SUHU DAN KALOR

Pengertian Suhu
Masih ingatkah dengan besaran-besaran pokok ? iya, suhu merupakan salah satu dari tujuh besaran pokok. Dalam fisika suhu atau temperatur di definisikan sebagai suatu besaran fisis yang menyatakan panas dinginnya suatu benda. Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer. Satuan suhu bermacam macam ada celsius, kelvin, reamur, fahrenheit.satuan suhu dalam sistem SI adalah kelvin.

Alat ukur suhu
Seperti yang sudah disebutkan di atas suhu dapat diukur menggunakan termometer. Termometer pertama kali dibuat oleh seorang ilmuwan dari Italia yang bernama Galileo Galilei. Pembuatan termometer menggunakan prinsip perubahan volume. Termometer menggunakan air raksa atau alkohol, karena warnanya mengkilat sehingga mudah dibaca dan tidak membasahi dinding termometer.

Ada beberapa jenis termometer yaitu :
1. Termometer Laboratorium
Termometer laboratorium digunakan untuk mengukur suhu air yang sedang dipanaskan maupun didinginkan. Termometer leboratorium menggunakan raksa. Termometer laboratorium banyak dijumpai di laboratoium. Skala termometer laboratorium 0⁰C sampai 100⁰C
2. Termometer Ruang
Termometer ruang digunakan untuk mengukur suhu di dalam ruangan. Skala termometer ruang -50⁰C sampai 50⁰C
3. Termometer Klinis
Termometer klinis digunakan untuk mengukur suhu badan. Penggunaan termometer ini biasanya dijepit diketiak atau siku. Termometer klinis menggunakan air raksa.
4. Termometer Six-Bellani
Thermometer Six-bellani digunakan untuk mengukur suhu tertinggi dan suhu terendah dalam selang waktu tertentu. Termometer ini juga disebut termometer maxsimum minimum.

Skala pada temometer :
1. Termometer skala Celsius 
Titik didih air pada termometer ini 100°C sedangkan titik bekunya 0°C.
2. Temometer skala Reamur
Titik didih air pada termometer ini 80°R sedangkan titik bekunya 0°R
3.

Termometer skala Fahrenheit
Titik didih air pada termometer ini 212°F sedangkan titik bekunya 32°F.
4. Termometer skala Kelvin
Titik didih air pada termometer ini 373,15 K sedangkan titik bekunya 273,15 K
Perbandingan skala suhu celsius : reamur : fahrenheit = 5 : 4 : 9

termometer dan skalanya

Pengertian kalor
Kalor atau panas dalam fisika didefinisikan sebagai energi yang mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Satuan kalor dalam SI adalah Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori.
1 kalori = 4.2 joule dan 1 joule = 0.24 kalori.

Pengaruh kalor terhadap benda.
Kalor yang mengalir pada suatu benda akan memberikan beberapa pengaruh. Berikut pengaruh kalor terhadap benda :
a. Pengaruh kalor terhadap suhu benda
Kalor yang diterima atau dilepaskan oleh suatu benda akan menyebabkan suhu benda berubah. Benda yang melepas kalor suhunya akan berkurang sedangkan benda yang menerima kalor suhunya akan meningkat.
b. Pengaruh kalor terhadap wujud benda
Selain menyebabkan perubahan suhu terhadap suatu benda yang melepas ataupun menerimanya, kalor juga menyebabkan benda berubah wujud. Masih ingatkah apa saja perubahan wujud benda ? ada 6 perubahan wjud dalam fisika yaitu melebur atau mencair, membeku, menguap, mengembun, mengkristal dan menyublim.

GLB DAN GLBB

Gerak lurus beraturan

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu obyek, dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap atau tanpa percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu.

dengan arti dan satuan dalam SI:

• s = jarak tempuh (m)
• v = kecepatan (m/s)
• t = waktu (s)

Gerak lurus berubah beraturan

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik.

