MODUL
OLIMPIADE SAINS
IPA-FISIKA
SMP/MTS
Dr. Ramli, M.Si
Jurusan Fisika
FMIPA Universitas Negeri Padang
2018
DAFTAR ISI
Silabus IPA-Fisika OSN SMP/MTs
No Materi Lingkup Materi
1. Pengukuran
2. Zat dan kalor Pengukuran berbagai besaran yang ada pada
diri makhluk hidup, dan lingkungan fisik
3. Energi sekitar sebagai bagian dari observasi serta
pentingnya perumusan satuan terstandar
dalam pengukuran :
1. Besaran pokok dan besaran turunan.
2. Satuan pokok dan satuan turunan.
3. Sistem satuan
4. Standar satuan
5. Konversi satuan
Zat serta perubahan fisika dan kimia pada zat
yang dapat dimanfaatkan untuk kehidupan
sehari-hari :
1. Zat dan wujudnya :
a. Wujud zat dan perubahan wujud zat.
b. Titik lebur dan titik beku, titik didih
dan titik embun, titik sublim.
2. Atom, unsur, molekul dan senyawa.
3. Larutan, campuran, asam, basa dan garam.
4. Zat aditif dan adiktif/psikotropika.
5. Perubahan fisika :
a. Kalor dan perubahan temperatur (kalor
jenis dan kapasitas kalor).
b. Kalor dan perubahan wujud (kalor laten,
evaporasi).
c. Pemuaian.
6. Perubahan kimia
a. Konsep reaksi kimia sederhana .
b. Kimia dalam kehidupan sehari-hari.
7. Perpindahan kalor :
a. Konduksi
b. Konveksi
c. Radiasi
Konsep energi, berbagai sumber energi,
energi dari makanan, transformasi energi,
metabolisme, pencernaan makanan dan
homeostasis :
1. Konsep usaha, energi dan daya
1|Modul IPA Fisika SMP/MTs
2. Usaha
3. Energi kinetik
4. Energi potensial
5. Hubungan usaha dan perubahan energi
mekanik
6. Metabolisme (Respirasi, fotosintesis)
7. Pencernaan makanan
8. Homeostasis
4. Gerak dan Gaya Gerak dan pengaruh gaya terhadap gerak
berdasarkan hukum Newton, serta
penerapannya pada gerak makhluk hidup dan
gerak benda dalam kehidupan sehari-hari:
1. Besaran-besaran gerak
2. Gerak lurus
3. Gerak melingkar
4. Gerak parabola
5. Hukum-hukum Newton tentang gerak
6. Pesawat sederhana
7. Sistem gerak pada makhluk hidup
5. Tekanan Tekanan pada zat cair serta penerapannya
pada kehidupan sehari-hari, tekanan darah,
difusi pada peristiwa respirasi dan tekanan
osmosis:
1. Tekanan hidrostatis
2. Prinsip Pascal
3. Prinsip Archimedes
4. Tegangan permukaan
5. Sistem peredaran darah
6. Sistem pernafasan
7. Sistem transport pada tumbuhan
6. Getaran, Konsep getaran, gelombang, bunyi, serta
gelombang dan penerapannya dalam sistem pendengaran,
Bunyi sistem sonar pada hewan, dan dalam
kehidupan sehari-hari:
1. Getaran
2. Gelombang (mekanik)
3. Bunyi
4. Pendengaran
5. Sistem sonar hewan
7. Cahaya dan Optika Sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan
serta aplikasinya untuk menjelaskan
penglihatan manusia, proses pembentukan
bayangan pada mata serangga, serta prinsip
2|Modul IPA Fisika SMP/MTs
kerja alat optik:
1. Cahaya
2. Optik geometrik
3. Optik fisik
4. Alat-alat optik
8. Listrik Magnet Konsep listrik statis, muatan listrik, potensial
listrik, hantaran listrik, karakteristik
rangkaian listrik, transmisi energi listrik,
sumber-sumber energi listrik alternatif,
konsep medan magnet, dan induksi
elektromagnetik.
1. Elektrostatika
a. Gejala elektrifikasi
b. Muatan listrik
c. Hukum Coulomb
2. Konduktor, isolator, dan semikonduktor
3. Sumber gaya gerak listrik (ggl) primer dan
sekunder
4. Arus dan hambatan listrik
5. Rangkaian sederhana arus searah
(rangkaian satu simpal)
6. Rangkaian hambatan seri dan paralel
7. Hukum I dan II Kirchhoff
8. Energi dan daya listrik
9. Magnet dan sifat-sifatnya
10. Medan magnet di sekitar penghantar
berarus listrik
11. Gaya magnet pada muatan yang bergerak
dalam medan magnet
12. Gaya magnet pada penghantar berarus
yang berada dalam medan magnet
13. Ggl induksi
14. Transformator
9. IPBA (Ilmu Struktur bumi, fenomena gempa bumi,
Pengetahuan Bumi gunung api, dan sistem planet dalam tata
dan Antariksa) surya:
1. Sistem tata surya
2. Matahari, Bumi, dan Bulan
3. Litosfir dan Atmosfir
3|Modul IPA Fisika SMP/MTs
Modul 1
Besaran Fisika dan Pengukurannya
Dalam modul 1 ini akan dibahas mengenai pengukuran berbagai besaran yang ada pada
diri makhluk hidup, dan lingkungan fisik sekitar sebagai bagian dari observasi serta
pentingnya perumusan satuan terstandar dalam pengukuran.
Pengukuran adalah suatu proses pembandingan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang
dianggap sebagai patokan (standar) yang disebut satuan. Ada beberapa persyaratan yang
harus dipenuhi agar suatu satuan dapat digunakan sebagai satuan yang standar. Syarat
tersebut antara lain :
1. Nilai satuan harus tetap, artinya nilai satuan tidak tergantung pada cuaca panas atau
dingin, tidak tergantung tempat, tidak tergantung waktu, dan sebagainya.
2. Mudah diperoleh kembali, artinya siapa pun akan mudah memperoleh satuan tersebut
jika memerlukannya untuk mengukur sesuatu.
3. Satuan dapat diterima secara internasional, dimanapun juga semua orang dapat
menggunakan sistem satuan ini.
Ketepatan hasil ukur salah satunya ditentukan oleh jenis alat yang digunakan. Penggunaan
suatu jenis alat ukur tertentu ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu: ketelitian hasil ukur
yang diinginkan, ukuran besaran yang diukur, dan bentuk benda yang akan diukur.
Untuk mengukur besaran panjang sering digunakan mikrometer sekrup, jangka
sorong, mistar, meteran gulung, dan sebagainya.
Untuk mengukur besaran massa sering digunakan neraca pegas, neraca sama
lengan, neraca tiga lengan, dan sebagainya.
Untuk mengukur besaran waktu sering digunakan stopwatch,dan jam.
Untuk mengukur besaran suhu sering digunakan termometer Celsius, Reamur,
Fahrenheit, dan Kelvin.
1. Besaran
Dalam mempelajari fisika, kita selalu berhubungan dengan besaran yaitu sesuatu
yang dapat diukur dan dioperasikan. Setiap besaran dalam fisika mempunyai satuan yang
sesuai dengan alat ukurnya. Untuk keseragaman penggunaan satuan disepakati suatu
sistem satuan secara internasional yang disebut Sistem Internasional untuk satuan yang
disingkat dengan SI. Menurut SI dikenal tujuh besaran pokok (dasar) berdimensi dan dua
besaran tambahan yang tidak berdimensi.
Selain besaran pokok, ada lagi besaran turunan, yaitu besaran-besaran yang
tersusun dari besaran-besaran pokok, di mana satuannya diperoleh dari satuan besaran
pokok sesuai dengan definisi operasional dari besaran turunan tersebut.
4|Modul IPA Fisika SMP/MTs
a. Besaran Pokok
Tabel 1. Besaran Pokok dan Besaran Tambahan
No BESARAN POKOK SATUAN DIMENSI
.
NAMA LAMBANG
1. Panjang meter mL
2. Massa kilogram kg M
3. Waktu sekon (detik) s T
4. Arus listrik Ampere A I
5. Suhu Termodinamika Kelvin KO
6. Jumlah zat mole mol N
7. Intensitas cahaya kandela cd J
BESARAN TAMBAHAN
1. Sudut datar radian rad -
2. Sudut ruang steradian Sr -
Untuk menyatakan bilangan-bilangan yang sangat besar dan sangat kecil ditetapkan
penggunaan awalan-awalan seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Awalan-awalan Sistem Satuan Internasional
Faktor Awalan Lambang Faktor Awalan Lambang
101 deka da 10-1 deci d
102 hecta h 10-2 centi c
103 kilo k 10-3 milli m
106 mega M 10-6 micro
109 giga G 10-9 nano n
1012 tera T 10-12 pico p
1015 peta P 10-15 femto f
1018 exa E 10-18 atto a
Dalam mekanika digunakan tiga besaran pokok saja, yaitu panjang (satuannya meter),
massa (satuannya kg), dan waktu (satuannya sekon atau detik) sehingga sering juga
dikenal dengan sistem satuan mks.
Di antara besaran-besaran di atas ada yang hanya dinyatakan dengan nilai atau harga dan
satuan saja, tidak perlu penjelasan lain. Besraaan-besaran demikian disebut skalar.
Pengoperasian besaran skalar sama dengan pengoperasian bilangan secara aljabar biasa.
Ada besaran di samping nilai dan satuannya juga perlu dinyatakan arahnya. Besaran
semacam ini disebut vektor. Aturan pengoperasian vektor tidak sama dengan bilangan
biasa yang terpakai sehari-hari.
Contoh Soal 1
Tentukan dimensi untuk percepatan dan tekanan !
Penyelesaian:
5|Modul IPA Fisika SMP/MTs
Percepatan = besar kecepa tan
besaran waktu
Dimensi percepatan [a] = v LT 1 LT 2
t T
Tekanan = besaran gay a
besaran Arus
Dimensi tekanan P F M LT2
L2
A
b. Besaran Turunan
Besaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan dari besaran pokok. Demikian pula
satuan besaran turunan adalah satuan yang dapat diturunkan dari satuan besaran pokok.
Misalnya, satuan luas dari suatu daerah empat persegi panjang. Luas daerah empat persegi
panjang adalah panjang kali lebar. Jadi satuan luas adalah satuan panjang dikalikan satuan
lebar atau satuan panjang dipangkatkan dua, m2. Contoh beberapa besaran turunan,
satuan, singkatan dan dimensinya dalam satuan SI
6|Modul IPA Fisika SMP/MTs
2. Pengukuran dan Alat Ukur Panjang
a. Mistar atau Penggaris
Mistar atau penggaris biasa kita gunakan untuk mengukur panjang benda yang tidak terlalu
panjang. Misalnya mengukur panjang meja, buku, pensil, dan sebagainya. Berapakah
panjang mistar tersebut? Berapakah skala terkecilnya?
Mistar mempunyai skala terkecil 1 mm sehingga nilai ketidakpastiannya (Δx) adalah
1/2 dari skala terkecil atau 0,5 mm atau 0,05 cm
b. Jangka sorong
Jangka sorong tersebut memiliki dua bagian. Pertama, rahang tetap yang memuat skala
utama. Kedua, rahang sorong (geser)yang memuat skala nonius.
www.fisikaasyik.com
Hasil pengukuran dengan jangka sorong akan memuat angka pasti dari skala utama dan
angka taksiran dari skala nonius yang segaris dengan skala utama. Penjumlahan dari
keduannya merupakan angka penting.
Penentuan ketelitian jangka sorong :
1. Bila panjang skala nonius 9 mm dan terdiri dari 10 skala maka satu skala nonius adalah
9/10 mm dan ketelitiannya 1- 9/10 mm = 0,1 mm ( lihat gambar dibawah ini )
www.fisikaasyik.com
Untuk jangka sorong dengan skala seperti ini maka hasil bacaan dari jangka sorong adalah
sebagai berikut :
www.fisikaasyik.com
7|Modul IPA Fisika SMP/MTs
Jika jumlah skala nonius ini dirancang dengan panjang 19 mm tetapi tetap 20 skala.
Sehingga setiap skala nonius akan mengalami pengecilan sebesar (20-19) : 20
= 0,05 mm. Maka ketelitiannya adalah 0,05 mm
c. Mikrometer sekrup
Mikrometer ini dapat digunakan untuk mengukur ketebalan benda-benda yang tipis seperti
kertas dan rambut. Hal ini sesuai dengan sifat mikrometer yang memiliki ketelitian lebih
besar dari jangka sorong. Mikrometer memiliki ketelitian hingga 0,01 mm. Ketelitian ini
dirancang dari rahang putar yang memuat 50 skala
www.fisikaasyik.com
Cara membaca hasil pengukuran dengan mikrometer :
www.fisikaasyik.com
3. Konversi Satuan
Apabila besaran-besaran fisika dijumlahkan, dikurangkan, dikalikan atau dibagi
dalam suatu persamaan aljabar, maka satuannya juga harus diperlakukan sama seperti
bilangan. Misalnya sebuah pengendara mobil memacu mobilnya dengan laju konstan 40
kilometer per jam selama 2 jam, berapakah jarak yang ditempuhnya. Jarak x dapat dihitung
dari hasil perkalian antara laju v dan waktu t.
x vt 40km 2 j 80km
j
8|Modul IPA Fisika SMP/MTs
Cara seperti di atas dengan mencoret satuan waktu, yaitu jam (j), memudahkan untuk
melakukan konversi dari satu satuan ke satuan lainnya. Perhatikan contoh di bawah ini.
