1. silabi, besaran dan vektor
DESCRIPTION
silabiTRANSCRIPT
FISIKA 1
SILABUS MATERI PERKULIAHAN PENDAHULUAN
BESARAN DAN SATUANPENGUKURANANALISIS DIMENSIVEKTOR
TOPIK HARI INI :
SILABUS(1)
Identitas Mata Kuliah Nama : FISIKA 1
Jumlah SKS : 2 SKS
Semester : Genap
Kelompok : Mata Kuliah Wajib
Program Studi : Teknik Industri
SILABUS (2)Tujuan
Membekali dan meningkatkan pengetahuan dasar fisika serta mengembangkan kemampuan penerapan pada persoalan-persoalan teknis praktis bidang rekayasa.
Deskripsi IsiDalam perkuliahan ini dibahas: sistem satuan, pengukuran, vektor, mekanika, fluida, termofisika, gelombang.
Pendekatan Pembelajaran Konseptual dan kontekstual
Metode : Demonstrasi, tanya jawab, diskusi, ceramah
Tugas : Pekerjaan rumah soal latihan Media : LCD, alat peraga fisika
SILABUS (3)
EvaluasiKehadiran (Prasyarat)Tugas (individu)Quizz (individu)UTS (individu)UAS (individu)
Kehadiran PerkuliahanMinimal 80 %
Nilai Akhirx % UTS + y % UAS + z % Quizz + q % Tugasx = 30, y = 30, z = 20, q = 20
MATERI PERKULIAHANMinggu 1 : Besaran, satuan, pengukuran, dan vektorMinggu 2 : Gerak dalam satu dimensiMinggu 3 : Gerak dalam dua dimensi Minggu 4 : Dinamika (Hukum tentang gaya)Minggu 5 : Usaha dan energiMinggu 6 : Momentum dan ImpulsMinggu 7 : Dinamika rotasi benda putarMinggu 8 : Ujian Tengah SemesterMinggu 9 : Kesetimbangan Benda TegarMinggu 10 : Gerak selaras sederhana, Getaran Minggu 11 : Gelombang, BunyiMinggu 12 : Wujud zat dan perubahannyaMinggu 13 : PemuaianMinggu 14 : Kalor dan perpindahan kalorMinggu 15 : FluidaMinggu 16 : Ujian Akhir Semester
Model, Teori dan Hukum Model: analogi atau bayangan mengenai fenomena yang
bersangkutan dipandang dari hal yang sudah akrab dengan kita. Contoh model gelombang dari cahaya, cahaya dimodelkan sebagai gelombang-gelombang air.Tujuan pembuatan model: memberikan gambaran pendekatan,
sesuatu yang bisa dipakai sebagai acuan ketika kita tidak bisa melihat apa yang sebenarnya sedang terjadi.
Teori: gambaran tentang fenomena yang sedang dipelajari dan memberikan prediksi yang dapat diuji secara kuantitatif, seringkali dengan ketepatan tinggi. Sebuah model yang dikembangkan/dimodifikasi dan berhubungan dekat dengan eksperimen yang mencakup fenomena yang lebih luas. Contohnya teori atom
Hukum : pernyataan-pernyataan tertentu yang singkat tetapi bersifat umum mengenai perilaku alam. Contohnya hukum kekekalan energi, kadang dapat berbentuk suatu hubungan atau persamaan antar besaran-besaran seperti hukum II Newton : F = m.a.
Untuk pernyataan-pernyataan yang kurang umum, istilah prinsip sering digunakan misalnya prinsip Archimedes.