. Gerak Semu atau Relatif

Gerak semu adalah gerak yang sifatnya seolah-olah bergerak atau tidak sebenarnya (ilusi). Contoh : - Benda-benda yang ada diluar mobil kita seolah bergerak padahal kendaraanlah yang bergerak. - Bumi berputar pada porosnya terhadap matahari, namun sekonyong-konyong kita melihat matahari bergerak dari timur ke barat.
2. Gerak Ganda Gerak ganda adalah gerak yang terjadi secara bersamaan terhadap benda-benda yang ada di sekitarnya. Contoh : Seorang bocah kecil yang kurus dan dekil melempar puntung rokok dari atas kereta rangkaia listrik saat berjalan di atap krl tersebut. Maka terjadi gerak puntung rokok terhadap tiga (3) benda di sekitarnya, yaitu : - Gerak terhadap kereta krl - Gerak terhadap bocah kecil yang kurus dan dekil - Gerak terhadap tanah / bumi
3. Gerak Lurus Gerak lurus adalah gerak pada suatu benda melalui lintasan garis lurus. Contohnya seperti gerak rotasi bumi, gerak jatuh buah apel, dan lain sebagainya. Gerak lurus dapat kita bagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu : a. Gerak lurus beraturan (GLB) Gerak lurus beraturan adalah gerak suatu benda yang lurus beraturan dengan kecepatan yang tetap dan stabil. Misal : - Kereta melaju dengan kecepatan yang sama di jalur rel yang lurus - Mobil di jalan tol dengan kecepatan tetap stabil di dalam perjalanannya. b. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak suatu benda yang tidak beraturan dengan kecepatan yang berubah-ubah dari waktu ke waktu. Misalnya : - Gerak jatuhnya tetesan air hujan dari atap ke lantai - Mobil yang bergerak di jalan lurus mulai dari berhenti

• a = percepatan (m/s²)
• t = waktu (s)
• s = Jarak tempuh/perpindahan (m)

dengan arti dan satuan dalam SI:

• v₀ = kecepatan mula-mula (m/s)Pengertian Gerak Serta Macam & Jenis Gerak : Semu/Relatif, Ganda dan Lurus - Belajar Online Internet Gratis Ilmu Science Fisika

Tue, 08/08/2006 - 10:43am — godam64 A. Arti / Definsi / Pengertian Gerak
Gerak adalah suatu perubahan tempat kedudukan pada suatu benda dari titik keseimbangan awal. Sebuah benda dikatakan bergerak jika benda itu berpindah kedudukan terhadap benda lainnya baik perubahan kedudukan yang menjauhi maupun yang mendekati.
B. Jenis / Macam-Macam Gerak
1. Gerak Semu atau Relatif Gerak semu adalah gerak yang sifatnya seolah-olah bergerak atau tidak sebenarnya (ilusi). Contoh : - Benda-benda yang ada diluar mobil kita seolah bergerak padahal kendaraanlah yang bergerak. - Bumi berputar pada porosnya terhadap matahari, namun sekonyong-konyong kita melihat matahari bergerak dari timur ke barat.
2. Gerak Ganda Gerak ganda adalah gerak yang terjadi secara bersamaan terhadap benda-benda yang ada di sekitarnya. Contoh : Seorang bocah kecil yang kurus dan dekil melempar puntung rokok dari atas kereta rangkaia listrik saat berjalan di atap krl tersebut. Maka terjadi gerak puntung rokok terhadap tiga (3) benda di sekitarnya, yaitu : - Gerak terhadap kereta krl - Gerak terhadap bocah kecil yang kurus dan dekil - Gerak terhadap tanah / bumi
3. Gerak Lurus Gerak lurus adalah gerak pada suatu benda melalui lintasan garis lurus. Contohnya seperti gerak rotasi bumi, gerak jatuh buah apel, dan lain sebagainya. Gerak lurus dapat kita bagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu : a. Gerak lurus beraturan (GLB) Gerak lurus beraturan adalah gerak suatu benda yang lurus beraturan dengan kecepatan yang tetap dan stabil. Misal : - Kereta melaju dengan kecepatan yang sama di jalur rel yang lurus - Mobil di jalan tol dengan kecepatan tetap stabil di dalam perjalanannya. b. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak suatu benda yang tidak beraturan dengan kecepatan yang berubah-ubah dari waktu ke waktu. Misalnya : - Gerak jatuhnya tetesan air hujan dari atap ke lantai - Mobil yang bergerak di jalan lurus mulai dari berhenti

• a = percepatan (m/s²)
• t = waktu (s)
• s = Jarak tempuh/perpindahan (m)

 

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 

Setelah mempelajari materi pelajaran ini diharapkan anda dapat menyimpulkan karakteristik gerak lurus berubah beraturan (GLBB) melalui percobaan dan pengukuran besaran-besaran terkait, serta menerapkan besaran-besaran fisika pada gerak lurus berubah beraturan dalam bentuk persamaan dan menggunakannya dalam pemecahan masalah.

