IPA_Seri_C_Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan

Buku Pembinaan OSN

BUKU
PEMBINAAN OLIMPIADE IPA SERI C

SUHU KALOR GAYA ENERGI USAHA
DAN TEKANAN

OLEH

I Wayan Mulus Muliadi, S.Pd SD
I Wayan Wijaya, M.Pd
I Gede Subrata, S.Pd SD

LEMBAGA KEPROFESIAN BERKELANJUTAN KARANGASEM

2019 i
Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan
Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan i

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN

BUKU PEMBINAAN OLIMPIADE IPA

SERI C

(SUHU KALOR GAYA ENERGI USAHA DAN TEKANAN)

© I Wayan Mulus Muliadi, S.Pd SD
I Wayan Wijaya, M.Pd
I Gede Subrata, S.Pd SD

Penerbit Berkelanjutan
Lembaga Pengembangan Keprofesian
Karangasem
Jln Gatot Subroto Amlapura Bali
HP/WA 082144680117
Email

[email protected]

Editor :
I Wayan Putra, M.Pd
I Wayan Dedi Supriawan, S.Pd

Layout :
I Gusti Ayu Iswari, S.Pd

Tahun Terbit
2019
ISBN : 978–602–53996–4–0

ii Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan ii

Buku Pembinaan OSN __________________________________________________

Buku Pembinaan OSN

KATA PENGANTAR

Puji dan sukur saya panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi
Wasa/Tuhan Yang Maha Kuasa karena berkat berkah dan rahmatnya
maka modul panduan pembinaan Olimpiade untuk para calon juara
OSN SD di Kabupaten Karangasem dapat disusun. Keseluruhan panduan
ini disusun oleh Tim Pembina Olimpiade Provinsi Bali yang layak
dijadian acuan untuk dipelajari oleh para siswa calon juara di
Kabupaten Karangasem. Modul ini layak di baca dan dijadikan acuan
bagi pembina OSN IPA di masing masing sekolah.

Modul ini tersusun dari berbagai materi yang mencakup
pengetahuan tentang sains dengan tingkat pemahaman standar siswa
juara Olimpiade IPA. Modul ini dilengkapi dengan soal-soal evaluasi
disertai kuncinya. Dengan adanya modul standar ini diharapkan dapat
membantu para pembina OSN di sekolah-sekolah di Kabupaten
Karangasem dalam membina siswa siswanya untuk berkompetitif
dalam meraih predikat juara. Demikian juga dapat dimiliki oleh siswa
secara pribadi untuk memperluas pengetahuannya tentang sains.
Dimana kelak pengetahuan siswa tentang sains tersebut dapat
dikembangkan dalam rangka pengembangan pribadi dalam memahami
segala bentuk dan gejala alam yang sebagian masih menjadi rahasia
alam.

Semoga modul ini secara umum dapat bermanfaat bagi kemajuan
pengetahuan sains dan menumbuhkan mental juara bagi para peserta

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan iii

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan iii

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
OSN di Kabupaten Karangasem. Ucapan terimakasih sebanyak-
banyaknya bagi Tim Pembina Olimpiade Provinsi Bali yang telah
memfasilitasi penyusunan modul ini. Demikian pula bagi para pihak
yang telah mendukung penyusunan modul ini. Segala saran dan kritik
demik kesempurnaan buku ini sangat kami harapkan terimakasih.
Penyusun

iv Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan iv

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

DAFTAR ISI

HALAMAN DEPAN............................................................................................... i
KATA PENGANTAR...........................................................................................iii
DAFTAR ISI............................................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................vii
DAFTAR TABEL.................................................................................................iix
BAB 1 SUHU DAN KALOR................................................................................ 1

A. Suhu.............................................................................................................. 2
B. Kalor ...........................................................................................................13
C. Pemuaian..................................................................................................20
LATIHAN ..........................................................................................................28
BAB II GAYA........................................................................................................31
A. Gaya ............................................................................................................32
B. Hukum Newton......................................................................................39
C. Pesawat Sederhana ...............................................................................46
LATIHAN ..........................................................................................................54
BAB III ENERGI DAN USAHA .......................................................................61
A. Pengertian Energi .................................................................................62
B. Jenis - Jenis Energi ................................................................................62
C. Perubahan Bentuk-Bentuk Energi .................................................79
D. Usaha..........................................................................................................81
LATIHAN ..........................................................................................................83

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan vv

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
BAB IV TEKANAN .............................................................................................86

B. Tekanan dalam zat cair........................................................................87
C. Tekanan dalam Zat Padat ...................................................................91
D. Tekanan pada zat gas ..........................................................................92
LATIHAN ..........................................................................................................96
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................99

vi Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan vi

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Membandingkan suhu air dengan tangan .......................2
Gambar 1.2 Termometer alat pengukur suhu .........................................3
Gambar 1.3 Termometer Air Raksa dan Alkohol....................................4
Gambar 1.4 Bimetal ...........................................................................................6
Gambar 1.5 Bimetal ............................................................................................7
Gambar 1.6 Termometer..................................................................................7
Gambar 1.7 Gas termometer...........................................................................8
Gambar 1.8. Termometer digital...................................................................8
Gambar 1.9 Termometer Inframerah..........................................................9
Gambar 1.10 Konduktor ................................................................................ 14
Gambar 1.11 Termoskop.............................................................................. 17
Gambar 1.12 Grafik hubungan.................................................................... 20
Gambar II.1 Gaya Dorong dan Tarik ........................................................ 32
Gambar II.2 Gaya Magnet ............................................................................. 33
Gambar II.3 Gaya dorong dan tarik.......................................................... 35
Gambar II.4 Resultan Gaya Searah ........................................................... 35
Gambar II.5 Resultan berlawanan arah.................................................. 36
Gambar II.6 Gaya Gesek ................................................................................ 37
Gambar II.7 Anak Mendorong Meja .......................................................... 41
Gambar II.8 Contoh Hukum Aksi Reaksi................................................ 44
Gambar II.9 Tuas atau Pengungkit ........................................................... 46
Gambar II.9 Tuas Jenis pertama ................................................................ 47
Gambar II.9 Tuas Jenis kedua..................................................................... 47
Gambar II.9 Tuas Jenis ketiga..................................................................... 48
Gambar II.10 Katrol Tetap ............................................................................ 49
Gambar II.11 Katrol Bebas............................................................................ 50
Gambar II.12 Katrol Majemuk..................................................................... 51
Gambar II.13 Bidang Miring........................................................................ 52
Gambar III.1Energi Matahari....................................................................... 62
Gambar III.2Batubara ..................................................................................... 63

