Sabtu, 27 Oktober 2012

sistem peredaran darah


 
Peredaran darah manusia merupakan peredaran darah tertutup dan ganda. Peredaran darah tertutup artinya dalam peredarannya darah selalu mengalir di dalam pembuluh darah. Peredaran darah ganda artinya dalam satu kali beredar, darah melalui jantung sebanyak dua kali sehingga terdapat peredaran darah besar dan peredaran darah kecil. 
Peredaran darah kecil yaitu peredaran darah yang dimulai dari jantung (bilik kanan) melaluli arteri pulmonalis menuju ke paru-paru, kemudian melalui vena pulmonalis kembali ke jantung (serambi kiri).

DARAH DAN SISTEM PEREDARAN DARAH PADA MANUSIA

a.   Darah
 Darah merupakan jaringan yang berbentuk cair yang terdapat di dalam jantung dan pembuluh darah yang terdiri atas dua komponen, yaitu :
1. Plasma darah, merupakan bagian yang cair.
          2.  Benda-benda darah yang terdiri atas sel-sel darah yaitu sel darah putih (leukosit), sel darah merah (eritrosit), dan sel pembeku darah (trombosit). 
Pada manusia volume darah kira-kira 6 – 7,5 % atau   berat tubuh, mempunyai masa jenis 1,050 – 1,060 dengan PH kira-kira 7,4. 

b       Plasma Darah   
Plasma darah merupakan bagian yang cair dan berjumlah sekitar 55% dari volume darah seluruhnya. Mempunyai kekentalan 1,7 – 2,2 kali air. Masa jenis antara 1,025 – 1,034. Adapun zat-zat yang terdapat pada plasma darah adalah air,  protein, garam-garam mineral, sari makanan, enzim, hormone, dan sisa-sisa metabolism.
c.       Benda-benda darah
Benda darah atau sel-sel darah adalah sel yang hidup dan berjumlah sekitar 45% dari volume darah seluruhnya. Sel-sel darah terdiri atas  sel darah merah (eritrosit), sel darah putih lekosit), dan sel pembeku darah (trombosit). Masing-masing mempunyai fungsi khusus. Sel darah merah mengandung hemoglobin yang berfungsi untuk mengikat oksigen  sedangkan sel darah putih  mempunyai fungsi untuk pertahanan tubuh dari kuman penyakit dan benda-benda asing yang masuk ke dalam tubuh. Sel darah pembeku atau keping-keping darah mempunyai peran di dalam proses pembekuan darah.
1.      Sel Darah Merah
Pada waktu embrio sel darah merah dibuat terutama pada hati tetapi dibuat juga pada limpa dan kelenjar getah bening. Kemudian pada periode hampir lahir dan setelah dilahirkan sel darah merah dibuat di sumsum merah pada tulang.
Jumlah sel darah merah pada manusia berbeda-beda.   Pada wanita jumlahnya lebih sedikit (4,5 juta/mm3) dibandingkan pria (5 juta/mm3). Pada manusia yang hidup di daerah yang tinggi eritrosit dan   hemoglobinnya akan naik karena di daerah tinggi (pegunungan tinggi) memiliki kadar oksigen yang sedikit.
Sel darah merah berbentuk pipih, cekung (bikonkaf), dan tidak mempunyai inti.  Umur sel darah merah sekitar  90 – 120 hari. Jika eritrosit sudah tua, selaput selnya menjadi rapuh dan pada waktu melalui pembuluh kapiler eritrosit pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Selanjutnya hemoglobin dirombak menjadi zat warna empedu (bilirubin) dan zat besi serta zat lainnyayang akan digunakan kembali untuk membentuk sel darah merah yang baru. Proses perombakan sel darah merah ini berlangsung di dalam hati dan limpa. 
Hemoglobin selain pada darah terdapat pula pada otot rangka dan otot jantung dan biasa disebut mioglobin. Mioglobin pada otot manusia dapat mangikat O2 sebanyak 14% dari seluruh oksigen pada darah. Oksigen tersebut diambil dari darah sewaktu mengalir malalui otot. 

1.      Sel-sel darah putih (leukosit)
Sel darah putih jumlahnya kira-kira antara 6.000 – 8.000 per mm3 darah. Disebut lekosit atau sel darah putih karena tidak mempunyai pigmen (zat warna). Sel darah putih memiliki bentuk yang tidak tetap, memiliki inti, dapat bergerak secara amoeboid, dan dapat menembus dinding pembuluh darah. Pada keadaan tidak normal sel darah putih bisa berkurag disebut lekopenia dan bisa bertambah banyak disebut lekemia. Sel darah putih mempunyai fungsi untuk alat pertahanan tubuh dengan tiga cara yaitu: 1. Fagositosis, 2. Menghasilkan antibodi, dan 3. Menghancurkan atau menetralan toksin (detoksifikasi).
Sel darah putih dapat digolongkan dilihat dari ada atau tidak adanya butir-butir (granul) pada sitoplasma dilihat dengan pewarnaan tertentu. Neutrofil, eosinofil, dan basofil termasuk ke dalam sel darah putih granulosit (sel darah putih yang bergranula) sedangkan monosit dan limfosit termasuk ke dalam sel darah putih agranulosit (sel darah putih yang tidak bergranula). 


