GLB DAN GLBB

Suatu benda dikatakan melakukan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) jika percepatannya selalu konstan. Percepatan merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah percepatan selalu konstan setiap saat. Walaupun besar percepatan suatu benda selalu konstan tetapi jika arah percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan. Demikian juga sebaliknya jika arah percepatan suatu benda selalu konstan tetapi besar percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan.

Karena arah percepatan benda selalu konstan maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus. Arah percepatan konstan = arah kecepatan konstan = arah gerakan benda konstan = arah gerakan benda tidak berubah = benda bergerak lurus.Besar percepatan konstan bisa berarti kelajuan bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang secara konstan. Ketika kelajuan benda berkurang secara konstan, kadang kita menyebutnya sebagai perlambatan konstan. Untuk gerakan satu dimensi (gerakan pada lintasan lurus), kata percepatan digunakan ketika arah kecepatan = arah percepatan, sedangkan kata perlambatan digunakan ketika arah kecepatan dan percepatan berlawanan.

Contoh 1 : Besar percepatan konstan (kelajuan benda bertambah secara konstan)

Misalnya mula-mula mobil diam. Setelah 1 detik, mobil bergerak dengan kelajuan 2 m/s. Setelah 2 detik mobil bergerak dengan kelajuan 4 m/s. Setelah 3 detik mobil bergerak dengan kelajuan 6 m/s. Setelah 4 detik mobil bergerak dengan kelajuan 8 m/s. Dan seterusnya… Tampak bahwa setiap detik kelajuan mobil bertambah 2 m/s. Kita bisa mengatakan bahwa mobil mengalami percepatan konstan sebesar 2 m/s per sekon = 2 m/s².

Contoh 2 : Besar perlambatan konstan (kelajuan benda berkurang secara konstan)

Misalnya mula-mula benda bergerak dengan kelajuan 10 km/jam. Setelah 1 detik, benda bergerak dengan kelajuan 8 km/jam. Setelah 2 detik benda bergerak dengan kelajuan 6 km/jam. Setelah 3 detik benda bergerak dengan kelajuan 4 km/jam. Setelah 4 detik benda bergerak dengan kelajuan 2 km/jam. Setelah 5 detik benda berhenti. Tampak bahwa setiap detik kelajuan benda berkurang 2 km/jam.Kita bisa mengatakan bahwa benda mengalami perlambatan konstan sebesar 2 km/jam per sekon.

Perhatikan bahwa ketika dikatakan percepatan, maka yang dimaksudkan adalah percepatan sesaat. Demikian juga sebaliknya, ketika dikatakan percepatan sesaat, maka yang dimaksudkan adalah percepatan. Nah, dalam gerak lurus berubah beraturan (GLBB), percepatan benda selalu konstan setiap saat, karenanya percepatan benda sama dengan percepatan rata-ratanya. Jadibesar percepatan = besar percepatan rata-rata. Demikian juga, arah percepatan = arah percepatan rata-rata.

Dalam kehidupan sehari-hari sangat sulit ditemukan benda yang melakukan gerak lurus berubah beraturan, di mana perubahan kecepatannya terjadi secara teratur, baik ketika hendak bergerak dari keadaan diam maupun ketika hendak berhenti. walaupun demikian, banyak situasi praktis terjadi ketika percepatan konstan/tetap atau mendekati konstan, yaitu jika percepatan tidak berubah terhadap waktu (ingat bahwa yang dimaksudkan di sini adalah percepatan tetap, bukan kecepatan).

Penurunan Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Rumus dalam fisika sangat membantu kita dalam menjelaskan konsep fisika secara singkat dan praktis. Jadi cobalah untuk mencintai rumus, he2…. Dalam fisika, anda tidak boleh menghafal rumus. Pahami saja konsepnya, maka anda akan mengetahui dan memahami cara penurunan rumus tersebut. Hafal rumus akan membuatkita cepat lupa dan sulit menyelesaikan soal yang bervariasi….

Sekarang kita coba menurunkan rumus-rumus dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Pahami perlahan-lahan ya….

Pada penjelasan di atas, telah disebutkan bahwa dalam GLBB, percepatan benda tetap atau konstan alias tidak berubah. (kalau di GLB, yang tetap adalah kecepatan). Nah, kalau percepatan benda tersebut tetap sejak awal benda tersebut bergerak, maka kita bisa mengatakan bahwa percepatan sesaat dan percepatan rata-ratanya sama. Bisa ya ? ingat bahwa percepatan benda tersebut tetap setiap saat, dengan demikian percepatan sesaatnya tetap. Percepatan rata-rata sama dengan percepatan sesaat karena baik percepatan awal maupun percepatan akhirnya sama, di mana selisih antara percepatan awal dan akhir sama dengan nol.

Jika sudah paham, sekarang kita mulai menurunkan rumus-rumus alias persamaan-persamaan.