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan vviii

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
Gambar III.3 Pabrik Batu Bara .................................................................... 64
Gambar III.4 Guntur ........................................................................................ 65
Gambar III.5 Generator ................................................................................. 66
Gambar III.6 Bagian Baterai......................................................................... 67
Gambar III.7 Elemen Daniel ......................................................................... 68
Gambar III.8 Dinamo Sepeda ....................................................................... 69
Gambar III.9 Reaktor Nuklir ........................................................................ 71
Gambar III.10 Ketapel.................................................................................... 74
Gambar III.11 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi .................... 75
Gambar III.12 Limbah pertanian................................................................ 76
Gambar III.13 Gaya sebesar F dapat menggeser balok sejauh s.... 81
Gambar IV.1 Tekanan pada bola ................................................................ 87
Gambar IV.2 Hukum Pascal .......................................................................... 88
Gambar IV.3 Hukum Hidrostatika ............................................................. 89
Gambar IV.4 Penerapan Hukum Archimedes ....................................... 90
Gambar IV.5 Barometer ................................................................................. 92
Gambar IV.6 Manometer Raksa Terbuka................................................ 94
Gambar IV.7 Manometer Raksa Tertutup............................................... 95

viii Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan viii

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perbedaan termometer isi raksa & alkohol ..........................5
Tabel 1.2 Skala Termometer........................................................................ 10
Tabel 1.3 Contoh Pemuaian.......................................................................... 27
Tabel III.1. Cepat Rambat Bunyi ................................................................. 65

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan iixx

Buku Pembinaan OSN
x Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

BAB 1 SUHU DAN KALOR

Kompetensi
Memahami peran suhu dan kalor serta pengaruhnya dalam
kehidupan sehari-hari
Indikator

1. Membandingkan kelebihan dan kelemahan termometer
raksa dan termometer alkohol

2. Menerapkan pengaruh suhu dalam kehidupan sehari-hari
3. Merancang percobaan perbedaan massa benda akan

berpengaruh terhadap penyerapan panas
4. Membandingkan kecepatan perpindahan panas pada suatu

benda
5. Menentukan perubahan panjang, luas dan volume pemuaian

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 11

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
A. Suhu

1. Pengertian suhu
Suhu adalah besaran yang menyatakan ukuran tingkat panas

atau dingin dari suatu benda. Sekarang sebelum membahas suhu
lebih jauh, marilah kita melakukan percobaan suhu berikut ini:

a. Siapkan tiga gelas kosong,
b. Isi masing-masing gelas dengan air biasa, air dingin, dan

air hangat
c. Celupkan telunjuk jari kalian dalam tiap-tiap gelas berisi

air tadi dan coba rasakan bedanya,
d. Mintalah temanmu melakukan hal yang sama.

Gambar 1.1 Membandingkan suhu air dengan tangan
Dari kegiatan percobaan diatas, kalian sudah bisa mengetahui
dan merasakan bahwa dalam tiap-tipa gelas tadi mempunyai suhu
2 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 2

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
yang berbeda-beda. Pada sistem Satuan Internasional (SI), suhu
disingkat dengan huruf K dan memiliki satuan derajat kelvin.
Dengan menggunakan Indra peraba kita mampu merasakan
perbedaan suhu.

Akan tetapi indra bukanlah alat pengukur suhu dikarenakan
indra tidak mampu memberikan nilai suhu suatu benda dengan
satuan tertentu. Alat ukur suhu adalah termometer. Perhatikanlah
gambar berikut yang menunjukan termometer beserta dengan
bagian-bagiannya:

Gambar 1.2 Termometer alat pengukur suhu
Bentuk dasar termometer beserta dengan bagian-bagian
thermometer

2. Macam Termometer
Berdasarkan macam bahan yang digunakan, thermometer

dibedakan menjadi beberapa jenis, seperti dijelaskan berikut ini:
Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 33

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
a. Termometer Zat Cair
Secara umum termometer untuk zat atau benda cair
terbuat dari pipa kaca yang diisi dengan zat-zat cair juga.
Benda cair digunakan sebagai pengisi termometer karena
zat berbentuk cair ini akan mengalami perubahan volume
jika terjadi perubahan suhu. Sedangkan cairan yang
digunakan sebagai zat pengisi thermometer bukanlah
sembarangan melainkan berupa cairan air raksa maupun
cairan alkohol.

Gambar 1.3 Termometer Air Raksa dan Alkohol
Dari dua macam zat isi termometer tersebut maka dikenal
dengan istilah termometer alkohol dan termometer raksa. Alkohol
maupun raksa memiliki kelebihan serta kekuranga jika digunakan
sebagai pengisi termometer. Untuk lebih jelas memahami bedanya
kedua termometer tadi, perhatikanlah tabel berikut ini:

4 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 4

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
Tabel 1.1 Perbedaan termometer isi raksa & alcohol

Jenis isi Kelebihan termometer Kekurangan
cairan termometer
termom
eter Mudah dilihat karena Harganya mahal.
mengkilat.
Raksa
Volume berubah secara teratur Tidak dapat mengukur
Alkohol ketika terjadi perubahan suhu. suhu yang sangat
rendah.

Mempunyai titik didih -40ºC Merupakan zat

dan titik didih 350ºC sehingga beracun sehingga

mempunyai jangkauan berbahaya jika

pengatur suhu cukup luas. tabungnya pecah.

Dapat terpanasi secara merata
sehingga dapat menunjukkan

suhu dengan cepat dan tepat.

Tidak membasahi dinding.

Mengalami perubahan volume Memiliki titik didih
yang besar walaupun kenaikan rendah 78ºC sehinga

suhunya kecil sehingga dapat pemakaiannya
mengukur suhu dengan teliti. terbatas.