a.       Neutrofil
Netrofil pada darah manusia mempunyai jumlah yang terbesar kira-kira 60 – 70% dari seluruh sel darah putih. Butir-butir pada sitoplasma zat warna netral (tidak asam dan tidak basa). Intinya mempunyai beberapa lobus. Mempunyai gerakan seperti amoeba dan sifatnya fagositosis. Bakteri atau benda-benda asing lainnya dihancurkan dengan dicerna secara intrasel. Jika ada infeksi jumlahnya bertambah banyak. Diameternya kira-kira 12 – 15µ.
b.       Eosinofil
Jumlahnya diperkirakan antara 1 – 4%. Diameternya antara 10 - 15µ. Biasanya lebih kecil dari pada netrofil. Fungsinya ialah menghancurkan dan detoksifikasi dari toksin. Intinya mempunyai 2 lobus, menyerap zat warna dan sifatnya asam. Dengan eosin butir-butir pada sitoplasma kelihatan berwarna merah muda.
c.        Basofil
Jumlahnya antara 0 – 1% dari seluruh sel darah putih. Diameternya sekitar 12µ. Intina umumnya mempunyai bentuk seperti huruf S. Diperkirakan basofil menghasilkan antikoagulan (heparin). Butir-butir (granul) pada sitoplasma menyerap zat warna yang bersifat basa dan berwarna biru.
d.       Monosit
Jumlahnya kira-kira 4 – 8% dari seluruh sel darah putih. Diameternya antara 15 - 20µ. Inti bentuknya seperti tapal kuda atau bentuk ginjal. Monosit bersifat fagositosis yang kuat. Jumlah sitoplasmanya lebih besar dari intinya.
e.        Limfosist
Jumlahnya kira-kira 20 – 30% dari seluruh sel darah putih. Diameternya berkisar antara 8 - 16µ. Intinya besar bundar atau seperti bentuk ginjal. Sitoplasmanya lebih kecil dari pada intinya. Fungsinya ialah untuk menghasilkan antibodi. Ada dua macam limfosit yaitu yang berukuran kecil dan yang berukuran besar.
1.       Sel pembeku darah (trombosit)
Trombosit tidak mempunyai inti dengan garis tengah 2 - 5µ lebih kecil ukurannya dari sel darah merah dan sel darah putih, bentuknya seperti cakram. Dibuat pada sumsum merah. Pada manusia jumlahnya berkisar antara 200.000 – 400.000 /mm3. Dapat hidup 2 – 3 hari.
Trombosit akan mudah pecah jika berhubungan dengan udara atau bergesekan dengan permukaan kasar. Fungsinya sangat penting yaitu dalam pembekuan darah dan mempersempit pembuluh darah karena trombosit dapat mengeluarkan serotoxin pada pembekuan darah.
Jika terjadi luka, maka trombosit pecah karena menyentuh permukaan yang kasar, dan mengeluarkan enzim yang disebut tromboplastin atau trombokinase,  dengan bantuan ion Ca++ dan vitamin K mengubah protrombin menjadi thrombin. Selanjutnya thrombin mengubah fibrinogen menjadi fibrin yaitu benang-benang halus untuk membekukan darah.
a.       Golongan darah
Sistem penggolongan darah manusia pertama kali dikemukakan oleh Karl Landsteiner (1900).  Darah manusia digolongkan menjadi  empat golongan darah berdasarkan ada tidaknya aglutinogen atau antigen, yaitu golongan  darah A, B, AB, dan O.
Selain aglutinogen, terdapat juga aglutinin  yang terdapat di dalam plasma darah. Aglutinin terdiri dari aglutinin α dan aglutinin β.
a. Apabila seseorang bergolongan darah A, artinya pada sel darah merahnya (eritrosit) terdapat antigen atau aglutinogen A  dan pada plasma darahnya terdapat antibodi atau aglutinin β atau anti B.
b. Apabila seseorang bergolongan darah B, artinya pada sel darah merahnya (eritrosit) terdapat antigen atau aglutinogen B  dan pada plasma darahnya terdapat antibodi atau aglutinin α atau anti A.
c. Apabila seseorang bergolongan darah AB, artinya pada sel darah merahnya (eritrosit)  terdapat antigen atau aglutinogen AB  dan pada plasma darahnya tidak terdapat antibodi atau aglutinin.
d. Apabila seseorang bergolongan darah O, artinya pada sel darah merahnya (eritrosit) tidak terdapat antigen atau aglutinin dan pada plasma darahnya terdapat antigen atau aglutinin α dan β atau anti A dan anti B.
Dalam proses transfusi darah, keberadaan aglutinogen dan aglutinin ini memegang peranan yang sangat penting karena   apabila aglutinin α bertemu dengan aglutinogen A dan aglutinin  β bertemu dengan aglutinogen B maka akan terjadi penggumpalan darah (aglutinasi).
Golongan darah O dapat ditransfusikan ke semua golongan darah, karena itu golongan darah O disebut donor universal. Golongan darah AB dapat menerima darah dari semua golongan darah, karena itu disebut resipien universal. Pada praktiknya, transfusi darah biasanya dipakai golongan darah yang sama.
Golongan darah A, B, O terdapat pula pada bangsa kera. Misalnya kera Jawa (Maccacus) mempunyai golongan A, B, AB, dan O, meskipun demikian darah kera tidak dapat dipakai untuk transfusi darah pada manusia. 



Faktor Rhesus
Selain golongan darah sistem ABO, terdapat juga penggolongan darah berdasarkan Faktor Rhesus (Rh),  yaitu satu antigen (aglutinogen) yang terdapat pada sel darah merah manusia dan kera rhesus. Jika seseorang mempunyai antigen  faktor Rh pada sel darah merahnya maka orang tersebut ber- Rh+ (rhesus positif), dan jika tidak punya antigen faktor Rh pada sel darah merahnya maka orang tersebut ber- Rh- (rhesus negatif).
Pada proses transfusi darah,  jika  seseorang yang ber-Rh - ditransfusi oleh darah  yang ber-Rh+, maka pada orang tersebut  akan dibentuk antibodi karena Rh+ itu merupakan antigen. Jika orang tersebut ditransfusi untuk kedua kalinya dengan darah orang yang ber-Rh+ lagi,  maka akan terjadi penggumpalan darah karena   antibodi yang telah ada akan bereaksi dengan antigen Rh+.

