I. Besaran dan Satuan
Bab 1, "Besaran dan Satuan", menetapkan fondasi untuk pemahaman konsep fisika dasar. Bab ini menekankan pentingnya pengukuran yang akurat dan penggunaan satuan baku dalam fisika. Diawali dengan contoh-contoh nyata seperti perbandingan kecepatan mobil Formula 1 dan kuda, pengangkatan beban oleh atlet angkat besi, dan rekor lompat jauh, bab ini memperkenalkan konsep besaran fisika sebagai sifat yang dapat diukur dan di kuantifikasi. Penjelasan selanjutnya mengarahkan pembaca pada perbedaan antara besaran pokok dan besaran turunan, menjelaskan pentingnya tujuh besaran pokok (panjang, massa, waktu, kuat arus listrik, suhu, intensitas cahaya, dan jumlah zat) sebagai dasar dari semua besaran fisika lainnya. Pembahasan mengenai sistem satuan internasional (SI) dan konversi satuan juga dijelaskan secara rinci. Bagian ini memiliki nilai akademis yang tinggi karena membangun landasan bagi pemahaman konsep-konsep fisika selanjutnya, dan memiliki aplikasi pedagogis yang signifikan karena mengajarkan siswa bagaimana melakukan pengukuran yang akurat dan melakukan konversi satuan dengan benar. Ilustrasi seperti Gambar 1.1, yang menunjukkan hubungan antara besaran pokok dan turunan, serta Tabel 1.1 dan Tabel 1.2, yang merangkum besaran pokok dan satuan SI, sangat membantu pemahaman konsep ini.
1.1 Besaran Fisika
Subbab 1.1, "Besaran Fisika", memperkenalkan konsep besaran fisika sebagai sifat benda atau gejala alam yang dapat diukur. Penjelasan dimulai dengan contoh-contoh konkret mengenai kecepatan, massa, dan jarak, kemudian berkembang ke definisi formal besaran fisika. Penjelasan yang diberikan jelas dan sistematis, dimulai dari contoh-contoh kehidupan sehari-hari yang mudah dipahami, kemudian berkembang ke konsep yang lebih abstrak. Subbab ini juga menjelaskan perbedaan antara besaran pokok dan besaran turunan, serta alasan pemilihan tujuh besaran pokok dalam sistem SI. Penggunaan tabel (Tabel 1.1) untuk merangkum tujuh besaran pokok dan penjelasan yang rinci mengenai alasan pemilihannya membuat materi ini mudah dipahami dan diingat. Nilai akademis subbab ini terletak pada pemahaman mendasar tentang klasifikasi besaran fisika, sementara aplikasi pedagogisnya terletak pada kemampuan siswa untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan besaran fisika dalam berbagai konteks. Bagian ini penting karena membentuk dasar pemahaman untuk seluruh materi fisika dasar.
1.2 Pengukuran dan Satuan
Subbab 1.2, "Pengukuran dan Satuan", membahas pentingnya pengukuran yang akurat dan penggunaan satuan baku dalam fisika. Subbab ini dimulai dengan menekankan pentingnya satuan dalam memberikan makna pada hasil pengukuran, menggunakan contoh konkret dari hasil pengukuran yang ambigu jika tidak disertai satuan. Kemudian, subbab ini menjelaskan perbedaan antara satuan baku dan tidak baku, menekankan pentingnya penggunaan satuan baku dalam komunikasi ilmiah dan pengembangan teknologi. Pembahasan tentang satuan Sistem Internasional (SI) sebagai sistem satuan baku yang disepakati secara internasional diberikan dengan jelas. Ilustrasi seperti Gambar 1.2, yang menunjukkan ketidakakuratan pengukuran dengan satuan tidak baku, sangat efektif dalam mengilustrasikan pentingnya satuan baku. Nilai akademis subbab ini adalah pengenalan terhadap sistem SI dan pentingnya konsistensi dalam pengukuran, sedangkan aplikasi pedagogisnya menekankan pentingnya ketepatan dan ketelitian dalam pengukuran dan pelaporan data ilmiah.