Pengertian Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Pengertian GLBB sangatlah beragam. Tergantung sumber dan pemikiran masing-masing orang. Berikut adalah beberapa pengertian GLBB menurut beberapa sumber:

• Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik (sumber: id.wikipedia.org).
• Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= –) (sumber: bebas.xlsm.org).
• GLBB adalah gerak suatu benda pada lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Maksud dari percepatan tetap yaitu percepatan percepatan yang besar dan arahnya tetap (sumber: sidikpurnomo.net).

Jadi, gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat berubah dengan teratur.

Pada gerak lurus berubah beraturan gerak benda dapat mengalami percepatan atau perlambatan. Gerak benda yang mengalami percepatan disebut gerak lurus berubah beraturan dipercepat, sedangkan gerak yang mengalami perlambatan disebut gerak lurus berubah beraturan diperlambat.
Benda yang bergerak semakin lama semakin cepat dikatakan benda tersebut mengalami percepatan.
Suatu benda melakukan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) jika percepatannya selalu konstan. Percepatan merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah percepatan selalu konstan setiap saat. Walaupun besar percepatan suatu benda selalu konstan tetapi jika arah percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan. Demikian juga sebaliknya jika arah percepatan suatu benda selalu konstan tetapi besar percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan.
Karena arah percepatan benda selalu konstan maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus. Arah percepatan konstan = arah kecepatan konstan = arah gerakan benda konstan = arah gerakan benda tidak berubah = benda bergerak lurus.Besar percepatan konstan bisa berarti kelajuan bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang secara konstan. Ketika kelajuan benda berkurang secara konstan, kadang kita menyebutnya sebagai perlambatan konstan. Untuk gerakan satu dimensi (gerakan pada lintasan lurus), kata percepatan digunakan ketika arah kecepatan = arah percepatan, sedangkan kata perlambatan digunakan ketika arah kecepatan dan percepatan berlawanan.
Grafik kecepatan terhadap waktunya adalah seperti gambar di bawah ini.
Grafik menunjukkan gerak lurus berubah beraturan karena garis pada grafik lurus yang menunjukkan bahwa percepatannya tetap.

Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Rumus GLBB ada 3, yaitu:

Keterangan:

Vt = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s)

V0 = kecepatan awal (m/s)

a = percepatan (m/s2)

t = selang waktu (s)

s = jarak tempuh (m)

Hubungan GLBB dengan Matematika

Kita bisa menghitung jarak tempuh yang dialami benda yang bergerak lurus berubah beraturan dengan rumus luas matematika. Seperti pada contoh gambar dibawah ini:
Sebuah titik partikel melakukan gerak dengan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap 
waktu (t) seperti terlihat pada gambar di samping. Berapakah jarak yang ditempuh titik partikel selama 8 sekon tersebut?

 

Jawab:

Cara Saya:
s = luas I + luas II + luas III 
s = (¹⁄₂ . 4 . 10) + (2 . 10) + (¹⁄₂ . 2 . 10) 
s = 20 + 20 + 10 = 50 m
Nah, jauh lebih simple dan cepat, kan? :)

Contoh GLBB

Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak benda yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal di sekitar bumi. Gerak jatuh bebas dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Benda-benda yang jatuh bebas. Rumus ini akurat saat benda dijatuhkan di ruang hampa.

Keterangan:

vt = kecepatan saat t sekon (m/s)

g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2)

h = jarak yang ditempuh benda (m)

t = selang waktu (s)

Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak Vertikal ke bawah adalah gerak suatu benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal dan dipengaruhi oleh percepatan. Rumus-rumus gerak vertikal ke bawah adalah sebagai berikut.