lanjutkan ke a.       Fungsi darah
Peredaran darah besar yaitu peredaran darah dari jantung (bilik kiri) melalui aorta menuju ke seluruh tubuh, kemudian melalui vena cava kembali ke jantung (serambi kanan).
1. Alat Peredaran Darah
a. Jantung
Jantung berperan sebagai pemompa dalam sistem peredaran darah. Dua rongga atas yang disebut dengan serambi (atrium) dan dua rongga bawah yang disebut bilik (ventrikel). Jantung memiliki tiga katup yaitu katup vena semilunair yang terletak pada pangkal aorta(arteri besar),
katup valvula bikuspidalis yang terletak antara bilik (ventrikel) kiri dan serambi (atrium) kiri, serta valvula trikuspidalis yang terletak antara bilik (ventrikel) kanan dan serambi (atrium) kanan.
Saluran yang keluar dari jantung disebut arteri. Arteri yang berhubungan langsung dengan jantung  yaitu Arteri pulmonalis dan Aorta. Arteri pulmonalis membawa darah kaya CO2 menuju paru-paru dan aorta adalah arteri terbesar yang mengalirkan darah dari jantung(bilik/ventrikel kiri) menuju ke seluruh tubuh.
 Saluran yang menuju ke jantung disebut vena. Pada jantung terdapat tiga buah vena yang berhubungan langsung dengan jantung atrium yaitu vena cava superior, vena cava inferior dan vena pulmonalis. Vena cava superior adalah vena yang membawa darah dari organ tubuh bagian atas menuju ke jantung, vena cava inferior adalah vena yang membawa darah dari organ tubuh bagian bawah menuju ke jantung dan vena pulmonalis adalah vena yang membawa darah kaya oksigen dari paru-paru menuju ke jantung.
Tekanan darah pada orang dewasa yang normal adalah 120/80 mmHg. Nilai 120 mmHg menunjukkan tekanan darah saat ventrikel berkontraksi disebut tekanan sistol. Nilai 80 mmHg menunjukkan tekanan darah saat ventrikel relaksasi disebut tekanan diastol.
Bilik (ventrikel) kiri mempunyai lapisan yang paling tebal karena berfungsi mengedarkan arah dari jantung ke seluruh tubuh. Dan yang kedua ketebalannya adalah bilik (ventrikel) kanan karena tugasnya lebih ringan yaitu memompakan darah menuju paru-paru.
b. Pembuluh Darah
Pembuluh darah terdiri dari pembuluh darah nadi (arteri), pembuluh balik (vena), dan kapiler.
1) Arteri, Arah alirannya meninggalkan jantung. Darah dalam arteri kaya akan oksigen kecuali arteri paru-paru, letak pembuluh ini agak dalam dari permukaan kulit
2) Arteriole, merupakan pembuluh darah kecil yang menghubungkan kapiler dengan arteri.
3) Kapiler, berupa saluran tipis yang memungkinkan terjadi pertukaran zat antara darah dengan sel jaringan tubuh. Pada saat darah berada di kapiler, terjadi pertukaran gas oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2). Oksigen dari darah berdifusi ke sel-sel tubuh sedangkan karbon dioksida dari selsel tubuh berdifusi ke dalam darah.
4) Venule, merupakan pembuluh darah kecil yang menghubungkan kapiler dengan vena.
5) Vena, berfungsi untuk mengalirkan darah dari kapiler menuju jantung. Dindingnya tipis dan kurang elastis. Arah aliran darah dalam vena menuju ke jantung. Darah di dalam vena kaya akan
CO2 kecuali vena paru-paru. Letak pembuluh vena dekat dengan permukaan kulit
2. Darah
Darah manusia berwarna merah karena mengandung hemoglobin. Hemoglobin berfungsi untuk mengankut oksigen  dan karbondioksida.
a. Plasma
merupakan bagian darah yang berupa cairan. Fungsinya mengangkut sari makanan ke seluruh tubuh. Selain itu di dalam plasma darah terdapat protein-protein yang mempunyai fungsi khusus. Protein dalam plasma antara lain berupa albumin  yang berfungsi untuk menjaga tekanan osmotik darah , globulin yang berfungsi membentuk antibodi, dan fibrinogen yang berfungsi untuk pembekuan darah. Bagian plasma darah yang berperan dalam sistem kekebalan disebut serum. Serum ini mengandung berbagai antibodi yang penting dalam sistem kekebalan tubuh.
b. Sel-Sel Darah
sel-sel darah merupakan bagian darah yang berupa padatan.yang terdiri dari :
1) Eritrosit(sel darah merah), berfungsi untuk mengangkut hemoglobin yang berperan sebagai pembawa oksigen dan karbon dioksida. Bentuk eritrosit bikonkaf dan tidak berinti. Eritrosit dibentuk di sumsum merah tulang pipa dan tulang pipih, Eritrosit yang telah tua dan rusak dirombak di dalam limpa.
2) Leukosit (sel darah putih), berfungsi dalam sistem pertahanan tubuh dan kekebalan, yaitu membunuh dan memakan mikroorganisme dan zat asing yang masuk ke dalam tubuh. Leukosit dibentuk di sumsum tulang dan kelenjar limfa. Bentuk leukosit tidak tetap karena bersifat amoeboid, diapedesis, dan fagositosis. Amoeboid artinya dapat bergerak bebas.  Diapedesis artinya dapat menembus dinding pembuluh kapiler. Fagositosis, yaitu dapat membunuh kuman dengan cara memakannya. Jumlah leukosit normal adalah 4.000 – 10.000 per mm3 darah. Saat terjadi infeksi, jumlahnya dapat melebihi 10.000 per mm3 darah yang disebut leukositosis. Jika kadar leukosit kurang dari 4.000 per mm3 disebut
menderita penyakit leukopenia. Misalnya karena infeksi penyakit AIDS. Jika kadar leukosit di atas 200.000 per mm3 disebut menderita kanker darah atau leukemia.
3) Trombosit, berperan dalam pembekuan darah ketika terjadi luka. Trombosit dibentuk di sumsum tulang belakang dan dapat hidup selama 8 hari. Bentuknya bulat atau lonjong dan tidak berinti. Skema Pembekuan darah :

Setiap komponen darah mempunyai fungsi tertentu, sehingga fungsi darah beraneka macam, yaitu sebagai berikut :
1) Sel-sel darah merah mengangkut oksigen dari paru-paru ke jantung dan ke seluruh tubuh.
2) Plasma darah, mengangkut sari makanan dari usus ke hati kemudian ke seluruh tubuh, urea dari hati ke ginjal untuk dikeluarkan bersama urin, dan hormon dari kelenjar endokrin ke seluruh tubuh.
3) Fagositosis, yaitu menelan kuman penyakit dan zat asing yang masuk dalam tubuh.
4) Limfosit menghasilkan antibodi untuk membunuh kuman dan antitoksin untuk menetralkan racun.
5) Melakukan pembekuan darah ketika terjadi luka. Yang berperan penting adalah trombosit.
6) Menjaga kestabilan suhu tubuh, yaitu berkisar pada 37°C walaupun suhu lingkungan berubah. Darah mampu menyebarkan energi panas secara merata ke seluruh tubuh.
3. Golongan Darah
Karl Landsteiner (1968 – 1947), seorang ahli dari Austria, menemukan cara penggolongan darah dengan sistem AB0. Menurut beliau, darah dapat dibedakan menjadi golongan darah A, B, AB, dan 0 (nol). Penentuan golongan darah berdasarkan kandungan Aglutinogen  (antigen) dan Aglutinin (antibodi) dalam darah. Aglutinogen merupakan protein dalam sel darah merah yang dapat digumpalkan oleh aglutinin. Ada dua jenis aglutinogen pada darah yaitu aglutinogen A dan aglutinogen B. Aglutinin merupakan protein di dalam plasma darah yang menggumpalkan aglutinogen. Aglutinin berfungsi sebagai zat antibodi. Terdapat dua macam aglutinin yaitu aglutinin α (alfa) dan aglutinin β (beta). Aglutinin α disebut juga serum anti A yang akan menggumpalkan aglutinogen A. Sedangkan aglutinin β disebut juga serum anti B yang akan menggumpalkan aglutinogen B.

 

Tranfusi darah adalah proses penyaluran darah dari orang satu ke orang yang lainnya. Donor berarti pemberi dalam tranfusi darah dan resipien berarti penerima dalam tranfusi darah.

 


Golongan darah 0 disebut donor universal, artinya secara teori dapat ditransfusikan ke semua golongan darah tanpa digumpalkan oleh resipien. Hal ini disebabkan karena golongan darah 0 tidak mengandung aglutinogen. Sedangkan golongan darah AB disebut resipien universal, karena secara teori dapat menerima transfusi darah dari golongan apa saja. Hal ini disebabkan karena golongan AB tidak mengandung aglutinin sehingga tidak akan menggumpalkan darah jenis apapun dari donor.

