First sight the eight physical systems : a simple pendulum, a mass $m$ swinging at the end of a light rigid rod of length $l$ a...
Bintang Rakasa yang Menolak Mati: Antimateri Bisa Memperkuat Supernova?

Bintang Rakasa yang Menolak Mati: Antimateri Bisa Memperkuat Supernova?


Bintang Rakasa yang Menolak Mati: Antimateri Bisa Memperkuat Supernova?

Gagasan di balik kematian bintang masif ini relatif mudah: ia menjadi tua, kehabisan bahan bakar, ambruk di bawah gravitasi dan kemudian meledak sebagai supernova. Setelah supernova, yang tersisa dari bintang yang dulu megah itu adalah lubang hitam atau bintang neutron dan awan bergolak dari unsur-unsur berat yang baru terbentuk.

Tapi ada bintang di galaksi jauh yang menolak memudar dengan lembut ke malam setelah sebuah ledakan. Sebenarnya, ini meledak lagi dan lagi - sebuah teka-teki yang membingungkan para astronom.

Pada tahun 2014, Palomar Transient Factory (berlokasi di Palomar Observatory, dekat San Diego, California) mendeteksi supernova yang berjarak lebih dari 500 juta tahun cahaya. Dinamai "iPTF14hls," acara tersebut tampaknya merupakan supernova biasa, namun selama pengamatan lanjutan wilayah tersebut, para astronom menyadari bahwa hal itu hanyalah sesuatu. Bintang yang rupanya meledak itu tidak meredup, seperti biasanya diperkirakan setelah sebuah bintang masif ditiupkan ke tempat berkeping-keping. Sebaliknya, itu misterius mencerahkan setelah awalnya mulai redup.

Seolah-olah bintang itu bertingkah seperti "lilin trik" di kue ulang tahun anak-anak; Setelah ditiup keluar, percikan kembali hidup, terus menyala seolah tidak terjadi apa-apa.

Astronom menjelaskan penyelidikan mereka ke dalam keanehan bintang ini dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di jurnal Nature. Saat mengamati pengamatan historis bintang tersebut, mereka juga membuat penemuan mencolok lainnya: Bintang ini tidak bertahan dari satu supernova; Tampaknya juga selamat dari supernova yang terjadi lebih dari setengah abad sebelumnya, pada tahun 1954!

"Supernova ini memecahkan semua yang kami pikir kami tahu tentang bagaimana mereka bekerja," kata Iair Arcavi, seorang rekan postdoctoral NASA Einstein di Las Cumbres Observatory (LCO) dan University of California Santa Barbara. "Ini adalah teka-teki terbesar yang pernah saya temui dalam hampir satu dekade untuk mempelajari ledakan bintang."

Dengan menggunakan teleskop kembar Observatorium Keck di Maunakea, Hawaii, para periset dapat mengumpulkan data spektroskopi dari supernova dan pengamatan galaksi inangnya untuk lebih memahami apa yang mungkin mendorong keanehan ini. Studi tersebut menghitung bahwa bintang tersebut mungkin lebih dari 50 kali massa matahari kita - monster bintang sejati - dan supernova 2014 bisa menjadi salah satu peristiwa eksplosif paling kuat yang pernah tercatat. Kekuatan belaka dari ledakan ini, kata para periset, dapat mengungkapkan asal mula keengganan sang bintang untuk mati, dan ini bisa menjadi contoh pertama dari "Pulsational Pair Instability Supernova."

"Menurut teori ini, ada kemungkinan bahwa ini adalah hasil bintang yang begitu besar dan panas sehingga menghasilkan antimateri dalam intinya," kata Daniel Kasen, yang bekerja di University of California, Berkeley dan Lawrence Berkeley Lab, dalam sebuah pernyataan. . "Itu akan menyebabkan bintang itu menjadi tidak stabil, dan mengalami letusan terang berulang selama periode bertahun-tahun."

A supernova remnant as captured by NASA's Spitzer and Chandra space observatories and the Calar Alto observatory


Namun, ledakan semacam itu berteori untuk bintang masif yang hidup di alam semesta awal, jadi ini serupa dengan menemukan seekor dinosaurus yang hidup hari ini, kata periset tersebut. Dan itu aneh.

"Jika Anda menemukan [dinosaurus], Anda akan mempertanyakan apakah itu benar-benar dinosaurus," kata Andy Howell, pemimpin kelompok supernova LCO dan rekan penulis studi tersebut.


