Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Dalam fisika klasik terdapat anggapan bahwa setiap variabel dinamis dapat diukur dengan ketelitian sekehendak. Anggapan ini tidak menyadari bahwa pada prinsipnya terdapat suatu batas ketelitian dalam pengukuran. Werner Heisenberg pada tahun 1927 mengemukakan bahwa perkalian ketidakpastian kedudukan benda Δx pada suatu saat dengan ketidakpastian dalam pengukuran momentum Δpx (komponen ke arah x) pada saat itu, lebih besar atau sama dengan tetapan Planck dibagi dengan 4π . Pernyataan ini dapat ditulis:

Δx Δpx ³ h/4π   ...(1)

Ini berarti bahwa kedudukan benda dan momentumnya tidak dapat ditentukan secara sekehendak. Dengan kata lain fungsi distribusi untuk posisi dan momentum keduanya tidak dapat dibuat sesempit mungkin tetapi dibatasi oleh relasi seperti pada persamaan (1). Ketidakpastian ini bukan disebabkan oleh alat ukur atau masalah statistik, melainkan timbul dan sifat ketidakpastian alami yang disebabkan oleh sifat partikel dan gelombang dari materi dan cahaya. Tertihat bahwa dalam keterbatasan ketelitian inipun yang digambarkan oleh prinsip ketidakpastian, tetapan Planck memegang peranan yang penting. 

Baca selengkapnya

Postulat Dasar Model Atom Bohr

Sekilas promosi efektif menggunakan media iklan inline.

Ada empat postulat yang digunakan untuk menutupi kelemahan model atom Rutherford, antara lain :

1.     Atom Hidrogen terdiri dari sebuah elektron yang bergerak dalam suatu lintas edar berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom ; gerak elektron tersebut dipengaruhi oleh gaya coulomb sesuai dengan kaidah mekanika klasik.

2.     Lintas edar elektron dalam hydrogen yang mantap hanyalah memiliki harga momentum angular L yang merupakan kelipatan dari tetapan Planck dibagi dengan 2π.

dimana n = 1,2,3,… dan disebut sebagai bilangan kuantum utama, dan h adalah konstanta Planck.

3.     Dalam lintas edar yang mantap elektron yang mengelilingi inti atom tidak memancarkan energi elektromagnetik, dalam hal ini energi totalnya E tidak berubah.

4.      Jika suatu atom melakukan transisi dari keadaan energi tinggi E_U ke keadaan energi lebih rendah E_I, sebuah foton dengan energi hυ=E_U-E_I diemisikan. Jika sebuah foton diserap, atom tersebut akan bertransisi ke keadaan energi rendah ke keadaan energi tinggi.

Baca selengkapnya

Arus Konduksi

Bisa diperkirakan seperti arus pada kawal logam konduktor (arus filamenter). Untuk keadaan static (elektrostatik). Medan listrik didalam konduktor adalah nol. Bila terjadi arus pada konduktor (tidak static secara total/ diam) maka dalam konduktor tersebut medan listriknya tidak nol yang berarti pula adanya arus listrik pada konduktor yang disebabkan karena konduktor itu bukan ekipotensial lagi.

Secara eksperimen (fakta), bila suatu beda potensial diberikan pada suatu konduktor maka akan timbul arus dari potensial tinggi ke potensia; yang lebih rendah. Arus pada konduktor dapat dipertahankan tetap dengan menjaga beda potensial tetap, hanya bila secara kontinyu mensuplay energi (dari sumber luas). Usaha selalu ditanyakan pada muatan-muatan yang berferak selama mereka berputar dalam lintasan tertutup (rangkaian) perbandingan usaha terhadap muatan (per-satuan muatan) disebut ggl.

Baca selengkapnya

Gelombang

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat melalui medium. Medium gelobang dapat berupa zat padat, cair, dan gas. Pada proses terjadinya gelombang, materi-materi dalam medium tidak akan merambat. Dalam perambatannya, gelombang memindahkan energi. Hal ini karena gelombang memiliki energi sehingga perambatan gelombang berarti pula perambatan energi. Jadi, energi dapat berpindah dari satu tempat ketempat lain melalui gelombang. Contohnya gelombang laut atau ombak memindahkan energi kebenda apa saja yang merintanginya sehingga mampu menghancurkan kapal atau karang.

