Muatan listrik

terdapat dua jenis muatan dan muatan yang sejenis selalu tolak menolak dan muatan tak sejenis selalu tarik menarik. Benyamin Franklin (1706-1790) menyebut dua jenis muatan tersebut muatan positif dan negatif, semua benda terbuat dari atom. Atom terdiri dari elektron bermuatan negatif yang mengitari inti atom yang terdiri dari proton bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan.

Elektron dan proton bermuatan sama besar tetapi beda jenis. Atom normal memiliki cukup elektron untuk mengimbangi proton di inti sehingga atom menjadi netral

Jika salah satu elektron dipindahkan dari sebuah atom, atom akan menjadi ion bermuatan positif. Elektron adalah materi penyusun muatan yang dapat dipindahkan dari suatu benda ke benda lain. Elektron juga dapat berpindah dari benda yang sama, misalnya dalam kawat penghantar.

Contoh elektron pindah dari suatu benda ke benda lain :

ketika kita menggosok tongkat plastik dengan bulu, beberapa elektron bulu tersapu bersih, dan pindah ke tongkat plastik sehingga tongkat mendapat muatan negatif dan bulu menjadi muatan positif.

Demikian juga dengan sutra yang digunakan untuk menyapu mistar mika, sutra menyapu bersih elektron mistar dan mistar menjadi bermuatan positif.

DINAMIKA GERAK MELINGKAR

Suatu partikel yang bergerak melingkar dengan besar kecepatan konstan, partikel tersebut mengalami percepatan (centripetal) sebesar

                                      a = v²/r

yang arahnya menuju ke pusat lingkaran (kelengkungan).

Dari hukum ke-2 Newton, bahwa apabila sebuah benda bergerak dipercepat maka pada benda tersebut bekerja gaya. Maka pada kasus benda bergerak melingkar, pada benda tersebut bekerja gaya yang arahnya juga ke pusat. Gaya-gaya tersebut disebut gaya centripetal.

Contoh : sebuah balok yang diputar vertikal dengan tali.

pada posisi di A gaya yang menuju ke pusat adalah tegangan tali T dan berat balok w, jadi Fc = T + w

                                     

                         T                                       

                       w       

                        T

                        w 

Pada posisi di bawah, gaya yang menuju ke pusat adalah tegangan tali T dan berat balok w (arah menjauhi pusat). Jadi Fc = T - w

Bagaimana gaya cintripetalnya bila balok balok berapa pada posisi di samping.

                                            

Hukum pertama,kedua, ketiga Newton dan Inersia

Hukum pertama Newton dan Inersia.

Hukum pertama Newton lebih presisi dibanding dengan apa yang diusulkan Galileo. Tanpa adanya gaya luar, sebuah benda yang bergerak akan tetap terjaga bergerak. Dengan kata lain kecepatannya tidak akan berubah baik besar maupun arah.  Ketahanan sebuah benda untuk merubah gerakan disebut inersia. Hukum pertama Newton ekivalen dengan mengatakan sebuah benda mempunyai inersia.

1.3. Hukum kedua Newton.

Persamaan F = ma dapat diterjemahkan dalam 2 pernyataan.

ð Bila sebuah benda dengan massa m mendapat percepatan a, maka gaya sebesar ma bekerja pada benda tersebut.

ð Bila sebuah benda bermassa m mendapat gaya F, maka benda tersebut akan dipercepat sebesar F/m

1.4. Gaya gravitasi : massa dan berat.

Dari hukum kedua Newton bahwa massa mengukur ketahanan benda untuk berubah gerakannya, yaitu inersianya. Massa adalah sifat intrinsik dari suatu benda, tidak tergantung ketinggian maupun keadaan yang lain.

Berat merupakan gaya yang diperlukan benda untuk melakukan gerak jatuh bebas.  Untuk gerak jatuh bebas a = g = percepatan gravitasi setempat.

                                      F  = m a

                                      w = m g

Berat tergantung pada lokasi terhadap bumi.

                                     

1.5. Hukum ketiga Newton.

Hukum ketiga Newton menyatakan adanya pasangan gaya aksi-reaksi.

Pasangan gaya aksi-rekasi :

ª terjadi serentak

ª bekerja pada benda yang berbeda

ª sama besar

ª berlawanan arah

                                          Fdt : gaya oleh dinding pada tali

                                          Ftd : gaya oleh tali pada dinding        

                                           wt  : gaya tarik bumi pada tali

                                           Ftb : gaya oleh tali pada balok

                                               

                                           Fbt : gaya oleh balok pada tali

                                          w : gaya tarik bumi pada balok

                                           w’ : gaya tarik balok pada bumi

                                           w’ : gaya tarik tali pada bumi

Merupakan pasangan gaya aksi - reaksi :

w dan w’,   wt dan wt’,    Fbt dan Ftb,    Fdt dan Ftd.

