AMateri 1 _fisika-dasar1.pdf

Embed Size (px)

Citation preview

  • Perangkat Keilmuan FisikaDiskripsi keadaan dan Interaksi Model Interaksi

    DiskripsiMakroskopik

    DiskripsiMikroskopik

    MekanikaTermodinamikaGelombang

    Mekanika KuantumMekanika Statistik

    Interaksi gravitasiInteraksi elektromagnetikInteraksi kuatInteraksi lemah

    Kajian Keilmuan FisikaStruktur materi

    GejalaAlam

    SistemAlam Sistem Rekayasa

    Sistem LainInteraksi Fundamental

    Zat padatMolekulAtomIntiPartikel Elementerdll

    CahayaAkustikdll.

    BumiAtmosferKehidupan, dll.

    Reaktor nuklir, dll.

    Teknik-Teknik Eksperimental

    jalinan

    STRUKTUR KEILMUAN FISIKA

    1Physics 1/2013

    FISIKA DASAR 1

    BESARAN FISIKABESARAN FISIKADANDAN

    SISTEM SATUANSISTEM SATUAN

    2Physics 1/2013

  • TUJUAN UMUM Memberikan konsep-konsep dan prinsip-prinsip dasar fisika yang diperlukan untukbelajar fisika lebih lanjut atau ilmupengetahuan lainnya.

    Memberikan ketrampilan dalampenyelesaian persoalan fisika dasarterutama dalam pemakaian kalkulus dasarsebagai alat bantu.

    3Physics 1/2013

    Materi Bahan Ajar1. Besaran dan Satuan2. Vektor3. Kinematika4. Dinamika: Gaya, Usaha, Energi, Torka = Torsi5. Sistem Partikel, Benda Tegar7. Fluida8. Kalor

    4Physics 1/2013

  • BUKU ACUAN Serway, Reymond A, Physics for Scientist and Engineers

    with Modern Physics, 2nd Ed.; Saunders, 1986 Nolan, Peter J., 1993, Fundamentals of College Physics,

    Wm. C. Brown Publisher, Melbourne, Australia. Giancoli, Douglas C, Physics for Scientist and

    Engineers, 2nd Ed., Prentice Hall, 1988. Ohanian, Hans C., Physics, 2nd Ed, Norton, 1989. Dan Buku Fisika Lain sesuai dengan Lingkup Materi.

    5Physics 1/2013

    Fisika merupakan ilmu pengetahuan dasaryang mempelajari sifat-sifat dan interaksiantar materi dan radiasi. (misal pelangi,zat dalam fase, friksi dsb)

    Fisika merupakan ilmu pengetahuan yangdidasarkan pada pengamatan eksperimentaldan pengukuran kuantitatif (MetodeIlmiah).

    Apakah Fisika Itu ?

    Sama-sama hasil kreasi manusia, apa bedanya fisika dengankarya seni atau karya sastra ?

    6Physics 1/2013

  • Perilaku partikel di dalam ruang dariwaktu ke waktu, termasuk bagaimanamereka berinteraksi satu sama lain.

    Interaksi Besaran Gaya

    Gravitasi

    Elektromagnet

    PERISITIWA ALAM

    Hukum Newton.

    Hukum Coulomb

    7Physics 1/2013

    Metode IlmiahPengamatan terhadap

    Peristiwa alam

    Hipotesa

    EksperimenTidakCocok

    Teori

    Prediksi

    Hasilpositif

    Hasilnegatif

    Perbaiki teoriUji prediksi

    8Physics 1/2013

  • Peristilahan Besaran Fisika = pengertian yang kepadanya dapatdikenai ukuran.

    Mengukur = membandingkan besaran dengansatuan tertentu.

    Satuan = ukuran pembanding yang telahdiperjanjikan terlebih dahulu.

    Hukum Fisika = interaksi antarbesaran Fisika. Laboratorium = tempat hukum Fisika sengajaditimbulkan.

