BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangMembahas tentang benda tegar berarti membahas tentang kekuatan sebuah benda. Sperti halnya, menara penyangga jembatan gantung harus cukup kuat, agar mereka tidak ambruk dalam menahan berat jembatan maupun beban lalu lintasnya; perangkat pendarat pesawat terbang tidak boleh rontok bila pilot membuat pendaratan yang buruk; gigi garpu tidak bole bengkok bila digunakan untuk mecocok daging yang liat. Para akhli teknik berpandangan bahwa struktur yang dianggap tegar ini memang tetap teger walaupun dikenai gaya, dan torka (torque) yang berkaitan dengannya, yang bekerja pada susunan tersebut.Termodinamika berarti membahas tentang panas atau membahas kalor reaksi yang di sertai reaksi kimia. Termodinamika berisi tentang berbagai hukum mengenai prubahan energi dalam sisitem. Sistem yaitu bagian tertentu dari alam yang menjadi pusat perhatian untuk dipelajari. Disamping sistem ada lingkungan, lingkungan yaitu segala sesuatu yang berada di luar sistem. Bila sistem tidak dipengaruhi oleh sekelilingnya, maka sistem itu terisolasi.gelombang berarti membahas osilasi yang berpindah dan tidak membawa materi bersamanya. Gelombang terdiri dari dua jenis yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Jika arah getaran daripada partikel-partikel di dalam medium adalah sama dengan arah penjalaran gelombang, maka gelombang tersebut dinamai gelombang longitudinal. Dan jika arah getaran daripada partikel-partikel di dalam medium adalah tegak lurus kepada arah penjalaran gelombang, maka gelombang tersebut dinamai gelombang transversal.Semua sumber gelombang yang ada di dunia ini adalah geteran, dimana apabila air diberikan getaran maka akan timbul gelombang. Gelombang dibentuk dari satu lonjakan gelombang atau pulsa. Satu pulsa dapat dibentuk pada tali dengan gerak tangan ke atas-bawah dengan cepat. Sumber pulsa gelombang yang berjalan adalah sebuah gangguan, dan gaya kohesi antara potongan- potongan tali yang bersisian menyebabkan pulsa merambat sepanjang tali. Gelombang di media yang lain dibuat dan disebarkan dengan cara yang sama.

1.2 Rumusan Masalah1) Apa yang dimaksud dengan keseimbangan benda tegar?2) Apa pengaruh gravitasi terhadap benda tegar?3) Apa pengertian termodinamika?4) Apa saja hukum-hukum termodinamika?5) Apa pengertian gelombang?6) Apa itu gelombang berjalan?7) Apa saja jenis-jenis gelombang?8) Apa saja energi yang dibawah oleh gelombang?

1.3 Tujuan Penulisan1) Untuk mengetahui keseimbangan benda tegar2) Untuk mengetahui gravitasi terhadap benda tegar3) Untuk mengetahui termodinamika4) Untuk mengetahui hukum-hukum termodinamika5) Pengertian gelombang6) Pengertian gelombang berjalan7) Untuk mengetahui jenis-jenis gelombang8) Untuk mengetahui energi yang dibawah oleh gelombang

