Mengenal Perubahan Kimia

Perubahan kimia adalah perubahan pada zat yang menghasilkan zat jenis baru. Pernahkah kamu membakar kertas? Apa yang dapat kamu lihat setelah kertas tersebut habis terbakar? Terdapat abu yang diperoleh akibat proses pembakaran. Kertas sebelum dibakar memiliki sifat yang berbeda dengan kertas sesudah dibakar. Contoh perubahan kimia, antara lain: nasi membusuk, susu yang basi, sayur menjadi basi, telur membusuk, telur asin, besi berkarat, dan lain-lain.

Terdapat beberapa ciri-ciri perubahan kimia suatu zat, yaitu: terbentuk zat jenis baru, zat yang berubah tidak dapat kembali ke bentuk semula, diikuti oleh perubahan sifat kimia melalui reaksi kimia. Selama terjadi perubahan kimia, massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi.

Perubahan kimia adalah perubahan zat yang menghasilkan zat baru dengan sifat-sifat baru, disebut juga dengan reaksi kimia.  Zat yang berubah tidak dapat kembali ke keadaan semula (irreversible).

Es yang berubah menjadi air saat dipanaskan termasuk perubahan fisika karena dapat kembali ke wujud semula, sedangkan kayu yang dibakar berubah menjadi arang termasuk perubahan kimia, karena kayu yang telah berubah menjadi arang tidak akan kembali ke wujud semula (kayu).

Seperti halnya perubahan fisika, perubahan kimia juga dapat kita amati di alam dan lingkungan sekitar kita. Berdasarkan faktor penyebabnya perubahan kimia dapat dibedakan menjadi lima kelompok, yaitu :

1. Proses pembakaran, contohnya kayu yang dibakar, bom meledak dan lilin yang dibakar.
2. Proses peragian, contohnya perubahan susu menjadi keju, singkong menjadi tape dan kedelai menjadi tempe.
3. Proses kerusakan, contohnya pelapukan kayu, pembusukan sampah dan perkaratan besi.
4. Proses biologis mahluk hidup, contohnya proses fotosintesis, proses pencernaan makanan dan proses pernafasan.
5. Proses pertumbuhan dan  perkembangan mahluk hidup, contohnya tumbuhnya seorang bayi menjadi dewasa.

Mengenal Perubahan Kimia

Ciri-ciri yang mengindikasikan adanya perubahan kimia adalah adanya perubahan warna, perubahan bau, pembentukan gas, timbulnya cahaya, pembentukan endapan baru,  dan perubahan pH.

Pesawat Sederhana

Untuk mempelajari Pesawat Sederhana sebainya Anda sudah sangat paham dengan baik tentang Usaha dalam Fisika dan Hubungan antara Usaha dan Energi karena materi ini keterkaitan yang sangat erat.

Setiap hari kamu pasti selalu melakukan usaha. Ada yang mudah dan ada pula yang sulit. Oleh karena itu, kadangkadang kamu memerlukan suatu alat sederhana yang dapat membantumu melakukan usaha. Alat itu disebut dengan pesawat sederhana. Misalnya, kamu akan menancapkan paku pada kayu, tentu akan sulit tanpa palu. Begitu pula ketika kamu akan membuka baut, akan kesulitan apabila tanpa bantuan kunci pembukanya. Pesawat sederhana banyak sekali jenisnya dan semuanya dibuat untuk memudahkan kamu melakukan usaha. Prinsip kerja pesawat sederhana dikelompokkan menjadi beberapa bagian, di antaranya tuas, katrol, dan bidang miring. Marilah kita bahas satu persatu.

Pesawat Sederhana

1. Tuas
Jungkat-jungkit adalah sejenis pesawat sederhana yang disebut pengungkit atau tuas. Tuas memiliki banyak kegunaan, di antaranya adalah untuk mengangkat atau memindahkan benda yang berat.

Tuas merupakan alat yang sering digunakan orang untuk memindahkan sebuah batu yang berat. Berat beban yang akan diangkat disebut gaya beban () dan gaya yang digunakan untuk mengangkat batu atau beban disebut gaya kuasa (). Jarak antara penumpu dan beban disebut lengan beban () dan jarak antara penumpu dengan kuasa disebut lengan kuasa ().