Berdasarkan arah getarannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus terhadap arah perambatannya. Pada gelombang transversal, yang merambat adalah bentuk bukit atau lembah. Perambatan ini hanya dapat terjadi pada zat yang kenyal (elastis). Oleh karena itu, gelombang transversal hanya dapat terjadipada zat padat. Gelombang longitudinal adalah gelombang arah getarannya serah dengan arah perambatannya. Pada gelombang longitudinal, yang merambat adalah rapatan dan renggangannya. Rapatan dan renggangan dapat terjadi pada semua zat. Oleh karena itu, gelombang longitudinal dapat merambat pada semua wujut zat (padat, cair dan gas).

Baca selengkapnya

Pemuaian Volume Suatu Zat

Suatu zat akan mengalami perubahan fisis jika zat tersebut dipanaskan. Dengan beberapa pengecualian, besarnya luas dari semua zat atau substansi meningkat sejalan dengan meningkatnya temperatur zat atau substansi tersebut. Sebagai contoh sebuah balok atau kabel, maka keduanya akan mengalami perubahan panjang ketika balok atau kabel tersebut dipanaskan. Hal tersebut bisa terjadi karena kalor, maka dinamakan pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel- partikel zat bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai. Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda menyusut.

Pemuaian volume suatu zat bergantung pada koefisien muai volume. Koefisien muai volume (γ)suatu bahan merupakan perbandingan pertambahan volume terhadap volume awal(Vo) benda per satuan kenaikan suhu(ΔT). Secara matematis, koefisien muai volume dinyatakan sebagai berikut :

∆V=γV₀ ∆T

Dengan,          

ΔV = V - Vo

V   = Volume akhir benda

Sifat zat cair adalah selalu mengikuti bentuk wadah yang ditempatinya. Jika air dituangkan ke dalam botol maka bentuk air akan mengikuti bentuk botol. Jadi, wadah berarti volume. Karena itu, zat cair hanya memiliki muai volume.

Baca selengkapnya

Rahasia Anomali Air

Kebanyakan benda akan memuai (volume benda bertambah) jika suhunya bertambah dan benda menyusut (volume benda berkurang) ketika suhunya berkurang. Akan tetapi, cairan yang paling lazim yakni air, tidak berprilaku seperti cairan-cairan yang lain. Perhatikan pada gambar dibawah ini, dapat terlihat bahwa diatas 4^oC air berekspansi sewaktu temperatur naik, walaupun tidak secara linier. Akan tetapi, sewaktu  temperatur diturunkan dari 4^oC ke 0^oC, maka air berekspansi dan bukan berkontraksi. Ekspansi seperti itu dengan temperatur yang semakin berkurang tidaklah diamati di salam setiap cairan lazim . Ekspansi seperti itu diamati di dalam zat-zat yang menyerupai karet dan di dalam benda-benda padat yang berbentuk kristal pada interval-interval temperatur yang terhingga.  Misalnya jika air dipanaskan pada suhu 0^oC, semakin panas air, semakin berkurang volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika air mencapai suhu 4^oC. Di atas 4^oC, air menjadi benda yang normal lagi, volumenya akan bertambah (terjadi pemuaian) seiring bertambahnya suhu.

 

Air akan memuai (volume air bertambah) ketika mendingin dari 4^oC sampai 0^oC. Misalnya air dimasukan ke dalam kulkas. Mula-mula suhu air 3^oC. Ketika di dalam kulkas, air mulai dingin (suhu air menurun). Pada saat suhu air menurun, volume air juga berkurang (air mengalami penyusutan). Ketika mencapai suhu 4^oC, air akan memuai (volumenya bertambah). Pemuaian akan terhenti ketika suhunya mencapai 0^oC. Volume air juga semakin bertambah ketika air membeku menjadi es. Berbeda dengan benda lain yang menyusut (volume benda berkurang) ketika benda semakin dingin. Massa jenis suatu benda akan bertambah ketika benda tersebut menyusut (volume benda berkurang). Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika benda memuai (volume benda bertambah). Fenomena ini disebut dengan anomali air. Secara sistematis massa jenis dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:

ρ = m/V

dengan:

ρ  = massa jenis (Kg/m³)

m = massa (Kg)

