih tinggi. Karena laju udara tinggi, maka tekanan udara
pada pipa 1 menjadi rendah. Sebaliknya, udara dalam pipa 2 mempunyai laju yang
lebih rendah. Tekanan udara dalam pipa 2 lebih tinggi. Akibatnya, cairan parfum
didorong ke atas. Ketika si cairan parfum tiba di pipa 1, udara yang meluncur
dari dalam bola karet mendorongnya keluar…
Biasanya lubang berukuran kecil, sehingga
parfum meluncur dengan cepat… ingat persamaan kontinuitas, kalau luas penampang
kecil, maka fluida bergerak lebih cepat. Sebaliknya, kalau luas penampang pipa
besar, maka fluida bergerak pelan.
i. Minum dengan pipet
alias penyedot
Dirimu pernah minum es teh atau sirup
menggunakan pipet alias penyedot-kah ? cairan apapun yang kita minum bisa masuk
ke dalam mulut bukan karena kita nyedot. Prinsip om bernoulli berlaku juga
untuk kasus ini… ketika kita mengisap alias menyedot air menggunakan pipet,
sebenarnya kita membuat udara dalam pipet bergerak lebih cepat. Dalam hal ini,
udara dalam pipet yang nempel ke mulut kita mempunyai laju lebih tinggi.
Akibatnya, tekanan udara dalam bagian pipet itu menjadi lebih kecil. Nah, udara
dalam bagian pipet yang dekat dengan minuman mempunyai laju yang lebih kecil.
Karena lajunya kecil, maka tekanannya lebih besar. Perbedaan tekanan udara ini
yang membuat air atau minuman yang kita minum mengalir masuk ke dalam mulut
kita. Dalam hal ini, cairan itu bergerak dari bagian pipet yang tekanan
udara-nya tinggi menuju bagian pipet yang tekanan udara-nya rendah.
j. Cerbong asap
Pertama, asap hasil pembakaran memiliki suhu
tinggi alias panas. Karena suhu tinggi, maka massa jenis udara tersebut kecil.
Udara yang massa jenisnya kecil mudah terapung alias bergerak ke atas.
Alasannya bukan cuma ini… Prinsip bernoulli juga terlibat dalam persoalan ini.
Kedua, prinsip bernoulli mengatakan bahwa jika
laju aliran udara tinggi maka tekanannya menjadi kecil, sebaliknya jika laju
aliran udara rendah, maka tekanannya besar. Ingat bahwa bagian atas cerobong
berada di luar ruangan. Ada angin yang niup di bagian atas cerobong, sehingga
tekanan udara di sekitarnya lebih kecil. Di dalam ruangan tertutup tidak ada
angin yang niup, sehingga tekanan udara lebih besar. Karenanya asap digiring ke
luar lewat cerobong… (udara bergerak dari tempat yang tekanan udaranya tinggi
ke tempat yang tekanan udaranya rendah).
k. Tikus juga tahu
prinsip Bernoulli
Perhatikan gambar di bawah…. ini gambar lubang
tikus dalam tanah. Tikus juga tahu prinsip om bernoulli. Si tikus tidak mau
mati karena sesak napas, karenanya tikus membuat 2 lubang pada ketinggian yang
berbeda. Akibat perbedaan ketinggian permukaan tanah, maka udara berdesak2an
dengan temannya (bagian kanan). Mirip seperti air yang mengalir dari pipa yang
penampangnya besar menuju pipa yang penampangnya kecil. Karena berdesak2an maka
laju udara meningkat (Tekanan udara menurun).
Karena ada perbedaan tekanan udara, maka udara
dipaksa mengalir masuk melalui lubang tikus. Udara mengalir dari tempat yang
tekanan udara-nya tinggi ke tempat yang tekanan udaranya rendah.
l. Gaya Angkat Sayap
Pesawat Terbang
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang juga
merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang
bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya
gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua
sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin
pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan
udara.
Bagian depan sayap dirancang melengkung ke
atas. Udara yang ngalir dari bawah berdesak2an dengan temannya yang ada di
sebelah atas. Mirip seperti air yang ngalir dari pipa yang penampangnya besar
ke pipa yang penampangnya sempit. Akibatnya, laju udara di sebelah atas sayap
meningkat. Karena laju udara meningkat, maka tekanan udara menjadi kecil.
Sebaliknya, laju aliran udara di sebelah bawah sayap lebih rendah, karena udara
tidak berdesak2an (tekanan udaranya lebih besar). Adanya perbedaan tekanan ini,
membuat sayap pesawat didorong ke atas. Karena sayapnya nempel dengan badan si
pesawat, maka si pesawat ikut2an terangkat.
1.6 HUKUM
LENZ
Hukum Lenz
Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:
“arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)”
Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan.
Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.
![https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiVwFD6yrYqSn2F4S8WobZeXIKCMHdde4MsL2__cyk7BInvX6LPyW1AqlWj_wUOL_UGm5B0UJQUVI3FEhI-Ffj9KBmZGEsiWrtWxBNp6AN35zr1wR4CJID6lXDkWEFHFjEzVN_YSm6foIk/s320/hukum+Lenz.jpg](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image052.jpg)
Gambar 3. Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.