Memang, hipotesis ketidakstabilan Pulsational Pair tidak sepenuhnya menjelaskan sifat iPTF14hls karena lebih banyak energi dilepaskan saat ledakan daripada yang dapat dijelaskan oleh teori. Jadi sekarang para peneliti berharap untuk mencari lebih banyak dari supernova yang berulang ini untuk melihat apakah antimateri benar-benar akar penyebabnya atau apakah ada hal lain yang berada di balik eksistensi bintang-bintang yang meledak ini.


Referensi :  Hydrogen-rich core-collapse supernova. In Handbook of Supernovae (eds  & ) (in the press, Springer, 2016)
Selengkapnya »
Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

Lanjutan dari Gelombang Mekanik Beserta Pengelompokan dan Perumusannya
Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Mekanik

Ujung seutas tali yang panjang digetarkan vertikal seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi di atas. Getaran tersebut menghasilkan $gelombang$ $berjalan$. Gelombang ini berjalan dari titik tangkap antara sumbu y dan sumbu x (titik origin) menuju ke arah sumbu x positif.

Dengan kata lain, suatu gelombang ditimbulkan pada tali degan getaran sinusoida dari tangan ke ujung tali. Sinusoida adalah istilah bentuk gelombang yang menyerupai grafik fungsi sinus. Semoga sudah ingat ya, pembahasan mengenai Trigonometri di pelajaran Matematika.

Mari kita simak lagi pembahasan sebelumya, Teori Gelombang Mekanik, energi dibawa oleh gelombang dari sumber ke kanan, di sepanjang tali. Arah transportasi energi ini disebut arah perambatan gelombang.

Setiap partikel pada tali, misalnya benda di titik C, bergerak naik turun, tegak lurus terhadap arah atau garis perambatan. Gelombang yang memiliki getaran tegak lurus dengan arah perambatan disebut gelombang transversal.

Baik, sekarang mari kita belajar tentang persamaan umum gelombang berjalan.

Simpangan getar untuk titik asal pada gambar di atas akan mengikuti persamaan simpangan harmonik sederhana, yaitu:
\[y=Asin\theta\]
\[y=Asin(\omega t)\]
\[y=Asin(2\pi \frac{t}{T})\]
\[y=Asin(2\pi \phi)\]
Dengan
\[\phi=\frac{t}{T}\]
Merupakan $fase$ $gelombang$ dan $\theta$ = $2\pi \phi$ merupakan $sudut$ $fase$.

Gelombang merambat dari titik asal $O$ ke arah sumbu $x$ positif. Suatu titik $P$ misalnya, yang terletak sejauh $x$ di sebelah kanan titik $O$ kan ikut bergetar beberapa saat kemudian setelah gelombang yang merambat dari titik $O$ mencapai titik $P$.

Waktu yang diperlukan oleh gelombang berjalan untuk merambat dari titik $O$ ke titik $P$ adalah $x/v$ sekon. Jadi, jika $O$ telah bergetar selama $t$ sekon, titik $P$ baru bergetar selama $t_{P}$ = $(t-\frac{x}{v})$ sekon, sehingga persamaan simpangan gelombangnya di titik $P$ adalah
\[y_{P}=Asin(\omega(t-\frac{x}{v}))\]
\[y_{P}=Asin(2\pi ft-2\pi f\frac{x}{v})\]
\[y_{P}=Asin(\frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda}x)\]
\[y_{P}=Asin(\omega t-kx)\]
Rumus – rumus di atas disebut sebagai persamaan gelombang berjalan, mengandung banyak besarn, yaitu simpangan, amplitudo, frekuensi sudut, frekuensi linear, periode gelombang, bilangan gelombang, dan cepat rambat gelombang, dengan ketentuan sebagai berikut:

  • Jika semula titik asal $O$ digetarkan ke atas, maka amplitudo bernilai positif, sebaliknya jika bergetar ke bawah dulu maka amplitudo bernilai negatif
  • Jika arah rambat gelombang ke kanan, tanda koefisien $x$ dan $t$ berbeda, yaitu jika $t$ bertanda positif, maka $x$ bertanda negatif. Dan jika arah rambat gelombang ke kiri, tanda koefisien $x$ dan $t$ sama

Contoh : Dari persamaan gelombang berikut, $y=2sin\pi(5t-2x)$ tentukan nilai-nilai: amplitudo, frekuensi sudut, frekuensi linear, periode gelombang, bilangan gelombang, dan cepat rambat gelombang, $t$ dalam sekon, $x$ dalam meter


