PHYSICS FACTS

Mechanics
 1. Weight (force of gravity) decreases as you move away from the earth by distance squared.
 2. Mass and inertia are the same thing.
 3. Constant velocity and zero velocity means the net force is zero and acceleration is zero.
 4. Weight (in newtons) is mass x acceleration (w = mg). Mass is not weight!
 5. Velocity, displacement [s], momentum, force and acceleration are vectors.
 6. Speed, distance [d], time, and energy (joules) are scalar quantities.
 7. The slope of the velocity-time graph is acceleration.
 8. At zero (0) degrees two vectors have a resultant equal to their sum. At 180 degrees two vectors have a resultant
equal to their difference. From the difference to the sum is the total range of possible resultants.
 9. Centripetal force and centripetal acceleration vectors are toward the center of the circle- while the velocity vector is tangent to the circle.
10.An unbalanced force (object not in equilibrium) must produce acceleration.
11.The slope of the distance-tine graph is velocity.
12.The equilibrant force is equal in magnitude but opposite in direction to the resultant vector.
13.Momentum is conserved in all collision systems.
14.Magnitude is a term use to state how large a vector quantity is.

Energy

15.Mechanical energy is the sum of the potential and kinetic energy.
16.Units: a = [m/sec2], F = [kg•m/sec2] (newton), work = pe= ke = [kg•m2/sec2] (joule)
17.An ev is an energy unit equal to 1.6 x 10-19 joules
18.Gravitational potential energy increases as height increases.
19.Kinetic energy changes only if velocity changes.
20.Mechanical energy (pe + ke) does not change for a free falling mass or a swinging pendulum. (when ignoring air friction)
21.The units for power are [joules/sec] or the rate of change of energy.

Electricity

22.A coulomb is charge, an amp is current [coulomb/sec] and a volt is potential difference [joule/coulomb].
23.Short fat cold wires make the best conductors.
24.Electrons and protons have equal amounts of charge (1.6 x 10-19 coulombs each).
25.Adding a resistor in parallel decreases the total resistance of a circuit.
26.Adding a resistor in series increases the total resistance of a circuit.
27.All resistors in series have equal current (I).
28.All resistors in parallel have equal voltage (V).
29.If two charged spheres touch each other add the charges and divide by two to find the final charge on each sphere.
30.Insulators contain no free electrons.
31.Ionized gases conduct electric current using positive ions, negative ions and electrons.
32.Electric fields all point in the direction of the force on a positive test charge.
33.Electric fields between two parallel plates are uniform in strength except at the edges.
34.Millikan determined the charge on a single electron using his famous oil-drop experiment.
 35.All charge changes result from the movement of electrons not protons (an object becomes positive by losing electrons)

Magnetism
  36.The direction of a magnetic field is defined by the direction a compass needle points.
37.Magnetic fields point from the north to the south outside the magnet and south to north inside the magnet.
38.Magnetic flux is measured in webers.
39.Left hands are for negative charges and right hands are for positive charges.
 40.The first hand rule deals with the B-field around a current bearing wire, the third hand rule looks at the force on charges moving in a B-field, and the second hand rule is redundant.
41.Solenoids are stronger with more current or more wire turns or adding a soft iron core.
Wave Phenomena
42.Sound waves are longitudinal and mechanical.
43.Light slows down, bends toward the normal and has a shorter wavelength when it enters a higher (n) value medium.
44.All angles in wave theory problems are measured to the normal.
45.Blue light has more energy. A shorter wavelength and a higher frequency than red light (remember-
ROYGBIV).
46.The electromagnetic spectrum (radio, infrared, visible. Ultraviolet x-ray and gamma) are listed lowest energy to highest.
47.A prism produces a rainbow from white light by dispersion (red bends the least because it slows the least).
48.Light wave are transverse (they can be polarized).
49.The speed of all types of electromagnetic waves is 3.0 x 108 m/sec in a vacuum.
50.The amplitude of a sound wave determines its energy.51.Constructive interference occurs when two waves are zero (0) degrees out of phase or a whole number of wavelengths (360 degrees.) out of phase.
52.At the critical angle a wave will be refracted to 90 degrees.
 53.According to the Doppler effect a wave source moving toward you will generate waves with a shorter wavelength and higher frequency.
54.Double slit diffraction works because of diffraction and interference.
55.Single slit diffraction produces a much wider central maximum than double slit.
56.Diffuse reflection occurs from dull surfaces while regular reflection occurs from mirror type surfaces.
57.As the frequency of a wave increases its energy increases and its wavelength decreases.
58.Transverse wave particles vibrate back and forth perpendicular to the wave direction.
59.Wave behavior is proven by diffraction, interference and the polarization of light.
60.Shorter waves with higher frequencies have shorter periods

TOKOH FISIKA

Daniel Bernoulli, Fisikawan dari Swiss

Daniel Bernoulli adalah putra Johann Bernoulli. Ia dilahirkan di Groningen saat ayahnya memegang kursi matematika ada. Nya adalah kakak Nicolaus (II) dan Bernoulli adalah paman Jacob Bernoulli sehingga dia dilahirkan ke dalam keluarga yang hebat matematika terkemuka tetapi juga menjadi sebuah keluarga di mana ada musibah persaingan, kecemburuan dan kepahitan.

