1
=
Keterangan:
XC = Reaktansi kapasitif (Ω)
ω=kecepatan sudut (rad/s)
C=kapasitansi kapasitor (F)
Gambar 5.3. Rangkaian Kapasitor
Dalam rangkaian kapasitor pada arus AC mempunyai sifat bahwa arus
mendahului tegangan saat mencapai nilai maksimumnya. Tegangan pada
kapasitor
=
Arus yang mengalir pada kapasitor
11
= sin ( + 2 ) = sin( + 2 )
4. Rangkaian RLC
Rangkaian arus bolak-balik adalah sebuah rangkaian listrik yang terdiri dari
satu atau beberapa komponen elektronika yang dihubungkan dengan sumber
46
arus bolak-balik. Komponen elektronika tersebut dapat berupa resistor R
(hambatan murni), induktor L atau kapasitor C.
Gambar 5.4. rangkaian RLC
Untuk memudahkan menganalisa pada rangkaian RLC digunakan
diagram fasor seperti gambar di bawah ini:
Gambar 5.5. Diagram fasor
Dengan menganalisa gambar diagram fasor di atas dapat diperoleh persamaan
berikut:
Tegangan efektif
Impedansi = √ 2 + ( − )2
= √ 2 + ( − )2
47
Sehingga Kuat Arus I yang mengalir pada rangkaian seri RLC tersebut
dapat ditulis dengan persamaan
=
Keterangan:
I = Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian (A)
V= Tegangan efektif yang bekerja pada masing-masing komponen (Volt)
Z = Impedansi atau hambatan total pada rangkaian RLC (Ohm)
C. PENERAPAN RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
1. Pemasangan Jaringan Transmisi Listrik AC di Jalan
Dari pembangkit listrik menuju ke pelanggan yaitu rumah, perkantoran,
industri maupun instansi. Arus bolak balik juga dapat diubah menjadi arus
searah dengan memakai Trafo.
2. Pengamanan Jaringan Listrik AC dalam Rumah
Pemakaian daya listrik AC di rumah atau di kantor dibatasi oleh pemutus
daya yang dipasang bersama dengan KWh meter. Jika arus listrik melebihi
ketentuan maka dengan adanya pemutusan daya secara otomatis akan
menurunkan saklar.
3. Pemakaian Alat-Alat Rumah Tangga
Rangkaian listrik AC pada umumnya digunakan pada peralatan elektronik
seperti kipas angin, kulkas, kompor, listrik, teko listrik, TV, setrika dan masih
banyak lagi.
48
CONTOH SOAL
Susunan seri hambatan 40 dan kapasitor dengan reaktasi kapasitif 30 dihubungkan
dengan sumber arus bolak-balik, tegangan efektif 220V. Tegangan efektif pada resistor
adalah…
= 40
= 30 = √302 + 402
= √900 + 1600
VZ=220V = √2500
= 50
=?
= √ 2 + 2
LATIHAN SOAL
Kerjakan Soal Berikut Ini Dengan Baik Dan Benar
1. Sebuah induktor 50 mH dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang
memiliki frekuensi sudut 300 rad/s. Besar reaktansi induktif adalah … .
2. Sebuah kapasitor dengan kapasitas 100 F μ dihubungkan dengan tegangan
arus bolak-balik 110 V/ 50 Hz. Reaktansi kapasitif yang timbul pada kapasitor
adalah ...
3. Sebuah rangkaian listrik yang terdiri dari satu atau beberapa komponen
elektronika yang dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik disebut rangkaian
4. Rangkaian yang hanya mengandung hambatan saja disebut rangkaian …
5. Tegangan suatu rangkaian ketika diukur dengan osiloskop adalah 220 volt. Bila
tegangan rangkaian tersebut diukur lagi dengan menggunakan voltmeter AC,
maka angka yang ditunjukkannya adal
49
BAB 6
RADIASI GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
KATA KUNCI
Gelombang
Elektromagnetik
Radiasi
inframerah
50
BAB 6
RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
A. PENGERTIAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Gelombang elektromagnetik ialah gelombang yang tidak membutuhkan
medium atau perantara untuk merambat. Maksudnya, gelombang
elektromagnetik bisa merambat meskipun dalam ruang hampa seperti di luar
angkasa. Gelombang elektromagnetik terbentuk oleh medan magnet dan medan
listrik yang saling merambat tegak lurus. Sumber penghasil gelombang
elektromagnetik berbeda-beda. Beberapa di antaranya dihasilkan oleh nuklir
atau atomik yang di dalamnya memuat fisika kuantum.9
kelajuan gelombang elektromagnetik bisa ditentukan dengan persamaan berikut.
= =
Keterangan:
c = kelajuan gelombang elektromagnetik (m/s);
E = besar medan listrik (N/C); dan
B = besar medan magnet (T).
B. JENIS-JENIS GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1. Gelombang radio
Gelombang radio merupakan salah satu bentuk dari radiasi efek
tromagnetik, gelombang elektromagnetik pertama kali ditemukan oleh
Heinrich Hertz dan digunakan oleh Marconi sebagai media komunikasi.
Gelombang radio Terbentuk ketika bunyi/audio berubah menjadi sinyal listrik
dan melalui gelombang osilator (gelombang pembawa) mengalami modulasi
pada frekuensi yang terdapat dalam frekuensi gelombang radio. Frekwensi
9 Widodo, suparmo tri. 2009. Panduan pembelajaran Fisika kelas XII. Jakarta. CV> Karya
Mandiri Nusantara. Halaman 29
51
gelombang radio dari AM (amplitude modulation) hingga FM (frequency
modulation) berkisar antara 102 hingga 109 hertz.
2. Gelombang microwave
Gelombang mikro merupakan spektrum gelombang elektromagnetik yang
memiliki frekuensi terkecil kedua setelah gelombang radio. Frekuensi
gelombang mikro adalah 1010 Hz dengan panjang gelombang 3 mm.
gelombang mikro biasanya dimanfaatkan untuk kepentingan deteksi bawah
laut menggunakan radar, membantu pendaratan pesawat, dan sebagainya.
3. Gelombang inframerah
Sinar inframerah memiliki frekuensi lebih besar daripada gelombang
mikro. Frekuensi sinar inframerah berada di rentang 1011 Hz – 1014 Hz.
Artinya, panjang gelombang sinar inframerah lebih kecil daripada gelombang
radio dan gelombang mikro. Sinar inframerah banyak diaplikasikan dalam
kehidupan sehari-hari, misalnya di bidang kedokteran untuk terapi saraf dan
penyembuhan penyakit encok, di bidang militer untuk melihat di tempat gelap
atau berkabut, di bidang elektronika untuk remote control, dan masih banyak
lainnya.
4. Cahaya tampak
Jika di spektrum sebelumnya kamu tidak bisa melihat wujud
gelombangnya, tidak demikian dengan cahaya tampak. Warna-warna merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu merupakan bentuk spektrum cahaya
tampak. Cahaya tampak memiliki frekuensi sekitar 1015 Hz dengan panjang
gelombang 400 nm – 800 nm.
Panjang gelombang terpendek dari cahaya tampak dimiliki oleh
cahaya ungu. Artinya, cahaya ungu memiliki frekuensi dan energi terbesar
dibandingkan warna lainnya. Sementara itu, panjang gelombang terpanjang
dimiliki oleh cahaya merah. Aplikasi cahaya tampak bisa kamu lihat pada
laser.