Pembahasan

Dari persamaan gelombang \[y_{P}=Asin(\frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda}x)\] dan modifikasi soal menjadi \[y_{P}=2sin(5\pi t-2\pi x)\]
Diperoleh hubungan:
$A$ = 2 meter
$\omega$ = $5\pi$
Maka
$\omega$ = $5\pi$ setara dengan $\omega$ = $2\pi f$
Sehingga, $f$ = $\frac{5\pi}{2\pi}$ = 2,5 Hz
Dan $T$ = $\frac{1}{f}$ = $\frac{1}{2,5}$ = 0,4 sekon
Kemudian, $k$ = $2\pi$
Untuk mendapatkan nilai $\lambda$, persamaan tadi disetarakan dengan $k$ = $\frac{2\pi}{\lambda}$
Diperoleh $\lambda$ = 1 meter
Nilai cepat rambat diperoleh dari persamaan \[\nu=\frac{\lambda}{T}\]
Diperoleh \[\nu=2,5\frac{m}{s}\]

Referensi [2]
Selengkapnya »
Gelombang Mekanik Beserta Pengelompokan dan Perumusannya

Gelombang Mekanik Beserta Pengelompokan dan Perumusannya


Pos ini lanjutan dari Getaran Penyebab Gelombang. Getaran yang timbul akibat misalnya sebuah batu kecil (kerikil) dijatuhkan ke permukaan air yang tenang pada kolam, akan merambat menjauhi titik jatuh batu sampai pada akhirnya mencapai pinggir kolam. Kita sebut getaran yang merambat ini sebagai gelombang. Gelombang ini memang bergerak dari satu tempat ke tempat lain, namun air itu sendiri tidak berpindah bersama gelombang.

Gelombang Mekanik - Gelombang Transversal

Kita bisa mempraktikkannya sebagai berikut: taruh lah benda yang dapat terapung, misalnya stereofoam di antara titik jatuh kerikil dengan tepi kolam. Saat gelombang berjalan dari titik jatuh kerikil lalu mengenai stereofoam menuju ke tepi kolam, foam tersebut hanya terombang ambing bergerak naik turun, tidak ikut bergerak ke pinggir.

Pengelompokan Gelombang

Sejak SD kita sudah belajar gelombang, semoga tidak lupa, bahwa berdasar sifat fisisnya, gelombang dikelompokkan menjadi beberapa hal, yaitu:

Berdasar arah getar
  • Gelombang Transversal
    Yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah perambatannya. Contohnya gelomabng pada tali, gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya. Gambar di atas adalah contoh gambaran gelombang transversal.

  • Gelombang Longitudinal
    Yaitu gelombang yang arah getarnya searah dengan arah rambatannya. Misalnya gelombang bunyi.

Berdasarkan amplitudonya
  • Gelombang Berjalan
    Yaitu gelomabng yang amplitudonya tetap di setiap titik yang dilalui oleh gelombang tersebut. Misal gelombang yang merambat pada tali yang sangat panjang.
  • Gelombang diam atau Gelombang Stasioner
    Yaitu gelombang yang tebatasi ujung - ujungnya sehingga bergerak bolak – balik sehingga amplitudonya berubah – ubah. Oh iya, amplitudo sendiri adalah simpangan getaran yang paling besar.

Berdasarkan medium perambatannya
  • Gelombang Mekanik
    Yaitu gelombang yang memerlukan medium untuk merambat. Tanpa medium getaran tidak akan merambat sehingga tidak menjadi gelombang. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang bunyi. Suara dapat kita dengar hanya jika ada medium berupa udara. Tanpa udara, orang yang saling komunikasi oral meskipun berdekatan tidak akan saling dengar. Contoh lainnya, getaran gempa dapat berjalan sampai ratusan kilo meter karena melewati medium berupa tanah dan bebatuan.

  • Gelombang Elektromagnetik, biasa disingkat EM
    Yaitu, gelombang yang tidak memerlukan medium perambatan. Contohnya gelombang cahaya. Sebagaimana kita ketahui dari pembahasan Kosmos ini, sebagian besar ruang di kosmos atau alam semesta ini berupa ruang hampa, tanpa ada partikel berupa gas sekali pun. Namun tanpa udara pun cahaya matahati dapat sampai ke bumi dari matahari hanya dalam waktu delapan menit.