Keterangan:

h = jarak/perpindahan (m)

v0 = kecepatan awal (m/s)

vt = kecepatan setelah t (m/s)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

t = selang waktu (s)

Gerak Vertikal ke Atas

Gerak vertikal ke atas adalah gerak suatu benda yang dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu (v₀) dan percepatan g saat kembali turun. Rumus gerak vertikal ke atas adalah sebagai berikut.



Di titik tertinggi benda, kecepatan benda adalah nol. Persamaan yang berlaku di titik tertinggi adalah sebagai berikut.

Keterangan:

tnaik = selang waktu dari titik pelemparn hingga mencapai titik tertinggi (s)

v0 = kecepatan awal (m/s)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

hmaks = jarak yang ditempuh hingga titik tertinggi (m)

Saat mulai turun, persamaannya sama seperti gerak jatuh bebas. Rumusnya adalah:

VEKTOR

Definisi Vektor

Secara sederhana pengertian vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah. Contoh dari besaran ini misalnya perpindahan, kecepatan, percepatan, gaya, dan sebagainya. Untuk menggambarkan vektor digunakan garis berarah yang bertitik pangkal. Panjang garis sebagai nilai vektor dah anak panah menunjukkan arahnya. Simbol vektor menggunakan huruf kapital yang dicetak tebal (bold)  atau miring dengan tanda panah di atasnya seperti gambar berikut:

Menggambar sebuah Vektor
Vektor pada bidang datar mempunyai 2 komponen yaitu pada sumbu x dan sumbu y. Khusus untuk vektor yang segaris dengan sumbu x atau y berarti hanya mempunyai 1 komponen. Komponen vektor adalah vektor yang bekerja menuyusun suatu vektor hasil (resultan vektor). Oleh karenanya vektor bisa dipindahkan titik pangkalnya asalkan tidak berubah besar dan arahnya.

Secara matematis vektor dapat dituliskan A = A_x+A_y dimana A adalah resultan dari komponen-komponenya berupa Ax dan Ay.

Penjumlahan Vekor
Inti dari operasi penjumlahan vektor ialah mencari sebuah vektor yang komponen-komponennya adalah jumlah dari kedua komponen-komponen vektor pembentuknya atau secara sederhana berarti mencari resultan dari 2 vektor. Aga susah memang dipahami dari definisi tertulis. Kita coba memahaminya dengan contoh

Untuk vektor segaris, resultannya

R = A + B + C + n dst…

untuk penjumlahan vektor yang tidak segaris misalnya seperti gambar di bawah ini

rumus penjumlahan vektor bisa didapat dari persamaan berikut

Menurut aturan cosinus dalam segitiga,

(OR)² = (OP)² + (PR)² – 2(OP)(PR) cos (180o – α)
(OR)² = (OP)² + (PR)² – 2(OP)(PR) -(cos α)
(OR)² = (OP)² + (PR)² + 2(OP)(PR) cos α
Jika OP = A, PR = B, dan Resultan ‘R’ = OR

maka didapat persamaan
R² = A² + B² + 2AB cos α
Rumus menghitung resultan vektornya

Dalam penjumlahan vektor sobat hitung bisa menggunakan 2 cara

1. Penjumlahan Vektor dengan cara Jajar Genjang (Pararelogram)

yaitu seprti yang dijelaskan di atas. Metode yang digunakan adalah dengan mencari diagonal jajar genjang yang terbentuk dari 2 vektor dan tidak ada pemindahan titik tangkap vektor.

2. Penjumlahan Vektor dengan Cara Segitiga

pada metode ini dilakukan pemindahan titik tangka vektor 1 ke ujung vektor yang lain kemudian menghubungkan titi tangkap atau titik pangkal vektor pertama dengn titik ujung vektor ke dua. Lihat ilustrasi gambar di bawah ini.