Pada pembahasan mengenai percepatan, kita telah menurunkan persamaan alias rumus percepatan rata-rata, di mana

t₀ adalah waktu awal ketika benda hendak bergerak, t adalah waktu akhir. Karena pada saat t₀ benda belum bergerak maka kita bisa mengatakan t₀ (waktu awal) = 0. Nah sekarang persamaan berubah menjadi :

Satu masalah umum dalam GLBB adalah menentukan kecepatan sebuah benda pada waktu tertentu, jika diketahui percepatannya (sekali lagi ingat bahwa percepatan tetap). Untuk itu, persamaan percepatan yang kita turunkan di atas dapat digunakan untuk menyatakan persamaan yang menghubungkan kecepatan pada waktu tertentu (v_t), kecepatan awal (v₀) dan percepatan (a). sekarang kita obok2 persamaan di atas…. Jika dibalik akan menjadi

Ini adalah salah satu persamaan penting dalam GLBB, untuk menentukan kecepatan benda pada waktu tertentu apabila percepatannya diketahui. Jangan dihafal, pahami saja cara penurunannya dan rajin latihan soal biar semakin diingat….

Selanjutnya, mari kita kembangkan persamaan di atas (persamaan I GLBB) untuk mencari persamaan yang digunakan untuk menghitung posisi benda setelah waktu t ketika benda tersebut mengalami percepatan tetap.

Pada pembahasan mengenai kecepatan, kita telah menurunkan persamaan kecepataan rata-rataUntuk mencari nilai x, persamaan di atas kita tulis ulang menjadi :

Karena pada GLBB kecepatan rata-rata bertambah secara beraturan, maka kecepatan rata-rata akan berada di tengah-tengah antara kecepatan awal dan kecepatan akhir :

Persamaan ini berlaku untuk percepatan konstan dan tidak berlaku untuk gerak yang percepatannya tidak konstan. Kita tulis kembali persamaan a :

Persamaan ini digunakan untuk menentukan posisi suatu benda yang bergerak dengan percepatan tetap. Jika benda mulai bergerak pada titik acuan = 0 (atau x₀ = 0), maka persamaan 2 dapat ditulis menjadi

x = v_ot + ½ at²

Sekarang kita turunkan persamaan/rumus yang dapat digunakan apabila t (waktu) tidak diketahui. Kita tulis lagi persamaan a :

Terdapat empat persamaan yang menghubungkan posisi, kecepatan, percepatan dan waktu, jika percepatan (a) konstan, antara lain :

Persamaan di atas tidak berlaku jika percepatan tidak konstan.

Contoh soal 1 :

Sebuah mobil sedang bergerak dengan kecepatan 20 m/s ke utara mengalami percepatan tetap 4 m/s² selama 2,5 sekon. Tentukan kecepatan akhirnya

Panduan jawaban :

Pada soal, yang diketahui adalah kecepatan awal (v₀) = 20 m/s, percepatan (a) = 4 m/s dan waktu tempuh (t) = 2,5 sekon. Karena yang diketahui adalah kecepatan awal, percepatan dan waktu tempuh dan yang ditanyakan adalah kecepatan akhir, maka kita menggunakan persamaan/rumus

Contoh soal 2 :

Sebuah pesawat terbang mulai bergerak dan dipercepat oleh mesinnya 2 m/s² selama 30,0 s sebelum tinggal landas. Berapa panjang lintasan yang dilalui pesawat selama itu ?

Panduan Jawaban

Yang diketahui adalah percepatan (a) = 2 m/s² dan waktu tempuh 30,0 s. wah gawat, yang diketahui Cuma dua…. Bingung, tolooooooooooooooooong dong ding dong… pake rumus yang mana, PAKE RUMUS GAWAT DARURAT. He2……

Santai saja. Kalau ada soal seperti itu, kamu harus pake logika juga. Ada satu hal yang tersembunyi, yaitu kecepatan awal (v₀). Sebelum bergerak, pesawat itu pasti diam. Berarti v₀ = 0.

Yang ditanyakan pada soal itu adalah panjang lintasan yang dilalui pesawat. Tulis dulu persamaannya (hal ini membantu kita untuk mengecek apa saja yang dibutuhkan untuk menyelesaikan soal tersebut)

s = s_o + v_ot + ½ at²

Pada soal di atas, S₀ = 0, karena pesawat bergerak dari titik acuan nol. Karena semua telah diketahui maka kita langsung menghitung panjang lintasan yang ditempuh pesawat :

s = 0 + (0)(30 s) + ½ (2 m/s²)(30 s)²

s = … LanjuTkaN!

s = 900 m.

Contoh soal 3 :

Sebuah mobil bergerak pada lintasan lurus dengan kecepatan 60 km/jam. karena ada rintangan, sopir menginjak pedal rem sehingga mobil mendapat perlambatan (percepatan yang nilainya negatif) 8 m/s². berapa jarak yang masih ditempuh mobil setelah pengereman dilakukan ?