Ketika Daniel telah lima tahun keluarga asli mereka kembali ke kota Basel dimana Daniel ayahnya memenuhi matematika kiri dari kursi kosong pada kematian itu paman Jacob Bernoulli. Ketika Daniel telah lima tahun itu adik Johann (II) Bernoulli dilahirkan. Semua tiga anak-anak akan pergi ke studi matematika namun ini bukan saja Johann Bernoulli yang direncanakan untuk Daniel.

Johann Bernoulli 's ayah yang mencoba untuk memaksa Johann menjadi bisnis karir dan dia sangat kedua. Agak aneh Johann Bernoulli sekarang mencoba sama persis dengan anaknya sendiri Daniel. Namun pertama Daniel telah dikirim ke Universitas Basel pada umur 13 tahun untuk belajar filosofi dan logika. Dia itu diperoleh sarjana muda dalam ujian pada 1715 dan pergi untuk mendapatkan gelar masternya pada 1716. Daniel, seperti ayahnya, benar-benar ingin belajar matematika dan selama waktu dia belajar filosofi di Basel, dia telah belajar dari metode hitungan dari ayahnya dan kakak Nicolaus (II) Bernoulli.

Johann ditetapkan bahwa Daniel harus menjadi merchant dan ia berusaha untuk menempatkan dia dalam sebuah magang. Namun Daniel adalah sebagai sangat berlawanan dengan ini sebagai ayah sendiri telah dan segera Johann Terkait tetapi tentu tidak sejauh agar Daniel studi matematika. Johann dinyatakan bahwa tidak ada uang dalam matematika dan Daniel sehingga ia dikirim kembali ke Universitas Basel untuk belajar obat-obatan. Daniel ini tidak menghabiskan waktu belajar kedokteran di Heidelberg di Strasbourg pada 1718 dan 1719. Dia kembali ke Basel pada 1720 untuk melengkapi doktor di bidang ilmu kedokteran.

Dengan ini tahap Johann Bernoulli telah disiapkan untuk mengajar lebih anaknya sementara ia belajar matematika dan obat-obatan Daniel belajar ayahnya teori dari energi kinetis. Apa yang dia pelajari pada konservasi energi dari ayahnya ia diterapkan kepada studi medis dan Daniel wrote disertasi doktornya pada mekanik pernafasan. Jadi seperti ayahnya Daniel telah diterapkan matematika fisika untuk obat-obatan untuk mendapatkan dia doktor perubatan.

Daniel ingin memulai karir di akademis seperti ayahnya agar ia diterapkan untuk dua kursi di Basel. Nya aplikasi untuk kursi dari anatomi botani dan diputuskan oleh banyak dari menggambar dan dia sial dalam permainan kesempatan ini. Berikutnya jatuh ke kursi kosong di Basel Daniel yang diterapkan adalah untuk kursi dari logika, tetapi lagi di permainan kesempatan terakhir pemilihan oleh menggambar dari banyak pergi terhadapnya. Setelah gagal untuk mendapatkan sebuah pos akademik, Daniel pergi ke Venesia untuk belajar praktis obat-obatan.

Dalam Venice Daniel telah sangat sakit dan tidak dapat melakukan itu untuk tujuan perjalanan ke Padua untuk studi lebih lanjut dia medis. Namun, sementara di Venice dia bekerja pada matematika dan matematika pertama bekerja dimuat di saat 1724, dengan Goldbach 's bantuan, matematika latihan diterbitkan. Ini terdiri dari empat bagian yang terpisah empat topik yang menarik minat dia sementara di Venice.

Bagian pertama yang dijelaskan di permainan dan Faro-embel selain menunjukkan bahwa Daniel telah belajar mengenai kemungkinan saat ini. Bagian kedua adalah pada aliran air dari lubang dalam kontainer dan dibahas Newton 's teori (yang salah). Daniel belum menyelesaikan masalah tekanan oleh waktu tetapi ini kembali bekerja menunjukkan bahwa bunga telah bergerak di arah ini. Nya medis bekerja pada aliran darah dan tekanan darah juga beri dia bunga di aliran cairan. Bagian ketiga dari latihan matematika adalah pada Riccati persamaan diferensial sedangkan bagian akhir adalah pada pertanyaan geometri tentang angka berbatasan dengan dua arc dari lingkaran.

Sementara di Venice, Daniel juga satu jam kaca yang dirancang untuk digunakan di laut sehingga berhamburan pasir dianggap konstan bahkan ketika kapal itu macet berat di laut. Dia diserahkan pada karyanya ini ke Paris dan Akademi di 1725, tahun dia kembali ke Italia dari Basel, dia belajar bahwa ia telah memenangkan hadiah dari Akademi Paris. Daniel juga telah mencapai popularitas melalui karyanya matematika dan latihan pada kekuatan ini dia diundang untuk mengikuti rapat matematika di St Petersburg. Saudaranya Nicolaus (II) Bernoulli juga kursi yang ditawarkan dari matematika di St Petersburg sehingga pada akhir 1725 dua saudara-saudara berkunjung ke St Petersburg.