4. Sistem Peredaran Getah Bening
Fungsi sistem peredaran getah bening (limfa)adalah sebagai berikut :
1. Untuk sistem pertahanan tubuh.
2. Mengangkut kembali cairan tubuh, cairan plasma darah, sel darah putih yang berada di luar pembuluh darah, dan mengangkut lemak dari usus ke dalam sistem peredaran darah.
Cairan limfa mengandung sel-sel darah putih yang berfungsi mematikan kuman penyakit yang masuk ke dalam tubuh. Cairan ini keluar dari pembuluh darah dan mengisi ruang antarsel sehingga membasahi seluruh jaringan tubuh.
Pembuluh limfa mempunyai banyak katup dan terdapat pada semua jaringan tubuh, kecuali pada sistem saraf pusat. Kelenjar limfa berfungsi untuk menghasilkan sel darah putih dan menjaga agar tidak terjadi infeksi lebih lanjut.
Alat tubuh yang mempunyai fungsi yang sama dengan kelenjar limfa yaitu limpa dan tonsil. Limpa merupakan sebuah kelenjar yang terletak di belakang lambung dan berwarna ungu. Fungsinya antara lain sebagai tempat penyimpanan cadangan sel darah, membunuh kuman penyakit, pembentukan sel darah putih dan antibodi, dan tempat pembongkaran sel darah merah
yang sudah mati.
Tonsil atau amandel terletak di bagian kanan dan kiri pangkal tenggorokan. Tonsil yang berada di belakang anak tekak yaitu di dalam rongga hidung disebut polip hidung. Fungsi tonsil adalah untuk mencegah infeksi yang masuk melalui hidung, mulut, dan tenggorokan.
5. Kelainan pada Peredaran Darah
Beberapa kelainan pada sistem peredaran darah adalah sebagai berikut :
a. Anemia, merupakan keadaan tubuh yang kekurangan hemoglobin atau sel darah merah. Kadar hemoglobin yang rendah menyebabkan tubuh kekurangan oksigen sehingga tubuh akan terasa lesu, kepala pusing, dan muka pucat. Perdarahan yang berat juga dapat mengakibatkan anemia. Selain itu anemia dapat terjadi akibat terganggunya produksi eritrosit.
b. Serangan jantung, ditandai dengan sakit pada bagian dada, gelisah, pucat, dan kulit terasa dingin. Serangan jantungnya hebat dan tidak segera mendapat pertolongan dapat menimbulkan gagalnya jantung memompa darah. Faktor-faktor yang meningkatkan resiko terkena serangan jantung adalah tekanan darah tinggi, kadar kolesterol tinggi, merokok, penyakit diabetes melitus, kegemukan, dan kurang olahraga.
c. Varises, yaitu pelebaran pembuluh vena terutama di bagian kaki. Pada varises yang parah, pembuluh vena tampak melebar dan berkelok-kelok. Varises disebabkan oleh cacat/kerusakan pada katup vena sejak lahir. Varises juga sering terjadi karena bertambahnya beban vena akibat terlalu banyak berdiri, kehamilan, dan sebagainya. Pelebaran vena pada bagian anus disebut wasir atau ambeian.
d. Tekanan darah rendah (hipotensi), yaitu keadaan tekanan darah yang di bawah normal. Gejala hipotensi adalah lesu, pusing, dan gangguan penglihatan, bahkan sampai pingsan. Penyebabnya dapat karena terlalu banyak meminum obat penurun tekanan darah, muntaber, dan pendarahan.
e. Tekanan darah tinggi (hipertensi), yaitu keadaan tekanan darah yang melebihi tekanan normal. Penyebab hipertensi adalah nikotin pada rokok, faktor keturunan, stress, kelebihan berat badan, kelebihan garam, kurang olahraga dan kelebihan obat-obatan.


Sumber BSE (Buku Sekolah Elektronik)

Digg Google Bookmarks reddit Mixx StumbleUpon Technorati Yahoo! Buzz DesignFloat Delicious BlinkList Furl

1 komentar: on "Sistem Peredaran Darah pada Manusia"

farah zahruna mengatakan...
Mengapa peredaran darah keciL tekanan darahnya menjadi keciL dan besar sajja?? tidak paling besar atau paling kecil?
:a: :b: :c: :d: :e: :f: :g: :h: :i: :j: :k: :l: :m: :n: :o: :p: :q:
Poskan Komentar


Ada yang ditanyakan...?
Tulis aja di bawah ini....





                                                   PUISI
                                         SAHABAT PERGI


Daun-daunpun berguguran
Diterpa angin yang melenakan perasaan
Kini aku dalam kegalauan hati
Sahabat yang berarti telah pergi
Hilang terhapus embun pagi

Kemarin masih dengan tawa indahnya
Hibur hatiku dari kesedihan ku
Sahabatku tawaku..........Air mataku
Juga bagian dari hatiku

Serasa bangun dari mimpi yang indah
Saat yang kujumpai hanya kenangannya
Ingatku kemarin

Saat aku mengantarkanya
Dalam tidurku ia tersenyum
Seakan memenggilku lirih
selamat tinggal sahbatku


STRUKTUR ATOM, NOMOR MASSA, NOMOR ATOM, DAN KONFIGURASI ELEKTRON

 
 
 
 
 
 
24 Votes

1.       Struktur Atom
Atom adalah partikel terkecil penyusun materi. Atom terdiri atas beberapa partikel dasar, yaitu elektron, proton, dan neutron. Adanya partikel-partikel inilah yang menyebabkan atom mempunyai sifat listrik, sebab elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif, dan neutron tidak bermuatan.
Atom unsur yang satu berbeda dengan atom unsur yang lain disebabkan adanya perbedaan susunan partikel subatom yang menyusunnya.
                   a.      Elektron ( )
Tahun 1838, Michael Faraday mengemukakan bahwa atom memupnyai muatan listrik. Atom-atom gas hanya dapat menghantarkan listrik dan menyala terang  pada tekanan rendah dan tegangan tinggi.
Tahun 1858, Heinrich Geissler dan  Julius Plucker membuat percobaan dengan mengunakan dua plat logam. Plat yang bermuatan positif disebut anode dan plat yang bermuatan negatif disebut katode. Kedua plat kemudian ditempatkan dalam tabung gelas yang dihampakan, dimana kemudian kedalamnya dimasukkan gas bertekanan rendah. Ketika dihubungkan dengan listrik tegangan tinggi, maka timbullah pancaran sinar dari katodemenuju anode. Sinar itulah yang disebut sinar katode.
Pada tahun 1891, George J. Stoney menamakan partikel sinar katode dengan nama elektron. Selanjutnya pada tahun 1897, Joseph John Thomson mengganti katode yang digunakan Geissler dan Plucker dengan berbagaimacam logam yang ternyata menghasilkan sinar katode yang sama. Hal ini membuktikan bahwa memang betul bahwa elektron merupakan partikel penyusun atom.            J.J Thomson juga berhasil menemukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron yaitu  C g-1. Hasil eksperimen Thomson ditindaklanjuti oleh Robert Andrew Millikan pada tahun 1908 yang dikenal dengan Model Percobaan Tetes Minyak Millikan, yang berhasil menemukan muatan elektron yaitu sebesar 1,6.10-19 Coulumb.
Berdasarkan ekperimen tersebut di atas, maka massa elektron (m) dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut :
 maka
Massa elektron (m)      =     
                           =       9,11.10-28 g
Sehingga massa elektron adalah 9,11.10-28 gram, harga ini kira-kira  massa atom hidrogen.