Harga lebih murah. Tidak berwarna

sehingga sulit dilihat.

Mempunyai titik beku -114ºC
dan titik didih 78ºC sehingga Membasahi dinding

dapat mengukur suhu yang kaca.
sangat rendah.

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 55

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
b. Termometer Zat Padat
Sesuai namanya termometer berbahan zat padat

menggunakan zat padat sebagai zat dimana akan berubah
volumenya ketika mendeteksi adanya perubahan suhu benda yang
sedang diukur. Contoh termometer jenis ini adalah termometer
bimetal.

Gambar 1.4 Bimetal
Bimetal adalah dua kepingan logam dimana memiliki
perbedaan koefisien muai panjangnya dijadikan satu dengan cara
dipaku keliling atau dilas. Ketika bimetal dipanaskan maupun di
dinginkan , maka bimetal tersebut akan melengkung karena
perbedaan pemuaian atau penyusutan kedua logam. Saat
dipanaskan bimetal melengkung ke arah logam yang koefisien
muai panjangnya lebih kecil. Sedangkan saat di dinginginkan
bimetal melengkung ke arah logam dengan koefisien muai
panjangnya lebih besar.
6 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 6

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

Gambar 1.5 Bimetal
c. Termometer Kristal Cair
Termometer dengan jenis seperti ini menggunakan bahan
kristal cair yang akan mengalami perubahan warna ketika
menerima perubahan suhu. Bentuk termometer tipis serta
penggunaannya sangatlah mudah yaitu dengan ditempelkan pada
objek yang diukur atau diamati suhunya.

Gambar 1.6 Termometer
Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 77

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
d. Termometer Gas

Gambar 1.7 Gas termometer
Termometer dengan menggunakan sifat perubahan gas ketika
adanya perubahan teperatur atau suhu dari lingkungan maupun
benda.

e. Termometer Digital

Gambar 1.8. Termometer digital
Termometer digital adalah termometer yang mampu
menampilkan tingkat suhu secara pasti. Kepastian tingkat suhu
ditunjukkan dalam bentuk angka yang muncul dalam layar suhu
8 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 8

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
dari termometer tersebut. Termometer digital bekerja
berdasarkan hasil kerja termokopel. Termokopel
adalah sensor suhu elektronik dimana memiliki kemampuan
mengubah perubahan suhu suatu benda menjadi bentuk
perubahan tegangan listrik. Perubahan tegangan listrik inilah yang
kemudian menghasilkan nilai suhu secara digital.

f. Termometer Inframerah

Gambar 1.9 Termometer Inframerah
Termometer Inframerah memiliki kemampuan untuk
mendeteksi temperatur secara optik selama objek diamati. Prinsip
kerja termometer ini dengan mengukur radiasi energi sinar
inframerah, kemudian diubah ke nilai suhu. Termometer ini juga
memilki metode pengukuran suhu yang cepat dan akurat dengan
objek dari kejauhan dan tanpa disentuh. Termometer ini sangat

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 99

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
sesuai untuk mengukur objek lingkungan bahaya dan atau adanya
kebutuhan menghindar dari daerah atau benda tercemar dan
berbahaya, seperti makanan, alat medis, serta obat-obatan.

3. Jenis Skala Termometer
Termometer yang kita kenal saat ini mempunyai empat

jenis skala ukur yaitu Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.
Keempat jenis dari skala pada termometer ini dinamai seuai nama
penemunya. Perbedaan keempat macam skala pada termometer
tersebut bisa kalian lihat dalam tabel berikut ini:

Tabel 1.2 Skala Termometer

No Skala Penemu Titik Tetap Skala Satuan
Bawah Atas

Andreas derajat
1. Celcius Celcius 0º 100º 100 celcius

(Swedia) (ºC)

2. Reamur Reamur 0º 80º 80 derajat
(Perancis) reamur
(ºR)

3. Fahren Gabriel D. 212º 180 derajat
heit Fahrenheit 32º fahrenheit
(Jerman) (ºF)

4. Kelvin Lord Kelvin 273º 373º 100 kelvin (K)
(Inggris)

Suhu dengan dinyatakan dalam satuan kelvin biasa disebut
dengan suhu mutlak. Suhu dapat diukur secara tepat dan akurat

10 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 10

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
menggunakan termometer. Proses pengukuran suhu dapat tidak
tepat serta akurat jika terjadi kerusakan termometer. Rusaknya
termometer bisa disebabkan oleh penggunaan serta cara
perawatan termometer. Itulah sebabnya kalian harus
menggunakan termometer sesuai dengan kebutuhannya. Sebagai
contoh yaitu jangan gunakan termometer badan untuk mengukur
suhu air mendidih. Selain itu perawatan untuk termometer perlu
dilakukan, contohnya dengan menyimpan termometer pada suhu
lingkungan.

4. Cara dan Rumus Konversi Suhu (Temperatur)
Dari tabel tentang skala dari termometer diatas, terlihat

bahwa 100 skala Celcius = 80 skala Reamur = 180 skala Fahrenheit
= 100 sekala Kelvin. Perbandingan skala keempat jenis-jenis
termometer tersebut = skala Celcius : skala Reamur : skala
Fahrenheit : skala Kelvin = 100 : 80 : 180 : 100 = 5 : 4 : 9 : 5.

Berdasarkan perbandingan sekala tersebut, kamu dapat
mengkonversikan suhu dari skala Celcius ke Reamur atau
sebaliknya. Demikian juga dengan skala dari termometer lainnya.
Perhatikan rumus-rumus konversi dari termometer-termometer
berikut ini.