Dalam delapan bulan mereka yang mengambil janji di St Petersburg Daniel's saudara meninggal panas. Daniel telah kiri, sangat hati di hilangnya saudaranya dan juga sangat tak bahagia dengan iklim yang keras. Dia kembali ke Basel dan menulis kepada ayahnya menceritakan bagaimana dia tak bahagia dia berada di St Petersburg. Johann Bernoulli mampu untuk mengatur salah seorang murid terbaik, Leonard Euler, untuk pergi ke St Petersburg untuk bekerja dengan Daniel. Euler tiba di 1727 ini dan masa di St Petersburg, yang Daniel kiri di 1733, dia telah menjadi waktu paling produktif.

Salah satu topik yang Daniel belajar di St Petersburg adalah sistem getar. Seperti di Straub menulis:

Dari 1728, dan Bernoulli Euler mendominasi mekanik dari badan elastis dan fleksibel, yang di tahun deriving keseimbangan yang belokan untuk badan-badan ini. ... Bernoulli menentukan bentuk yang sempurna yang fleksibel thread asumsi ketika bertindak atas dengan kekuatan yang satu komponen vertikal ke melengkung dan lainnya adalah sejajar dengan arahan yang diberikan. Dengan demikian, di satu stroke ia berasal seluruh rangkaian belokan tersebut sebagai velaria, lintearia, catenaria ...

Sementara di St Petersburg ia membuat salah seorang paling terkenal penemuan ketika dia ditetapkan node yang sederhana dan frekuensi osilasi dari sistem. Dia menunjukkan bahwa gerakan dari jalur tersebut meliputi alat-alat musik yang terbatas jumlah getaran harmonis atas semua string.

Penting kedua yang bekerja Daniel dihasilkan sementara di St Petersburg merupakan salah satu kemungkinan pada ekonomi dan politik. Daniel membuat asumsi bahwa nilai moral peningkatan kekayaan seseorang adalah terbalik proporsional dengan jumlah yang kekayaan. Dia kemudian memberikan ke berbagai kendala yang berarti orang yang memiliki uang untuk membuat dan deduces masalah peningkatan moral harapan. Daniel diterapkan beberapa dari potongan dana untuk asuransi.

Diragukan lagi yang paling penting yang bekerja Daniel Bernoulli mereka ada di St Petersburg adalah karyanya pada hidrodinamika. Bahkan istilah itu sendiri adalah berdasarkan judul pekerjaan yang dihasilkan dan disebut Hydrodynamica, sebelum ia meninggalkan St Petersburg, kiri Daniel konsep salinan buku dengan printer. Namun pekerjaan tersebut tidak diterbitkan hingga 1738 dan meskipun dia cukup direvisi itu antara 1734 dan 1738, itu lebih presentasi yang ia berubah daripada substansi.

Kerja ini berisi untuk pertama kalinya yang benar analisis air mengalir dari lubang dalam kontainer. Hal ini berdasarkan prinsip konservasi energi yang ia pernah belajar dengan ayahnya pada 1720. Daniel juga dibahas dan lain mesin pompa untuk menaikkan air. Satu penemuan luar biasa muncul di Bab 10 dari Hydrodynamica dimana Daniel dibahas dasar untuk teori kinetis gas. Ia dapat memberikan dasar hukum untuk teori gas dan memberi, meskipun tidak penuh detail, persamaan negara yang ditemukan oleh Van der Waals satu abad kemudian.

Daniel Bernoulli tidak senang di St Petersburg, walaupun keuntungan yang jelas ilmiah bekerja dengan Euler. Dengan 1731 ia berlaku untuk posting di Basel tetapi nampaknya kemungkinan untuk bekerja terhadap dia dan ia akan kalah dalam undian untuk posting. Posting yang tidak satu dalam matematika maupun fisika Daniel tetapi lebih memilih untuk kembali ke Basel dan memberikan ceramah pada botani daripada tetap berada di St Petersburg. Saat ini dia adik Johann (II) Bernoulli juga dengan dia di St Petersburg dan kiri mereka di St Petersburg 1733, melakukan kunjungan ke Danzig, Hamburg, Belanda dan Paris sebelum kembali ke Basel pada 1734.

Daniel Bernoulli diajukan entri untuk Grand Hadiah dari Paris Academy 1734 untuk memberikan aplikasi dari ide untuk astronomi. Ini sudah konsekuensi sejak musibah Daniel ayahnya, Johann Bernoulli, juga dimasukkan untuk hadiah dan masukan mereka dilaporkan bersama pemenang Hadiah Grand. Hasil ini episode hadiah dari Akademi Paris telah sial konsekuensi untuk Daniel. Ayahnya bernama hebat untuk berpikir bahwa anaknya telah nilai sebagai sama dan ini mengakibatkan jatuhnya hubungan antara dua. Hasil yang telah Daniel dirinya kembali ditemukan di Basel tetapi diblokir dari rumah ayahnya. Apakah ini disebabkan Daniel menjadi kurang tertarik pada matematika atau apakah itu adalah kenyataan bahwa akademik posisi yang non matematika satu, tentu tidak regained Daniel yang semangat untuk matematika penelitian menunjukkan bahwa dia di St Petersburg.

