Hasil penerapan fisika dalam bentuk teknologi yang dikenal sehari-hari dapat pula membantu dalam mengenal fisika lebih jauh dengan eksperimen

1. Belajar Fisika pada Hasil Terapannya
Sparisoma Viridi*
KK Fisika Nuklir dan Biofisika
Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia
*dudung@gmail.com
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
1
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

2. Outline
• Fisika: Definisi
• Telepon kaleng: Alat komunikasi sederhana
• Telepon seluler: Suatu kebutuhan ‘primer’
• Sensor pada telepon seluler: Suatu alat
penelitian
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
2
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

3. Definisi
FISIKA
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
3
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

4. Fisika: Definisi
• Fisika adalah studi ilmiah mengenai materi,
energi, ruang, dan waktu serta hubungan-
hubungannya (American Heritage Science
Dictionary, 2005)
• Konsep-konsep fisika: dinamika, fluida,
gelombang, listrik-magnet, osilasi, hukum
kekekalan energi, optik, fisika kuantum (dalam
fisika material), dan lain-lain
URI http://dictionary.reference.com/browse/physics [2012.12.20]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
4
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

5. Fisika: Terapannya
• Gerak benda
• Bahan
• Listrik / energi
• Komunikasi
• Mesin
• ..
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
5
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

6. Alat komunikasi sederhana
TELEPON KALENG
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
6
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

7. Telepon kaleng: Alat komunikasi
• Mengirimkan informasi lewat suara melalui
tali
URI http://heidicohen.com/wp-content/uploads/tin-can-telephone-300x225.png [2012.12.18]
URI http://www.imagesource.com/Doc/IS0/Media/TR4_WATERMARKED/5/3/4/b/IS098Z4H4.jpg [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
7
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

8. Telepon kaleng: Cara kerja
• Kata-kata kunci: regangan kawat, tekanan
udara, suara
• Mekanismenya?
J. D. Sagers, A. R. McNeese, and P. S. Wilson, “The tin-can telephone: An example of sound propagation and
communication for Project Listen Up”, Proceedings of Meetings on Acoustics 9, 025002 (2011)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
8
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

9. Telepon kaleng: Gelombang tali
URI http://www4.uwsp.edu/physastr/kmenning/images/gc6.11.f.24.gif [2012.12.18] – modified
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
9
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

10. Telepon kaleng: Gelom. .. (cont.)
• Cepat rambat gelombang B
longitudinal v // =
ρ
• Cepat rambat gelombang τ
v⊥ =
transversal µ
D. Halliday, R. Resnick, and J. Walker, “Fundamentals of Physics”, 9th Edition, John Wiley and Sons, Hoboken, 2011,
p. 446
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
10
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

11. Telepon kaleng: Laju rambat suara
• Kawat tembaga: B = 140 GPa, ρ = 8960 kg/m3
v// = 3953 m/s
• AWG 12 solid: μ = 0.0295 kg/m, d = 2.05 mm
T = 50 N
v┴ = 41.17 m/s
Wikipedia contributors, “Copper”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 15 December 2012, 10:29 UTC, 528138593
“Copper Wire Size and Characteristics @ 100 Degrees F”, Engineers Edge, 2012, URI http://www.engineersedge
.com/copper_wire.htm [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
11
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

12. Telepon kaleng: Laju rambat
(cont.)
• v┴ = 41.17 m/s
• v0 = 343.2 m/s (20 °C)
• v// = 3953 m/s
• Jadi?
Wikipedia contributors, “Speed of sound’”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 17 December 2012, 00:01 UTC,
528388028
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
12
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

13. Telepon kaleng: Atenuasi suara
• Di udara terbuka I0
I(r) =
4πr 2
• Pada padatan I0
I ( r ) = 2αz
e
Wikipedia contributors, “Sound intensity”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 16 December 2012, 20:07 UTC, 528355184
“Attenuation of Sound Waves”, NDT Resource Center, URI http://www.ndt-
ed.org/EducationResources/CommunityCollege /Ultrasonics/Physics/attenuation.htm [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
13
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

14. Telepon kaleng: Eksperimen
J. D. Sagers, A. R. McNeese, and P. S. Wilson, “The tin-can telephone: An example of sound propagation and
communication for Project Listen Up”, Proceedings of Meetings on Acoustics 9, 025002 (2011)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
14
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