Konversi Celcius ke Reamur serta sebaliknya
TºC = 5/4 TºR ⇒ TºR = 4/5 TºC

Konversi Fahrenheit ke Celcius dan sebaliknya
TºF = (9/5 TºC) + 32 ⇒ TºC = 5/9 (TºF – 32)

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 1111

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
Konversi Kelvin ke derajat Celcius serta sebaliknya
TK = TºC + 273 ⇒ TºC = TK – 273

Contoh Soal
Konversikan suhu-suhu berikut sesuai petunjuknya:

1. 0ºC ke skala Kelvin
2. 0K ke Celcius
3. 273ºC ke Kelvin
4. 273K ke Celcius

Jawaban Soal
1. TK = TºC + 273 = 0 + 273 = 273, jadi 0ºC sama dengan 273K
2. TºC = TK – 273 = 0 – 273 = -273, jadi 0K sama dengan -
273ºC
3. TK = TºC + 273 = 273 + 273 = 546, jadi 273ºC sama dengan
546K
4. TºC = TK – 273 = 273 – 273 = 0, jadi 273K sama dengan 0ºC

5. Dampak Suhu Bagi Tubuh Manusia
Tubuh manusia akan selalu berusaha mempertahankan

keadaan normal dengan suatu sistem tubuh yang sempurna
sehingga dapat menyesuaikan diri dengan perubahan-perubahan
yang terjadi di luar tubuh tersebut. Tetapi kemampuan untuk
menyesuaikan dirinya dengan temperatur luar adalah jika
perubahan temperatur luar tubuh tersebut tidak melebihi 20%

12 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 12

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
untuk kondisi panas dan 35% untuk kondisi dingin dari keadaan
normal tubuh (Tjitro, 2004).

Suhu udara dianggap nikmat bagi orang Indonesia ialah
sekitar 240C sampai 260C dan selisih suhu didalam dan diluar tidak
boleh lebih dari 50C. Batas kecepatan angin secara kasar yaitu 0,2
sampai 0,5 m/dt. Keseimbangan panas suhu tubuh manusia selalu
dipertahankan hampir konstan/menetap oleh suatu pengaturan
suhu pada tubuh manusia. Suhu menetap ini adalah akibat
keseimbangan antara panas yang dihasilkan didalam tubuh sebagai
akibat metabolisme dan pertukaran panas diantara tubuh dan
lingkungan sekitar. Dalam hal ini darah sangat berperan dalam.

Pengaruh lingkungan kerja panas terhadap suhu untuk
individu yang selalu berhadapan dengan faktor panas agar tidak
merasa terganggu, maka beberapa hal yang harus diperhatikan
yaitu faktor yang mempengaruhi toleransi tubuh terhadap panas:
aklimatisasi, ukuran tubuh, umur, jenis kelamin, kesegaran
jasmani, dan suku bangsa. Aklimatisasi merupakan suatu upaya
penyesuaian fisiologis atau adaptasi dari suatu organisme terhadap
suatu lingkungan baru yang akan dimasukinya.

B. Kalor
1. Pengertian Kalor
Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh

suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang
dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 1133

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh
benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah
maka kalor yang dikandung sedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya
kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor

a) massa zat
b) jenis zat (kalor jenis)
c) perubahan suhu

2. Perpindahan Kalor
Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu: konduksi, konveksi,

dan radiasi.
a. Konduksi
Perpindahan Kalor secara konduksi yaitu suatu perpindahan

kalor melalui suatu zat perantara tanpa disertai perpindahan
partikel – partikel zat tersebut secara permanen. Contohnya
yaitu ketika kita memanaskan salah satu ujung logam, maka ujung
logam lainnya akan ikut panas karena terjadi hantaran kalor dari
suhu tinggi ke suhu rendah.

Gambar 1.10 Konduktor
14 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 14

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
Pada batang besi yang dipanaskan, kalor berpindah dari

bagian yang panas ke bagian yang dingin. Jadi, syarat terjadinya
konduksi kalor pada suatu zat adalah adanya perbedaan suhu.
Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dapat
dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan
isolator. Konduktor adalah zat yang mudah menghantarkan kalor
(penghantar yang baik). Isolator adalah zat yang sulit
menghantarkan kalor (penghantar yang buruk).

b. Konveksi
Proses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai
dengan perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya disebut
konveksi atau aliran. Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas.
1) Konveksi pada Zat Cair

Syarat terjadinya konveksi pada zat cair adalah
adanya pemanasan. Hal ini disebabkan partikel-partikel
zat cair ikut berpindah tempat.
2) Konveksi pada Gas
• Konveksi terjadi pula pada gas, misalnya

udara. Seperti halnya pada air, rambatan (aliran)
kalor dalam gas (udara) terjadi dengan cara
konveksi. Beberapa peristiwa yang terjadi akibat
adanya konveksi udara adalah sebagai berikut.
• Adanya angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari.
Pada siang hari, daratan lebih cepat menjadi panas

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 1155

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
daripada lautan sehingga udara di daratan naik dan
digantikan oleh udara dari lautan.

• Adanya angin darat, Angin darat terjadi pada malam
hari. Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi
dingin daripada lautan. Dengan demikian, udara di
atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari
daratan.
 Adanya sirkulasi udara pada ruang kamar di
rurnah
 Adanya cerobong asap pabrik

c. Radiasi
Proses perpindahan kalor tanpa zat perantara disebut radiasi
atau pancaran. Kalor diradiasikan dalam bentuk gelombang
elektromagnetik, gelombang radio, atau gelombang cahaya.
Misalnya, radiasi panas dari api Apabila kita berdiam di dekat api
unggun, kita merasa hangat. Kemudian, jika kita memasang
selembar tirai di antara api dan kita, radiasi kalor akan terhalang
oleh tirai itu. Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa:
Kalor dari api unggun atau matahari dapat dihalangi oleh tabir
sehingga kalor tidak dapat merambat.