BAB IIPEMBAHASAN2.1 Pengertian Keseimbangan Benda TegarBenda yang dianggap tegar dalam bagian sebelumnya (yaitu, menara jembatan, perangkat pendarat dan garpu) semua berada dalam keseimbangan mekanis. Sebuah benda tegar berada dalam keadaan seimbang mekanis, bila dilihat dari suatu kerangka acuan inersial, jika: Percepatan linear pusat massanya, apm, sama dengan nol, dan Percepatan sudutnya, , mengelilingi suatu sumbu tetap dalam kerangka acuan ini sama dengan nol.Definisi ini tidak mengharuskan benda berada dalam keadaan diam terhadap pengamat, yang penting ia tidak dipercepat. Pusat massanya boleh saja bergerak dengan kecepatan konstant vpm dan benda boleh juga berotasi mengelilingi sumbu tetap dengan kecepatan sudut konstan . Jika benda benar-benar dalam keadan diam (vpm = 0 dan = 0), sering dikatakan bahwa benda berada dalam keadaan seimbang statik. Persyaratan yang harus dipenuhi oleh gaya dan torka untuk keseimbangan statik sama dengan yang tidak statik.Gerak translasi suatu benda tegar bermassa M ditentukan oleh persamaan berikut, yaituFeks = MapmDengan Feks adalah jumlah vektor dari semua gaya eksternal yang bekerja pada benda. Karena keadaan seimbang acm harus sama dengan nol, maka syarat pertama untuk keadaan seimbang (statik ataupun yang lainnya) adalah: jumlah vektor dari semua gaya eksternal yang bekerja pada benda dalam keadaan seimbang haruslah sama dengan nol.Syarat (1) dapat kita tuliskan sebagaiF = F1 + F2 + ... = 0, indeks pada Feks telah di buang, agar lebih sederhana. Persamaan vektor ini memberikan tiga persamaan skalar.Fx = F1x + F2x + ... = 0,Fy = F1y + F2y + ... = 0,Fz = F1z + F2z + ... = 0,yang menyatakan bahwa jumlah komponen gaya sepanjang tiga arah yang saling tegak lurus -adalah sama dengan nol.Persyaratan kedua untuk keadaan setimbang adalah = 0 terhadap sembarang sumbu. Karena percepatan sudut benda tegar berkaitan dengan torka untuk sumbu = I maka persyaratan untuk keadaan seimbang (statik ataupun yang lain) dapat dinyatakan sebagai: jumlah vektor semua torka eksternal yang bekerja pada benda dalam keadaan seimbang haruslah sama dengan nol.Syarat (2) dapat kita tuliskan sebagai = Persamaan vektor ini memberikan tiga skalar = y = = Yang menyatakan bahwa, pada keadaan seimbang, jumlah komponen torka yang bekerja pada sepanjang tiga arah yang saling tegak lurus adalah sama dengan nol. Resultan torka dalam persamaan tersebut, yang harus sama dengan 0 untuk keseimbangan mekanis, didefinisikan suatu titik asal O tertentu. Torka resultan terhadap O (adalah skalar) dapat dituliskn sebagai.o = r1 x F1 r2 x g + rn x gDan untuk te]orka terhadap P, sama, maka ia dapat dikeluarkan da dip = (r1 x rp) x F1 + r2 + ...+mnrn) x gpersamaan terakhir yaitup = [r1 x F1 + r2 x F2 + ...]x gjika syarat pertama keseimbangan elemen massa yang membentuk benda. Maka F1 + F2 +... + Fn = 0 sehingga benda, maka, menurut definisi pusat masa= 0. Contoh keseimbangan benda tegarDalam menerapkan syarat-syarat keseimbangan (resultan gaya dan resultan torka terhadap sembarang sumbu sama dengan 0), kita dapat memperjelas dan menyederhanakan caranya dengan mengikuti langkah-langkah berikut.Pertama-tama, kita buat batas khayal melingkupi sistem yang akan kita tijau. Hal ini menolong kita untuk melihat dengan jelas benda atau sistem benda mana yang harus dikenai hukum-hukum keseimbangan. Proses ini disebut memisahkan (isolating) sistem.Kedua, gambarkan vektor-vektor yang menyatakan besar, arah dan titik tangkap semua gaya eksternal. Yang dimaksud dengan gaya eksternal ini adalah gaya-gaya yang berasal dari luar batas yang digambarkan tadi. Contoh gaya luar yang sering dijumpai adalah gya gravitasi dan gaya-gaya yang disalurkan oleh tali, kawat, barang, atau tiang yang menyebrangi batas. kadang-kadang timbul pertanyaan mengenai arah gaya. Dalam hal ini buatlah potongan khayal dari anggota yang meneruskan gaya itu di titik potongnya dengan batas. Jika ujung potongan ii cenderung menarik keluar, maka gaya tadi berarah keluar. Jika masih ragu-ragu, ambilah arah sembarang. Seandainya diperoleh hasil negatif, maka berarti gaya tersebut bekerja dalam arah berlawanan dengan arah yang di andaikan tadi. Ingat bahwa yang harus ditinjau hanyalah gaya-gaya eksternal yang bekerja pada sistem saja, gaya internal semua berpasangan saling menghapuskan.Ketiga, sebelum menerapkan syarat keseimbangan pertama, kita pilih dahulu sistem koordinat yang kita sukai, lalu uraikan gaya eksternal tadi kedalam arah sumbu-sumbu koordinat ini. Tujuannya disini adalah untuk menyederhanakan perhitungan perhitungan. Biasanyasistem koordinat yang memadai dapat sling terlihat.Keempat, sebelum menerapkan syarat keseimbangan kedua, kita pilih koordinat yang kita sukai, lalu kita uraikan torka ekstrnal ke dalam arah sumbu-sumbu ini. Disini tujuannya adalah untuk menyederhanakan perhitungan. Jika perlu, kita boleh menggunakan sistem koodinat yang berbeda untuk je dua syarat keseimbangan statik tersebut. Jika sumbu melalui titik tempat dua gaya bekerja tegak lurus kepada bidang yang dibentuk oleh kedua gaya tersebut, maka kedua gaya itu dengan sendirinya tidak memiliki komponen torka sepanjang (atau mengelilingi) sumbu ini. Resultan komponen torka dari semua gaya eksternal terhadap sembarang sumbu dalam keseimbangan harus sama dengan nol. Torka internal akan berpasangan saling menghapuskan dan karena itu tidak perlu ditinjau.Sebuah batang meter baja yang seragam diletakkan di atas dua neraca pada ujung-ujungnya. Berat batang 4,0 pon. Tentukanlah penunjukan skala pada masing-masing neraca.Sistem kita adalah batang tersebut. Gaya-gaya yang bekerja pada batang adalah W, yaitu gaya gravitasi yang bekerja ke bawah di pusat grafitasinya, dan F1 dan F2, yaitu gaya keatas pada uung-ujung batang yang dilakukan oleh neraca. Menurut hukum Newton ketiga, gaya yang dilakukan oleh neraca pada batang sama besar dan berlawanan arah dengan yang dilakukan oleh batang pada neraca. Jadi untuk menentukan penunjukan skala neraca, kita harus menentukan besar gaya F1 dan F2.Syarat untuk keseimbangan translasi adalahF1 + F2 + W = 0Semua gaya bekerja dalam arah vertikal, sehingga bila kita pilih sumbu y vertikal, kita tidak perlu meninjau lagi sumbu yang lainnya. Karena itu kita peroleh persamaan sklarF1 + F2 4,0 pon = 0Untuk keseimbngan rotasi, komponen resultan torka pada batang terhadap sembarang sumbu harus sama dengan nol. Dengan mengambil rotasi searah jarum jam positif dan yang berlawanan arah dengan jarum jam negatif, syarat keseimbangan rotasi menjadiF1( ) - F2 ( ) + W (0) = 0F1 - F2 = 0Gabungkan kedua persamaan diatas, maka kita perolehF1 + F2 = 2 F1 = 2 F2 = 4,0 ponF1 = F2 = 2,0 ponMasing-masing neraca menunjukan 2,0 pon, seperti yang kita harapkan. Jika sumbu dipilih pada salah satu ujung batang, kita akan memperoleh hasil yang sama juga. Misalnya, kita ambil torka terhadap sumbu di ujung kanan batang, maka kita perolehF1(1) W(1/2) + F2 (0) = 0AtauF1 = w/2 = 4,0 pon / 2 = 2,0 ponGabungkan hasil dengan F1 + F2 = 4,0 pon, maka diperoleh F2 = 2,0 pon, seperti tadi.Misalkan sebuah balok seberat 6,0 pon diletakkan ditas tanda 25 cm pada batang meter. Gaya eksternal yang bekerja pada batang dengan w adalah gaya yang dilakukan pada batang oleh balok. Syarat keseimbangan pertama adalahF1 + F2 W w = 0Dengan W = 4,0 pon dan w = 6,0 pon, kita perolehF1 + F2 = 10 ponJika kita pilih melalui ujung kiri batang, maka syarat keseimbangan kedua adalahW (1/4) + (1/2) - F2 (1) = 0Dengan W = 4,0 pon dan w = 6,0 pon, kita peroleh F2 = 3,5 ponMasukan hasil ini kedalam persamaan pertama, maka kita peroleh F1 + 3,5 pon = 10 ponF1 = 6,5 ponPada keadaan seimbang, neraca menunjukan 6,5 pon dan neraca kanan menunjukan 3,5 pon.Dalam contoh diatas kita telah berhati-hati untuk membatasi agar banyaknya gaya yang tidkak diketahui sama dengan banyanknya persemaan bebas yang menghubungkan gaya-gaya tersebut. Jika semua gaya bekerja dalam satu bidang, maka kita hanya dapat memiliki tiga persamaan keseimbangan yang tidak saling bergantungan, satu untuk keseimbangan rotasi terhadap sumbu yang tegak lurus bidang, dan dua yang lain untuk keseimbangan translasi bidang. Tetapi seringkali kita memiliki lebih dari tiga gaya yang tidak diketahui. Tetapi jika kita tidak mempunyai dasar untuk memberikan harga tertentu pada salah satu gaya itu, maka pemecahan yang mungkin secara matematis ada tak terhingga buah banyaknya. Karena itu jika kita ingin memecahkan persoalan secara unik, kita harus mencari hubungan lain yang bebas antara gaya-gaya yang tidak diketahui tersebut.Contoh sederhana lain mengenai susunan yang tak tertentukan ini adalah mobil. Disini yang harus ditentukan adalah gaya-gaya yang dilakukan ole tanah pada keempat bannya jika mobil berada dalam keadaan diam di atas permukaan horizontal. Jika dianggap bahwa gaya-gaya ini tegak lurus pada tanah, maka kita mempunyai empat besaran skalar yang tidak diketahui. Semua gaya lain, seperti berat mobil dan penumpang, juga bekerja tegak lurus pada tanah. Jadi, kita hanya mempunyai tiga persamaan bebas yang memberikan syarat keseimbangan, satu untuk keseimbangan translasi dalam arah semua gaya, satu arah, dan dua untuk keseimbangan terhadap dua sumbu yang saling tegak lurus dalam bidang horizontal. Contoh lain yang serupa adalah meja yang keempat kakinya bertumpu pada lantai.Untuk setiap persoalan fisis yang nyata, selalu ada pemecahan yang unik, kita harus mencari dasar fisis yang dapat memberikan hubungan bebas tambahan antara gaya-gaya yang memungkinkan kita untuk memecahkan persoalan itu. Kesulitan ini tidak ada lagi jika kita menyadari bahwa suatu struktur tidak pernah tegar sempurna, seperti yang diam-diam kita andaikan selama ini. Sesungguhya struktur kita akan berubah. Misalnya, ban mobil maupun tanah akan berubah bentuk, demikian pula tangga dan dinding. Hukum-hukum elastis dan sifat elastik bahan akan menentukan hakekat perubahan bentuk dan akan memberikan tambahann hubungan antar empat gaya tersebut. Karena itu analisis lengkapnya membutuhkan bukan saja hukum-hukum mekanika benda tegar, tetapi juga hukum-hukum elastisitas. Dalam kuliah-kuliah teknik sipil dan teknik mesin, banyak dijumpai persoalan semacam ini dan dipecahkan juga dengan cara demikian.