Panduan jawaban :

Untuk menyelesaikan soal ini dibutuhkan ketelitian dan logika. Perhatikan bahwa yang ditanyakan adalah jarak yang masih ditempuh setelah pengereman dilakukan. Ini berarti setelah pengereman, mobil tersebut berhenti. dengan demikian kecepatan akhir mobil (v_t) = 0. karena kita menghitung jarak setelah pengereman, maka kecepatan awal (v₀) mobil = 60 km/jam (dikonversi terlebih dahulu menjadi m/s, 60 km/jam = 16,67 m/s ). perlambatan (percepatan yang bernilai negatif) yang dialami mobil = -8 m/s². karena yang diketahui adalah v_t, v_o dan a, sedangkan yang ditanyakan adalah s (t tidak diketahui), maka kita menggunakan persamaan

Dengan demikian, jarak yang masih ditempuh mobil setelah pengereman hingga berhenti = 17,36 meter (yang ditanyakan adalah jarak(besaran skalar))

GRAFIK GLBB

Grafik percepatan terhadap waktu

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak lurus dengan percepatan tetap. Oleh karena itu, grafik percepatan terhadap waktu (a-t) berbentuk garis lurus horisontal, yang sejajar dengan sumbuh t. lihat grafik a – t di bawah

Grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) untuk Percepatan Positif

Grafik kecepatan terhadap waktu (v-t), dapat dikelompokkan menjadi dua bagian. Pertama, grafiknya berbentuk garis lurus miring ke atas melalui titik acuan O(0,0), seperti pada gambar di bawah ini. Grafik ini berlaku apabila kecepatan awal (v₀) = 0, atau dengan kata lain benda bergerak dari keadaan diam.

Kedua, jika kecepatan awal (v₀) tidak nol, grafik v-t tetap berbentuk garis lurus miring ke atas, tetapi untuk t = 0, grafik dimulai dari v₀. lihat gambar di bawah

Nilai apa yang diwakili oleh garis miring pada grafik tersebut ?

Pada pelajaran matematika SMP, kita sudah belajar mengenai grafik seperti ini. Persamaan matematis y = mx + n menghasilkan grafik y terhadap x ( y sumbu tegak dan x sumbu datar) seperti pada gambar di bawah.

Kemiringan grafik (gradien) yaitu tangen sudut terhadap sumbu x positif sama dengan nilai m dalam persamaan y = n + m x.

Persamaan y = n + mx mirip dengan persamaan kecepatan GLBB v = v₀ + at. Berdasarkan kemiripan ini, jika kemiringan grafik y – x sama dengan m, maka kita dapat mengatakan bahwa kemiringan grafik v-t sama dengan a.

Jadi kemiringan pada grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) menyatakan nilai percepatan (a).

Grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) untuk Perlambatan

Contoh grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) untuk perlambatan dapat anda lihat pada gambar di bawah ini.

Grafik Kedudukan Terhadap Waktu (x-t)

Persamaan kedudukan suatu benda pada GLBB telah kita turunkan pada awal pokok bahasan ini, yakni x = x_o + v_ot + ½ at²

Kedudukan (x) merupakan fungsi kuadrat dalam t. dengan demikian, grafik x – t berbentuk parabola. Untuk nilai percepatan positif (a > 0), grafik x – t berbentuk parabola terbuka ke atas, sebagaimana tampak pada gambar di bawah ini.

Apabila percepatan bernilai negatif (a <>

Pertanyaan piter :

Tolong kasih penjelan untuk soal ini yach,,he,,he,

1. x(t ) = 4t³ + 8t² + 6t – 5
a. Berapa kecepatan rata-rata pada t0.5 dan
t 2.5
b. Berapa kecepatan sesaat pada t 2
b. Berapa percepatannya ratanya,?

Terimakasih,,he,,he,,salam gbu

Panduan jawaban :

a) Kecepatan rata-rata pada t = 0,5 dan t = 2,5

t₁ = 0,5 dan t₂ = 2,5

x₁ = 4t³ + 8t² + 6t – 5

= 4(0,5)³ + 8(0,5)² + 6(0,5) – 5

= 4(0,125) + 8(0,25) + 6(0,5) – 5

= 0,5 + 2 + 3 – 5

= 0,5

x₂ = 4t³ + 8t² + 6t – 5

= 4(2,5)³ + 8(2,5)² + 6(2,5) – 5

= 4(15,625) + 8(6,25) + 6(2,5) – 5

= 62,5 + 50 + 15 – 5

= 122,5

b) Kecepatan sesaat pada t = 2

v = 3(4t²) + 2(8t) + 6

v = 12t² + 16t + 6

v = 12 (2)² + 16(2) + 6

v = 48 + 32 + 6

v = 86

Kecepatan sesaat pada t = 2 adalah 86

c) Berapa percepatan rata-ratanya ?

v₁ = 12t₁² + 16t₁ + 6

v₂ = 12t₂² + 16t₂ + 6

De piter, t₁ dan t₂ berapa ?

Masukan saja nilai t₁ dan t₂ ke dalam persamaan v₁ dan v₂. Setelah itu cari a_rata-rata.

Referensi :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

PARTIKEL-PARTIKEL DASAR ATOM

Terdiri atas inti atom dan elektron yang berada diluar atom. Inti atom tersusun atas proton dan netron.

Tabel Partikel Dasar Penyusun Atom

Elektron

Elektron merupakan partikel dasar penyusun atom yang pertama kali ditemukan. Elektron ditemukan oleh Joseph John Thompson pada tahun 1897.

Joseph John Thompson

Elektron ditemukan dengan menggunakan tabung kaca yang bertekanan sangat rendah yang tersusun oleh:

• Plat logam sebagai elektroda pada bagian ujung tabung
• Katoda, elektroda dengan kutub negatif dan anoda, elektrode dengan kutub positif.