Dimensi

Dimensi suatu besaran adalah cara besaran tersebut tersusun atas be-saran-besaran pokoknya. Pada sistem Satuan Internasional (SI), ada tujuh besaran pokok yang berdimensi, sedangkan dua besaran pokok tambahan tidak berdimensi. Cara penulisan dimensi dari suatu besaran dinyatakan dengan lambang huruf tertentu dan diberi tanda kurung persegi. Untuk lebih jelasnya, perhatikan Tabel 1.3 berikut!

Tabel 1.3 Besaran Pokok dan Dimensinya

No	Nama Besaran Pokok	Satuan	Lambang Satuan	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	[T ]
6.	Intensitas cahaya	Kandela	cd	[J]
7.	Jumlah zat	Mole	Mol	[N]
8.	Sudut bidang datar	Radian	Rad *)	-
9.	Sudut ruang	Steradian	Sr *)	-

Berdasarkan Tabel 1.3, Anda dapat mencari dimensi suatu besaran yang lain dengan cara mengerjakan seperti pada perhitungan biasa. Untuk penulisan perkalian pada dimensi, biasa ditulis dengan tanda pangkat positif dan untuk pembagian biasa ditulis dengan tanda pangkat negatif

Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan dari besaran pokok. Satuan besaran turunan disebut satuan turunan dan diperoleh dengan mengabungkan beberapa satuan besaran pokok. Berikut merupakan beberapa contoh besaran turunan beserta satuannya.

Tabel 1.2 Contoh Beberapa Besaran Turunan dan Satuannya

No	Nama Besaran Turunan	Lambang Besaran Turunan	Satuan Turunan
1.	Luas	A	m2
2.	Kecepatan	v	ms-1
3.	Percepatan	a	ms-2
4.	Gaya	F	kg ms-2
5.	Tekanan	P	kg m-1s-2
6.	Usaha	W	kg m2s-2

Besaran pokok

Besaran pokok adalah besaran yang digunakan sebagai dasar untuk menetapkan besaran yang lain. Satuan besaran pokok disebut satuan pokok dan telah ditetapkan terlebih dahulu berdasarkan kesepakatan para ilmuwan. Besaran pokok bersifat bebas, artinya tidak bergantung pada besaran pokok yang lain. Pada Tabel 1.1 berikut, disajikan besaran pokok yang telah disepakati oleh para ilmuwan.

Tabel 1.1 Besaran-Besaran Pokok dan Satuan Internasionalnya (SI)

No	Nama Besaran Pokok	Lambang Besaran Pokok	Satuan	Lambang Satuan
1.	Panjang	l	Meter	m
2.	Massa	m	Kilogram	kg
3.	Waktu	t	Sekon	s
4.	Kuat arus listrik	I	Ampere	A
5.	Suhu	t	Kelvin	K
6.	Intensitas cahaya	I	Kandela	cd
7.	Jumlah zat	n	Mole	Mol
8.	Sudut bidang datar	T	Radian	Rad *)
9.	Sudut ruang	I	Steradian	Sr *)

Catatan: *) besaran pokok tambahan

Warna komplementer,sekunder dan primer

WARNA-WARNA KOMPLEMENTER DAN WARNA PRIMER.

Warna komplementer adalah : Pasangan warna yang jika digabungkan menghasilkan cahaya putih.

Contoh : Warna pada Newton’s Disc (Piringan Newton).

               Kuning   (merah + hijau) + biru    = putih

               Cyan      (hijau + biru)     + merah = putih

               Magenta (merah + biru)  + hijau   = putih.

Warna sekunder : Pasangan warna yang jika digabungkan menghasilkan warna lain (bukan putih).

Contoh : warna kuning    = merah + hijau

               warna Cyan      = hijau  + biru

               warna Magenta = merah + biru.

Warna primer : Adalah warna yang tidak dapat dibuat dengan menggabungkan warna lain.

Yang termasuk warna primer : merah, hijau dan biru.

Ketiga warna tersebut dapat digabung untuk membuat semua warna.

Jika ketiganya digabung akan membentuk warna putih.

Warna Benda

WARNA BENDA

Warna benda tergantung dari :

1. Warna cahaya yang jatuh pada benda.
2. Warna-warna yang dipantulkan atau diterima benda.

Ø  Benda-benda yang disinari oleh cahaya matahari atau sumber cahaya lain, akan memantulkan warna cahaya yang sesuai dengan warna benda ini, sedang warna cahaya lainnya diserap.