2.2 Pengaruh Gravitasi Terhadap Keseimbangan Benda TegarHampir semua persoalan mekanika hanya menyangkut benda-benda berukuran kecil dibandingkan dengan jarak yang dapat memberikan perubahan g yang cukup berarti maka g boleh dianggap seragam pada selutuh bagian benda. Pusat masa dan pusat gravitasi dapat diambil sebagai titik yang sama. Keberimpitan ini dapat digunakan untuk menentukan letak pusat masa benda yang bentuknya tidak beraturan secara eksperimen. Sebagai contoh misalkan, kita akan menentukan pusat masa sebagai keping tipis yang bentuknya tidak beraturan. Dengan menggunakan tali, yaitu pada garis Aa karena hanya pada keadaan ini torka yang dihasilkan oleh tali dan berat berjumlah nol. Kemudian benda kita gantungkan lagi dari titik lain B pada tepinya. Disini pun pusat gravitasi harus terletak pada garis Bb. Titik yang terletak pada garis Aa dan Bb bersamaan adalah titik O, yaitu titik potong kedua garis tersebut, sehingga titik ini haruslah pusat gravitasi benda tersebut. Jika sekarang benda kita gantungkan dari sembarang titik lain pada tepinya, misalnya c, maka garis vertikal Cc juga akan melalui O. Karena medan dianggap seragam, maka pusat gravitasi berimpitan dengan pusat massa. Jadi pusat massa juga terletak di O. 2.3 Pengertian TermodinamikaTermodinamika yaitu membahas tentang hukum-hukum perubahan energi dalam sistem. Di dalam termodinamika ada yang namanya kesetimbangan termodinamik atau disebut juga kesetimbangan termal. Kesetimbangan terjadi bila tidak terjadi perubahan spontan dalam koordinat sistem yang ada dalam kesetimbangan mekanis dan kimia bila sistem itu dipisahkan dari lingkunganya oleh dinding diaterm. Dalam kesetimbangan termal, semua bagian sistem bertemperatur sama, dan temperatur ini sama dengan temperatur lingkungannya. Bila pernyataan ini tidak dipenuhi, perubahan keadaan aakan berlangsung sampai kesetimbangan tercapai.Bila persyaratan untuk semua jenis kesetimbangan tercapai, sistem dikatakan dalam keadaan setimbang termodinamik; dalam kondisi ini, jelas tidak akan ada kecenderungan terjadinya perubahan keadaan, baik sistem, maupun untuk lingkungannya. Keadaan setimbang termodinamik dapat diberikan dengan memakai koordinat makroskopik yang tidak mengandung waktu, yaitu memakai koordinat termodinamik. Termodinamika klasik tidak mencoba memecahkan masalah yang menyangkut laju terjadinya suatu proses.Bila salah satu persyaratan dari tiga jenis kesetimbangan yang merupakan komponen dari kesetimbangan termodinamik tidak dipenuhi, dikatakan bahwa sistem dalam keadaan tak setimbang. Jadi bila ada gaya tak berimbang di bagian dalam sistem atau antara sistem dengan lingkunganya, gejala berikut ini akan terjadi: percepatan, pusaran, gelombang, dan seterusnya. Ketika gejala seperti itu berlansung, sistem ada dalam keadaan tak setimbang. Demikian juga dalam hal sistem bertemperatur berbeda dengan lingkungannya, suatu distribusi temperatur yang tidak serba sama terjadi dan tidak ada satu temperatur pun yang mengacu pada sistem secara keseluruhan.Dapat disipulkan bahwa, bila persyaratan kesetimbangan mekanis dan termal tidak dipenuhi, keadaan yang dialami oleh sistem tidak bisa diberikan dengan memakai koordinat termodinamik yang mengacu pada sistem secara keseluruhan. Jika sistem dibagi menjadi sejumlah besar elemen massa yang kecil, maka dapat ditemukan koordinat termodinamik yng dapat dipakai untuk melakukan lampiran pemerian makroskopik pada masing-masing elemen massa. Terdapat juga metode khusus untuk menangani sistem yang ada dalam kesetimbangan makanis dan termal, tetapi tidak dalam kesetimbangan kimia. Setiap sistem dengan massa tetap yang melakukan tekanan hidrostatik serbasama pada lingkungnya, tanpa efek permukaan, grafitasi, listrik, dan magnetik disebut sistem hidrostatik. Sistem hidrostatik dibagi dalam kategori sebagai berikut:1. Zat murni, yaitu zat yang hanya terdiri atas satu bahan kimia yang berbentuk padat, gas, atau capuran dari dua atau tiga bentuk itu2. Campuran serba sama dari bahan yang berbeda, seperti campuran gas lembam, campuran gas aktif kimiawi, campuran cairan atau larutan.3. Campuran serba beda, seperti campuran beberapa macam gas yang bersentuhan dengan campuran beberapa macam cairan.