Terdapat empat besaran dasar gelombang yang wajib diketahui apabila kita ingin lancar memahami pembahasan tentang gelombang, yaitu $frekuensi$ $f$, $periode$ $T$, $panjang$ $gelombang$ $\lambda$, dan $cepat$ $rambat$ $gelombang$ $\nu$. Keempat besaran tersebut memenuhi persamaan: \[\nu=\lambda f=\frac{\lambda}{T}\]

Next CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN GELOMBANG

Referensi [2]
Selengkapnya »
Teori dan Contoh Soal Fisika : Mekanika Klasik

Teori dan Contoh Soal Fisika : Mekanika Klasik

Selamat datang kembali, kali ini kita belajar tentang mekanika klasik yang biasa dipelajari mahasiswa sains dan teknik tingkat pertama. Barangkali pembaca ingin berdiskusi lebih lajut, silakan kirim lewat kolom pesan di bawah atau komentar di posting ini.

Baiklah, mari kita mulai.

Inti dari persoalan mekanika adalah memecahkan persamaan Newton
\[m\frac{d^{2}\vec{r}}{dt^{2}}=\vec{F}\]
Untuk kasus 1-D kita memiliki
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F\]
Gaya itu sendiri bisa merupakan besaran konstan, besaran yang bergantung waktu, kecepatan, posisi, atau kombinasinya. Contohnya
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F_{0}\]
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F(t)\]
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F(v)\]
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F(x)\]
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F(t,x)\]
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F(t,v,x)\]

Setelah bentuk untuk gaya diketahui maka yang kita lakukan adalah menyelesaikan persamaan diferensial orde-2 di atas, sehingga diperoleh posisi sebagai fungsi waktu.

Teori Fisika dan Contoh Soal Mekanika Klasik


Jika posisi sebagai fungsi waktu diketahui maka semua besaran mekanika yang lainnya dapat ditentukan seperti

Laju : $v=\frac{dx}{dt}$

Momentum : $p=mv$

Energi kinetik : $K=\frac{1}{2}mv^{2}$

Energi potensial : $U=\frac{1}{2}kx^{2}$ untuk pegas atau $U=mgx$ untuk gravitasi.

Jadi, secara kosep, tidak ada yang rumit dengan mekanika. Mekanika sangat mudah dipahami.

Yang dilakukan sebanarnya adalah: bagaimana menemukan persamaan posisi sebagai fungsi waktu. Hanya saya, yang membuat sulit adalah, jika gaya diketahui, maka seringkali tidak selalu mudah menyelesaikan persamaan diferensial. 

Jika F sederhana, kita dapat menyelesaikan dengan mudah. Jika F agak rumit maka cara langsung (analitik) sering kali gagal dilakukan. Untuk kondisi ini, biasanya metode aproksimasi atau numerik sering ditempuh. Tetapi tetap tujuan utamanya adalah mencari persamaan posisi sebagai fungsi waktu.


Contoh 1:
Misalkan diberikan $F=F_{0}=$ konstan maka kita dapat mencari fungsi posisi dengan cukup mudah
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=F\]
\[m\int \frac{d^{2}x}{dt^{2}}dt=F_{0}\]
\[m\frac{dx}{dt}=F_{0}t+C_{1}\]
\[m\int \frac{dx}{dt}dt=F_{0}\int tdt+C_{1}\int dt\]
\[mx=F_{0}\frac{t^{2}}{2}+C_{1}t+C_{2}\]
Diperoleh
\[x=\frac{1}{2}\frac{F_{0}}{m}t^{2}+\frac{C_{1}}{m}+\frac{C_{2}}{m}\]
dengan C1 dan C2 adalah konstanta.


Contoh 2:
Jika $F=-kx$ (gaya pegas) maka
\[m\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=-kx\]
Misalkan $x=Acos(\omega t+\theta )$ maka
\[\frac{dx}{dt}=-\omega ^{2}Acos(\omega t+\theta )\]
\[\frac{d^{2}x}{dt^{2}}=-\omega ^{2}Acos(\omega t+\theta )=-\omega ^{2}x\]
Substirusi ke dalam persamaan awal diperoleh
\[-m\omega ^{2}x=-kx\]
Atau
\[\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}\]
Jadi, kebergantungan posisi terhadap waktu menjadi
\[x=Acos\left (\sqrt{\frac{k}{m}}t+\theta \right )\]
Dengan $A$ dan $\theta$ adalah konstanta.