5. Sinar ultraviolet
Sinar ultraviolet atau biasa disingkat sinar UV merupakan spektrum
gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi 1015 – 1016 Hz. Panjang
52
gelombang sinar UV adalah 10 – 100 nm. Sinar UV dihasilkan oleh radiasi
sinar Matahari.
6. Sinar X
Sinar X merupakan spektrum gelombang elektromagnetik dengan
frekuensi atau energi terbesar kedua setelah sinar gamma. Frekuensi sinar X
berada di kisaran 1016 – 1020 Hz. Sinar ini ditemukan oleh Wilhelm Rontgen.
Itulah mengapa sinar X juga biasa disebut sinar Rontgen. Sinar X dihasilkan
oleh aktivitas elektron berkecepatan tinggi yang menumbuk logam.
Tumbukan antara elektron dan logam disertai pelepasan energi dalam bentuk
radiasi sinar X. Oleh karena energinya sangat besar, tak heran jika sinar X
mampu menembus logam dan tulang manusia.
7. Sinar gamma
Sinar gamma merupakan spektrum gelombang elektromagnetik
dengan energi tertinggi. Hal itu dikarenakan sinar gamma memiliki frekuensi
tertinggi di antara spektrum gelombang elektromagnetik lainnya, yaitu 1020 –
1025 Hz. Mengingat energi sinar gamma sangat besar, tak heran jika sinar ini
bisa menembus logam beberapa sentimeter. Sinar gamma dihasilkan oleh
aktivitas radioaktif atau atom-atom yang tidak stabil di reaksi inti.
C. BAHAYA RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Berbagai alat elektronik disekitar kita memancarkan radiasi
elektromagnetik. Beberapa bahaya yang ditimbulkan diantaranya adalah:
Merusak mata, Merusak jaringan tubuh, Memicu kanker Dan lain sebagainya.
Diantara contoh alat elektronik penghasil gelombang elektromagnetik:
1. Leptop
Selain memberi manfaat yang sangat banyak juga berbahaya untuk
kesehatan kita. Perangkat laptop masa kini sebagian besar menggunakan
layar monitor LED (light emitting diode) yang menghasilkan radiasi cahaya
secara langsung ke indera penglihatan. Diantara bahaya menggunakan
leptop terlalu lama yaitu:
53
a. Merusak mata: Radiasi pada layar laptop mempunyai intensitas yang
tinggi sehingga saraf mata terpaksa menerima energi yang berlebihan
yang dapat menurunkan kapabilitasnya. Saraf bisa rusak sehingga indera
penglihatan menurun kemampuannya
b. Gangguan pada otak: Gangguan pada saraf mata terhubung langsung ke
otak sehingga menimbulkan penurunan fungsi otak.
c. Gangguan pada tulang punggung: Posisi duduk yang tidak sempurna
pada saat mengamati laptop dapat menimbulkan ruasruas pada tulang
punggung bergeser tidak pada posisi yang seharusnya.
2. Handphone
Berdasarkan beberapa penelitian tentang bahaya radiasi elektromagnetik
dari HP atau te lepon seluler (ponsel). Ternyata terdapat beberapa bahaya
yang merugikan bagi manusia.
a. Mengganggu ingatan manusia
Pada saat melakukan kontak telpon, maka HP akan bekerja
maksimal dalam mencari sinyal yang menyebabkan bagian telinga dan
sekitarnya terpapar radiasi terus menerus. Ja di hindari sering me nelpon
dalam waktu lama. Gunakan headset atau loudspeaker agar HP tidak
begitu dekat dengan telinga.
b. Menyebabkan kanker otak
Penggunaan ponsel jangka waktu lama dan kontinu dapat
menyebabkan kan ker otak. Ra diasi HP atau ponsel hampir setara
dengan gelombang mikro yang bisa mengubah sruk tur sel. Jadi hindari
menggunakan ponsel dalam jangka waktu lama dan te rus-menerus.
3. Televise
Tanpa kita sadari ternyata televisi juga memiliki dampak yang tidak baik
bagi kesehatan. Radiasi gelombang elektromagnetik berupa spektrum
cahaya dapat merusak indera penglihatan manusia. Apalagi televisi yang ada
sekarang memiliki layar monitor LED (light emiting diode) yang menghasilkan
radiasi gelombang cahaya dengan intensitas cukup tinggi. Oleh karena itu
jaga jarak aman minimal sekitar 2 m dari layar monitor.
54
D. MANFAAT RADIASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
1. Gelombang Radio
a) Komunikasi radio
b) Penelitian luar angkasa
c) Radar (Radio Detection and Ranging) berguna untuk mempelajari pola
cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan,
dan memonitor lingkungan.
2. Gelombang Micro
a) Pemanas microwave
b) Komunikasi radar
3. Gelombang Inframerah
a) Remote control
b) Alarm pencuri
c) Terapi fisik
4. Cahaya Tampak
a) Membantu penglihatan mata
b) Sumber energi
5. Sinar Ultraviolet
a) Keaslian uang dan tanda tangan di bank
b) Fotosintesis tumbuhan yang mengubah karbon dioksida dan air menjadi
makanan ber wujud glukosa dan oksigen
c) Pembentukan vitamin D
6. Sinar X
a) Memeriksa barang di bandara
b) Analisis struktur bahan
c) Memotret organ tubuh membantu diagnosis kedokteran
7. Sinar Gamma
a) Terapi kanker
b) Sterilisasi makanan
c) Pembuatan varietas tanaman unggul
d) Mengurangi populasi hama
55
LATIHAN SOAL
Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan baik dan benar!
1. Kegunaan sinar inframerah dalam kehidupan sehari-hari adalah untuk ....
2. Pemanfaatan gelombang elektromagnetik dalam pengobatan memiliki efek
menyembuhkan dan dapat merusak. Jenis gelombang elektromagnetik yang
energinya paling besar sehingga dapat merusak jaringan sel manusia adalah
….
3. Sebagai pembawa sinyal, gelombang radio dapat dikelompokan menjadi dua
macam,
yaitu…
4. Sistem komunukasi seluler menggunakan bagian spectrum gelombang
elektromagnetik yaitu….
56
BAB 7
RELATIVITAS
KATA KUNCI
Relativitas
Percobaan morley
Transformasi
Lorentz
Energi
57
BAB VII
RELATIVITAS
A. KONSEP RELATIVITAS
Suatu benda akan dikatakan bergerak ketika telah dituntukan suatu
rangka lintasan yang disebut sebagai acuan, contohnya adalah pergelaran mobil
F1 , pembalap akan melewati penonton yang duduk di pinggiran lintasan, dari
kejadian itu, pembalap sedang bergerak terhadap penonton yang duduk, tetapi
tetap diam terhadap mobil yang diendarainya. Jadi diam atau bergerak adalah
sifatnya relatif tentang bagaimana siapa yang menjadi pengamat dan diamat.
Dalam relativitas, terdapat kejadian dimana kejadian terdapat pengamat dan
kerangka acuan. Kejadian adalah peristiwa fisika yang terjadi pada ruang dan
waktu tertentu. Pengamat melakukan penyelidikan terhadap suatu kejadian
sedangkan kerangka acuan merupakan suatu koorfdinat yang digunakan
pengamat untuk mejnelaskan posisi kejadian dalam suatu ruang.
1. Relativitas Newton
Prinsip ini dikemukakan oleh galileo dan newton, prinsip ini menyatakan
bahwa hukum mekanika berlaku pada semua kerangka acuan inersia.
Newton mengatakan sema gerak itu relatif, benda akan dikatakan bergerak
apabila kedudukan benda tersebut berubah terhadap kerangka acuannya10.
