Artikel fisika tentang fenomena alam dll yang berkaitan dengan ilmu fisika.
1. Sebuah transformator mempunyai kumparan primer dan sekunder dengan jumlah lilitan masing-masing 500 dan 5000, dihubungkan dengan jaringan bertegangan arus bolak-balik 220 V. Berapakah tegangan keluarannya?
A. 220 volt
B. 1.100 volt
C. 2.200 volt
D. 22.000 volt
Pembahasan
Van der Walls adalah nama seorang fisikawan Belanda, J. D. van der Waals (1837‐1923). Persamaan keadaan van der Waals sebenarnya merupakan persamaan keadaan gas, mirip seperti persamaan keadaan gas ideal. Bedanya, persamaan gas ideal tidak bisa memberikan hasil yang akurat apabila tekanan dan massa jenis gas ril cukup besar. Sedangkan persamaan keadaan van der Waals bisa memberikan hasil yang lebih akurat.
Adanya persamaan ini berawal dari Van der Waals yang menyadari keterbatasan persamaan keadaan gas ideal. Waals memodifikasi persamaan keadaan gas ideal, dengan menambahkan beberapa faktor yang turut mempengaruhi kondisi gas ril, ketika tekanan dan massa jenis gas ril cukup besar.
Materi Perubahan Wujud Suhu Kritis Titik Tripel
Pada pembahasan mengenai hukum gas ideal, telah dijelaskan bahwa hukum gas ideal menggambarkan perilaku gas ril secara akurat hanya ketika tekanan dan kerapatan gas ril tidak terlalu besar. Apabila tekanan dan kerapatan gas ril cukup besar, hukum gas ideal memberikan hasil yang tidak akurat. Demikian juga ketika suhu gas ril mendekati titik didih.
Hal ini sebenarnya berkaitan dengan interaksi yang terjadi antara molekul‐molekul gas ril. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Ketika tekanan gas cukup besar, volume gas menjadi lebih kecil. Karena volume gas kecil, maka jarak antara molekul‐molekul gas menjadi lebih dekat. Pada saat jarak antara molekul menjadi lebih dekat, molekul‐molekul tersebut saling tarik menarik. Mirip seperti ketika dirimu mendekatkan sepotong besi pada magnet. Kalau jarak antara magnet dan besi cukup jauh, magnet tidak bisa menarik besi. Tapi kalau jarak antara magnet dan besi dekat, besi ditarik semakin dekat.
Materi Teori Atom dan Teori Kinetik
Sejak ribuan tahun lalu, orang Yunani kuno percaya bahwa setiap zat murni (misalnya emas murni, besi murni 😉 dll) terdiri dari atom‐atom. Menurut mereka, kalau sebuah zat murni dipotong menjadi kecil, lalu potongan kecil tersebut dipotong lagi, lalu di potong lagi… demikian seterusnya, maka akan ada potongan terkecil yang tidak bisa dipotong lagi. Potongan terkecil yang tidak bisa dipotong lagi itu disebut atom. Atom artinya “tidak dapat dibagi” (bahasa orang yunani)
Pada saat itu atom dianggap tidak bisa dibagi lagi. Tapi di kemudian hari beberapa ilmuwan menemukan elektron dan inti atom (proton dan neutron) sehingga anggapan bahwa atom tidak bisa dibagi lagi keliru. Jadi atom terdiri dari elektron (bermuatan negatif) dan inti atom. Elektron‐elektron mengitari inti atom. Di dalam inti atom terdapat proton (bermuatan positif) dan neutron (netral alias tidak bermuatan).
Materi Wujud‐wujud zat (berdasarkan sifat mikroskopis)
Dalam kehidupan sehari‐hari, kita sering menjumpai tiga wujud zat yang berbeda. Ada zat padat (misalnya batu, besi dll), zat cair (air, bensin dll) dan zat gas (udara dll). Ketiga wujud zat tersebut dapat dibedakan berdasarkan kemampuannya dalam mempertahankan bentuk dan ukurannya (yang dimaksudkan dengan ukuran di sini adalah volume).