Listrik bertekanan tinggi yang dialirkan melalui plat logam mengakibatkan adanya sinar yang mengalir dari katoda menuju anoda yang disebut sinar katoda. Tabung kaca bertekanan rendah ini selanjutnya disebut tabung sinar katoda. Adanya sinar katoda membuat tabung menjadi gelap. Sinar katoda tidak terlihat oleh mata akan tetapi keberadaannya terdeteksi melalui gelas tabung yang berpendar akibat adanya benturan sinar katoda dengan gelas tabung kaca.

Sifat-sifat Sinar Katoda:

• Sinar katoda dihasilkan akibat adanya aliran listrik bertekanan tinggi yang melewati plat logam.
• Sinar katoda berjalan lurus menuju anoda.
• Sinar katoda menimbulkan efek fluoresens (pendar) sehingga keberadaannya terdeteksi.
• Sinar katoda bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.
• Sinar katoda yang dihasilkan tidak tergantung dari bahan pembuat plat logam.

Sifat-sifat yang mendukung yang dihasilkan oleh sinar katoda menyebabkan sinar katoda digolongkan sebagai partikel dasar atom dan disebut sebagai elektron.

Tabung Sinar Katoda

Peralatan Thomson untuk menentukan harga e/m

Joseph John Thomson selanjutnya melakukan penelitian untuk menentukan perbandingan harga muatan elektron dan massanya (e/m). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sinar katoda dapat dibelokkan oleh medan listrik dn medan magnet. Pembelokan memungkinkan pengukuran jari-jari kelengkungan secara tepat sehingga perbandingan harga muatan elektron dan massanya dapat ditentukan sebesar 1,76×108 coulomb/gram.

Robert Milikan

Robert Millikan pada tahun 1909 melakukan penelitian penentuan muatan elektron menggunakan tetes minyak. Penelitian membuktikan bahwa tetes minyak dapat menangkap elektron sebanyak satu atau lebih. Millikan selanjutnya menemukan bahwa muatan tetes minyak berturut-turut 1x(-1,6.10-19), 2x(-1,6.10-19), 3x(-1,6.10-19) dan seterusnya. Karena muatan tiap tetes minyak adalah kelipatan 1,6.10-19C maka Millikan menyimpulkan bahwa muatan satu elektron sebesar -1,6.10-19C.

Peralatan tetes minyak Milikan

Hasil penelitian yang dilakukan Joseph John Thompson dan Robert Millikan memungkinkan untuk menghitung massa elektron secara tepat.

Contoh Soal:
Tentukan berapa elektron yang tertangkap oleh 1 tetes minyak dalam percobaan yang dilakukan oleh Millikan apabila 1 tetes minyak tersebut bermuatan -3,2 x 10-19 C.
Jawab:
Telah diketahui dari percobaan yang dilakukan oleh Millikan bahwa muatan 1 elektron sebesar -1,6 x 10-19 C. Maka jumlah elektron yang ditangkap oleh 1 tetes minyak dengan muatan -3,2 x 10-19 C adalah:

Inti atom

Ernest Rutherford pada tahun 1911 menemukan inti atom. W. C. Rontgen yang menemukan sinar x pada tahun 1895 dan penemuan zat radioaktif oleh Henry Becquerel mendasari penemuan Rutherford. Zat radioaktif merupakan zat yang dapat memancarkan radiasi spontan, misalnya uranium, radium dan polonium. Radiasi atau sinar yang dipancarkan oleh zat radioaktif disebut sinar radioaktif. Sinar radioaktif yang umum dikenal adalah sinar alfa (α), sinar beta (β) dan sinar gama (γ).

Ernest Rutherford

Sinar Alfa, beta dan gama

Ernest Rutherford melakukan penelitian dengan menggunakan sinar alfa untuk menembak plat tipis emas (0,01 sampai 0,001mm). Detektor yang digunakan berupa plat seng sulfida (ZnS) yang berpendar apabila sinar alfa mengenainya.

Hamburan sinar alfa

Hasil yang diperoleh adalah bahwa sebagian besar sinar alfa diteruskan atau dapat menembus plat tipis emas. Sinar alfa dalam jumlah yang sedikit juga dibelokkan dan dipantulkan. Hasil penelitian yang menunjukkan bahwa sebagian besar sinar alfa diteruskan memberikan kesimpulan bahwa sebagian besar atom merupakan ruang kosong. Sedangkan sebagian kecil sinar alfa yang dipantulkan juga memberikan kesimpulan bahwa dalam atom terdapat benda pejal dan bermuatan besar. Adanya benda pejal yang bermuatan besar didasarkan pada kenyataan bahwa sinar alfa yang bermuatan 4 sma dapat dipantulkan apabila mengenai plat tipis emas. Hal ini berarti massa benda pejal dalam atom emas jauh lebih besar daripada massa sinar alfa. Selanjutnya Rutherford menyebut benda pejal tersebut sebagai inti atom yang merupakan pusat massa atom. Penelitian juga menunjukkan bahwa sinar alfa dibelokkan ke arah kutub negatif apabila dimasukkan kedalam medan listrik. Hal ini berarti sinar alfa menolak sesuatu yang bermuatan positif dalam atom emas dan lebih mendekati sesuatu dengan muatan yang berlawanan. Rutherford selanjutnya menyimpulkan bahwa inti atom bermuatan positif.
Hasil penelitian membuat Rutherford secara umum mengemukakan bahwa:

• Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom
• Elektron diluar inti atom mengelilingi inti atom dan berjumlah sama dengan muatan inti atom sehingga suatu atom bersifat netral.