    9Physics 1/2013

    BesaranFisika

    Konseptual

    Matematis

    Besaran Pokok

    Besaran Turunan

    Besaran Skalar

    Besaran Vektor

    : besaran yang ditetapkandengan suatu standar ukuran

    : Besaran yang dirumuskandari besaran-besaran pokok

    : hanya memiliki nilai

    : memiliki nilai dan arah10Physics 1/2013

  • Besaran dan Satuan Setiap besaran mempunyai satuan, 1 besaran punya 1 satuan. Satuan standar: (a) Dahulu cenderung mikroskopis, kecuali volumestandar. Sekarang cenderung beracuan tetapan alam (, e, o, o, c,dll), sebab tanpa ralat. Satuan standar 1 sekon: Dahulu : waktu getar atom Cs pada sebuah aras tenaganyadikalikan 9192 631 770. Sekarang: waktu yang diperlukan oleh cahaya untukmerambat di vakum sejauh 3x108 meter.

    11Physics 1/2013

    Pembagian Besaran (Fisika):1. Besaran dasar (pokok) = yang mendasaribesaran lainnya. Syarat: Bebas terhadap besaran dasar lainnya: l

    f(t); m f(n). Lebih makroskopis (mudah diukur):

    12Physics 1/2013

  • Ragam besaran dasar (ada 7):Nama Besaran Dimensi Satuan

    1. panjang2. waktu3. massa4. arus listrik5. suhu6. kuantitas zat7. kuat cahaya

    [L][T][M][i][t][n][I]

    meter (m)sekon (s)kilogram (kg)ampere (A)kelvin (K)molar (mol)kandela (Cd)

    13Physics 1/2013

    2. Besaran turunan = besaran yang minimal tersusun oleh 2besaran dasar.

    Jumlahnya : tak hinggaTerkenal : punya nama sendiri

    (kgm/s2 = N; C/s = A; cm/s2 = Gal;kgm2/s2 = joule)

    3. Besaran pelengkap = sifatnya melengkapi saja, boleh dipakaidan boleh tidak.

    Ada 2: (a) sudut datar (radian = rad; 180o = rad)(b) sudut ruang (steradian; isotrop = 4 St)

    14Physics 1/2013

  • Besaran Turunan Lainnya Contoh :

    Kecepatan pergeseran yang dilakukan persatuan waktu satuan : meter per sekon (ms-1)

    Percepatan perubahan kecepatan per satuan waktu satuan : meter per sekon kuadrat (ms-2)

    Gaya massa kali percepatan satuan : newton (N) = kg m s-2

    15Physics 1/2013

    Perbedaan antar besaran:Kasus:Satu kg batu dengan 1 kg kapas, berat mana?Pilih kejatuhan batu ataukah kapas?Mengapa demikian? Penyebab sakit besaranapa?

    Pakan ayam terkesan lebih berat bilabungkusnya berbentuk silinder yangberdiameter lebih kecil.

    16Physics 1/2013

  • Gaya tekanan : AFP

    Gaya torsi : Fr Massa momen kelembaman : dmrI 2 Massa massa jenis : dV

    dm

    Massa berat : gmW Daya tenaga : dt

    dEP

    17Physics 1/2013

    Penulisan satuan (sesuai EYD):1. Nama satuan nama orangBenar: 5 newton = 5N Salah: 5 Newton = 5n

    7 ampere = 7A 7 Ampere = 7a2. Penyingkatan satuan ada aturannyaBenar: 5 kilogram = 5 kg Salah: 5 Kilogram = 5 kgr

    10 gram = 10 g 10 Gram = 10 gr9 sekon = 9s 9 detik = 9 det = 9 sec

    3. Kelipatan satuan diganti dengan awalan pada satuan1000 m = 1 km; k = 1000 kali109m = 1 Gm106 m = 1 Mm10-3m = 1 mm10-6s = 1sWilayah profesi: km (sopir); s (sigot); 365 hari = 1 tahun (usia manusia) 18Physics 1/2013

  • SISTEM MATRIK DALAM SIFaktor Baca Simbol1018 exa- E1015 peta- P1012 tera- T109 giga- G106 mega- M103 kilo- k102 hekto- h101 deka- da

    Faktor Baca Simbol10-1 desi- d10-2 senti- c10-3 mili- m10-6 mikro-10-9 nano- n10-12 piko- p10-15 femto- f10-18 ato- a

    19Physics 1/2013

    Contoh Cara Penyajian Angka Hasil UkurAngka

    perhitungan(cm)

    Mistar(cm)

    JangkaSorong (cm)

    Mikrometerskrup (cm)

    5,1456 (5,150,05) (5,150,01) (5,1460,001)2,10367 (2,100,05) (2,100,01) (2,1040,001)0,310765 Tidak denganmistar (0,310,01) (0,3110,001)

    20Physics 1/2013

  • Contoh 1: Bolehkah menyajikan hasil ukur x = (5,24 0,05)cm?Jawab: Boleh, pengukuran itu (diperkirakan menggunakan mistar), memiliki 1angka penting di belakang koma. Penyajian yang tidak diperkenankan adalah x= (5,2 0,05) cm. Jelaslah 5,2 berbeda dengan 5,20 ataupun 5,24.

    Contoh 2: Diketahui 2 buah benda masing-masing bermassa m1 = (252,5 1,3)gram, dan m2 = (12,3 0,1) gram. Hitunglah: (a) m1 + m2; (b) m1 m2.Jawab:(a) m1 + m2 = (252,5 1,3)g + (12,3 0,1)g = (264,8 1,4)g(b) m1 m2 = (252,5 1,3)g (12,3 0,1)g = (240,2 1,4)g

    21Physics 1/2013

    Converting between different systemsof units Useful Conversion factors:

    1 inch = 2.54 cm 1 m = 3.28 ft 1 mile = 5280 ft 1 mile = 1.61 km

    Example: convert miles per hour to meters persecond:

    sm4470s

    hr36001

    ftm

    2831

    mift5280hr

    mi1hrmi1 ..

    22Physics 1/2013

  • Analisa DimensiAnalisis dimensional merupakan perangkat

    yang sangat berguna untuk memeriksa hasilperhitungan dalam sebuah soal.

    Suatu besaran dapat dijumlahkan atauSuatu besaran dapat dijumlahkan ataudikurangkan apabila memiliki dimensidikurangkan apabila memiliki dimensiyang sama.yang sama.

    Setiap suku dalam persamaan fisika harusSetiap suku dalam persamaan fisika harusmemiliki dimensi yang sama.memiliki dimensi yang sama.

    23Physics 1/2013

    Analisa Dimensi ContohContoh::

    Dalam menghitung suatu jarak yang ditanyakan didalam sebuah soal, diperoleh jawaband = vt 2 (kecepatan x waktu2)Satuan untuk besaran pada ruas kiri= LRuas kanan = L / T x T2 = L x T

    Dimensi ruas kiri tidak sama dengan dimensi ruasDimensi ruas kiri tidak sama dengan dimensi ruaskanan, dengan demikiankanan, dengan demikian,, jawaban di atas pastijawaban di atas pastisalahsalah!!!!

    24Physics 1/2013

  • Contoh :Dimensional Analysis The period P of a swinging pendulum depends onlyon the length of the pendulum d and theacceleration of gravity g. Which of the following formulas for P could becorrect ?

    P dg 2P dg 2(a)(a) (b)(b) (c)(c)

    Given: d has units of length (L) and g has units of (L / T 2).

    P = 2 (dg)2

    25Physics 1/2013

    Solution Realize that the left hand side P has units oftime (T )

    Try the first equation

    P dg 2 2(a)(a) (b)(b) (c)(c)

    (a)(a) L LTLT T

    22 4

    4 Not Right !!Not Right !!

    P dg 2Pdg 2

    26Physics 1/2013

  • LLT

    T T2

    2

    P dg 2 2(a)(a) (b)(b) (c)(c)

    (b)(b) Not Right !!Not Right !!

    Try the second equation

    P dg 2Pdg 2

    Solution

    27Physics 1/2013

    TTTLL 22

    P dg 2 2(a)(a) (b)(b) (c)(c)

    (c)(c) This has the correct units!!This has the correct units!!This must be the answer!!This must be the answer!!

    Try the third equation

    P dg 2Pdg 2

    Solution

    28Physics 1/2013

  • Tips Dalam Penyelesaian Soal: Read !

    Before you start work on a problem, read the problem statementthoroughly. Make sure you understand what information is given,what is asked for, and the meaning of all the terms used in statingthe problem.

    Watch your units !Always check the units of your answer, and carry the units alongwith your numbers during the calculation.

    Understand the limits !Many equations we use are special cases of more general laws.Understanding how they are derived will help you recognize theirlimitations (for example, constant acceleration, etc.).

    29Physics 1/2013

    WASSALAMWASSALAM

    30Physics 1/2013