2.4 Hukum-Hukum Termodinamika

1) Hukum pertama termodinamikaHukum pertama termodinamika mengatakan bahwa jika suatu sistem diubah dari kedaan mula ke keadan akhir hanya sercara adibat, maka kerja yang dilakukan sama besar untuk semua lintasan adiabat yang menghubungkan kedua keadaan ini,atau juga berbunyi bahwa pemindahan panas dan kerja usaha memberikan dua metode mengenai penambahan energi kepada atau pengurangan energi dari suatu sistem. Begitu pemindahan energi selesai, sistem itu dikatakan telah mengalami perubahan energi-dalam (dakhil). Bila mana suatu kuantitas ternyata hanya bergantung pada keadaan mula dan akhir saja, dan tidak bergantung pada lintasan yang menghubungkannya, maka kesimpulan penting dapat di tarik. Kita mungkin ingat dalam mekanika bahwa untuk memindahkan dari suatu titik dalam medan gravitasi ke titik lainnya, tanpa gesekan, maka kerja yang dilakukan hanya bergantung pad kedudukan kedua titik dan tidak pada lintasan yang dilalui oleh benda itu. Dari sini dapat disimpulkan bahwa terdapat fungsi koordinat ruang dari benda, yang bila harga akhirnya dikurangi dengan harga mulanya sama dengan kerja yang dilakukan. Fungsi ini disebut fungsi energi potensial. Demikian juga, kerja yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari suatu titik dalam medan listrik ki titik lain juga tak bergantung pada lintasan, sehingga juga bisa diungkapkan sebagai harga suatu fungsi (fungsi potensial listrik) pada keadaan akhir dikurangi harga fungsi pada keadaan mula-mula. Jadi, dari hukum pertama termodinamika kita ketahui terdapatnya suatu fungsi koordinat dari suatu sistem termodinamik yang harganya pada keadaan akhir dikurangi dengan harganya pada keadaan awal sama dengan kerja adiabat untuk pergi dari satu keadaan ke keadaan lainnya. Fungsi ini dikenal sebagai fungsi energi internal. Fungsi energi internal ini diberi lambang U, sehinggaWi f (Uf - Ui)Dengan tanda sedemikian sehingga jika kerja positif dilakukan pada sistem, makaenerginya bertambah.Fungsi energi internal (energi dalam) Secara fisika, perbedaan Uf - Ui ditafsirkan sebagai perubahan energi sistem. Jadi, kesamaan antara perubahan energi dan kerja adiabat mengungkapkan prinsip kekekalan energi. Namun, perlu ditekankan bahwa persamaan itu mengungkapkan sesuatu yang lebih daripada prinsip kekekalan energi. Persamaan ini menyatakan bahwa ada fungsi energi; perbedaan fungsi antara dua keadaan menyatakan perubahan energi sistem.Energi internal adalah suatu fungsi koordinat termodinamik yang banyaknya sama dengan yang diperlukan untuk memerinci keadaan suatu sistem. Keadaan setimbang suatu sistem hidrostatik misalnya, yang dapat terperikan oleh tiga koordinator termodinamik P, V, dapat ditentukan sepenuhnya oleh dua energi internal daat dibayangkan sebagai fungsi dari dua koordinat termodinamik(yang mana saja). Hal ini benar untuk sistem sederhana seperti yang sebelumnya. Kita tidak selalu bisa menuliskan fungsi ini dalam bentuk matematis sederhana. Sangat sering bentuk eksak dari fungsi ini tidak diketahui. Jika koordinat yang dipakai untuk memeriksa kedua keadaan hanya berbeda infinitesimal, perubahan energi internalnya ialah dU, yang merupakan diferensial saksama, karena merupakan diferensial dari fungsi sebenarnya. Dalam hal sistem hidrostatik U dipandang sebagai fungsi dari dan V, makadU =( )v d + ( ) + dV,atau dengan memandang U sebagai fungsi dari dan PdU =( )p d + ( ) + dP.Jika panas yang diserap oleh sistem tersebut adalah Q dan kerja yang dilakukan oleh sisitem adalah W, maka ternyata:Q = U2 U1 + WPersamaan tersebut dikenal sebagai hukum pertama termodinamika.Di dalam hukum termodinamika pertama ada proses-proses sebagai berikut.

Proses adiabatikJika dalam sebuah proses yang dialami oleh sebuah sistem, tidak ada panas yang masuk atau yang keluar daripada sistem tersebut, maka dinamai proses adiabatik.Jadi, untuk sebuah proses adiabatik, hukum termodinamika pertama menjadi:U2 U1 = -W.Pada proses adibatik, perubahan energi dakhil dari suatu sistem sama dengan usaha mutlak. Jika usaha W negatif, yaitu apabila sistem dikompersi, maka W positif, U2 akan lebih besar daripada U2, dan energi dalam sistem bertambah. Jika W positif, yaitu aabila sistem itu memui, maka energi dalam sistem akan berkurang. Penambahan energi dalam biasnya dibarengi kenaikan suhu, dan pengurangan energi dalam menurunkan suhu.Jika sistem tersebut mengalami ekspansi, maka W > O, sehingga U2 < U1.Sebaliknya, jika sistem tersebut mengalami kompresi, maka W < O, sehingga:U2 > U1. Kompresi campuran uap bensin dan udara yang terjadi pada langkah sebuah mator bensin merupakan sebuah contoh proses hampir adiabatik dalam mana terjadi kenaikan suhu. Pemuaian produk pembakaran yang berlansung pada langkah daya motor itu merupakan sebuah contoh proses yang hampir adibatik dalam mana terjadi penuruna suhu. Oleh karena itu, proses adibatik memainkan peranan sangat penting dalam teknik mesin.Proses isochoricJika suatu zat mengalami proses dalam mana volumenya tidak berubah, prosesnya disebut proses isochoric. Naiknya tekanan dan suhu akibat pengaliran panas masuk ke dalam suatu zat yang berada dalam sebuah ruang yang tidak dapat memuai merupakan salah satu contoh proses isochoric. Jika volum zat itu tidak berubah, tidak akan ada usaha dan karena itu, berdasarkan hukum pertama,Q = U2 - U1.atau semua panas yang ditambahkan terpakai untuk menambah energi dalam. Kenaikan suhu dan tekanan yang mendadak yang menyertai ledakan uap bensin dan udara di dalam sebuah motor bensin, dari segi matematika dapat dianggap seolah-olah terjadi penambahan panas isochoric.Proses isobarikSebuah proses dinamai proses isobarik, jika di dalam proses tersebut besarnya tekanan adalah konstant.Kita tinjau sekarang perubahan fasa daripada m gram cairan menjadi uap pada tekanan dan temperatur yang konstant. Jika Vl adalah volume cairan dan Vuadalah volume uap, maka kerja yang dilakukan di dalam perubahan fasa tersebebut jika p adalah tekanan, adalah:W = p[Vl - Vu] Jika L adalah panas penguapan, maka panas yang perlu adalah:Q =m LDari hukum pertama termodinamika diperoleh:M L =(Uu - U l) + p (Vl - Vu) Di dalam persamaan tersebut, Uu adalahh energi daripada sistem di dalam fasa uap dan Ul adalah energi daripada sistem di dalam fasa cair.Proses isotermikProses isotermik terjadi pada suhu konstan. Supaya suhu suatu sistem betul-betul tetap konstan, perubahan pada koordinat-koordinat lainnya harus berlansung perlahan-lahan, dan haruslah ada panas berpindah. Pada umumnya besaran Q, W, atau U2 U1 nol, ada dua bahan sempurna yang energi dalamnya bergantung hanya pada suhu, yaitu gas yang sempurna dan kristal paramagnet yang sempurna. Apabila zat-zat ini mengalami proses isotermik, energi dalamnya tidak akan berubah, dan oleh oleh karena ituQ = WEkspansi bebasUntuk proses yang mengalami ekspansi bebas, maka Q = 0,w = 0,Sehingga menurut hukum pertama termodinamika, maka di peroleh:U1 = U2,Yakni bahwa energi mula-mula adalah sama dengan energi akhir.Perumusan matematis hukum pertama termodinamika tersebut mengandung tiga idea yang berkaitan:1. Keberadaan fungsi energi-dalam2. Prinsip kekekalan energi3. Definisi kalor sebagai energi dalam perpindahan yang ditimbulkan perbedaan temperatur.

2) Hukum kedua termodinamikaBunyi hukum kedua termodinamika yaitu panas akan mengalir dari temperatur tinggi ke ke daerah yang temperatunya lebih rendah. Pernyataan Kelvin-Planck mengenai hukum kedua termodinamika.Bunyi hukum kedua termodinamika yang telah dirumuskan oleh para ahli dalam beberapa cara. Pernyataan Kelvin yang asli ialah: Dengan memakai bahan mati tidaklah mungkin kita membuat pengaruh mekanis dari bagian mana pun dari bahan dengan mendinginkannya di bawah temperatur terdingin dari bendayang mengelilinginya. Menurut pernyataan Planck: kita tidk mungkin membuat mesin yang bekerja dalam daur lengkap yang tidak dapat menghasilkan sesuatu selain mengangkat benda mendinginkan suatu tandon kalor. Kita dapat menggabungkan kedua pernyataan ini menjadi satu pernyataan setara yang selanjutnya yang disebut pernyataan hukum kedua termodinamika menurut Kelvin-Planck, yaitu:Tidak ada proses yang bisa berlansung yang hasilnya tidak lain hanyalah penyerapan kalor dari suatu tandon dan engkonversikan kalor ini menjadi kerja.Efisiensi dari sebuah mesin adalah:E = Di dalam rumus tersebut T1 adalah panas yang dimasukkan dan T2 adalah panas yang dikeluarkan, seperti yang diperlihatkan di dalam diagram berikut:

Mesin

Panas yang masuk T1 panas yang keluar T2 Contoh :1. Efisiensi daripad sebuah mesin adalah 40 %. Jika temperatur daripada reservoir adalah T1 dan temperatur yang keluar adalah T2 = 500 C, tentukan T1 ?Jawab: Efisiensi daripada mesin adalah:E = E = x 100 %Karena: T1 = 500 C =3230 K,

Maka : x 100 % = 40 %

Atau: 10 T2 3230 = 4,0 T2,

Sehingga: -6 T2 = -3230,

Yang berarti bahwa: T2 = 538,30 K,

Atau: T2 = 265,30 C.Jika hukum kedua ini tidak benar, kita akan dapat menjalankan kapal uap menyebrangi lautan dengan mengambil kalor dari lautan itu atau membangun instalasi daya dengan mengambil kalor dari udara sekelilingnya. Kita harus menyadari bahwa ketakmungkinan ini tidak melanggar hukum pertama termodinamika. Memang benar, lautan dan udara sekeliling kita mengandung energi internal yang berjumlah sangat besar,yang pada dasarnya dapat diambil dalam bentuk aliran kalor. Tidal ada sesuatu pun yang terkandung dalam pertama yang menghalangi kemungkinanan pengkonversian kalor ini sepenuhnya menjadi kerja. Jadi, hukum kedua bukan merupakan akibat dari hukum pertama, tetapi hukum ini berdiri sendiri sebagai hukum alam yang terpisah, yang mengacu pada suatu segi alam yang berbeda dari yang dipandang oleh hukum pertama. Hukum pertama menolak kemungkinan untuk menciptakan atau memusnakan energi; hukum kedua menolak kemungkinan untuk memakai energi dari suatu cara khusus. Mesin yang menciptakan energunya sindiri, sehingga melanggar hukum pertama disebut mesin yang bergerak abadi jenis pertama. Suatu mesin yang memakai energi internal hanya dari satu tandon kalor, sehingga melanggar hukum kedua, disebut mesin yang bergerak abadi jenis kedua.

2.5 Pengertian GelombangGelombang adalah osilasi yang berpindah, tidak membawa materi bersamanya. Gelombang dapat begerak melintasi jarak jauh,tetapi medium (air atau tali) itu sendiri hanya bisa bergerak terbatas. Dengan demikian, walaupun gelombang bukan merupakan materi, pola pola gelombang dapat merambat pada materi. Sebuah gelombang terdiri dari osilasi yang bergerak tanpa membawa materi bersamanya. Gelombang membawa energi dari suatu tempat ke tempat lain. Energi diberikan ke gelombang air, misalnya, oleh batu yang dilemparkan ke air, atau oleh angin di laut lepas. Semua bentuk gelombang merambat membawa energi.Gelombang dibentuk dari satu lonjakan gelombang atau pulsa. Satu pulsa dapat dibentuk pada tali dengan gerak tangan ke atas-bawah dengan cepat. Sumber pulsa gelombang yang berjalan adalah sebuah gangguan, dan gaya kohesi antara potongan- potongan tali yang bersisian menyebabkan pulsa merambat sepanjang tali. Gelombang di media yang lain dibuat dan disebarkan dengan cara yang sama. Gelombang kontinu atau periodik mempunyai sumber gangguan yang kontinu dan berosilasi; yaitu sumbernya adalah getaran atau osilasi.

amplitudo

lembah

Dengan demikian sumber gelombang apa saja adalah getaran. Dan getaran-lah yang tersebar dan merupakan gelombang. Jika sumber bergetar secara sinusoidal pada GHS, maka gelombang itu sendiri-jika mediumnya elastis sempurna akan terbentuk sinusoidal pada ruang dan waktu.1. Pada ruang : jika anda mengambil foto gelombang yang tersebar melalui ruang pada satu waktu tertentu, gelombang akan terbentuk fungsi sinus atau cosinus.2. Pada waktu : jika anda melihat gerak medium di satu tempat selama periode waktu yang lama misalnya, jika anda melihat di antara dua tiang yang letaknya berdekatan di dermaga atau melihat keluar jendela kapal sementara gelombang air lewat-gerak atas-bawah pada segmen air yang kecil ituakan merupakan gerak harmonis sederhana-air bergerak ke atas dan ke bawahsecara sinusoidalterhadap waktu.

Titik-titik tinggi pada gelombang disebut puncak, titik-titik rendah disebut lembah. Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak, atau kedalaman maksimum lembah, relatif terhadap tingkat normal (atau seimbang). Ayunan total dari puncak sampai ke lembah sama dengan dua kali amplitudo. Jarak antara dua puncak yang berurutan disebut panjang gelombang, . Panjang gelombang juga sama dengan jarak antara dua titik identik mana saja yang berurutan pada gelombang. Frekuensi (f) adalah jumlah puncak atau siklus lengkap yang melewati satu titik per satuan waktu. Periode (T) tentu saja, adalah 1/f, dan merupakan waktu yang berlalu antara dua puncak berurutan yang melewati titik yang sama pada ruang.Kecepatan gelombang (v) adalah kecepatan dimana puncak gelombang (atau bagan lain dari gelombang) bergerak. Kecepatan gelombang harus dibedakan dari kecepatan partikel pada medium itu sendiri. Sebuah puncak gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang, , dalam satu periode, T. dengan demikian kecepatan gelombang sama dengan / T : = / T. kemudian, karena 1/T = fv = fContoh, misalkan sebuah gelombang mempunyai panjang 5 m dan frekuensi 3 Hz. Karena tiga puncak melewati satu titik per detik, dan puncak-puncak tersebut berjarak 5 m, puncak pertama (atau bagian manapun dari gelombang) harus menempuh jarak 15 m selama 1 s. Jadi lajunya adalah 15 m/s.Kecepatan gelombang bergantung pada sifat medium dimana ia merambat. Kecepatan gelombang pada tali yang terentang, misalnya, bergantung pada tegangan tali FT, dan pada massa tali per satuan panjang, m/L. Untuk gelombang dengan amplitudo kecil, hubungan tersebut adalahV = Contoh: Gelombang yang panjang gelombangnya 0,30 m merambat sepanjang kawat yang panjangnya 300 m dengan massa total 15 kg. kawat mengalami tegangan 1000 N, berapa kecepatan dan frekuensi gelombang ini ?Penyelesaian : dari persamaan diatas, kecepatan adalah