Dari beberapa percobaan yang dilakukan diketahui beberapa sifat sinar katode yaitu sebagai berikut :
1)        Dipancarkan oleh plat bermuatan negatif dalam tabung hampa apabila dilewati listrik bertegangan tinggi.
2)        Berjalan dalam garis lurus
3)        Dapat memendarkan berbagai jenis zat termasuk gelas
4)        Bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet
5)        Memiliki sifat cahaya dan sifat materi
6)        Tidak tergantung pada jenis gas dan jenis elektrode.
                   b.      Proton ( )
Tahun 1886, Eugene Goldstein membuat percobaan yang sama seperti yang dilakukan J.J Thomson, tetapi dengan memberi lubang pada katode dan mengisi tabung dengan gas hidrogen. Dari percobaan ini didapat sinar yang diteruskan merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif (dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif) yang disebut sinar anode. Sinar anode yang bermuatan positif ini selanjutnya disebut proton.
Beberapa sifat sinar anode yang dapat diketahui adalah sebagai berikut :
1)        Dibelokkan dalam medan listrik dan medan magnet
2)        Merupakan radiasi partikel
3)        Bermuatan positif
4)        Bergantung pada jenis gas dalam tabung
Apabila muatan proton adalah 1,6022.10-19 C, maka massa proton dapat ditentukan sebagai berikut :
 maka
Massa proton (m)         =     
                           =       1,6726.10-24 g
Sehingga massa proton adalah 1,6726.10-24 gram, harga ini kira-kira 1.836 x massa elektron = 1,007276
                   c.      Neutron ( )
Tahun 1932, James Chadwick melakukan ekperimen/percobaan dengan menembakkan partikel alfa (a) pada lempeng berilium (Be), ternyata setelah ditembakkan dengan partikel tersebut, berilium memancarkan suatu partikel yang berdaya tembus besar dan tidak dipengaruhi oleh medan listrik, hal ini membuktikan bahwa ada partikel inti yang massanya sama dengan proton, tetapi tidak mempunyai muatan sehingga partile itu ia beri nama sebagai neutron. Proton dan elektron adalah partikel penyusun inti atom yang dikenal dengan istilah nukleon.
  1. 2.       Kategori Unsur
Unsur adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana dengan cara kimia biasa. Unsur dapat berubah menjadi unsur lain melalui reaksi inti (nuklir)
Pada suhu kamar (± 25oC) beberapa unsur dapat berupa gas (gasses), cairan (liquid), dan padatan (solid). Unsur ada yang mempunyai kerapatan sangat rendah, ada yang keras, lunak, dan sebagainya. Secara umum, unsur dapat digolongkan dalam 3 (tiga) kategori yaitu logam, nonlogam dan metaloid.
  1. a.        Logam
Logam mempunyai beberapa sifat fisik, yaitu :
1)          Pada suhu kamar berwujud padat
2)          Merupakan penghantar listrik yang baik
3)          Merupakan penghantar panas yang baik
4)          Mempunyai kilap logam
5)          Dapat ditempa menjadi membran yang sangat tipis (maleabilitas)
6)          Dapat diregangkan jika ditarik (duktilitas)

  1. b.        Nonlogam
Unsur nonlogam umumnya ditemukan dalam bentuk senyawa serta mempunyai beberapa sifat fisik, yaitu :
1)        Bersifat isolator kecuali karbon (C) yang bersifat semikunduktor. Khusus unsur karbon, di alam terdapat dalam 2 (dua) alotrop, yaitu grafit dan intan. Alotrop adalah dua bentuk atau lebih molekul/kristal dari suatu unsur tertentu yang memiliki sifat fisik dan kimia berlainan.
2)        Tidak mempunyai kilap logam
3)        Sangat mudah rapuh
4)        Umumnya berwujud gas
5)        Tidak dapat ditarik
  1. c.        Metaloid
Unsur metaloid umumnya disebut juga sebagai semimetal, yaitu unsur peralihan dari logam ke nonlogam sehingga sebagian memiliki sifat logam dan sebagian mempunyai sifat nonlogam. Contoh unsur yang paling dikenal adalah Silikon (Si). Unsur metaloid banyak dipergunakan dalam industri elektronik karena mempunyai sifat semikunduktor (penghantar listrik, namun tidak sebaik logam).
  1. 3.       Nomor Atom dan Nomor Massa
Unsur adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana dengan cara kimia biasa. Unsur dapat berubah menjadi unsur lain melalui reaksi inti (nuklir).
Di dalam inti terdapat proton dan neutron yang menentukan besarnya massa sebuah atom. Jumlah proton atau muatan positif yang terdapat dalam inti atom ditunjukkan oleh Nomor Atom (NA atau Z). Untuk atom yang netral jumlah muatan positif (proton) sama dengan jumlah muatan negatif (elektron). Jumlah total keseluruhan proton dan neutron yang terdapat dalam inti atom ditunjukkan oleh Nomor Massa (NM atau A).
Penulisan simbol atom yang dilengkapi dengan nomor massa dan nomor atom dapat ditulis sebagai berikut :
dimana;         A = Nomor Massa, Z = Nomor Atom , dan                X = lambang unsur
Perlu diketahui bahwa pada atom netral akan memiliki jumlah proton (p) dan elektron (e) yang sama dengan Nomor Massa (Z) sehingga  Z = p = e
Contoh 1. :
Jika atom X diketahui mempunyai 12 elektron. Tentukan Nomor Massa (Z) dan proton (p) unsur tersebut?
Jawab :
Elektron X = 12.
Jika e = p = Z, maka proton (p) = 12, dan Nomor Massa (Z) = 12
Nomor Massa (A) menunjukkan jumlah nukleon yaitu jumlah  proton (p) dan neutron (n) dalam inti atom. Jumlah nukleon dalam suatu unsur dilambangkan sebagai berikut :
A = p + n; karena p = Z, maka
A = Z + n
Contoh 2. :
Jika atom X diketahui mempunyai 12 elektron dan Nomor Massa 25. Tentukan neutron (n) unsur tersebut?
Jawab :
Elektron unsur X = 12, maka  proton (p) unsur X = 12
Nomor Massa (A) = 25
Jika A = p + n, maka
n     =   A – p
n     =   25 – 12
n     =   13, sehingga jumlah neutron (n) unsur X adalah 13
Atom netral mempunyai jumlah proton yang sama dengan jumlah elektronnya. Jika suatu atom melepaskan elektronnya, maka atom tersebut akan bermuatan positif (+) yang disebut sebagai Kation, (sebab jumlah proton lebih banyak dari jumlah elektron). Namun jika atom menangkap elektron, maka atom tersebut akan bermuatan negatif (-) yang disebut sebagai Anion, (sebab jumlah elektron lebih banyak dari proton). Perubahan tersebut hanya terjadi pada elektron, sedangkan jumlah proton dan neutron tetap sama sebab inti atom tidak berubah.
Contoh 3. :
Tentukan proton, elektron, neutron dan nomor atom dari unsur berikut : a)  b)   c)   d)   e)  
Jawab :
a)    , maka     proton        =   11
                                   elektron     =   11
                                   neutron      =   23 – 11
                                                      =   12
                                   NA             =   11
b)    , maka      proton        =   20
                                   elektron     =   20
                                   neutron      =   40– 20
                                                      =   20
                                   NA             =   20
c)     maka    proton        =   11
                                   elektron     =   11 – 1
                                                      =   10
                                   neutron      =   23 – 11
                                                      =   12
                                   NA             =   11
c)      maka proton        =   20
                                   elektron     =   20 – 2
                                                      =   18
                                   neutron      =   40– 20
                                                      =   20
                                   NA             =   20
e)       maka proton        =   17
                                   elektron     =   17 + 2
                                                      =   19
                                   neutron      =   35– 17
                                                      =   18
                                   NA             =   17
  1. 4.       Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron adalah susunan elektron dalam atom. Susunan ini ditentukan oleh jumlah elektron yang bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan yang disebut kulit atom.
Kulit pertama diberi nama K, selanjutnya L, M, N, dst. Aturan pengisian jumlah elektron maksimum per kullit diperkenalkan oleh Pauli, dengan memakai rumum 2n2, dimana n = kulit atom. Berikut Jumlah elektron maksimum per kulit :
Kulit
Nomor Kulit
Rumusan 2n2
Elektron Maksimum
K
1
2.(1)2
2.(1) = 2
L
2
2.(2)2
2.(4) = 8
M
3
2.(3)2
2.(9) = 18
N
4
2.(4)2
2.(16) = 32
O
5
2.(5)2
2.(25) = 50
P
6
2.(6)2
2.(36) = 72
Q
7
2.(7)2
2.(49) = 98
R
8
2.(8)2
2.(64) = 128
S
9
2.(9)2
2.(81) = 162
T
10
2.(10)2
2.(100) = 200

