10 BENTUK HUKUM1. Hukum I Newton

Ilustrasi : Mobil Berhenti karena direm

Hukum I Newton Berisi bahwa “Sebuah benda diam cenderung terus diam, benda bergerak terus bergerak lurus dengan laju tetap sampai ada gaya yang mempengaruhinya.”

maksud dari hukum ini adalah bahwa benda yang diam maka akan terus diam dan tidak akan bergerak sampai ada gaya (tarikan dan dorongan) yang membuatnya bergerak dan benda yang bergerak akan terus bergerak dan akan diam jika ada gaya yang mempengaruhinya untuk diam.

Contoh hukum I newton : Contohnya adalah saat mobil yang sedang berjalan kemudian direm maka mobil itu akan berhenti. Mobil itu berhenti karena ada gaya yang mempengaruhinya yaitu gaya gesek. Dan bola yang tadinya diam saat ditendang maka ia akan bergerak. Bola tersebut bergerak karena adanya gaya dorong yang diakibatkan dari tendangan tersebut maka ia akan bergerak.

Hukum I Newton ini disebut juga dengan hukum kelembaman atau inersia. Apa itu inersia atau kelembaman? Inersia terjadi saat kita berada didalam kendaraan yang bergerak dan kemudian dihentikan secara tiba-tiba. Maka kita akan terdorong kedepan. Hal ini terjadi karena kita juga memiliki percepatan yang sama dengan mobil namun saat mobil berhenti karena gaya gesek yang dihasilkan rem namun kita tidak berhenti karena tidak ada gaya yang membuat kita berhenti. Sehingga kita terdorong kedepan. Inilah yang membuat pengendara terluka pada saat kecelakaan. Oleh karena itu dibuatlah sabuk pengaman untuk mengurangi inersia agar pengendara aman dari benturan akibat inersia.2. Hukum II Newton

Mobil kiri lebih cepat lajunya, karena bermassa lebih kecil.

Hukum II Newton berbunyi “ Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda semakin besar percepatannya, tetapi semakin besar massa benda semakin besar perlambatannya.”

Pada mobil yang bergerak pada kecepatan 20 km/jam kemudian digas maka mobil tersebut akan melaju dengan lebih cepat. Hal ini terjadi karena adanya gaya dorong yang lebih besar dihasilkan oleh mesin saat digas. Ini merupakan contoh hukum newton yang kedua.

Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dapat dituliskan oleh rumus :

f = m x a

Dengan :f = Gayam = Massaa = Percepatan

Gaya resultan yang bekerja sesuai dengan jumlah perubahan momentum yang dihasilkan benda. Apa itu momentum ? momentum adalah hasil kali antara massa benda dengan keceptannya, jadi :

Gaya = perubahan momentum Perubahan waktu

AtauF = mv1 - mv0 = m (v1 - v0) = m.a t t

dengan :v0 = Kecepatan awalv1 = Kecepatan akhirp = momentumt = waktu

3. Hukum III Newton

Bola yang dilempar ketanah akan dipantulkan kembali.

Hukum III Newton berbunyi “ Pada saat suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga melepaskan gaya yang sama tapi melawan arah gaya benda pertama.”

Cobalah melemparkan sebuah bola ditembok, maka bola tersebut akan memantul dengan besar gaya yang sama. Ini merupakan aplikasi Hukum newton ketiga. Hukum III Newton ini disebut juga hukum aksi reaksi. Setiap hari kita pasti mengalami gaya aksi reaksi karena gaya selalu berpasangan dan tidak ada gaya yang tunggal.

4.hukum pascal dan rumus hukum pascal Bunyi hukum pascal dan rumus hukum pascal- Berjumpa lagi dalam blog penuh ilmu ini. Setelah

sebelumnya membahas tekanan yang disebabkan oleh zat cair atau tekanan hidrostatis, kemudian

prinsip Hukum Archimedes, maka kali ini pak guru akan membahas materi masih dalam fluida statis

yakni Bunyi hukum pascal dan rumus hukum pascal. bagaimana sih konsepnya dan penerapannya

dalam kehidupan sehari-hari? Simak uraian berikut!

Bunyi Hukum Pascal

Tekanan yang bekerja pada fluida statis dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan

sama rata, artinya besar tekanan yang menekan wadah sama besar di setiap tempat, hal ini dikenal

sebagai prinsip PASCAL.

