Kuliah Fislan Libur

Kuliah Fisika Lanjut Rabu 16 - 09 - 2009 diliburkan dan dilanjutkan setelah liburan iedul fitri

salam

HH

Diskretisasi Energi A'la Max Planck

Ayyub Devananda berkata...

askum..
Pak, tolong jelaskan secara turunan fisikanya knp plank berpendapat gelombang itu bersifat diskrit? Sehingga plank dapat menyatukan pandangan reylegs-jeans dengan pandangan wien...
Klo di buku cuma ada penjelasan secara teori, yang secara rumusan fisikanya tidak dimuat.
Tolong kasih koment pak ya...

Walaikumsalam,

Ayyub Devananda yang baik,

Planck memberikan kita sebuah formula yang menjelaskan distribusi spektral (semua panjang gelombang) elektromagnetik yang diradiasikan oleh sebuah benda hitam pada suhu T tertentu. Seberti yang sudah Anda ketahui, benda hitam adalah objek yang menyerap semua radiasi em yang mengenainya dan tidak ada yang dipantulkan atau ditransmisikan sehingga terlihat hitam.

Sebuah benda hitam mengemisi radiasi yang hanya bergantung pada suhu T sehingga spektrumnya sangat khas (lihat gambar). Sebelum gagasan Planck. pendekatan teori klasik terbaik oleh Reileigh-Jeans hanya cocok untuk panjang gelombang yang panjang. Di satu sisi penjelasan empiris Wien hanya cocok untuk panjang gelombang pendek. Ketidaksesuaian yang mengganggu ini, terutama karena energi radiasi mendekati takhingga pada spektrum UV, semula dianggap sebagai ketakcermatan analisis teoretis belaka. Akan tetapi bencana ternyata belum usai!

Planck melalui intuisi interpolasi (bukan penurunan matematis tetapi tebakan numerik) dan kerja keras berhasil menurunkan sebuah rumus yang jika diplotkan akan menghasilkan kurva yang sangat sesuai dengan eksperimen untuk semua panjang gelombang. Namun, dalam mendapatkan rumus tersebut Planck harus menggunakan asumsi bahwa energi osilator/resonator benda hitam yang memancarkan radiasi haruslah merupakan kelipatan diskret dari suatu konstanta fundamental yang sangat kecil, yakni h = 6.63 10^-34 (tepatnya E = h . frekuensi),(catatan: bukan radiasi em itu yang diskret menurut Planck saat itu - suatu gagasan yang kemudian ditambahkan oleh Einstein bahwa radiasi itu pun diskret, lihat penjelasan eksperimen fotolistrik). Bayangkan betapa kecilnya 10^-34!! Sejujurnya, inilah konstanta (h->kons. planck) yang memberikan batasan terpendek tentang pemahaman fisika kita, seperti waktu planck (awal pemahaman fisika big bang), panjang planck (panjang terkecil yang masih bisa dipelajari fisika), dsb.

Planck sendiri tidak menyukai gagasan energi diskret. Bayangkan seorang gadis bermain ayunan. Jika energinya (kinetik misalnya) diskret maka momentum ayunanya juga diskret. Ayunannya menjadi terputus-putus (bukan smooth swing!). Selama ini diskritisasi tersebut tidak terdeteksi oleh karena kecilnya harga h.

Bagaimanapun secara tidak sadar eksperimen2 selanjutnya membuktikan bahwa Planck benar, dan ia telah membuka jalan bagi lahirnya fisika baru-> Fisika kuantum, yang memberikan kita teknologi rekayasa yang luar biasa (elektronika terutama transistor, nanotechnology, superkomputing) dan kunci untuk memasuki pintu ilmu pengetahuan rahasia (dunia atom) yang selama ini misterius dan terkunci rapat. Plancklah Bapak Fisika Kuantum pertama dan sejarah akan terus mengenangnya, sebagaimana di jerman melalui Max Planck Institut-nya yang termashyur di seluruh dunia.

Sekian dulu ya penjelasannya mudah-mudahan Anda tidak puas : )

Salam

HH

PS: Persamaan Planck dapat diturunkan dari keilmuan fisika zat padat. Planck mengusulkannya tahun 1900-1901 di jurnal fisika Annalen Der Physik jerman 5 tahun sebelum Einstein mengusulkan gagasan tentang foton.