Meskipun Daniel telah kiri St Petersburg, ia mulai segera korespondensi dengan Euler dan komunikasi dua banyak gagasan tentang sistem getar. Euler besar analisis itu digunakan untuk menempatkan banyak keterampilan Daniel fisik dalam mengenai matematika formulir yang ketat. Daniel terus bekerja pada gosokan itu karya Hydrodynamica untuk publikasi dan menambahkan bab mengenai kekuatan reaksi dari jet dari cairan dan kekuatan sebuah jet air pada sebuah pesawat condong. Dalam bab ini, Bab 13, dia juga dibahas aplikasi ke tenaga kapal laut.

The 1737 hadiah dari Akademi Paris juga memiliki tema bahari, yang terbaik untuk membentuk sebuah kapal jangkar, dan Daniel Bernoulli telah kembali bersama pemenang hadiah ini, kali ini bersama-sama dengan Poleni. Hydrodynamica dimuat di 1738 tetapi, pada tahun berikutnya Johann Bernoulli dipublikasikan Hydraulica yang sebagian besar didasarkan pada karya-karya anak anaknya tetapi Johann mencoba untuk membuat ini kelihatan seolah-olah telah berbasis Daniel Hydrodynamica pada Hydraulica oleh predating tanggal publikasi pada buku ke 1732 yang nyata, bukan tanggal yang mungkin adalah 1739. Ini merupakan upaya memalukan oleh Johann untuk mendapatkan kredit untuk pekerjaan yang tidak kita dan pada saat yang sama untuk memburuk-anaknya sendiri dan untuk menunjukkan kedalaman yang buruk merasa antara mereka telah tercapai.

Adalah wajar untuk mengatakan bahwa tidak ada bukti bahwa Daniel adalah dengan cara apapun untuk menyalahkan untuk kegagalan hubungan dengan ayahnya. Bahkan sebaliknya sejak ada bukti bahwa dia mencoba untuk sembuh hubungan dengan perbuatan tersebut sebagai menjelaskan dirinya pada gambar muka dari Hydrodynamica sebagai 'Daniel Bernoulli, putra Johann'. Daniel tanda lain yang tidak iri terhadap anggota keluarga sendiri dalam cara Johann Bernoulli dan telah Jacob Bernoulli adalah fakta bahwa ia menghasilkan kerja bersama dengan adik Johann (II) Bernoulli.

Botani kuliah tidak menginginkan apa yang Daniel dan menjadi sesuatu yang lebih baik untuk dia di 1743 ketika dia dapat bertukar fisiologi ini untuk kuliah. Pada 1750, Namun, ia diangkat ke kursi yang diajarkan fisika dan fisika di Basel untuk 26 tahun hingga 1776. Dia memberi pengajaran beberapa fizik luar biasa dilakukan dengan percobaan selama kuliah. Berdasarkan bukti percobaan ia dapat berspekulasi tertentu undang-undang yang tidak diverifikasi sampai beberapa tahun kemudian. Diantara hal tersebut adalah Coulomb 's hukum di elektrostatika.

Daniel Bernoulli yang memproduksi ilmiah lainnya yang sangat baik bekerja selama bertahun-tahun ini kembali di Basel. Secara total dia memenangkan Grand Hadiah dari Akademi Paris 10 kali, untuk topik dalam topik astronomi dan bahari. Dia memenangkan di 1740 (bersama-sama dengan Euler) untuk bekerja pada Newton's teori dari arus; pada 1743 dan 1746 bagi esei pada daya tarik; di 1747 untuk sebuah metode untuk menentukan waktu di laut; di 1751 untuk sebuah esei pada arus laut; di 1753 untuk efek kekuasaan pada kapal, dan dalam proposal ke 1757 untuk mengurangi pelemparan dan banting dari sebuah kapal di tengah laut.

Aspek penting lain dari Daniel Bernoulli's pekerjaan yang terbukti penting dalam pengembangan matematika fisika yang ia menerima banyak Newton 's teori dan penggunaan ini bersama-sama dengan tol datang dari yang lebih kuat dari kalkulus Leibniz. Daniel bekerja pada mekanik dan lagi digunakan prinsip konservasi energi yang memberikan terpisahkan dari Newton 's dasar persamaan. Dia juga belajar pergerakan badan dalam resisting menggunakan media Newton 's metode.

Johannes Kepler, Pria yang Menyibak Rahasia Tata Surya

Johannes Kepler (27 Desember 1571 – 15 November 1630), seorang tokoh penting dalam revolusi ilmiah, adalah seorang astronom Jerman, matematikawan dan astrolog. Dia paling dikenal melalui hukum gerakan planetnya. Dia kadang dirujuk sebagai "astrofisikawan teoretikal pertama", meski Carl Sagan juga mamanggilnya sebagai ahli astrologi ilmiah terakhir.