Proton

Eugene Goldstein pada tahun 1886 melakukan percobaan dan menemukan partikel baru yang disebut sebagai sinar kanal atau sinar positif. PeralaEan Goldstein tersusun atas:

• Elektroda negatif (katoda) yang menutup rapat tabung sinar katoda sehingga ruang dibelakang katoda gelap
• Tabung katoda dilubangi dan diisi dengan gas hidrogen bertekanan rendah
• Radiasi yang keluar dari lubang tabung katoda akibat aliran listrik bertegangan tinggi menyebabkan gas yang berada dibelakang katoda berpijar
• Radiasi tersebut disebut radiasi/sinar kanal atau sinar positif

Sinar positif/sinar kanal

Sinar kanal secara mendetail dihasilkan dari tahapan berikut yakni ketika sinar katoda menjala dari katoda ke anoda maka sinar katoda ini menumbuk gas hidrogen yang berada didalam tabung sehingga elektron gas hidrogen terlepas dan membentuk ion positif. Ion hidrogen yang bermuatan positif selanjutnya bergerak menuju kutub negatif (katoda) dengan sebagian ion hidrogen lolos dari lubang katoda. Berkas sinar yang bermuatan positif disebut sinar kanal atau sinar positif.
Penelitian selanjutnya mendapatkan hasil bahwa gas hidrogen menghasilkan sinar kanal dengan muatan dan massa terkecil. Ion hidogen ini selanjutnya disebut sebagai proton. Beberapa kesimpulan yang dapat diambil adalah bahwa sinar kanal merupakan parikel dasar yang bermuatan positif dan berada dalam inti atom dan massa proton sama dengan massa ion hidrogen dan berharga 1 sma. Rutherford berikutnya menembak gas nitrogen dengan sinar alfa untuk membuktikan bahwa proton berada didalam atom dan ternyata proton juga dihasilkan dari proses tersebut. Reaksi yang terjadi adalah

Beberapa sifat sinar kanal/sinar positif adalah:

• Sinar kanal merupakan radiasi partikel- sinar kanal dibelokkan ke arah kutub negatif apabila dimasukkan kedalam medan listrik atau medan magnet-sinar kanal bermuatan positif.
• Sinar kanal mempunyai perbandingan harga muatan elektron dan massa (e/m) lebih kecil dari perbandingan harga muatan elektron dan massa (e/m) elektron.
• Sinar kanal mempunyai perbandingan harga muatan elektron dan massa (e/m) yang tergantung pada jenis gas dalam tabung.

Contoh soal:
Tentukan muatan oksigen apabila kedalam tabung sinar kanal dimasukkan gas oksigen dengan massa 1 atomnya sebesar 16 sma dan akibat adanya tumbukan dengan sinar katoda yang dihasilkan, 2 elektron lepas dari atom oksigen.
Jawab:
Karena terjadi pelepasan 2 elektron, maka muatan 1 atom oksigen = 2.

Netron

Penelitian yang dilakukan Rutherford selain sukses mendapatkan beberapa hasil yang memuaskan juga mendapatkan kejanggalan yaitu massa inti atom unsur selalu lebih besar daripada massa proton didalam inti atom. Rutherford menduga bahwa terdapat partikel lain didalam inti atom yang tidak bermuatan karena atom bermuatan positif disebabkan adanya proton yang bermuatan positif. Adanya partikel lain didalam inti atom yang tidak bermuatan dibuktikan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Chadwick melakukan penelitian dengan menembak logam berilium menggunakan sinar alfa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suatu partikel yang tak bermuatan dilepaskan ketikan logam berilium ditembak dengan sinar alfa dan partikel ini disebut sebagai netron. Reaksi yang terjadi ketika logam berilium ditembak dengan sinar alfa adalah

Netron tak bermuatan dan bermassa 1 sma (pembulatan).