Tinjau sistem kerja penekan hidrolik seperti pada di atas. Apabila dikerjakan tekanan P1 pada

penampang A1 maka tekanan yang sama besar akan diteruskan ke penampang A2 sehingga

memenuhi P1 = P2 dan diperoleh perumusan sebagai berikut:

Karena P1=P2 maka F1/A1=F2/A2

Atau jika beban yang akan diangkat berupa gaya berat, maka:

F1/A1=W2/A2

W2= (A2/A1)F1

Dengan F1= gaya tekan (missal pada dongkrak) N

style="line-height: 150%; margin-bottom: .0001pt; margin-bottom: 0cm; mso-layout-grid-align: none; text-align: center; text-autospace: none;" align="center"> A1= luas penampang kecil (m2)

W2= beban yang akan dinagkat (missal mobil) N

A2= luas penampang dua (m2)

Dari persamaan di atas terlihat, jika ingin gaya tekan kecil, maka luas penampang kedua harus lebih

besar. Adapun alat-alat teknik yang menggunakan sistem prinsip Pascal adalah rem hidrolik dan

pengangkat mobil (dongkrak) dalam bengkel.

Contoh soal:

Seorang pekerja bengkel memberikan gaya tekan pada pompa hidrolik dengan gaya 200 N. apabila

perbandingan penampang silinder kecil dan besar 1 : 10, berapa berat beban yang dapat diangkat

oleh pekerja tersebut?

Jawab:

W2= (A2/A1)F1

W2=10/1. 200

W2=2000N

Jadi beban yang bisa diangkat adalah 2000 N

5.Hukum Archimedes

Pada saat kita berjalan atau berlari di dalam air, kita tentunya akan merasakan bahwa langkah kita lebih berat dibandingkan jika kitamelangkah di tempat biasa. Gejala ini disebabkan adanya tekanan dari zat cair. Pengamatan ini memunculkan sebuah hukum yang dikenal Hukum , yaitu :

“Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka benda tersebut akan mendapat gaya yang disebut gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat zat cair yang dipindahkannya”

Akibat adanya gaya apung, berat benda dalam zat cair akan berkurang. Benda yang diangkat dalam zat cair akan terasa lebih ringan dibandingkan diangkat di darat. Jadi, telah jelas bahwa berat benda seakan berkurang bila benda dimasukkan ke dalam air. Hal itu karena adanya gaya ke atas yang ditimbulkan oleh air dan diterima benda. Dengan demikian maka resultan gaya antara gaya berat dengan gaya ke atas merupakan berat benda dalam air. Selanjutnya berat disebut dengan berat semu yaitu berat benda tidak sebenarnya karena benda berada dalam zat cair. Benda dalam air diberi simbol WS.

Hubungan antara berat benda di udara (W), gaya ke atas (Fa) dan berat semu (Ws) adalah :

Ws = W-Fa

dengan:

Ws = berat benda dalam zat cair (Kg⋅m/s2)W = berat benda sebenarnya (Kg⋅m/s2)Fa = gaya apung (N)

dan besarnya gaya apung (Fa) dirumuskan sebagai berikut :

Fa = ρcair Vb g

dengan:

ρcair = massa jenis zat cair (kg/m3)Vb = volume benda yang tercelup (m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)

Benda Dalam Hukum Archimedes

Bila benda dicelupkan ke dalam zat cair, maka ada 3 kemungkinan yang terjadi yaitu tenggelam, melayang, dan terapung.

1. Benda Tenggelam

Benda disebut tenggelam dalam zat cair apabila posisi benda selalu terletak pada dasar tempat zat cair berada.

Benda Tenggelam

Pada benda tenggelam terdapat tiga gaya yaitu :

W = gaya berat bendaFa = gaya archimedesN = gaya normal bidang

Dalam keadaan seimbang maka W = N + Fa sehingga :

W > Fa

m . g > ρZC . Vb . gρb . Vb . g > ρZC . Vb . g

ρb > ρzc

ρb = massa jenis bendaρZC = massa jenis zat cair

2. Benda Melayang

Benda melayang dalam zat cair apabila posisi benda di bawah permukaan zat cair dan di atas dasar tempat zat cair berada.

Benda Melayang

Pada benda melayang terdapat dua gaya yaitu: Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . Vb . g

ρb = ρzc

3. Benda Terapung

Benda terapung dalam zat cair apabila posisi benda sebagian muncul dipermukaan zat cair dan sebagian terbenam dalam zat cair.