BESARAN Fisika adalah salah satu ilmu yang mendasari ilmu pengetahuan
lainnya. (insinyur dalam bidang ilmu rekayasa dan teknologi dapat merancang mobil berkecepatan tinggi karena telah memperhitungkan prinsip-prinsip dasar fisika : gaya hambat udara dan pusat massa mobil)
Besaran adalah pembentuk utama konsep dan hukum fisikaBesaran Fisika
Bilangan
Pengukuran
Percobaan
Prilaku fenome
naHukum/
Teori
BESARANTabel Besaran Pokok dan Besaran Tambahan SI
No Besaran Satuan Lambang
Satuan
Dimensi
1 Panjang Meter m L2 Massa Kilogram kg M3 Waktu Sekon s T4 Temperatur Kelvin K
5 Kuat arus Ampere A I6 Intensitas
cahayaCandela Cd J
7 Jumlah zat Mole mol n
BESARAN PANJANG
Satuan : - SI : meter (m)- cgs : centimeter (cm)- USA & UK : foot (ft)
Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam vakum selama selang waktu 1/299 792 458 sekonLaju cahaya dalam vakum?Jarak Panjang (m)Radius alam semesta teramati 1 x 1026
Ke galaksi Andromeda 2 x 1022
Ke bintang terdekat 4 x 1016
Bumi - Matahari 1.5 x 1011
Radius Bumi 6.4 x 106
Lapangan Sepakbola 1.0 x 102
Tinggi Orang 2 x 100
Ketebalan kertas 1 x 10-4
Panjang gelombang cahaya biru 4 x 10-7
Diameter atom hidrogen 1 x 10-10
Diameter proton 1 x 10-15
BESARAN MASSA
Satuan :- SI : kilogram (kg)- cgs : gram (g)- USA & UK : pon, slugs
Satu kilogram didefinisikan sebagai massa silinder campuran platinum iridium khusus yang dijaga tetap di badan pengukuran internasional Sevres Prancis
Objek Massa (kg)Alam semesta teramati ~ 1052
Galaksi Milky Way 7 x 1041
Matahari 2 x 1030
Bumi 6 x 1024
Boeing 747 4 x 105
Mobil 1 x 103
Mahasiswa 7 x 101
Partikel debu 1 x 10-9
Bakteri 1 x 10-15
Proton 2 x 10-27
Elektron 9 x 10-31
BESARAN WAKTU
Satuan : - Sekon (detik), semua sistemSatu sekon didefinisikan sebagai 9 192 631 700 x perioda radiasi dari sebuah atom cesium
Interval Waktu (s)Umur alam semesta 5 x 1017
Umur Grand Canyon 3 x 1014
Rata-rata umur mahasiswa 6.3 x 108
Satu tahun 3.2 x 107
Satu jam 3.6 x 103
Cahaya dari bumi ke bulan 1.3 x 100
Satu siklus senar gitar 2 x 10-3
Satu siklus gelombang radio FM 6 x 10-8
Cahaya mengelilingi proton 1 x 10-24
BESARAN TEMPERATUR
Satuan : - Kelvin Satu kelvin adalah 1/277,16 temperatur titik tripel air. Titik tripel air adalah temperatur ketika air murni berada dalam keadaan setimbang dalam bentuk cairan, es, dan uap jenuhnya.
Temperatur ketika air sedang membeku pada tekanan 1 atmosfer adalah 273,15 K Temperatur ketika air sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer adalah 373,15 K
BESARAN ARUS LISTRIK
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere adalah besarnya arus konstan yang jika dialirkan melalui dua buah penghantar sejajar yang sangat panjang dengan tebal yang dapat diabaikan, dan diletakkan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 newton per meter penghantar tersebut.
BESARAN INTENSITAS CAHAYA
Satuan SI untuk intensitas cahaya adalah kandela (cd). Satu kandela adalah intensitas suatu sumber yang memancarkan cahaya radiasi monokromatik pada frekuensi 540 x 1012 Hz, dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut.
BESARAN JUMLAH ZAT
Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol (mol). Satu mol adalah jumlah zat dari suatu sistem yang jumlahnya sebanyak unsur dasar atom karbon dalam 0,012 kg C12. Unsur dasar yang dimaksud dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, partikel lain, dan kelompok partikel tertentu.
AWALAN SATUAN
Awalan satuan digunakan untuk mendeskripsikan satuan yang lebih besar atau lebih kecil dari satuan dasar. Dalam sistem SI, awalan satuan selalu merupakan kelipatan 1000 atau 1/1000, kecuali untuk centi, yang besarnya sama dengan
1/100. Sebagai contoh, satu kilometer (1 km) sama dengan 1000 meter dan 1 millimeter (1 mm) sama dengan 1/1000 meter. Kelipatan dari 1000 atau 1/1000 yang digunakan dalam awalan biasanya dinyatakan dalam notasi ilmiah (eksponensial), misalnya 1000 = 103 dan 1/1000 = 10-3. Dengan notasi ini, maka 1 km = 103 m dan 1 mm = 10-3 m.
PENAMAAN UNTUK PANGKAT DARI 10(menurut hasil konferensi mengenai berat dan ukuran ke-
14 di Perancis)
Pangkat Nama Simbol10-18 atto a10-15 femto f10-12 pico p10-9 nano n10-6 micro 10-3 milli m103 kilo
k106 mega
M109 giga
G1012 tera
T1015 peta P1018 exa
E
Contoh 1:Sebuah mobil Formula I bergerak dengan kelajuan 393.720 ft/h. Berapakah kecepatan mobil itu jika dinyatakan dalam sistem km/h? dan berapakah kecepatan mobil itu jika dinyatakan dalam sistem mil/h?