Kotak Masukan, Pertanyaan, dan Menjawab Pertanyaan

Dear para pengunjung blog,

Silahkan memberikan masukan, pertyanyaan, kritik, atau jawaban pertanyaan yang bermanfaat bagi komunitas fisika Indonesia di kotak komentar (maklum saya masih newbie bloggers). Topiknya sangat luas dari mulai fisika SMP hingga fisika lanjut (S2)). Saya sangat menghargai pertanyaan apalagi tanggapan, kritik, atau perbaikan jawaban dari rekan-rekan semua. Tidak ada batasan bagi komunitas fisika siapapun itu dan jika Anda seorang yang tertarik dengan fisika, you are already halfway to become a physicists. Tidak ada fisikawan sejati kalau tidak mencintai fisika seperti kekasihnya sendiri!!!! ; )

Salam fisika

HH

Masalah gesekan

Assalamu'alaikum pak..saya haryadi dari banjarmasin..mo tanya tentang gaya gesekan statis dan kinetis..d'bku 2a SMA marthen kanginan dijelaskan bhwa gaya gesekan statis cenderung memperthankan keadaan diam jika gaya diberikan pada benda yang diam, sdangkan gaya gesekan kinetis cenderung untuk memperthnkan keadaan bergerak dari benda yang sedang bergerak..
Pertanyaan saya : apakah gaya gesek statis dan kinetis tidak bisa bekerja bersamaan? Jika benar..gaya apa yang menyebabkan benda yg sedang bergerak itu berhenti? Pdhal menurt prnyataan d'atas gaya gesekan kinetis justru mempertahankan keadaan bergerak..

Terimakasih sebelumnya pak..
Wassalamua'alaikum..


Walaikum salam wr. wb.

Hi Haryadi yang baik....apa kabar? Maaf baru bisa reply ya...

Pertanyaan Anda sangat wajar dan bagus. Sesungguhnya masalah gaya gesek juga tidak sepenuhnya dipahami oleh sebagian mahasiswa di tingkat PT sekalipun karena kesalahpahaman yang sering diberikan sewaktu SMU dan kurangnya penekanan pada fenomena gesekan itu sendiri.

Gaya gesek bukanlah gaya yang sederhana. Ia adalah gaya listrik yang muncul karena adanya kontak muatan antara dua atau lebih permukaan yang bergesekan. Dengan demikian gaya gesek adalah fenomena mikroskopis sehingga kita tidak bisa memperoleh harga yang tepat untuk semua bagian yang bersentuhan oleh karena susunan atom yang bergesekan bisa berbeda-beda (kerapuhan lokal yang beda beda meski untuk bahan yang sama).

Gaya gesek statis adalah gaya listrik yang menahan benda agar tidak bergerak dibawah gaya netto (misalkan dorongan atau tarikan). Arahnya selalu melawan gaya dorong atau melawan gaya tarik. Kesalahpahaman kadang muncul saat menentukan besarnya gaya gesek statis. Gaya gesek statis bukanlah sebesar miu s kali N tetapi sama dengan F selama benda tersebut tidak bergerak. miu s kali N adalah batas benda bertransisi dari gesekan statis menjadi kinetis. Jadi gaya gesek statis baru muncul saat didorong (atau ditarik) dan besarnya sama dengan dorongan (atau tarikan) bukan miu s kali n. Haryadi, sebenarnya saya kurang senang dengan notasi fs <= miu s kali N karena seolah-olah fs sama dengan miu s kali N. Ini dapat membingungkan. Cukup katakan fs = F jika fs < miu s kali N! Ya kan?

Gaya gesek kinetis disisi lain selalu berharga konstan yakni miu k kali N. gaya gesek kinetis biasanya lebih kecil dari fs karena dua permukaan yang bergerak lebih kurang lekatnya daripada permukaan yang saling diam. Gaya gesek kinetis = miu s kali N bukan sama dengan F. Inilah sebabnya benda cenderung berhenti ketika F dilepas. Seperti bola yang ditendang suatu saat akan berhenti menggelinding karena dilawan oleh fk. bandingkan dengan men-dribbling bola dimana F senantiasa diberikan secara berkala.

Singkatnya. Gaya gesek statis dan kinetis tidak mempertahankan gerakn justru melawan gerak. Keduanya juga tidak terjadi saat bersamaan. Memang ada kasus yang menarik antara roda yang selip dan roda yang menggelinding. Pada roda yang selip ban bergeser relatif terhadap jalan sehingga yang bekerja adalah fk,. namun ban menggelinding bagian rodanya relatif diam terhadap jalan karena berputar. So gesekan fs yang bekerja sehingga kalau suatu saat harus mengerem, janganlah Anda sampai selip Ban ; )

Mudah-mudahan penjelasan saya cukup ya....sekian dulu ok?

Salam

HH