Hakikat Fisika

Fisika sebagai salah satu bagian dari IPA, pada hakikatnya merupakan suatu kumpulan pengetahuan (a body of knowledge), cara penyelidikan (a way of investigating), dan cara berpikir (a way of thinking). Berikut dijelaskan secara lebih rinci mengenai hakikat fisika.


Fisika sebagai kumpulan pengetahuan

Fisika merupakan kumpulan pengetahuan yang mempelajari sifat dan gejala pada benda-benda di alam. Gejala-gejala ini mulanya ditangkap oleh indera manusia, misalnya mata sebagai alat optik dapat digunakan untuk melihat karena adanya cahaya; petir menggelegar dapat ditangkap oleh
indera pendengaran; indra peraba seperti kulit, dapat merasakan panas.

Melalui proses interaksi antara manusia dengan alam, manusia akan menemukan suatu pengetahuan. Hasil penemuan manusia maupun penyelidikan yang dilakukan oleh para ilmuan, selanjutnya disusun menjadi sebuah kumpulan pengetahuan (a body ofknowledge) yang disebut sebagai produk. Kumpulan pengetahuan  tersebut, dapat berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, ramus, teori, dan model.

1) Tujuan mempelajari fisika
Tujuan mempelajari fisika adalah agar manusia mengenai bagian-bagian dasar dari benda dan memahami interaksi antarbenda sehingga menimbulkan gejala-gejala di alam maupun lingkungan. Selain itu, agar manusia mampu menjelaskan fenomena-fenomena alam yang terjadi.Fisika juga menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda, khususnya benda mati. Fisika tidak hanya berlaku untuk benda-benda berukuran besar seperti planet dan matahari. Benda-benda kecil pun seperti muon, elektron, proton, bahkan foton, dapat dijelaskan melalui ilmu fisika.

2) Bidang kajian fisika
Telah disebutkan sebelumnya, bahwa fisika merupakan ilmu yang paling mendasar dari semua cabang sains (IPA) dan berhubungan dengan perilaku dan struktur materi. Banyak bidang yang dapat dikaji dalam fisika, misalnya mekanika, gelombang dan optik,listrik dan magnet,termodinamika, relativitas, dan sebagainya. Mekanika misalnya, merupakan ilmu fisika tertua yang mempelajari tentang gerak, penyebab dan akibatnya.

Fisika terbagi menjadi fisika klasik dan fisika modem. Fisika klasik adalah Fisika yang didasari pada prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum, misalnya, mekanika, optika, termodinamika, dan magnet. Sedangkan fisika modern merupakan salah satu bagian dari ilmu fisika yang mempelajari perilaku materi dan energi pada skala atomik, serta partikel-partikel subatomik atau gelombang. Fisika modern berkembang pesat pada abad ke-20 dan ke-21 sejak penemuan teori relativitas Einstein dan radioaktivitas oleh pasangan suami istri Pierre Currie dan Marie Currie.

Fisika sebagai cara penyelidikan

Fisika sebagai cara penyelidikan (a way of investigating),merupakan proses yang memberikan gambaran tentang berbagai kegiatan penemuan yang dilakukan para ilmuan, untuk menyusun suatu ilmu pengetahuan. Sebagai dasar dari semua cabang sains (IPA), proses pengamatan atau penyelidikan menjadi kegiatan penting dalam fisika. Fisika tidak akan berkembang tanpa adanya pengamatan yang dikemas dalam rangkaian kegiatan percobaan atau eksperimen. Kegiatan ilmiah tersebut dilakukan untuk membuktikan kebenaran suatu teori, atau untuk menciptakan teori baru.

Selain itu, yang tidak kalah penting adalah kegiatan pengukuran dalam fisika. Dalam kegiatan pengukuran, kesesuaian alat-alat ukur yang digunakan untuk memperoleh data pengukuran harus kamu perhatikan. Alat ukur harus digunakan sesuai fungsinya. Misalnya, ketika kamu menggunakan multimeter, kamu harus menggunakan alat tersebut untuk mengukur tegangan atau hambatan. Karenanya, tidak tepat kamu menggunakan multimeter untuk mengukur  suhu badanmu.

Teori dalam Fisika akan berkembang seiring perkembangan percobaan yang dilakukan para ilmuan. Namun, tidak selamanya teori dirumuskan melalui kegiatan pengamatan. Kehebatan dalam berimajinasi oleh para ilmuan, ternyata mampu menghadirkan teori baru yang dapat digunakan untuk menjelaskan suatu pengamatan. Teori relativitas, teori elektromagnetik tentang cahaya, dan hukum gravitasi universal Newton, merupakan sederetan hasil imajinasi cerdas para ilmuan.

Fisika sebagai cara berpikir

Untuk mewujudkan suatu produk fisika, diperlukan pemikiran dan kreatifitas pada proses pengamatan atau penyelidikan fisika, oleh para ilmuan fisika (a way of thinking). Dalam proses berpikir dan berkreasi, tentu harus diiringi dengan sikap-sikap ilmiah yang harus diterapkan seperti jujur, rasa ingin tahu, bertanggungjawab, disiplin, dan sebagainya.

Kegiatan pemikiran para ilmuwan fisika, dipandang sebagai kegiatan kreatif karena ide-ide dan penjelasan-penjelasan dari suatu gejala alam, dianalisis dalam pikiran. Karenanya, pemikiran para ilmuwan sangat berkaitan dengan hakikat fisika sebagai sikap.

Sumber: FISIKA Peminatan Matematika dan Ilmu Alam untuk SMA/MA X. Sufi Ani Rufaida dan Sarwanto. Penerbit Mediatama. 2013

Hukum Newton I, II, dan III

Hukum Newton I
Sebuah benda yang sedang diam cenderung diam, atau ketika sedang bergerak lurus beraturan cenderung bergerak lurus beraturan. Kecenderungan benda untuk mempertahankan posisinya itu disebut kelembaman benda (inersia). Ukuran kelembaman (massa) dinyatakan dalam satuan kg atau gram, dimana 1 kg = 1000 gram.

Hukum I atau hukum kelembaman: ∑F = 0

Hukum Newton II
Jika suatu benda diberi gaya F, maka benda akan bergerak dipercepat. Besar percepatan a sebanding dengan besar gaya total yang diberikan

Hukum II : ∑F = m . a

Hukum Newton III
Apabila sebuah benda mengerjakan gaya pada benda lain (aksi) maka benda yang kedua ini akan mengerjakan gaya pada benda pertama sama besar dan berlawanan arah dengan gaya pada benda yang pertama (reaksi)

Hukum III : Aksi = - Reaksi

Dua hal yang diperhatikan:
(1)Pasangan aksi dan reaksi selalu melibatkan dua benda dan bekerja pada dua benda yang berlainan (perhatikan, gaya-gaya yang bekerja pada satu benda bukanlah pasangan aksi dan reaksi)
(2)Besar gaya aksi = besar gaya reaksi, hanya arahnya berlawanan.

Satuan gaya adalah Newton disingkat N.
1 N adalah gaya yang menyebabkan benda 1 kg bergerak dipercepat dengan percepatan 1 m/s².