Jawab:Dari apendik A kita dapat melihat bahwa :1 ft = 0,3048 km. Maka, kelajuan mobil itu adalah 393.720(0,3048) = 120 km/h.1 ft = 1,894x10-4 mil. Maka, kelajuan mobil itu adalah 393.720(1,894x10-4) = 74,57 mil/h.
Contoh 2.
Berapa m/s kah satu mil/jam !
Gunakan konversi berikutGunakan konversi berikut1 inci1 inci = 2.54 cm= 2.54 cm1 m 1 m = 3.28 ft= 3.28 ft1 mil1 mil = 5280 ft = 5280 ft 1 mil1 mil = 1.61 km= 1.61 km
Jawab:Jawab:
sm
21
sm447.0
s3600jam1
ft28.3m1
milft5280
jammil1
jammil1
KONVERSI PANJANG
PengukuranPengukuran yang akurat merupakan bagian penting
dari fisika, tetapi tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat.
Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran.
Diantara yang terpenting adalah keterbatasan ketepatan setiap alat ukur dan ketidakmampuan membaca sebuah instrumen diluar batas bagian terkecil yang ditunjukkan.
Misal: kita mengukur lebar papan dengan penggaris (batas ketelitiannya 0,1 cm), akan sulit memastikan suatu nilai antara garis pembagi terkecil karena mungkin alat tersebut tidak dikalibrasi atau tidak memiliki ketepatan yang lebih baik
Ketepatan Pengukuran (Perkiraan Ketidakpastian)
Hasil pengukuran, penting juga dengan menyatakan ketepatan/perkiraan ketidakpastian.
Misal: lebar papan 5,20,1 cm. Hasil 0,1 cm menyatakan perkiraan ketidakpastian pada pengukuran itu sehingga lebar sebenarnya paling mungkin berada pada kisaran 5,1 cm dan 5,3 cm.
Prosentase ketidakpastiannya adalah (0,1/5,2) x 100 = 2%
Penting: jangan menulis 5,20 karena ini menyatakan ketidakpastian 0,01 cm sehingga lebar papan menjadi 5,19 cm dan 5,21 cm padahal sebenarnya pada kisaran 5,1 cm dan 5,3 cm.
Ketidakpastian PengukuranPada setiap pengukuran selalu
muncul ketidakpastian Ketidakpastian selalu terbawa
dalam perhitunganDibutuhkan cara untuk
menghitung ketidakpastian Aturan Angka Penting digunakan
sebagai pendekatan ketidakpastian hasil perhitungan
Angka PentingJumlah digit yang muncul dalam setiap hasil pengukuran
atau perhitungan yang masih dapat dipastikanSemua digit yang tidak nol adalah angka pentingNol adalah angka penting ketika:
- diantara digit yang bukan nol- setelah koma dan angka penting yang lain
Semua digit dalam notasi ilmiah adalah angka penting
Contoh 3.03 0.0031 4.0 x 101
1.70 x 102
1.7000 x 102
3 Angka Penting 2 Angka Penting
2 Angka Penting
3 Angka Penting
5 Angka Penting
Operasi dengan Angka PentingKetika mengalikan atau membagi, hasil yang diperoleh
harus memiliki angka penting yang sama dengan salah satu kuantitas (yang dioperasikan) yang memiliki angka penting paling kecil
Untuk penjumlahan atau pengurangan, hasil yang diperoleh harus memiliki jumlah digit dibelakang koma yang sama dengan salah satu kuantitas (yang dioperasikan) yang memiliki jumlah digit dibelakang koma paling sedikit
Contoh 2 x 3.1 = 3.1 + 0.004 = 4.0 x 101 2.04 x 102 = X 10-1
63.1
1.9
DIMENSIA.Dimensi adalah suatu cara untuk memberikan gambaran secara kualitatif dari besaran-besaran fisika. B.Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun oleh besaran-besaran pokok. Kegunaan dimensi ada dua, yaitu:
1.Mengungkapkan adanya kesetaraan antara dua besaran yang secara sepintas kelihatan berbeda,
Energi kinetik dirumuskan sebagai: EK = ½ mv2, dengan m = massa dan v = kecepatan, maka dimensi EK = Mx [LT-1]2 = ML2T-2
Kerja dirumuskan sebagai W = F s, dengan F = gaya (massa x percepatan) dan s = perpindahan, maka dimensi W = M x LT-2 x L = ML2T-2
Dapat dilihat bahwa dimensi energi kinetik sama dengan dimensi usaha.