Untuk vektor yang lebih dari 2, sama saja. Lakukan satu demi satu hingga ketemu resultan akhirnya.  Dari gambar di atas, V = A + B dan R = V + C atau R  = A + B + C

Pengurangan Vektor

Pengurangan Vektor pada prinsipnya sama dengan penjumlahan, cuma yang membedakan adalah ada salah satu vektor yang  mempunyai arah yang berlawanan. Misalnya vektor A bergerak ke arah timur dan B bergerak ke arah barat maka resultannya

R = A + (-B) = A – B

Rumus Cepat Vektor

berikut rumus cepat panduan mengerjakan soal vektor fisika

Jika α = 0^o maka R = V₁ + V₂

Jika α = 90^o maka R = √(V_1² + V₂²)

Jika α = 180^o maka R = | V₁ + V₂ | –> nilai mutlak

Jika α = 120^o dan V₁ = V₂ = V maka R = V

 Contoh Soal

Dua buah vektor sebidang erturut-turut besarnya 8 satuan dan 6 satuan, bertitik tangkap sama dan mengapit sudut 30^o Tentukan besar dan arah resultan  vektor tersebut tersebut!

Jawaban :

R = 8² + 6² + 2.6.8.cos 30
R = 64 + 36 + 96 0,5 √3
R = 100 + 48√3

DIMENSI

dimensi dari suatu ruang atau obyek secara informal diartikan sebagai jumlah minimal koordinat yang dibutuhkan untuk menentukan titik-titik yang ada di dalamnya. Jadi, sebuah garis memiliki dimensi karena hanya satu koordinat yang dibutuhkan untuk menentukan suatu titik di permukaannya (misalnya titik di garis angka 5). Permukaanseperti bidang atau permukaan suatu tabung atau sfer memiliki dimensi keduanya karena dibutuhkan dua koordinat untuk menentukan titik pada permukaannya (misalnya untuk menentukan titik di permukaan dibutuhkan lintang dan bujurnya). Bagian dalam kubus, tabung atau sfer bersifat tiga dimensi karena dibutuhkan tiga koordinat untuk menentukan suatu titik di dalam ruangnya.

Dalam istilah fisika, dimensi merujuk pada struktur konstituen dari semua ruang (volum) dan posisinya dalam waktu (dipersepsikan sebagai dimensi skalar di sepanjang sumbu t), serta cakupan spasial obyek-obyek di dalamnya – struktur yang memiliki korelasi dengan konsep partikel dan medan yang berinteraksi sesuai relativitas massa dan pada dasarnya bersifat matematis. Sumbu ini atau sumbu lainnya dapat diarahkan untuk mengidentifikasi suatu titik atau struktur dalam tanggapan dan hubungannya terhadap obyek lain. Teori fisika yang mencakup unsur waktu(misalnya relativitas umum) dianggap terjadi dalam "ruang waktu" empat dimensi yang didefinisikan sebagai ruang Minkowski). Teori modern cenderung lebih "berdimensi tinggi", termasuk teori medan kuantum dan string. Ruang tetap mekanika kuantum adalah ruang fungsiberdimensi tidak terbatas.

Konsep dimensi tidak dibatasi hingga benda fisik saja. Ruang berdimensi tinggi sering muncul dalam matematika dan ilmu pengetahuan atas berbagai alasan, terutama dalam bentuk ruang konfigurasi sebagaimana mekanika Lagrange atau Hamilton; keduanya adalah ruang abstrak dan terbebas dari ruang fisik yang ditempati manusia.

1) Luas

panjang × lebar → m2 → L2

2) Kecepatan
perpindahan / waktu → (m/s) → L T−1

3) Percepatan
kecepatan / waktu → (m/s) / s = (m/s2) → L T−2

4) Gaya

massa x percepatan--> (kg) (m/s2) --> M L T − 2

5) Momen Gaya

gaya × panjang lengan momen → (kg) (m/s2)(m) = (kg) (m2/s2) → M L2 T−2

6) Massa Jenis

massa / volume --> (kg)/(m3) --> M L−3

7) Energi 

massa x percepatan gravitasi x tinggi --> (kg)(m/s2)(m) --> M L2 T − 2
(Jika diambil dari rumus energi potensial gravitasi)

8) Energi
1/2 × massa × (kecepatan)2 → (kg)(m/s)2 = (kg)(m2 / s2) → M L2 T−2
(Jika diambil dari rumus energi kinetik)

9) Tekanan

gaya/luas ---> (kg)(m/s2)/m2 --> M L −1 T −2

10) Usaha

gaya x perpindahan--> (kg)(m/s2)(m)--> M L2 T −2

11) Momentum

massa x kecepatan --> (kg)(m/s) --> M L T −1

12) Impuls

gaya x selang waktu --> (kg)(m/s2)(s) --> M L T −1

13) Daya

Usaha/waktu --> (kg)(m/s2)(m)/(s) - -> M L 2 T −3

14) Berat

massa x percepatan gravitasi --> (kg)(m/s2) --> M L T −2

15) Berat Jenis

berat/volume --> (kg)(m/s2)/(m3) --> M L −2 T −2

Beberapa besaran memiliki kesamaan dimensi, seperti Usaha dan Energi, juga usaha dan momen gaya (torsi),  Gaya dan Berat, Impuls dan momentum.