Contoh : Daun tumbuhan disinari sinar matahari (Cahaya Polikhromatik), maka daun akan memantulkan warna hijau sedangkan warna lain diserap.

Ø  Warna benda juga tergantung dari warna cahaya yang dipantulkan atau yang diterima.

Contoh  : Benda berwarna biru bila disinari lampu warna merah maka benda tampak berwarna hitam.

perkalian skalar dua vektor

Perkalian Skalar Dua Vektor

Perkalian skalar antara vektor a dan vektor b dilambangkan dengan · dan didefinisikan:||a·b|| = ||a|| ||b|| cos q, dengan ||a|| dan ||b|| masing-masing menyatakan panjang vektor a dan b, sedangkan q menyatakan sudut lancip yang dibentuk oleh vektor a dan b

                       

Perkalian Skalar Dua Vektor dalam Bentuk Kolom

Misalkan a = x1/y1 dan b =x2/y2  merupakan vektor-vektor di R-2 yang di nyatakan daalam bentuk vektor kolom. Perkalian skalar antara vektor a dan b ditentukan

            a · b = x1/y1·x2/y2 = x₁x₂ + y₁y₂

perhatikan bahwa nilai atau hasil perkalian skalar vektor a dan b adalah jumlah perkalian komponen yang seletak pada vektor a dan b.

Misalkan a = x1/y1/z1 dan b =x2/y2/z2 adalah vektor-vektor di R-3 yang dinyatakan dalam bentuk vektor kolom. Perkalian skalar antara vektor a dan vektor b ditentukan oleh rumus:

a•b =x1/y1/z1·x2/y2/z1= x₁x₂ + y₁y_2+z1z2

TABUNG DETEKTOR GEIGER MULLER (GM),TABUNG SINTILASI, KAMAR KABUT WILSON, EMULSI FILM

TABUNG DETEKTOR GEIGER MULLER (GM)

Detektor GM bekerja pada tegangan yang sangat tinggi, yaitu 1000volt - 1400volt. Detektor ini menghasilkan sebuah pulsa listrik dari setiap partikel tunggal yang datang padanya., dan tidak tergantung pada energi radiasi.Biasanya detektor ini digunakan untuk mendeteksi sinar gamma (yang madah menembus dinding tabung) namun sinar betapapun dapat dideteksi, yaitu melalui jendela ujung yang biasanya terbuat dari mika yang sangattipis agar dinar beta dapat menembusnya.

Sinar gamma yang menembus dinding (katoda) menyebabkan atom gas terionisasi, sehingga ada elektron yang keluar dari ikatan atomnya, kemudian menumbuk anoda sehingga terjadi pulsa listrik yang kemudian diperkuet dan dicatat pada alat pencatat (scaler). Dengan demikian untuk sinar beta, akan menjadi ionisasi. Ion negatif menuju anoda sebagai pulsa listrik dan seterusnya.

TABUNG SINTILASI

Setiap partikel radiasi didalam sintilator menghasilkan satu puksa cahaya. Radiasi yang datang pada sintilator akan menimbulkan foton, akibat dari eksitasi atom gas. Foton ini kemudian diteruskan ke bagian-bagian photomultiplier yang dalamnya terdapat dynode-dynode yang berurutan yang diberi tegangan satu lebih tinggi. Foton tersebut menumbuk dynoda sehingga menghasilkan foto elektron. Foto elektron tersebut kemudian menumbuk dynoda berikutnya dan akhirnya terjadi elektron sekunder, sehingga didapatkan elektron berlipat ganda. Elektron ini dipergunakan untuk pengukuran energi radiasi (sopektrometeri energi) ukuran pulsa-pulsa listrik yang terjadi sebanding dengan energi radiasi dan jumlah pulsa sebanding dengan jumlah partikel radiasi.

KAMAR KABUT WILSON

Uap (alkohol) jenuh diembunkan pada ion-ion udara yang ditimbulkan oleh radiasi. Akibatnya, terlihat garis putih dari tetesan-tetesan zat cair yang sangat kecil, yang merupakan jejal lintasan dalam kamar tersebut, asal diterangi dengan tepat. Perlu dicatat, bahwa yang kita lihat hanyalah jejak lintasan, bukan radiasi yang menimbulkan ionisasi.

terdapat tiga jenis kamar kabut yaitu :

-Expansion cloud chamber (kamar kabut pemuaian)

-Diffusion cloud chamber (kamar kabut diffusi)

-Bubble chamber (kamar gelembung)

pada bubble chamber radiasi yang mengionkan akan mennggalkan jejak berupa gelembung-gelembung didalam hidrogen cair. Pada sistem ini perkiraan massa dan kelanjutannya dapat diperoleh, berdasarkan hukum kekekalan energi dan momentum.