Hubungan antara besaran-besaran tersebut menunjukkan bahwa perkalian gaya kuasa dan lengan kuasa () sama dengan gaya beban dikalikan dengan lengan beban (). Artinya besar usaha yang dilakukan kuasa sama dengan besarnya usaha yang dilakukan beban. Oleh sebab itu, pada tuas berlaku persamaan sebagai berikut.

dengan:

 = gaya kuasa (N)
 = gaya beban (N)
 = lengan kuasa (m)
 = lengan beban (m)

Keuntungan pada pesawat sederhana disebut Keuntungan Mekanis (KM). Secara umum keuntungan mekanis didefinisikan sebagai perbandingan gaya beban dengan gaya kuasa   sehingga keuntungan mekanis pada tuas atau pengungkit bergantung pada panjang masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, semakin besar keuntungan mekanisnya. Secara matematis keuntungan mekanis ditulis sebagai berikut.

Contoh Soal

Sebuah pengungkit dengan panjang 3 m digunakan untuk mengangkat batu yang beratnya 2.000 N. Jika panjang lengan kuasa 2,5 m, hitunglah:

a. gaya kuasa yang harus diberikan untuk mengangkat batu;

b. keuntungan mekanis tuas.

Penyelesaian:

Diketahui:

l = 3 m

 = (3 m – 2,5 m) = 0,5 m

 = 2.000 N

 = 2,5 m

Ditanya:

a. gaya kuasa

b. keuntungan mekanis

Jawab:

a. 

b. Keuntungan Menkanis

Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas atau pengungkit diklasifikasikan menjadi tiga golongan, yaitu sebagai berikut.

a. Tuas Golongan Pertama

Titik tumpu berada di antara titik beban dan titik kuasa, Contohnya gunting, tang pemotong, gunting kuku, dan linggis.

b. Tuas Golongan Kedua

Titik beban berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh tuas jenis ini, di antaranya adalah gerobak beroda satu, pemotong kertas, dan pelubang kertas.

c. Tuas Golongan Ketiga

Titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban. Contoh tuas jenis ini adalah lengan, alat pancing, dan sekop.

2. Katrol

Katrol digunakan untuk mengambil air atau mengangkat beban yang berat. Katrol merupakan pesawat sederhana yang dapat memudahkan melakukan usaha. Katrol dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol berganda.

a. Katrol Tetap

b. Katrol Tunggal Bergerak

c. Katrol Majemuk atau Katrol Berganda

3. Bidang Miring

Ketika di pasar, mungkin kamu pernah melihat orang yang sedang menaikkan drum berisi minyak ke atas sebuah truk. Pesawat sederhana apakah yang mereka gunakan? Bidang miring merupakan alat yang sangat efektif untuk memudahkan kerja.

Keuntungan mekanis bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan. Keuntungan mekanis bidang miring adalah perbandingan panjang (l) dan tinggi bidang miring (h).

Dalam kehidupan sehari-hari, penggunaan bidang miring terdapat pada tangga, lereng gunung, dan jalan di daerah pegunungan. Semakin landai tangga, semakin mudah untuk dilalui. Sama halnya dengan lereng gunung, semakin landai lereng gunung maka semakin mudah untuk menaikinya, walaupun semakin jauh jarak tempuhnya. Jalan-jalan di pegunungan dibuat berkelok-kelok dan sangat panjang. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan keuntungan mekanis yang cukup besar agar kendaraan dapat menaikinya dengan mudah.

Hukum-hukum Newton I Newton II dan Newton III

Hukum Newton I

“Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol maka benda yang mula-mula diam akan terus diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap”.

Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak) inilah yang disebut sebagai kelembaman atau inersia (kemalasan). Oleh karena itu hukum I Newton disebut juga dengan hukum kelembaman atau hukum inersia.

Hukum Newton II

“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.”

Satuan SI untuk gaya adalah newton (N), untuk massa dalam kg dan percepatan dalam m/s2. 

Hukum Newton III 

“Jika A mengerjakan gaya pada B, maka B akan rengerjakan gaya pada A, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.”

atau

“Untuk setiap aksi, ada suatu reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah”

Beberapa Jenis Gaya 

Gaya Berat (Berat) 

Berat (w) adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda (sering disebut dengan gaya tarik bumi).

w = mg

Vektor berat suatu benda di bumi selalu digambarkan berarah tegak lurus ke bawah, dimana pun posisi benda diletakkan, baik pada bidang horizontal, pada bidang miring, atau pada bidang tegak.