Zat padat biasanya mempertahankan bentuk dan volume yang tetap. Zat cair tidak mempertahankan bentuk yang tetap, tetapi menyesuaikan bentuknya dengan wadah yang ditempati. Misalnya air kalau kita masukkan ke dalam gelas, bentuknya berubah seperti gelas. Kalau air dimasukan ke dalam bak mandi, bentuknya berubah seperti bak mandi. Kalau dimasukan ke dalam plastik yang bocor, tumpah dong airnya… hehe… Volume zat cair biasanya selalu tetap. Segelas air kalau dimasukan ke dalam bak mandi maka volume air tetap segelas. Bentuk air dapat berubah, tetapi volumenya tidak pernah berubah. Perlu diketahui bahwa volume zat padat dan zat cair bisa berubah hanya jika diberikan gaya yang sangat besar.
Salah satu penggunaan persamaan Bernoulli adalah menghitung kecepatan zat cair yang keluar dari dasar sebuah wadah.
Kita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan lubang). Karena diameter lubang pada dasar wadah jauh lebih kecil daripada diameter wadah, maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v1 = 0). Permukaan wadah dan permukaan lubang terbuka sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfir (P1 = P2). Dengan demikian, persamaan Bernoulli untuk kasus ini adalah :
Materi Prinsip dan Persamaan Bernoulli
Ketika kita mengendarai sepeda motor agak kencang, baju yang kita pakai mengembung ke belakang. Jika dirimu belum bisa mengendarai sepeda motor, perhatikan ayah/ibu/teman yang mengendarai sepeda motor. Bagian belakang baju yang dipakai biasanya kembung ke belakang kalau sepeda motornya melaju dengan kencang. Kadang kalau angin bertiup kencang, pintu rumah bisa ketutup sendiri. Padahal anginnya bertiup di luar rumah, sedangkan daun pintu ada di dalam rumah.
Hal tersebut bisa dijelaskan dengan menggunakan prinsip Bernoulli. Daniel Bernoulli (1700‐1782) menemukan sebuah prinsip yang bisa digunakan untuk menjelaskan beberapa hal di atas.
Materi Persamaan Kontinuitas
Coba Anda buka kran air perlahan‐lahan sambil memperhatikan laju air yang keluar dari mulut kran. Setelah kran tidak bisa diputar lagi, sumbat sebagian mulut kran dengan tanganmu. Sekarang bandingkan, manakah laju aliran air yang lebih besar. Ketika sebagian mulut kran disumbat atau tidak disumbat ? Kalau Anda punya selang yang biasa dipakai untuk menyiram bunga, alirkan air melalui selang tersebut. Tutup sebagian mulut selang dengan tangan atau jarimu. Semakin banyak bagian mulut selang yang ditutup, semakin deras air menyembur keluar. Sebaliknya jika mulut selang tidak ditutup, aliran air menjadi kurang deras. Mengapa bisa demikian ? agar bisa memahami hal ini, silahkan pelajari pokok bahasan persamaan kontinuitas.
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas atau kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu dll. Dirimu bisa membuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air mengalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.
Pernah lihat lilin ? mudah-mudahan pernah menggunakannya. Salah satu fenomena yang menarik dapat kita saksikan ketika lilin sedang bernyala. Bagian bawah dari sumbu lilin yang terbakar biasanya selalu basah oleh leleh lilin (di bagian sumbu). Adanya leleh lilin pada sumbu membuat lilin bisa bernyala dalam waktu yang lama. Apa yang menyebabkan leleh lilin bisa bergerak ke atas menuju sumbu lilin yang terbakar ? fenomena yang sama bisa kita amati pada obor.
Banyak hal menarik dalam kehidupan kita yang mirip dengan fenomena yang terjadi pada lilin dan lampu minyak. Seolah-olah cairan tersebut mempunyai kaki sehingga bisa bergerak ke atas. Apakah dirimu bisa menjelaskannya secara ilmiah ? Salah satu konsep fisika yang bisa menjelaskan fenomena yang terjadi pada lilin, lampu minyak serta banyak fenomena terkait lainnya adalah Kapilaritas.