Pengukuran Waktu

Pengukuran Besaran Waktu

Waktu adalah selang antara dua kejadian/peristiwa. Misalnya, waktu siang adalah sejak matahari terbit hingga matahari tenggelam,waktu hidup adalah sejak dilahirkan hingga meninggal. Untuk peristiwaperistiwa yang selang terjadinya cukup lama, waktu dinyatakan dalam satuan-satuan yang lebih besar, misalnya menit, jam, hari, bulan, tahun, abad dan lain-lain. 

Ketika bepergian kita tidak lupa membawa jam tangan. Jam tersebut kita gunakan untuk menentukan waktu dan lama perjalanan yang sudah ditempuh. Berbagai jenis alat ukur waktu yang lain, misalnya: jam analog, jam digital, jam dinding, jam atom, jam matahari, dan stopwatch. Dari alat-alat tersebut, stopwatch termasuk alat ukur yang memiliki ketelitian cukup baik, yaitu sampai 0,1 s.

1 hari = 24 jam;
1 jam = 60 menit;
1 menit = 60 sekon

 

Sedangkan, untuk kejadian-kejadian yang cepat sekali bisa digunakan satuan milisekon (ms) dan mikrosekon (μs). Untuk keperluan sehari-hari, telah dibuat alat-alat pengukur waktu, misalnya stopwatch dan jam tangan.

Standar untuk satuan waktu adalah sekon (s) atau detik. Standar waktu yang masih dipakai sekarang didasarkan pada hari matahari ratarata. Satu sekon atau satu detik didefinisikan sebagai selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali dalam transisi antara dua tingkat energi di tingkat energi dasarnya. Jam atomik jenis tertentu, yang didasarkan atas frekuensi karakteristik dari isotop Cs133, telah digunakan di Laboratorium Fisis Nasional, Inggris sejak tahun 1955. 

Gerak Vertikal

Gerak vertikal merupakan gerakan benda arah vertikal dengan kecepatan awal (Vo = 0). Gerak vertikal ini dibedakan mejadi dua, yaitu gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah

Pada gerak vertikal baik itu gerak vertikal ke atas maupun gerak vertikal ke bawah, masih tetap berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan

 

Salah satu fenomena gerak vertikal yang erat kaitannya dengan teknologi yang sering kita temui adalah peluncuran roket.

Hukum II Kirchoff

Dengan menggunakan hukum Ohm kita dapat menemukan besarnya arus yang mengalir pada suatu rangkaian gabungan seri-paralel. Meskipun demikian, kadang-kadang kita menjumpai rangkaian yang sulit untuk dianalisis. Sebagai suatu contoh, kita tidak dapat menemukan aliran arus pada setiap bagian rangkaian sederhana dengan kombinasi hambatan seri dan paralel.

Menghadapi rangkaian yang sulit seperti ini, kita menggunakan hukum-hukum yang ditemukan oleh G. R. Kirchhoff (1824-1887) pada pertengahan abad 19. Terdapat dua hukum Kirchoff, dan hukum-hukum ini adalah aplikasi sederhana yang baik sekali dari hukum-hukum kekekalan muatan dan energi. Hukum pertama Kirchoff atau Hukum Persambungan (junction rule) didasarkan atas hukum kekekalan muatan, dan kita telah menggunakannya pada kaidah untuk hambatan paralel.

Hukum II Kirchoff
Hukum II Kirchoff atau aturan loop (loop rule) didasarkan atas kekekalan energi. Hukum II Kirchoff berbunyi: Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik dengan penurunan tegangan adalah sama dengan nol.

Secara matematis:

Perjanjian tenda untuk ggl ε dan kuat arus I dalam persamaan di atas adalah sbb.

• Pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dg arah tertentu, namun jika memungkinkan usahakan searah arah arus.
• Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop dan negatif jika berlawanan arah dengan arah loop.
• Bila ketika mengikuti loop sesuai dengan arah loop, kutub positif dijumpai lebih dulu dari kutub negatifnya, maka ggl bertanda positif, dan negatif jika sebaliknya.

Beda potensial (tegangan jepit) antara dua titik pada suatu cabang, misalnya antara titik a dan b, dihitung dengan persamaan:

Hukum I Kirchoff

Dengan menggunakan hukum Ohm kita dapat menemukan besarnya arus yang mengalir pada suatu rangkaian gabungan seri-paralel. Meskipun demikian, kadang-kadang kita menjumpai rangkaian yang sulit untuk dianalisis. Sebagai suatu contoh, kita tidak dapat menemukan aliran arus pada setiap bagian rangkaian sederhana dengan kombinasi hambatan seri dan paralel.