Benda Terapung

Pada benda terapung terdapat dua gaya yaitu :Fa dan W. Dalam keadaan seimbang maka :

W = Fa

ρb . Vb . g = ρZC . V2 . gρb . Vb = ρZC . V2

karena Vb > V2 maka : ρb < ρZC

Penerapan Hukum Archimedes

Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari.

Penerapan Hukum Archimedes Untuk Menentukan Massa Jenis Benda

(ingat hukum archimedes tentang, Vbenda = V air)

karena

dengan:

Vair = volume air yang dipindahkanm = massa benda di udarams = massa semu benda (di air)ρbenda = massa jenis bendaρair = massa jenis air

Penerapan Hukum Archimedes Dalam Bidang Teknik

Penerapan Hukum Archimedes dalam bidang teknik adalah sebagai berikut.

a) Kran otomatis pada penampungan air

Jika di rumah kita menggunakan mesin pompa air, maka dapat kita lihat bahwa tangki penampungnya harus diletakkan pada ketinggian tertentu. Tujuannya adalah agar diperoleh tekanan besar untuk mengalirkan air. Dalam tangki tersebut terdapat pelampung yang berfungsi sebagai kran otomatis. Kran ini dibuat mengapung di air sehingga ia akan bergerak naik seiring dengan ketinggian air. Ketika air kosong, pelampung akan membuka kran untuk mengalirkan air. Sebaliknya, jika tangki sudah terisi penuh, pelampung akan membuat kran tertutup sehingga secara otomatis kran tertutup.

b) Kapal selam

Pada kapal selam terdapat tangki yang jika di darat ia terisi udara sehingga ia dapat mengapung di permukaan air. Ketika kapal dimasukkan ke dalam air, tangki ini akan terisi air sehingga kapal dapat menyelam.

c) Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis zat cair. Alat ini berbentuk tabung yang berisi pemberat dan ruang udara sehingga akan terapung tegak dan stabil seketika. Hidrometer bekerja sesuai dengan prinsip Hukum Archimedes.

6.Hukum Avogadro

Hukum Avogadro (Hipotes Avogadro, atau Prinsip Avogadro) adalah hukum gas yang diberi nama sesuai dengan ilmuwan Italia Amedeo Avogadro, yang pada 1811 mengajukan hipotesis bahwa:

Gas-gas yang memiliki volum yang sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, memiliki jumlah partikel yang sama pula.

Artinya, jumlah molekul atau atom dalam suatu volum gas tidak tergantung kepada ukuran atau massa dari molekul gas. Sebagai contoh, 1 liter gas hidrogen dan nitrogen akan mengandung jumlah molekul yang sama, selama suhu dan tekanannya sama. Aspek ini dapat dinyatakan secara matematis,

.

dimana:

V adalah volum gas.

n adalah jumlah mol dalam gas tersebut.

k adalah tetapan kesebandingan.

Akibat paling penting dari hukum Avogadro adalah bahwa Konstanta gas ideal memiliki nilai yang sama bagi semua gas. Artinya, konstanta

dimana:

p adalah tekanan gas

T adalah temperatur

memiliki nilai yang sama untuk semua gas, tidak tergantung pada ukuran atau massa molekul gas. Hipotesis Avogadro dibuktikan melalui teori kinetika gas.

Satu mol gas ideal memiliki volum 22.4 liter pada kondisi standar (STP), dan angka ini sering disebut volum molar gas

7.Hukum BoyleCollege Loan Consolidation Friday, October 31st, 2014 - Kelas VIII

Hukum Boyle, yaitu hukum fisika yang menjelaskan bagaimana kaitan antara tekanan dan volume suatu gas. Penemu hukum boyle adalah Robert Boyle (1627-1691), dia melakukan penelitian untuk mengetahui hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu yang konstan. Dari hasil penelitiannya, Robet Boyle menemukan bahwa hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruangan tertutup adalah tetap/konstan.

Hukum Boyle

Hukum boyle ditemukan oleh Robert Boyle yang menyelidiki pengaruh tekanan terhadap volume gas pada suhu tetap. Pernyataan Robert Boyle dikenal dengan Hukum Boyle, yang berbunyi :

“Pada suhu tetap, tekanan gas di dalam ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya”

Dari hukum Boyle tersebut berarti hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup adalah konstan (tetap) asalkan suhu gas tetap.

