FISIKA

Arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik. Berdasarkan perjanjian arah arus listrik diambil sesuai arah gerakan muatan positif. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah, sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial yang lebih tinggi. Syarat terjadinya arus listrik: 

1. Terdapat beda potensial antara kedua ujung konduktor 

2. Terjadi dalam rangkaian tertutup (seluruh elemen terhubung) 

 

Gambar tersebut menunjukkan rangkaian listrik sederhana. Rangkaian listrik tersebut merupakan susunan alat-alat listrik yang terdiri dari sumber arus, kawat penghantar, lampu atau alat listrik, dan saklar. Pada gambar 1a saklar dalam keadaan terbuka dan rangkaian tersebut disebut rangkaian terbuka. Pada rangkaian terbuka maka arus listrik tidak dapat mengalir sehingga lampu tidak menyala. Pada gambar 1b saklar dalam keadaan tertutup dan rangkaian tersebut disebut rangkaian tertutup. Pada rangkaian tertutup 1b maka arus listrik mengalir melalui rangkaian sehingga lampu menyala 

Kuat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang konduktor tiap detik. 

Jika ada muatan sebesar melewati suatu penampang konduktor dalam interval waktu, maka besar kuat arus listrik yang mengalir dalam konduktor itu adalah: 

dalam SI (Sistem Internasional) satuan arus adalah ampere (A). 

Satu ampere didefinisikan sebagai muatan satu coulomb yang melewati suatu permukaan dalam waktu 1 detik. Muatan listrik satu electron adalah 1,6 x 10-19C. Jika besarnya muatan listrik yang melalui pengantar dalam waktu tertentu adalah Q Coulomb, maka jumlah electron yang melalui penghantar adalah: 

Pilih salah satu jawaban yang paling tepat!

1.  Jika gaya diberikan dalam zat cair dalam ruang tertutup, tekanannya diteruskan oleh zat cair ke segala arah dengan sama rata. Hal ini dikenal dengan …
a.  Hukum Bejana Berhubungan    c.  Hukum Pascal
b.  Hukum Hidrostatika                 d.  Hukum  Archimedes

2.  Semua alat dibawah ini bekerja berdasarkan hukum Archimedes, kecuali …

a.  Kapal laut                   c. Dongkrak hidrolik
b.  Jembatan Ponton        d. Hidrometer

3.  Jembatan ponton ialah jembatan yang ditopang oleh …

a.  Tiang kayu                   c. Kawat baja
b.  Tiang beton                 d. Tabung-tabung besi berisi udara

4.  Manometer adalah suatu alat untuk mengukur …

a.  Kelembaban udara         c. Tekanan udara dalam ruang tertutup   
b.  Tekanan                         d.  Tinggi tempat

5.  Setiap benda yang dicelupkan ke dalalm zat cair, mendapatkan gaya tekan ke atas sebesar zat yang dipindahkan benda itu. Pernyataan ini merupakan …

a.  Hukum Boyle                c.  Hukum Pascal
b.  Hukum Archimedes      d.  Hukum Gay Lussac

6.  Menurut hukum pascal apabila luas bidang makin besar maka …

a.  Tekanan makin kecil      c.  Tekanan makin besar
b.  Tekanan tetap                 d.  Tekanan tak tentu

7.  Untuk hukum Pascal berlaku rumus …

a.  P = A/ F        b. P = F/A     c. F = A/P     d. F = P/A

8.  Besar 1 atm setara dengan ….cmHg.

a.  66        b. 86        c. 76        d.  96

9.   Dibawah ini alat-alat yang berdasarkan hukum pascal, kecuali …

a.  Dongkrak  hidrolik          c.  Pompa sepeda   
b.  Meja operasi                   d.  Rem piringan hidrolik

10.  Dengan manometer terbuka, tekanan gas dalam ruang tertutup dapat ditentukan dengan …

a.  P gas  =  P udara  +  selisih tinggi raksa       
b.  P gas  =  P udara  +  selisih tinggi air
c.  P gas  =  P udara  -  selisih tinggi raksa
d.  P gas  =  P udara  -  selisih tinggi air
 

Pilih salah satu jawaban yang paling tepat di bawah ini!

1.  Sebuah benda mempunyai gaya berat sebesar 500 N, diletakkan pada lantai seluas 100 m2. Manakah pernyataan di bawah ini yang benar ?