Berdasarkan gambar di atas menunjukkan bahwa arah vektor berat selalu tegak lurus ke bawah.

Gaya Normal

Gaya normal (N) didefinisikan sebagar gaya yang bekerja pada benda, dan berasal dari bidang tumpu. Arahnya selalu tegak lurus pada bidang tumpu.

Berdasarkan gambar di atas, menunjukkan bahwa arah gaya normal selalu tegak lurus bidang tumpu

Gaya Gesekan

Gaya gesekan (f) termasuk gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua benda bersentuhan langsung secara fisik. Arah gaya berlawanan dengan kecenderungan arah gerak.

Ketika mendorong sebuah benda dan benda tidak bergerak, maka gaya gesekan pada benda adalah gaya gesekan statis (fs) Tetapi jika bergerak, maka gaya gesekannya adalah gaya gesekan kinetis (fs). Gaya gesekan statis mulai dari nol dan membesar sesuai dengan gaya dorong yang diberikan sampai mencapai suatu nilai maksimum (fs maks). Sedangkan, gaya gesekan kinetis selalu lebih kecil daripada gaya gesekan statis maksimum.

Gaya Tegangan Tali

Tegangan tali (T) adalah gaya tegang yang bekerja pada ujung-ujung tali karena tali tersebut tegang.

Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal (Fs) adalah gayayang bekerja pada benda yang bergerak melingkar. Arahnya menuju pusat lingkaran.

ax = percepatan sentripetal

Gerak Melingkar Beraturan

Gerak melingkar beraturan (GMB) merupakan gerak suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan besar kecepatan tetap. Kecepatan pada GMB besarnya selalu tetap, namun arahnya selalu berubah, dan arah kecepatan selalu menyinggung lingkaran. Artinya, arah kecepatan (v) selalu tegak lurus dengan garis yang ditarik melalui pusat lingkaran ke titik tangkap vektor kecepatan pada saat itu.

Besaran-Besaran Fisika dalam Gerak Melingkar

1. Periode (T) dan Frekuensi (f)

Waktu yang dibutuhkan suatu benda yang begerak melingkar untuk melakukan satu putaran penuh disebut periode. Pada umumnya periode diberi notasi T. Satuan SI periode adalah sekon (s).

Banyaknya jumlah putaran yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak melingkar dalam selang waktu satu sekon disebut frekuensi. Satuan frekuensi dalam SI adalah putaran per sekon atau hertz (Hz). Hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut.

Keterangan:

T : periode (s)

f : frekuensi (Hz)

2. Kecepatan Linear

Misalkan sebuah benda melakukan gerak melingkar beraturan dengan arah gerak berlawanan arah jarum jam dan berawal dari titik A. Selang waktu yang dibutuhkan benda untuk menempuh satu putaran adalah T. Pada satu putaran, benda telah menempuh lintasan linear sepanjang satu keliling lingkaran (2 π r ), dengan r adalah jarak benda dengan pusat lingkaran (O) atau jari-jari lingkaran. Kecepatan linear (v) merupakan hasil bagi panjang lintasan linear yang ditempuh benda dengan selang waktu tempuhnya. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Anda ketahui bahwa T = 1/f atau f = 1/T, maka persamaan kecepatan linear dapat ditulis

3. Kecepatan Sudut (Kecepatan Anguler)

Sebelum mempelajari kecepatan sudut Anda pahami dulu tentang radian. Satuan perpindahan sudut bidang datar dalam SI adalah radian (rad). Nilai radian adalah perbandingan antara jarak linear yang ditempuh benda dengan jari-jari lingkaran. Karena satuan sudut yang biasa digunakan adalah derajat, maka perlu Anda konversikan satuan sudut radian dengan derajat. Anda ketahui bahwa keliling lingkaran adalah 2 π r. Misalkan sudut pusat satu lingkaran adalah θ, maka sudut pusat disebut 1 rad jika busur yang ditempuh sama dengan jari-jarinya. Persamaan matematisnya adalah

θ = (2 π r/r) rad ===> θ = 2 π rad. Karena 2 π = 360° maka besar sudut dalam 1 rad adalah sebagai berikut :

2 π rad = 360°

1 rad = 360°/2 π   = 360° / 2 x 3,14 = 360°/ 6,28 = 57,3°

Dalam selang waktu Δt , benda telahmenempuh lintasan sepanjang busur AB, dan sudut sebesarΔθ . Oleh karena itu, kecepatan sudut merupakan besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Satuan kecepatan sudut adalah rad/s . Selain itu, satuan lain yang sering digunakan untuk menentukan kecepatan pada sebuah mesin adalah rpm, singkatan dari rotation per minutes (rotasi per menit).