Jika kita meiliki dua acuan kerangka inersia yang bergerak dengan kecepatan
konstan relatif terhadap lainnya, maka tidak dapat ditentukan mana yangg
bergerak dan mana yang diam atau keduanya bergerak.
2. Percobaan Michelson Morley
Percobaan ini dirancang untuk mengukur kecepatan eter dengan
menggunakan interferometer. Eter yaitu medium( penghantar) perambatan
cahaya sehingga dapat sampai ke bumi. Kegiatan ini mengamati innterferensi
yang terjadi, jika memang eter itu ada makan akan terjadi pergeseran pola
interferensi. Hasil dari percobaan ini menurut michelioson dan morley adalah,
eter itu tiddak ada sehingga cahaya merambat ke bumi tanpa melalui medium
10 Suharyanto dkk. 2009. Fisika Untuk SMA/MA kelas XII. Jakarta. CV. Sahabat. Halaman 269
58
dan kecepatan cahaya sama besar dakam segala arah dan tidak tergantung
dari kerangka acuan pengamat.
3. Postulat untuk teori relativitas khusus
sesuai dengan pendapat umum pada saat itu bahwa gelombang
memerlukan medium untuk merambat, para ilmuwan kemudian
mengemukakan hipotesis eter: “Jagat raya dipenuhi oleh eter stasioner yang
tidak mempunyai wujud tetapi dapat menghantarkan perambatan
gelombang”. Jika eter itu ada, eter dapat dijadikan acuan tetap, oleh karena
eter tidak ada, maka acuan universal juga tidak ada, terkait ini albert einstein
mengemukakan teori relativitasnya yang berbunyi “Hukum-hukum fisika
memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka acuan inersia”.
Einstein berhasil membuktikan bahwa hukum listrik dan magnet berlaku untuk
semua kerangka acuan.
Percobaan Michelson Marley telah diketahui tidak ada perbedaan waktu
antara chaya yang merambat secara vertikal maupun horizontal, oleh
karenanya einstein mengemukakan bahwa “ Cahaya merambat melalui ruang
hampa dengan cepat rambat c = 3 x 108 m/s dan tidak bergantung dari
kecepatan sumber cahaya maupun pengamatannya”. Postulat ini secara
tidak langsung menentang adanya eter, jika eter memnag ada maka
kecepatan cahaya tidak akan selalu sama dengan c.
4. Transformasi Lorentz
Pada transformasi Galileo telah dikemukakan bahwa selang waktu
pengamatan terhadap suatu peristiwa yang diamati oleh pengamat yang diam
dengan pengamat yang relatif bergerak terhadap peristiwa adalah sama (t -
t’). Hal inilah yang menurut Einstein tidak benar, selang waktu pengamatan
antara pengamat yang diam dan pengamat yang bergerak relatif adalah tidak
sama (t ≠ t’). Transformasi Lorentz pertama kali dikemukaan oleh Hendrik A.
Lorentz, seorang fisikawan dari Belanda pada tahun 1895.Kekeliruan
transformasi galileo adalah pada benda yang memiliki kecepatan hampir
mendekati kecepatan cahaya yang merupakan anggapan bahwa kerangka
acuan S’ sama dengan selang waktu pada kerangka acuan S. Kerika kita
59
melihat kereta api yang melaju dengan sangat cepat maka kita melihat
adanya perbedaan bentuk dengan kereta api yang sama namun dalam
keadaan diam.11
Gambar 8.1. ilustrasi persamaan
Karena waktu pengamatan oleh pengamat yang diam (Ali) pada kerangka
acuan S dan pengamat yang bergerak (Hasan) pada kerangka acuan S’
hubungan transformasi pada Galileo haruslah mengandung suatu tetapan
pengali yang disebut tetapan transformasi logspot (Y)
Dari hasil perhitungan turunan dapatkan persamaan transformasi
Lorentz yaitu:
` = − .
√1 − 2
` =
` =
− .
2
` =
2
√1 − 2
11 Simon, R.A., 1979. Comment on “Lorentz Transformations”. Jurnal Pengajaran Fisika Sekolah
Menengah
60
Kebalikannya:
= ` − .
√1 − 2
` =
` =
` − .
2
=
2
√1 − 2
Maka transformasi lorentz untuk kecepatan benda bergerak dapat
dinyatakan:
` = ` −
1− .
2
Adapun persamaan transformasi lorentz balik untuk kecepatan yaitu:
= ′ +
1+ .
2
Persamaan-persamaan di atas merupakan penjumlahan kecepatan
transformasi Lorentz yang kemudian dikenal dengan penjumlahan kecepatan
menurut teori relativitas Einstein. Persamaan tersebut di atas merupakan
rumus kecepatan benda yang diamati oleh pengamat yang diam yang disebut
rumus penambahan kecepatan relativistik yang sesuai dengan teori relativitas
Einstein.
61
B. MASSA, MOMENTUM DAN ENERGI RELATIVISTIK
Menurut teori benda yang memiliki kecepatan tak terhingga maka akan
memiliki energi tak terhingga, padahal seperti yang diketahui tidak ada
kecepatan melebihi dari kecepatan cahaya.
1. Massa Relativistik
Einstein menunjukkan bahwa massa bertambah jika kecepatannya
bertambah menggunakan hukum kekekalan momentum. Secara matematis
dituliskan sebagai berikut
=
√ −
Dimana:
m0 = massa diam (m)
m = masa yang dilihat pengamat pada gerak relatif terhadap objek(m)
v = kecepatan relatif antara pengamat dan benda bergerak (m/s)
c = kecepatan cahaya(m/s)
2. Momentum Relativistik
Benda yang bergerak dengan kecepatan relativistik maka akan memiliki
massa yang tidak konstan. Menurut einsten ada persamaan momentum
relativistik yaitu didapat dari p = mv dituliskan sebagai berikut:
= 0
2
√1 − 2
dengan p= moentum relativistik (kg m/s)
3. Energi Relativistik
Dalam fisika klasik kita mengenal dua prinsip kekekalan, yaitu kekekalan
massa (klasik) dan kekekalan energi. Dalam relativitas, kedua prinsip
kekekalan tersebut bergabung menjadi prinsip kekekalan massa–energi, dan
memegang peranan penting dalam reaksi inti. Albert Einstein pada tahun
62
1905 menyatakan bahwa ada kesetaraan antara massa dan energi pada
benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Pada penyinaran zat
radioaktif, selalu disertai energi yang sangat besar. Energi ini diserap dan
berubah menjadi panas. Jika benda diam menerima energi kinetik, massa
relatif benda akan bertambah. Tetapi, jika kehilangan energi, massa benda
relatif akan berkurang.
Energi kkinetik relativitas dapat di tuliskan:
= 2 − 0 2
Dengan:
Ek = Energi kinetik relativitas
m0 = massa diam
m = massa total
c = kecepatan cahay
63
Contoh soal
Sebuah partikel dalam diam memiliki massa 100 gram. Berapakah massanya
jika partikel tersebut bergerak dengan kecepatan sebesar 0,6c?
Dik:
m0 = 100g
v = 0,6c
Dit: m=...?
Penyelesaian:
= 0 2
2
√1 −
= 100
√1 − (0,6 )2
2
= 100
√1 − 0,36 2
2
100
=
√1 − 0,36
100
=
√0,64
100
= 0,8
= 125
64
LATIHAN SOAL
1. Rumus energi relativistik yang dimiliki suatu benda adalah....
2. Massa diam proton sebesar 1,67 × 10–27 kg. Proton bergerak dengan kecepatan
1 √3c Massa relativistik proton sebesar . . .