Selanjutnya, pengisian elektron per kulit harus berdasarkan aturan Aufbau, (pengisian elektron dimulai dari tingkat energi terendah ke tingkat energi tertinggi).
Tata Cara Penulisan Konfigurasi Elektron :
1)        Ketahui dahulu nomor atom unsur
2)        Tulislah perlambangan unsur dan nomor atomnya ( Cth.: 3Li)
3)        Isi elekton sesuai kulit dimulai dari Kulit K
4)        Kulit K harus terlebih dahulu diisi maksimum sesuai aturan Pauli
5)        Jika atom memiliki lebih dari 2 elektron, maka sisa elektron dimasukkan ke kulit berikutnya sampai mencapai maksimum
6)        Jika sisa elektron sesudah dimasukkan ke kuoit berikutnya tidak dapat mencapai maksimum, maka diisi dengan elektron maksimum di kulit sebelumnya
7)        Selanjutnya jika kulit sebelumnya tidak memenuhi elektron maksimum, maka ditulis sebagai sisa pada kulit selanjutnya.

Contoh 4 :
Tentukan konfigurasi elektron unsur berikut ini
1H, 3Li, 7N, 13Al, 34Se, 35Br, dan 37Rb
Jawab :
                         K         L         M         N         O         P
1H          =         1
3Li         =         2          1
7N          =         2          5
13Al       =         2          8          3
34Se      =         2          8        18         6
35Br       =         2          8        18         7
37Rb      =         2          8        18         8          1

  1. 5.       Elektron Valensi (eV)
Elektron valensi adalah jumlah elektron maksimum pada kulit terluar atom (Jumlah elektron pada kulit terluar/yang paling akhir ditulis pada konfigurasi elektron).
Atom-atom yang memiliki elektron valensi yang sama akan memiliki sifat kimia yang relatif sama/mirip, sebab elektron valensi menentukan sifat kimia suatu atom atau cara atom bereaksi denan atom lain pada saat membentuk ikatan.
Elektron valensi juga dipakai untuk menentukan/mengetahui letak Golongan suatu atom pada Tabel Sistem Periodik Unsur.
Contoh 5 :
Tentukan konfigurasi elektron dan Elektron valensi unsur berikut ini
1H, 3Li, 7N, 13Al, 34Se, 35Br, dan 37Rb
Jawab :
                         K         L         M         N         O         P            Elektron
                                                                                                   Valensi
1H          =         1                                                                              1
3Li         =         2          1                                                                  1
7N          =         2          5                                                                  5
13Al       =         2          8          3                                                       3
34Se      =         2          8        18         6                                           6
35Br       =         2          8        18         7                                           7
37Rb      =         2          8        18         8                                           8
Bila unsur X mempunyai 14 proton, 14 elektron dan 14 neutron. Tentukan cara menuliskan lambang unsur tersebut.
  1. Tentukan nomor atom jika suatu unsur mempunyai jumlah kulit 3 dan elektron valensi 6


RANGKUMAN
  1. 1.      Banyaknya proton dalam inti atom suatu unsur dapat dilihat dari nomor atomnya.
  2. 2.      Untuk atom netral jumlah proton sama dengan jumlah elektronnya
  3. 3.      Namor Massa (NM) atau (A) menunjukkan jumlah nukleon (proton + neutron) yang terdapat dalam inti atom
  4. 4.      Suatu atom disimbolkan dengan  , A= Nomor Massa, Z=Nomor Atom, X=lambang Unsur
  5. 5.      Elektron mempunyai massa yang sangat kecil bila dibandingkan dengan massa hidrogen yaitu sebesar  massa hidrogen
  6. 6.      Elektron-elektron mengelilingi inti atom dan beredar pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom.
  7. 7.      Kulit atom dimulai dengan kulit K, L, M, N, O, P, dst.
  8. 8.      Elektron maksimum yang dapat menempati kulit harus memenuhi aturan Pauli yaitu 2n2.
  9. 9.      Pengisian elektron maksimum per kulit harus sesuai dengan aturan Aufbau, yaitu dimulai dari tingkat energi terendah ke tingkat energi tertinggi.
  10. 10.    Konfigurasi elektron adalah adalah susunan elektron dalam atom. Susunan ini ditentukan oleh jumlah elektron yang bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan yang disebut kulit atom.
  11. 11.    Elektron valensi adalah jumlah elektron maksimum pada kulit terluar atom (Jumlah elektron pada kulit terluar/yang paling akhir ditulis pada konfigurasi elektron).
Selamat datang di Wikipedia bahasa Indonesia
[tutup]

Hukum gerak Newton

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Hukum Newton pertama dan kedua, dalam bahasa Latin, dari edisi asli journal Principia Mathematica tahun 1687.
Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad,[1] dan dapat dirangkum sebagai berikut:
  1. Hukum Pertama: setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut.[2][3][4] Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan).
  2. Hukum Kedua: sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.
  3. Hukum Ketiga: gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.
Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687.[5] Newton menggunakan karyanya untuk menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda fisik maupun sistem.[6] Contohnya dalam jilid tiga dari naskah tersebut, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak dengan hukum gravitasi umum, ia dapat menjelaskan hukum pergerakan planet milik Kepler.

Daftar isi

Tinjauan

Hukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel,[7] dalam evaluasi pergerakan misalnya, panjang benda tidak dihiraukan, karena obyek yang dihitung dapat dianggap kecil, relatif terhadap jarak yang ditempuh. Perubahan bentuk (deformasi) dan rotasi dari suatu obyek juga tidak diperhitungkan dalam analisisnya. Maka sebuah planet dapat dianggap sebagai suatu titik atau partikel untuk dianalisa gerakan orbitnya mengelilingi sebuah bintang.
Dalam bentuk aslinya, hukum gerak Newton tidaklah cukup untuk menghitung gerakan dari obyek yang bisa berubah bentuk (benda tidak padat). Leonard Euler pada tahun 1750 memperkenalkan generalisasi hukum gerak Newton untuk benda padat yang disebut hukum gerak Euler, yang dalam perkembangannya juga dapat digunakan untuk benda tidak padat. Jika setiap benda dapat direpresentasikan sebagai sekumpulan partikel-partikel yang berbeda, dan tiap-tiap partikel mengikuti hukum gerak Newton, maka hukum-hukum Euler dapat diturunkan dari hukum-hukum Newton. Hukum Euler dapat dianggap sebagai aksioma dalam menjelaskan gerakan dari benda yang memiliki dimensi.[8]
Ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya, efek dari relativitas khusus harus diperhitungkan. [9]

Hukum pertama Newton

Walter Lewin menjelaskan hukum pertama Newton.(MIT Course 8.01)[10]
Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