Contoh Soal 2:
Berapakah 80 km/jam dinyatakan dalam m/s.
Penyelesaian:
Pertama dilakukan pengubahan kilometer menjadi meter dan jam menjadi sekon, sebagai
berikut:
1 km = 1000 m
1 jam = 60 menit dan 1 menit = 60 s
sehingga akan diperoleh beberapa faktor konversi yang bernilai 1.
Selanjutnya kalikan 80 km/jam dengan sekumpulan faktor konversi yang masing-masing
bernilai 1, sebagai berikut:
80km 1000m 1 jam 1menit 22,22m / s
jam km 60menit 60s
Faktor 1000m 1, 1 jam 1, 1menit 1 dinamakan dengan faktor konversi.
1km 60menit 60s
CONTOH SOAL
1.Kelajuan suara di udara adalah 340 ms-1. Berapa kelajuan suara bila dinyatakan dalam
km/jam?
Jawab:
2. Perhatikan tabel hasil pengukuran empat orang siswa terhadap besaran fisika sebagai
berikut.
Siswa Besaran Nilai Satuan Alat Ukur
Pengukuran
P Panjang 20 Cm Mistar
Q Kuat Arus 2 A Ampremeter
R Suhu 32 K Hidrometer
S Massa 15 Kg Neraca
Data dalam tabel di atas yang benar dan berdasarkan satua SI (sistem internasional)
disajikan oleh siswa... (OSN 2010).
A. R dan S C. P dan Q
B. P dan R D. Q dan S
Jawab: D
9|Modul IPA Fisika SMP/MTs
3. Besaran dan satuan yang benar adalah.... (OSN 2011)
Besaran Satuan
A. Gaya Kg m s2
B. Tekanan Kg m-2 s-2
C. Daya Kg m-1 s-1
D. Energi Kg m2 s-2
Jawab: D
4. Urutan awalan untuk satuan dari besar ke kecil yang benar adalah... (OSN 2011)
A. Mega, Terra, Nano, Piko
B. Giga, Mega, Mikro, Nano
C. Piko, Nano, Mega, Terra
D. Mega, Terra, Mikro, Piko
Jawab: B (lihat materi dalam Modul)
5. Seseorang memacu sepeda motor dari rumahnya ke arah utara sejauh 6 km, lalu
berbelok ke timur sejauh 8 km. Posisi orang tersebut dari rumahnya setelah melakukan
perjalanan tersebut adalah... (OSN 2011)
A. 14 km ke arah timur laut
B. 14 km ke arah barat daya
C. 10 km ke arah timur laut
D. 10 km ke arah barat laut
Jawab : C
SOAL-SOAL MATERI PENGUKURAN, BESARAN DAN SATUAN
1. Untuk mengukur diameter dalam sebuah kaleng minuman, yang paling tepat
digunakan adalah ............................................................................ (OSP 2009)
2. Besaran Fisika A bergantung kepada besaran fisika B dan besaran fisika C menurut
persamaan √ . Jika B memiliki sutuan dyne dan C memiliki satuan gram/cm,
maka besaran A merupakan.... (OSP 2010)
A. Besaran pokok kecepatan dan memiliki satuan cm/s
B. Besaran turunan kecepatan dan memiliki satuan cm/s
C. Satuan pokok kecepatan yaitu cm/s
D. Satuan turunan kecepatan yaitu cm/s
3. Pasangan besaran berikut ini yang memiliki dimensi yang berbeda adalah.... (OSP
2010)
A. usaha dan energi
B. gaya dan daya
C. impuls dan momentum
D. kecepatan dan laju
4. Pada kelompok besaran fisika dibawah ini, yang termasuk dalam besaran turunan dan
merupakan vektor adalah ... .(OSP 2011)
A. kelajuan, percepatan dan gaya
B. kecepatan, gaya dan energi
C. kecepatan, percepatan dan gaya
D. posisi, percepatan dan gaya
5. Perhatikan tabel di bawah ini !
10 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
No Besaran Fisika (X) Satuan (Y) Alat ukur (Z)
1 Tekanan kilogram Stop Watch
2 Waktu Pascal Termometer
3 Berat Kelvin Neraca
4 Suhu Menit Manometer
Pasangan antara besaran fisika yang merupakan besaran pokok, satuan dalam Sistem
Internasional (SI) dan alat ukur yang sesuai adalah .... (OSP 2011)
A. X1, Y2 dan Z4
B. X1, Y2 dan Z4
C. X4, Y3 dan Z2
D. X2, Y4 dan Z1
6. Yang tidak termasuk satuan besaran pokok dalam Sistem Internasional adalah ...
(OSP 2009).
A. meter
B. kilogram
C. coulomb
D. ampere
7. Di antara besaran-besaran kelajuan, temperatur, percepatan, momentum, intensitas
cahaya, energi, gaya, daya, dan kecepatan, yang termasuk besaran turunan dan
sekaligus merupakan besaran skalar adalah... (OSP 2009).
A. kelajuan, intensitas cahaya, energi dan daya
B. kecepatan, momentum, energi, gaya dan daya
C. kelajuan, energi dan daya
D. kecepatan, percepatan, momentum, gaya
8. Suatu besaran fisika A bergantung kepada besaran fisika B dan besaran fisika C
menurut persamaan √ . Jika A memiliki satuan m/s dan B memiliki satuan
newton/m2, maka besaran fisika C adalah ... (OSP 2009).
A. massa
B. massa per satuan panjang
C. massa jenis
D. berat jenis
9. Kuat arus listrik dalam suatu rangkaian listrik adalah 50 mA. Kuat arus ini sama
dengan... (OSP 2009).
A. 50 000 ampere
B. 50 angstrom
C. 0,050 ampere,
D. 50 meter Astronomi
10. Jika 1 joule = l newton.meter, 1 newton = 105 dyne, dan 1 dyne = 1 gram.cm/s2, maka
energi sebesar 8 x l0-19 joule sama dengan ... (OSP 2009).
A. 8xl0-12 gram.cm/s2
B. 8xl0-12 gram.cm2/s2
C. 8xl0-14 gram.cm/s2
D. 8xl0-14 gram.cm2/s2
11. Ketika panjang sebuah benda diukur
menggunakan jangka sorong, tampak posisi
skala utama dan skala nonious jangka
11 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
sorong tersebut adalah seperti pada gambar
di samping ini. Panjang benda yang diukur
itu adalah ...(OSP 2009).
A. 3.2 cm
B. 3.23 cm
C. 3,3 cm
D. 3.32 cm
12. Hasil ukur yang terbaca pada skala mikometer pada gambar di bawah ini adalah ....
(OSP 2008).
A. 7,43 x 10-3 m
B. 7,23 x 10-3 m
C. 7,73 x 10-3 m
D. 7,63 x 10-3 m
13. Jika ke dalam 100 mililiter susu cair ditambahkan 250 cc air maka dihasilkan air susu
sebanyak ... .
A. 12,5 dm3
B. 1,25 dm3
C. 3,5 dm3
D. 0,35 dm3
14. Berdasarkan analisis dimensi, besaran-besaran fisika di bawah ini yang berdimensi
sama adalah ... .
A. usaha dan daya
B. daya dan tekanan
C. gaya dan momentum
D. usaha dan kalor
15. Di antara pilihan berikut, yang merupakan pasangan besaran skalar – vektor adalah ...
A. gaya - percepatan
B. tekanan - gaya
C. perpindahan - laju
D. kuat arus listrik – tekanan
16. Kelompok besaran fisika yang terdiri dari skalar dan vektor adalah ... (OSP
2008).
A. kecepatan. momentum. posisi
B. gaya. posisi, massa
C. energi. usaha. kalor jenis
D. temperatur. tekanan. daya
17. Sebuah kubus dimasukkan kedalam gelas ukur
yang berisi air seperti pada gambar di samping
ini, Volume kubus adalah .....
A. 5,0 x l0-6m3
B. 5,0 x l0-5m3
C. 5,0 x l0-4m3
D. 5.0 x l0-3m3
18. Panjang sebuah benda diukur denganjangka sorong dan hasilnya dinyatakan dengan
. Ketidakpastian relatif hasil pengukuran tersebut adalah...
(OSP 2012).
A. 5,0 x l0-1
B. 5,0x 10-4
12 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
C. 2,5 x l0-1
D. 4,0 x10-3
19. Dua vektor A dan B yang besarnya masing-masing 5 satuan dan 1 satuan, arahnya
membentuk sudut 900 satu sama lain. Hasil pengurangan kedua vektor tersebut (OSP
2012).
20. Gaya tarik antara dua benda yang massanya m1 dan m2 dengan jarak pisah antara
keduanya r dinyatakan persamarm , dengan G adalah konstanta gravitasi
universal. Satuan konstanta gravitasi G dalam sistem internasional adalah.... (OSP
2012)
21. Berikut ini yang merupakan kumpulan besaran skalar adalah .... (OSP 2013)
A. tekanan, temperatur, usaha
B. laju, volume, berat
C. volume, arus, posisi
D. massajenis, tekanan, percepatan gravitasi
22. Suatu benda bergerak lurus dengan posisi x = a+bt+ct2. Jika satuan x adalah m dan
satuan t adalah s, maka satuan c adalah ... (OSP 2013)
A. m C. m/s
B. s D. m/s2
23. Gaya listrik statik dinyatakan dengan hukum Coulomb :
Pada persamaan itu satuan konstanta k dalam SI adalah ... (OSP 2013)
A. kg.m2.ampere2.detik-4
B. kg.m2.ampere-2. detik-4
C. kg.m3.ampere2. detit-4
D. kg.m3.ampere-2. detik-4
24. Tekanan hidrostatika sama dengan gaya persatuan luas, sedangkan gaya adalah massa
kali percepatan. Jika satuan percepatan adalah ms-2, maka satuan tekanan adalah … .
A. kg.m.s-2
B. kg.m.s-1
C. kg.m-1.s-1
D. kg.m-1.s-2
25. Jarak dua skala berdekatan sebuah micrometer sekrup 0,5 mm. Skala nonius terdiri
dari 100 skala. Alat tersebut digunakan untuk mengukur ketebalan plat baja. Skala
yang terlewati pada pengukuran tersebut adalah 5,15 mm, skala nonius yang sejajar
dengan garis horizontal pada skala tetap 16. Hasil pengukuran adalah …. mm:
A. 5,123 C. 5,158
B. 5,230 D. 5,310
13 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Modul 2
Zat dan Kalor
Dalam modul 2 ini akan dibahas mengenai zat serta perubahan fisika dan kimia pada zat
yang dapat dimanfaatkan untuk kehidupan sehari-hari.
A. ZAT DAN WUJUDNYA
Zat adalah sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa.
Terdapat tiga wujud zat yaitu : zat padat, zat cair dan zat gas.
Perubahan wujud zat digolongkan menjadi enam peristiwa:
a. Membeku
Peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan
kalor.
b. Mencair/meleleh/melebur
Peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat
memerlukan kalor.
c. Menguap
Peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan
kalor.
d. Mengembun
Peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat melepaskan
kalor.
e. Menyublim
Peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan
kalor.
f. Mengkristal
Peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan
kalor.
Gambar 2.1. Diagram Perubahan Wujud Zat (sumber: mastugino.blogspot.com)
Titik lebur dan titik beku, titik didih dan titik embun, titik sublim.
Penjelasan Perubahan Wujud Zat dengan Teori Partikel
14 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Seperti diketahui air dapat berada dalam wujud, yaitu: es (zat padat), air (zat cair),
dan uap air (gas). Bagaimanakah teori partikel dapat menjelaskan perubahan wujud zat?
Ketika es dipanaskan, energi partikel-partikel es bertambah sehingga setiap partikel
dapat bergerak lebih cepat sehingga jarak antarpartikel semakin jauh. Pada suhu tertentu,
gaya tarik-menarik yang mengikat partikel-partikel es sudah tidak mampu lagi menahan
gerak partikel sehingga partikel-partikelnya berpindah tempat. Pada saat itulah es (zat
padat) berubah wujud menjadi air (zat cair).
Hal yang sama terjadi apabila air (zat cair) dipanaskan. Ketika air dipanaskan,
energi partikel-partikel air bertambah sehingga setiap partikel dapat bergerak lebih cepat
sehingga jarak antarpartikel semakin jauh. Pada suhu tertentu, gaya tarik-menarik yang
mengikat partikel-partikel air sudah tidak mampu lagi menahan partikel-partikel air untuk
tetap berada di tempatnya. Akibatnya, partikel-partikel air bebas bergerak. Pada saat itulah
air (zat cair) berubah wujud menjadi uap air (gas).
Apa yang terjadi apabila air disimpan di lemari es? Ketika air disimpan di lemari
es, suhu air menurun sehingga sehingga partikel-partikelnya bergerak semakin lembat dan
jarak antarpartikelnya semakin dekat. Akibatnya, gaya tarik antarpartikel semakin kuat.
Pada suhu tertentu, gaya tarik antarpartikel ini sangat kuat sehingga partikel-partikelnya
sudah tidak mampu lagi untuk melepaskan diri. Pada saat itulah air (zat cair) berubah
wujud menjadi es (zat padat).
Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa perubahan wujud terjadi
apabila ada perubahan gerak partikel-partikel sehingga menyebabkan jarak antarpartikel
berubah.
Diagram Tekanan-Temperatur (p-T) dari Zat
Bentuk diagram p-T untuk zat murni dapat dilihat pada gambar di bawah. Diagram ini
sering juga disebut dengan diagram fasa zat karena menunjukkan ketiga jenis fasa zat
yang dipisahkan oleh garis.
Gambar diagram p-T
15 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Garis garis sublim memisahkan fase uap (vapor) dengan fase beku (solid).
Garis penguapan memisahkan fase cair dari fase uap.
Garis leleh memisahkan fase beku dari fase cair.
Pada gambar di atas, terlihat dua lokasi untuk garis garis leleh yang dibedakan dengan
jenis garis. Garis putus-putus merupakan garis garis leleh untuk zat yang memuai saat
beku, sementara garis biasa untuk zat yang menyusut saat beku.
Dari gambar di atas terlihat bahwa kondisi liquid (cair) hanya dapat terjadi pada tekanan
diatas tekanan titik triple. Titik triple merupakan titik perpotongan antara fase padat, fase
cair, fase gas. Pada titik tersebut fase padat, fase cair, dan fase gas berada dalam kondisi
kesetimbangan.
Contoh Soal
Jika suatu zat memiliki diagram p-T seperti
pada gambar di samping ini, maka pada
tekanan yang lebih tinggi bahan itu ...
(OSP 2012).
A. melebur pada suhu yang lebih tinggi,
dan mendidih pada suhu yang lebih
rendah
B. melebur pada suhu yang lebih rendah,
dan mendidih pada suhu yang lebih rendah
C. melebur pada suhu yang lebih rendah, dan
mendidih pada suhu yang lebih tinggi
D. melebur pada suhu yang lebih tinggi, dan mendidih pada suhu yang lebih tinggi
Jawab: C
B. Massa Jenis
Untuk menyatakan massa jenis biasanya digunakan simbol huruf Yunani (dibaca: “rho”).
Jika benda massanya m dan volumenya V, maka massa jenis benda itu dapat dihitung
dengan rumus:
m .
V
Satuan massa jenis dalam SI adalah kg/m3 yang dapat pula dikonversikan ke satuan yang
lain misalnya g/cm3.
Kohesi dan Adhesi
Gaya tarik-menarik antarpartikel zat dibedakan menjadi dua, yaitu: kohesi dan
adhesi. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antarpartikel zat yang sejenis. Adhesi adalah
gaya tarik-menarik antarpartikel zat yang tidak sejenis.
Dalam kehidupan sehari-hari, peristiwa apa yang dapat dijelaskan dengan kohesi
dan adhesi? Masukkan air ke dalam bejana gelas. Amati permukaan air dari samping gelas.
Apa yang dapat kalian amati? Tampak bahwa permukaan air tidak datar, tetapi sedikit
melengkung ke bawah pada bagian yang bersentuhan dengan dinding gelas (Gambar 2.2).
Kelengkungan permukaan zat cair ini dinamakan meniskus.
16 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
(a) (b)
Gambar 2.2 Meniskus pada permukaan zat cair: (a) air membentuk meniskus cekung dan
(b) raksa membentuk meniskus cembung.
Ada dua macam meniskus, yaitu meniskus cekung dan meniskus cembung.
Permukaan air dalam bejana gelas membentuk meniskus cekung (Gambar 2.2a).
Sebaliknya, permukaan raksa dalam bejana gelas membentuk meniskus cembung.
Mengapa permukaan air membentuk meniskus cekung, sedangkan permukaan raksa
membentuk meniskus cembung? Hal ini dapat dijelaskan dengan menggunakan gaya tarik-
menarik antarpartikel. Untuk air yang berada dalam bejana gelas, kohesi antarpartikel air
lebih kecil daripada adhesi antarpartikel air dan kaca. Akibatnya, permukaan air dalam
bejana gelas membentuk meniskus cekung. Zat cair yang memiliki meniskus cekung selalu
membasahi dinding bejana. Jadi, air selalu membasahi dinding kaca. Untuk raksa yang
berada dalam bejana gelas, kohesi antarpartikel raksa lebih besar daripada adhesi
antarpartikel raksa dan kaca. Akibatnya, permukaan raksa dalam bejana gelas membentuk
meniskus cembung. Zat cair yang memiliki meniskus cembung tidak membasahi dinding
bejana. Jadi, raksa tidak membasahi dinding kaca. Sifat raksa yang tidak membasahi
dinding kaca merupakan salah satu alasan mengapa raksa digunakan sebagai bahan pengisi
termometer. Sifat raksa yang mengkilap serta tidak membasahi dinding kaca menyebabkan
skala suhu termometer dapat dibaca dengan mudah.
Kapilaritas
Kapilaritas adalah naiknya permukaan zat cair melalui pipa kapiler.
Beberapa contoh gejala kapilaritas yang berkaitan dengan peristiwa alam yaitu:
1. peristiwa naiknya air dari ujung akar ke daun pada tumbuh-tumbuhan;
2.naiknya minyak tanah pada sumbu kompor;
3. basahnya tembok rumah bagian dalam ketika hujan. Ketika terkena hujan, tembok
bagian luar akan basah, kemudian merembes ke bagian yang lebih dalam.
SOAL-SOAL
1. Sebuah silinder pejal mempunyai diameter 7 mm dan tinggi 1,5 cm Jika massanya
115,5 gram maka massa jenisnya adalah…..(OSP 2008)
A. 20000 gram/cm3 B. 2000 gram/ cm3
C. 200 gram/ cm3 D. 20 gram/ cm3
2. Sebuah ruangan berukuran panjang 4 m, lebar 2,5 m, dan tinggi 2 m. Jika massa jenis
udara 1,3 kg/m3, maka massa udara dalam ruangan tersebut adalah ….
A. 3,8 kg C. 15 kg
B. 6,5 kg D. 26 kg
17 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
3. Sebuah gelas ukur diisi air sampai 8 cm3. Sebuah benda dengan massa 24 g
dimasukkan ke dalam gelas ukur tersebut. Apabila massa jenis benda 8 g/cm3, angka
yang ditunjukkan oleh gelas ukur sekarang adalah ….
A. 8,3 cm3 C. 32 cm3
B. 11 cm3 D. 40 cm3
4. Nyamuk dapat berjalan pada permukaan air karena ….
A. kohesi partikel-partikel air lebih besar daripada adhesi antara partikel air dan
nyamuk
B. massa jenis nyamuk lebih kecil daripada massa jenis air
C. berat jenis nyamuk lebih kecil daripada berat jenis air
D. tegangan permukaan air
5. Empat zat cair A, B, C, dan D memiliki massa jenis berturut-turut 1 g/cm3, 0,8 g/cm3,
0,6 g/cm3, dan 1,2 g/cm3. Apabila keempat zat cair itu ditempatkan di dalam bejana
yang sama, urutan lapisan zat cair dari atas ke bawah berturut-turut adalah ….
A. D, A, B, C C. C, B, A, D
B. B, C, A, D D. D, C, B, A
2. Atom, unsur, molekul senyawa dan ion.
Meskipun tampak sepele, kita sering dibuat rancu saat bertemu dengan istilah atom,
unsur, molekul, senyawa, dan ion. Apa sih bedanya?
Atom = Unsur
Istilah atom memiliki arti yang sama dengan unsur, yaitu bagian terkecil dari suatu zat.
Contoh unsur/atom adalah hidrogen (H), karbon (C), oksigen (O), dan lain-lain.
Perbedaannya terletak pada penggunaannya dalam kalimat. Atom merupakan kata
benda (objektive), sedangkan unsur merupakan kata sifat (adjective). Mari kita lihat
gambar berikut:
H2O
kalimat yang tepat berdasarkan gambar di atas adalah:
pada gambar terdapat dua jenis unsur, yaitu hidrogen (H) dan oksigen (O); atau,
pada gambar terdapat tiga buah atom, yaitu dua atom hidrogen (H) dan satu atom
oksigen (O).
Molekul = Senyawa
Molekul (molecule) memiliki arti yang sama dengan senyawa (compound), yaitu
gabungan dari beberapa unsur/atom.
Contoh senyawa/molekul yang ada di alam antara lain: air (H2O), karbon dioksida (CO2),
karbon monoksida (CO), dan lain-lain.
Lalu, apa beda senyawa dan molekul?
Dari segi arti tidak ada bedanya. Tapi penggunaannya yang berbeda. Molekul termasuk
kata benda (objective) sedangkan senyawa merupakan kata sifat (adjective). Mari kita lihat
gambar berikut:
H2O CO2
H2O
Kalimat/pernyataan yang dapat dibuat berdasarkan gambar di atas adalah:
Pada gambar terdapat dua jenis senyawa, yaitu air (H2O) dan karbon dioksida
(CO2).
Pada gambar terdapat tiga buah molekul, yaitu dua buah molekul air (H2O) dan
satu molekul karbon dioksida (CO2).
18 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Ion
Secara singkat ion adalah segala zat yang bermuatan listrik (bisa positif atau negatif).
Muatan ini terjadi akibat adanya pelepasan atau penangkapan elektron.
Ion bermuatan positif disebut kation, sedangkan yang bermuatan negatif disebut anion.
Contoh Ion
Na+ O2- OH- H3O+
Tanda + dan – pada gambar di atas menyatakan muatannya
Soal
1. Molekul yang terdiri dari dari atom-atom
yang sejenis disebut….
a. Molekul Senyawa c. Molekul zat
b. Molekul unsur d. Molekul campuran
2. Molekul yang terdiri dari dari atom-atom
yang berbeda disebut….
a. Molekul Senyawa c. Molekul zat
b. Molekul unsur d. Molekul campuran
3. Gabungan dari dua atom atau lebih, baik atom-
atom yang sejenis maupun antara atom-atom
yang berbeda disebut….
a. Unsur c. Molekul
b. Atom d. Campuran
4. Suatu atom atau kumpulan atom yang
bermuatan listrik disebut…
a. Atom c. Molekul
b. Ion d. Unsur
5. Ion yang bermuatan negative disebut….
a. Kation c. Ion
b. Anion d. Atom
6. Ion yang bermuatan positif disebut….
a. Kation c. Ion
b. Anion d. Atom
7. Ion kalsium bermuatan 2 positif ditulis……
c. Ca2-
a. 2Ca d. Ca2
b. Ca2+
8. Contoh molekul unsur adalah….
a. H2O c. CO2
b. O2 d. CO
9. Contoh molekul senyawa adalah….
a. H2O c. H2
b. O2 d. N2
10. Jumlah atom H2O adalah….
a. 2 atom hydrogen, 1 atom oksigen
b. 2 atom oksigen, 1 atom hydrogen
c. 2 atom hydrogen, 2 atom oksigen
d. 1 atom hydrogen, 1 atom oksigen
3. Larutan, Campuran, Asam, Basa dan Garam
1. Larutan dan Campuran
19 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Larutan adalah campuran yang bersifat homogen antara molekul, atom ataupun ion dari
dua zat atau lebih. Disebut campuran karena susunannya atau komposisinya dapat berubah.
Disebut homogen karena susunanya begitu seragam sehingga tidak dapat diamati adanya
bagian-bagian yang berlainan, bahkan dengan mikroskop optis sekalipun.
Komponen larutan terdiri dari pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute).
Kristal gula + air ⇔ larutan gula
Larutan jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah yang diperlukan
untuk adanya kesetimbangan antara solute yang terlarut dan yang tak terlarut.
Banyaknya solute yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu untuk
menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan (solubility) zat itu. Kelarutan
umumnya dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 mL pelarut, atau per 100 gram
pelarut pada temperatur yang tertentu. Jika kelarutan zat kurang dari 0,01 gram per 100
gram pelarut, maka zat itu dikatakan tak larut (insoluble). Jika jumlah solute yang terlarut
kurang dari kelarutannya, maka larutannya disebut tak jenuh (unsaturated). Larutan tak
jenuh lebih encer (kurang pekat) dibandingkan dengan larutan jenuh. Jika jumlah solute
yang terlarut lebih banyak dari kelarutannya, maka larutannya disebut lewat jenuh
(supersaturated). Larutan lewat jenuh lebih pekat daripada larutan jenuh.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan antara lain jenis zat terlarut, jenis pelarut,
temperatur, dan tekanan.
Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya zat terlarut dalam sejumlah tertentu larutan.
Secara fisika konsentrasi dapat dinyatakan dalam % (persen) atau ppm (part per million) =
bpj (bagian per juta). Dalam kimia, konsentrasi larutan dinyatakan dalam molar (M), molal
(m) atau normal (N).
2. Sifat-Sifat Asam, Basa, dan Garam
Istilah asam (acid) berasal dari bahasa Latin acetum yang berarti cuka. Seperti diketahui,
zat utama dalam cuka adalah asam asetat. Basa (alkali) berasal dari bahasa Arab yang
berarti abu.
Kita dapat mengenali asam dan basa dari rasanya. Namun, kita dilarang mengenali asam
dan basa dengan cara mencicipi karena cara tersebut bukan merupakan cara yang aman.
Untuk mengidentifikasi asam dan basa yang baik dan aman dapat dengan menggunakan
indikator. Indikator yaitu suatu bahan yang dapat bereaksi dengan asam, basa, atau garam
sehingga akan menimbulkan perubahan warna.
1. Asam
Asam merupakan salah satu penyusun dari berbagai bahan makanan dan minuman,
misalnya cuka, keju, dan buah-buahan. Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dalam
air akan melepaskan ion H+. Jadi, pembawa sifat asam adalah ion H+ (ion hidrogen),
sehingga rumus kimia asam selalu mengandung atom hidrogen. Ion adalah atom atau
sekelompok atom yang bermuatan listrik. Kation adalah ion yang bermuatan listrik positif.
Adapun anion adalah ion yang bermuatan listrik negatif.
Sifat khas lain dari asam adalah dapat bereaksi dengan berbagai bahan seperti logam,
marmer, dan keramik. Reaksi antara asam dengan logam bersifat korosif. Contohnya,
logam besi dapat bereaksi cepat dengan asam klorida (HCl) membentuk Besi (II) klorida
(FeCl2).
Berdasarkan asalnya, asam dikelompokkan dalam 2 golongan, yaitu asam
organik dan asam anorganik. Asam organik umumnya bersifat asam lemah, korosif, dan
20 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
banyak terdapat di alam.Asam anorganik umumnya bersifat asam kuat dan korosif.
Karena sifat-sifatnya itulah, maka asam-asam anorganik banyak digunakan di berbagai
kebutuhan manusia.
Asam yang sering ditemui dalam kehidupan
Salah satu definisi asam adalah zat yang jika dilarutkan di dalam air akan menghasilkan
ion hidrogen (H+). Secara umum asam memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Rasa masam jika dicicipi (jangan menguji asam kuat dengan mencicipinya)
2. Derajat keasaman lebih kecil dari 7 (pH < 7)
3. Terasa menyengat jika disentuh, terutama asam kuat
4. Reaksi dengan logam bersifat korosif (menyebabkan karat, dapat pula merusak
jaringan kulit/iritasi dan melubangi benda yang terbuat dari kayu atau kertas jika
konsentrasinya tinggi)
5. Merupakan larutan elektrolit sehingga dapat menghantarkan arus listrik.
2. Basa
Basa (alkali) berasal dari bahasa Arab yang berarti abu. Salah satu definisi basa adalah zat
yang jika dilarutkan di dalam air akan menghasilkan ion hidroksida (OH-). Secara umum
basa memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Rasa pahit jika dicicipi
2. Dalam keadaan murni umumnya berupa kristal padat
3. Tingkat keasaman lebih besar dari 7 (pH > 7)
4. Terasa licin di kulit (jangan menguji basa kuat dengan menyentuhnya)
5. Memiliki sifat kaustik yaitu merusak kulit jika kadar basanya tinggi
6. Dapat mengemulsi minyak
7. Merupakan elektrolit, larutannya dapat menghantarkan arus listrik
3. Garam
Apabila larutan asam dengan larutan basa direaksikan, maka ion H+ (dari asam) akan
bereaksi dengan ion OH- (dari basa) membentuk air. Reaksi antara asam dan basa ini
disebut reaksi penetralan (netralisasi) jika jumlah zat asam sama dengan jumlah zat basa.
Disebut demikian karena selain air, dihasilkan pula suatu zat yang bersifat netral yaitu
garam, jika jumlah asam dan jumlah basanya mempunyai perbandingan yang sama. Reaksi
ini juga di kenal dengan reaksi penggaraman karena menghasilkan garam.
Garam terdapat dalam bentuk garam netral, garam basa dan garam asam. Umumnya garam
mudah larut dalam air, merupakan padatan pada suhu kamar (25oC), merupakan elektrolit
sehingga dapat menghantarkan arus listrik, memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi.
21 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Reaksi penggaraman (netralisasi) sangat berguna bagi kehidupan manusia. Dalam
kehidupan sehari-hari banyak dijumpai pemanfaatan reaksi netralisasi, misalnya:
1. Untuk mengurangi rasa sakit dan iritasi akibat sengatan lebah yang mengandung
asam digunakan soda kue (natrium bikarbonat)
2. Nyeri lambung akibat kadar asam klorida dalam lambung yang berlebihan
dinetralisir dengan obat yang mengandung basa magnesium hidroksida atau
aluminium hidroksida
3. Limbah cair hasil industri yang dibuang ke sungai mengandung zat asam yang
dapat menyebabkan kematian ikan oleh karenanya ditambahkan aluminium
hidroksida untuk menetralkannya
4. Mulut kita mengandung zat asam sisa makanan dan minuman yang dapat merusak
gigi dan menimbulkan bau mulut, untuk menetralisirnya kita menggunakan pasta
gigi yang mengandung zat basa
5. Tanah yang terlalu asam akibat hujan asam dan tanah gambut, dapat menyebabkan
tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik. Untuk mengatasinya tanah diberi
senyawa yang bersifat basa, misalnya kalsium oksida, kalsium hidroksida atau
kalsium karbonat sebelum ditanami.
Contoh-contoh Garam
Salah satu cara memperoleh senyawa garam adalah dengan cara mereaksikan zat asam
dengan zat basa. Reaksi ini dikenal dengan reaksi penggaraman atau disebut juga reaksi
netralisasi. Dalam kehidupan sehari-hari garam yang sering digunakan antara lain: garam
dapur (NaCl), garam inggris (MgSO4) sebagai obat pencahar, soda kue (NaHCO3) sebagai
pengembang roti, monosodium glutamat (MSG) sebagai penyedap rasa.
Sifat garam tergantung pada asam dan basa pembentuknya. Garam yang berasal dari reaksi
antara asam dan basa dapat bersifat asam, basa atau netral.
Garam yang bersifat asam, memiliki pH < 7, berasal dari reaksi antara asam kuat dan basa
lemah. Contoh: NH4Cl (amonium klorida / salmoniak), dan NH4NO3 (amonium nitrat).
Garam yang bersifat basa, memiliki pH > 7, berasal dari reaksi antara asam lemah dan basa
kuat. Contoh: KNO2 (kalium nitrit), NaHCO3 (natrium bikarbonat / soda kue),
NaCH3COO (natrium asetat), KCN (kalium sianida / potas), dan KF (kalium fosfat).
Garam yang bersifat netral, memiliki pH = 7, berasal dari asam kuat dan basa kuat.
Contoh: NaCl (natrium klorida), KI (kalium iodida), dan KNO3 (kalium nitrat).
Derajat Keasaman dan Kebasaan
Derajat keasaman dan kebasaaan adalah bilangan yang menyatakan jumlah ion hidrogen
(H+) dan jumlah ion hidroksil (OH-) dalam suatu zat. Nilai derajat keasaman dan kebasaan
suatu zat tergantung pada jumlah ion H+ dan OH- di dalam air.
22 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Semakin asam suatu zat, semakin banyak ion H+ dan semakin sedikit
jumlah ion OH- di dalam air. Sebaliknya semakin basa suatu zat,
semakin sedikit jumlah ion H+ dan semakin banyak ion OH- di dalam
air. Jumlah ion H+ dan OH- di dalam air dinyatakan dengan pH atau
pOH.
Derajat keasaman atau kebasaan suatu zat hanya dinyatakan dengan
skala pH. Derajat keasaman suatu zat (pH) ditunjukkan dengan skala
0—14.
Sifat asam atau basa ditentukan oleh skala pH seperti berikut:
Larutan dengan pH < 7 bersifat asam.
Larutan dengan pH = 7 bersifat netral.
Larutan dengan pH > 7 bersifat basa.
Semakin kecil nilai pH, maka zat tersebut semakin bersifat asam.
Sedangkan semakin besar nilai pH suatu zat, maka zat tersebut
semakin bersifat basa.
Berdasarkan sifat asam dan basa, larutan dibedakan menjadi tiga golongan yaitu : bersifat
asam, basa, dan netral. Sifat larutan tersebut dapat ditunjukkan dengan menggunakan
indikator asam-basa, yaitu zat-zat warna yang menghasilkan warna berbeda dalam larutan
asam dan basa. Cara menentukan senyawa bersifat asam, basa atau netral dapat
menggunakan kertas lakmus, larutan indikator atau larutan alami. Misal, lakmus merah
dan biru.
Lakmus digunakan sebagai indikator asam-basa, sebab lakmus memiliki beberapa
keuntungan, yaitu: (1) Lakmus dapat berubah warna dengan cepat saat bereaksi dengan
asam ataupun basa. (2) Lakmus sukar bereaksi dengan oksigen dalam udara sehingga dapat
tahan lama. (3) Lakmus mudah diserap oleh kertas, sehingga digunakan dalam bentuk
lakmus kertas.
Soal
1. Perhatikan hasil percobaan lakmus berikut:
Larutan Lakmus Merah Lakmus Biru
P merah merah
Q biru biru
R merah biru
S merah merah
Berdasarkan data di atas, larutan yang bersifat asam adalah ....
A. S dan R
B. Q dan R
C. P dan Q
D. P dan S
Jawab: D
2. Larutan bersifat basa jika…
a. pH = 7 b. pH < 7 c. pH > 7 d. pH = 0
23 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
3. Zat yang dalam air dapat menghasilkan ion hidrogen positif disebut…
a. Basa b. garam. c. asam d. larutan
4. Sifat kebasaan ditunjukkan oleh perubahan warna indicator alam dan buatan,
berwarna…
a. Kemerahan c. kebiruan atau kehijauan
b. keunguan d. kehitaman
5. Contoh asam yang dapat dijumpai sehari-hari ialah… kecuali
a. Sabun b. vitamin C c. cuka d. aspirin
6. Zat yang dalam air dapat menghasilkan ion hidroksida disebut…
a. Asam b. basa c. garam d. larutan
5. Kertas lakmus merah jika dimasukkan dalam suatu larutan sehingga menghasilkan
warna merah, maka larutan bersifat…
a. Basa b. garam c. netral d. asam
7. Contoh basa dalam kehidupan sehari-hari ialah… kecuali
a. Sabun b. antasida (obat mag) c. deodorant d. cuka
8. Sifat larutan dapat ditunjukkan dengan menggunakan alat…
a. Pewarna c. penetralan
b. indikator asam basa d. gelas kimia
10. Asam dan basa bila dicampur akan bereaksi dan menghasilkan…
a. Larutan asam
b. Larutan basa
c. Garam dan air
d. Air
4. Zat aditif dan adiktif/psikotropika.
Bahan tambahan pada makanan dinamakan, zat aditif. Zat aditif yang umum digunakan
masyarakat, antara lain garam dapur, rempah-rempah, asam cuka, dan lain-lain
Macam-macam Zat Aditif
1. Pewarna
a Pewarna Alami
Pewarna alami adalah pewarna yang dapat diperoleh dari alam, misalnya dari tumbuhan
dan hewan.
Tabel Pewarna Alami
b. Pewarna Buatan
Tabel. Pewarna Buatan
24 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
2. Pemanis
Pemanis dipakai untuk menambah rasa manis yang lebih kuat pada bahan makanan.
Pemanis alami yang umum dipakai adalah gula pasir, gula kelapa, gula aren, gula lontar,
dan bit. Senyawa yang membuat rasa manis pada gula tersebut adalah sukrosa. Selain
pemanis alami, ada juga beberapa pemanis buatan yang dapat menjadi alternatif untuk
menambah rasa pada makanan. Pemanis buatan ini antara lain aspartam, sakarin,
asesulfam kalium, dan siklamat.
- Bahan Pemanis Alami : Gula Pasir dari Tebu, gula merah dari aren, madu dari lebah-
Bahan Pemanis Buatan : dulsin, sakarin, siklamat, aspartam, dll
3. Pengawet
- Garam- Keragenan adalah bahan alami pembentuk gel yang dapat digunakan
untukmengenyalkan bakso dan mie basah sebagai bahan alternatif yang aman
pengganti borax.Karagenan dihasilkan dari rumput laut Euchema sp yang telah
dibudidayakan di berbagaiperairan Indonesia.- Formlain adalah bahan pengawet yang
dapat menyebabkan kanker paru-paru
gangguan,alat pencernaan, dan serangan jantung jika dikuonsumsi secara terus menerus-
Boraks adalah bahan pengawet dapat menyebabkan gangguan pada otak, hati, dan kulit
4. Penyedap
- Rempah2 biji pala , cengkeh, daun salam, sereh, kayu manis, lada, laos)-
Monosodium glutamat MSG) atau vetsin- Hydrolisin Vegetables Protein HVP)- Garam
guaniat, garam inosinat
5. Penambah Nutrisi
- Vitamin D dan kalsium pada susu- Vitamin C pada jus wortel- Vitamin B1 pada beras
Keuntungan Zat Aditif
1. Membuat makanan menjadi tahan lama
2. Mempertahankan nilai gizi
3. Memperbaiki penamplan makanan
Dampak negatif Zat Aditif
1. Zat warna : Alergi dan kanker hati
2. MSG : Kerusakan otak, mempercepat proses penuaan , migren, stress
25 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
3. BHT : BHA sebagai antioksida kelainan kromosom pada orang alergi terhadap aspirin.
Kesimpulan
1. Zat aditif adalah zat yang ditambahkan pada makanan dan minuman untuk
meningkatkan kualitas, keawetan, kelezatan, dan kemenarikan makanan dan
minuman.
2. Bahan aditif ada yang bersifat alami dan buatan. Bahan aditif dapat berupa bahan
pewarna, pemanis, pengawet, dan penyedap.
3. Penggunaan bahan aditif buatan harus menggunakan bahan yang diijinkan oleh
pemerintah dan tidak melebihi jumlah maksimal yang diijinkan. Penggunaan bahan
aditif alami lebih aman dibandingkan bahan aditif buatan.
4. Zat adiktif merupakan bahan makanan atau minuman yang dapat menimbulkan
kecanduan pada penggunanya. Zat adiktif dibedakan menjadi zat adiktif bukan
narkotika dan psikotropika, zat adiktif narkotika, dan zat adiktif psikotropika.
5. Contoh zat adiktif bukan narkotika dan psikotropika adalah kafein dalam teh dan kopi,
dan nikotin pada rokok. Contoh zat adiktif narkotika adalah heroin, kokain, dan
morfin. Contoh zat adiktif psikotropika adalah ekstasi, sabu-sabu, diazepan, dan LSD.
6. Bahan makanan dan minuman yang mengandung bahan adiktif, misalnya teh dan kopi
memiliki manfaat bagi kesehatan apabila digunakan dalam jumlah yang tidak
berlebihan.
7. Bahan-bahan adiktif yang termasuk kelompok narkotika tidak boleh digunakan karena
memiliki efek yang sangat membahayakan bagi penggunanya. Menyimpan atau
menggunakan bahan yang tergolong narkotika merupakan suatu bentuk pelanggaran
hukum yang dapat mengakibatkan pelakunya mendapat sanksi pidana.
8. Beberapa macam bahan adiktif yang tergolong psikotropika masih boleh dipergunakan
sebagai obat, namun penggunaannya dalam pengawasan yang ketat oleh pemerintah.
Soal
1. Bahan pewarna yang disarankan untuk dipakai dalam produk makanan dan minuman
adalah....
a. pewarna alami karena lebih mudah diperoleh dari pewarna buatan
b. pewarna buatan karena pewarna buatan lebih mudah dibeli di toko
c. pewarna alami karena tidak memiliki efek samping dalam penggunaan dengan
skala besar
d. pewarna buatan karena tidak akan menimbulkan penyakit apapun meski dipakai
dalam jumlah banyak
2. Pemanis buatan yang tidak mengandung kalori dianjurkan untuk dikonsumsi para
penderita penyakit tertentu yang ingin menikmati rasa manis secara aman. Penyakit
tersebut diantaranya adalah....
a. kanker
b. tekanan darah tinggi
c. diabetes melitus
d. diabetes insipidus
3. Monosodium glutamat (MSG) memiliki rasa yang khas tetapi penggunaannya harus
dibatasi. Bahan campuran yang dapat menggantikan rasa dari MSG adalah....
a. garam dan serbuk lada
b. gula dan asam
c. garam dan asam
d. gula dan garam
26 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
B. SUHU DAN KALOR
1. Konsep Suhu dan Kalor
1. Konsep Suhu
a. Suhu/temperatur
didefinisikan sebagai tingkat atau derajat panasnya suatu benda atau lingkungan.
b. Keseimbangan Termal
Apabila dua benda A dan B yang suhunya berbeda (TA > TB) dilakukan
kontak termal, , maka secara berangsur-angsur angsur suhu A turun dan suhu
B naik sampai tercapai keseimbangan termal (TA =TB)
c. Dinding Diatermik dan Dinding Adiabatik
Perpindahan kalor hanya terjadi bila dinding pembatas antara 2 benda bersifat
diatermik yaitu dinding yang dapat meneruskan kalor. Sedangkan dinding yang tak
dapat meneruskan kalor disebut dinding adiabatik
d. Skala Termometer
Pemberian skala termometer didasarkan kepada dua titik tetap standar, misalnya
titik lebur es dan titik didih air. Diantara dua titik tetap ini termoleter dibagi atas
bagian-bagian yang sama sebagai skala termometer. Berikut ini diberikan
perbandingan nilai skala dari 4 jenis termometer yaitu Kelvin (K), Celcius ( C ) ,
Reamur ( R ) , Fahrenheit (F) dan Rankine (Ra)
373 100 80 212 671 Titik didih air
pada 1 atm
100 100 80 180 180 skala
273 0 0 32 491 Titik lebur es
pada 1 atm
K CRF Ra
Konversi Suhu
K 273 C R F 32 Ra 491
100 100 80 180 180
atau
K 273 C R F 32 Ra 491
5 5 4 9 9
27 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Contoh soal :
1. Pada angka temperatur berapa termometer Celcius dan Fahrenheit menunjukkan
angka yang sama ?
Penyelesaiannya
C F 32 diketahui C=F = CF sehingga CF CF 32
5 9 5 9
dan diperoleh CF = -400
2. Suatu termometer X jika dihubungkan dengan es yang sedang melebur menunjukkan
bacaan 400 dan jika dihubungkan dengan air yang sedang mendidih menunjukkan
bacaan 1200. Tentukanlah berapa bacaan termometer Reamur jika termometer X
menunjukkan bacaan 600 ?
Penyelesaiannya
X 40 R0 jika di masukkan X = 60 diperoleh R = 200
120 40 80 0
e. Pemuaian
Pada umumnya ukuran (dimensi ) sebuah benda bertambah besar jika suhunya
dinaikkan. Pada air ada pengecualian, yaitu justru dimensinya berkurang jika
suhunya dinaikkan dari 00 C s.d 40 C yang dikenal dengan anomaly air .
Pemuaian suatu benda dapat dibedakan atas 3 macam, yaitu :
1. muai panjang
2. muai luas
3. muai volume
Misalkan suatu batang panjangnya mula-mula L0 dan suhunya T0 . Batang dipanasi
sampai suhunya naik menjadi T1 dan panjangnya menjadi L1 maka ;
Muai Panjang L1 L0 L0(T1 T0) atau 1 L
L0 T
dengan α = koefisien muai panjang
analog untuk muai luas dan muai volume ;
1 A dan 1 V
A0 T V0 T
dengan β = 2α = koefisien muai luas dan γ = 3α = koefisien muai volume
Contoh soal :
1. Bejana kuningan dengan koefisien muai volumenya γ = 6,2.10-5 C-1, pada temperatur
250C volumenya 250 cm3, Bejana penuh berisi gliserin . Setelah dipanasi sampai 500
C ada gliserin yang tumpah. Jika γgl= kefisien muai volume gliserin = 49.10-5 C-1.
Berapa banyak gliserin yang tumpah ?
Penyelesaiannya
Banyak gliserin yang tumpah = pertambahan volume gliserin – pertambahan volume
bejana
Vgl Vb gl V0T = (49-6,2).10 –5(250)(50-25)= 2,987 cm3
2. Sebatang baja pada 25 0C panjangnya 2 m. Hitung panjangnya pada suhu 350C
bila α baja 1,2 x 10-5 0C-1.
Penyelesaiannya
28 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
L L0T 2x1,2x105 x(35 25) 0,00024 m sehingga panjang batang baja
pada suhu 350C = (2 + 0,00024) m = 2,00024 m
3. Panjang logam A dua kali panjang logam B dan koefisien ekspansi linier logam B
empat kali koefisien linier logam A. Jika pertambahan panjang logam B untuk
kenaikan temperatur sebesar 400C adalah 10 mm, tentukanlah pertambahan panjang
logam A untuk kenaikan temperatur yang sama
Penyelesaiannya
LA LAAtA 2LB (1/ 4. B)x40 = 5 cm
2. Konsep Kalor
Kalor adalah aliran atau perpindahan energi panas Satuan kalor adalah kalori
(k) ; yang menyatakan banyaknya kalor yang diperlukan benda untuk menaikkan
temperaturnya 1 0C .
1 kilo kalori (Kkal) = 103 kalori
1 kalori (kal) = 4,2 Joule
kapasitas kalor ( C ) benda memenuhi persamaan : C Q joule /0C
t
besarnya kapasitas kalor (C ) tiap satuan massa benda (m) disebut dengan kalor jenis
benda (c) memenuhi persamaan :
c C Q j/kg 0C atau
m mt
Kalor jenis molar (cm) zat/benda didefinisikan sebagai besarnya kapasitas kalor
tiap satuan mol zat (n) = C/n joule/kmol0C sehingga :
Q ncm (t2 t1)
dengan
n = m/M ; M = berat molekul
Bila dua buah benda yang temperaturnya berbeda, dilakukan kontak termal satu
sama lainnya , maka benda yang temperaturnya lebih tinggi akan melepas kalor dan
benda yang temperaturnya rendah akan menyerap kalor tersebut. Bila dianggap
perpindahan kalor hanya terjadi antara kedua benda tersebut, maka jumlah kalor yang
dilepas benda yang suhunya lebih tinggi sama dengan jumlah kalor yang diserap benda
yang suhunya lebih rendah sampai kesetimbangan termal terjadi, memenuhi azas Black :
Qdilepas = Qdiserap
Contoh Soal :
1. 200 cm3 air pada suhu 95oC dituangkan ke dalam gelas yang massanya 300 gr dari
suhu 250C. Bila diketahui ρair = 1000 kg/m3, cair = 1 kkal/kg0C dan ckaca =0,2
kkal/kg0C, tentukanlah suhu akhir setelah tercapai kesetimbangan termal .
Penyelesaiannya
Massa air ; m = ρV = 1000x200.10-6 = 0,2 kg = 200 gr.
Qdiberikan air = Qditerima gelas
maiecairt1 mgelascgelast2
200x1x(95-ta) = 300x0,2x(ta- 25)
29 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
diperoleh ta = 73,650C
2. Sebuah benda massanya 100 gr temperaturnya 2000C dimasukkan kedalam
kalorimeter yang terbuat dari almunium yang massanya 200 gr. Bila kalorumeter
berisi 500 gr air pada temperatur 25 0C . jika temperatur kalorime-ter naik menjadi
300C , dan diketahui kalor jenis almunium 0,125 kal/gr0C dan kalor jenis air 1
kal/gr0C, Tentukanlah kalor jenis benda tersebut
Penyelesaiannya
Azas Black : Kalor yang dilepas = kalor yang diterima
Qx Qal Qair
mxcxt1 malcalt2 maircairt3
100 x cx (200-30)=200 x 0,125 x (30-25) + 500 x 1 x (30-25)
diperoleh cx = 0,16 kal/g0C
Diagram perubahan fase air.
Selama perubahan fase kalor yang diterima zat tidak digunakan untuk
perubahan suhu tetapi digunakan untuk perubahan fase. Kalor yang digunakan untuk
perubahan fase ini disebut kalor laten (tersembunyi), karena tidak berdampak pada
perubahan suhu. Yang termasuk kedalam kalor laten (L) adalah kalor peleburan,
kalor penguapan , kalor beku, dan kalor pengembunan
Grafik Perubahan Fase Air
Kalor lebur adalah banyaknya kalor yang diperlukan tiap gram atau tiap
kilogram zat melebur pada titik leburnya dan kalor penguapan adalan banyaknya
kalor yang diperlukan tiap gram atau tiap kilogram zat menjadi uap. Apabila arahnya
dari fase uap berubah sampai menjadi padat dinamakan kalor pengembunan dan
kalor beku :
Kalor peleburan = kalor beku
Kalor uap = kalor pengembunan
Hubungan banyaknya kalor yang di lepas/diterima (Q) dengan kalor laten (L)
memenuhi persamaan :
Q = mL
Perpindahan Kalor
30 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Perpindahan kalor hanya dapat terjadi pada suatu benda /zat/bahan apabila
bagian-bagian dari benda tersebut berada pada temperatur yang tidak sama. Arah
aliran kalor adalah dari bagian benda yang suhunya lebih tinggi ke bagian benda yang
suhunya lebih rendah, yang dapat terjadi dengan tiga cara yaitu :
1. Konduksi ; perpindahan kalor yang tidak disertai perpindahan materi
2. Konveksi ; perpindahan kalor yang disertai perpindahan materi
3. Radiasi ; aliran kalor melalui pancaran (emisi)
Radiasi termal adalah radiasi energi radiasi yang dipancarkan oleh suatu bahan karena
pengaruh temperaturnya. Tidak semua radiasi thermal dapat diamati .
Rumusan Perpidahan Kalor
- Pada konduksi
Q kA T
t konduksi l
- Pada konveksi
Q hAT
t konveksi
- Pada radiasi
Q eAT 4
t
radiasi
Q : laju p erp indahan kalor
t
ΔT : perbedaan temperatur
k : koefisien konduksi termal
h ; koefisien konveksi
e : emisivitas
A : luas penampang
σ : konstanta Boltzman
Soal perpindahan kalor
1. Sebuah batang konduktor panjangnya l , luas penampangnya A, dan beda suhu antara
kedua ujungnya ΔT. Batang ini dapat merambatkan kalor sebesar Q per satuan waktu.
Apabila dua buah batang yang sama diparalelkan (ditumpuk), beda temperatur antara
kedua ujungnya tetap, yakni sebesar ΔT. Kalor yang dirambatkan per satuan waktu
akan menjadi ....
31 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
A. 0,5 Q C. 1,5 Q
B. 1,0 Q D. 2,0 Q Jawab: A
2. Sebatang logam pada temperatur T memancarkan kalor per satuan luas per satuan
waktu ke lingkungan sebesar W. Apabila temperatur logam itu diduakalikan, kalor
radiasi yang dipancarkan akan menjadi ....
A. 0,5 W C. 8 W
B. 2 W D. 16 W Jawab: D
3. Sebuah batang baja luas permukaannya 125 m2 dan tebalnya 10 cm. Beda temperatur
antara kedua permukaan baja 2°C. Jika koefisien konduksi termal baja 50 W/m K,
kalor yang dapat dihantarkan oleh baja tiap sekon sebesar ....
A. 2,5 J/s C. 125 J/s
B. 12,5 J/s D. 1.250 J/s Jawab: D
Soal-Soal Topik Suhu dan Kalor
1. Dua buah termometer P dan Q prinsip kerjanya sama, tetapi memiliki skala yang
berbeda. Batas bawah dan batas atas skala teffnometer P adalah 0o P dan 50o P dan
dibagi menjadi 50 skala, sedangkan batas bawah dan batas atas skala termometer Q
adalah 200 Q dan 1700 Q dan dibagi menjadi 150 skala. Jika termometer P
menunjukkan angka 300 P, maka saat itu termometer Q menunjukkan angka ... (OSP
2008) B. 900Q
A. 500Q D. 1500 Q
C.1100Q
2. Termometer Reamur dan Fahrenheit menunjukkan nilai yang sama pada angka ...
(OSP 2008).
A. 40 B. 25,6
C. Nol D. -25,6
3. Penguapan air dapat dipercepat dengan cara ... (OSP 2008).
A. memperlebar permukaan air, memperkecil tekanan udara di atas permukaan air,
dan menambah kelembaban udara di atas permukaan air
B. memperlebar permukaan air, memperkecil tekanan udara di atas permukaan air,
dan mengurangi kelembaban udara di atas permukaan air
C. memperlebar permukaan air, memperbesar tekanan udara di atas permukaan air,
dan menambah kelembaban udara di atas permukaan air
D. memperlebar permukaan air, memperbesar tekanan udara di atas permukaan air,
dan mengurangi kelembaban udara di atas permukaan air
4. Grafik di samping ini disebut sebagai diagram P-T
suatu zat. P adalah tekanan dan T suhu mutlak.
Berdasarkan diagram P-T tersebut, maka titik lebur ,
titik didih dan titik tripel berturut-turut adalah ... (OSP 2008).
A. T1, T2, T3
B. T1, T3, T4
C. T2, T4, T3
D. T2, T3, T4
32 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
5. Jika sebongkah es ditekan di suatu bagian, maka pada bagian itu es akan mencair. Hal
ini menunjukkan bahwa ... (OSP 2008).
A. pada tekanan udara yang lebih tinggi, titik lebur es lebih rendah
B. pada tekanan udara yang lebih tinggi, titik lebur es lebih tinggi
C. jika ditekan suhu es meningkat sehingga mencair
D. tekanan merupakan salah satu bentuk kalor
6. 100 gram air yang kator jenisnya 4200 joule/kg.0C, suhunya naik dari 30 0C menjadi
50 0C setelah dipanaskan oleh heater selama 1 menit. Jika pada heater tertera daya 200
W, maka efisiensi heater tersebut adalah ..... (OSP 2008).
A. 60% B. 70%
C. 80% D. 90%
7. Pada suhu 00C sebuah koin memiliki diameter 4 cm dan pada suhu 500 C diameternya
menjadi 4,01 cm. Koefisien muai luas koin itu adalah….(OSP 2008).
A. 0,0010 C-1 B. 0,00010 C-1
C. 0,000010 C-1 D, 0,0000010 C-1
8. Kenaikan temperatur dalam skala derajat Kelvin sama dengan kenaikan temperatur
dalam skala derajat ....
A. Reamur B. Celsius
C. Fahrenheit D. Rankine
9. Jika dalam skala Kelvin menunjukan 293 K, angka ini akan sesuai dengan skala
Fahrenheit sebesar ....
A. 32°F B. 36°F
C. 68°F D. 74°F
10. Skala Celsius dan skala Fahrenheit akan menunjukkan angka yang sama pada
temperatur ....
A. –40° B. 40°
C. –200
D. 20°
11. Kalor jenis suatu zat bergantung pada ....
A. massa benda B. temperatur benda
C. jenis zatnya D. banyaknya kalor yang diserap
C. PERUBAHAN KIMIA
Perubahan kimia menghasilkan zat baru. Kayu yang dibakar berubah menjadi arang
termasuk perubahan kimia, karena kayu yang telah berubah menjadi arang tidak akan
kembali ke wujud semula (kayu). Berdasarkan faktor penyebabnya perubahan kimia dapat
dibedakan menjadi lima kelompok, yaitu :
1. Proses pembakaran, contohnya kayu yang dibakar, bom meledak dan lilin yang dibakar.
2. Proses peragian, contohnya perubahan susu menjadi keju, singkong menjadi tape dan
kedelai menjadi tempe.
3. Proses kerusakan, contohnya pelapukan kayu, pembusukan sampah dan perkaratan besi.
4. Proses biologis mahluk hidup, contohnya proses fotosintesis, proses pencernaan
makanan dan proses pernafasan.
5. Proses pertumbuhan dan perkembangan mahluk hidup, contohnya tumbuhnya seorang
bayi menjadi dewasa.
Ciri-ciri yang mengindikasikan adanya perubahan kimia adalah adanya perubahan
warna, perubahan bau, pembentukan gas, pembentukan endapan baru, perubahan
energi dan perubahan pH.
Perbedaan perubahan fisika dan perubahan kimia
33 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
1. Konsep reaksi kimia sederhana.
Reaksi kimia adalah proses perubahan kimia antara zat-zat pereaksi (reaktan) yang
berubah menjadi zat-zat hasil reaksi (produk). Pada reaksi kimia, suatu zat berubah
menjadi satu atau lebih zat lain, yang jenisnya baru.
Untuk menuliskan reaksi yang terjadi antara kapur tohor CaO(s) dengan air H2O(l) adalah
sebagai berikut:
Hasil dari proses reaksi kimia tersebut adalah Ca(OH) atau kalsium hidroksida sukar larut
dalam air dan apabila didiamkan maka akan tampak endapan/padatan putih di dasar
bejana.
Penjelasan symbol-simbol dalam reaksi kimia:
Reaksi kimia dikatakan setara jika jumlah atom di kiri sama dengan jumlah atom di kanan
tanda anak panah, sehingga sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa.
2. Kimia dalam kehidupan sehari-hari.
Reaksi Kimia bisa terjadi di manapun di sekitar kita, bukan hanya di laboratorium. Materi
berinteraksi untuk membentuk produk baru melalui proses yang disebut reaksi kimia atau
perubahan kimiawi. Setiap kali kita memasak atau sedang bersih-bersih, itu juga
merupakan kimia dalam tindakan. Tubuh kita hidup dan tumbuh berkat reaksi kimia. Ada
reaksi ketika kita meminum obat, menyalakan korek api, dan mengambil napas. Berikut
adalah beberapa contoh reaksi kimia dalam kehidupan sehari-hari.
1. Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses yang digunakan oleh tanaman dan organisme lain untuk
mengubah energi cahaya, biasanya dari Matahari, menjadi energi kimia yang dapat
kemudian dibebaskan untuk bahan bakar aktivitas organisme. Energi kimia ini disimpan
dalam molekul karbohidrat, seperti gula, yang disintesis dari karbon dioksida dan air.
Dalam kebanyakan kasus, oksigen juga dihasilkan sebagai produk limbahnya. Persamaan
reaksi fotosintesis:
6 CO2 + 6 H2O + cahaya → C6H12O6 + 6 O2
34 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Skema fotosintesis pada tumbuhan (sumber: wikipedia.org)
2. Pembakaran
Contoh persamaan reaksi pembakaran propana, yang ditemukan pada panggangan gas dan
beberapa perapian, adalah:
C3H8 + 5O2 → 4H2O + 3CO2 + energi (panas)
Kayu terbakar (sumber: wikipedia.org)
3. Karat
Karat adalah besi oksida, biasanya oksida merah yang dibentuk oleh reaksi redoks besi dan
oksigen dengan adanya air atau kelembaban udara. Beberapa bentuk karat dibedakan baik
secara visual maupun dengan spektroskopi, dan bentuk dalam keadaan yang berbeda.
Karat terdiri dari besi terhidrasi (III) oksida Fe2O3 · nH2O dan besi (III) oksida-hidroksida
(FeO (OH), Fe (OH ) 3).
Contoh karat (sumber: wikipedia.org)
4. Baterai
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya
dalam bentuk listrik. Sebuah baterai biasanya terdiri dari tiga komponen penting, yaitu:
1. batang karbon sebagai anode (kutub positif baterai)
2. seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. pasta sebagai elektrolit (penghantar)
Baterai menggunakan reaksi elektrokimia atau redoks untuk mengubah energi kimia
menjadi energi listrik. Reaksi redoks spontan terjadi pada sel galvanik, sementara reaksi
kimia tidak spontan terjadi dalam sel elektrolitik
35 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Baterai (sumber: wikipedia.org)
5. Sabun dan Deterjen
Sabun dan deterjen dapat membersihkan dengan menggunakan reaksi kimia. Sabun
mengemulsi kotoran, yang berarti sabun mengikat noda minyak noda sehingga mereka
dapat dibersihkan dengan air. Deterjen bertindak sebagai surfaktan, menurunkan tegangan
permukaan air sehingga dapat berinteraksi dengan minyak, mengisolasi mereka, dan
membersihkannya.
Deterjen (sumber: wikipedia.org)
Soal
1. Dalam satu persamaan reaksi, zat-zat yang berada disebelah kanan anak panah
disebut……………
A. zat pereaksi
B. zat reaktan
C. zat hasil reaksi
D. zat yang direaksikan
Jawab: C
2. Tuliskan persamaan reaksi pembakaran gas propane (C3H8) dangan gas oksigen (O2),
menghasilkan gas karbondioksida (CO2) dan uap air (H2O)............................
Jawab: C3H8(g) + 5O2 (g) 3CO2 (g) + 4H2O (g) + energi (panas)
3. Sebutkanlah 5 contoh penggunaan bahan-bahan kimia dalam kehidupan sehari-hari......
36 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Modul 3
Energi
Dalam modul 3 ini akan dibahas mengenai konsep energi, berbagai sumber energi, energi
dari makanan, dan transformasi energi.
A. Konsep Usaha
Pengertian usaha dalam fisika didefinisikan sebagai perkalian antara besar gaya yang
menyebabkan benda berpindah dengan besar perpindahan benda yang searah dengan arah
gaya tersebut. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
W=F·s
W : usaha (J)
F : gaya yang beraksi pada benda (N)
s : jarak pergeseran (m)
Bila gaya dan perpindahan membentuk sudut θ, maka gaya yang searah
perindahan adalah F cos θ, jadi usaha dinyatakan dengan:
W = F · s cos θ
s
Gambar gaya yang membentuk sudut terhadap perpindahan
Contoh Soal
Sebuah benda mengalami gaya sebesar 30 N membentuk sudut 37° dengan sumbu X
positif. Jika benda berpindah sejauh 3 m pada arah sumbu X positif. Hitunglah besarnya
usaha yang dilakukan gaya tersebut!
Diketahui : Jawab:
a. F = 30 N W = F · s cos θ
b. α = 37°
c. s = 3 m = 30N. (3m) cos 37
Ditanyakan : W = ...? = 30. 3. 0.8
= 72 J
Beberapa kasus tidak melakukan usaha.
1. Jika kita membawa sebuah buku sambil berjalan dengan kecepatan tetap. Untuk
membawa buku yang beratnya w = m · g, kita mengeluarkan gaya ke atas sebesar F
yang sama dengan berat buku (W). Namun, karena gaya F arahnya tegak lurus dengan
perpindahan, maka dikatakan kita tidak melakukan usaha.
2. Pada kasus-kasus ini tertentu, gaya yang kita berikan tidak mengubah kedudukan
dinding (tidak berpindah). Misalnya ketika Anda mendorong tembok. Anda dikatakan
tidak melakukan usaha karena tembok yang anda dorong tidak berpindah (s = 0; maka
W = 0).
37 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya dapat dilukiskan secara grafis, yaitu dengan
menarik garis komponen gaya sebagai fungsi perpindahannya.
untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh suatu gaya, kita
cukup menghitung luas daerah di bawah grafik gaya terhadap
perpindahan.
USAHA = LUAS DAERAH DI BAWAH GRAFIK
Contoh Soal
Sebuah balok diberi gaya F yang arahnya sejajar sumbu X. Gaya yang bekerja ini
merupakan fungsi perpindahan.Hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut ketika
balok berpindah dari: F (N)
a. x = 0 ke x = 1 meter dan
b. x = 0 ke x = 3 meter!
Jawab:
Usaha dihitung dengan menghitung luas di bawah 4N
grafik gaya fungsi perpindahan.
a. Usaha dari x = 0 ke x = 1 meter sama dengan luas
segitiga OAD (perhatikan gambar). 01 2 3 x (m)
W = luas OAD
=
b. Usaha dari x = 0 ke x = 3 sama dengan luas trapesium OABC (perhatikan gambar).
W = luas OABC
Usaha oleh gaya berat
Sebuah benda bermassa m dilepaskan dari ketinggian h di atas
permukaan bumi. Benda akan jatuh karena pengaruh gaya
gravitasi.Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi adalah:
W = m. g. h
B. Konsep Energi
Kemampuan melakukan usaha dinamakan dengan Energi.
Proses perubahan bentuk energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya disebut konversi
energi. Alat untuk mengubah energi disebut konventor energi.
1. Energi Potensial
Energi potensial diartikan sebagai energi yang dimiliki benda karena keadaan atau
kedudukan (posisinya). Misalnya, energi potensial gravitasi, energi pegas dll. Energi
potensial juga dapat diartikan sebagai energi yang tersimpan dalam suatu benda.
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan ketinggian
dari benda (h). Secara matematis ditulis sebagai berikut:
Ep = m. g. h
Contoh Soal
38 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
1. Mula-mula, sebuah benda dengan massa 2 kg berada di permukaan tanah. Kemudian,
benda itu dipindahkan ke atas meja yang memiliki ketinggian 1,25 m dari tanah.
Berapakah perubahan energi potensial benda tersebut? (g = 10 m/s2).
Jawaban :
Diketahui: m = 2 kg, h2 = 1,25 m, dan g = 10 m/s2.
Perubahan energi potensial benda:
ΔEP = mg (h2 – h1)
ΔEP = (2 kg) (10 m/s2) (1,25 m – 0 m) = 25 joule
2. Sebuah benda bermassa 0,10 kg jatuh bebas vertikal dari ketinggian 2 m
ke hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir
sebelum berhenti, besar gaya rata-rata yang dilakukan pasir untuk
menghambat benda adalah sekitar ....
a. 30 N
b. 50 N
c. 60 N
d. 100 N
Jawaban : Usaha = perubahan energi potensial
F.s = mg h
(F ).(2 cm) = (0,10 kg)(10 m/s2) (2 m)
F = 100 N
Jawab: D
Bentuk energi potensial yang kedua adalah energi potensial elastis/pegas.
Perhatikan grafik di bawah ini.
Grafik tersebut menunjukkan kurva hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pegas
yang memenuhi Hukum Hooke. Jika pada saat Anda menarik pegas dengan gaya
sebesar F1 pegas itu bertambah panjang sebesar Δx1. Demikian pula, jika Anda menarik
pegas dengan gaya sebesar F2 pegas akan bertambah panjang sebesar Δx2. Begitu
seterusnya. Dengan demikian, usaha total yang Anda berikan untuk meregangkan pegas
adalah :
W = F1Δ x1 + F2Δ x2 + ...
Besarnya usaha total ini sama dengan luas segitiga di bawah kurva F terhadap Δx sehingga
dapat dituliskan:
W = ½ F Δx
W = ½ (k Δx Δx)
W = ½ k Δx2
39 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Oleh karena usaha yang diberikan pada pegas ini akan tersimpan sebagai energi potensial,
dapat dituliskan persamaan energi potensial pegas adalah sebagai berikut.
EP = ½ kΔ x2
EP = energi potensial pegas
K = konstanta/tetapan elastisitas pegas
Δx = pertambahan panjang pegas
Contoh Soal
1. Sebuah pegas yang tergantung tanpa beban panjangnya 15 cm. Kemudian, ujung bawah
pegas diberi beban 5 kg sehingga pegas bertambah panjang menjadi 20 cm.
Tentukanlah:
a. tetapan pegas, dan
b. energi potensial pegas.
Jawaban :
Diketahui: l0 = 15 cm, l1 = 20 cm = 0,2 m, dan m = 5 kg.
2. Perhatikan grafik hubungan gaya (F) dan pertambahan panjang pegas (Δx) berikut.
Tentukan energi potensial elastis pegas pada saat pegas ditarik dengan gaya 50 N.
Jawaban :
Diketahui F = 50 N.
Usaha = perubahan energi potensial pegas = luas daerah di bawah grafik.
W = 1/2 (F) (Δx) = 1/2 (50 N) (2 m) = 50 joule
2. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya.
Secara umum energi kinetik suatu benda yang memiliki massa m dan bergerak dengan
kecepatan v dirumuskan oleh persamaan:
Ek = ½ m v2
Pada persamaan di atas tampak bahwa:
energi kinetik sebanding dengan massa m
energi kinetik sebanding dengan kuadrat kecepatan (v2).
Apabila kecepatan benda meningkat dua kali lipat kecepatan semula, energi kinetik benda
akan naik menjadi empat kali lipat. Dengan demikian, semakin besar kecepatan suatu
benda, energi kinetiknya akan semakin besar pula.
40 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Perubahan energi kinetik benda dari EK = ½ mv12 menjadi EK = ½ mv22 merupakan besar
usaha yang dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada benda. Secara matematis,
persamaannya dapat dituliskan sebagai :
W = ½ mv22 – ½ mv12
W = EK2 – EK1 = Δ EK
Contoh Soal
1. Sebuah peluru yang massanya 10 gram, bergerak dengan kecepatan 80 m/s. Tentukanlah
energi kinetik peluru pada saat itu.
Jawaban :
Diketahui: m = 10 gram = 1 × 10–2 kg dan v = 80 m/s.
Energi kinetik peluru adalah :
EK = ½ mv2 = ½ (1 × 10–2 kg)(80 m/s)2 = 32 joule.
2. Sebuah benda bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam pada sebuah bidang datar yang
licin. Kemudian, pada benda tersebut bekerja sebuah gaya F = 20 N sehingga
kecepatannya menjadi 10 m/s.
Tentukanlah:
a. usaha yang dilakukan oleh gaya F, dan
b. jarak yang telah ditempuh.
Jawaban :
Diketahui: mula-mula benda dalam keadaan diam, berarti v1 = 0, v2 sebesar 10 m/s, dan
massa benda m = 2 kg.
Dengan mempergunakan Persamaan (1–10), diperoleh :
a. Usaha yang dilakukan oleh gaya F:
W = ½ mv22− ½ mv12
W= (1/2)(2 kg)(10 m/s)2 – 0
W = 100 joule.
b. Jarak yang ditempuh:
W = F.s → 100 J = (20 N). s
s = 100J / 20N = 5 meter
C. Hubungan Usaha dengan Perubahan Energi Mekanik
Usaha dan energi adalah besaran skalar yang setara
Usaha = perubahan energi mekanik
Energi mekanik (EM) didefinisikan sebagai penjumlahan antara energi kinetik (Ek) dan
energi potensial (Ep).
EM = Ek + Ep
Contoh Soal
1. Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah.
Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Tentukan energi mekanik
benda tersebut.
Jawaban :
41 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Diketahui: v = 0 m/s, h = 80 cm = 0,8 m, dan g = 10 m/s2.
EM = EP + EK
EM = mgh + ½ mv2
EM = (5 kg)(10 m/s2)(0,8 m) + 0 = 40 joule
2. Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 30 meter. Jika g = 10 m/s2,
pada saat bola tersebut mencapai ketinggian 10 meter dari permukaan tanah,
tentukanlah:
a. kecepatannya,
b. energi kinetiknya, dan
c. energi potensialnya.
Jawaban :
Diketahui: m = 2 kg, h1 = 30 m, h2 = 10 m, dan g = 10 m/s2.
a. Kecepatan pada kedudukan (2):
v22 = v12 + 2g(h1 – h2) = 0 + (2 kg)(10 m/s2)(20 m)
v2 =
b. Energi kinetik pada kedudukan (2):
EK2 = ½ mv22 = ½ (2 kg)(20 m/s)2 = 400 joule
c. Energi potensial pada kedudukan (2):
EP2 = mgh2 = (2 kg)(10 m/s2)(10 m) = 400 joule
D. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik adalah kekal, artinya energi mekanik keadaan awal sama dengan energi
mekanik keadaan akhir.
EM 1 = EM 2
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
E. Daya
Daya adalah banyaknya usaha/energi yang dilakukan per satuan waktu. Satuan daya; watt.
Misalnya sebuah lampu memliki daya 25 watt berarti lampu tersebut menghasilkan
usaha/energi 25 joule setiap sekon.
P = daya (watt)
W = usaha (joule)
t = waktu (s)
Kita sudah pelajari bahwa W = F.s dan
Jadi,
42 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Selain watt, satuan daya lain yang juga digunakan adalah satuan daya kuda atau horse
power (hp).
1 hp = 746 watt
Contoh Soal
1. Seorang petugas PLN yang massanya 50 kg menaiki tangga sebuah tower yang
tingginya 30 m dalam waktu 2 menit. Jika g = 10 m/s2, berapakah daya yang
dikeluarkan petugas PLN tersebut?
Jawaban :
Diketahui: m = 50 kg, h = 30 m, t = 2 menit, dan g = 10 m/s2.
P = 125 watt
2. Sebuah mesin pesawat terbang mampu memberikan gaya dorong sebesar 20.000 N.
Berapakah daya yang dihasilkan mesin ketika pesawat mengangkasa dengan kecepatan
250 m/s?
Jawaban :
Diketahui: F = 20.000 N dan v = 250 m/s
P = F v = (20.000 N)(250 m/s) = 5.000.000 watt
F.Transformasi energi
Dayaguna atau Efisiensi Konvertor Energi
Perbandingan antara energi yang bermanfaat (keluaran) dan energi yang diterima
(masukan) oleh alat pengubah energi (konvertor) disebut efisiensi. Secara matematis
dituliskan sebagai berikut.
Contoh Soal
Sebuah motor yang memiliki daya 1.800 watt mampu mengangkat beban sebesar 500 N
sampai ketinggian 50 m dalam waktu 20 sekon. Berapakah efisiensi motor itu?
Jawaban :
Diketahui: P = 1.800 watt, F = 1.200 N, s = 50 m, dan t = 20 s.
Energi yang dikeluarkan untuk mengangkat beban: W = F. s = 500N. 50m = 25.000J
Energi masukan dari mesin: Wmesin = P. t = 1.800W. 20 s = 36.000J
G. Sumber Energi
Pengertian sumber energi adalah segala sesuatu di sekitar kita yang mampu menghasilkan
energi. Di sekitar kita banyak sekali macam macam sumber energi yang bisa menghasilkan
berbagai macam energi.
Sumber energi secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu :
1. Sumber energi yang terbarukan
atau yang dapat diperbaharui dan bisa dipakai tanpa habis. contohnya :
Energi surya atau matahari
Energi matahari sangat melimpah jumlahnya khususnya bagi wilayah yang beriklim tropis.
pemanfaatan sinar matahari adalah dengan menggunakan sel surya yang berfungsi
mengubah energi surya menjadi energi listrik. Ada juga yang memanfaatkan sinar
43 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
matahari untuk memasak dengan menggunakan kompor bertenaga sinar matahari
contohnya di negara India.
Panas bumi
Panas bumi merupakan energi yang bersumber dari dalam perut bumi, Panas bumi
merupakan energi yang melimpah dan terbarukan sehingga tidak perlu khawatir akan
kehabisan energi panas bumi.
Selain jumlahnya yang melimpah energi ini memiliki harga yang lebih ekonomis dan
ramah terhadap lingkungan. Indonesia merupakan salah satu negara di dunia yang kaya
akan energi panas bumi, hal ini di karenakan indonesia mempunyai banyak gunung berapi
aktif yang menjadi keuntungan tersendiri bagi negara kita. Contoh pemanfaatan panas
bumi adalah dengan mengubahnya menjadi pembangkit listrik.
Angin
Pemanfaatan energi angin sedang gencar-gencarnya di lakukan oleh banyak negara di
seluruh dunia karena sumber energi ini tidak terbatas jumlahnya, pemanfaatan energi ini
menggunakan kincir angin yang dihubungkan dengan generator atau turbin untuk
menghasilkan tenaga listrik.
Energi Biomassa
Biomassa terdiri dari Tanaman hidup, pohon mati, dan serpihan kayu.
Energi Gas Alam
Merupakan energi yang terbarukan dan harganya lebih terjangkau daripada bahan bakar
minyak.
Pembangkit Listrik Tenaga Air
Energi yang bersumber dari tenaga air sudah lama di manfaatkan oleh manusia karena
ramah lingkungan dan juga berlimpah. Pembangkit listrik tenaga air atau PLTA
merupakan salah satu contoh pemanfaatab tenaga air untuk kehidupan yang lebih baik.
Energi Pasang Surut
Pasang surut air laut dianggap lebih menjanjikan hasil yang maksimal bila di bandingkan
dengan tenaga surya dan tenaga angin. tetapi pemanfaatan energi pasang surut masih
sedikit hal ini di karenakan biayanya yang mahal.
2. Sumber Energi Tak Terbarukan
Sumber energi jenis ini jumlahnya terbatas dan tidak dapat diperbarui walaupun ada yang
bisa diperbaharui tetapi memerlukan waktu yang sangat lama. Contoh sumber energi tak
terbarukan adalah :
Sumber energi yang berasal dari fosil
Sumber energi ini sebenarnya bisa diperbaharui tetapi memerlukan waktu hingga jutaan
tahun, berasal dari makhluk hidup yang mati dan terpendam dalam tanah hingga jutaan
tahun. Contohnya: minyak bumi, batu bara.
Sumber energi yang berasal dari mineral alam
Mineral alam bisa dimanfaatkan menjadi sumber energi setelah melalui beberapa proses,
contohnya uranium sebagai sumber energi nuklir, dll.
H. Energi dari makanan
Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia. Untuk berolahraga, belajar, dan
aktivitas lain, kita membutuhkan makanan sebagai sumber energi. Zat makanan yang
berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, lemak, dan protein.
Satuan energi dari makanan adalah kalori (kal).
1 Joule = 0,24 kalori = 0,00024 kilokalori
44 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
1 kalori = 4,2 Joule
Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang tersusun oleh unsur-unsur karbon. Bahan
makanan yang banyak mengandung karbohidrat, misalnya beras, jagung, kentang,
gandum, umbi-umbian, dan buah-buahan yang rasanya manis. Karbohidrat berperan
sebagai sumber energi (1 gram karbohidrat sama dengan 4 kilo kalori).
Protein
Protein merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, O, N (kadang juga
mengandung unsur P dan S). Bahan makanan yang mengandung banyak protein, antara
lain:
1. protein hewani, misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju.
2. protein nabati, misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe, dan gandum.
Lemak
Lemak merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, dan O. Peran lemak
adalah menyediakan energi sebesar 9 kalori/gram, melarutkan vitamin A, D, E, K, dan
menyediakan asam lemak esensial bagi tubuh manusia.
Bahan makanan yang mengandung banyak lemak, antara lain:
- lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging sapi, daging kambing, daging
ayam, dan daging bebek
- lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan buah avokad.
Fungsi lemak, antara lain
1. sumber energi (1 gram lemak sama dengan 9 kilo kalori).
2. pelarut vitamin A, D, E, dan K.
3. pelindung organ-organ tubuh yang penting sebagai bantalan lemak.
4. pelindung tubuh dari suhu yang rendah.
Transformasi Energi Dalam Sel
Pada makhluk hidup heterotrof (makhluk hidup yang memanfaatkan sumber makanan
organik/makhluk hidup yang tidak mampu mengubah senyawa anorganik menjadi
senyawa organik) energi bersumber dari makanan yang dikonsumsi. Energi ini akan
mengalami transformasi mulai dari energi potensial berupa energi kimia makanan menjadi
energi panas dan energi kinetik/gerak dalam aktivitas makhluk hidup tersebut.
Transformasi energi tersebut terjadi di dalam organel yang terdapat di dalam sel.
Transformasi energi dalam sel terjadi sebagai berikut.
1. Transformasi Energi oleh Klorofil
Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan yang disebut
kloroplas. Klorofil berfungsi dalam fotosintesis. Energi radiasi sinar matahari yang
ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan proses fotosintesis. Proses tersebut
digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O menjadi glukosa. Selain menjadi enerrgi
kimia dalam glukosa, hasil reaksinya menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh
tumbuhan untuk beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas. Jadi, energi
radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya diubah menjadi energi potensial dan energi
kimiawi yang disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya. Energi ini
dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas (tumbuh dan berkembang) dan juga
dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain yang mengonsumsi tumbuhan tersebut. Akibatnya
energi yang terdapat pada tumbuhan berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup lainnya dan
menjadi energi potensial. Di dalam tubuh makhluk hidup ini, energi akan ditransformasi
kembali.
2. Transformasi energi oleh mitokondria
45 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang memiliki peran dalam
respirasi sel. Di dalam mitokondria, energi kimia digunakan untuk mengubah karbohidrat,
protein, dan lemak. Mitokondria banyak terdapat pada sel otot makhluk hidup dan sel
saraf.
Metabolisme Sel
Metabolisme adalah proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/ sel.
Metabolisme disebut reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi selalu menggunakan
katalisator enzim. Metabolisme terdiri atas reaksi pembentukan/ sintesis/anabolisme
seperti fotosintesis dan reaksi penguraian/katabolisme seperti respirasi. Enzim
mengarahkan aliran materi melalui jalur-jalur metabolisme dengan cara mempercepat
tahapan reaksi secara selektif.
Fotosintesis
Fotosintesis merupakan perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk
glukosa. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya
tampak, dari ungu sampai merah, infra merah, dan ultra ungu tidak digunakan dalam
fotosintesis. Pada proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, terjadi reaksi kimia antara
senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang diserap
oleh klorofil menghasilkan oksigen (O2) dan senyawa glukosa (C6H12O6). Glukosa adalah
makanan bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada proses fotosintesis sangat
dibutuhkan oleh manusia dan hewan.
Fotosintesis melibatkan konversi energi cahaya, karbon dioksida, dan air menjadi glukosa,
dan senyawa organik; fotosintesis merupakan mekanisme yang paling penting untuk
menghasilkan oksigen
Respirasi
Respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi
melalui proses kimia menggunakan oksigen. Dari respirasi, dihasilkan energi kimia untuk
kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, dan pertumbuhan.
Respirasi merupakan peristiwa katabolisme, yaitu perombakan senyawa kompleks menjadi
senyawa sederhana. Proses respirasi membutuhkan oksigen dan menghasilkan karbon
dioksida
I. Pencernaan Makanan
Sistem pencernaan adalah sistem organ dalam hewan multisel yang menerima makanan,
mencernanya menjadi energi dan nutrien, serta mengeluarkan sisa proses tersebut melalui
dubur. Sistem pencernaan antara satu hewan dengan yang lainnya bisa sangat jauh
berbeda.
Secara spesifik, sistem pencernaan berfungsi untuk mengambil makanan, memecahnya
menjadi molekul nutrisi yang lebih kecil, menyerap molekul tersebut ke dalam aliran
darah, kemudian membersihkan tubuh dari sisa pencernaan.
Organ yang termasuk dalam sistem pencernaan terbagi menjadi dua kelompok:
1. Saluran pencernaan
Saluran pencernaan merupakan saluran yang kontinyu berupa tabung yang dikelilingi otot.
Saluran pencernaan, mencerna makanan, memecah nya menjadi bagian yang lebih kecil
dan menyerap bagian tersebut menuju pembuluh darah. Organ-organ yang termasuk di
46 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
dalam nya adalah : mulut, faring, esofagus, lambung, usus halus serta usus besar. Dari usus
besar makanan akan dibuang keluar tubuh melalui anus.
2. Organ pencernaan tambahan (aksesoris)
Organ pencernaan tambahan ini berfungsi untuk membantu saluran pencernaan dalam
melakukan kerjanya. Misalnya gigi, lidah, kantung empedu, dan beberapa kelenjar
pencernaan seperti kelenjar ludah, hati dan pankreas.
Diagram sistem pencernaan
1. Kelenjar ludah
2. Parotis
3. Submandibularis (bawah rahang)
4. Sublingualis (bawah lidah)
5. Rongga mulut
6. Amandel
7. Lidah
8. Esofagus
9. Pankreas
10.Lambung
11.Saluran pankreas
12.Hati
13.Kantung empedu
14.duodenum
15.Saluran empedu
16.Kolon
17.Kolon transversum
18.Kolon ascenden
19.Kolon descenden
20.Ileum
21.Sekum
22.Appendiks/Umbai cacing
(Wikipedia.org) 23.Rektum/Poros usus
24.Anus
J. Homeostatis
Organisme sel banyak yang kompleks seperti manusia, dapat hidup di lingkungan yang
berubah-ubah karena mempunyai kemampuan mempertahankan keadaan lingkungan
dalamnya. Hal ini akan melindungi sel-sel yang letaknya di dalam tubuh dari perubahan
lingkungan luar, sehingga menjamin kelangsungan hidup sel-sel tubuh. Upaya
mempertahankan keadaan lingkungan dalam yang stabil ini dinamakan Homeostatis.
47 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
Soal
1. Jenis makanan yang merupakan sumber karbohidrat adalah….
A. Beras, jagung, daging, dan susu
B. Beras, jagung, kentang, dan telur
C. Gandum, sagu, biji-bijian, dan ikan
D. Beras, jagung, gandum, dan sagu
Jawaban: D
2. Tidak semua zat-zat yang terdapat dalam bahan makanan akan mengalami
pencernaan. Zat berikut apabila terdapat dalam bahan makanan tidak akan mengalami
pencernaan adalah….
A. Amilum
B. Vitamin
C. Lemak
D. Karbohidrat Jawaban: B
3. Pada saluran pencernaan, protein akan dipecah menjadi senyawa yang disebut…
a. Vitamin
b. Asam amino
c. Glukosa
d. Asam lemak
Jawaban: B
4. Homeostasis adalah keadaan konstan dari lingkungan …
A. Internal sel
B. Cairan ekstraseluler
C. Cairan intravaskuler
D. Kapiler
Jawaban: B
SOAL PILIHAN GANDA
1. Seseorang mengangkat sebuah benda yang massanya 50 kg setinggi 20 meter dalam
watu 1 menit. Jika percepatan gravitasi dianggap 10 m/detik2 maka daya yang
diperlukan adalah… (OSP 2008).
A. 16,5 watt C. 100,0 watt
B. 50,2 watt D. 166,7 watt
48 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
2. Gaya konstan sebesar 35 newton dapat digunakan untuk rnenaikkan sebuah peti
setinggi 3 meter. Jika hal ini dilakukan menggunakan sebuah sistem katrol diperlukan
waktu selama 15 detik. Daya sistem katrol itu adalah… (OSP 2009)
A. 7 watt, C. 70 watt
B. 10,5 watt D. 105 watt
3. Seseorang menyangga sejumlah beban yang bermassa 100 kg di atas kepalanya
selama 20 sekon tanpa berpindah tempat. Usaha yang dilakukannya adalah....
A. 200 Joule C. 5 Joule
B. 100 Joule D. 0 Joule
4. Perhatikan gambar berikut
F = 50
N
10 m
Sebuah mobil berada 10 m di depan truk seperti pada gambar. Sopir mobil tersebut
ingin memarkirkan mobilnya tepat setengah meter di depan truk. Selama bergerak
besar gaya dorong mobil adalah 50 N. Usaha yang dilakukan oleh mobil tersebut
adalah sebesar .... (OSP 2011)
A. 525 Joule C. 475 Joule
B. 500 Joule D. 450 Joule
5. Sebuah peti bermassa 30 kg yang berada di lantai mendapat gaya F horizontal
sehingga bergerak. Koefisien gesekan kinetik dan statik antara permukaan lantai dan
peti adalah 0,4 dan 0,6. Jika peti bergeser sejauh 5 m, usaha yang dilakukan oleh gaya
gesekan adalah....(OSP 212)
A. 200 J C. -600J
B. -300J D. 600 J
6. Sebuah mobil sedang bergerak dengan laju 72 km/jam. Suatu saat 200 meter di depan
mobil itu seseorang penyeberang jalan terjatuh. Mobil melambat secara tetap dengan
perlambatan minimal sampai berhenti dan tidak menabrak orang itu. Jika massa mobil
itu 1 ton, usaha yang telah menghentikan mobil itu adalah ... (OSP 2013)
A. -200 kJ C. -400 kJ
B. -300 kJ D. -500 kJ
7. Seekor laba-laba tergantung pada benang vertikal yang panjangnya sebesar 2 m. Jika
laba-laba memanjat benang tersebut dengan daya 1 mW selama 10 sekon, berat laba-
laba yaitu ...
A. 0,010 N C. 0,050 N
B. 0,001 N D. 0,005 N
8. Perhatikan gambar.
49 | M o d u l I P A F i s i k a S M P / M T s
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
MODUL OLIMPIADE SAINS IPA-FISIKA SMP
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search