EMULSI FILM

Garis-garis sinar dari ketiga jenis radiasi, dapat juga dipelajari pada film fotografi. Emulsi film foto, dapat mengurangi jangkauan partikel alpha sekitar 0,002mm dan bahkan garis lintasan partikel beta, hanya sekitar 1 mm. Karena itu, harus menggunakan mikroskop untuk mengamatinya. Emulsi nuklir yang khusus, digunakan untuk maksud ini. Emulsi tersebut lebih tebal dari biasanya dan mempunyai kepekaan butir-butir perak bromida yang lebih tinggi. Metoda ini mempunyai keuntungan karena secara otomatis diperoleh rekaman yang permanen dari gejala yang dipelajari.

ALAT-ALAT DETEKSI Radiasi Radioaktif

ALAT-ALAT DETEKSI

a. Pencacah Geiger (penghitung Geiger Muller)

b. Kamar kabut Wilson (Geiger Chamber)

c. Imulsi Film

d. Detektor Sintilasi

Orang mengenal radiasi radioaktif pertama kali melalui pelat foto, kemudian berkembang menjadi alat deteksi emulsi fotografi. Perkembangan alat deteksi tersebut kemudian disusul dengan detektor Geiger Muller yang memanfaatkan ionisasai menjadi pulsa listrik.Kemudian alat ini berkembang menjadi tabung ionisasi dan tabung detektor proporsional. Dengan ditemukannya bahan-bahan sintilasi, yaitu bahan yang jika ditembus radiasi akan memancarkan cahaya, timbul adanya detektor sintilasi.

Pada dasarnya sistem peralatan deteksi radiasi dapat digolongkan menjadi dua bagian utama, bagian pertama adalah transduser yang disebut detektor, yaitu berupa alat yang mengubah radiasi radioaktif menjadi sinyal elektris. bagian kedua berupa alat elektronik yang mampu memperkuat dan memproses sinyal listrik menjadi besaran yang diamati.

Detektor tabung ionisasi, tabung proporsional dan tabung Geiger Muller merupakan alat yang sejenis. Semuanya memiliki bentuk dasar yang sama serta mempergunakan ruang tertutup yang berisi gas atau campuran gas, dilengkapi dengan anoda dan katoda dengan bentuk sedemikian rupa, sehingga medan listrik memungkinkan terjadi ionisasi secara effisien.Jadi, semua memanfaatkan ionisasi menjadi pulsa listrik. Detektor sintilasi mempergunakan dasar penyeleksianyang sangat berbeda dengan jenis tabung Geiger Muller. Detektor sintilasi memanfaatkan cahaya yang timbul pada interaksi radiasi, sehingga memerlukan bahan yang mengeluarkan cahaya jika kena radiasi, seperti pada layar CRO atau layar televisi.bahan yang demikian itu disebut sintilator. Sintilator mempunyai sifat bahwa intensitas cahaya yang tinmbul sebanding dengan energi radiasi yang mengenainya, sehingga sangat menguntungkan jika digunakan untuk mengukur energi radiasi

REAKSI FISI DAN FUSI

a. FISI       :adalah reaksi pembelahan dari sebuah atom menjadi dua bagian atom lain yang disertai dengan pelepasan tenaga.

contoh  :

₀n¹   +  ₉₂U²³⁵  ® ₅₆Ba¹⁴⁴  +  ₃₆Kr⁸⁹  +  ₃0n¹  +  tenaga

(bahan baku : unsur berat (misal : uranium ))

b.FUSI      adalah reaksi penggabungan 2 buah unsur ringan disertai pengeluaran tenaga.

contoh  :

₁H²  +  ₁H² ® ₂He⁴  +  tenaga

-tenaga fusi> tenaga fisi

-fisi lebih muda terjadi daripada fusi, (fusi temperatur harus tinggi).

reaksi inti dan reaksi berantai

REAKSI INTI

Zat radioaktif alam mempunyai inti yang berubah dengan sendirinya setelah memancarkan sinar radioaktif., tetapi inti atom yang tidak bersifat radioaktif dapat diubah sehingga menjadi zat radioaktif (radioaktif buatan).yaitu dengan jalan menembaki inti itu dengan partikel-partikel (ingat peristiwa transmutasi)yang mempunyai kecepatan tinggi.

