Fisika (besaran dan satuan)

Kode : FA0A303

Student Centered Learning (SCL)

• Student-Centered-Learning (SCL) menempatkan mahasiswa sebagai pemeran aktif dalam proses pembelajaran. Berbagai aktivitas telah dirancang untuk membantu mahasiswa dalam memahami materi pembelajaran, antara lain melalui :

– Discovery Learning – pembelajaran melalui pencarian, pemahaman informasi, serta menjawab pertanyaan – pertanyaan dalam Study Guide atau Question List.

– Small Group Discussion – pembelajaran melalui diskusi kelompok kecil.

– Project Based Learning – pembelajaran melalui pengerjaan suatu proyek secara terstruktur.

– Presentasi & Diskusi – pembelajaran melalui penyampaian gagasan dan argumen secara efektif dan efisien, mendengar, memahami, dan menerima gagasan yang berbeda, serta penarikan kesimpulan akhir yang mengakomodasikan berbagai gagasan.

Fisika Dasar I

Student Centered Learning (SCL)

– Menganut peraturan perkuliahan UISI

– Alat komunikasi off/silent

– Pengumpulan tugas dilakukan di SSC atau email dosen pengampu, tidak boleh melebihi pukul 15:00 pada hari yang ditetapkan

– Keterlambatan pengumpulan tugas atau ketidakikutsertaan dalam ujian hanya dapat ditoleransi apabila mahasiswa ybs sakit (dibuktikan dengan surat keterangan dokter) atau adanya kondisi khusus (misalnya meninggalnya anggota keluarga – dibuktikan dengan surat kematian dari pejabat yang berwenang). Dalam kondisi ini, mahasiswa ybs harus menemui dosen koordinator dengan membawa surat permohonan penundaan pengumpulan tugas atau permohonan mengikuti ujian susulan beserta surat buktinya selambat-lambatnya satu minggu setelah batas pengumpulan atau pelaksanaan ujian.

Fisika Dasar I

TOPIK

1. Besaran dan Satuan 2. Vektor 3. Kinematika Partikel 4. Dinamika Partikel

5. Usaha dan Energi 6. Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar 7. Osilasi dan Gelombang Mekanik 8. Fluida

Dosen Pengampu

Irvan Adhin Cholilie

irvan.cholilie@uisi.ac.id 089621839836

Persentase Penilaian (2 SKS)

• Kuis = 10 % (2x)

• UTS = 15 %

• UAS = 25 %

• Tugas = 10 %

• Praktikum (1 SKS) = 40 %

I. Quantities and Units

How we describe about Quantities???

Quantities

Units

How we describe about Units???

FISIKA DASAR (FA0A303)

Fisika:

Ilmu yang menjelaskan (mendeskripsikan) fenomena alam yang menjadi objek pengamatan.

Bagaimana Cara Mendeskripsikan Objek ?

Coba deskripsikan gajah ini !!

Deskripsi Kualitatif

Gadingnya : Panjang Lebih tinggi daripada orang Tenaganya : Kuat

Deskripsi Kuantitatif

Tinggi : 2,5 meter

Massa : 4 Ton

Panjang : 5 meter

Emosinya Labil ; Kulitnya Kasar

Warnanya Coklat;

Besaran Non-Fisis

(Tak Terukur)

Besaran Fisis

---> BESARAN

Bagaimana Cara Mendefenisikan suatu Besaran ?

Emas Anak

Timbangan

Dibandingkan dengan anak timbangan

(berapa buah anak timbangan

diperlukan sehingga skala setimbang)

Hasilnya:

Massa emas = 5 kali massa anak timbangan

Massa Emas?

Defenisi: Jumlah materi yang

dikandung emas

Berapa? Cara Mengukur?

Panjang Tali?

Defenisi: Jarak dari titik paling kiri ke titik paling kanan pada tali

Berapa? Cara Mengukur?

Hasilnya:

Panjang Tali = 2 kali panjang jengkal

Kecepatan rata-rata?