3. Mencegah Perpindahan Energi Kalor
Ada beberapa benda yang dapat menyerap radiasi kalor atau

menghalanginya. Alat yang digunakan untuk mengetahui

16 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 16

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
atau menyelidiki adanya radiasi disebut termoskop, seperti yang
tampak pada gambar berikut:

Gambar 1.11 Termoskop
Dari hasil penyelidikan dengan menggunakan termoskop,
kita dapat mengetahui bahwa:
a. Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap

atau permancar radiasi kalor yang baik.
b. Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap

atau pemancar radiasi yang buruk.
Energi kalor dapat dicegah untuk berpindah dengan
mengisolasi ruang tersebut. Misalnya, pada penerapan beberapa
peralatan rumah tangga, seperti termos dan setrika listrik.
a. Termos

Mengapa permukaan di dalam botol termos
mengkilap? Dindinnya berlapis dua ruang di antara
kedua dinding itu dihampakan. Dengan demikian, zat cair

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 1177

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
yang ada di dalamnya tetap panas untuk waktu yang
relatif lama. Termos dapat mencegah perpindahan kalor,
baik secara konduksi, konveksi, maupun radiasi.

b. Setrika Listrik
Mengapa setrika yang panas dapat kita pegang
gagangnya? Di dalam setrika listrik terdapat filamen dari
bahan nikelin yang berbentuk kumparan. Kumparan
nikelin ini ditempatkan pada dudukan besi. Ketika listrik
mengalir, filamen setrika listrik menjadi panas. Panas ini
dikonduksikan pada dudukan besi dan akhirnya
dikonduksikan pada pakaian yang disetrika. Dengan
demikian, setrika mengkonduksi kalor pada pakaian yang
disetrika. Gagang setrika sendiri trbuat dari bahan
isolator sehingga panas tidak dapat berpindah dari besi ke
tangan kita.

4. Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Jika kalor diberikan pada dua benda yang berbeda, maka akan

menghasilkan suhu yang berbeda pula, Contohnya ketika minyak
dan air dipanaskan dengan suhu yang sama maka minyak akan
mempunyai perubahan suhu 2 kali lebih besar dibandingkan air.
Hal Ini dikarenakan oleh perbedaan kalor jenis yang
dipunyai suatu benda.

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama
tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)

18 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 18

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

a. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan
untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
C = Q/(t2-t1)
Keterangan :
C = Kapasitas kalor (J/ oC)
Q = Kalor yang diserap atau dilepas (J)
t2 = Suhu Akhir (oC)
t1 = Suhu Awal (oC)

b. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan
untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius.
Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis
adalah kalorimeter.
c = Q/m.(t2-t1)
Keterangan :
Q = Kalor (J)
m = Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg .oC)
t2 = Suhu Akhir (oC)
t1 = Suhu Awal (oC)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk
persamaan baru yaitu:

C = m.c
Keterangan :

C = Kapasitas kalor (J/ oC)
m = Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg .oC)

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 1199

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan

sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua
persamaan kalor digunakan.

Gambar 1.12 Grafik hubungan

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis :
1) Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
2) Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor
laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten
ada dua macam
Q = m.U
Q = m.L
Keterangan
U = kalor uap (J/kg)
L = kalor lebur (J/kg).

C. Pemuaian
Pemuaian zat adalah peristiwa perubahan geometri dari

suatu benda karena pengaruh energi kalor. Perubahan geometri ini
20 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 20

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

bisa meliputi bertambahnya panjang, lebar, maupun volume.
Pemuaian biasanya diiringi dengan kenaikan suhu zat. Kamu
mungkin pernah melihat rel kereta yang bengkok, itu adalah
contoh peristiwa pemuaian (yang merugikan). Selain contoh
pemuaian yang merugikan, masih banyak contoh pemuaian yang
menguntungkan. Misalnya saja pemuaian cairan merkuri pada
termometer. Selain termometer, masih ada contoh sederhana yang
bisa kita lihat dari pemuaian bimetal. Pemuaian bimetal ini banyak
digunakan di alat-alat listrik seperti setrika dan sekring yang
prinsipnya sebagai safety tool dari kebakaran maupun korsleting.

1. Jenis-jenis pemuaian zat
a. Pemuaian Zat Padat
Pemuaian zat padat merupakan peristiwa bertambah

panjang, lebar, atau volume suatu benda padat karena pengaruh
panas (kalor). Contoh pemuaian zat padat seperti pemuaian rel
kereta. Benda padat pada prinsipnya mengalami pemuaian di
semua bagian benda tersebut (volume) tapi guna memudahkan
mempelajarinya, pemuaian zat padat dibagi menjadi 3 jenis antara
lain:

1) Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang adalah pertambahan panjang benda
akibat pengaruh suhu (1 dimensi). Coba amati kabel listrik
yang terlihat lebih kendor di siang hari jika dibanding
pada pagi hari, itulah contoh dari muai pemuaian panjang.
Besarnya pemuaian zar tergantung pada konstanta muai

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 2211

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
panjang zat dan nilai konstanta tersebut akan berbeda-
beda untuk tiap zatnya. Alat yang digunakan untuk
menyelidiki pemuaian panjang berbagai jenis zat padat
adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda
dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar
kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

2) Pemuaian Luas
Contoh pemuaian luas yang bisa sobat amati adalah pada
pemanasan lempeng tipis logam. Lempeng tipis logam
akan mengalami penambahan luas setelah dipanaskan.
Kemampuan suatu benda untuk mengalami pemuaian
luas sangat ditentukan oleh koefisien muai luas
dilambangkan dengan β, Dengan nilai β = 2α.

22 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 22

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

3) Pemuaian Volume
Pemuaian volume sama juga dengan pertambahan atau
pemuaian panjang secara 3 dimensi. Karena itu muai
volume sama juga dengan tiga kali muai panjang.
Pemuaian volume suatu zat tergantung pada koefisien
muai volumenya γ (gamma) dimana γ = 3α

b. Pemuaian Zat Cair
Pada zat cair pemuaian yang terjadi hanya pemuaian volume,
tidak ada pemuaian panjang dan luas. Ini terkait dengan sifat dar
zat cair sendiri yang bentuknya berubah-ubah sesuai dengan
bentuk wadah yang ditempatinya. Coba kamu isi penuh sebuah
panci dengan air kemudia panaskan, beberapa saat kemudian akan
ada air yang tumpah dari panci tersebut, itulah salah satu contoh
pemuaian zat cair. Masih banyak lagi contoh-contoh pemuaian zat
cair yang bisa kamu temukan.

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 2233

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN

c. Pemuaian Zat Gas/ Pemuaian Gas
Gas juga megalamai pemuaian layaknya pada pemuaian zat
cair dan zat padat. Khusus untuk pemuaian zat ini agak berbeda
dengan pemuaian zat padat dan pemuaian zat cair. Ada satu
variabel yang sangat menentukan pemuaia zat gas yaitu tekanan.
Kamu mungkin pernah melihat balon yang kepanasan tiba-tiba
meletus, itu salah satu contoh sederhana pemuaian gas.