Hukum I: Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya.[11]
Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:

\sum \mathbf{F} = 0 \Rightarrow \frac{d \mathbf{v} }{dt} = 0.
Artinya :
  • Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
  • Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum pertama newton adalah penjelasan kembali dari hukum inersia yang sudah pernah dideskripsikan oleh Galileo. Dalam bukunya Newton memberikan penghargaan pada Galileo untuk hukum ini. Aristoteles berpendapat bahwa setiap benda memilik tempat asal di alam semesta: benda berat seperti batu akan berada di atas tanah dan benda ringan seperti asap berada di langit. Bintang-bintang akan tetap berada di surga. Ia mengira bahwa sebuah benda sedang berada pada kondisi alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda bergerak pada garis lurus dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar benda tersebut yang terus mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan berhenti bergerak. Tetapi Galileo menyadari bahwa gaya diperlukan untuk mengubah kecepatan benda tersebut (percepatan), tapi untuk mempertahankan kecepatan tidak diperlukan gaya. Sama dengan hukum pertama Newton : Tanpa gaya berarti tidak ada percepatan, maka benda berada pada kecepatan konstan.

Hukum kedua Newton

Walter Lewin menjelaskan hukum dua Newton dengan menggunakan gravitasi sebagai contohnya.(MIT OCW)[12]
Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan banyaknya perubahan momentum linier p terhadap waktu :
\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}(m\mathbf v)}{\mathrm{d}t},
Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan,[13][14][15] variabel massa (sebuah konstan) dapat dikeluarkan dari operator diferensial dengan menggunakan aturan diferensiasi. Maka,
\mathbf{F} = m\,\frac{\mathrm{d}\mathbf{v}}{\mathrm{d}t} = m\mathbf{a},
Dengan F adalah total gaya yang bekerja, m adalah massa benda, dan a adalah percepatan benda. Maka total gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan percepatan yang berbanding lurus.
Massa yang bertambah atau berkurang dari suatu sistem akan mengakibatkan perubahan dalam momentum. Perubahan momentum ini bukanlah akibat dari gaya. Untuk menghitung sistem dengan massa yang bisa berubah-ubah, diperlukan persamaan yang berbeda.
Sesuai dengan hukum pertama, turunan momentum terhadap waktu tidak nol ketika terjadi perubahan arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran. Contohnya adalah gerak melingkar beraturan. Hubungan ini juga secara tidak langsung menyatakan kekekalan momentum: Ketika resultan gaya yang bekerja pada benda nol, momentum benda tersebut konstan. Setiap perubahan gaya berbanding lurus dengan perubahan momentum tiap satuan waktu.
Hukum kedua ini perlu perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan, karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum sebenarnya.

Impuls

Impuls J muncul ketika sebuah gaya F bekerja pada suatu interval waktu Δt, dan dirumuskan sebagai[16][17]
 \mathbf{J} = \int_{\Delta t} \mathbf F \,\mathrm{d}t .
Impuls adalah suatu konsep yang digunakan untuk menganalisis tumbukan.[18]

Sistem dengan massa berubah

Sistem dengan massa berubah, seperti roket yang bahan bakarnya digunakan dan mengeluarkan gas sisa, tidak termasduk dalam sistem tertutup dan tidak dapat dihitung dengan hanya mengubah massa menjadi sebuah fungsi dari waktu di hukum kedua.[14] Alasannya, seperti yang tertulis dalam An Introduction to Mechanics karya Kleppner dan Kolenkow, adalah bahwa hukum kedua Newton berlaku terhadap partikel-partikel secara mendasar.[15] Pada mekanika klasik, partikel memiliki massa yang konstant. Dalam kasus partikel-partikel dalam suatu sistem yang terdefinisikan dengan jelas, hukum Newton dapat digunakan dengan menjumlahkan semua partikel dalam sistem:
\mathbf{F}_{\mathrm{total}} = M\mathbf{a}_\mathrm{pm}
dengan Ftotal adalah total gaya yang bekerja pada sistem, M adalah total massa dari sistem, dan apm adalah percepatan dari pusat massa sistem.
Sistem dengan massa yang berubah-ubah seperti roket atau ember yang berlubang biasanya tidak dapat dihitung seperti sistem partikel, maka hukum kedua Newton tidak dapat digunakan langsung. Persamaan baru digunakan untuk menyelesaikan soal seperti itu dengan cara menata ulang hukum kedua dan menghitung momentum yang dibawa oleh massa yang masuk atau keluar dari sistem:[13]
\mathbf F + \mathbf{u} \frac{\mathrm{d} m}{\mathrm{d}t} = m {\mathrm{d} \mathbf v \over \mathrm{d}t}
dengan u adalah kecepatan dari massa yang masuk atau keluar relatif terhadap pusat massa dari obyek utama. Dalam beberapa konvensi, besar (u dm/dt) di sebelah kiri persamaan, yang juga disebut dorongan, didefinisikan sebagai gaya (gaya yang dikeluarkan oleh suatu benda sesuai dengan berubahnya massa, seperti dorongan roket) dan dimasukan dalam besarnya F. Maka dengan mengubah definisi percepatan, persamaan tadi menjadi
\mathbf F = m \mathbf a.

Sejarah

Hukum kedua Newton dalam bahasa aslinya (latin) berbunyi:
Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
Diterjmahkan dengan cukup tepat oleh Motte pada tahun 1729 menjadi:

Law II: The alteration of motion is ever proportional to the motive force impress'd; and is made in the direction of the right line in which that force is impress'd.
Yang dalam Bahasa Indonesia berarti:

Hukum Kedua: Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan benda.

Hukum ketiga Newton

Hukum Ketiga Newton. Para pemain sepatu luncur es memberikan gaya pada satu sama-lain dengan besar yang sama tapi berlawanan arah.
Penjelasan hukum ketiga Newton.[19]
Lex III: Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse æquales et in partes contrarias dirigi.
Hukum ketiga : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah.
Benda apapun yang menekan atau menarik benda lain mengalami tekanan atau tarikan yang sama dari benda yang ditekan atau ditarik. Kalau anda menekan sebuah batu dengan jari anda, jari anda juga ditekan oleh batu. Jika seekor kuda menarik sebuah batu dengan menggunakan tali, maka kuda tersebut juga "tertarik" ke arah batu: untuk tali yang digunakan, juga akan menarik sang kuda ke arah batu sebesar ia menarik sang batu ke arah kuda.
Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berbeda,[20] maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya yang diberikan sama, percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya lebih kecil akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton. Dua gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama. Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.

\sum \mathbf{F}_{a,b}  = - \sum \mathbf{F}_{b,a}
Dengan
Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
Fb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum kekekalan momentum,[21] namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui teorema Noether dari relativitas Galileo dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika medan gaya memiliki momentum, dan dalam mekanika kuantum.