Latihan Hukum Newton:

1)Berapa gaya yang diperlukan untuk membuat benda 50 kg bergerak dengan percepatan (36 km/jam)/s? [Jawaban: 500 N]

2)Apabila gaya 800 N dapat mempercepat sebuah gerobak dari diam menjadi bergerak dengan kecepatan 20 m/s dalam waktu 10 detik, berapa massa gerobak? [Jawaban: 400 kg]

3)Sebuah truk mampu menghasilkan percepatan 12 m/s² ketika tidak dimuati. Apabila truk dimuati barang sehingga massanya menjadi empat kali massa semula, berapa percepatan truk sekarang? [Jawaban: 3 m/s²]

4)Sebuah gaya pengereman 4800 N diberikan pada truk bermuatan bermassa 2000 kg yang melaju dengan kecepatan 48 m/s, berapa lama waktu untuk menghentikan mobil? [Jawaban: 20 s]

5) Sebuah benda bermassa 5 kg bergerak pada bidang datar yang licin dengan kecepatan 8 m/s. Sebuah gaya diberikan pada benda sehingga kecepatannya bertambah menjadi 10 m/s setelah menempuh jarak 9 meter. Hitung berapa gaya yang diberikan! [Jawaban: 10 N]

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan adalah gerak pada 1 garis lurus dimana kecepatan benda berubah (naik atau turun) secara beraturan

misal
kecepatan detik ke 1 = 2 m/s
kecepatan detik ke  2 = 4 m/s
kecepatan detik ke  3 = 6 m/s
kecepatan detik ke  4 = 8 m/s
kecepatan detik ke  5 = 10 m/s , dan seterusnya

Percepatan
Percepatan: besaran yang menunjukkan berapa kenaikan kecepatan setiap detiknya.

jika setiap detiknya kecepatan bertambah 2 m/s, maka percepatannya =  = 2 m/s²

Apabila percepatan 3 m/s², maka:
kecepatan detik ke 1 = 3 m/s
kecepatan detik ke 2 = 6 m/s
kecepatan detik ke 3 = 9 m/s dan seterusnya

percepatan a m/s² artinya setiap detik kecepatan benda bertambah a m/s.
dalam t sekon kecepatannya bertambah a.t m/s

karena kecepatan mula-mulanya V0 maka kecepatan akhir (Vt) :

Vt = V0 + at


Latihan:

1) Seekor menjangan dikejar oleh singa. Menjangan ini berlari dipercepat dengan percepatan 3 m/s². Hitunglah kecepatannya setelah 6 sekon. [Jawaban: 18 m/s]

2) Seorang sedang mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 10 m/s. Tiba-tiba ia dikejutkan oleh suara ledakan di gedung disampingnya. Ia segera mempercepat sepeda motornya. Dalam waktu 4 sekon kecepatannya sudah mencapai 18 m/s. Hitung percepatan sepeda motor itu.
[Jawaban: 2 m/s²]

3) Sebuah perahu motor sedang bergerak dengan kecepatan tertentu. Perahu ini kemudian dipercepat dengan percepatan 0,5 m/s² selama 4 sekon. Ternyata kecepatan perahu motor itu sekarang menjadi 8 m/s. Hitung kecepatan awal perahu itu. [Jawaban: 6 m/s]

4) Sebuah mobil bergerak dipercepat dengan percepatan 3 m/s². Kecepatan mobil berubah dari 10 m/s menjadi 19 m/s. Hitung berapa detik mobil itu dipercepat? [Jawaban: 3 s]



Perlambatan
Perlambatan adalah besaran yang menunjukkan pengurangan kecepatan tiap detik.

Perlambatan biasa diberi simbol negatif (-) atau tanda panah berlawanan arah kecepatan.

Latihan:

5) Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Benda mengalami perlambatan 2 m/s². Berapa lama benda bergerak hingga berhenti? (Catatan: Benda berhenti berarti kecepatan = 0)
[Jawaban: 4 s]

6) Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 25 m/s. Mobil mengalami perlambatan 5 m/s². Berapa
lama yang diperlukan mobil hingga kecepatannya menjadi 5 m/s? [Jawaban: 4 s]

Sumber: Fisika Gasing Bab 2 GLBB

Soal dan Penyelesaian: Gerak Lurus

Indikator Soal:
Siswa dapat membedakan jarak dan perpindahan
Siswa dapat membedakan kelajuan dan kecepatan

Soal:

Sebuah motor menempuh jarak 110 km dalam 2 jam, kemudian berbalik arah dan menempuh jarak 40 km dalam 30 menit.
Tentukan:
a. Jarak
b. Perpindahan
c. Kelajuan
d. Kecepatan


Penyelesaian:
a. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh benda. Jarak merupakan besaran skalar, hanya memiliki nilai, tidak tergantung (memiliki) arah.
Jarak = 110 km +  40 km = 150 km.

b. Perpindahan merupakan perubahan kedudukan suatu benda dalam selang waktu tertentu. Perpindahan merupakan besaran skalar, yaitu disamping memiliki nilai juga harus memiliki arah.
Misalnya motor mula-mula bergerak ke timur kemudian berbalik arah ke barat. Sehingga perpindahan = 110 - 40 = 70 ke timur (lihat resultan dua vektor)

c. Kelajuan didefinisikan sebagai hasil bagi jarak total yang ditempuh dengan waktu yang diperlukan. Kelajuan adalah besaran skalar.
Di atas didapat jarak = 150 km dan total waktu yang diperlukan = 2,5 jam, sehingga:
Kelajuan = 150 km/ 2,5 jam = 60 km/jam

d. Kecepatan merupakan besaran vektor. Kecepatan adalah hasil bagi perpindahan dengan waktu yang diperlukan.
Sebelumnya didapat perpindahan = 70 km ke timur dan waktu = 2,5 jam, sehingga:
Kecepatan = 70 km/ 2,5 jam = 28 km/jam ke timur


Buku Sumber:
Seribu Pena Fisika SMU Kelas 1, Marthen Kanginan, Erlangga, 1999

Resultan Dua Vektor

Apabila dua buah vektor gaya misalnya, F1 dan F2 membentuk sudut sebesar α , maka resultan kedua vektor itu adalah R.

Batas besar vektor resultan dari dua buah vektor:

1) Resultan 2 vektor dengan sudut apit α = 0ᵒ (dua vektor searah)

• Besar resultannya maksimum, yaitu jumlah aljabar kedua vektor itu. Rmaks = F1 + F2
• Arah resultannya searah dengan kedua vektor itu

2)Resultan 2 vektor dengan sudut apit α = 180ᵒ (dua vektor berlawanan arah)

• Besar resultannya minimum, yaitu selisih aljabar kedua vektor itu. Rmin = F1 - F2
• Arah resultannya searah dengan vektor terbesar

Latihan:

1. Dua buah gaya (setitik tangkap) saling tegak lurus besarnya masing-masing 3 N dan 4 N. Berapa besar resultan gaya tersebut?
2. Dua buah gaya (setitik tangkap) saling tegak lurus besarnya masing-masing 12 N dan 5 N. Berapa besar resultan gaya tersebut?
3. Dua buah vektor setitik tangkap, masing-masing besarnya 8 satuan dan 4 satuan. Kedua vektor saling mengapit sudut 60ᵒ. Tentukan resultan kedua vektor itu!
4. Dua buah vektor masing-masingnya 10 satuan, bertitik tangkap sama, jika resultan kedua vektor juga 10 satuan, tentukan sudut yang diapit kedua vektor tersebut!
5. Dua buah vektor mempunyai besar yang sama, dan resultan kedua vektor itu sama dengan nol, tentukan sudut apit kedua vektor tersebut!
6. Dua vektor gaya A dan B besarnya 20 N dan 10 N. Jika sudut antara kedua vektor itu adalah 60ᵒ tentukan besar A - B ! (Jawaban: 10√3 N)
7. Dua vektor gaya A dan B besarnya 5 N dan 4 N. Jika sudut antara kedua vektor itu adalah 60ᵒ tentukan besar A - B ! 
8. Jika besar vektor gaya A, B dan C masing-masing 24 N, 7 N dan 25 N, dan A + B = C, tentukan sudut antara A dan B! (Jawaban: 90ᵒ)

Sumber:
1700 Bank Soal Bimbingan Pemantapan Fisika untuk SMA/MA. Ahmad Zaelani dkk. Yrama Widya. 2007
FISIKA Peminatan Matematika dan Ilmu Alam untuk SMA/MA X. Sufi Ani Rufaida dan Sarwanto. Penerbit Mediatama. 2013

Penguraian Vektor ~ Bagian 2

Pada penjelasan sebelumnya kita sudah mengetahui bagaimana menguraikan sebuah vektor yang berimpit pada salah satu sumbu dari koordinat kartesius. Pada pembahasan kali ini kita akan mempelajari bagaimana menguraikan sebuah vektor yang membentuk sudut dengan sumbu x pada koordinat kartesius. Vektor itu akan diuraikan menjadi komponen-komponennya pada sumbu x dan sumbu y.

Sebagai contoh, kita meninjau sebuah vektor gaya F yang membentuk sudut ⊝ dengan sumbu horizontal x.

Dari trigonemetri kita dapatkan bahwa:

Komponen vektor gaya F pada sumbu x (komponen horizontal)
Fx = F . sin ⊝

Komponen vektor gaya F pada sumbu y (komponen vertikal):
Fy = F . sin ⊝


Contoh:
Sebuah roket diluncurkan dari tanah pada sudut 60ᵒ dengan kecepatan awal v₀ 120 m/s. Tentukan komponen-komponen kecepatan awalnya!

Penyelesaian:
Komponen horizontal v₀x = v₀ cos ⊝ = 120 cos 60ᵒ = 120 . ½  = 60 m/s

Komponen vertikal v₀y = v₀ sin ⊝ = 120 sin 60ᵒ = 120 . ½√3 = 60√3 m/s



Buku Sumber:
Greg Kerr-Physics for the International Baccalaureate-IBID Press (2009)

Penguraian Vektor ~ Bagian 1

Proses menemukan komponen-komponen vektor dinamakan penguraian vektor. Apabila ada dua buah vektor dijumlahkan akan menghasilkan satu buah vektor resultan. Maka pada penguraian vektor, satu buah vektor dapat diuraikan menjadi dua buah vektor, yaitu komponen-komponen vektornya.

Apabila kita menggunakan empat arah mata angin (Utara-Selatan-Timur-Barat) sebagai acuan koordinat, maka sebuah vektor 5 meter ke utara akan memiliki komponen vertikal 5 meter ke utara dan komponen horizontalnya adalah nol. Begitu juga sebuah vektor 10 meter ke timur memiliki komponen vertikal nol dan komponen horizontal 10 meter ke timur.

Pada bidang koordinat kartesius x-y, satu buah vektor dapat diuraikan menjadi dua komponen vektornya, yaitu komponen vektor pada arah sumbu x dan arah sumbu y.

Di bawah disajikan empat buah gambar diagram vektor pada koordinat kartesius. Pada kasus ini besaran vektor yang digambarkan adalah berimpit pada salah satu sumbu koordinat.

Gambar 1 di atas, menunjukkan sebuah vektor gaya F yang besarnya 5 N ke arah sumbu x positif. Vektor gaya F itu dapat diuraikan ke dalam komponen sumbu x (horizontal) dan sumbu y (vertikal).
Komponen vektor gaya F pada sumbu x: Fx = 5N
Komponen vektor gaya F pada sumbu y: Fy = 0

Gambar 2 di atas, menunjukkan sebuah vektor perpindahan r yang besarnya 4 meter ke arah sumbu y positif. Vektor perpindahan r itu dapat diuraikan ke dalam komponen sumbu x (horizontal) dan sumbu y (vertikal).
Komponen vektor perpindahan r pada sumbu x: rx = 0
Komponen vektor perpindahan r pada sumbu y: ry = 4 m,

Gambar 3 di atas, menunjukkan sebuah vektor kecepatan v yang besarnya 6 m/s ke arah sumbu x negatif. Vektor kecepatan v itu dapat diuraikan ke dalam komponen sumbu x (horizontal) dan sumbu y (vertikal).
Komponen vektor kecepatan v pada sumbu x: vx = -6 m/s
Komponen vektor kecepatan v pada sumbu y: vy = 0

Gambar 4 di atas, menunjukkan sebuah vektor percepatan a yang besarnya 3 m/s² ke arah sumbu y negatif. Vektor percepatan a itu dapat diuraikan ke dalam komponen sumbu x (horizontal) dan sumbu y (vertikal).
Komponen vektor percepatan a pada sumbu x: ax = 0
Komponen vektor percepatan a pada sumbu y: ay = -3 m/s²

Energi dan Perubahan Energi

Menurut A Dictionary of Physics Oxford, Energi adalah A measure of a system's ability to do work. Like work itself, it is measured in joules. Energy is conveniently classified into two forms: potential energy is the energy stored in a body or system as a consequence of its position, shape, or state (this includes gravitational energy, electrical energy, nuclear energy, and chemical energy); kinetic energy is energy of motion and is usually defined as the work that will be done by the body possessing the energy when it is brought to rest.

Energi adalah ukuran kemampuan sistem untuk melakukan kerja. Sebagaimana kerja, energi diukur dalam satuan Joule. Lebih lanjut dijelaskan bahwa untuk mudahnya, Energi diklasifikasikan ke dalam dua bentuk yaitu Energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial adalah energi yang tersimpan atau terkandung dalam benda atau sistem karena posisi, bentuk atau kedudukannya. Contoh dari energi ini diantaranya: energi gravitasi, energi listrik, energi nuklir, dan energi kimia. Sedangkan energi kinetik adalah energi gerak dan biasanya didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan oleh benda yang berenergi apabila benda itu dihentikan.

Beberapa jenis energi menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia yaitu sebagai berikut:
Energi atom: energi yang diperoleh dengan peleburan nuklir; tenaga atom;
Energi bebas: sebagian dari energi potensial yang dilepaskan dan dipakai untuk pekerjaan yang berguna;
Energi bersih: sejumlah energi yang terkandung dalam cadangan tubuh atau dalam hasil produksi, misal lemak badan, protein tubuh, air susu, telur, wol. atau tenaga;
Energi geotermal: panas yang terdapat di dalam bumi yang digunakan sebagai pembangkit tenaga;
Energi inti: energi yang dilepaskan oleh pembelahan inti atau paduan
inti;
Energi kinetik: energi yang disebabkan oleh gerak suatu massa; tenaga gerak;
Energi kotor: energi yang terkandung dalam bahan makanan yang dapat dimanfaatkan oleh binatang;
Energi matahari: sumber utama energi atmosfer yang penyebarannya di seluruh muka bumi merupakan pengendalian yang besar terhadap cuaca dari iklim, selain berpengaruh terhadap tanaman dan binatang;
Energi mekanis: kekuatan yang mampu menggerakkan atau memindahkan bagian-bagian rangkaian peralatan:
Energi metabolisme: jumlah energi yang didapat dari bahan makanan dan digunakan untuk metabolisme:
Energi nuklir: tenaga yang dikaitkan dengan reaksi nuklir;
Energi potensial: energi yang ada pd suatu benda km letak benda itu dalam medan gaya;
Energi putar: tenaga yang ditimbulkan dengan pemutaran sesuatu;
Energi tekan: tenaga yang ditimbulkan dengan penekanan sesuatu

Selanjutnya menurut Tim Mills ada energi panas (energi termal) yaitu ukuran energi kinetik total dari partikel pembentuk material (benda). Beberapa jenis energi yang tersimpan di antaranya adalah: Energi kimia dapat dilepaskan apabila terjadi reaksi kimia, misalnya pembakaran bahan bakar dan reaksi kimia dalam baterai). Energi nuklir tersimpan dalam inti atom dan dapat dilepaskan dalam reaksi inti atom. Energi potensial pegas disimpan suatu pegas karena pegas direnggangkan atau ditekan. Energi potensial pegas akan dilepaskan apabila pegas kembali ke bentuk atau ukurannya semula. Energi potensial gravitasi disimpan benda benda yang dinaikkan ke atas dari permukaan bumi. Energi ini akan dilepaskan manakala benda-benda itu jatuh ke bumi.

Ada yang mengibaratkan energi seperti uang. Uang baru memberikan manfaat manakala berubah bentuk. Uang tidaklah bermanfaat ketika masih berwujud uang. Uang tidak bisa dimakan atau tidak bisa diminum misalnya. Uang akan bermanfaat bagi pemilik uang setelah berubah bentuk. Uang dibelanjakan bakso, bakso bisa dimakan. Uang dibelikan es kelapa, es kelapa bisa diminum. Begitu lah energi. Energi kimia pada lilin misalnya akan bermanfaat ketika lilin dinyalakan. Ketika lilin menyala, energi kimia berubah menjadi cahaya dan panas. Cahaya dan panas inilah yang bermanfaat bagi manusia. Contoh lain adalah energi listrik pada motor bermanfaat bagi manusia manakala sudah diubah menjadi energi kinetik (gerak). Karena pergerakan motor, manusia bisa bepergian ke mana saja yang diinginkan. Energi listrik itu juga bisa menimbulkan cahaya dan panas. Masih banyak lagi contoh perubahan energi yang bermanfaat bagi manusia? Dapatkan kamu menyebutkan contoh yang lain? Tuliskanlah di kolom komentar :)

Sumber:
A Dictionary of Physics Oxford
Kamus Besar Bahasa Indonesia (Aplikasi Windows)
Tim Mills-Physics at a Glance-Manson (2008)

Medan Gravitasi vs Gaya Gravitasi

Medan gravitasi adalah daerah atau ruang dimana benda dengan massa tertentu masih merasakan adanya gaya gravitasi. Selama kita tinggal di bumi, kita sudah terbiasa dengan adanya medan gravitasi akibat adanya gaya gravitasi bumi.

Gaya gravitasi antara benda bermassa dengan bumi disebut juga sebagai gaya berat atau berat, dalam bahasa Inggris yaitu Weight (W). Berat selalu mengarah ke pusat bumi.

Medan gravitasi arahnya menuju ke pusat bumi. Pada jarak yang semakin menjauh dari bumi, besarnya medan gravitasi semakin kecil. Hanya saja berkurangnya medan gravitasi itu relatif sangat kecil. Tidak terjadi perubahan yang cukup signifikan hingga jarak sekitar 20 km di atas permukaan bumi.

Misalnya suatu benda A bermassa 1 kg ketika di permukaan bumi memiliki berat sekitar 9,8 N. Apabila benda A dibawa ke atas hingga berjarak 6400 km dari permukaan bumi, beratnya sekarang hanya sekitar 2,5 N.

Di permukaan bumi, medan gravitasi bumi yang bekerja pada massa benda 1 kg adalah sekitar 9,8 N (seringkali dibulatkan menjadi 10 N untuk memudahkan perhitungan).

Seberapa gaya berat per 1 kg massa benda adalah merupakan seberapa kuat medan gravitasi bumi. Sehingga kuat medan gravitasi (dituliskan dengan notasi g) didefinisikan sebagai gaya berat per kilogram massa.

Gaya berat = masssa x kuat medan gravitasi.

Sehingga:

Kuat medan gravitasi = Gaya berat/massa

Karena satuan gaya berat adalah N dan satuan massa adalah kg, maka satuan kuat medan gravitasi adalah N/kg.

Kaitan dengan Hukum II Newton

Hukum II Newton menyatakan bahwa gaya resultan sama dengan massa dikali percepatan.

F = m. a

Atau percepatan (satuan m/s.s) merupakan hasil bagi berat (satuan N) dengan massa (satuan kg).

a = F/m --> a = W/m

Apabila sebuah benda jatuh bebas, maka gaya yang bekerja pada benda hanyalah gaya berat W. 

Dimana besarnya W = m.g --> g = W/m

Dari sini percepatan pada peristiwa jatuh bebas adalah ekivalen dengan kuat medan gravitasi.

a = 10 m/s.s

g = 10 N/kg

Semua benda bermassa akan jatuh dengan percepatan sekitar 10 m/s.s (dianggap tidak ada gaya hambat udara).

Massa sebuah benda adalah sama dimanapun berada, baik di bumi ataupun di bulan. Benda A massanya 5 kg ketika di bumi, maka ketika benda A di bawa ke bulan massanya tetap 5 kg. Benda B massanya 1 kg ketika di bumi, maka ketika di bulan massa benda B tetap 1 kg.

Sedangkan berat dari benda itu tidak sama dimanapun berada. Berat benda itu tidak akan sama ketika di bumi dan ketika di bulan. Berat benda ini tergantung pada kuat medan gravitasi yang bekerja. Berat benda A ketika di bulan 8 N sedangkan ketika di bawa ke bumi beratnya 50 N. Begitu juga berat benda B ketika di bulan 1,6 N tetapi menjadi 10 N ketika di bumi.

Ketika di bumi, benda A 5 kg dan benda B 1 kg yang dijatuhkan akan mengalami percepatan 10 m/s.s . Ketika di bulan, benda A 5 kg da benda B 1 kg yang dijatuhkan akan mengalami percepatan 1,6 m/s.s.