Orang Eropa abad ke-16 sangat mengagumi komet. Maka, pada suatu malam, sewaktu sebuah komet yang dipopulerkan oleh astronom Denmark Tycho Brahe terlihat di langit, Katharina Kepler membangunkan putranya, Johannes, yang berusia enam tahun untuk menyaksikan komet itu. Lebih dari 20 tahun kemudian, sewaktu Brahe meninggal, siapakah yang dilantik Kaisar Rudolf II untuk menggantikan jabatan Barahe sebagai matematikawan kekaisaran? Pada usia 29 tahun, Johannes Kepler menjadi matematikawan kekaisaran untuk Kaisar Romawi Suci, beserta ahli astrologi kerajaan Jendral Wallenstein, suatu jabatan yang ia pegang hingga akhir hayatnya. Kepler juga seorang profesor matematika di Universitas Graz. Karir Kepler juga bersamaan dengan karir Galileo Galilei. Pada awal karirnya, Kepler adalah asisten Tycho Brahe.

Kepler sangat dihargai bukan hanya dalam bidang matematika. Ia menjadi sangat terkenal di bidang optik dan astronomi. Kepler, meski perawakannya kecil, memiliki kecerdasan yang memukau dan juga kepribadian yang gigih. Ia didiskriminasi sewaktu tidak mau pindah agama ke Katolik Roma, sekalipun di bawah tekanan hebat.

Latar Belakang Pria yang Menyibak Rahasia Tata Surya

Johannes Kepler lahir pada tahun 1571 di Weil der Stadt, sebuah kota kecil di pinggiran Hutan Hitam Jerman. Meskipun keluarganya miskin, beasiswa dari para bangsawan lokkal memungkinkan Johannes mendapatkan pendidikan yang baik. Ia mempelajari teologi di Universitas Tüũbingen, sesuai niatnya untuk menjadi rohaniwan Lutheran. Tetapi, kejeniusannya di bidang matematika mendapat pengakuan. Pada tahun 1594, ketika seorang guru matematika di SMU Lutheran di Graz, Austria, meninggal dunia, Kepler menggantikannya. Sewaktu berada di sana, ia menerbitkan karya besarnya yang pertama, Cosmographic Mystery (Misteri Kosmografis).

Astronom Brahe telah menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk mencatat pengamatannya tentang planet dengan cermat dan teliti. Ketika ia membaca Cosmographic Mystery, Brahe terkesan dengan pemahaman Kepler tentang matematika dan astronomi, dan ia mengundang Kepler untuk bergabung dengannya di Benátky, dekat Praha, sekarang di Republik Ceko. Kepler menerima undangan itu ketika intoleransi keagamaan memaksanya meninggalkan Graz. Sebagaimana telah diceritakan di atas, ketika Brahe meninggal, Kepler menggantikan dia. Sebagai ganti seorang pengamat yang sangat teliti, sekarang dewan penasihat kekaisaran memiliki orang yang jenius di bidang matematika.

Tonggak Sejarah di Bidang Optik

Untuk memperoleh manfaat sepenuhnya dari kumpulan pengamatan Brahe tentang planet, Kepler perlu lebih banyak memahami tentang pembiasan cahaya. Bagaimana pantulan cahaya dari sebuah planet dibiaskan sewaktu memasuki atmosfer bumi? Penjelasan Kepler tertuang dalam buku Supplement to Witelo, Expounding the Optical Part of Astronomy (Suplemen untuk Witelo, Menjabarkan Bagian Optik dari Astronomi), yang lebih banyak memberikan perincian tentang karya Witelo, Ilmuwan Abad Pertengahan. Buku Kepler itu adalah tonggak sejarah di bidang optik. Ia adalah orang pertama yang menjelaskan cara kerja mata.

Akan tetapi, bidang utama yang Kepler geluti bukanlah optik, melainkan astronomi. Para astronom masa awal yakin bahwa langit adalah bulatan kosong dengan bintnag-bintang yang menempel di bagian dalamnya seperti berlian yang berkilau. Ptolemaus menganggap bumi sebagai pusat alam semesta, sedangkan Kopernikus yakin bahwa planet-planet semuanya mengitari matahari yang tidak bergerak. Brahe memperkirakan bahwa planet-planet lain berputar mengelilingi matahari, yang selanjutnya mengorbit bumi. Karena berbeda dengan bumi, semua planet lainnya dalah benda langit, benda-benda ini dianggap sempurna. Satu-satunya bentuk gerakan yang dianggap cocok untuk planet-planet itu ialah bentuk lingkarang sempurna, setiap planet bergerak dengan kecepatan konstan. Dalam iklim inilah Kepler memulai tugasnya sebagai matematikawan kekaisaran.

Awal Astronomi Modern

Diperlengkapi dengan tabel-tabel pengamatan gerakan planet yang disusun oleh Brahe, Kepler mempelajari gerakan kosmis dan menarik kesimpulan berdasarkan apa yang ia lihat. Selain jenius dalam soal angka, ia juga mempunyai tekad yang kuat dan rasa ingin tahu yang tak habis-habisnya. Kesanggupannya yang luar biasa untuk bekerja dibuktikan oleh ke-7200 perhitungan rumit yang ia rampungkan sewaktu mempelajari tabel-tabel pengamatan tentang Mars.

