F I S I K A 3 FISIKA Untuk SMA dan MA Kelas XII Sri Handayani Ari Damari 3 Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional Dilindungi Undang-undang Hak cipta buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasional dari Penerbit CV. Adi Perkasa FISIKA Untuk SMA dan MA Kelas XII Ukuran Buku : 17,6 X 25 cm Font : Times New Roman, Albertus Extra Bold Penulis : Sri Handayani Ari Damari Design Cover : Samsoel Editor : Sri Handayani, Ari Damari Ilustrasi : Joemady, Sekar Setting : Dewi, Wahyu, Watik, Eni, Novi Lay Out : Wardoyo, Anton 530.07 SRI SRI Handayani f Fisika 3 : Untuk SMA/MA Kelas XII / penulis, Sri Handayani, Ari Damari ; editor, Sri Handayani, Ari Damari ; illustrasi, Joemady, Sekar. -- Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009. vi, 154 hlm. : ilus. ; 25 cm. Bibliografi : hlm. 152 Indeks ISBN 978-979-068-166-8 (No. Jilid Lengkap) ISBN 978-979-068-173-6 1.Fisika-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Sri Handayani. III. Ari Damari IV. Joemady V. Sekar Diterbitkan oleh Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional Tahun 2009 Diperbanyak oleh ... KATA SAMBUTAN Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia- Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2008, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui situs internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional. Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 27 Tahun 2007 tanggal 25 Juli 2007. Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para penulis/ penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia. Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku teks pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini. Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Jakarta, Februari 2009 Kepala Pusat Perbukuan iii KATA PENGANTAR Buku Fisika SMA XII ini merupakan buku yang dapat digunakan sebagai buku ajar mata pelajaran Fisika untuk siswa di Sekolah Menengah Atas (SMA) dan Madrasah Aliyah (MA). Buku ini memenuhi kebutuhan pembelajaran Fisika yang membangun siswa agar memiliki sikap ilmiah, objektif, jujur, berfikir kritis, bisa bekerjasama maupun bekerja mandiri sesuai dengan tuntutan kurikulum tersebut. Untuk memenuhi tujuan di atas maka setiap bab buku ini disajikan dalam beberapa poin yaitu : penjelasan materi yang disesuakan dengan pola berfikir siswa yaitu mudah diterima,contoh soal dan penyelesaian untuk mendukung pemahaman materi dengan disertai soal yang dapat dicoba, latihandisetiap sub-bab untuk menguji kompetensi yang telah dikuasai, penting yang berisi konsep-konsep tambahan yang perlu diingat, rangkuman untuk kilas balik materi penting yang perlu dikuasai, dan evaluasi bab disajikan sebagai evaluasi akhir dalam satu bab dengan memuat beberapa kompetensi dasar. Penyusun menyadari bahwa buku ini masih ada kekurangan dalam penyusunannya, namun penyusun berharap buku ini dapat bermanfaat bagi bapak/ ibu guru dan siswa dalam proses belajar mengajar. Kritik dan saran dari semua pengguna buku ini sangat diharapkan. Semoga keberhasilan selalu berpihak pada kita semua. Penyusun iv Diunduh dari BSE.Mahoni.com DAFTAR ISI KATA SAMBUTAN .......................................................................................... iii KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv DAFTAR ISI .................................................................................................... v BAB 1 GEJALA GELOMBANG ............................................................... 1 A. Pengertian Gelombang .................................................................. 2 B. Gelombang Berjalan ..................................................................... 5 C. Gelombang Stasioner .................................................................... 9 D. Sifat-Sifat Gelombang ................................................................... 14 Rangkuman Bab 1 .............................................................................. 15 Evaluasi Bab 1 ................................................................................... 16 BAB 2 BUNYI ............................................................................................ 17 A. Pendahuluan ................................................................................. 18 B. Tinggi Nada dan Pola Gelombang ................................................. 19 C. Intensitas dan Taraf Intensitas ........................................................ 24 D. Efek Doppler dan Pelayangan ....................................................... 28 Rangkuman Bab 2 .............................................................................. 