Percepatan gravitasi di bumi besarnya sekitar 10 N/kg sedangkan di bulan percepatan gravitasi adalah 1,6 N/kg.

Sumber: Tim Mills-Physics at a Glance-Manson (2008)

Persamaan Fisika di balik Desain Termometer

Kita sering melihat atau menggunakan termometer sebagai alat ukur suhu. Termometer raksa yang sering kita gunakan terlihat sangat sederhana. Hanya beupa pipa kaca yang mengandung raksa di dalamnya. Posisi permukaan raksa dalam kolom menentukan suhu yang diukur.

Namun, di balik bentuknya yang sederhana, banyak persamaan-persamaan fisika yang diperhitungkan dalam medesain termometer tersebut. Beberapa di antaranya sebagai berikut.
1) Persamaan konduktivitas panas. Kalor dari benda yang diukur harus dapat bertukar/berpindah secara cepat dengan raksa di dalam termometer. Kalor dari luar (jika suhunya lebih tinggi dari suhu raksa) harus berpindah cepat ke dalam dan memanaskan raksa. Sebaliknya, kalor dari raksa harus segera berpindah keluar (jika benda yang diukur memiliki suhu lebih rendah). Dengan demikian, raksa dengan segera mencapai suhu yang sama dengan suhu benda yang diukur. Laju aliran kalor ditentukan oleh konduktivitas termal kaca dan ketebalan kaca. Makin tipis kaca maka kalor mengalir lebih cepat. Itu sebabnya dinding kaca termometer sangat tipis. Termometer yang dijual di pasaran memiliki dinding dengan ketebalan 0,1 mm – 0,15 mm.

2) Persamaan pemanasan atau pendinginan. Jika benda menerima kalor atau melepas kalor maka suhunya bertambah atau berkurang. Besarnya perubahan suhu berbanding terbalik dengan kalor jenis. Dengan kalor jenis yang kecil maka suhu berubah cukup besar walaupun hanya menerima atau melepas kalor yang sedikit. Akibatnya, benda tersebut akan cepat mengalami perubahan suhu. Jadi, agar pembacaah suhu dapat diperoleh lebih cepat maka zat cair di dalam termometer harus memiliki kalor jenis yang sangat kecil. Kalor jenis raksa hanya 0,140 J/g K. Bandingkan dengan kalor jenis air 4,186 J/g K (sekitar 30 kali kalor jenis air raksa). Jadi kalau kita menggunakan air sebagai zat cair dalam termometer maka kita perlu menunggu sekitar 30 kali lebih lama untuk mendapatkan pembacaan suhu.

3) Persamaan pemuaian termal. Ketika benda mengalami kenaikan suhu maka benda tersebut memuai. Perubahan volume yang terjadi berbanding lurus dengan volume mula-mula, dengan perubahan suhu, dan koefieisn muai volume. Agar terdeteksi perubahan volum yang cukup besar maka volume mula-mula tidak boleh terlalu sedikit. Oleh karena itulah dalam termometer terdapat kantong penyimpanan raksa di dasar termometer. Guna bagian ini adalah untuk menghasilkan perubahan volum yang signifikan walaupun perubahan suhu tidak yang dikur terlalu besar. Kalau air raksa hanya tertampung dalam kolom kecil maka perubahan volum hampir tidak akan term atai sehingga kita sulit mengamati suhu. Volum raksa dalam kantong di dasar termometer sekitar 0,1 cm3.

4) Perbedaan koefisien muai termal. Kaca juga memuai ketika mengalami kenaikan suhu. Namun, pemuaian tersebut tidak boleh menyamai pemuaian raksa karena akan menyebabkan kolom air raksa hampir tidak mengalami perubahan panjang. Ternyata koefisien muai volum raksa 21 kali koefisien muai kaca. Dengan demikian dapat kita katakan kaca hampir tidak mengalami pemuaian.

5) Ukuran kolom kecil. Perubahan volume air raksa dalam kantong akan diamati sebagai kenaikan raksa dalam kolom sebagai indikator suhu. Agar kenaikan kolom mudah diamati meskipun perubahan suhu cukup kecil maka diameter kolom harus sangat kecil. Dengan diamater (luas penampang kolom sangat kecil) maka perubahan volume yang sedikit pada kantong air raksa (perubahan suku yang kecil) akan dihasilkan perubahan ketinggian raksa dalam kolom yang mudah diamati.

6) Efek kapilaritas. Namun, ukuran kolom tidak boleh terlampau kecil karena efek kapilaritas akan muncul. Jika muncul efek kapilaritas maka perubahan ketinggian kolom bukan semata-mata akibat pemuaian tetapi juga akibat tegangan permukaan zat cair. Diameter optimal kolom termometer air raksa sekitar 0,140 mm.

7) Kohesi dan adhesi. Zat cair yang digunakan juga tidak boleh membasahi dinding kaca agar permukaan kaca selalu bersih meskipun semula dikenai zat cair. Gaya adhesi antara molekul kaca dengan zat cair harus lebih kecil daripada gaya kohesi antar molekul zat cair. Dan ini dipenuhi oleh raksa.

Di masa depan mungkin para ahli akan membuat termoeter dari bahan yang lebih unggul dari kaca, yaitu memiliki konduktivitas termal lebih tinggi dari kaca, lebih kuat dari kaca sehingga dinding dapat dibuat lebih tipis, memiliki kapasitas kalor lebih becil dari kaca, dan memiliki koefisien volum lebih kecil dari kaca. Dan salah satu kandidat adalah carbon nanotube.

sumber: Facebook Mikrajudin Abdullah

Notasi dan Penggambaran Vektor

Vektor merupakan besaran yang memiliki nilai dan arah. Beberapa contoh dari besaran vektor antara lain adalah perpindahan, kecepatan, percepatan dan gaya.

Sedangkan besaran skalar adalah besaran yang tidak mempunyai arah. Besaran skalar hanya mempunyai nilai. Contoh dari besaran skalar adalah panjang, massa, suhu, volume dan waktu.

Notasi vektor

Sebuah vektor dapat dinyatakan dengan notasi sebagai berikut:

Pertama, dicetak dengan satu huruf tebal atau Bold. Ini berlaku untuk tulisan yang dicetak misalkan di koran atau buku.

Kedua, dituliskan dengan satu huruf yang diberi tanda anak panah di atasnya. Ini berlaku untuk tulisan yang ditulis dengan tangan di buku catatan atau ditulis tangan di papan tulis misalnya.

Penggambaran vektor

Sebuah vektor dapat digambarkan dengan satu anak panah. Panjang anak panah merupakan nilai vektor. Sedangkan arah anak panah merupakan arah vektor.

Arah vektor dapat dinyatakan Empat arah mata angin yaitu utara timur selatan barat. Arah vektor juga dapat dinyatakan dengan besar sudut terhadap sumbu x positif. Sudut positif adalah berlawanan dengan arah jarum jam.

Sumber: fisika peminatan matematika dan ilmu alam untuk SMA atau SMA kelas 10, penulis Sofi Ani Rufaidan dan Sarwanto, penerbit Mediatama. Tahun 2013. Surakarta.