2
3. Untuk membuktikan adanya eter dilakukan ppengukuran interferometer
micheleson. Prinsip kerja dari interferometer adalah...
4. Pesawat jet mengamati suatu kolam renang dengan luas 300m2 jika luas kolam
menurut awak pesawat 84m2 kelajuan pesawat jet adalah...
5. Elektron memiliki massa diam m0 bergerak dengan kecepatan 0,6c. Besar
momentum relativistik elektron adalah..
65
BAB 8
KONSEP DAN
FENOMENA KUANTUM
KATA KUNCI
Radiasi benda
Efek fotolistrik
Teori planck
Sinar X
Efek Compton
66
BAB VIII
KONSEP DAN FENOMENA KUANTUM
Teori kuantum di awali dengan adanya radiasi benda hitam. Benda hitam
merupakan sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor radiasi dengan baik.
A. RADIASI BENDA (KONSEP FOTON)
Dalam kuantum, dikenal gelombang partikel, istilah ini memperlakukan
cahaya sebagai gelombang dan partikel. Partikel partikel cahaya inilah yang
disebut dengan foton. Dalam kehidupan sehari hari foton diguakan untuk
gelombang radio
1. Radiasi benda hitam
Tiap zat yang ada di alam semesta pasti msmpu memancarkan radiasi
elektromsgnetik. Radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu zat
tergantung pada suhu dan sifat zat sumber radiasi. Energi kalor yang
dipancarkan memiliki kecepatan atau laju benda.
Adapun bunyi hukum stefan – Boltzmann:
“Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan hitam dalam bentuk radiasi
kalor tiap satuan waktu, sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak dean
luas permukaan dari benda hitam tersebut”
Secara matematis ditulis :
= ∆ = 4
∆
Keterangan:
P= Laju energi (daya) radiasi (J/s atau watt)
e= emisitivitas benda
σ= konstanta stefan-boltzman =5,67 x 10-6 W/m2K4
T= suhu mutlak benda (K)
67
A= Luas penampang benda yang memancarkan panas (m2)
2. Hukum pergeseran wien dlam radiasi suatu benda
Benda yang dipanaskan akan menghasilkan radiasi kalor dan memberikan
warna wanra spektrum tertentu dan bergeser ke tingkat suhu benda.dapat
dirumuskan dengan:
λxT=k
Keterangan:
λ: panjang gelombang maksimum (m)
T: suhu (dalam K).
k: konstanta Wien (2,89 x 10-3mK).
3. Teori planck
Gambar 8.1. Max planck
Pada tahun 1900 max planck melakukan penelitiann tentang
radiasi benda hitam. Max planck mengemukakan bahwaenergi yang
dipancarkan oleh benda hitam berbentuk paket paket kecil. Penelitian
planck sebagai berikut:
a. Radiasi yang dipancarkan oleh getaran getaran molekul hanya memiliki
satuan satuan diskret, energi energi dari molekul mengalami kuantisasi.
Tingkat tingkat energi tersebut merupakan kelipatan bilangan asli yang
disebut bilangan kuantum. Energi molekul pada tingkat tertentu
dirumuskan sebagai berikut:
En = n h ν
68
Keterangan:
En = energi molekul pada tingkat tertentu
n= bilangan asli
h= tetapan planck 6,63 x 10-34 Js
ν= frekuensi getaran molekul mulekul (Hz)
b. Kuantum (foton) adalah molekul yang meradiasikan atau menyerap energi
cahaya dalam satuan diskret.peristiwa tersebut dilakukan molekul dengan
cara beroindah atau melompat dari satu tingkat energi ke tingkat yag lain.
Akibatnya energi sebuah foton karena beda energi antara dua tingkat
berdekatan dapat di rumuskan sebagai berikut:
E= hν
B. EFEK FOTOLISTRIK
Pernahkah kalian melihat kalkulator? Kalkulator menggunakan energi
cahaya untuk menghasilkan listrik. Sel foto listrik mengubah energi cahaya
menjadi energi listrik yang menjadi sumber energi kalkulator ini. Efek fotolistrik
adalah peristiwa terlepasnya elektron permukaan logam ketika logam tersebut
disinari cahaya, elektron yang dipancarkan disebut dengan fotoelektron.
Besar kecilnya energi pada suatu peristiwa fotolistrik dipengaruhi oleh
frekuensi foton yang datang, dan tidak dipengaruhi oleh intensitasnya, intensitas
hanya berpengaruh pada banyaknya elektron yang terlepas. Semakin besar
intensitasnya, semakin banyak fotoelektron yang terlepas dari logam, semakin
banyak elektron yang terlepas, semakin besar arus yang timbul. Sehingga dapat
dituliskan persamaan:
E = EKmaks + W0
EKmaks =h ν – h ν0
eV0 = h ν – h ν0
V0 =ℎ (ν – ν0 )
Keterangan:
E = energi foton (joule)
69
EKmaks = energi kinetik maksimum elektron (joule)
H = tetapan planck (6,626 x 10-34 Js)
W0 = h ν0 = energi ambang=energi foton minimal untuk melepaskan energi
(joule)
ν = frekuensi foton (Hz)
ν0 =frekuensi ambang(Hz)
V0 =potensial rintang (volt)
E =muatan elektron (-1,6 x 1019 C)
Syarat terjadinya efek fotolistrik yaitu:
a. Frekuensi foton lebih besar daripada frekuensi ambang
b. Panjang gelombang foton lebuh kecil daripada panjang gelombang
ambang
1. Gelombang de Brogile
Louis de broglie mengemukakan bahwa benda yang bergerakmemiliki
sifat gelombang yang melengkapi sifat partikelnya, ini mampu menjelaskan
bahwa foton dan elektron yang bergerak sebagai gelombang dan partikel,
panjang dari gelomban dari partikel yang bergerak dapat dituliskan dengan
rumus:
λ= ℎ = ℎ
keterangan:
λ= panjang gelombang (m)
h= konstanta planck(6,626 x 10-34 Js)
m= massa partikel (kg)
v= kecepatan gerak partikel (m/s)
p= momentum partikel ( kg m/s)
2. Ketidakpastian heisenberg
70
Prinsip ini didasari oleh peristiwa bahwa dalam waktu yang bersamaan
tidak memungkinkan untuk mengetahui kedudukan dan momentum suatu
benda. Pernyataan tersebut dikemukakan oleh werner heinsberg pada tahun
1927, kemudia ia merumuskan prinsip ketidakpastian dengan rumus:
∆x∆p≥2ℎ atau ∆x∆p≥ ℎ
4
Keterangan:
∆x = ketidakpastian kedudukan partikel
∆p =ketidakpastian momentum
H = 2ℎ = 1,054x 10-34 Js
C. Sinar X dan Efek Compton
1. Sinar X
Gambar 8.2. alat rontegen
Wilhelm Conrad Roentgen menemukan Sinar X pada tahun 1895. Pada
saat itu sinar X dimanfaatkan untuk mengenali struktur atom sebuah materi.
Pada perkembangannya alat tersebut dikenal dengan XRD (Xray Difraction).
Dalam dunia kesehatan Sinar X dimanfaatkan untuk melihat struktur tulang
dengan melihat absorbsi dan refleksi sinar X. Sinar X merupaka salah satu
spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang
pada orde angstorm (10-10 m).
a. Sumber Sinar X
Tabung Sinar X Roentgen dikembangkan oleh general ellectric
research laboratories di New York. Sumber elektron dipanaskan
dipercepa menuju anode yang terhubung denga pendingin. Namun sesuai
71
dengan perkembangan teknologi, kini kita dapat memvariasi tegangan
tinggi dan arus sesuai dengan keinginan, proses terbentuknya sinar x
berasal dari elektron katode yang dipercepat.
b. Spektrum Sinar X
Sinar X terpancar ketika elektronberenergi tinggi menembak
sebuah sasaran logam. Cara mengukkur panjang gelombang Sinar X
adalah dengan memanfaatkan pemantulan sinar X oleh kristal zat padat.