Pernyataan tersebut bila ditulis dalam bentuk rumus :

P . V = C

Dimana c = bilangan tetap (konstanta)

Bila tekanan diubah maka volum gas juga berubah maka rumus di atas dapat ditulis sebagai berikut.

P1 . V1 = P2 . V2

Keterangan:

P1 = tekanan gas mula-mula (atm, cm Hg, N/m2, Pa)P2 = tekanan gas akhir (atm, cm Hg, N/m2, Pa)V1 = volum gas mula-mula (m3, cm3)V2 = volum gas akhir (m3, cm3)

Penerapan Hukum Boyle

Penerapan Hukum Boyle terdapat pada prinsip kerja pompa. Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan gas atau zat cair. Berdasarkan prinsip kerja ini, pompa dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu pompa hisap dan pompa tekan.

Perlatan Dengan Prinsip Hukum Boyle

Saat penghisap ditarik, maka volume udara dalam pompa membesar dan udara tidak dapat masuk ke ban sebab harus masuk melalui katup (ventil) dari karet. Jika pengisap ditekan maka volume udara dalam pompa mengecil dan udara dapat masuk ke ban melalui ventil karena tekanannya membesar.

Contoh Soal Terkait Hukum Boyle

Suatu ruangan tertutup mengandung gas dengan volume 200 ml. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 60 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml?

Diketahui: V1 = 200 mL ; P1 = 60 cmHg ; V2 = 150 ml

Ditanya : P2 ?

Jawab :

Jadi, tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml berdasarkan hukum boyle adalah 80 cmHg.

8.Hukum Snellius

Pembiasan cahaya pada antarmuka antara dua medium dengan indeks bias berbeda, dengan n2 > n1. Karena kecepatan cahaya lebih rendah di medium kedua (v2 < v1), sudut bias θ2 lebih kecil dari sudut datang θ1; dengan kata lain, berkas di medium berindeks lebih tinggi lebih dekat ke garis normal.

Hukum Snellius adalah rumus matematika yang meberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.

Hukum ini menyebutkan bahwa nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang tergantung pada medium. Perumusan lain yang ekivalen adalah nisbah sudut datang dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kedua medium, yang sama dengan kebalikan nisbah indeks bias.

Perumusan matematis hukum Snellius adalah

atau

atau

Lambang merujuk pada sudut datang dan sudut bias, dan pada kecepatan cahaya sinar datang dan sinar bias. Lambang merujuk pada indeks bias medium yang dilalui sinar datang, sedangkan adalah indeks bias medium yang dilalui sinar bias.

Hukum Snellius dapat digunakan untuk menghitung sudut datang atau sudut bias, dan dalam eksperimen untuk menghitung indeks bias suatu bahan.

Pada tahun 1637, René Descartes secara terpisah menggunakan argumen heuristik kekekalan momentum dalam bentuk sinus dalam tulisannya Discourse on Method untuk menjelaskan hukum ini. Cahaya dikatakan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi pada medium yang lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya plenum, substansi kontinu yang membentuk alam semesta. Dalam bahasa Perancis, hukum Snellius disebut la loi de Descartes atau loi de Snell-Descartes.

Sebelumnya, antara tahun 100 hingga 170 Ptolemeus dari Thebaid menemukan hubungan empiris sudut bias yang hanya akurat pada sudut kecil.[1] Konsep hukum Snellius pertama kali dijelaskan secara matematis dengan akurat pada tahun 984 oleh Ibn Sahl dari Baghdad dalam manuskripnya On Burning Mirrors and Lenses[2][3]. Dengan konsep tersebut Ibn Sahl mampu membuat lensa yang dapat memfokuskan cahaya tanpa aberasi geometri yang dikenal sebagai kanta asperik. Manuskrip Ibn Sahl ditemukan oleh Thomas Harriot pada tahun 1602, [4] tetapi tidak dipublikasikan walaupun ia bekerja dengan Johannes Keppler pada bidang ini.