Pentingnya hukum Newton dan jangkauan validitasnya

Hukum-hukum Newton sudah di verifikasi dengan eksperimen dan pengamatan selama lebih dari 200 tahun, dan hukum-hukum ini adalah pendekatan yang sangat baik untuk perhitungan dalam skala dan kecepatan yang dialami oleh manusia sehari-hari. Hukum gerak Newton dan hukum gravitasi umum dan kalkulus, (untuk pertama kalinya) dapat memfasilitasi penjelasan kuantitatif tentang berbagai fenomena-fenomena fisis.
Ketiga hukum ini juga merupakan pendekatan yang baik untuk benda-benda makroskopis dalam kondisi sehari-hari. Namun hukum newton (digabungkan dengan hukum gravitasi umum dan elektrodinamika klasik) tidak tepat untuk digunakan dalam kondisi tertentu, terutama dalam skala yang amat kecil, kecepatan yang sangat tinggi (dalam relativitas khususs, faktor Lorentz, massa diam, dan kecepatan harus diperhitungkan dalam perumusan momentum) atau medan gravitasi yang sangat kuat. Maka hukum-hukum ini tidak dapat digunakan untuk menjelaskan fenomena-fenomena seperti konduksi listrik pada sebuah semikonduktor, sifat-sifat optik dari sebuah bahan, kesalahan pada GPS sistem yang tidak diperbaiki secara relativistik, dan superkonduktivitas. Penjelasan dari fenomena-fenomena ini membutuhkan teori fisika yang lebih kompleks, termasuk relativitas umum dan teori medan kuantum.
Dalam mekanika kuantum konsep seperti gaya, momentum, dan posisi didefinsikan oleh operator-operator linier yang beroperasi dalam kondisi kuantum, pada kecepatan yang jauh lebih rendah dari kecepatan cahaya, hukum-hukum Newton sama tepatnya dengan operator-operator ini bekerja pada benda-benda klasik. Pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya, hukum kedua tetap berlaku seperti bentuk aslinya F = dpdt, yang menjelaskan bahwa gaya adalah turunan dari momentum suatu benda terhadap waktu, namun beberapa versi terbaru dari hukum kedua tidak berlaku pada kecepatan relativistik.

Hubungan dengan hukum kekekalan

Di fisika modern, hukum kekekalan dari momentum, energi, dan momentum sudut berlaku lebih umum daripada hukum-hukum Newton, karena mereka berlaku pada cahaya maupun materi, dan juga pada fisika klasik maupun fisika non-klasik.
Secara sederhana, "Momen, energi, dan momentum angular tidak dapat diciptakan atau dihilangkan."
Karena gaya adalah turunan dari momen, dalam teori-teori dasar (seperti mekanika kuantum, elektrodinamika kuantum, relativitas umum, dsb.), konsep gaya tidak penting dan berada dibawah kekekalan momentum.
Model standar dapat menjelaskan secara terperinci bagaimana tiga gaya-gaya fundamental yang dikenal sebagai gaya-gaya gauge, berasal dari pertukaran partikel virtual. Gaya-gaya lain seperti gravitasi dan tekanan degenerasi fermionic juga muncul dari kekekalan momentum. Kekekalan dari 4-momentum dalam gerak inersia melalui ruang-waktu terkurva menghasilkan yang kita sebut sebagai gaya gravitasi dalam teori relativitas umum.
Kekekalan energi baru ditemukan setelah hampir dua abad setelah kehidupan Newton, adanya jeda yang cukup panjang ini disebabkan oleh adanya kesulitan dalam memahami peran dari energi mikroskopik dan tak terlihat seperti panas dan cahaya infra-merah.

Lihat juga

Referensi dan catatan kaki

  1. ^
  2. ^ Halliday
  3. ^ Browne, Michael E. (1 Juli 1999) (Series: Schaum's Outline Series). Schaum's outline of theory and problems of physics for engineering and science. McGraw-Hill Companies. hlm. 58. ISBN 9780070084988.
  4. ^ Holzner, Steven (1 Desember 2005). Physics for Dummies. Wiley, John & Sons, Incorporated. hlm. 64. ISBN 9780764554339.
  5. ^ Lihat Principia secara daring di Andrew Motte Translation
  6. ^ Andrew Motte translation of Newton's Principia (1687) Axioms or Laws of Motion
  7. ^ [...]while Newton had used the word 'body' vaguely and in at least three different meanings, Euler realized that the statements of Newton are generally correct only when applied to masses concentrated at isolated points;Truesdell, Clifford A.; Becchi, Antonio; Benvenuto, Edoardo (2003). Essays on the history of mechanics: in memory of Clifford Ambrose Truesdell and Edoardo Benvenuto. New York: Birkhäuser. hlm. 207. ISBN 3764314761.
  8. ^ Lubliner, Jacob (2008). Plasticity Theory (Revised Edition). Dover Publications. ISBN 0486462900.
  9. ^ In making a modern adjustment of the second law for (some of) the effects of relativity, m would be treated as the relativistic mass, producing the relativistic expression for momentum, and the third law might be modified if possible to allow for the finite signal propagation speed between distant interacting particles.
  10. ^ Walter LewinNewton’s First, Second, and Third Laws. MIT Course 8.01: Classical Mechanics, Lecture 6. (ogg) [[videotape]]. Cambridge, MA USA: MIT OCW. Diakses pada December 23, 2010. Adegan terjadi pada 0:00–6:53.
  11. ^ Isaac Newton, The Principia, A new translation by I.B. Cohen and A. Whitman, University of California press, Berkeley 1999.
  12. ^ Lewin, Newton’s First, Second, and Third Laws, Lecture 6. (6:53–11:06)
  13. ^ a b Plastino, Angel R. (1992). "On the use and abuse of Newton's second law for variable mass problems". Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy (Netherlands: Kluwer Academic Publishers) 53 (3): 227–232. doi:10.1007/BF00052611. ISSN 0923-2958. Bibcode1992CeMDA..53..227P. "We may conclude emphasizing that Newton's second law is valid for constant mass only. When the mass varies due to accretion or ablation, [an alternate equation explicitly accounting for the changing mass] should be used."
  14. ^ a b Halliday. Physics. 1. hlm. 199. ISBN 0471037109. "It is important to note that we cannot derive a general expression for Newton's second law for variable mass systems by treating the mass in F = dP/dt = d(Mv) as a variable. [...] We can use F = dP/dt to analyze variable mass systems only if we apply it to an entire system of constant mass having parts among which there is an interchange of mass." [Emphasis as in the original]
  15. ^ a b Kleppner, Daniel (1973). An Introduction to Mechanics. McGraw-Hill. hlm. 133–134. ISBN 0070350485. "Recall that F = dP/dt was established for a system composed of a certain set of particles[. ... I]t is essential to deal with the same set of particles throughout the time interval[. ...] Consequently, the mass of the system can not change during the time of interest."
  16. ^ Hannah, J, Hillier, M J, Applied Mechanics, p221, Pitman Paperbacks, 1971
  17. ^ Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn (2006). College Physics. Pacific Grove CA: Thompson-Brooks/Cole. hlm. 161. ISBN 0534997244.
  18. ^ WJ Stronge (2004). Impact mechanics. Cambridge UK: Cambridge University Press. hlm. 12 ff. ISBN 0521602890.
  19. ^ Lewin, Newton’s First, Second, and Third Laws, Lecture 6. (14:11–16:00)
  20. ^ C Hellingman (1992). "Newton’s third law revisited". Phys. Educ. 27 (2): 112–115. doi:10.1088/0031-9120/27/2/011. Bibcode1992PhyEd..27..112H.
  21. ^ Newton, Principia, Corollary III to the laws of motion

Bacaan lanjut

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar