Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
8Mengukur Waktu
“Lima menit lagi saja!” — tetapi berapa lama itu sebenarnya? Waktu tidak dapat dilihat, dipegang, atau dibentangkan di sepanjang penggaris. Namun kita mengukurnya setiap hari: lomba lari punya pemenang, kue keluar dari oven tidak mentah dan tidak gosong, dan sekolah usai pada saat yang tepat. Mari kita belajar bagaimana waktu dijinakkan.
8.1 Saat dan selang waktu
Contoh 8.1 (Urutan sebuah hari)
Satu hari adalah barisan peristiwa, selalu berurutan: bangun tidur, sarapan, sekolah, makan siang, sore, makan malam, dan tidur. “Sarapan datang sebelum sekolah” dan “makan malam datang sesudah makan siang” — sebelum dan sesudah adalah kata pertama tentang waktu, seperti lebih panjang dan lebih pendek adalah kata pertama tentang panjang.
Definisi 8.2 (Selang waktu)
Satu titik dalam hari disebut sebuah saat: saat bel berbunyi. Rentang waktu di antara dua saat disebut selang waktu: dari bel sampai pelajaran berakhir. Saat menjawab kapan?; selang waktu menjawab berapa lama?
Contoh 8.3 (Kapan atau berapa lama?)
“Filmnya mulai sesudah makan malam” berbicara tentang sebuah saat. “Filmnya berlangsung selama dua kali istirahat makan siang” berbicara tentang selang waktu. “Ulang tahunku pada musim semi”: saat. “Liburan terasa begitu singkat”: selang waktu — dan bab ini sebagian besar tentang selang waktu.
8.2 Membandingkan selang waktu
Metode 8.4 (Lomba yang adil antara dua selang waktu)
Untuk mencari mana dari dua peristiwa yang berlangsung lebih lama:
- mulailah keduanya pada saat yang sama — “siap, ya, mulai!”;
- perhatikan mana yang selesai lebih dahulu;
- yang masih berjalan ketika yang lain sudah selesai berlangsung lebih lama.
Kalau keduanya tidak dapat berjalan bersama (mandi hari ini dan makan malam kemarin), lombakan masing-masing melawan benda ketiga yang sama — sebuah jam pasir.
Contoh 8.5 (Jam pasir)
Jam pasir adalah kaca kecil berpinggang sempit: pasirnya selalu memerlukan selang waktu yang sama untuk mengalir habis. Itulah yang membuatnya menjadi wasit. Menyikat gigi dilombakan dengan jam pasir: pasirnya habis lebih dahulu — sikatlah lebih lama! Sebuah lagu dilombakan dengan jam pasir: lagunya menang. Jadi lagu itu berlangsung lebih lama daripada menyikat gigi, walaupun keduanya tidak pernah berlomba langsung.
Catatan 8.6 (Perasaan adalah jam yang buruk)
Sore yang menyenangkan berlalu cepat; antrean yang membosankan merayap — padahal jam bisa saja menghitung sama untuk keduanya. Rasa waktu kita mudah tertipu, sama seperti perabaan tertipu tentang panas dan dingin. Justru itulah gunanya wasit seperti jam pasir: pasir tidak pernah bosan.
8.3 Menghitung ketukan yang ajek
Definisi 8.7 (Sekon)
Satuan waktu yang dipakai di seluruh dunia adalah sekon, ditulis . Satu sekon kira-kira selama satu denyut jantung yang tenang, atau satu ketukan mantap jam besar. Mengucapkan “satu buaya kecil, dua buaya kecil” dengan tempo tenang menghitung kira-kira satu sekon untuk tiap buaya.
Contoh 8.8 (Cobalah: berapa sekon?)
Hitunglah sekon dengan tempo ajek selagi: kamu menahan napas dengan nyaman; keran mengisi sebuah gelas; seorang teman berlari ke pagar lalu kembali. Gelas itu mungkin memerlukan sekon, larinya . Sekarang menyikat gigi dan lagu tadi bisa mendapat bilangan — dan bilangan, seperti pada panjang, dapat bepergian dan diperiksa.
Contoh 8.9 (Jam pada arloji)
Sekon dipakai untuk hal yang singkat. Rentang yang panjang dihitung dalam jam: pagi di sekolah berlangsung berjam-jam, tidur semalam pun begitu. Jarum pendek arloji menunjuk jamnya: tepat pada angka , berarti pukul tiga; di antara dan dengan jarum panjang menunjuk lurus ke bawah, berarti pukul setengah empat. Satu siang dan satu malam bersama berisi jam — selagi Bumi, ingat, menyelesaikan satu putaran penuh.