Untuk soal yang sedikit lebih rumit biasanya ditampilkan rumusnya, tinggal otak-atik, pindah kanan kiri, atas bawah, masukkan satuannya baru dikonvert ke dimensi.

Sekedar Contoh:

Diberikan formula gaya gravitasi antara dua benda sebagai berikut

dengan F adalah gaya (Newton) m1 dan m2 adalah massa kedua buah benda (kg), r adalah jarak kedua benda (m) dan G adalah suatu konstanta yang akan dicari dimensinya.

Dari rumus diatas setelah dibolak-balik didapatkan bahwa

masukkan satuannya bawa ke kg, m dan s. Untuk satuan gaya lihat daftar diatas, didapat

Contoh berikutnya:

Diberikan persamaan gaya pegas

F = k Δ X

Dimana F adalah gaya pegas (Newton), Δ X adalah pertambahan panjang pegas (meter) dan k adalah konstanta pegas. Dimensi konstanta pegas?



Selengkapnya dimensi untuk 7 besaran pokok sebagai acuan untuk menentukan dimensi besaran-besaran yang lain adalah sebagai berikut:

No	Besaran Pokok	Satuan	Singkatan	Dimensi
1.	panjang	meter	m	L
2	massa	kilogram	kg	M
3.	waktu	sekon	s	T
4.	kuat arus listrik	ampere	A	I
5.	suhu	kelvin	K	θ
6.	jumlah zat	mol	mol	N
7.	intensitas cahaya	kandela	cd	J

Contoh berikut menentukan dimensi suatu besaran yang melibatkan besaran pokok lain disamping besaran yang dimensinya dalam M, L, T saja.

Soal No. 1
Tentukan dimensi dari muatan listrik!

Pembahasan
Di kelas 9 smp dulu telah diketahui bahwa muatan listrik bisa diperoleh dari kuat arus listrik dikalikan waktu, atau

q = I × t

dimana
q = muatan listrik (coulomb)
I = kuat arus listrik (ampere)
t = waktu (s)

sehingga dimensinya adalah:
muatan listrik = kuat arus listrik × waktu = ampere × sekon = I T

Jadi dimensi dari muatan listrik adalah I T atau bisa juga T I, dibalik depan belakang boleh saja.

Soal No. 2
Kalor jenis memiliki satuan J / kg °C. Tentukan dimensi dari kalor jenis!

Pembahasan
Ubah dulu satuan J/kg °C ke satuan SI yaitu menjadi J/kg K. Dimana J adalah joule, kg adalah kilogram dan K adalah kelvin. Kilogram dan kelvinnya telah ada di tabel besaran pokok.

Ada joule disitu yang identik dengan energi, sehingga ambil saja dimensi energi dari contoh bagian atas ( M L2 T−2) untuk kemudian disusun ulang seperti ini:

Lanjut,.. berikutnya bagaimana memeriksa benar tidaknya suatu persamaan yang menghubungkan besaran-besaran tertentu (memeriksa rumus) dengan analisis dimensi atau rumus seperti dua contoh berikut ini:

Soal No. 1
Persamaan berikut menghubungkan besaran-besaran pada gerak suatu benda.

vt = vo + at

dimana vt adalah kecepatan saat t, vo adalah kecepatan awal, a adalah percepatan dan t adalah waktu.
Periksa dengan analisis dimensi benar tidaknya persamaan diatas!

Pembahasan
Dimensi pada ruas kiri:
vt adalah kecepatan → m/s → L/T → LT−1

Dimensi pada ruas kanan:
vo adalah kecepatan → m/s → L/T → LT−1

at adalah percepatan x waktu → m/s2 x s → m/s → L/T → LT−1

Terlihat dimensi ruas kiri sama dengan dimensi pada ruas kanan, sehingga persamaan di atas adalah tepat.