Defenisi : Jarak tempuh / waktu tempuh

Dibandingkan dengan jengkal (berapa

kalinya)

Didefenisikan dari

besaran-besaran lain

Ada besaran yang dapat didefenisikan hanya dengan

menggambarkan bagaimana cara mengukurnya.

Massa emas = 5 kali massa anak timbangan

Panjang Meja = 2 kali panjang jengkal

Ada besaran yang dapat didefenisikan dengan cara

menggambarkan bagaimana menghitungnya dari

besaran-besaran lain yang dapat diukur. Defenisi = Jarak tempuh / waktu tempuh

Besaran Fundamental (Besaran Dasar/Pokok)

Besaran Turunan

SATUAN

Nilai suatu besaran fisis dinyatakan dengan

Massa (emas) = 5 anak timbangan

Panjang (meja) = 2 jengkal

Satuan panjang yang lain: Spidol, Jengkal, Kaki, …

AKIBATNYA:

- Satuan menjadi terlalu banyak

- Banyak versi

- Tidak Bermanfaat

- Menimbulkan Kekacauan

SEHARUSNYA : - Defenisi Yang Sama - Bermanfaat - Diterima Semua Orang

KESEPAKATAN

- Perlu Ditetapkan STANDAR (Disepakati NAMA Dan DEFENISI) - Tidak Semua Besaran Perlu Standar ( Karena Jumlah Besaran

Sangat Banyak ) - Hanya Besaran Dasar Saja Yang Perlu Dibuat Standarnya

- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) -

- Internasional Buerau of Weight and Measures -

- Biro Berat dan Ukuruan Internasional -

di Sevres Perancis

Siapa yang menetapkan standar & Satuan?

1791 : French Academy of Sceine menetapakan

1 METER :

satu per sepuluh juta jarak dari kutub utara ke khatulistiwa.

1 SATUAN WAKTU:

waktu yang diperlukan oleh suatu pendulum dengan panjang 1 meter untuk berayun dari satu sisi ke sisi yang lain. Satuan-satuan ini SULIT DIDUPLIKASI (diperbanyak), kemudian dilakukan perubahan-perubahan dengan defenisi yang lebih baik dan mudah diduplikasi.

Besaran dan Satuan Standar yang digunakan telah berevolusi selama bertahun-tahun.

Besaran Waktu

Waktu adalah selang antara dua kejadian atau dua peristiwa

Misalnya Waktu Siang = sejak matahari terbit hingga matahari tenggelam Waktu hidup = sejak dilahirkan hingga meninggal.

Segala sesuatu yang berulang secara periodik contoh: rotasi bumi, revolusi bumi

Alat Ukur Waktu

Jam Atom (Atomic Clock): 1 detik ≡ waktu yang diperlukan untuk mencapai 9.192.631.770 kali periode osilasi dari atom cesium)

Evolusi Satuan Panjang

1960: 1 meter ≡ jarak antara dua garis pada batang yang terbuat dari campuran platinum-irridium yang disimpan pada kondisi tertentu di BIPM 1 meter ≡ 1.650.763,73 kali panjang cahaya orange-red yang dipancarkan dari lampu krypton-86 (86Kr)

Sejak 1983 1 meter ≡ jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam waktu 1 / 299 792 458 detik.

Dengan defenisi terakhir ini maka kecepatan cahaya di ruang hampa

ditetapkan menjadi 299, 792 458 m/s

Evolusi Satuan Massa

1 kg = Massa suatu silinder yang terbuat dari campuran platinum-iridium yang disimpan di kantor BIPM di kota Sevres, dekat Paris, Perancis.

Sistem satuan yang dugunakan ilmuwan diseluruh dunia disebut “The Metric System”.

Pada tahun 1971 ditetapkan 7 Besaran Dasar yang dikenal secara resmi sebagai “International System” atau SI (Le Systéme Internasional d’Unites).

Besaran dan satuan yang digunakan dalam SI *

International System (SI) Sistem Internasional (SI)

Quantities Units Symbol Besaran Satuan

mass kilogram kg massa kilogram (kg)

length meter m panjang meter (m)

time second s waktu detik / sekon (s)

Electric Current ampere A Arus Listrik Ampere (A)

Temperature kelvn K Temperatur Kelvin (K)

Amount of substance mole mol Jumlah Zat mol (mol)

Light Intensity candela Cd Intensitas Cahaya

Candela (cd)

* Berdasar Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971

Gaussian System (cgs) Sistem Gaussian

Quantities Units Besaran Satuan

mass gram (g) massa gram

length centimeter (cm) panjang sentimeter

time second (s) waktu detik / sekon

British Engineering System Sistem Inggris

Quantities Units Besaran Satuan

mass slug massa slug

length foot (ft) panjang kaki

time second (s) waktu detik

Satuan Sistem Internasional (SI)

FISIKA DASAR (FA0A303)

Konversi Satuan

Ada beberapa sistem berbeda yang dipakai di dunia Misalnya: SI British

Mengapa diperlukan?

Dimensi objek jauh lebih besar daripada dimensi alat ukur (kurang praktis) Misalnya: mengukur panjang jalan dengan satuan cm

mil <-------> km

cm ----> km

Rangkuman

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Besaran adalah keadaan dan sifat – sifat benda yang dapat diukur.

Besaran

Besaran Pokok

Besaran yang tidak dapat dinyatakan dengan besaran

yang lebih sederhana:

Panjang, Massa, Waktu, Suhu, Intensitas cahaya, Kuat

arus, Jumlah mol.

Besaran Turunan

Besaran yang dapat dinyatakan dengan besaran yang

lebih sederhana:

Dimensi

FISIKA DASAR (FA0A303)

Untuk memudahkan pernyataan suatu besaran dengan besaran

dasar, dinyatakan dengan simbol yang disebut dimensi.

Panjang [L]

Massa [M]

Waktu [T]

Contoh

Kecepatan -> v = s/t = [L T-1]

Momentum -> p = m.v = [M L T-1]

Konversi Satuan

FISIKA DASAR (FA0A303)

1 inchi = 2,54 cm

1 ft = 12 inchi = 0,305 m

1 mil = 5280 ft = ……. m?

1 yard = 3 ft = …..m?

1 lbm = 0,45359 kg

1 slug = 32,174 lbm

1 lbf = 32,174 pdl

Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Besaran Skalar dan Besaran Vektor – Besaran skalar adalah besaran yang hanya memiliki besar

(panjang/nilai) • Ex: waktu, suhu, panjang, luas, volum, massa

– Besaran Vektor-> memiliki besar dan arah • Ex: kecepatan, percepatan, gaya, momentum, medan magnet,

medan listrik

– Notasi Vektor • Ruas garis berarah yg panjang dan arahnya tertentu.

• Vektor dinyatakan dg huruf ū, u, u (bold), atau u (italic).

• Jika u menyatakan ruas garis berarah dari A ke B, maka ditulis dengan lambang u = AB

• Notasi u dibaca “vektor u”

Penulisan Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Vektor sbg pasangan bilangan

– u = (a,b)

• a : komponen mendatar, b : komponen vertikal

• Vektor sbg kombinasi vektor satuan i dan j

– u = ai + bj

• Panjang vektor u ditentukan oleh rumus

22|u| ba

Penulisan Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Dua buah vektor dikatakan sama besar bila besar dan

arahnya sama.

• Misalkan u = (a,b) dan v = (c,d)

• Jika u = v, maka

• |u| = |v|

• arah u = arah v

• a=c dan b=d

Penulisan Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

a b

Dua vektor sama,

a = b

a b

Dua Vektor

mempunyai besar

sama, arah

berbeda

a b

Dua vektor arah

sama, besaran

beda

a

b

Dua Vektor besar

dan arah berbeda

Penjumlahan Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Penjumlahan vektor menurut aturan segitiga dan

aturan jajaran genjang

• Dalam bentuk pasangan bilangan sbb:

v u w = u + v

w = u + v

u

v

db

ca

d

c

b

avu

d

cvdan

b

au

Pengurangan Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Selisih dua vektor u

dan v ditulis u – v

didefinisikan u + (-v)

• Dalam bentuk

pasangan bilangan

v u

w = u - v -v

u

Sifat-Sifat Operasi Vektor

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Komutatif a + b = b + a

• Asosiatif (a+b)+c = a+(b+c)

• Elemen identitas terhadap penjumlahan

• Sifat tertutup-> hasil penjumlahan vektor juga berupa vektor

• Ketidaksamaan segitiga |u+v| ≤ |u| + |v|

• 1u = u

• 0u = 0, m0 = 0.

• Jika mu = 0, maka m=0 atau u = 0

Sifat-Sifat Operasi Vektor (Cont.)

FISIKA DASAR (FA0A303)

• (mn)u = m(nu)

• |mu| = |m||u|

• (-mu) = - (mu) = m (-u)

• Distributif : (m+n)u = mu + nu

• Distributif : m(u+v) = mu + mv

• u+(-1)u = u + (-u) = 0

Besar Vektor Hasil Penjumlahan dan Pengurangan

FISIKA DASAR (FA0A303)

22 )()(|| dbcavu

db

ca

d

c

b

avu

d

cvdan

b

auJika

nPenguranga

22 )()(|| dbcavu

db

ca

d

c

b

avu

d

cvdan

b

auJika

nPenjumlaha

Menghitung Besar Vektor Hasil Penjumlahan dan Pengurangan

FISIKA DASAR (FA0A303)

cos||||2|||||| 22 vuvuvu u + v

u

v

θ

cos||||2|||||| 22 vuvuvu

u

v u-v

θ

Warsun Najib, 2005

Menentukan Arah Vektor Hasil Penjumlahan dan Pengurangan

FISIKA DASAR (FA0A303)

Warsun Najib, 2005

npenjumlaha hasilr arah vekto:

sin

||

)sin(

||

sin

||

vuvu

u + v

u

v

α

u

v u-v

α

β

npenguranga hasilr arah vekto:

sin

||

)sin(

||

sin

||

vuvu

β

Vektor Posisi

FISIKA DASAR (FA0A303)

Warsun Najib, 2005

• OA = a dan OB = b adalah vektor posisi.

• AB = AO + OB

• = OB – OA

• = b – a

X

Y

0

A

B

b

a

Dot Product (Inner Product)

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Perkalian titik (dot product) a•b (dibaca a dot b) antara dua vektor a

dan b merupakan perkalian antara panjang vektor dan cosinus sudut antara keduanya.

cos|||| baba

Dalam bentuk komponen vektor, bila a = [a1,b1,c1] dan b = [a2,b2,c2], maka :

332211 ccbababa

a•b > 0 jika {γ| 0 < γ < 90o}

a•b = 0 jika {γ| γ = 90o}

a•b < 0 jika {γ| 90o < γ< 180o}

Vektor Ortogonal

FISIKA DASAR (FA0A303)

• Teorema

– Hasil perkalian dot product antara dua vektor bukan-nol adalah nol jika dan hanya jika vektor-vektor tersebut saling tegak lurus

• Vektor a disebut ortogonal thd vektor b jika a•b = 0, dan vektor b juga ortogonal thd vektor a.

• Vektor nol 0 ortogonal terhadap semua vektor.

• Untuk vektor bukan-nol

– a•b = 0 jika dan hanya jika cos γ = 0 γ = 90o = π/2

Besar dan Arah dalam Perkalian Dot Product

FISIKA DASAR (FA0A303)

bbaa

ba

ba

ba

||||cos

• Besar Sudut γ dapat dihitung dgn:

Pustaka

FISIKA DASAR (FA0A303)

• FMIPA, Universitas Andalas

• Halliday, Resnick, Walker (2005). Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

• Serway, Jewett (2014). Fisika untuk Sains dan Teknik

Edisi keenam. Jakarta : Salemba Teknika.

Terima Kasih

FISIKA DASAR (FA0A303)