Apabila konfigurasi atom atom diketahui dan jarak jarak antar atom
diketahui, kristl tersebut dapat digunakan sebagai analisator panjang
gelombang sinar X.
Panjang gelombang terpendek λmin spektrum sinar x diperoleh pada beda
potensial tertentu V0
λmin 12,42 10−7
= 0
Keterangan
λmin = panjag gelombang terpendek (m)
V0 =beda potensial (Volt)
c. Penerapan sinar X
Sinar X sangat berguna untuk dunia medis. Sinar X digunakan
untuk pencitraan organ tubuh melalui foto rontgen. Sinar X mengobservasi
organ tubuh dan menghasilkan citra yanng tersimpan dalam film negatif
atau yang lebih modern saaat ini tersimppan dalam bentuk foto digital.
Selain itu sinar x juga dapat dimanfaatkan dalam menjelaskan struktur
atom sebuah materi melalui difraksi menggunakan XRD ( X Ray
Diffraction). Kemudia pada bidang pertanian sinar x digunakan untuk
genetika sel memunculkan biibit unnggul.
2. Efek Compton
Sinar X terbentuk dari proses hamburan yang dikenal dengan efek
compton.
a. Foton Datang
Energi sebua foton datang dirumuskan:
72
E= hν
Momentum yang dimiliki foton:
p= ℎ = ℎ
λ
dengan demikian energi foton dapat dirumuskan
E = h ν= pc
b. Elektron Target
Elektron mula mula dalam keadaan diam. Dengan demikian,
momentum elektron bernilai nol. Energi yang dimiliki elektron hanyalah
energi diambnya. Energi diam elektron dapat dirumuskan:
E=m0c2
c. Foton hambur
Setelah menummbuk elektron, energi foton menjadi berkurang.
Energi yang hilang ini diubah menjadi energi kinetik elektron sehingga
elektron menjadi bergerak.
Contoh soal
Mesin laser menghasilkan cahaya laser dengan panjang gelombang 540 nm,
daya outputnya 40 mW. Laju pancaran foton yang dihasilkan mesin tersebut adalah . . .
Diketahui :
λ = 540 nm = 540 x 10-9 m = 5,4 x 10-7 m
P = 40 mW = 0,04 W
h = 6,63 x 10-34 Js
c = 3 x 108 m/s
Ditanya : laju pancaran foton (n/t)
Jawab:
E=E
n.h.c/λ=P.t
n/t =P.λ/ h.c
n/t =(0,4)(5,4 x 10-7)/ (6,63 x 10-34)(3 x 108)
n/t =0,109 x 1019
n/t =1,09 x 101
73
LATIHAN SOAL
Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan baik dan benar!
1. Panjang gelombang minimum yang duhasilkan sinar x sebesar 0,495 A.
potensial akselerasi yang diberikan oleh tabung sinar x adalah...(h=6,626 x
10-34 Js, c = 3 × 108 m/s dan e = 1,6 × 10–19 C)
2. Permukaan katode disinari cahaya monokromatis sampai pada frekuensi
tertentu, ternyata tidak mengalami peristiwa foto elektron. Keiatan yang dapat
dilakukan agar di permukaan katode dapat memancarkan foto elektron
adalah...
3. Sinar natrium memiliku panjang gelombang 3000 A. jika diketahui tetapan
planck 6,626 x 10-34 Js dan kecepatan cahya 3 × 108 m/s, energi foton yang
dihasilkan oleh sinar natrium adalah...
4. Sebuah bintang memiliki suhu permukaan 11.600K. bintang tersebut akan
memancarkan spektrum pada oanjang gelombang.....( konstanta Wien =2,89
x 10-3mK).
5. Bintang A memiliki intensitas maksimum pada suhu 5.527 derajat celcius, jika
tetapan wien =2,89 x 10-3mK panjang gelombang yang terdeteksi pada
bintang A adalah...
74
BAB 9
TEKNOLOGI DIGITAL
KATA KUNCI
Teknologi
Digital
Transmisi data
Hardisk
Flashdisk
SD card
75
BAB IX
TEKNLOGI DIGITAL
A. MENGENAL TEKNOLOGI DIGITAL
Pada kehidupan zaman sekarang manusia sangat dipengaruhi oleh adanya
teknologi digital. Teknologi adalah keseluruhan sarana untuk menyediakan
barang barang yang diperlukan bagi kelangsungan dan kenyamanan hidup
manusia. Sedangjan Kata digital berasal dari kata digitus ( bahasa yunani ) yang
berarti jari jemari. Angka digital diambil dari 10 jari manusia sehingga dua angka
1 dan 0 dijadikan acuan sebagai angka digital. Angka 1 dan 0 merupakan
lambang dari ON dan OFF atau YA dan TIDAK. Dua angka ini disebut juga
dengan angka biner. Biner biner ini yang menjadi tumpuan semua perintah yang
menjadi kode dari sebuah sistem digital.
Jadi secara istilah Teknologi digital adalah teknologi yang menggunakan
perintah pengodean biner untuk menghasilkan suatu perintah tertentu sesuai
keinginan seorang programmer. Teknologi digital merupakan sistem penghitung
sangat cepat yang memproses semua bentuk bentuk iformasi sebagai nilai nilai
numeris.
1. Sistem Bilangan
Bilangan biner termasuk kedalam sistem bilangan, sistem bilangan palling
umum adalah oktan,biner, oktal dan heksadesimal. Sistem bilangan desimal
merupakan sistem bilangan alling familiar karena kemudahan dalam
peggunnaannya.
2. Gerbang Logika
Gerbang Logika adalah dasar pembentuk sistem elektronika digital yang
berfungsi mengubah satu atau beberapa input menjadi sebuah sinyal output.
Gerbang logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner dengan
menggunakan teori aljabar boolean.
B. TRANSMISI DATA
1. Proses Transmisi Data
76
Proses transmisi data melibatkan pengiriman data dari sumber data ke
penerima data dengan menggunakan komputer/media elektronik. Untuk
mengirimkan data diperlukan suatu media, media ini sendiri memiliki
beberapa jenis seperti bus, kabel yang biasanya terdapat pada peripheral
komputer internal, sedangkan komputer eksternal dalam transmisi data dapat
menggunakan kabel eksternal (Wired) dan Wi-Fi (Wireless). Contoh dari
menggunakan kabel adalah kabel pilin di dalamnya terdapat kawat tembaga
yang digunakan untuk melakukan transmisi data, lalu ada wifi secara
wireless menggunakkan gelombang radio untuk mengirimkan data,
contohnya adalah radio yang digunakan sehari hari.