v = maka frekuensi adalah f = v / = = 470 HzPerhatikan bahwa tegangan yang lebih tinggi akan menaikkan baik v maupun f, sementara kawat yang lebih tebal dan rapat akan memperkecil v dan f.

2.6 Pengertian gelombang berjalanGelombang di permukaan air laut, yang terjadi karena adanya angin atau karena angguan lain, sudah lama kita kenal. Suatu sumber dapat terdengar berkat rambatan gelombang dalam dalam atmosfir yang memisahkan si pendengar dari sumber tersebut, dan gerak getar (vibrasi) sumber bunyi itu sendiri adalah apa yang dinama gelombang stasioner. Sifat cahaya yang dapat kita amati paling jitu dijelaskan berdasarkan teori gelombang dan menurut pengetahuan kita sifat gelombang cahaya pada dasarnya sama dengan sifat gelombang radio, gelombang infra merah dan ungu ultra, gelombang sinar-x, dan gelombang sinar gamma. Bidang ilmu tentang gerak gelombang erat hubungannya dengan bidang ilmu gerak selaras. Bila gelombang bergerak dalam suatu zat materi, tiap partikel zat itu akan bergetar terhadap posisi kesetimbangannya.

2.7 Jenis-Jenis GelombangGelombang terdiri dari dua jenis yaitu gelombang trasversal dan gelombang longitudinal. Ketika sebuah gelombang merambat sepanjang sebuah tali, katakanlah, dari kiri ke kanan, partikel-partikel tali bergerak ke atas dan ke bawah dalam arah transversal (atau tegak lurus) terhadap gerak gelombang itu sendiri. Gelombang ini disebut gelombang tranversal. Pada gelombang longitudinal, getaran partikel pada medium adalah sepanjang arah yang sama dengan gerak gelomban. Gelombang longitudinal dibentuk pada pegas yang terentang dengan secara bergantian menekan dan meregangkan satu ujung. Hal ini di tujukan pada gambar di bawah ini dan dapat dibandingkan dengan gelombang transversal.

Gbr. 1. Gelombang Trasversal dan gelombang longitudinalSerangkaian rapatan dan regangan merambatan sepanjang pegas. Rapatan adalah daerah-daerah dimana kumparan-kumparan mendekat selama sesaat. Regangan(kadang-kadang disebut penipisan) adalah daerah-daerah dimana kumparan-kumparan menjauh selama sesaat. Repatan dan regangan berhubungan dengan puncak dan lembah pada gelombang transversal.Salah satu contoh penting dari gelombang longitudinal adalah gelombang saat di udara. Gbr.2. Drum Yang BergetarDrum yang bergetar, misalnya secara bergantian menekan dan menipiskan udara menghasilkan gelombang longitudinal yang merambat di udara di udara, separti pada gambar di atas. Sementara pada kasus gelombang transversal, setiap bagian medium dimana gelombang longitudinal lewat, berisolasi pada jarak yang sangat pendek, sementara gelombang itu sendiri dapat menempuh jarak yang jauh. Panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan gelombang semuanya arti dalam gelombang longitudinal. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan yang berurutan (atau regangan yang berurutan), dan frekuensi adalah jumlah tekanan yang melewati satu titik tertentu per detik. Kecepatan gelombang adalah kecepatan dimana setiap rapatan tampak bergerak; dan besarnya sama dengan hasil kali panjang gelombang dan frekuensi. Sifat adiabatik gelombang longitudinalSeperti kita ketahui, bila suatu fluida dimanpatkan, suhunya akan naik, kecuali kalau panasya dikeluarkan dengan sesuatu cara. Sebaliknya pemuaian akan disertai penurunan suhu, kecuali kalau panas dibubuhkan padanya. Jika suatu gelombang longitudinal bergerak maju melalui sebuah fluida, pada setiap saat daerah yang termampatkan akan lebih panas sedikit dari daerah yang memuai. Jadi terdapatlah syarat-syarat untuk konduksi panas dari daerah rapat ke daerah renggang. Jumlah panas yang di hantar per satuan waktu dan per satuan luas bergantung pada konduktifitas panas fluida itu dan pada jarak antara daerah rapat dengan daerah renggang di sampingnya (setengah panjang-gelombang). Untuk frekuensi biasa, katakanlah dari 20 getaran per sekon sampai 20.000 getaran per sekon, dan bahkan untuk konduktor panas yang terbaik sekalipun, panjang-gelombangnya terlalu besar dan konduktifitas panas terlalu kecil untuk dapat dikatakan terjadi pengaliran panas. Karena itu pemampatan dan perenggangan bersifat adiabatik, bukan isotermik. Dalam rumus kecepatan gelombang longitudinal dalam fluida, c = , modulus bulk B didefinisikan berdasarkan hubungan