15. Telepon kaleng: Eksperimen (cont.)
• Beberapa konfigurasi corong telepon
J. D. Sagers, A. R. McNeese, and P. S. Wilson, “The tin-can telephone: An example of sound propagation and
communication for Project Listen Up”, Proceedings of Meetings on Acoustics 9, 025002 (2011)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
15
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

16. Telepon kaleng: Spektrum suara
• Berbeda untuk
tiap kaleng
J. D. Sagers, A. R. McNeese, and P. S. Wilson, “The tin-can telephone: An example of sound propagation and
communication for Project Listen Up”, Proceedings of Meetings on Acoustics 9, 025002 (2011)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
16
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

17. Telepon kaleng: Spektrum (cont.)
• Kata “SKIPS”
• Orisinal (atas), dan
terfilter oleh gelas
kertas besar (bawah)
• Terdengar “KIP”
J. D. Sagers, A. R. McNeese, and P. S. Wilson, “The tin-can telephone: An example of sound propagation and
communication for Project Listen Up”, Proceedings of Meetings on Acoustics 9, 025002 (2011)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
17
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

18. Telepon kaleng: Elektronik
• Telepon kaleng pun dapat dibuat menjadi
lebih canggih, selain mengirimkan suara dapat
pula mengirimkan cahaya dan angin
T. Jindal, S. Lee, and K. J. Nomorosa, “Fun Can: Augmented Tin Can Telephone”, URI
http://blogs.ischool.berkeley.edu /tj/ files/2010/01/FunCan.pdf [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
18
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

19. Telepon kaleng: Era digital
• USB Tin Can Phone: Bringing 'two tin cans and
a string' to
the digital age
C. Gabbard, “The Can: USB Tin Can Phone Seeks Kickstarter Funding”, WebProNews/Technology, 23 May 2012, URI
http://www.webpronews.com/the-can-usb-tin-can-phone-seeks-kickstarter-funding-2012-05 [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
19
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

20. Telepon kaleng: Era digital (cont.)
• USB Tin Can Phone
URI https://s3.amazonaws.com/ksr/projects/130511/video-97014-h264_base.mp4 [2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
20
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

21. Suatu kebutuhan ‘primer’
TELEPON SELULER
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
21
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

22. Telepon seluler: Ciri era digital
• Ada yang tidak
membawanya
saat ini?
• Yang tidak
membawa
(diduga): 0 %
URI http://images.wisegeek.com/cell-phone-with-apps.jpg [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
22
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

23. Telepon seluler: Ciri .. digital
(cont.)
• Terdapat 6.8 milyar manusia di planet ini
• Terdapat 5.1 milyar manusia dengan telepon
seluler
• Terdapat hanya 4.1 milyar manusia yang
memiliki sikat gigi
• Jadi?
J. Hopkins, “9 Amazing Mobile Marketing Statistics Every Marketer Should Know”, HubSpot's Inbound Internet
Marketing Blog, 6 September 2011, 08.00 AM, URI http://images.wisegeek.com/cell-phone-with-apps.jpg [2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
23
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

24. Telepon seluler: Kabar burung 1
• Memasak telur dengan telepon seluler
URI http://www.hoax-slayer.com/cook-egg-mobile-phones.shtml [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
24
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

25. Memasak telur
• Dengan air mendidih T = 100 °C
1 menit 3 menit 5 menit 7 menit
9 menit 11 menit 13 menit 15 menit
J. Kenji López-Alt, “The Food Lab: Perfect Boiled Eggs”, Serious Eats!, 9 October 2009, 11:45 AM, URI http://www.
seriouseats.com/2009/10/the-food-lab-science-of-how-to-cook-perfect-boiled-eggs.html [2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
25
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

26. Perhitungan sederhana
• Kalor jenis telur c = 3.18 kJ/kg·°C
• Temperatur kamar T0 = 20 °C
• Ambil massa telur rata-rata m = 50 g
• P = W / Δ t = mcΔT / Δt = 12.72 W
• Ambil waktu Δt = 600 s  W = 7.632 kW
• Daya RF telepon selular saat ini: < 1 W
• Jadi?
URI http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-food-d_295.html [2012.12.19]
URI http://www.wolframalpha.com/input/?i=room+temperature [2012.12.19]
URI http://eggs.ab.ca/about-eggs/quality-grades [2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
26
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