Pangeran Kodok

Pada jaman dahulu kala, ketika saat itu dengan mengharapkan sesuatu, hal itu dapat terwujud, ada seorang Raja yang mempunyai putri-putri yang sangat cantik jelita, dan putrinya yang termuda begitu cantiknya sehingga matahari sendiri yang melihat kecantikan putri termuda itu menjadi ragu-ragu untuk bersinar. Di dekat istana tersebut terletak hutan kayu yang gelap dan rimbun, dan di hutan tersebut, di bawah sebuah pohon tua yang mempunyai daun-daun berbentuk hati, terletak sebuah sumur; dan ketika cuaca panas, putri Raja yang termuda sering ke hutan tersebut untuk duduk di tepi sumur yang dingin, dan jika waktu terasa panjang dan membosankan, dia akan mengeluarkan bola yang terbuat dari emas, melemparkannya ke atas dan menangkapnya kembali, hal ini menjadi hiburan putri raja untuk melewatkan waktu.
Suatu ketika, bola emas itu dimainkan dan dilempar-lemparkan keatas, bola emas itu tergelincir dari tangan putri Raja dan terjatuh di tanah dekat sumur lalu terguling masuk ke dalam sumur tersebut. Mata putri raja hanya bisa memandangi bola tersebut meluncur kedalam sumur yang dalam, begitu dalamnya hingga dasar sumur tidak kelihatan lagi. Putri raja tersebut mulai menangis, dan terus menangis seolah-olah tidak ada hyang bisa menghiburnya lagi. Di tengah-tengah tangisannya dia mendengarkan satu suara yang berkata kepadanya,
"Apa yang membuat kamu begitu sedih, sang Putri? air matamu dapat melelehkan hati yang terbuat dari batu."
Dan ketika putri raja tersebut melihat darimana sumber suara tersebut berasal, tidak ada seseorangpun yang kelihatan, hanya seekor kodok yang menjulurkan kepala besarnya yang jelek keluar dari air.
"Oh, kamukah yang berbicara?" kata sang putri; "Saya menangis karena bola emas saya tergelincir dan jatuh kedalam sumur."
"Jangan kuatir, jangan menangis," jawab sang kodok, "Saya bisa menolong kamu; tetapi apa yang bisa kamu berikan kepada saya apabila saya dapat mengambil bola emas tersebut?"
"Apapun yang kamu inginkan," katanya; "pakaian, mutiara dan perhiasan manapun yang kamu mau, ataupun mahkota emas yang saya pakai ini."
"Pakaian, mutiara, perhiasan dan mahkota emas mu bukanlah untuk saya," jawab sang kodok; "Bila saja kamu menyukaiku, dan menganggap saya sebagai teman bermain, dan membiarkan saya duduk di mejamu, dan makan dari piringmu, dan minum dari gelasmu, dan tidur di ranjangmu, - jika kamu berjanji akan melakukan semua ini, saya akan menyelam ke bawah sumur dan mengambilkan bola emas tersebut untuk kamu."
"Ya tentu," jawab sang putri raja; "Saya berjanji akan melakukan semua yang kamu minta jika kamu mau mengambilkan bola emas ku."
Tetapi putri raja tersebut berpikir, "Omong kosong apa yang dikatakan oleh kodok ini! seolah-olah sang kodok ini bisa melakukan apa yang dimintanya selain berkoak-koak dengan kodok lain, bagaimana dia bisa menjadi pendamping seseorang."
Tetapi kodok tersebut, begitu mendengar sang putri mengucapkan janjinya, menarik kepalanya masuk kembali ke dalam ari dan mulai menyelam turu, setelah beberapa saat dia kembali kepermukaan dengan bola emas pada mulutnya dan melemparkannya ke atas rumput.
Putri raja menjadi sangat senang melihat mainannya kembali, dan dia mengambilnya dengan cepat dan lari menjauh.
"Berhenti, berhenti!" teriak sang kodok; "bawalah aku pergi juga, saya tidak dapat lari secepat kamu!"
Tetapi hal itu tidak berguna karena sang putri itu tidak mau mendengarkannya dan mempercepat larinya pulang ke rumah, dan dengan cepat melupakan kejadian dengan sang kodok, yang masuk kembali ke dalam sumur.
Hari berikutnya, ketika putri Raja sedang duduk di meja makan dan makan bersama Raja dan menteri-menterinya di piring emasnya, terdengar suara sesuatu yang meloncat-loncat di tangga, dan kemudian terdengar suara ketukan di pintu dan sebuah suara yang berkata "Putri raja yang termuda, biarkanlah saya masuk!"
Putri Raja yang termuda itu kemudian berjalan ke pintu dan membuka pintu tersebut, ketika dia melihat seekor kodok yang duduk di luar, dia menutup pintu tersebut kembali dengan cepat dan tergesa-gesa duduk kembali di kursinya dengan perasaan gelisah. Raja yang menyadari perubahan tersebut berkata,
"Anakku, apa yang kamu takutkan? apakah ada raksasa berdiri di luar pintu dan siap untuk membawa kamu pergi?"
"Oh.. tidak," jawabnya; "tidak ada raksasa, hanya kodok jelek."
"Dan apa yang kodok itu minta?" tanya sang Raja.
"Oh papa," jawabnya, "ketika saya sedang duduk di sumur kemarin dan bermain dengan bola emas, bola tersebut tergelincir jatuh ke dalam sumur, dan ketika saya menangis karena kehilangan bola emas itu, seekor kodok datang dan berjanji untuk mengambilkan bola tersebut dengan syarat bahwa saya akan membiarkannya menemaniku, tetapi saya berpikir bahwa dia tidak mungkin meninggalkan air dan mendatangiku; sekarang dia berada di luar pintu, dan ingin datang kepadaku."
Dan kemudian mereka semua mendengar kembali ketukan kedua di pintu dan berkata,
"Putri Raja yang termuda, bukalah pintu untuk saya!, Apa yang pernah kamu janjikan kepadaku? Putri Raja yang termuda, bukalah pintu untukku!"
"Apa yang pernah kamu janjikan harus kamu penuhi," kata sang Raja; "sekarang biarkanlah dia masuk."
Ketika dia membuka pintu, kodok tersebut melompat masuk, mengikutinya terus hingga putri tersebut duduk kembali di kursinya. Kemudian dia berhenti dan memohon, "Angkatlah saya supaya saya bisa duduk denganmu."
Tetapi putri Raja tidak memperdulikan kodok tersebut sampai sang Raja memerintahkannya kembali. Ketika sang kodok sudah duduk di kursi, dia meminta agar dia dinaikkan di atas meja, dan disana dia berkata lagi,
"Sekarang bisakah kamu menarik piring makanmu lebih dekat, agar kita bisa makan bersama."
Dan putri Raja tersebut melakukan apa yang diminta oleh sang kodok, tetapi semua dapat melihat bahwa putri tersebut hanya terpaksa melakukannya.
"Saya merasa cukup sekarang," kata sang kodok pada akhirnya, "dan saya merasa sangat lelah, kamu harus membawa saya ke kamarmu, saya akan tidur di ranjangmu."
Kemudian putri Raja tersebut mulai menangis membayangkan kodok yang dingin tersebut tidur di tempat tidurnya yang bersih. Sekarang sang Raja dengan marah berkata kepada putrinya,
"Kamu adalah putri Raja dan apa yang kamu janjikan harus kamu penuhi."
Sekarang putri Raja mengangkat kodok tersebut dengan tangannya, membawanya ke kamarnya di lantai atas dan menaruhnya di sudut kamar, dan ketika sang putri mulai berbaring untuk tidur, kodok tersebut datang dan berkata, "Saya sekarang lelah dan ingin tidur seperti kamu, angkatlah saya keatas ranjangmu, atau saya akan melaporkannya kepada ayahmu."
Putri raja tersebut menjadi sangat marah, mengangkat kodok tersebut keatas dan melemparkannya ke dinding sambil menangis,
"Diamlah kamu kodok jelek!"
Tetapi ketika kodok tersebut jatuh ke lantai, dia berubah dari kodok menjadi seseorang pangeran yang sangat tampan. Saat itu juga pangeran tersebut menceritakan semua kejadian yang dialami, bagaimana seorang penyihir telah membuat kutukan kepada pangeran tersebut, dan tidak ada yang bisa melepaskan kutukan tersebut kecuali sang putri yang telah di takdirkan untuk bersama-sama memerintah di kerajaannya.