B = Perubahan volum akibat suatu perubahan suatu tekanan bergantung pada apakah pemampatanya adiabatik atau isotermik. 2.8 Energi Yang Dibawah Oleh GelombangGelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Sementara gelombang merambat melalui medium, energi dipindahkan sebagai energi getran dari partikel pada medium tersebut. Untuk gelombang sinusoidal dengan frekuensi f, partikel bergerak dalam GHS sementara gelombang lewat, sehingga setiap partikel mempunyai energi E = kA2, di mana A adalah amplitudo geraknya, baik secara trasversal maupun longitudinal.Dengan demikian, kita memiliki hasil yang penting bahwa energi yang dibawah gelombang sebanding dengan kuadrat amplitudo. Intensitas I sebuah gelombang didefinisikan sebagai daya (energi per satuan waktu) yang di bawah melintasi daerah yang tegak lurus terhadap aliran energi:Kaerena energi sebanding dengan kuadrat amplitudo gelombang seperti baru saja kita lihat, demikian juag halnya dengan intensitas:I A2.Jika gelombang mengalir ke luar dari sumber ke semua arah, gelombang tersebut merupakan gelombang tiga dimensi. Contohnya adalah suara yang merambat di udara terbuka, gelombang gempa bumi, gelombang cahaya. Jika medium tersebut isotropik (sama ke semua arah), gelombang dikatakan berbentuk gelombang bola. Sementara gelombang merambat keluar, energi yang di bawanya tersebar ke area yang makin luas karena permukaan bola dengan radius r adalah 4r2. Berarti intensitas gelombang adalahI = = .Jika keluaran daya P dari sumber konstan, maka intensitas berkurang sebagai kebalikan dari kuadrat jarak dari sumber.I = .Jika kita ambil dua titik dengan jarak r1 dan r2 dari sumber, maka I1 = P / 4r12 dan I2 = P / 4r22, sehingga I = .Dengan demikian, sebagai contoh, jika jarak digandakan (r2/ r1 = 2), maka intensitas diperkecil sebesar dari nilai sebelumnya: I2/ I1 = ()2 =.Amplitudo gelombang juga berkurang terhadap jarak. Karena kerapatan sebanding dengan kuadrat amplitudo, maka amplitudo A harus mengecil sebesar 1/r sehingga I A2 akan sebanding dengan 1/r2, sehingga,A .Jika kita ambil lagi dua jarak yang berbeda dari sumber, r2 dan r1, maka: A2/A1 = r1/r2.Ketika gelombang dua kali lipat lebih jauh dari sumber, amplitudo akan menjadi setengahnya, dan seterusnya (dengan mengabaikan peredaman yang disebabkan oleh gesekan). Contoh: Jika intensitas gelombang P gempa bumi yang berjarak 100 km dari sumbernya adalah 1,0 x 106 W/m2, berapa intensitas yang jaraknya 400 km dari sumber?Penyelesaian: intensitas berkurang terhadap kuadrat jarak dari sumber. Dengan demikian, pada 400 km, intensitas akan menjadi ( )2 = () dari nilainya pada 100 km, atau 6,2 x 104 W/m2. Cara lainnya dapat digunakan: I1 = I1r12/ r22 = (1,0 x 1,0 x 106 W/m2) (100 km)2/ (400 km)2= 6,2 x 104 W/m2.Situasi ini berbeda untuk gelombang satu dimensi, seperti pada gelombang transversal pada tali atau pulsa gelombang longitudinal yang merambat pada batang logam tipis yang serba sama. Luas tetap konstan, sehingga amplitudo A juga tetap konstan (dengan mengabaikan gesekan). Berarti amplitudo dan intensitas tidak berkurang terhadap jarak. Pemantulan gelombangKetika sebuah gelombang menebarak sebuah penghalang, atau sampai di ujung medium yang di rambatinya, paling tidak sebagian dari gelombang tersebut terpantul. Hukum pemantulan gelombang: sudut pantulan sama dengan sudut datang. sudut datangdidefinisikan sebagai sudut yang dibuat sinar datang terhadap garis yang tegak lurus terhadap permukaan pantulan (atau yang dibuat muka gelombang dengan tangen permukaan), dan sudut pantulan adalah sudut yang sama tetapi untuk gelombang pantulan.

BAB IIIPENUTUP3.1 Simpulan Benda yang dianggap tegar dalam bagian sebelumnya (yaitu, menara jembatan, perangkat pendarat dan garpu) semua berada dalam keseimbangan mekanis.Hampir semua persoalan mekanika hanya menyangkut benda-benda berukuran kecil dibandingkan dengan jarak yang dapat memberikan perubahan g yang cukup berarti maka g boleh dianggap seragam pada selutuh bagian benda. Pusat masa dan pusat gravitasi dapat diambil sebagai titik yang sama. Keberimpitan ini dapat digunakan untuk menentukan letak pusat masa benda yang bentuknya tidak beraturan secara eksperimen. Termodinamika yaitu membahas tentang hukum-hukum perubahan energi dalam sistem. hukum-hukum termodinamika, yaitu:1. Hukum pertama termodinamika2. Hukum kedua termodinamika Gelombang adalah osilasi yang berpindah, tidak membawa materi bersamanya. Gelombang dapat begerak melintasi jarak jauh,tetapi medium (air atau tali) itu sendiri hanya bisa bergerak terbatas. Gelombang terdiri dari dua jenis yaitu gelombang trasversal dan gelombang longitudinal. Gelombang terdiri dari dua jenis yaitu gelombang trasversal dan gelombang longitudinal

3.2 SaranSaya sangat mengharapkan kritik maupun saran dari semua pihak ataupun pengguna makalah ini yang bersifat membangun, guna untuk melengkapi ketidaksempurnaan makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

David, Haliday dan Resnick, Robert. Fisika edisi ketiga. New York: Institut Politeknik RensselearGiancoli. 2001. Fisika Jilid 1 Edisi kelima. Jakarta: ErlanggaMSc. Diono, F, Drs. Dan Wismara, Ms.1980. Fisika Modern dan Relativitas, Gelombang, Optik, dan Bunyi, Panas dan Termodinamika. Binacipta: BandungSears, Weston, Francis dan Zemanssky, W. Mark.1982. Fisika Untuk Universitas. Bandung: BinaciptaZemansky, W. Mark dan Dittman, H. Richard. Terbitan keenam. Kalor dan Termodinamika. Bandung: ITB

22