2. Jalur transmisi data
Jalur transmisi data adalah alat alat yang digunakan untuk mengirimkan
data data tersebut, dalam hal ini jalur transmisi data dibagi menjadi 3 yaitu:
a. Multicast
Adalah suatu proses komunikasi pada suatu alat dengan alat yang
lainnya, di dalam masing masing alat terdapat alat yang digunakan untuk
berkomunikasi dengan alat yang menghubunginya. Contohnya adalah
pada saat kita mengakses internet, server dapat ,elayani beberapa
komputer yang terhubung dalam hal ini komputer yang menghubungi
dengan komputer yang dihubungi dapat memberikan respon balik
terhadap server`
b. Broadcast
Yaitu proses dalam pengiriman data atau informasi dari satu alat ke alat
yang lain, dalam hal ini komputer yang dihubungi atau diberikan informasi
tidak dapat emberikan respon balik terhadap alat pengirim. Contohnya
adalah gelombang radio dan televisi.
c. Unicast
Merupakan kontak yang terjadi pada suatu alat dengan alat yang lain,
contohnya adalah kerika kita menelpon hp dan terhubung maka kedua
alat tersebut tidak dapat ditelpiin oleh alat yang lain.
3. Jenis transmisi data
77
Pada perkembangan zaman sekarang ini transmisi data dapat dilakukan
dengan dua cara yaitu analog dan digital, berikut adalah pemaparan
materinya:
a. Transmisi data analog
Pada sistem transmisi data analog terdapat amplifier di sepanjang jalur
transmisi. Setiap amplifier menghasilkan pengutan (gain), baik
menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan pada jalur transmisi.
Sinyal analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang kontiniu(
berkelanjutan), membawa informasi dengan mengubah karakteristik
gelombang. Sinyal analog ini memanfaatkan gelombang elektromagnetik,
misalnya pada teknologi telpon.
b. Transmisi data digital
Transmisi data ini menggunakan bilangan biner yaitu 0 dan 1, dalam
sinyal digital hanya memiliki dua keadaan yaitu 0 (off) dan 1 (on),
teknologi ini menggunakan repeater ampliefier, jadi amplliefier repeater
tersebut harus memutusskan dianntara dua angka tersebut.
C. PENYIMPANAN DIGITAL
Penyimpanan data digital dalam dunia digital adalah sebuah alat yang dapat
menyimpan data data elektronik. Tujuan dari diciptakannya allat penyimpanan
digital adalah menyimpan data data elektronik serta dapat dibuka kembali pada
waktu yang diinginkan. Adapun beberapa alat penyimpan data yang cukup
populer yaitu:
1. Hard disk
Gambar 9.1. Hard disk
78
Hard disk drive adalah alat yang berupa piringan magnetis yang dapat
menyimpan data digital. Data yang tersimpan ini dapat diolah kebali oleh
komputer, hard disk ditemukan oleh reynolds johnson, hard drive sering kita
temukan pada kumputer atau laptop yang sering kita gunakan, kapasitas hard
disk terbesar pada saat ini adalah 6 tera bytes dengan ukuran 3,5 inch
2. Flash disk
Gambar. 9.2. Flash Disk
Flash disk merupakan alat penimpanan data digital eksternal yang
biasanya dihubungkan melalui port usb dan memiliki berbagai macam ukuran
kapasitas, flash disk ini mampu menyimpan data digital walaupun alat ini
tidak di aliri oleh listrik. Alat ini memiliki ukurran yang kecil sehingga mudah
untuk dibawa kemana mana dan penggunaannya relatif mudah dan memiliki
penyimpanan yang cukup luas, namun dengan ukuran yang cukup kecil ini,
flash disk ini mmudah hilang.
3. Micro SD
Gambar 9.3 micro sd
79
Micro SD adalah alat penyimpanan data digital yang berbentuk seperti sim
card, alat ini dikembangkan oleh SD card Assosciation yang digunakan dalm
perangkat keras seperti Hand Phone. Alat ini memiliki kapasitas yang
beragam sehingga user dapat memilih kartu ini di sesuaikan dengan
kebutuhannya.
LATIHAN SOAL
1. Suatu bentuk perkembangan teknologi sebelum berkembangnya teknologi
digital. Pada dasarnya analog merupakan perkembangan teknologi yang masih
menggunakan sistem yang manual,dalam artian belum sepenuhnya dapat
bekerja secara otomatis seperti pada teknologi digital. Pernyataan diatas
merupakan pengertian dari...
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan teknologi?
3. Sebutkan dan jelaskan perbedaan teknologi digital dan analog?
4. Apa yang idmaksud dengan transmisi data?
5. Apa yang dimaksud dengan alat ppenyimpanan data?
6. Jelaskan apa yang di maksud oleh flash disk dan sebutkan kekurangan dan
kelebihannya?
80
BAB 10
INTI ATOM DAN IPTEK
NUKLIR
KATA KUNCI
Atom
Proton
Electron
Neutron
Defek Massa
Energi Ikat
81
BAB X
INTI ATOM
Inti atom atau nukleon adalah bagian dari penyusun atom yang terletak di
tengah atom dan merupakan konsentrasi massa dari keseluruhan atom. Inti atom
tersusun atas partikel subatomik neutron dan proton. Dimana mengakibatkan inti
bermuatan positif.12
A. STRUKTUR INTI
Atom adalah bagian terkecil dari suatu materi yang masih memiliki sifat
dasar materi tersebut. Atom terdiri dari partikel-partikel subatom, yaitu elektron
(e), proton (p), dan neutron (n). Inti atom (nukleon) terdiri dari proton dan
neutron. Jumlah proton dan neutron dalam inti dinyatakan dalam notasi A,
sedangkan proton dinyatakan sebagai nomor atom Z. Sebuah inti atom dituliskan
dalam bentuk:
ZXA
Keterangan:
X = nama unsur
12 Joko Budiyanto. 2009. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: CV. Teguh Karya. Hal 221
82
A = nomor massa = Σp + Σn
Z = nomor atom = Σp
A –Z = jumlah neutron
Contoh soal
Pada keadaan netral atom litium (3Li7 ) terdiri atas proton, elektron, dan neutron.
Berapakah jumlah proton, elektron dan neutron pada atom litium tersebut?
Pembahasan:
Diketahui
A=7
Z=3
Ditanya : berapa jumlah proton, elektron, dan neutron pada atom litium tersebut?
Penyelesaian:
Berarti jumlah proton = 3, elektron = 3, dan neutron = A – Z = 4
B. DEFEK MASSA
Massa inti seharusnya tepat sama dengan jumlah masa proton dan
massa neutron. Pada kenyataannya, massa inti selalu lebih kecil daripada
massa nukleon penyusunnya. Selisih antara keduanya disebut dengan defek
massa ata
u susut massa (Δm), dirumuskan:
(∆ = [ . + ( − ) ] −
83
Keterangan:
∆m = defek massa (sma)
mp = massa proton (1,0078 sma)
mn = massa neutron (1,0086 sma)
Z = nomor atom = jumlah proton
A – Z = jumlah neutron
Catatan: massa 1 sma = 1,67 × 10-27 kg, dimana 1 sma = 931,4 MeV
Inti atom helium memiliki massa 4,0026 sma. Jika massa proton dan neutron
masing-masing adalah 1,0078 sma dan 1,0086 sma, maka berapakah defek
massa dari inti atom helium tersebut? (1 sma = 1,66 x 10^-27 kg).
Pembahasan:
Atom helium, sehingga diperoleh nomor massa = 4 dan nomor atom = 2.
Jumlah neutron = A – Z = 4 – 2 = 2.
Massa neutron (mN) = 1,0086 sma.
Massa proton (mp) = 1,00728 sma.
Massa inti (mI) = 4,0026 sma.
Defek massa (Δm) = (A – Z).mN + Z.mp – mI = (2).(1,0086) + (2).(1,00728) –
4.0026 = 0,0302 sma.
1 sma = 1,66 x 10^-27 kg.
Δm = 0,0302 x 1,66 x 10-27 kg = 0,050132 x 10-27 kg = 5 x 10-29 kg.
84
C. ENERGI IKAT
Energi ikat adalah energi yang mengikat proton dan neutron dalam inti
atom. Energi ini berasal dari massa yang hilang saat terbentuknya inti atom,
dirumuskan sebagai:
= ∆ . 2 atau E m = × ∆ 931MeV
Sedangkan energi ikat rata-rata per nukleonnya:
=
Contoh soal
Jika diketahui massa atom 8O16 adalah 15,995 sma, massa hidrogen adalah
1,0078 sma, dan massa neutron sebesar 1,0087 sma, tentukan energi ikat rata-
rata per nukleonnya! Pembahasan:
Diketahui:
mp = mH =1,0078 sma
m inti = 15,995 sma
mn = 1,0087 sma
Ditanya: En = ....?
Penyelesaian :
(∆ ) = [ . + ( + ) ] −
[8.(1,0078)+(16-8)1,0087]-15,995
=0,137 sma
E=∆ × 931
=127,62 MeV
127,62
ℎ , = = 16 = 7,97 /
85
D. REAKSI INTI
Energi reaksi inti diperoleh dari penyusutan massa inti. Penyusutan massa
berupa perbedaan jumlah massa inti atom sebelum reaksi dengan jumlah massa
inti atom sesudah reaksi.
Misal suatu reaksi inti dinyatakan menurut persamaan: A + B → C + D + E
Besarnya energi yang timbul dapat dicari dengan rumus:
= [( + ) − ( + 0)] × 931
Reaksi inti dibedakan menjadi, dua, yakni reaksi fisi dan reaksi fusi.
1. Reaksi Fisi
Reaksi - si adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi dua inti
atom lain yang lebih ringan disertai timbulnya energi atom yang sangat
besar. Contoh reaksiadalah inti atom uranium yang ditembak dengan
neutron, reaksinya dituliskan :
92U225+0n1 56Ba141+56Kr92+30n1+E
2. Reaksi Fusi
Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan dua inti atom ringan menjadi inti
atom lain yang lebih berat. Reaksi fusi melepaskan energi. Contoh reaksi
fusi adalah penggabungan triton dengan triton menghasilkan inti He,
dimana reaksinya:
1H3+1H3 2He4+0n1+E
E. RADIOKTIVITAS
Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif adalah peristiwa
terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan. Radioaktivitas diikuti
dengan pancaran partikel alfa (inti helium), beta (elektron), dan radiasi gamma.
Jumlah nukleon/atom suatu unsur yang meluruh akan berkurang dan memenuhi
persamaan:
= 0. Atau = 0. (1) 1
2
86
Keterangan:
N = jumlah nukleon/atom yang tersisa pada saat tertentu
No = jumlah nukleon/atom sebelum meluruh
λ = konstanta peluruhan
T = waktu paruh
t = lama peluruhan
Waktu paruh = waktu yang diperlukan untuk meluruh hingga unsurnya tinggal
setengah kali semula.
LATIHAN SOAL
Kerjakan soal dibawah ini dengan baik dan benar!
1. Diketahui sebuah massa inti atom 9^4Be adalah 9,0121 MeV, massa proton
1,0078 sma, massa neutron 1,0087 sma. Maka, berapakah energi ikat dari atom
tersebut jika diketahui 1 sma = 931 MeV?
2. Sebuah nuklida zXA dengan massa inti K, memiliki defect massa untuk
menghasilkan energi ikat inti sebesar?
3. Suatu zat radioaktif memiliki massa 10 kg. Jika waktu paruhnya adalah 30 menit,
maka banyaknya zat yang telah meluruh setelah 2 jam adalah … kg
87
BAB 11
KETERBATASAN ENERGI DAN
DAMPAKNYA BAGI KEHIDUPAN
KATA KUNCI
Energi terbarukan
Energy tak
terbarukan
Energy Fosil
Tenaga air
Tenaga Nuklir
88
BAB XI
KETERBATASAN ENERGI DAN DAMPAKNYA BAGI KEHIDUPAN
A. JENIS SUMBER ENERGI BERDASARKAN KELESTARIANNYA
Berdasarkan ketersediaannya, sumber energi diklasifikasikan menjadi
duam macam yaitu energi terbarukan (reneweble energy) dan energi tak
terbarukan (nonreneweble energy). Dibawah ini akan kita jelaskan pengertian
dan perbedaan dari sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan.
1. Sumber Energi Terbarukan
Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang bisa diperbarui
sehingga dalam penggunaannya dapat dengan cepat dan mudah didapatkan.
Pemanfaatan sumber energi terbarukan dapat dalam jangka waktu yang lama
dan berkelanjutan. Sumber energi ini memiliki kelebihan tidak mencemari
lingkungan. Contoh: energi matahari/surya, energi panas bumi, energi angin,
dan energi air.
2. Sumber Energi tak Terbarukan
Sumber energi adalah sumber energi dari sumber daya alam yang tidak
dapat diperbaru artinya ketersediaannya di alam ini terbatas karena proses
pembentukannya yang memerlukan waktu yang sangat lama. Dalam
memanfaatkan energi tak terbarukan harus sangat diperhatikan jumlahnya di
alam serta dampaknya bagi lingkungan.
Contoh: minyak bumi, gas alam, dan batu bara.
B. PENGGUNAAN SUMBER ENERGI
Penggunaan sumber energi secara umum baik itu energi terbarukan ataupun
nonterbarukan adalah sebagai berikut :
1. Penggunaan Energi untuk Keperluan Industri
89
Berbagai industru baik industri kecil maupun besar memerlukan sumber
energi dalam proses produksinya. Sumber industri yang biasa digunakan
adalah minyak bumi, batu bara, atau gas alam. Untuk industri kecil tak jarang
juga memanfaatkan sumber energi dari kayu untuk bahan bakar.
2. Penggunaan Energi untuk Keperluan Rumah Tangga
Skala rumah tangga juga memerlukan bahan bakar dalam kegiatan
sehari-hari. Untuk sekarang ini pemanfaatan energi dalam rumah tangga
antara lain energi listrik dan gas untuk memasak.
3. Penggunaan Energi untuk Keperluan Transportasi
Sektor transportasi juga salah satu sektor yang memanfaatkan banyak
energi tak terbarukan.Hal ini karena bahan bakar untuk kendaraan di
Indonesia masih didominasi oleh bahan bakar minyak (BBM). Penggunaan
untuk sektor transportasi juga menimbulkan beberapa masalah yaitu
menimbulkan pencemaran udara.
4. Penggunaan Energi untuk Keperluan Komersial
Penggunaan energi untuk komersial seperti sektor perhotelan, rumah
sakit, ataupun rumah makan antara lain listrik, elpiji, BBM, dan gas bumi.
C. ENERGI FOSIL
Bahan bakar fosil terbentuk jutaan tahun yang lalu ketika tanaman, hewan
dan mahluk lainnya meninggal dan dikubur di bawah bumi. Jasadnya secara
bertahap berubah selama bertahun-tahun karena panas dan tekanan dalam
kerak bumi dan terbentuk batu bara, minyak, dan gas. Selama inisebagian besar
sumber energi utama manusia di bumi lebih terfokus pada penggunaan bahan
bakar fosil yang telah banyak mengahasilkan gas-gas rumah kaca seperti CO2
dan telah memberikan kontribusi besar bagi pemanasan global.
Saat ini hampir semua kebutuhan energi manusia yang digunakan
diperoleh dari konversi sumber energi fosil, misalnya energi untuk pembangkit
listrik, industri, dan berbagai macam alat-alat transportasi.
90
D. KETERSEDIAAN SUMBER ENERGY
Pemanfaatan energi tak terbarukan yang hingga saat ini masih
mendominasi penggunaan energi di Indonesia membuat masalah yang sangat
serius dalam hal ketersediaan cadangan sumber energi tak terbarukan itu
sendiri. Cadangan minyak bumi, batu bara, atas gas alam suatu saat akan habis
di alam ini jika dari sekarang kita tidak memperhatikan pemanfaatannya secara
optimal.
Untuk mengatasi krisis energi ini, maka dibutuhkan solusi yaitu dengan
menigkatkan pemanfaatan sumber nergi terbarukan di Indonesia. Sumber energi
terbarukan di Indonesia saat ini sangat melimpah. Selain itu, pemanfaatan
sumber energi terbarukan juga mengurangi dampak pencemaran lingkungan.
E. SOLUSI TERHADAP KETERBATASAN ENERGI
Krisis energi dan berbagai pencemaran yang berdampak sangat negatif bagi
lingkungan dan kehidupan manusia mengharuskan kita mencari solusi untuk
mengatasau permasalahan tersebut. Secara umum solusi untuk mengatasi
permasalahan akibat energi antara lain sebgai berikut.
1. Penghematan Energi
Dengan cara melakukan penghematan energi dapat mengatasi krisis
energi. Penghematan energi dapat menyebablan berkurannya biaya,
meningkatnya nilai lingkungan, keamanan negara, keamanan pribadi, dan
kenyamanan. Selain itu, dengan mengurangi emisi penghematan emisi
penghematan energi merupakan bagian penting dari mencegah atau
mengurangi perubahan iklim.
2. Pemanfaatan Sumber Energi Terbarukan sebagai Sumber Energi Alternatif
Indonesia merpakan salah satu negara yang memiliki potensi energi
terbarukan yang sangat melimpah. Namun, pada kenyataannya potensi
sumber energi terbarukan masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Hal
ini disebabkan karena saat ini Indonesia masih bergantung pada sumber
energi fosil yang sudah jelas menyajikan masalah besar. Sumber energi fosil
yang ketersediaannya di alam sangat terbatas juga dapat menyebabkan
91
polusi udara, air dan tanah, serta menghasilkan gas rumah kaca yang
berkontribusi terhadap pemanasan global.
Peraturan Pemerintah No 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi
Nasioanal menunjukan bahwa kebijakan pemerintah juga masih kurang
mendukung terhadap pemanfaatan energi alternatif atau terbarukan untuk
tahun 2025 yang hanya sekitar 15%. Hal ini dapat dilihat dalam bab II Pasal 2
Peraturan Pemerintahan bahwa target konsumsi energi yang digunakan di
Indonesia pada tahun 2025 antara lain sebagai berikut :
a. Minyak bumi kurang dari 20%
b. Gas bumi lebih dari 33%
c. Batu bara lebih dari 5%
d. Biofuel lebih dari 5%
e. Panas bumi lebih dari5%
f. Energi baru terbarukan lainnya, khususnya biomassa, nuklir, tenaga
air skala kecil, tenaga surya dan angin lebih dari 5%.
g. Bahan bakar lain yang berasal dari pencarian batu bara lebih dari 2%.
Sumber-sumber energi terbarukan di Indonesia yang layak
dikembangkan Biomassa, yaitu bahan organik yang dihasilkan proses
fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contohnya tanaman,
rumput, pohon, limbah pertanian, ubi, limbah hutan, tinja, dan kotoran hewan.
Biofuel atau bahan bakar hayati, yaitu sumber energi terbarukan yang berupa
bahan bakar baik cair, padat, maupun gas yang dihasillkan dari bahan
organik. Panas bumi atau geotermal, yaitu sumber energi terbarukan berupa
energi termal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi.
3. Tenaga air
Enegi air merupakan salah satu alternatif bahan bakar fosil yang paling
umum. Sumber energi ini diperoleh dengan cara memanfaatkan energi
potensial dan energi kinetik yang dimiliki air.
4. Energi angin
92
Angin adalah gerakan udara yang terjadi ketika naik udara hangat dan
udara angin. Energi angin telah digunakan selama berabad-abad untuk kapal
layar, kincir angin, dan menggiling gandung. Energi angin ditangkap oleh
turbin angin, kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik.
5. Tenaga nuklir
Proses reaksi nuklir yang terkendali dapat menjadi sumber energi
alternatif yang berpotensi sangat besar, tetapi pendirian pembangkit listrik
tenaga nuklir ini sering diprotes oleh masyarakat.
6. Tenaga surya
Matahari adalah sumber energi yang paling kuat. Energi surya dapat
digunakan untuk pemanasan rumah, pencahayaan dan pendinginan ,
pembangkit listrik, pemanasan air, dan berbagai proses indistri lainnya.
7. Gelombang laut,
Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan oleh pergerakan
gelombang laut menuju daratan sebaliknya.
8. Pasang Suruh Air Laut
Energi pasang surut adalah energi terbarukan yang dihasilkan oleh
pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut.
93
DAFTAR PUSTAKA
Ardiansyah,.2019. Medan magnet pada solenoida. Hal 4
Badrianto, wawan. 2018. Modul Cerdik Fisika SMA. Jakarta:Penerbit Cmedia.
Basri, Irma Yulia. 2018. Komponen Elektronika. Padang; sukabina Press
Budiati, R., Pauzi, G.A. and Warsito, W., 2016. Analisis Pengaruh Tekanan Pada Serat
Optik Terhadap Sistem Transmisi Data BerbasisMikrokontroler ATMega32 Dengan
Akuisisi Data Menggunakan Matlab. JURNAL Teori dan Aplikasi Fisika.
Danuri, M., 2019. Perkembangan dan transformasi teknologi digital. Jurnal Ilmiah
Infokam.
Ginanjar, Agie. 2014. Intisari Fisika Untuk SMA Kelas X, XI dan XII. Bandung. CV
PUSTAKA SETIA.
Hamdani, H., 2020. Miskonsepsi mahasiswa tentang efek foto listrik. Jurnal Visi Ilmu
Pendidikan,
Hartini, S., 2019. Revolusi ilmiah: Global positioning system (gps) sebagai bukti empiris
teori relativitas. Jurnal Filsafat Indonesia
Irfan, Dedi. 2018. Komponen Elektronika. Padang:SUKABINA Press
Jumini, S., 2015. Relativitas Einstein Terhadap Waktu Ditinjau Dari Al-Quran Surat Al-
Ma’ârij Ayat 4. Syariati: Jurnal Studi Al-Qur'an dan Hukum.
Simon, R.A., 1979. Comment on “Lorentz Transformations”. Jurnal Pengajaran Fisika
Sekolah Menengah
Siregar, C.A., Affandi, A., Siregar, A.M. and Nasution, M.D., 2021, August. Pemetaan
Potensi Radiasi Matahari Di Sumatera Utara Berdasarkan Perhitungan
Matematika. In Seminar Nasional Teknologi Edukasi Sosial dan Humaniora
Suharyanto dkk. 2009. Fisika Untuk SMA/MA kelas XII. Jakarta. CV. Sahabat
Joko Budiyanto. 2009. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: CV. Teguh Karya.
94
Widodo, suparmo tri. 2009. Panduan pembelajaran Fisika kelas XII. Jakarta. CV. Karya
Mandiri Nusantara. Halaman 29
Yunus, B. and Bandu, K., 2019. Efek radiasi sinar-x pada anak-anak. Makassar Dental
Journal.
95