2. Hukum Gay Lussac
Hukum Gay Lussac menjelaskan tentang pemuaian zat gas

antara lain:
PV = nRT

Keterangan
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
n = mol zat
R = 0,0082
T = suhu (0K), x 0C = (x + 273) 0K

Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa pada tekanan tetap
volume gas sebanding dengan suhu gas mutlak tersebut sehingga.

V/T = nR/T = tetap.
Keterangan

V = Volume
T = Suhu
n = mol zat
R = 0,0082

24 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 24

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
Karena perbandingan volume dan suhu tetap, maka perbandingan
volume dan susu sebelum dan sesudah pemuaian juga akan tetap.
Sehingga persamaannya menjadi:

Vo V1
—= —
T1 T2

Keterangan
V0 = Volume awal
V1 = Volume akhir
T1 = Suhu awal
T2 = Suhu Akhir

–> pemuaian gas pada tekanan tetap (Isobar) dengan T = suhu
dalam satuan kelvin

3. Hukum Boyle
Hukum Boyle menyatakan bahwa pada batas-batas

tertentu suhu rendah yang berlaku bahwa hasil perkalian antara
tekanan dan volume selalu tetap. Secara matematis rumusnya:

PV = nRT = tetap
Keterangan

P = tekanan (atm)
V = volume (L)
n = mol zat
R = 0,0082
T = suhu (0K), x 0C = (x + 273) 0K

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 2255

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
Karena perkalian tekanan dan volume selalu tetap, maka

perkalian volume dan volume sebelum dan sesudah pemuaian juga
tetap. jadi persamaan rumusnya adalah:

P1.V1 =P2.V2

Keterangan
P1 = Volume awal
V1 = Volume akhir
P2 = Suhu awal
V2 = Suhu Akhir

–> pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal)

4. Hukum Boyle-Gay Lussac
Sesuai namanya hukum ini merupakan perpaduan antara

hukum boyle dengan hukum lussac. Hukum ini menyatakan bahwa
dalam pemuaian zat gas perkalian volume dengan tekanan dibagi
suhu selalu tetap.

P1.V.1 P2.V2
——– = ——— = tetap

T1 T2

Keterangan
P1 = Volume awal
V1 = Volume akhir
P2 = Suhu awal
V2 = Suhu Akhir
T1 = Suhu awal
T2 = Suhu Akhir

26 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 26

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
5. Contoh Pemuaian dalam kehidupan

Tabel 1.3 Contoh Pemuaian

Jenis Jenis Pemuaian Zat

Pemuaian Zat

Pemuaian 1. Rel Kereta Api yang bengkok karena panas

Zat padat 2. Kabel listrik/telepon yang lebih kendur ketika

siang hari

3. Bimetal pada alat-alat listrik seperti pada

setrika yang akan mati sendiri ketika sudah

terlalu panas.

4. Pemuaian pada kaca rumah.

5. Mengeling Pelat Logam Umumnya dilakukan

pada pembuatan container dan badan kapal

besar.

6. Pemasangan Ban Baja pada Roda Lokomotif

dilakukan dengan cara memanaskan ban baja

hingga memuai kemudian dipasangkan pada

poros roda,setelah dingin akan menyusut dan

mengikat kuat.

Pemuaian 1. Termometer Memanfaatkan pemuaian zat cair

Zat Cair (raksa atau alkohol) pada tabung thermometer.

2. Air dalam panci akan meluap ketika

dipanaskan. (selain dipengaruhi oleh konveksi

kalor peristiwa ini juga dipengaruhi oleh

pemuaian air)

Pemuaian 1. Balon yang meletus terkena panas.

(zat) Gas 2. Roda kendaraan yang meletus terkena panas

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 2277

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
LATIHAN

MARI MENJAWAB

1. Apa kelebihan dan kelemahan termometer yang
menggunakan air raksa dengan alkohol?

2. Mengapa pada Termometer badan atau termometer hanya
menggunakan sekala berkisar antara 350 C sampai dengan
420C?

3. Dalam kehidupan sehari-hari sering pada saat masak
menggunakan tabung elpigi yang digunakan secara terus
menerus akan terlihat dibagian luar tabung ada bintik-bintik
air. Mengapa hal tersebut bisa terjadi?

4. Kalau kita perhatikan pada bagian dekat tabung termometer
suhu badan diberi celah sempit dengan maksud raksa yang
naik pada pipa tidak segera turun ke bejana. Apa yang bisa
terjadi jika pada tabung thermometer tidak ada celah?

5. Jika kita duduk di kursi beberapa saat, maka sering kursi
bekas tempat yang kita duduki terasa hangat ketika kita
tinggalkan. Mengapa peritiwa tersebut disa terjadi?

6. Perbedaan massa benda akan berpengaruh terhadap
penyerapan panas(kalor). Bagaimanakah merancang
percobaan untuk membuktikan hal tersebut?

28 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 28

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
7. Sebuah logam pada mulanya memiliki panjang 20 cm.
Kemudian menerima kalor dan suhunya naik sebesar 40
derajat. Jika koefisien muai panjang logam tersebut adalah
0,001/ 0C Maka berapa panjang logam tersebut setelah
suhunya naik?
8. Sebuah kubus dengan rusuk 10 cm dan koefisien muai
panjang 0,001/ 0C. Kubus tersebut diberi kaalor sehingga
suhu awalnya yang 300C mejadi 800C, berapakah
pertambahan volume dan volume akhir kubus tersebut?
9. Sebuah kubus dengan rusuk 10 cm dan koefisien muai
panjang 0,001/ 0C. Kubus tersebut diberi kaalor sehingga
suhu awalnya yang 30 0C mejadi 80 0C, berapakah
pertambahan volume dan volume akhir kubus tersebut?
10. Angin adalah udara yang mengalir. Aliran udara terjadi
karena perbedaan tekanan. Untuk membuktikan hal tersebut
Pak Guru mendemonstrasikan percobaan di depan kelas
dengan gambar percobaan seperti di bawah.
a. Gambarkanlah arah peredaran udara yang terjadi pada

gambar tersebut! (skor 1)

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 2299

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
b. Tunjukkan tempat dalam ruang (kotak) yang memiliki
tekanan udara lebih tinggi! (skor 0,5)
c. Panas nyala lilin akan terasa pada mulut cerobong 2, hal
ini terjadi karena ada perpindahan panas secara (skor
0,5)
d. Jelaskan penyebab perbedaan tekanan udara yang terjadi
di dalam ruang (kotak)! (skor 1)

30 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 30

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________

BAB II GAYA

Kompetensi
1. Mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan
pengaruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya.
2. Menerapkan hukum Newton untuk menjelaskan berbagai
peristiwa dalam kehidupan sehari-hari.
3. Mengidentifikasi pesawat sederhana dan penerapannya
dalam kehidupan sehari-hari.