32 Evaluasi Bab 2 ................................................................................... 33 BAB 3 CAHAYA .......................................................................................... 35 A. Interferensi Cahaya ....................................................................... 36 B. Difraksi Cahaya ............................................................................ 41 C. Polarisasi Cahaya ......................................................................... 45 Rangkuman Bab 3 .............................................................................. 48 Evaluasi Bab 3 ................................................................................... 49 BAB 4 LISTRIK STATIS ........................................................................... 51 A. Hukum Coulomb .......................................................................... 52 B. Potensial dan Energi Potensial Listrik ............................................ 59 C. Hukum Gauss ............................................................................... 62 D. Kapasitor ..................................................................................... 68 Rangkuman Bab 4 .............................................................................. 73 Evaluasi Bab 4 ................................................................................... 74 v BAB 5 INDUKSI MAGNET ...................................................................... 77 A. Medan Magnet oleh Kawat Arus .................................................. 78 B. Gaya Lorentz ................................................................................ 82 Rangkuman Bab 5 .............................................................................. 87 Evaluasi Bab 5 ................................................................................... 88 BAB 6 IMBAS ELEKTROMAGNETIK .................................................. 91 A. Hukum Faraday ........................................................................... 92 B. Induksi Diri .................................................................................. 98 C. Rangkaian Arus Bolak Balik ......................................................... 102 Rangkuman Bab 6 ............................................................................. 108 Evaluasi Bab 6 .................................................................................. 109 BAB 7 RADIASI BENDA HITAM .......................................................... 111 A. Radiasi Kalor .............................................................................. 112 B. Teori Kuantum Planck ................................................................. 114 Rangkuman Bab 7 ............................................................................ 117 Evaluasi Bab 7 .................................................................................. 117 BAB 8 FISIKA ATOM ............................................................................. 119 A. Perkembangan Teori Atom ......................................................... 120 B. Atom Berelektron banyak ........................................................... 126 Rangkuman Bab 8 ............................................................................ 128 Evaluasi Bab 8 ................................................................................. 129 BAB 9 RELATIVITAS ............................................................................. 131 A. Pendahuluan .............................................................................. 132 B. Relativitas Einstein ..................................................................... 134 Rangkuman Bab 9 ........................................................................... 139 Evaluasi Bab 9 ................................................................................. 140 BAB 10 FISIKA INTI ................................................................................ 141 A. Gaya Ikat Inti, Energi Ikat Inti dan Defek Massa.......................... 142 B. Radioaktivitas ............................................................................ 144 C. Reaksi Inti .................................................................................. 146 Rangkuman Bab 10 .......................................................................... 148 Evaluasi Bab 10 ............................................................................... 149 GLOSARIUM ................................................................................................ 150 KETETAPAN FISIKA ................................................................................... 