8.4 Latihan
Latihan 8.1 ★
Urutkan: makan malam; bangun tidur; bermain sore; sarapan; tidur.
Solusi
Solusi Latihan 8.1.
Bangun tidur, sarapan, bermain sore, makan malam, lalu tidur.
Latihan 8.2 ★
Saat atau selang waktu? “Bel berbunyi pada tengah hari”; “kue dipanggang selama setengah jam”; “kami berangkat sesudah makan siang”; “perjalanan itu terasa tanpa akhir”.
Latihan 8.3 ★
Dua lilin dinyalakan pada saat yang sama; yang merah padam sementara yang biru masih menyala. Lilin mana yang bertahan lebih lama? Aturan mana pada Metode 8.4 yang diikuti kedua lilin?
Solusi
Solusi Latihan 8.3.
Lilin biru bertahan lebih lama. Kedua lilin dinyalakan pada saat yang sama, dan yang masih menyala ketika yang lain sudah padam adalah yang bertahan lebih lama — persis aturan lomba yang adil.
Latihan 8.4 ★
Mengapa jam pasir menjadi wasit yang adil bagi selang waktu? Apa yang selalu sama padanya, setiap kali ia dibalik?
Solusi
Solusi Latihan 8.4.
Setiap kali dibalik, pasirnya memerlukan selang waktu yang sama untuk mengalir lewat pinggangnya yang sempit. Wasit yang tidak pernah berubah bersikap adil kepada semua orang.
Latihan 8.5 ★
Ben berkata penantiannya yang membosankan di dokter gigi berlangsung “selamanya”. Arlojinya berkata penantian itu lebih singkat daripada film kartun kesukaannya. Bagaimana ini mungkin? (Lihat Catatan 8.6.)
Solusi
Solusi Latihan 8.5.
Perasaan waktu kita adalah jam yang buruk: penantian yang membosankan merayap dan kesenangan berlalu cepat. Arloji menghitung dengan ajek apa pun yang dirasakan Ben, jadi penantian itu memang lebih singkat daripada film kartunnya — hanya terasa lebih lama.
Latihan 8.6 ★
Hitunglah sekon dengan tempo ajek dan ukurlah: berapa sekon yang kamu perlukan untuk menulis nama lengkapmu? Untuk memakai sepatumu?
Solusi
Solusi Latihan 8.6.
Jawaban beragam; biasanya beberapa sekon untuk nama dan sekitar sekon untuk sepatu. Hitungannya harus tetap tenang dan ajek.
Latihan 8.7 ★
Satuan mana yang lebih cocok, sekon atau jam: satu kali bersin; tidur semalam; mengikat tali sepatu; satu pagi di sekolah?
Latihan 8.8 ★
Gambarlah arloji yang menunjukkan pukul lima, dan satu lagi yang menunjukkan pukul setengah enam. Ke mana jarum pendek menunjuk pada pukul setengah enam?
Solusi
Solusi Latihan 8.8.
Pada pukul lima jarum pendek menunjuk angka (jarum panjang lurus ke atas); pada pukul setengah enam jarum pendek menunjuk tepat di tengah antara angka dan (jarum panjang lurus ke bawah).
Latihan 8.9 ★★
Mandi kemarin dan mandi pancuran hari ini tidak dapat saling berlomba. Jelaskan, langkah demi langkah, cara mengetahui mana yang berlangsung lebih lama dengan satu jam pasir — dan apa yang harus dicatat supaya temanmu dapat memeriksanya.
Solusi
Solusi Latihan 8.9.
Lombakan masing-masing dengan jam pasir yang sama: pada waktu mandi, mulailah jam pasirnya dan hitunglah berapa kali putaran penuh jam pasir itu selama mandi berlangsung; besok, lakukan hal yang sama untuk mandi pancuran. Catatlah kedua hitungan itu (misalnya “mandi: putaran, pancuran: putaran”): makin banyak putaran berarti makin lama, dan siapa pun yang punya jam pasir yang sama dapat memeriksanya.
Latihan 8.10 ★★
Lila menghitung “satu, dua, tiga…” dengan sangat cepat dan berkata gelas itu terisi dalam sekon; Tom menghitung dengan tenang dan mendapat . Keran mengalir sama pada kedua kali itu. Siapa yang lebih dekat kepada kebenaran, dan apa yang membuat hitungan sekon menjadi jujur?
Solusi
Solusi Latihan 8.10.
Tom lebih dekat. Menghitung sekon hanya jujur pada tempo yang tenang dan ajek — kira-kira satu denyut jantung tenang untuk tiap bilangan, atau “satu buaya kecil” untuk tiap hitungan. Memburu bilangannya membuat sekonnya terlalu pendek.