Menghadapi rangkaian yang sulit seperti ini, kita menggunakan hukum-hukum yang ditemukan oleh G. R. Kirchhoff (1824-1887) pada pertengahan abad 19. Terdapat dua hukum Kirchoff, dan hukum-hukum ini adalah aplikasi sederhana yang baik sekali dari hukum-hukum kekekalan muatan dan energi. Hukum pertama Kirchoff atau Hukum Persambungan (junction rule) didasarkan atas hukum kekekalan muatan, dan kita telah menggunakannya pada kaidah untuk hambatan paralel.

Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff berbunyi: Pada suatu titik cabang, jumlah kuat arus yang masuk sama dengan jumlah kuat arus yang keluar.

Misalkan pada titik cabang P

 Maka sesuai dengan Hk I Khircoff adalah I1 + I2 = I3 + I4

Hambatan Kawat Penghantar

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa hambatan kawat penghantar R berbanding lurus dengan panjang kawat lurus l dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat A. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

Besaran ρ dikenal sebagai hambatan jenis atau resistivitas yang nilainya bergantung pada jenis bahan penghantar.

Dalam suatu batas perubahan suhu tertentu, perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu (Δt),

Karena hambatan R berbanding lurus dengan hambatan jenis ρ, maka perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan,

Sehingga,

Dengan:

Rt = hambatan pada suhu t⁰C,

R0 = hambatan mula-mula,

α = Koefisien suhu hambatan jenis (per ⁰C)

Δt = perubahan suhu (⁰C) 

Koefisien suhu hambatan jenis (α) tergantung pada jenis bahan. Meskipun hambatan jenis sebagian besar logam bertambah akibat kenaikan suhu, namun bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Hal ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan silikon.

Lup

Sebagaimana namanya, lup memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lup adalah lensa cembung yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil agar nampak lebih besar. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat: maya, tegak, dan diperbesar. Untuk itu benda harus diletakkan di Ruang I atau daerah yang dibatasi oleh fokus dan pusat lensa atau cermin (antara f dan O), dimana So < f.

Ada dua cara bagaimana menggunakan lup yaitu:
1. Dengan cara mata berakomodasi maksimum
2. Dengan cara mata tidak berakomodasi

Mata Berakomodasi Maksimum
Mata berakomodasi maksimum yaitu cara memandang obyek pada titik dekatnya (otot siliar bekerja maksimum untuk menekan lensa agar berbentuk secembung-cembungnya).
Pada penggunaan lup dengan mata berakomodasi maksimum, maka yang perlu diperhatikan adalah:

1. bayangan yang dibentuk lup harus berada di titik dekat mata / Punctum Proksimum (PP)
2. benda yang diamati harus diletakkan di antara titik fokus dan lensa
3. kelemahan : mata cepat lelah
4. keuntungan : perbesaran bertambah (maksimum)
5. Sifat bayangan : maya, tegak, dan diperbesar

Mata Tak Berakomodasi
Mata tak berakomodasi yaitu cara memandang obyek pada titik jauhnya (yaitu otot siliar tidak bekerja/rileks dan lensa mata berbentuk sepipih-pipihnya).
Pada penggunaan lup dengan mata tak berakomodasi, maka yang perlu diperhatikan adalah:

1. maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak hingga
2. benda yang dilihat harus diletakkan di titik fokus (So = f)
3. keuntungan : mata tak cepat lelah

Kerugian : perbesaran berkurang (minimum)

Pada mataberakomodasi maksimum
Si = -PP = -Sn

Perbesaran sudut atau perbesaran angular

Pada mata tak berakomodasi
Si = -PR
So = f

Perbesaran sudut

M = perbesaran sudut
PP = titik dekat mata dalam meter
f = Jarak focus lup dalam meter

Kecepatan Sudut

Kecepatan sudut rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi perpindahan sudut dengan selang waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut

 

Keterangan:
w ̅= kecepatan sudut rata-rata (rad/s)
∆θ = Perpindahan sudut (rad)
∆t = selang waktu (s)
 

Kecepatan sudut sesaat adalah perpindahan sudut ∆θ dalam selang waktu yang sangat singkat (∆θ->0) secara matematis ditulis