Konversi Energi Elektromekanik
Ketiga hukum dasar listrik diatas terjadi pada proses kerja dari suatu mesin listrik dan hal ini merupakan prinsip dasar dari konversi energi. Secara garis besar, elektromekanik dari mesin listrik dinamis dinyatakan:
“Semua energi listrik dan energi mekanik mengalir kedalam mesin, dan hanya sebagian kecil saja dari energi listrik dan energi mekanik yang mengalir keluar mesin (terbuang) ataupun disimpan didalam mesin itu sendiri, sedangkan energi yang terbuang tersebut dalam bentuk panas”
Sedangkan hukum kekelan energi pertama menyatakan bahwa:
“energi tidak dapat diciptakan, namun dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya”
Aplikasi dari 4 dasar prinsip kerja mesin listrik dinamis dan hukum kekalan energi digambarkan sebagai berikut:
![https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiXeQ-yd6ffEY723JyNrmhb4cZGBlUY-VO90rOoU-6Zus7tadzTCeni4z6jSyktGNNG2gIuLYjdIcoGrQQ-Yao3YqMH5F881bC31_7hEzo6GJP5KUHp7ciGUybee3QP3AsFFMlzIVlep8c/s320/konversi+energi+elektromekanik.jpg](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image053.jpg)
Gambar 4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik.
Tanda positif (+) menunjukkan energi masuk, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan energi keluar. Panas yang dihasilkan dari suatu mesin yang sedang melakukan proses selalu dalam tanda negatif (-).
Sedangkan untuk energi yang tersimpan, tanda positif (+) menujukkan peningkatan energi yang tersimpan, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan pengurangan energi yang tersimpan.
Keseimbangan dari bentuk-bentuk energi diatas tergantung dari nilai efisiensi mesin dan sistem pendinginannya.
Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:
“arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)”
Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan.
Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.
![https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiVwFD6yrYqSn2F4S8WobZeXIKCMHdde4MsL2__cyk7BInvX6LPyW1AqlWj_wUOL_UGm5B0UJQUVI3FEhI-Ffj9KBmZGEsiWrtWxBNp6AN35zr1wR4CJID6lXDkWEFHFjEzVN_YSm6foIk/s320/hukum+Lenz.jpg](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image052.jpg)
Gambar 3. Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.
Konversi Energi Elektromekanik
Ketiga hukum dasar listrik diatas terjadi pada proses kerja dari suatu mesin listrik dan hal ini merupakan prinsip dasar dari konversi energi. Secara garis besar, elektromekanik dari mesin listrik dinamis dinyatakan:
“Semua energi listrik dan energi mekanik mengalir kedalam mesin, dan hanya sebagian kecil saja dari energi listrik dan energi mekanik yang mengalir keluar mesin (terbuang) ataupun disimpan didalam mesin itu sendiri, sedangkan energi yang terbuang tersebut dalam bentuk panas”
Sedangkan hukum kekelan energi pertama menyatakan bahwa:
“energi tidak dapat diciptakan, namun dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya”
Aplikasi dari 4 dasar prinsip kerja mesin listrik dinamis dan hukum kekalan energi digambarkan sebagai berikut:
![https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiXeQ-yd6ffEY723JyNrmhb4cZGBlUY-VO90rOoU-6Zus7tadzTCeni4z6jSyktGNNG2gIuLYjdIcoGrQQ-Yao3YqMH5F881bC31_7hEzo6GJP5KUHp7ciGUybee3QP3AsFFMlzIVlep8c/s320/konversi+energi+elektromekanik.jpg](file:///C:%5CUsers%5CHPMINI%7E1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image053.jpg)
Gambar 4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik.
Tanda positif (+) menunjukkan energi masuk, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan energi keluar. Panas yang dihasilkan dari suatu mesin yang sedang melakukan proses selalu dalam tanda negatif (-).
Sedangkan untuk energi yang tersimpan, tanda positif (+) menujukkan peningkatan energi yang tersimpan, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan pengurangan energi yang tersimpan.
Keseimbangan dari bentuk-bentuk energi diatas tergantung dari nilai efisiensi mesin dan sistem pendinginannya.
BAB
1V
PENUTUP
Demikian makalah ini saya buat, saya
berharap agar bermanfaat bagi yang membaca makalah saya ini. Apabila makalah
yang saya buat ini ada kesalahan penyusunan maupun dalam kata kata saya minta
maaf yang sebesar besarnya. Terimaksih.
Kesimpulan
:
a.
Hukum
hukum di atas ada saling terkaitnya
b.
Hukum
Avigadro adalah jumlah molekul atau atom dalam suatu volum gas tidak tergantung kepada ukuran
atau massa dari molekul gas
c.
Hukum Ohm
adalah suatu pernyataan bahwa besar arus listrik
yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial
yang diterapkan kepadanya.
d.
Hkum Lenz arus induksi
elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan
Daftar
pustaka :
http://dunia-listrik.blogspot.com
Subscribe to:
Posts (Atom)