Dan, Mars-lah yang pertama-tama menarik perhatian Kepler. Setelah dengan saksama mempelajari tabel-tabel itu, tersingkaplah bahawa Mars mengorbit matahari tetapi bukan dalam lingkaran sempurna. Satu-satunya bentuk orbit yang cocok dengan pengamatan itu ialah bentuk elips (lonjong) dengan matahari sebagaisalah satu titik fokusnya. Akan tetapi, Kepler sadar bahwa kunci untuk menyibakkan rahasi langit bukanlah Mars, melainkan planet Bumi. Menurut Profesor Max Caspar, "Temuan Kepler memotivasi diauntuk mencoba pendekatan yang jenius". Ia menggunakan tbael-tabel itu dengan cara yang tidak lazim. Ketimbang menggunakan tabel-tabel itu untuk menyelidiki Mars, Kepler membayangkan dirinya sedang berdiri di Mars dan melihat ke Bumi. Ia menghitung kecepatan gerakan bumi bervariasi dan berbanding terbalik dengan jaraknya matahari.

Sekarang, Kepler mengerti bahwa matahari bukan sekadar pusat dari tata surya. Matahari juga berfungsi seperti sebuah magnet, berputar pada porosnya dan mempengaruhi gerakan planet-planet. Caspar menulis, "Ini adalah konsep yang benar-benar baru yang sejak saat itu memandu dia dalam risetnya dan menuntunnya ke penemuan hukum-hukumnya". Bagi Kepler, semua planet adalah benda-benda fisik yang dengan harmonis diaturoleh serangkaian hukum yang beragam. Apa yang telah ia pelajari dari Mars dan Bumi pasti berlaku juga atas semua planet. Jadi, ia menyimpulkan bahwa setiap planet mengitari matahari dalam orbit elips pada kecepatan yang bervariasi sesuai dengan jaraknya dari matahari.

Kepler diakui sebagai salah satu ilmuwan terbesar sepanjang masa—tokoh yang turut menyeret astronomi keluar dari Abad Pertengahan ke Zaman Modern.

Hukum Kepler tentang Gerakan Planet

Pada tahun 1609, Kepler menerbitkan buku New Astronomy (Astronmi Baru), yang diakui sebagai buku astronomi modern yang pertama dan salah satu buku terpenting yang pernah ditulis tentang subjek itu. Mahakarya ini memuat dua hukum Kepler yang pertama tentang gerakan planet. Hukumnya yang ketiga diterbitkan dalam buku Harmonies of the World (Keharmonisan Dunia) pada tahun 1619, sewaktu ia tinggal di Linz, Austria. Tiga hukum ini mendefinisikan dasar-dasar gerakan planet: bentuk orbit planet yang mengitari matahari, kecepatan gerakan planet, dan hubungan antara jarak sebuah planet dari matahari dan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran.

Bagaimana reaksi para astronom rekan-rekan Kepler? Mereka tidak memahami betapa pentingnya hukum Kepler itu. Bahkan ada yang sama sekali tidak percaya. Mungkin mereka tidak dapat sepenuhnya dipersalahkan. Kepler telah menyelubungi karyanya dengan suatu prosa Latin yang sulit dipahami laksana lapisan awan tebal yang menyelubungi Venus yang nyaris tak tertembus. Tetapi, seraya waktu berlalu, hukum-hukum Kepler akhirnya diakui. Kira-kira 70 tahun kemudian, Isaac Newton menggunakan karya Kepler sebagai dasar untuk hukumnya tentang gerakan dan gravitasi. Dewasa ini, Kepler diakui sebagai salah satu ilmuwan terbesar sepanjang masa—tokoh yang turut menyeret astronomi keluar dari Abad Pertengahan ke zaman modern.

KALOR

Pengertian Kalor

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor

1.    massa zat

2.   jenis zat (kalor jenis)

3.   perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

Q = m.c.(t2 – t1)

Dimana :

Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)

m adalah massa benda (kg)

c adalah kalor jenis (J/kgC)

(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

·         Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

·         Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t2-t1)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.(t2-t1)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

H = m.c

Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Keterangan :

Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)

Untuk mencoba kemampuan silakan kkerjakan latihan soal dengan cara klik disini.

Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.

Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.

W = Q

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :

W = P.t

Keterangan :

W adalah energi listrik (J)

P adalah daya listrik (W)

t adalah waktu yang diperlukan (s)

Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh persamaan ;

P.t = m.c.(t2 – t1)

Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.

Asas Black

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :

Q lepas = Q terima

m1.c1.(t1 – ta) = m2.c2.(ta-t2)

Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan (t1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

NEWTON'S LAW MOTION

Newton's laws of motion are three physical laws that form the basis for classical mechanics. They describe the relationship between the forcesacting on a body and its motion due to those forces. They have been expressed in several different ways over nearly three centuries, and can be summarized as follows:

1.   First law: Every body remains in a state of constant velocity unless acted upon by an external unbalanced force. This means that in the absence of a non-zero net force, the center of mass of a body either remains at rest, or moves at a constant velocity.