Penembakan inti dengan kecepatan tinggi ini disebut reaksi inti.

contoh :   ₂He⁴  +  ₇N¹⁴ ® ₈O¹⁷  +  ₁H¹

 REAKSI BERANTAI

Reaksi yang berulang hanya berakhir akibat zat yang bereaksi itu habis atau berubah menjadi zat yang lain.

contoh : Reaksi berantai ENRICO PERMI  (1937)

₉₂U²³⁵  +  ₀n¹  ® ₉₂U²³⁶ ® ₅₄Xe¹⁴⁰  +  ₃₈Sr⁹⁴  +  ₀n¹  +  ₀n¹

tak stabil

Hasil reaksi ini masih mengandung 2 buah NETRON (0n1) sehingga netron ini akan menembak uranium lian sehingga terjadi reaksi seperti semula.

                                    Sr         Xe       Sr                                 (n)

                                                                        (n)        U

                                    (n)                    U                                 (n)

                                                                        (n)        U         (n)

                                                                                                (n)

                                    (n)                    U         (n)        U

                                                                        (n)        U

                                    Xe       Xe       Sr

Tiada reaksi seperti ini akan dibebaskan tenaga dalam bentuk panas.

Dosis Penyerapan radioaktif

DOSIS PENYERAPAN

Jika sinar radioaktif mengenai suatu materi, maka sinar radioaktif itu akan diserap oleh materi tersebut. Besar energi pengion yang diserap oleh materi yang dilalui sinar radioaktif tergantung pada sifat materi dan berkas sinar radioaktif.

DOSIS PENYERAPAN adalah banyaknya energi radiasi pengion yang diserap oleh satu satuan massa materi yang dilalui sinar radioaktif.

Satuan dosis penyerapan adalah Gray (Gy) atau rad.

1 Gy = 1 joule/ kg

1Gy = 0,01 joule/ kg

1Gy = 100 rad

Persamaan dosis penyerapan       D = 

D=E/M

E = energi yang diberikan oleh radiasi pengion, satuannya joule.

M =massa materi yang menyerap energi, satuannya kg

D = dosis penyerapan, satuannya Gy atau rad.

Tranmutasi oleh partikel-partikel yang dipercepat

Tranmutasi dengan sinar ayang berasal dari unsur radioaktif tidak membawa hasil yang memuaskan. Dari sekian banyak partikel-partikel ahanya beberapa yang dapat mengadakan transmutasi.

Hal ini disebabkab karena partikel ayang mendekati inti atom yang mengalami gaya tolak, sehingga hanya partikelayang kecepatannya besar yang dapat sampai pada inti. Transmutasi akan lebih berhasil bila digunakan partikel-partikel yang kecepatan cukup tinggi. Untuk itu diciptakan alat yang dapat mempercepat partikel bermuatan yang disebut Cyclotron.

Pada tahun 1932 Coekroft dan Walton melaporkan hasil reaksi inti dengan proton.

₁H¹  + ₃Li⁷ ®  ₂He⁴    +  ₂He⁴

Pada reaksi inti tersebut jumlah energi sebelum reaksi adalah:

energi massa proton       = 1,007825  sma

energi massa litium        = 7,016005  sma

energi kinetik proton

150  keV                        = 0,000160  sma       +

jumlah                            = 8,023990  sma

Jumlah energi sesudah energi  :

energi massa helium 2x4,0026=8,0052 sma

ada selisih sebesar 8,023990-8,0052=0,01879 sma

                                                          =17,4939 MeV

Ketika diukur energi kinetik kedua atom He diperoleh sebesar 17,0 MeV

Suatu persesuaian yang cukup baik

Transmutasi dengan detron yang dipercepat.

₁₃A²⁷   +   ₁H² ®₁₂Mg²⁵  +  ₂He⁴

Transmutasi dengan netron.

Netron merupakan partikel netral, sangat baik untuk mengadakan transmutasi, sebab hanya mengalami gaya tolak yang kecil ketika menghampiri inti.

₇N¹⁴  +  ₀n¹®₅B¹¹  +  ₂He⁴

Netron yang dipakai untuk transmutasi diprodusir dalam reaktor atom.

Dengan netron tersebut dapat diperoleh berbagai macam radio isotop.

₁₁Na²³  +  ₀n¹®₁₁Na²⁴

Natrium yang diperoleh adalah isotop radioaktif.

Dengan memancarkan sinar b, isotop natrium berubah menjadi magnesium yang stabil.

                        b

₁₁Na²⁴         ₁₂Mg²⁴