Trik Perpangkatan Angka Antara 90 dan 99

Fisika identik dengan matematika.  Meski fisika bukan matematika, kebanyakan soal fisika mensyaratkan penguasaan keterampilan matematika. Matematika sebagai alat untuk memahami fisika. Matematika sebagai alat bantu untuk belajar fisika. Untuk itu operasi dasar matematika mutlak diperlukan untuk belajar fisika: tambah, kurang, bagi dan kali.

Nah, tulisan ini mengetengahkan trik perkalian angka yang sama atau perpangkatan. Trik ini khusus berlaku untuk angka antara 90 dan 99.

Contoh pertama: Berapakah hasil dari 97 x 97? (97 pangkat 2)

Trik matematika untuk menjawab soal matematika di atas adalah sebagai berikut:

Langkah 1:

Kurangi angka dari 100 yaitu:

100 - 97 = 3

Langkah 2:

Kurangi angka (dari langkah 1) dari angka awal yaitu:

97 - 3 = 94

Langkah 3: 

Pangkatkan hasil dari langkah 1 (tambahan: jika hasilnya adalah satu digit letakkan 0 di depannya) yaitu:

3 x 3 = 09

Langkah 4:

Letakkan hasil dari langkah 3 di sebelah kanan hasil dari langkah 3 sehingga didapat hasil akhir;

94_09 = 9409

Sehingga

97 x 97 = 9409

Contoh kedua: Berapakah hasil dari 98 x 98?

Jawabnya:

Langkah 1: 100 - 98 = 2

Langkah 2: 98 - 2 = 96

Langkah 3: 2 x 2 = 04

Langkah 4: 96_04

Sehingga hasil dari 98 pangkat 2 atau hasil perkalian: 98 x 98 = 9604

Nah, Silakan dicoba ya!

Syarat dan ketentuan berlaku: hanya untuk angka antara 90 dan 99 :)

Sumber: Math Tricks Application

Besaran Vektor

Ketika kita mempelajari gerak dalam pelajaran fisika misalnya, kita akan melibatkan berbagai besaran yang digunakan. Contohnya adalah besaran jarak(distance), perpindahan (displacement), kelajuan (speed), kecepatan (velocity), percepatan (acceleration), gaya (force), massa (mass), momentum, energi, usaha (work), daya (power), dan lain sebagainya. Semua besaran tersebut dapat dibagi dalam dua kategori besaran, yaitu besaran vektor dan besaran skalar.

Besaran vektor adalah besaran yang memiliki besar dan arah. Sehingga dengan kata lain besaran skalar adalah besaran yang memiliki besar saja. Besaran vektor akan memudahkan kita memahami kajian gerak dan gaya yang terjadi pada dua dimensi.

Contoh dari besaran vektor adalah perpindahan (displacement), kecepatan (velocity), percepatan (acceleration) dan gaya (force). Setiap dari besaran ini adalah unik, berbeda dari besaran lainnya. Semuanya memiliki besar dan memiliki arah sekaligus. Sebagai contoh, misalnya pak guru atau bu guru mu mengatakan bahwa “ada sekantong batu akik letaknya di luar kelasmu. Kamu bisa menemukannya dengan berpindah sejauh 20 meter”. Pernyataan ini akan membuatmu tertarik untuk menemukan kantong itu. Akan tetapi ada sesuatu yang kurang tampaknya. Ya, kamu akan menjadi kebingungan apabila informasi yang diberikan hanya sebatas itu saja. Dua puluh meter dari tempatmu berada. Dimanakah gerangan? Ke arah mana kamu mestinya bergerak berpindah? Apakah maju ke depan, mundur ke belakang, berpindah ke samping kanan atau ke samping kiri? Atau malah ke arah yang sama sekali di luar dugaanmu?

Kamu bisa menemukan kantong berisi batu akik itu hanya apabila kamu berpindah. Untuk itu kamu harus melakukan perpindahan. Perpindahan sejauh 20 meter. Akan tetapi itu saja tidak cukup. Perpindahan mensyaratkan arah. Sehingga pernyataan di atas baru memberikan kejelasan apabila disebutkan ke arah mana kamu harus berpindah.

Berbeda halnya jika gurumu memberikan keterangan yang bunyinya misalnya, “Kantong batu akik itu berada di luar kelasmu. Untuk menemukannya, kamu harus berpindah dari tengah kelas sejauh 20 meter pada arah 30 derajat ke barat. Nah, pernyataan yang baru ini memberikan deskripsi lengkap bagaimana perpindahan yang harus kamu lakukan. Pernyataan itu sudah mendeskripsikan perpindahan sebagai vektor, yaitu memiliki besar 20 meter dan arah 30 derajat ke barat. Besar dan arah dari besaran vektor akan menjadi relatif berdasarkan titik acuan atau titik awal. Besaran vektor tidak dapat digambarkan tanpa memuat besar dan arah yang dimilikinya.

Disadur dari http://www.physicsclassroom.com/class/vectors

Beberapa Konsep Usaha atau Kerja

Usaha atau Work (W) dalam fisika:

W = F . d

Usaha atau kerja adalah hasil perkalian perpindahan sebuah benda dengan komponen gaya yang beraksi pada benda tersebut, komponen gaya tersebut sejajar dengan arah gerak bendanya.

Apabila sebuah gaya F (Force) yang mengakibatkan perpindahan (displacement) d itu membentuk sudut q terhadap arah gaya, maka usaha atau kerja yang berlaku adalah:

W = F . d . cos q

Contoh: Sebuah kotak ditarik sepanjang lantai seperti gambar 1. Kotak berpindah sejauh 10 m, dan gaya tariknya sebesar 5 N yang membentuk sudut 30° diatas garis horizontal.

Maka, komponen gaya yang sejajar pada perpindahan 10 m adalah (5 N) (cos 30°).
W = (5 N . cos 30°) (10 m)
W = 25 √3 N.m.

Selanjutnya konsep usaha atau kerja yang lain:

1 Newton meter disebut juga satu Joule, dituliskan 1 J.

Usaha atau Kerja adalah besaran skalar, begitu juga Energi. Satuan usaha dan energi adalah sama.

Usaha dapat bernilai negatif , ini terjadi apabila arah gaya yang diberikan berlawanan dengan arah perpindahan.

Karena usaha adalah besaran skalar, tanda negatif  tidak menunjukkan arah sebagaimana pada besaran vektor.

Meskipun pada sebuah benda bekerja gaya, namun jika benda tidak berpindah maka usaha yang dilakukan adalah nol.

Jika gaya dan perpindahan tegak lurus, maka usaha yang dilakukan adalah nol (cos 90° = 0).

Usaha terbesar yang dilakukan oleh sebuah gaya terjadi ketika arah perpindahan dan arah gaya sama.

Usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada suatu benda sama dengan jumlah usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya. W = W1 + W2 + W3 + ...

Apabila grafik antara gaya dan perpindahan (grafik F - d) diketahui, maka usaha yang dilakukan oleh gaya selama perpindahan sama dengan luas daerah yang dibatasi  oleh grafik dan sumbu d. Usaha bernilai positif jika luas daerah berada di atas sumbu d, sedangkan usaha bernilai negatif jika luas daerah berada di bawah sumbu d.