Dengan persetujuan Raja, mereka berdua dinikahkan dan saat itu datanglah sebuah kereta kencana yang ditarik oleh delapan ekor kuda dan diiringi oleh Henry pelayan setia sang Pangeran untuk membawa sang Putri dan sang Pangeran ke kerajaannya sendiri. Ketika kereta tersebut mulai berjalan membawa keduanya, sang Pangeran mendengarkan suara seperti ada yang patah di belakang kereta. Saat itu sang Pangeran langsung berkata kepada Henry pelayan setia, "Henry, roda kereta mungkin patah!", tetapi Henry menjawab, "Roda kereta tidak patah, hanya ikatan rantai yang mengikat hatiku yang patah, akhirnya saya bisa terbebas dari ikatan ini".
Ternyata Henry pelayan setia telah mengikat hatinya dengan rantai saat sang Pangeran dikutuk menjadi kodok agar dapat ikut merasakan penderitaan yang dialami oleh sang Pangeran, dan sekarang rantai tersebut telah terputus karena hatinya sangat berbahagia melihat sang Pangeran terbebas dari kutukan.

GALAKSI

Jika kita bisa menciptakan mesin pemercepat waktu sehingga bisa melihat masa depan, kita semua akan menyaksikan perhelatan kolosal yang terjadi di depan mata kita. Galaksi Milky Way, tempat matahari dan planet bumi kita berada, akan bertabrakan dengan galaksi Andromeda, galaksi tetangga terdekat Milky Way.

Andromeda melayang mendekati Milky Way dengan kecepatan 300.000 mil per jam, 100 kali lebih cepat daripada peluru yang melesat dengan kecepatan tinggi. Ketika bertabrakan, Andromeda akan mengubah galaksi Milky Way kita selamanya.

Jutaan bintang akan terlempar dari orbitnya. Awan debu dan gas angkasa akan bertabrakan di antaranya. Lantaran sedemikian kerasnya tabrakan tersebut, lahir jutaan bintang baru. Proses yang terjadi selama ratusan juta tahun itu akan merobek struktur dua galaksi raksasa tersebut.

Hal itu disimpulkan oleh para ahli astronomi di Lembaga Penerbangan dan Antariksa Amerika Serikat, NASA, setelah mengamati bertahun-tahun objek angkasa yang membawa mereka kepada teori lahir dan matinya sebuah galaksi.

Milky Way dan Andromeda

Milky Way adalah galaksi yang merupakan rumah bagi matahari kita dan planet-planetnya atau yang sering disebut solar system. Galaksi memiliki diameter 100 ribu tahun cahaya. Satu tahun cahaya adalah ukuran jarak yang sama dengan jarak yang ditempuh oleh sinar yang bergerak dengan kecepatan 300 ribu km per jam dalam waktu satu tahun. Jika seluruh massa bintang yang ada di Milky Way dijumlahkan, massa Milky Way sendiri akan sama dengan 750 biliun, satu triliun kali massa matahari.

Dengan menggunakan gelombang radio, penyelidikan astronomi terhadap distribusi awan hidrogen di luar angkasa menguakkan informasi bahwa galaksi Milky Way ini berbentuk spiral. Karena itu, massanya sebagian besar berada di pusaran galaksi itu sendiri. Untuk mudahnya, bentuk galaksi ini bisa dibayangkan seperti kue cucur yang dijual di pasar tradisional di Indonesia.