Indikator
1. Mengidentifikasi jenis-jenis gaya
2. Menghitung dan melukiskan penjumlahan gaya-gaya segaris
baik yang searah maupun berlawanan
3. Menghitung massa benda dari gaya berat suatu benda
4. Membuktikan Hukum I, II, III Newton melalui percobaan dan
memberikan contoh peristiwanya di dalam kehidupan
sehari-hari
5. Menyelesaikan masalah secara kuantitatif sederhana yang
berhubungan dengan pesawat sederhana

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 3311

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
A. Gaya

1. Pengertian Gaya
Doronglah daun pintu sehingga terbuka. Tariklah sebuah pita

karet. Tekanlah segumpal tanah liat. Angkatlah bukumu. Pada
setiap kegiatan itu kamu mengerahkan sebuah gaya. Gaya adalah
suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda
terhadap benda lain. Kadang kadang, akibat suatu gaya tampak
demikian jelas, seperti saat sebuah mobil sedang melaju dan
menabrak sebatang pohon. Akan tetapi, akibat gaya-gaya lain tidak
sejelas pohon yang ditabrak itu. Dapatkah kamu merasakan gaya
dari lantai yang bekerja pada kakimu? Catatlah semua gaya yang
mungkin kamu lakukan atau alami pada suatu hari tertentu.
Bayangkan tindakan tindakan seperti mendorong, menarik,
merenggangkan, meremas, membengkokkan, dan menjatuhkan
benda.

Pada saat itu kamu mengerahkan gaya kepada benda
tersebut. Bagaimana kamu dapat mengukur besar gaya? Besar gaya
diukur dengan neraca pegas. Gaya diukur dalam satuan newton
(N).

Gambar II.1 Gaya Dorong dan Tarik

32 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 32

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
2. Jenis-Jenis Gaya

Jenis-jenis gaya dapat dibedakan menjadi beberapa bagian,
yaitu:

1) Gaya Sentuh dan Gaya Tak Sentuh

Gambar II.2 Gaya Magnet
Pada saat kamu mendorong meja, kamu harus menyentuh
meja itu untuk mengerahkan gaya kepada meja itu. Demikian pula
jika kamu hendak melontarkan batu dengan menggunakan ketapel.
Gaya otot pada saat kamu mendorong meja dan gaya pegas pada
saat kamu melontarkan batu dengan ketapel termasuk gaya sentuh.
Disebut gaya sentuh karena sebuah benda yang memberikan gaya
harus menyentuh benda lain yang dikenai gaya tersebut. Contoh
lain gaya sentuh adalah gaya gesekan, yang akan kita bahas nanti.

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 3333

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
Jika kamu melepaskan kapur dari ketinggian tertentu, maka kapur
itu akan jatuh ke bawah, ditarik oleh gaya gravitasi Bumi. Gaya
gravitasi termasuk gaya tak sentuh, karena tanpa harus melalui
sentuhan kapur dan Bumi. Gaya listrik dan gaya magnet adalah
contoh lain gaya tak sentuh.

2) Resultan Gaya Gaya-Gaya Setimbang
Gaya-gaya tidak selalu mengubah kecepatan. Bayangkan dua

tim yang sedang tarik tambang. Kedua tim tersebut sama-sama
mengerahkan gaya dengan arah berlawanan. Bila kedua tim
tersebut tidak bergerak, maka gaya yang dilakukan kedua tim pada
tali tersebut sama besar. Gaya yang menarik tali ke kiri diimbangi
dengan gaya yang menarik tali ke kanan. Gaya-gaya yang besarnya
sama dan arahnya berlawanan yang bekerja pada sebuah benda
disebut gaya-gaya setimbang.

Gaya diberi lambang F yang berasal dari kata force. Beberapa
gaya yang bekerja pada suatu benda dalam satu garis kerja dapat
diganti oleh sebuah gaya yang dinamakan resultan gaya.Secara
matematis besarnya resultan gaya (R) dinyatakan sebagai berikut:

R = F1 + F2 +F3 + . . .

Tanda positif (+) untuk gaya yang arahnya ke kanan/ke atas
Tanda negatif (-) untuk gaya yang arahnya ke kiri/ kebawah

34 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 34

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
3) Gaya-gaya Tak Setimbang

Gambar II.3 Gaya dorong dan tarik
Pernahkah kamu menarik sebuah gerobak yang bermuatan?
Untuk membuat gerobak bergerak, kamu harus menarik gerobak
tersebut. Jika gaya yang kamu kerahkan tidak cukup besar, kamu
mungkin meminta bantuan temanmu. Temanmu mungkin akan
menarik gerobak itu bersamamu atau mendorongnya dari
belakang. Dua gaya tersebut, yaitu gaya dari kamu dan temanmu
akan bekerja pada arah yang sama. Jika dua gaya bekerja pada arah
yang sama, maka kedua gaya itu dijumlahkan, seperti ditunjukkan
pada gambar 2.4

Gambar II.4 Resultan Gaya Searah
R = F1 + F2
Arah = Searah F1 dan F2
Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 3355

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
Gaya total atau gaya resultan pada gerobak tersebut sama

dengan jumlah kedua gaya itu. Jika gaya total pada suatu benda
menuju ke arah tertentu, gaya tersebut disebut gaya-gaya tak
setimbang. Gaya-gaya tak setimbang selalu mengubah kecepatan
sebuah benda. Apabila temanmu mendorong gerobak dengan arah
yang berlawanan dengan arah gaya dorongmu, gaya-gaya itu
digabung dengan cara yang berbeda. Jika dua gaya berlawanan
arah, maka gaya total kedua gaya tersebut merupakan selisih kedua
gaya. Jika satu gaya lebih besar daripada gaya yang lain, gerobak itu
akan bergerak ke arah gaya yang lebih besar. Dalam hal ini
temanmu jelas tidak membantu kamu. Menurut pendapatmu apa
yang terjadi jika gaya dorongmu dan gaya dorong temanmu sama
dan berlawanan arah.