Karena selang waktu untuk menempuh satu putaran adalah T dan dalam satu putaran sudut yang ditempuh benda adalah 360° (2 π), maka persamaan kecepatan sudutnya adalah ω = 2 π/T Anda ketahui bahwa T = 1/f atau f = 1/T sehingga persamaan kecepatan sudutnya (Z) menjadi sebagai berikut.

Keterangan:
ω : kecepatan sudut (rad/s)
f  : frekuensi (Hz)
T : periode (s)

4. Percepatan Sentripetal

Benda yang melakukan gerak melingkar beraturan memiliki percepatan yang disebut dengan percepatan sentripetal. Arah percepatan ini selalu menuju ke arah pusat lingkaran. Percepatan sentripetal berfungsi untuk mengubah arah kecepatan.

Pada gerak lurus, benda yang mengalami percepatan pasti mengakibatkan berubahnya kelajuan benda tersebut. Hal ini terjadi karena pada gerak lurus arahnya tetap. Untuk benda yang melakukan gerak melingkar beraturan, benda yang mengalami percepatan kelajuannya tetap tetapi arahnya yang berubah-ubah setiap saat. Jadi, perubahan percepatan pada GMB bukan mengakibatkan kelajuannya bertambah tetapi mengakibatkan arahnya berubah. Ingat, percepatan merupakan besaran vektor (memiliki besar dan arah). Perhatikan berikut!

Percepatan sentripetal dapat ditentukan dengan penguraian arah kecepatan.

Karena pada GMB besarnya kecepatan tetap, maka segitiga yang diarsir merupakan segitiga sama kaki. Kecepatan rata-rata dan selang waktu yang dibutuhkan untuk menempuh panjang busur AB (r) dapat ditentukan melalui persamaan berikut.

Jika kecepatan rata-rata dan selang waktu yang digunakan telah diperoleh, maka percepatan sentripetalnya adalah sebagai berikut.

Jika mendekati nol, maka persamaan percepatannya menjadi seperti berikut.

Karena v= r ω, maka bentuk lain persamaan di atas adalah as = ω2 r. Jadi, untuk benda yang melakukan GMB, percepatan sentripetalnya (as ) dapat dicari melalui persamaan berikut.

Suhu dan Pengukurannya

Materi Fisika SMP Kelas 7 yang akan dibahas kali ini adalah Suhu dan Pengukurannya. Pada pembahasan ini akan dipaparkan bagaimana cara mengukur suhu, pengertian suhu dan perbandingan suhu berdasrkan macam-macam satuan suhu.

Suhu dan Pengukurannya

Ketika tangan kita dicelupkan ke dalam air yang baru direbus, beberapa saat kemudian tangan kita akan merasakan panas. Demikian pula saat tangan kita memegang es, ternyata tangan kita merasa dingin. Dalam kehidupan sehari-hari panas atau dingin biasa digunakan untuk menjelaskan derajat suhu suatu benda. Suatu benda dikatakan panas, berarti benda tersebut memiliki suhu yang tinggi. Demikian pula suatu benda dikatakan dingin, berarti benda tersebut bersuhu rendah.

Konsep

Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda.

Alat yang digunakan untuk mengukur suhu benda dengan tepat dan menyatakannya dengan angka disebut termometer. Sebuah termometer biasanya terdiri dari sebuah pipa kaca berongga yang berisi zat cair (alkohol atau air raksa), dan bagian atas cairan adalah ruang hampa udara.

Termometer dibuat berdasarkan prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Naik atau turunnya zat cair tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan suhu suatu benda.