2.   Second law: A body of mass m subject to a net force F undergoes an acceleration a that has the same direction as the force and a magnitude that is directly proportional to the force and inversely proportional to the mass, i.e., F = ma. Alternatively, the total force applied on a body is equal to the time derivative of linear momentum of the body.

3.  Third law: The mutual forces of action and reaction between two bodies are equal, opposite and collinear. This means that whenever a first body exerts a force F on a second body, the second body exerts a force −F on the first body. F and −F are equal in magnitude and opposite in direction. This law is sometimes referred to as the action-reaction law, with F called the "action" and −F the "reaction". The action and the reaction are simultaneous.

The three laws of motion were first compiled by Sir Isaac Newton in his work Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, first published on July 5, 1687. Newton used them to explain and investigate the motion of many physical objects and systems. For example, in the third volume of the text, Newton showed that these laws of motion, combined with his law of universal gravitation, explained Kepler's laws of planetary motion.

FORCE

The Meaning of Force

A force is a push or pull upon an object resulting from the object's interaction with another object. Whenever there is an interaction between two objects, there is a force upon each of the objects. When the interaction ceases, the two objects no longer experience the force. Forces onlyexist as a result of an interaction.

For simplicity sake, all forces (interactions) between objects can be placed into two broad categories:

·                     contact forces, and

·                     forces resulting from action-at-a-distance

Contact forces are those types of forces that result when the two interacting objects are perceived to be physically contacting each other. Examples of contact forces include frictional forces, tensional forces, normal forces, air resistance forces, and applied forces. These specific forces will be discussed in more detail later in Lesson 2 as well as in other lessons.

Action-at-a-distance forces are those types of forces that result even when the two interacting objects are not in physical contact with each other, yet are able to exert a push or pull despite their physical separation. Examples of action-at-a-distance forces include gravitational forces. For example, the sun and planets exert a gravitational pull on each other despite their large spatial separation. Even when your feet leave the earth and you are no longer in physical contact with the earth, there is a gravitational pull between you and the Earth. Electric forces are action-at-a-distance forces. For example, the protons in the nucleus of an atom and the electrons outside the nucleus experience an electrical pull towards each other despite their small spatial separation. And magnetic forces are action-at-a-distance forces. For example, two magnets can exert a magnetic pull on each other even when separated by a distance of a few centimeters. These specific forces will be discussed in more detail later in Lesson 2 as well as in other lessons.

Examples of contact and action-at-distance forces are listed in the table below.

Contact Forces	Action-at-a-Distance Forces
Frictional Force	Gravitational Force
Tension Force	Electrical Force
Normal Force	Magnetic Force
Air Resistance Force
Applied Force
Spring Force

Force is a quantity that is measured using the standard metric unit known as the Newton. A Newton is abbreviated by an "N." To say "10.0 N" means 10.0 Newton of force. One Newton is the amount of force required to give a 1-kg mass an acceleration of 1 m/s/s. Thus, the following unit equivalency can be stated:

A force is a vector quantity. As learned in an earlier unit, a vector quantity is a quantity that has both magnitude and direction. To fully describe the force acting upon an object, you must describe both the magnitude (size or numerical value) and the direction. Thus, 10 Newton is not a full description of the force acting upon an object. In contrast, 10 Newton, downward is a complete description of the force acting upon an object; both the magnitude (10 Newton) and the direction (downward) are given.

Because a force is a vector that has a direction, it is common to represent forces using diagrams in which a force is represented by an arrow. Such vector diagrams were introduced in an earlier unit and are used throughout the study of physics. The size of the arrow is reflective of the magnitude of the force and the direction of the arrow reveals the direction that the force is acting. (Such diagrams are known as free-body diagrams and are discussed later in this lesson.) Furthermore, because forces are vectors, the effect of an individual force upon an object is often canceled by the effect of another force. For example, the effect of a 20-Newton upward force acting upon a book is canceled by the effect of a 20-Newton downward force acting upon the book. In such instances, it is said that the two individual forces balance each other; there would be no unbalanced force acting upon the book.

Other situations could be imagined in which two of the individual vector forces cancel each other ("balance"), yet a third individual force exists that is not balanced by another force. For example, imagine a book sliding across the rough surface of a table from left to right. The downward force of gravity and the upward force of the table supporting the book act in opposite directions and thus balance each other. However, the force of friction acts leftwards, and there is no rightward force to balance it. In this case, anunbalanced force acts upon the book to change its state of motion.

The exact details of drawing free-body diagrams are discussed later. For now, the emphasis is upon the fact that a force is a vector quantity that has a direction. The importance of this fact will become clear as we analyze the individual forces acting upon an object later in this lesson.

THE TYPES OF FORCE

Different Kinds Of Forces

Gravitational Force

Gravitation is the agent which gives weight to objects with mass and causes them to fall on the ground when dropped. Generally speaking, gravitation causes the dispersed matter in the universe to come together. It is the gravitational force that helps the earth and other planets to stay in their respective orbits around the sun. Gravitational force is also responsible for keeping the moon revolving around the earth, for tidal formations, for natural form of convection and innumerable other minor and major phenomena observed in our day-to-day living. While Isaac Newton defined gravity as a force that attracts all objects to each other, Albert Einstein used the general theory of relativity to explain the concept of gravity. He described that gravitational force was the consequence of the curvature of space-time, which, in turn, governs the motion of inertial objects.