W = Luas I - Luas II
W = Luas Trapesium - Luas segitiga

Very Important Points of Gravitation

Mass of a body remains same everywhere but weight of a body is different at different places due to variation of g.

Mass of body is measured by physical balance and weight of body is measured by spring balance.

At the centre of earth g = 0 and hence weight =0.

Value of g is maximum at the poles and minimum at the equator.

Escape velocity does not depend upon (i) Mass of the body (ii) The direction of projection and (iii) The shape and size of the body.

Escape velocity at the moon is very low and because of very low escape velocity, there is practically no atmosphere, since root mean square velocity of gas molecules is more than the escape velocity for the moon.

Orbital velocity and time period of a satellite do not depend upon the mass of the satellite but they depend upon the mass of the planet.

Work done by a satellite is zero.

Resultant force acting on satellite is not zero but a gravitational force acts on it due to the planet which provides necessary centripetal force.

Satellite is a freely falling body. If a satellite stops revolving then it will fall in the planet.

Weight of a body in an artificial satellite is zero because whole weight of body is used as centripetal force.

Angular momentum remains constant in planetary orbits.

From: Science Vision, January 2001. topic on physics; Universal Gravitation, Motion of Satellites, Escape Velocity By Dr. R.V.S. Chauhan.

Penjelasan Keadaan Tanpa Bobot (Weightlessness)?

Banyak dari kita yang memahami bahwa astronot di ruang angkasa mengalami keadaan tanpa bobot oleh karena di ruang angkasa tidak ada gravitasi sehingga para astronot tersebut dapat "melayang" dan seperti tidak memiliki berat! Ini adalah salah satu kesalahan konsep fisika yang paling sering terjadi.

Weightlessness (keadaan tanpa bobot) hanyalah sebuah sensasi psikologis dan bukan berkaitan dengan kehilangan berat dalam arti sesungguhnya. Keadaan ini terjadi ketika tidak ada benda dari luar yang bersentuhan atau menopang badan kita, sehingga tidak ada gaya kontak, jadi kita seperti "merasa kehilangan berat". Pada keadaan tanpa bobot, gaya gravitasi akibat tarikan bumi (berat) merupakan gaya satu-satunya yang masih bekerja! bahkan meskipun di ruang angkasa, gaya gravitasipun tetap ada!

Kitapun di bumi dapat mengalami sensasi weightlessness, misalkan ketika kita menaiki roller coaster dimana ketika melewati suatu puncak bukit, badan kita terangkat dan tidak bersentuhan dengan kursi roller coaster. Saat "melayang di udara ini" kita dikatakan mengalami weighlessness!

Bahkan, para astronot biasanya melakukan latihan keadaan tanpa bobot ini dengan pesawat yang terbang pada ketinggian dan kemiringan tertentu lalu "terjun bebas" untuk mendapatkan keadaan tanpa bobot selama sekitar 25 detik, sehingga mereka di dalam pesawat akan seperti melayang!

sumber

Peristiwa Kehilangan Berat

Mengapa kita merasakan adanya berat pada tubuh kita? Kita merasakan berat jika pada tubuh kita bekerja gaya gravitasi bumi dan kaki (atau bagian tubuh kita yang lain) ditopang oleh suatu benda, misalnya lantai atau kursi. Jadi, pada tubuh kita bekerja dua gaya sekaligus, yaitu gaya gravitasi dan gaya topang oleh benda lain. 

Adanya gaya topang tersebut menimbulkan reaksi pada otot tubuh dan kita merasakannya sebagai gaya berat. Namun, jika gaya topang tersebut tidak ada, maka reaksi yang "khas" dari otot kita tidak ada dan kita merasakan seolah-olah tidak memiliki berat.

Kita merasakan kehilangan berat ketika kita jatuh. Bagi anda yang pernah naik pesawat, kehilangan berat terasa ketika pesawat tiba-tiba "terperosok ke bawah" akibat tekanan udara di luar pesawat berkurang secara tiba-tiba. Dari penjelasan ini jelas bahwa kehilangan berat tidak berarti bahwa tidak ada gaya gravitasi yang bekerja pada tubuh. Gaya gravitasi itu tetap ada, hanya saja tubuh kita tidak merasakannya karena tidak adanya gaya penopang tubuh.

Fenomena kehilangan berat menjadi masalah serius bagi para astronaut. Selama berada di luar angkasa, otot atau tulang hampir tidak berfungsi karena tidak menahan beban. Para astronaut hanya melayang-layang dalam ruang pesawat luar angkasa. 

Masalah akan timbul ketika mereka kembali ke bumi. Otot-otot dan tulang yang tidak pernah dipakai selama berada di luar angkasa, secara tiba-tiba menahan beban tubuh. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan tulang dan otot tersebut. Untuk menghindari masalah maka selama berada di dalam pesawat luar angkasa, para astronaut harus melakukan olah raga secara rutin (ada ruangan dalam pesawat luar angkasa yang dilengkapi

dengan peralatan olah raga). Tujuannya agar otot dan tulang tetap merasakan adanya beban. Cara lain adalah dengan mengurangi lamanya berada di luar angkasa.

Tantangan berat yang dihadapi Badan Antariksa Amerika Serikat (NASA) saat ini adalah berkaitan dengan upaya mengirimkan manusia ke planet Mars. Lama waktu perjalanan ke Mars diperkirakan sekitar 9 bulan, kemudian 9 bulan untuk perjalanan kembali ke Bumi, dan astronaut harus tinggal di Mars sekitar 1,5 tahun. Mengapa 1,5 tahun? Karena para astronaut harus menunggu agar posisi Bumi-Mars berada pada jarak yang paling dekat sehingga jarak yang ditempuh pesawat luar angkasa menjadi lebih pendek.

Sumber: Fisika  SMA dan MA untuk kelas XI. Mikrajuddin Abdullah. Penerbit: Gelora Aksara Pratama. Depdiknas Pusat Perbukuan Tahun Anggaran 2007

Pengertian Satelit dan Satelit Geostasioner

Menurut kamus lengkap fisika Oxford, satelit ada dua. Pertama, satelit alam atau natural satellite, yaitu benda alam yang berukuran relatif kecil yang mengitari sebuah planet. Misalnya, satu-satunya satelit alam bumi yaitu bulan. Kedua, satelit buatan atau artificial satellite, yaitu wahana angkasa luar yang dibuat manusia yang mengitari bumi, bulan, matahari atau planet. Satelit buatan digunakan untuk berbagai macam kegunaan. Misalnya, satelit komunikasi digunakan untuk meneruskan sinyal telepon, radion dan televisi ke sekeliling permukaan lengkung bumi.

Ada dua jenis satelit komunikasi. Pertama, satelit pasif yang memantulkan sinyal dari satu titik ke titik lain di atas permukaan bumi. Kedua, satelit aktif yang mampu menguatkan dan memancarkan kembali sinyal yang diterima. Satelit astronomi diperlengkapi kemampun mengumpulkan dan memancarkan informasi astronomi dari angkasa luar ke bumi, termasuk keadaan atmosfer bumi, yang sangat bermanfaat bagi prakiraan cuaca.