Soal No. 2
Kedudukan suatu benda dinyatakan dalam suatu persamaan

y = At2 + Bt + C

dengan satuan y dalam meter, dan t dalam sekon. A, B dan C adalah konstanta-konstanta. Tentukan satuan dan dimensi dari A, B dan C! (Soal Fisikastudycenter)

Pembahasan
Asumsinya adalah besaran-besaran yang dijumlahkan atau dikurangkan memiliki satuan atau dimensi yang sama dengan hasilnya. Dari persamaan

y = At2 + Bt + C
...meter = ...meter + ...meter + ...meter

Menentukan satuan konstanta A
Hasil kombinasi satuan-satuan pada At2 haruslah meter, masukkan satuan-satuan lain yang telah diketahui dalam hal ini t (waktu) satuannya adalah s (sekon) sehingga
At2 = m
As2 = m
A = m/s2
Dimensi A adalah LT−2

Menentukan satuan konstanta B
Bt juga menghasilkan meter, masukkan satuan lain yang telah diketahui sehingga
Bt = m
Bs = m
B = m/s
Dimensi dari B adalah LT−1

Menentukan satuan konstanta C
C = m
Dimensi C adalah L

LISTRIK DINAMIS

Listrik Dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuata arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar. sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung-ujung hambatan. Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan. pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada hambatan. semua itu telah dikemukakan oleh hukum kirchoff yang berbunyi "jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar". berdasarkan hukum ohm dapat disimpulkan cara mengukur tegangan listrik adalah kuat arus × hambatan. Hambatan nilainya selalu sama karena tegangan sebanding dengan kuat arus. tegangan memiliki satuan volt(V) dan kuat arus adalah ampere (A) serta hambatan adalah ohm.

ARUS LISTRIK

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik (I) yang mengalir melalui penghantar didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik
(Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t).

I = Q/t

Secara matematis dapat dituliskan: I    = arus listrik (A) Q   = muatan listrik (C) t    = selang waktu

Contoh cara menghitung arus listrik:

1.         Pada suatu penghantar mengalir muatan listrik sebanyak 60 coulomb selama 0,5 menit.
Hitung besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut ?

Penyelesaian:
Diketahui: Q = 60 C
                 t  = 0,5 menit
                    = 30 sekon
Ditanyakan: I = ........ ?
Dijawab:                   

I = Q/t  

I = 60 / 30

I = 2 ampere

Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar 2 ampere.

Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Fisika

Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut. i₁ + i₄ = i₂ + i₃

Untuk arus yang konstan, besar arus I dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

I=Q/t

di mana I adalah arus listrik, Q adalah muatan listrik, dan t adalah waktu (time).

Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah

I =dQ/dt

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga t melalui integrasi:

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan Q maupun waktu t merupakan besaran skalar. Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah, salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor. Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalam sehingga i₁ + i₄ = i₂ + i₃. Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.

Arah arus

DeFinisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)

Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional. Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif. Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang didorong olehmedan listrik mengalir berlawan arah dengan arus konvensional. Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:

Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.

Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.

Rapat arus

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar.^]Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m²).

di mana I adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen. Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA 

di mana A adalah luas penampang total dan J adalah rapat arus dalam satuan A/m².

Kelajuan hanyutan

Saat sebuah penghantar tidak dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun juga. Sedangkan saat arus listrik mengalir melalui penghantar, elektron tetap bergerak secara acak namun mereka cenderung hanyut sepanjang penghantar dengan arah berlawanan dengan medan listrik yang menghasilkan aliran arus. Tingkat kelajuan hanyutan (bahasa Inggris: drift speed) dalam penghantar adalah kecil dibandingkan dengan kelajuan gerak-acak, yaitu antara 10^-5 dan 10^-4 m/s dibandingkan dengan sekitar 10⁶ m/s pada sebuah penghantar tembaga.

TEGANGAN LISTRIK

Sumber tegangan listrik yaitu peralatan yang dapat menghasilkan beda potensial listrik secara terus menerus. Beda potensial listrik diukur dalam satuan volt (V).  Alat yang digunakan adalah volmeter.