27. Eksperimen untuk membuktikan
• Memasak telur dengan 100 telepon seluler
Brainiac - Cooking an Egg With 200 mobile phones, 5 April 2008, URI http://www.youtube.com/watch?v=Rc-ne-nIKUY
[2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
27
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

28. Telepon seluler: Kabar burung 2
• Telepon seluler membuat pompa bensin
terbakar
URI http://urbanlegends.about.com/library/bl-cellphone-gas-fires.htm [2012.12.18]
URI http://www.francesfox.com/wp-content/uploads/logo-_No_Cell_Phones_Allowed.png [2012.12.18]
URI http://images.smh.com.au/2012/08/31/3598925/1_newtown0-620x349.jpg [2012.12.18]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
28
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

29. Eksperimen untuk membuktikan
• Percobaan telepon seluler dengan uap bensin
Mythbusters- Cell Phone Gas Station MiniMyth, 22 September 2010, URI http://www.youtube.com/watch?v=uw6-
PhvcS3M [2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
29
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

30. Fakta medis radiasi telepon seluler
• Terdapat kasus di mana ada loncatan api
listrik pada telepon seluler saat berdering dan
kabel dayanya dicabut  luka bakar derajat
dua (Gill et al., 2007)
• Dapat menyebabkan disfungsi sementara
saraf kulit muka akibat terpanasi oleh radiasi
frekuensi radio telepon seluler (Acar et al.,
2009)
T. Gil, I. Metanes, and Y. Har-Shai, “Mobile Phone-Triggered Thermal Burns in the Presence of Supplemental
Oxygen”, Journal of Burn Care & Research 28 (2), 348-350 (2007)
G. O. Acar, H. M. Yener, F. K. Savrun, T. Kalkan, I Bayrak, and O Enver, “Thermal effects of mobile phones on facial
nerves and surrounding soft tissue”, The Laryngoscope 119 (3), 559-562 (2009)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
30
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

31. Suatu alat penelitian
SENSOR PADA TELEPON SELULER
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
31
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

32. Telepon seluler: Sensor-sensor
URI https://play.google.com/store/apps/details?id=imoblife.androidsensorbox&hl=en [2012.12.19]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
32
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

33. Telepon seluler: Sensor percepatan
• Digunakan untuk mendeteksi
kualitas jalan (Strazdins et al.,
2011)
G. Strazdins, A. Mednis, R. Zviedris, G. Kanonirs, and L. Selavo, “Virtual
Ground Truth in Vehicular Sensing Experiments: How to Mark it Accurately”,
The 5th International Conference on Sensor Technologies and Applications
(SENSORCOMM 2011), Nice, France, August 20-27, 2011
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
33
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

34. ..: Sensor percepatan (cont.)
• Benda jatuh bebas (Vogt et al.,
2012)
P. Vogt and J. Kuhn, “Analyzing free fall with a smartphone acceleration
sensor”, The Physics Teacher 50 (3), 182-183 (2012)
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
34
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

35. Telepon seluler: Sensor orientasi
• Menentukan kemiringan
bidang miring
• Eksperimen pendulum, sudut
bandul bisa diketahui setiap
saat
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
35
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

36. Telepon seluler: Sensor
keberadaan
• Memancarkan gelombang
elektromagnetik secara umum
atau inframerah
• Memiliki kelakuan yang ber-
beda untuk benda berbahan
berbeda, plastik: kapasitif,
logam: induktif
Wikipedia contributors, “Proximity sensor”, Wikipedia, The Free Encyclopedia,
15 December 2012, 01:03 UTC, 528092627 [2012.12.20]
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
36
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

37. Telepon seluler: Sensor kebisingan
• Mengukur pengaruh jarak
terhadap penurunan taraf
intensitas suara
• Interferensi bunyi
• Efek Doppler
• ..
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
37
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

38. Telepon seluler: Sensor magnetik
• Hukum Biot-Savart
• Hukum Ampere
• Mengukur kuat momen
mangetik magnet permanen
• ..
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
38
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

39. Telepon seluler: Sensor tekanan
• Prinsip Bernoulli
• Gas ideal
• Tekanan hidrostatis
• ..
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
39
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012

40. Terima kasih
BEA Guru Diklat I LPP Salman ITB
40
Guru Mulai Abad 21 Bandung, 20-22 Desember 2012