a. Besar tekanan benda 5 N/m2, bila luas bidang tekannya 1 m2

b. Besar tekanan benda 25 N/m2, bila luas bidang tekannya 2 m2

c. Besar tekanan benda 20 N/ m2, bila luas bidang tekannya 4 m2

d. Besar tekanan benda 10 N/ m2, bila luas bidang tekannya 5 m2

2. Manakah yang benar untuk hubungan antara gaya tekan, luas bidang dan tekanan pada suatu bidang ?

a. Tekanan semakin besar jika luas bidang semakin kecil sedang gaya tekan tetap

b. Tekanan semakin kecil jika luas bidang semakin besar sedang gaya tekan tetap

c. Tekanan dapat dibuat sama besar dengan gaya tekannya

d. Tekanan hasilnya selalu lebih kecil dari gaya tekannya

3.  Manakah pernyataan di bawah ini yang benar ?

a. Luas bidang tekan semakin besar, maka tekanannya menjadi lebih besar

b. Luas bidang tekan makin besar, maka tekanannya menjadi lebih kecil

c. Besar tekanan tergantung besar gaya saja

d. Besar tekanan tergantung besar gaya dan luas bidang tekan

4.  Lantai seluas 3 m2 mendapat tekanan 1750 N/m2. Berapakah gaya tekannya ?

a. 584 N/m2

b. 725 N/m2

c. 1753 N/m2

d. 5250 N/m2

5.  Tekanan adalah …

a.  gaya yang bekerja pada bidang seluas 1 m3

b.  gaya yang bekerja pada bidang tekan 1 m2

c.  massa benda yang menekan pada bidang seluas 1 m2

d.  massa benda yang bekerja pada bidang tekan 1 m3

6.  Hubungan antara tekanan dan luas bidang tekan untuk gaya yang sama adalah …

a. makin luas bidang, makin kecil tekanan

b. makin luas bidang, makin besar tekanan

c. makin besar tekanan bila luas bidang makin besar

d. makin luas bidang, tekanan tidak berubah

7.  Jika penampang atas berukuran 5 m x 2 m, sedangkan penampang bawah berukuran 4 m x 2 m, dan berat balok 120 N, maka besarnya tekanan pada lantai adalah …

a. 1200 N/m2

b. 1200 N/m3

c. 15 N/m2

d. 15 N/m3

8.  Alas sepatu seorang anak 400 cm2. Massa anak tersebut adalah 40 kg. Berapa tekanan anak pada lantai jika anak tersebut berdiri dengan sebuah kaki ?

a. 100 N/m2

b. 1000 N/m2

c. 10000 N/m2

d. 100000 N/m2

9.   Berapa tekanan anak pada lantai untuk soal no 8 jika anak tersebut berdiri dengan dua kaki ?

a. 200 N/m2

b. 2000 N/m2

c. 20000 N/m2

d. 200000 N/m2

10. Mengapa 1 kgm/s2 besarnya kira-kira ada 9,8 newton ?

a. Karena w = mg

b. Karena m = wg

c. Karena g = mw

d. Karena w = m+g
 

Tekanan udara di permukaan laut rata-rata sebesar 1 atm atau 76 cmHg. Makin rendah suatu tempat, makin besar tekanannya. Sebaliknya, makin tinggi suatu tempat, makin rendah tenannya. Setiap kenaikkan 10 m tekanan udara berkurang sebesar 1 mmHg. Udara merupakan benda gas yang sangat erat hubungannya dengan kehidupan kita. Udara yang meliputi bumi mempunyai berat yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Karena udara memiliki berat, maka udara juga memiliki tekanan. Besarnya tekanan udara ditentukan oleh tinggi suatu tempatnya dari permukaan air laut.

Barometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara luar. Manometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup.

Dengan :

P1 = Tekanan pertama (atm)

P2 = Tekanan kedua (atm)

Suatu benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan mendapat gaya angkat yang sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan benda itu. Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnyua akan mendapat gaya angkat oleh zat cair sebesar berat zat cair yang dipindahkan, hal ini merupakan bunyi dari hukum Archimedes.

Alat – alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Archimedes antara lain pembuatan kapal laut, galangan kapal, kapal selam, balon udara. Secara matematis yang ada hubungan gaya apung dapat dituliskan sebagai berikut ini :

dengan:
Fa = gaya apung atau gaya ke atas (N)
w = gaya berat benda di udara (N)
w' = gaya berat benda di dalam air (N)

Gaya apung juga dapat dituliskan sebagi berikut ini :

Tekanan dalam zat cair sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya seperti yang dirumuskan oleh Pascal “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan kesegala arah dengan sama besar“. Banyak peralatan yang menggunakan prinsip Pascal antara lain dongkrak hidrolik, rem hedrolik, mesin pengangkat mobil hidrolik, dan kempa hidrolik. Secara matematis hukum pascal dapat dirumuskan sebagai berikut ini :

Tekanan hidrostatis adalah tekanan pada zat cair yang diam. Besarnya tekanan hidrostatis tergantung pada jenis dan kedalaman zat cair, tidak tergantung pada bentuk wadahnya (asalkan wadahnya terbuka).

Besarnya tekanan hidrostatis dirumuskan dengan :
P = p g h

Keterangan:
P = tekanan (Pa atau N/m2))
p = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = perepatan gravitasi bumi (m/s2 atau N/kg)
h = kedalaman (m)

Contoh Soal:
Suatu kolam yang dalamnya 2 meter diisi penuh air (pair = 1000 kg/m3). Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, berapa tekanan hidrostatis suatu titik yang terletak 20 cm dari dasar kolam?
Penyelesaian :

p = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
h = (2 - 0,2) m = 1,8 m

Maka,  P = p g h = 1000. 10. 1,8 = 18.000 Pa