Beda potensial adalah usaha yang digunakan untuk memindahkan satuan  muatan listrik . hubungan antara energi listrik, muatan listrik dan beda potensial dapat dituliskan dalam persamaan:

V= W/ Q

V = Beda potensial listrik dalam volt (V)

W = energi listrik dalam joule (J)

Q = muatan listrik dalam coulomb (C).

Arus listrik hanya akan terjadi dalam penghantar jika antara ujung-ujung penghantar terdapat beda potensial (tegangan listrik). Alat ukur beda potensial listrik adalah volmeter. Dalam rangkaian voltmeter dipasang paralel dengan hambatan (beban).

Contoh, Beda potensial antara ujung penghantaradalah 12 volt, hitunglah besarnya energi listrik jika jumlah muatan yang mengalir sebesar 4 coulomb.

Diketahui:

V = 12 volt

Q = 4 C

W = ?

Jawab:

W = V. Q

W = 12 volt x 4 C

W = 48 joule

Dalam rangkaian tertutup pemasangan voltmeter dan amperemeter dapat dilakukan bersama-sama. Voltmeter dipasang paralel terhadap hambatan dan amperemeter dipasang seri terhadap hambatan. Di laboratorium volmeter dapat dibuat dari rangkaian basic mater dan multiplier, sedangkan ampere meter dapat di buat dari rangkaian basic meter dan shun. Baik shun maupun multiplier memiliki batas ukur. Oleh karena itu dalam pembacaan sekalanya perlu diperhatikan antara batas ukur dan pembacaan pada skala basic meter. Berikut ini cara menggunakan basic meter dan cara pembacaannya.

Dalam rangkaian listrik, volt meter dipasang paralel terhadap alat listrik.

Jika voltmeternya dengan menggunakan kombinasi basic meter dan multiplier, maka pembacaan hasil pengukurannya perlu memperhatikan sekala maksimum dan batas ukurnya.

Batas ukur maksimumnya = 10 volt

Sekala maksimumnya = 30 volt

Pengukuran dengan menggunakan basic mater dan multiplier yang memiliki spesifikasi sebagai berikut:

Contoh, Batas ukur multiplier adalah 12 volt, skala maksimum basik meter adalah 120 volt, jika jarum pada saat digunakan menunjukkan angka 40, maka hitunglah besrnya tegangan listrik yang terukur

Diketahui:

Batas ukur : 12 volt

Skala maksimum : 120 volt

Pembacaan skala = 40

Jawab:

Hasil pengukuran  = (12/120) x 40 volt

                           = 0,1 x 40 volt

                           = 4 volt

HUKUM OHM

Hukum Ohm merupakan hukum dasar dalam rangkaian elektronik. Hukum Ohm menjelaskan hubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan listrik dalam rangkaian.

Besarnya tegangan listrik dalam sebuah rangkaian sebanding dengan kuat arus listrik. Pernyataan ini di kenal sebagai hukum Ohm. Hal ini  menyatakan bahwa tegangan listrik dalam rangkaian akan bertambah jika arus yang mengalir dalam rangkaian bertambah. Hubungan tersebut dapat di tuliskan dalam persamaan matematika.

V ~ I atau

V = R I (Hukum Ohm)

R adalah konstanta yang disebut hambatan penghantar, satuannya adalah ohm (W)

Contoh, Arus listrik sebesar 2 A mengalir dalam rangkaian yang memiliki hambatan sebesar 2 ohm, hitunglah besarnya beda potensial antara ujung-ujung hambatan tersebut.

Diketahui:

I = 2 A

R = 2 ohm

V = ?

Jawab:

V = I x R

V = 2 A x 2 ohm

V = 4 volt

Jika dalam hambatan R mengalir arus listrik I, maka antara ujung-ujung hambatan timbul beda potensial V.     

V = IR

Jika diantara ujung-ujung hambatan R terdapat beda potensial V, maka dalam hambatan pasti mengalir arus listrik I

I = V/R

Jika arus listrik I mengalir dalam suatu penghantar dan antara ujung-ujung penghantar muncul beda potensial V, maka dalam penghantar tersebut terdapat hambatan. 

R = V/I