2.Menyatakan tepat atau tidak tepatnya suatu persamaan/rumus yang merupakan hubungan dari berbagai besaran fisika.
vt2 = vo
2 + 2as, dengan vt = kecepatan setelah t sekon dan vo = kecepatan awal.
Dimensi ruas kiri: vt2 = [LT-1]2 = L2T-2
Dimensi ruas kanan: vo2 + 2as = [LT-1]2 + [LT-2] L = L2T-2
Ternyata dimensi ruas kiri = dimensi ruas kanan, yang artinya bahwa persamaan tersebut adalah tepat.
VEKTORBesaran-besaran yang harus dinyatakan dengan nilai dan arah dinamakan besaran vektor.
Representasi Vektori.Besaran vektor biasa dituliskan dengan huruf tebal “A” atau dengan huruf biasa yang diberi tanda panah di atasnya “A”. ii.Besar atau nilai vektor dinyatakan dengan IAI atau cukup A saja. iii.Nilai vektor adalah skalar dan tidak pernah negatif. Tanda negatif dari sebuah vektor hanya menunjukkan bahwa vektor tersebut berlawanan arah dengan suatu vektor yang lain.iv.Vektor dapat direpresentasikan secara grafis dengan menggunakan anak panah. Arah anak panah menyatakan arah vektor tersebut, dan panjang anak panah sebanding (dapat menggunakan skala) dengan nilai vektornya. v.Titik pangkal vektor (P) disebut titik tangkap vektor, dan garis yang berimpit dengan vektor disebut garis kerja vektor.
SKALAR DAN VEKTOR
Kuantitas skalar dijelaskan hanya oleh besar saja (temperatur, panjang,…)
Kuantitas vektor perlu besar dan arah untuk menjelaskannya (gaya, kecepatan,…)
- direpresentasikan oleh sebuah garis berarah, panjang garis berkaitan dengan besar vektor- arah panah menunjukkan arah vektor
Sifat Vektor:Dua vektor dikatakan sama apabila besar dan arahnya samaDua vektor adalah negatif apabila besarnya sama dan arahnya berlawananVektor resultan adalah jumlah dari beberapa vektor
Ketika menjumlahkan vektor, arah vektor dimasukan dalam perhitungan satuan harus samaMetode grafikMetode aljabar
PENJUMLAHAN VEKTOR
METODA GRAFIK
METODE ALJABAR1. Pilih sebuah sistem koordinat dan gambarkan vektor-
vektornya2. Cari komponen x dan komponen y masing-masing
vektor3. Jumlahkan semua vektor komponen x = Rx
4. Jumlahkan semua vektor komponen y = Ry
5. Besar vektor resultan dan arahnya:
x
y12y
2x R
RtanRRR
PERKALIAN ATAU PEMBAGIAN VEKTOR OLEH SKALAR
1. Hasil perkalian atau pembagian vektor oleh skalar adalah sebuah vektor
2. Besar vektor hanya dapat dikali atau dibagi oleh skalar
3. Jika skalar positif, maka arah vektor hasil perkalian atau pembagian searah dengan vektor awal
4. Jika skalar negatif, maka arah vektor hasil perkalian atau pembagian berlawanan arah dengan vektor awal
•Komponen x dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu x Ax= cos
• Komponen y dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu y Ay= sin
2y
2x AA A
ji ˆAˆAA yx
A
A
KOMPONEN DARI SEBUAH VEKTOR
Perkalian titik (dot product) didefinisikan sebagai
Perkalian silang (cross product) didefinisikan sebagai
PERKALIAN ANTAR VEKTOR
BA
BABABAθcosBABA zzyyxx
danantarasudutadalah
melaluikedariberputaryangsekrupgerakmenurutiberarah
dandandibentukyangbidangtegaklurusyangvektoradalahn
danantarasudutadalah
BABAkBABAjBABAi
n
xyyxzxxzyzzy
BA
BAˆ
BA
ˆˆˆ
ˆθsinBABA
QUIZ - 11. Beri contoh masing-masing 1 buah untuk:
model,teori, hukum dalam fisika!2. Sebutkan 7 jenis besaran pokok dan satuannya !3. Kelajuan sebuah mobil adalah 72 km/jam,
nyatakan kelajuan tersebut dalam satuan meter/sekon!
4. Tentukan jumlah angka penting dari bilangan-bilangan di bawah ini: a).4,0004; b).0,00052; c). 1,8 x 102; d). 1,80 x 103; e) hasil perkalian 4 x 2,11 adalah…..
5. Tuliskan dimensi dari energi kinetik (Ek = ½ mv2) !