151 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 152 INDEKS ......................................................................................................... 154 vi Gejala Gelombang 1 B A B B A B 1 GEJALA GELOMBANG Sumber: www.alam-leoniko.or.id Jika kalian pergi ke pantai maka akan melihat ombak air laut. Ombak itu berupa puncak dan lembah dari getaran air laut yang berjalan. Kejadian itulah yang disebut gelombang. Contohnya lain dapat dilihat pada gambar di atas. Pada gambar tersebut menunjukkan gelombang tsunami yang terlihat memiliki kekuatan yang dahsyat. Apa sebenarnya gelombang itu, besaran-besaran apa yang dimiliki? Dan apakah peman- faatannya? Pertanyaan-pertanyaan di atas dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini diharapkan kalian dapat : 1. menjelaskan pengertian gelombang dan besaran-besaran yang dimiliki, 2. menentukan besaran-besaran pada gelombang berjalan, 3. menentukan superposisi gelombang berjalan menjadi gelombang stasioner, 4. menerapkan hukum melde pada gelombang oada dawai. 2 Fisika SMA Kelas XII A. Pengertian Gelombang 1. Terbentuknya gelombang Coba kalian buat getaran dan letakkan getaran itu pada air. Apa yang terjadi? Gejalanya dapat kalian lihat pada Gambar 1.1. Pada air itu akan terjadi gelombang. Jadi sebuah gelombang akan terjadi bila ada sumber yang berupa getaran dan ada yang merambatkannya. Pada gelombang tersebut terjadi perambatan energi getaran. 2. Jenis-jenis gelombang Di alam ini banyak sekali terjadi gelombang. Contohnya ada gelombang air, gelombang tali, cahaya, bunyi, dan gelombang radio. Apakah semua gelombang itu sama? Ternyata semua gelombang itu dapat dikelom- pokkan menjadi beberapa jenis sesuai sifat kemiripannya Gambar 1.1. contohnya dapat dibagi dengan dasar berikut. Gelombang air a. Berdasarkan arah rambat dan arah getar Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gel- ombang dapat dibagi menjadi dua. Pertama, gelombang arah rambat transversal yaitu gelombang yang arah rambat tegak lurus pada arah getarnya. Contohnya gelombang air, tali dan cahaya. arah getar Kedua, gelombang longitudinal yaitu gelombang (a) yang arah rambat dan arah getarnya sejajar. Contohnya gelombang pegas dan bunyi. Perbedaan kedua gelombang arah getar arah rambat ini dapat kalian lihat pada Gambar 1.2. b. Berdasarkan mediumnya Berdasarkan mediumnya, gelombang juga dapat (b) dibagi menjadi dua. Gelombang mekanik yaitu gelombang yang membutuhkan media dalam merambat. Contohnya Gambar 1.2. gelombang tali dan bunyi. Apa yang terjadi jika ada dua (a) gelombang transversal orang astronot yang bercakap-cakap diruang hampa? Jaw- (b) gelombang longitudinal abnya tentu tidak bisa secara langsung dari percakapan antar bunyi dari mulutnya. Sedangkan adalagi gelombang yang tidak mem- butuhkan media dalam merambat. Gelombang ini dina- makan gelombang elektromagnetik. Contohnya cahaya, gelombang radio dan sinar-X. c. Berdasarkan amplitudonya Berdasarkan amplitudonya, ternyata ada dua jenis juga. Ada gelombang yang amplitudonya tetap yaitu gel- ombang berjalan. Dan ada gelombang yang amplitudonya berubah sesuai posisinya yaitu gelombang stasioner. Dua jenis gelombang ini dapat kalian pahami pada sub bab berikutnya. Gejala Gelombang 3 3. Besaran-besaran pada gelombang Di kelas XI kalian telah belajar tentang getaran, masih ingat besaran-besaran yang dimiliki? Gelombang sebagai rambatan energi getaran memiliki besaran-besa- ran yang sama dan ada beberapa tambahan. Diantaranya adalah frekuensi dan periode. Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap detik. Sedangkan periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu gelombang. a. f = b. T = ........................................(1.1) c. f = λ dengan f = frekuensi (Hz) T = periode (s) N = banyaknya gelombang arah getar λ t = waktu (s) (a) Untuk gelombang transversal satu gelombang sama dengan dari puncak ke puncak terdekat atau dari lembah λ ke lembah terdekat. Sedangkan untuk gelombang longi- tudinal satu gelombang sama dengan dari regangan ke regangan terdekat atau dari rapatan ke rapatan terdekat. (b) λ Berikutnya adalah besaran cepat rambat. Gelom- bang merupakan bentuk rambatan berarti memiliki ke- Gambar 1.3 cepatan rambat. Sesuai dengan pengertian dasarnya maka Panjang 1 gelombang pada : cepat rambat ini dapat dirumuskan seperti berikut. (a) gelombang transversal dan (b) gelombang longitudinal v = Untuk satu gelombang dapat di tentukan besaran berikutnya yang perlu diketahui adalah panjang gelom- bang dan cepat rambat gelombang. Perhatikan Gambar 1.3. Panjang gelombang yang disimbulkan λ merupakan panjang satu gelombang atau jarak yang ditempuh untuk satu kali gelombang. v = atau v = λ . f ...................................(1.2)