Untuk lebih memahami prinsip kerja termometer, lakukan demonstrasi berikut ini! Panaskan air berwarna di dalam tabung sampai mendidih seperti ditunjukkan pada gambar di atas! Amati dengan teliti air berwarna tersebut. Apakah yang terjadi? Tentu tidak lama kemudian kamu akan melihat bahwa zat cair dalam pipa kaca naik mencapai titik tertentu. Perubahan volume zat cair dalam pipa dapat digunakan untuk mengukur volume. Seperti kita ketahui bahwa zat cair sebagai bahan pengisi thermometer ada dua macam, yaitu air raksa dan alkohol. Nah, ternyata zat cair tersebut memiliki beberapa keuntungan dan kerugian.

a. Termometer air raksa.

Berikut ini beberapa keuntungan air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain :

1) Air raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler, sehingga pengukurannya menjadi teliti.

2) Air raksa mudah dilihat karena mengkilat.

3) Air raksa cepat mengambil panas dari suatu benda yang sedang diukur.

4) Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu – 40 0C dan mendidih pada suhu 360 0 C.

5) Volume air raksa berubah secara teratur.Selain beberapa keuntungan, ternyata air raksa juga memiliki beberapa kerugian, antara lain:

1) Air raksa harganya mahal.

2) Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah.

3) Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah.

b. Termometer alkohol

Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

1) Alkohol harganya murah.

2) Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol mengalami perubahan volume yang besar.

3) Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol –1300C.

Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

1) Membasahi dinding kaca.

2) Titik didihnya rendah (78 0C)3) Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat.

Mengapa air tidak dipakai untuk mengisi tabung termometer? Alasannya karena air membasahi dinding kaca, jangkauan suhunya terbatas, perubahan volumenya kecil, penghantar panas yang jelek. Termometer air raksa banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk mengukur panas badanmu digunakan thermometer demam. Sedangkan untuk mengukur suhu suatu ruangan digunakan termometer dinding.

Jenis-jenis termometer, antara lain :

a. Termometer zat cair dalam gelas

Termometer ini biasanya digunakan untuk mengukur temperatur pada daerah batas pengukuran yang dipengaruhi oleh jenis zat termometrik yang berupa cairan dalam pipa kapiler.Prinsip yang dipakai adalah zat cair memuai apabila dipanaskan.

b. Termokopel

Termokopel terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaian tertutup. Besarnya aliran listrik pada kawat berubah sesuai dengan perubahan suhu. Keun-tungan termokopel terletak pada kecepatan mencapai keseimbangan suhu dengan sistem yang akan diukur.

c. Termometer hambatan listrik

Dasar kerja termometer ini adalah hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam tersebut naik.

d. Termometer gas volume tetap

Termometer ini terdiri dari bola yang berisi gas yang dihubungkan dengan tabung manometer. Prinsip kerjanya adalah perubahan tekanan suatu gas akibat perubahan suhu bila volumenya tetap.

3. Perbandingan Skala Termometer

Supaya suhu suatu benda dapat diukur dengan menggunakan termometer hingga diketahui nilainya, maka dinding kaca thermometer diberi skala dengan cara menandai titik-titik tertentu pada kaca. Setelah itu masing-masing titik tersebut diberi angka untuk menunjukkan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Langkah yang dipakai untuk menentukan skala suhu thermometer menurut Celsius, sebagai berikut:a. Titik tetap bawah skala Celsius (00) menggunakan suhu air yang sedang membeku (es).b. Titik tetap atas (1000 ) menggunakan suhu air yang sedang mendidih pada tekanan udara normal yaitu 1 atm.c. Bagi jarak antara kedua titik tetap atas dan titik tetap bawah menjadi bagian yang sama (100 bagian). Hal ini menunjukkan bahwa jarak antara dua garis berurutan sama dengan 10C.

Di bawah ini ditunjukkan perbandingan empat skala suhu, yaitu skala suhu Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin

Skala Termometer

Perbandingan skala antara temometer Celcius, thermometer Reaumur, dan termometer Fahrenheit adalah

C : R : F = 100 : 80 : 180C : R : F = 5 : 4 : 9

Dengan membandingkan perubahan suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan sebagai berikut.

Tx – Xb		Ty – Yb
———–	=	———-
Xa – Xb		Ya – Yb

Keterangan:Xa = titik tetap atas termometer XXb = titik tetap bawah termometer XTx = suhu pada termometer XYa = titik tetap atas termometer YYb = titik tetap bawah termometer YTy = suhu pada termometer Y