Pada tahun 1678, dalam Traité de la Lumiere, Christiaan Huygens menjelaskan hukum Snellius dari penurunan prinsip Huygens tentang sifat cahaya sebagai gelombang. Hukum Snellius dikatakan, berlaku hanya pada medium isotropik atau "teratur" pada kondisi cahaya monokromatik yang hanya mempunyai frekuensi tunggal, sehingga bersifat reversibel.[5] Hukum Snellius dijabarkan kembali dalam rasio sebagai berikut:

9.Hukum Kirchhoff 1

Hukum Kirchhoff 1 merupakan Hukum Kirchhoff yang berkaitan dengan dengan arah arus dalam menghadapi titik percabangan. Hukum Kirchhoff 1 ini sering disebut juga dengan Hukum Arus Kirchhoff atau Kirchhoff’s Current Law (KCL).

Bunyi Hukum Kirchhoff 1 adalah sebagai berikut :

“Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”

Untuk lebih jelas mengenai Bunyi Hukum Kicrhhoff 1, silakan lihat rumus dan rangkaian

sederhana dibawah ini :

Berdasarkan Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa :

I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6

Contoh Soal Hukum Kirchhoff 1

Dari rangkaian diatas, diketahui bahwa

I1 = 5AI2 = 1AI3 = 2A

Berapakah I4 (arus yang mengalir pada AB) ?

Penyelesaian :

Dari gambar rangkaian yang diberikan diatas, belum diketahui apakah arus I4 adalah arus masuk atau keluar. Oleh karena itu, kita perlu membuat asumsi awal, misalnya kita mengasumsikan arus pada I4 adalah arus keluar.

Jadi arus yang masuk adalah :

I2 + I3 = 1 + 2 = 3A

Arus yang keluar adalah :I1 + I4 = 5 + I43 = 5 + I4I4 = 3 – 5I4 = -2

Karena nilai yang didapatkan adalah nilai negatif, ini berbeda dengan asumsi kita sebelumnya, berarti arus I4 yang sebenarnya adalah arus masuk.

10. Hukum Kirchhoff 2

Hukum Kirchhoff 2 merupakan Hukum Kirchhoff yang digunakan untuk menganalisis tegangan (beda potensial) komponen-komponen elektronika pada suatu rangkaian tertutup. Hukum Kirchhoff 2 ini juga dikenal dengan sebutan Hukum Tegangan Kirchhoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).

Bunyi Hukum Kirchhoff 2 adalah sebagai berikut :

“Total Tegangan (beda potensial) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”

Untuk lebih jelas mengenai Bunyi Hukum Kirchhoff 2 , silakan lihat rumus dan rangkaian sederhana dibawah ini :

Berdasarkan Rangkaian diatas, dapat dirumuskan bahwa :

Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0

Contoh Soal Hukum Kirchhoff

Perhatikan rangkaian diatas, nilai-nilai Resistor yang terdapat di rangkaian adalah sebagai berikut :

R1 = 10ΩR2 = 20ΩR3 = 40ΩV1 = 10VV2 = 20V

Berakah arus yang melewati resistor R3 ?

Penyelesaian :

Di dalam rangkaian tersebut, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop bebas (independent).

Gunakan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik A dan titik B

Titik A : I1 + I2 = I3

Titik B : I3 = I1 + I2

Gunakan Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan Kirchhoff) untuk Loop 1, Loop 2 dan Loop 3.

Loop 1 : 10 = R1 x I1 + R3 x I3 = 10I1 + 40I3

Loop 2 : 20 = R2 x I2 + R3 x I3 = 20I2 + 40I3

Loop 3 : 10 – 20 = 10I1 – 20I2

Seperti yang dikatakan sebelumnya bahwa I3 adalah hasil dari penjumlahan I1 dan I2, maka persamaannya dapat kita buat seperti dibawah ini :

Persamaan 1 : 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2

Persamaan 2 : 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Jadi saat ini kita memiliki 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita mendapatkan nilai I1 dan I2 sebagai berikut :

I1 = -0.143 AmpereI2 = +0.429 Ampere

Seperti yang diketahui bahwa I3 = I1 + I2

Maka arus listrik yang mengalir pada R3 adalah -0.143 + 0.429 = 0.286 AmpereSedangkan Tegangan yang melewati R3 adalah 0.286 x 40 = 11.44 Volt

Tanda Negatif (-) pada arus I1 menandakan arah alir arus listrik yang diasumsikan dalam rangkaian diatas adalah salah. Jadi arah alir arus listrik seharusnya menuju ke V1, sehingga V2 (20V) melakukan pengisian arus (charging) terhadap V1.