Gambar II.5 Resultan berlawanan arah
R = F1 - F2 Atau R = F1 + (-F2)

Arah + Searah F1
Jadi, gaya dapat digambarkan sebagai anak panah. Panjang
anak panah menunjukkan besar gaya, dan arah anak panah
menunjukkan arah gaya. Dengan menggunakan anak panah ini
kamu dapat menyatakan berapa besar hasil gabungan gaya-gaya
itu dan ke mana arahnya.
36 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 36

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
4) Gaya Gesek

Gambar II.6 Gaya Gesek

Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan
langsung antara dua permukaan benda dengan arah berlawanan
terhadap kecenderungan arah gerak benda.

Besar gaya gesekan bergantung pada kasar dan halusnya
permukaan yang saling bergesekan. Permukaan yang kasar akan
menimbulkan gaya gesekan yang relatif lebih besar daripada
permukaan yang lebih halus. Gaya gesekan juga dipengaruhi berat
benda, tetapi tidak dipengaruhi luas permukaan benda yang saling
bergesekan.

Dalam kehidupan sehari-hari, gaya gesekan dapat
menguntungkan dan sekaligus juga dapat merugikan kita.

a) Gaya gesekan yang menguntungkan
• Gaya gesekan antara kaki dan permukaan lantai/jalan
mengakibatkan kita dapat berjalan

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 3377

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN

• Gaya gesekan antara parasut dengan udara
menyebabkan para penerjun dapat melayang di udara
dan jatuh dengan perlahan.

• Sistem rem pada kendaraan untuk
memperlambat/memberhentikan kendaraan.

b) Gaya gesekan yang merugikan
• Gaya gesekan antara ban mobil/motor dengan jalan
mengakibatkan ban mobil/motor cepat tipis.
• Alas sandal dan sepatu menjadi tipis karena sering
bergesekan dengan jalan.

Gaya gesekan terbagi menjadi dua macam,yaitu:
a) Gaya gesekan statis

Adalah gaya gesekan antara dua benda yang akan mulai
bergerak atau diam.
b) Gaya gesekan kinetik
Adalah gaya gesekan antara dua benda yang mana salah
satu bendanya ada yang bergerak.

5) Gaya Berat
Berat benda adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada
benda tersebut. Berat suatu benda dapat berubah bergantung
pada besarnya gaya gravitasi. Besarnya gaya gravitasi bergantung
pada ketinggian letak suatu benda dari permukaan bumi. Semakin
tinggi letak benda dari permukaan bumi, maka semakin kecil gaya
gravitasinya.

38 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 38

BBuukukuPePmbeimnabainnOaSanN O__S__N______________________________________________
Satuan berat dinyatakan dengan satuan gaya, yaitu newton

(N). secara matematis, berat dinyatakan sebagai berikut:
Berat = massa x percepatan gravitasi

W= m. g
Keterangan: w = berat (N)

m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

B. Hukum Newton
1. Hukum I Newton
Kamu telah mempelajari bahwa setiap benda memiliki

kelembaman, dan gaya dapat mengubah gerak benda. Sir Isaac
Newton merumuskan hukum-hukum yang mengatur keterkaitan
gaya dengan gerak. Ada tiga hukum Newton tentang gerak. Kita
akan bahas dahulu hukum pertama Newton.

Hukum pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa
sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan terus
bergerak dengan kecepatan tersebut kecuali ada gaya resultan
bekerja pada benda itu. Jika sebuah benda dalam keadaan diam,
benda tersebut tetap diam kecuali ada gaya resultan yang bekerja
pada benda itu.

Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai
berikut:

Suhu Kalor Gaya Energi Usaha dan Tekanan 3399

Buku Pembinaan OSN ___________________________________B__u_k_u__P_e_m_b_i_n_a_a_n_OSN
∑� ⃗ =

Keterangan
∑ ⃗ = Resultan gaya

Hukum ini sama dengan peristiwa kelembaman. Jadi, kamu
akan dapat memahami mengapa hukum ini kadang-kadang disebut
hukum kelembaman atau Inersia.

Perhatikan sebuah benda di sekitar anda, misalnya meja atau
batu atau benda apapun. Meja yang sedang diam akan tetap diam
seperti itu jika tidak digerakkan atau tidak diberi gaya luar seperti
gaya dorong atau gaya tarik. Demikian juga benda lainnya yang
sedang diam. Apakah tidak ada gaya yang bekerja pada meja atau
batu atau benda yang diam ? Ada gaya yang bekerja pada benda
tersebut, tetapi jumlah semua gaya yang bekerja pada benda
tersebut atau gaya total sama dengan nol. Gaya yang bekerja pada
benda yang sedang diam di atas permukaan planet seperti bumi
adalah gaya berat (w) dan gaya normal (N). Arah gaya berat tegak
lurus ke bawah menuju pusat bumi, arah gaya normal tegak lurus
ke atas. Besar kedua gaya ini sama tetapi berlawanan arah
karenanya gaya total sama dengan nol.

Bagaimana dengan benda yang sedang bergerak lurus dengan
kelajuan konstan ? Untuk memperjelas persoalan ini, andaikan
anda mendorong sebuah benda, misalnya sekeping logam, di atas
permukaan lantai. Setelah didorong, keping logam tersebut
melambat lalu berhenti karena adanya gaya gesek. Agar keping

40 Suhu KalorSGuahyuaKEanloergGi UaysaaEhanedragni TUeskaahnaadnan Tekanan 40