Sementara itu, galaksi Andromeda adalah galaksi terbesar yang paling dekat dengan galaksi Milky Way. Andromeda pertama tercatat sebagai "awan kecil" oleh ahli astronomi Persia yang bernama Abd-al-Rahman Al-Sufi di sekitar tahun 905. Kemudian, ahli astronomi berkebangsaan Bavaria, yaitu Simon Marius, menemukan galaksi ini dan mencatat penemuannya pada 1612. Tanpa mengetahui penemuan Al-Sufi dan Marius, keberadaan Andromeda kemudian dikonfirmasikan oleh bebepapa ahli astronomi dunia pada tahun-tahun berikutnya.

Galaksi Andromeda dikategorikan sebagai galaksi raksasa karena memiliki diameter sekitar 200 ribu tahun cahaya atau dua kali lebih besar daripada galaksi Milky Way. Andromeda memiliki massa 300 sampai 400 biliun kali massa matahari. Bentuknya yang bulat khas dan ukurannya yang besar membuat galaksi ini mudah teramati walaupun dalam kondisi langit yang cukup moderat dan dengan menggunakan teleskop sederhana.

Evolusi Galaksi

Dengan menggunakan teleskop Hubble yang berada pada ketinggian 612 km dari permukaan bumi dan berkecepatan 28.000 km per jam mengelilingi bumi, ahli astronomi NASA mengamati gugusan bintang berdasar kapan gugusan bintang itu terbentuk.

Karena cahaya memerlukan waktu dari sumber cahaya yang merupakan objek angkasa sampai tiba di cermin teleskop Hubble, maka setiap pemotretan gambar yang dilakukan Hubble sebenarnya merekam kejadian masa lampau, bukan kejadian masa kini.

Di awal terbentuknya alam semesta, galaksi bertabrakan dengan galaksi lain sepuluh kali lebih sering daripada tabrakan galaksi di masa kini. Kesimpulan ini dibuat berdasar observasi astronomi sebagai berikut.

Kumpulan bintang yang terbentuk 12,6 biliun tahun yang lalu menunjukkan bintang-bintang muda yang berkumpul pada lokasi-lokasi tertentu di angkasa. Pengamatan terhadap kumpulan bintang-bintang pada usia alam semesta yang lebih muda, yaitu sekitar 9 biliun tahun yang lalu, menunjukkan galaksi-galaksi yang "gelembung-gelembung" tanpa bentuk regular.

Akhirnya, pengamatan terhadap alam semesta yang relatif lebih tua, atau sekitar 5,3 biliun tahun lalu, menunjukkan kelompok-kelompok bintang dengan bentuk yang jauh lebih jelas seperti piring spiral ketika mereka saling bertumbukan.

Kadang-kadang, galaksi bertabrakan dalam kelompok dua atau tiga galaksi. Kelompok yang bertumbukan ini akan menyatu menjadi satu galaksi yang besar. Penemuan ini kemudian disatukan ke dalam sebuah simulasi yang memberikan kesimpulan yang mengejutkan: galaksi terbentuk melalui proses tumbukan. Proses tumbukan antargalaksi itu berlanjut sampai saat ini.

Dua Galaksi Bertumbukan

Apakah yang menyebkan dua buah galaksi bertumbukan? Jawaban sederhana dari pertanyaan ini gaya gravitasi. Seperti dirumuskan oleh Issac Newton, fisikawan yang lahir pada 4 Januari 1643 di Lincolnshire, London, Inggris, setiap benda angkasa akan mengalami gaya tarik menarik dengan benda angkasa lain.

Hukum ini dikenal sebagai hukum gravitasi Newton. Besarnya gaya gravitasi antara dua benda angkasa akan berbanding lurus dengan kedua massa benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut. Tetapi, jika dibandingkan dengan ketiga gaya alami lain yang dikenal di alam semesta seperti gaya elektromagnetik, gaya nuklir lemah dan kuat, gravitasi adalah gaya terlemah di antara keempat gaya tersebut.

Jika dua galaksi berada cukup dekat antara satu dan lainnya, gaya gravitasi akan menarik keduanya untuk saling mendekat. Seperti galaksi Milky Way dan galaksi Andromeda, gaya gravitasi keduanya akan membawa kedua galaksi ini mendekat.

Ketika bertumbukan, matahari dan sistem solar kita tidak bertumbukan dengan bintang lain, melainkan akan "berlayar" tanpa dipengaruhi oleh situasi sekeliling melewati galaksi yang sedang berubah bentuk.

Jika ukuran matahari sebanding dengan sebuah butir pasir di pantai yang melekat pada telapak kaki kita, kita harus berjalan sekitar 2 mil sebelum menemui butir pasir berikutnya, yaitu bintang Alpha Centauri.

Ketika dua galaksi bertumbukan, bintang-bintang akan berpapasan. Kita bisa bayangkan proses ini dengan kondisi mobil di jalan raya. Jika sebuah mobil bergerak mendekati simpangan, mobil-mobil ini akan berjalan silih berganti tanpa harus bertabrakan dengan mobil yang lain.