Satelit Geostasioner

Satelit buatan bergerak mengelilingi bumi dengan lintasannya yang berbentuk bundar lingkaran. Satelit buatan itu hanya digunakan untuk kepentingan komunikasi apabila satelit-satelit itu tetap diam di tempat yang sama. Bumi menyelesaikan satu putaran penuh dalam satu hari, dan agar satelit buatan tetap berada di atas bumi di titik yang sama, sebuah satelit harus melingkari bumi dengan laju yang sama dan harus memiliki sumbu rotasi yang sama dengan bumi. Agar memungkinkan hal itu, satelit-satelit diletakkan pada posisi di atas equator. Satelit-satelit tersebut disebut satelit geoastasioner.

Satelit-satelit geostasiner dapat digunakan sebagai satelit TV. Sebuah perusahaan penyiaran TV memancarkan suatu sinyal mikrowave pada frekuensi yang telah ditentukan (12 - 14 GHz) dari pemancar yang ada di bumi, frekuensinya dinamakan frekuensi uplink. Kemudian satelit menerima sinyal dan memancarkannya kembali ke bumi dalam frekuensi yang berbeda yaitu frekuensi downlink. Frekuensi downlink harus berbeda untuk menghindari interferensi (gangguan) dengan sinyal uplink. 

Ketika mencapai bumi, sinyal difokuskan menggunakan parabola dan diterjemahkan oleh receiver. Karena satelit ini jauh dari Bumi, sinyal akan mencakup area yang luas. Satelit TV menggunakan sinyal digital terkompresi; frekuensi tinggi (12-14 GHz) memberikan bandwidth yang luas, memungkinkan transfer data yang cepat. Sinyal dari satu satelit dapat memancarkan ke banyak saluran TV, hingga mencapai 200 saluran TV.

pebedaan orbit geostasioner dan orbit polar

Gambar diatas memperlihatkan perbandingan orbit polar dan geostasioner. Satelit Polar dapat mengorbit Bumi pada ketinggian hanya 1000 km dengan waktu periode 2 jam. Satelit geostasioner selalu di atas titik yang sama dan mengorbit Bumi sekali sehari pada ketinggian 35.786 km.

Referensi:
Chris Hamper. Pearson Baccalaurete. Higher Level Physics for the IB Diploma. Pearson Education Limited. 2009
Kamus Lengkap Fisika Oxford. Alan Isaacs, BSc, PhD. DIC. Penerbit Erlangga, Tahun 1997

Beberapa Konsep Gerak Parabola

Ide untuk menganalisis gerak parabola telah dikemukakan oleh Galileo dalam tulisannya yang berjudul “ Discources on Two New Science”.

Gerak parabola dapat dianalisis dengan meninjau gerak lurus beraturan pada sumbu horizontal (sumbu x) dan gerak lurus berubah beraturan pada sumbu vertikal (sumbu y) secara terpisah.

Tiap gerak ini tidak saling mempengaruhi, tetapi gabungannya tetap menghasilkan gerak parabola.

Gerak lurus berubah beraturan pada sumbu y merupaka akibat dari adanya percepatan gravitasi yang disebabkan oleh bumi.

Pada perhitungan menggunakan rumus gerak lurus berubah beraturan nilai percepatan a sama dengan negatif percepatan gravitasi bumi g, sehingga a = - g.

Ketika benda bergerak mengikuti gerak lintasan parabola, semakin ke atas kecepatan benda semakin berkurang sehingga pada saat benda mencapai titik tertinggi kecepatannya sama dengan nol, sedangkan kecepatan dalam arah sumbu x tidak mengalami perubahan (tetap).

Untuk mencapai titik terjauh diperlukan waktu sebanyak dua kali waktu untuk mencapai titik tertinggi.

Jarak terjauh (jarak horizontal ke titik terjauh) sama dengan dua kali jarak horizontal ke titik tertinggi pada sumbu x.

Jangka Sorong untuk Mengukur Besaran Panjang

Salah satu alat ukur fisika dasar adalah Jangka Sorong atau dalam bahasa Inggris disebut Vernier Caliper. Jangka sorong adalah alat yang digunakan untuk mengukur besaran panjang, yakni digunakan dalam hal pengukuran diameter luar, diameter dalam dan kedalaman lubang, dengan ketelitian tertentu. 

Jangka sorong terdiri dari dua pasang "rahangg': sepasang untuk pengukur luar dan sepasang untuk pengukur dalam. Dari pasangan itu ada rahang yang tak bergerak, disebut rahang tetap, dan ada yang dapat digeser-geser, disebut rahang geser. Pada rahang tetap terdapat batang skala yang diberi skala dalam cm dan mm.

Gambar Jangka Sorong

Keterangan gambar:

a. Rahang pengukur bidang lubang

b. Rahang tetap

c. Rahang bergerak

d. Skala utama (metrik dan inci)

e. Skala nonius (metrik dan

f. Mur pengunci

g. Batang pengukur

Skala pada jangka sorong ada 2, yaitu skala utama skala nonius.

1. Skala utama terdiri dari skala standar yang pembagiannya sama seperti pada penggaris biasa.
2. Skala nonius dibagi ke dalam beberapa bagian tertentu, berdasarkan ketelitian yang dibuat oleh jangka sorong yang bersangkutan.

Jangka sorong memiliki berbagai macam tingkat ketelitian, di antaranya :

a. Dengan ketelitian 0,1 mm.

Pada skala nonius, 9 mm dibagi menjadi 10 bagian yang sama. Jadi 1 skala panjangnya : 9/10 mm. Satu bagian skala utama panjangnya 1 mm. 

Selisih dari kedua skala ini adalah : 1 mm - 0,9 mm = 0,1 mm. Jadi jangka sorong ini ketelitiannya 0,1 mm. 

b. Dengan ketelitian 0,05 mm

Pada skala nonius, 39 mm dibagi menjadi 20 bagian yang sama. Jadi 1 skala 39 panjangnya : 39/10 mm = 1,95 mm. Dua bagian skala utama panjangnya 2 mm.

Selisih dari kedua skala ini adalah: 2 mm - 1,95 mm = 0,05 mm. Jadi jangka sorong ini ketelitiannya 0,05 mm.

c.  Dengan ketelitian 0,02 mm

Pada skala nonius, 49 mm dibagi menjadi 50 bagian yang sama. Jadi 1 skala panjangnya: 49/10 = 0,98 mm. Satu bagian skala utama panjangnya 1 mm. Selisih dari kedua skala ini adalah: 1 mm - 0,98 mm = 0,02 mm.

Jadi jangka sorong ini ketelitiannya 0,02 mm

Sesuai dengan fungsinya untuk mengukur diameter luar, diameter dalam dan kedalaman lubang, posisi benda untuk tiap pengukuran tersebut tidaklah sama, sebagaimana gambar berikut:

1) posisi benda pada pengukuran diameter luar

2) posisi benda pada pengukuran diameter dalam

3) posisi benda pada pengukuran kedalaman lubang

Referensi:

Fisika 1 untuk Sekolah Menengah Umum kelas 1. Nyoman Kertiasa. Jakarta: Depdikbud. 1996

Pedoman Pendayagunaan Laboratorium dan Alat Pendidikan IPA. Jakarta: Depdikbud. 1994.