Selengkapnya »
Teori, Soal, Pembahasan Getaran dan Gelombang – Gerak Harmonik Sederhana

Teori, Soal, Pembahasan Getaran dan Gelombang – Gerak Harmonik Sederhana


Halo, kali ini mari kita belajar tentang $Getaran$ dan $Gelombang$ dalam sistem mekanik seperti pegas dan ayunan bandul sederhana. Sebenarnya, getaran pada pegas mau pun ayunan pada bandul sederhana pada akhirnya akan berhenti oleh karena pengaruh gaya – gaya penghambat seperti gesekan dengan angin, akan tetapi untuk menyederhanakan pembahasan, gesekan yang menghambat tersebut yang menghambat gerak benda diabaikan. Gerakan seperti ini disebut $Gerak$ $Harmonik$ $Sederhana$.

Nah, kalau getaran itu apa?

Getaran didefinisikan sebagai gerakan bolak balik melewati titik keseimbangan. Terdapat dua buah besaran yang mennjadi kunci dalam pembahasan mengenai getaran, yaitu periode dan frekuensi getaran. Periode getaran didefinisikan sebagai lama waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus getaran. Satuan dari periode adalah detik atau sekon. Dan frekuensi getaran didefinisikan sebagai jumlah atau banyaknya getaran atau gerakan bolak - balik, baik itu pada pegas mau pun ayunan bandul, tiap – tiap satu detik. Dengan logika yang sederhana dapat lah kita simpulkan bahwa frekuensi berbanding terbalik dengan periode.
\[f=\frac{1}{T}\,\,atau\,\,T=\frac{1}{f}\]
Dengan
  • $f$ = freuensi (hertz = Hz)
  • $T$ = periode (detik atau sekon

Perhatikan skema berikut ini


Untuk pegas yang memiliki konstanta pegas $k$ yang bergetar oleh karena adanya beban yang bermassa $m$, periode getarannya diformulasikan sebagai \[T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
Sedangkan pada ayunan bandul sederhana, apabila panjang tali adalah $l$ dan percepatan gravitasi $g$, periode ayunannya adalah \[ T=2\pi \sqrt {\frac{l}{g}}\]

Dari persamaan ini, dapat kita modifikasi untuk memperoleh $g$ menjadi \[T^{2}=2^{2}\pi^{2}\frac{l}{g}\] \[g=\frac{4\pi^{2}l}{T^{2}}\]

Dengan persamaan $g$ tersebut dapat kita menfaatkan untuk mencari nilai gravitasi di suatu tempat dengan bermodalkan tali, bandul dan stopwatch. Variasikan panjang tali, kemudian ukur periode getaran menggunakan pewaktu tersebut. Simpangkan dengan sudut yang tidak terlalu besar agar bandul cukup bergetar / berayun secara harmonis. Data panjang tali dan periode yang diperoleh kita substitusikan ke persamaan $g$, diperoleh lah nilai gravitasi $g$ di tempat tersebut. Selamat mencoba ya.

Lalu dari kedua persamaan periode di atas, diperoleh besar frekuensi untuk getaran pegas dan ayuan bandul sebagai \[f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{m}}\] dan \[f=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{g}{l}}\]

Berikut ini simulasi getaran pada pegas. Selamat bereksperiman ya, dan temukan kesimpulan dari ekperimen kalian. Untuk dapat memutar simulasi, perlu diaktifkan Flash Player versi 8 atau lebih.



Selanjutnya mari kita simak contoh soal berikut ini

Contoh 1 : Sebuah balok dengan massa 200 gram, dihubungkan dengan sebuah pegas yang memiliki konstanta $k$ = $5$ $N/m$ sehingga sistem bebas berisolasi pada bidang horizontal. Apabila balok disimpangkan sejauh 5 centimeter dari pusat keseimbangan, tentukan (a) periode gerak harmonik sederhana yang terjadi dan (b) frekuensi getarannya

Pembahasan

Diketahui :
  • $m$ = 200 gram = 0,2 kg
  • $k$ = 5 $N/m$
  • $x$ = 5 cm = $5x10^{-2}m$

Periode ditentukan dengan persamaan \[T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
\[T=2\pi\sqrt{\frac{0,2}{5}}\]
Diperoleh \[T=1,26\,detik\]

Untuk mencari nilai frekuensi dapat menggunakan persamaan frekuensi atau langsung dari sifat $f=\frac{1}{T}$
Diperoleh \[f=0,79\,Hz\]


Up Next Gelombang Mekanik Beserta Pengelompokan dan Perumusannya

Referensi [2]
Selengkapnya »
Beranda

Usaha Energi Daya

Listrik Magnet

Soal Jawab

Mekanika

Impuls Momentum

Universitas

Optik