Electromagnetic Force

An electromagnetic force is a particular force or influence that affects charged particles. The photons are messenger particles of an electromagnetic force and are responsible for holding the electrons and protons together in an atom as well as holding the atoms together in a molecule. These particles may be positively or negatively charged. The photons have no individual mass and possess the ability to travel at the speed of light. So, they are easily able to carry the force and attract the electrons and protons together. Electromagnetic force forms the core of the theory of electromagnetism, which explains the relationship between electricity and magnetism. The electromagnetic force plays a role in friction and is a central tenet in Einstein’s Theory of Relativity. Although this force is present practically everywhere, its presence can be proved by the presence of electrically charged bodies, which are either positive or negative. Neutron particles which are neutrally charged are completely immune to it. The electromagnetic force follows the inverse square law, which signifies that the strength of the force is inversely proportional to the square of the distance from the source of the force.

Weak Nuclear Force

The weak nuclear force is one of the four fundamental forces of nature and is also known as weak interaction. This force underlies few forms of radioactivity, governs the decay of unstable subatomic particles such as mesons, and initiates the nuclear fusion reaction that fuels the sun. The weak nuclear force acts upon fermions, which are elementary particles with half-integer values of intrinsic angular momentum or spin. These particles interact with the help of weak nuclear force by exchanging the force-carrier particles known as W and Z particles. The particles are heavy, with a mass content of 100 times the mass of a proton. It is this heaviness, which defines the extremely short range nature of this particular force.  

Strong Nuclear Force

It is one of the four basic forces in nature and as the name implies, it is the strongest of all. Since it has the shortest range, the particles should be extremely close to each other for the effect to be felt. What it actually does is holds the subatomic particles of the nucleus together. We all know that opposites attract. So, two positively charged protons present in an atom should repel each other. This is where the working principle of nuclear force comes in. The strong nuclear force is created between nucleons (protons and neutrons) with the help of exchange of particles called mesons. The nucleons should be closely placed for this exchange to take place.  

Other Forces

• Applied force is a type of force which is applied to any object by a person or any other object. For instance, if you pull a chair in order to sit on it, there is applied force acting upon the chair. The force applied by you on the chair is nothing but applied force.
• Frictional force is the force exerted by a surface on the object moving across it or trying to move across it. The two basic types of frictional force are sliding and static friction. Air resistance force is a special category of frictional force, which acts upon objects traveling through air. It actually opposes the motion of the object in air.
• The tension force is a force transmitted through a string, rope, cable or wire, while it is pulled by opposite forces acting on the other end.
• The spring force is a force which is exerted by a compressed or stretched spring upon a specific object attached to its end. Usually, the magnitude of the force is directly proportional to the amount of stretch or compression of spring.  

ENERGY

Kinetic energy  is energy that moves, or is motion energy. An object that is moving, whether that movement is horizontal or vertical movement, has kinetic energy. When an object has kinetic energy, the elements of the object that are moving are elements within the object such as waves, atoms, electrons, and molecules of that object that are causing it to move. Examples of objects that have kinetic energy would be any object that moves. A meteor has kinetic energy, a bullet that has been shot from a gun has kinetic energy, and a football that has just been kicked has kinetic energy.

Kinetic energy is useful because the energy of movement in itself can be used. Kinetic energy can be converted into other forms of energy that is useful, such as heat or potential energy. In some cases, kinetic energy can even be converted into light or sound as well.

There are many forms of kinetic energy - vibrational, rotational, and translational:

• Vibrational energy is the kinetic energy that is caused when an object is vibrating, or experiencing vibrational movement. An example of this would be a cell phone that vibrates. The cell phone will move slightly when accepting a call, and thus the energy created from its vibrations is kinetic vibrational energy.
• Kinetic rotational energy is energy that is caused when an object is undergoing a rotational motion or movement. The wheel on a moving bicycle for example is kinetic rotational energy. The Earth also as it rotates on its axis is in a constant state of kinetic rotational energy.
• Translational kinetic energy is the kinetic energy that is most commonly discussed. This is the energy that occurs when an object is moving from one place to another. For example, the football that has just been kicked is translational kinetic energy.

The amount of kinetic energy that a moving object has depends on how heavy the object is and how fast it is moving. The greater the mass of the object and the greater its speed, the more kinetic energy it has. In other words, heavier and faster objects will have more kinetic energy than slower objects that are lighter in weight.

The following equation is used to represent the kinetic energy (KE) of an object:

KE = ½ * m * v2

Here, m represents the mass of the object, and v represents the speed of the object.

This is the energy that a body possesses because of its motion. The greater speed at which it is moving the greater its kinetic energy. The energy in if case is equal to the work done by the body in coming to rest. A hammer possesses kinetic energyas it strikes a nail and this energy enables it to do work driving the nail into a piece of wood. Linear and angular motion both give rise to kinetic energy.