V = volume (m³)

Rahasia anomali air sesungguhnya berkaitan erat dengan kelangsungan makhluk hidup di belahan bumi yang memiliki musim dingin. Anomali tersebut telah menjadikan berat jenis es lebih kecil daripada air karena volume es yang lebih besar. Berat air yang masih cair adalah  sama dengan es yang telah membeku. Perubahan bentuk dari zat cair ke padat (membeku) tidak akan mengubah berat zat tersebut, akan tetapi volumenya mengalami perubahan yakni membesar. Karena volume es lebih besar maka berat jenisnya lebih kecil dari air. Inilah sebabnya es dapat mengapung.

Air akan mulai membeku jika molekulnya tidak memiliki lagi cukup energi untuk melepaskan diri dari ikatan atom hidrogen (H). Pada 0°C mulailah terbentuk ikatan-ikatan yang kuat, dimana setiap atom Oksigen (O) secara tetraedris dikelilingi oleh 4 atom Hidrogen (H). Yang pada mulanya ikatan molekul air tidak erat, akhirnya menjadi suatu kristal yang bolong-bolong (cluster). Akibatnya air dalam fase padat (es) ini mengambil bentuk volume yang besar. Pertambahan volumenya hingga mencapai 10%, massa jenisnya juga berkurang 10% (menjadi ringan) .Titik beku 0°C hanyalah berlaku pada air tawar (air yang tidak terkena campuran zat lain). Pada air laut titik beku dipengaruhi oleh kandungan kadar garam. Kandungan kadar garam lautan tidaklah sama. Garam dapat menurunkan titik beku air. Titik beku pada air laut dengan kadar garam sebanyak 3,5% adalah sekitar - 1,9°C. Perbedaan kadar garam didalam lautan juga meyebabkan air laut dapat bersirkulasi.

Baca selengkapnya

Minyak Transformator

Sekilas promosi efektif menggunakan media iklan inline.

Minyak transformator merupakan cairan yang digunakan sebagai isolasi dan pendingin transformator, oleh sebab itu kemurnian minyak transformator harus selalu diperhatikan. Disamping itu temperatur minyak transformator harus selalu di pantau karena dapat menyebabkan terjadinya pemuaian sehingga memungkinkan terjadinya kontaminasi akibat pertambahan volumenya. Faktor tersebut di atas menyebabkan rugi-rugi dielektrik yang dapat mengurangi kekuatan dielektrik minyak transformator sehingga mempercepat proses breakdown minyak transformator.

Pemeriksaan dan pemeliharaan yang dilakukan secara teratur terhadap cairan isolasi transformator merupakan cara yang paling efektif untuk mempertahankan kondisi operasinya sehingga diperoleh umur pakai minyak transformator yang maksimal. Udara dan kelembaban yang selalu berhubungan dengan minyak panas dapat mengakibatkan terjadinya oksidasi berupa terbentuknya senyawa asam dan endapan. Endapan ini akan mengganggu proses pendinginan serta memicu terjadinya busur api listrik antara bagian-bagian transformator. Apabila dalam minyak transformator terdapat kelembaban, maka dapat terbentuk jalur-jalur hubung singkat, menurunkan daya isolasi minyak dan diserap oleh bahan isolasi lainnya.

Minyak transformator dalam kondisi baru harus memenuhi persyaratan yang telah ditentukan sebelum dioperasikan. Akan tetapi kondisi minyak transformator ini setelah dioperasikan tidak dapat bertahan lama, karena dalam kondisi berbeban, kumparan transformator akan menimbulkan panas hingga 80^oC. Panas ini akan disalurkan ke konservator yang terletak pada bagian atas transformator dan berhubungan dengan udara luar. Karena beban transformator setiap saat selalu berubah, maka pemuaian minyak transformator menjadi tidak konstan. Proses keluar-masuknya udara inilah yang dapat merusak minyak transformator tersebut. Udara luar mengandung zat asam (oksigen) yang bereaksi dengan minyak transformator yang mengakibatkan timbulnya senyawa-senyawa asam dan air pada minyak transformator. Adanya persenyawaan asam ini menyebabkan peningkatan keasaman minyak transformator dan menurunnya tegangan tembus pada minyak transformator tersebut.

Baca selengkapnya