1.3 Satuan Sistem Internasional
Subbab 1.3, "Satuan Sistem Internasional", menjelaskan secara rinci mengenai satuan Sistem Internasional (SI) dan sejarah perkembangannya. Subbab ini menjelaskan bahwa satuan SI untuk tujuh besaran pokok telah ditetapkan dalam Konferensi Umum Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971 untuk menyatukan penggunaan satuan di seluruh dunia. Penjelasan mengenai satuan MKS dan CGS sebagai sistem satuan yang digunakan dalam mekanika juga dijelaskan. Subbab ini kemudian menjelaskan sejarah definisi satuan panjang (meter), massa (kilogram), dan waktu (sekon) dari waktu ke waktu, menekankan peningkatan akurasi dalam definisi satuan tersebut seiring dengan kemajuan teknologi. Gambar 1.3, yang memperlihatkan berbagai satuan panjang yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan Gambar 1.4, yang menunjukkan sejarah perkembangan definisi meter, sangat membantu dalam memahami evolusi definisi satuan panjang. Nilai akademis subbab ini terletak pada pemahaman mendalam tentang sistem SI dan sejarah perkembangannya, sementara aplikasi pedagogisnya mengajarkan siswa tentang pentingnya akurasi dan konsistensi dalam pengukuran ilmiah.
1.4 Penetapan Nilai Satuan SI untuk Besaran Pokok
Subbab 1.4, "Penetapan Nilai Satuan SI untuk Besaran Pokok", merupakan kelanjutan dari subbab sebelumnya, dengan fokus pada bagaimana nilai satuan SI untuk besaran pokok ditentukan. Penjelasan detail diberikan mengenai definisi satuan panjang (meter) berdasarkan kecepatan cahaya, satuan massa (kilogram) berdasarkan prototipe kilogram internasional, dan satuan waktu (sekon) berdasarkan frekuensi gelombang atom Cesium-133. Pembahasan yang disertai gambar (Gambar 1.5, 1.6, dan 1.7), yang menunjukkan prototipe kilogram internasional dan jam atom, memperjelas pemahaman tentang bagaimana nilai satuan tersebut ditentukan. Penjelasan mengenai peran jam atom dalam sistem GPS juga ditambahkan sebagai contoh aplikasi praktis dari definisi satuan waktu. Subbab ini penting karena menjelaskan proses ilmiah di balik penetapan nilai-nilai satuan yang kita gunakan sehari-hari dalam pengukuran ilmiah. Nilai akademis terletak pada memahami proses ilmiah dalam menentukan standar pengukuran, sementara nilai pedagogisnya menekankan pentingnya akurasi dan ketelitian dalam pengukuran.
1.5 Awalan Satuan
Subbab 1.5, "Awalan Satuan", menjelaskan penggunaan awalan dalam penulisan besaran fisika sebagai alternatif penggunaan bilangan berpangkat sepuluh. Tabel 1.3 menyajikan daftar awalan-awalan satuan SI beserta bentuk pangkatnya. Subbab ini memberikan contoh penggunaan awalan dalam penulisan besaran fisika, membuat materi lebih mudah dipahami dan meningkatkan kemampuan siswa dalam menuliskan besaran fisika dalam notasi ilmiah. Subbab ini singkat namun penting untuk meningkatkan kemampuan siswa dalam manipulasi angka dan memahami notasi ilmiah yang sering digunakan dalam fisika dan ilmu pengetahuan lainnya. Nilai akademis terletak pada penguasaan notasi ilmiah, sementara aplikasi pedagogisnya meningkatkan kemampuan siswa dalam menyederhanakan penulisan angka yang sangat besar atau sangat kecil.
1.6 Konversi Satuan
Subbab 1.6, "Konversi Satuan", mengajarkan teknik konversi satuan yang berbeda. Subbab ini dimulai dengan contoh permasalahan konversi satuan waktu dari jam ke sekon atau sebaliknya dalam perhitungan kecepatan dan jarak. Dengan contoh-contoh yang diberikan, subbab ini menjelaskan langkah-langkah dalam konversi satuan dengan menekankan pentingnya kesamaan satuan sebelum dilakukan perhitungan. Contoh soal 1.3, yang melibatkan konversi satuan tahun cahaya, memberikan latihan yang lebih kompleks mengenai konversi satuan. Nilai akademis terletak pada kemampuan untuk melakukan konversi satuan, sedangkan aplikasi pedagogisnya melatih kemampuan siswa dalam menyelesaikan masalah fisika yang melibatkan berbagai satuan.
1.7 Pengukuran
Subbab 1.7, "Pengukuran", merupakan subbab yang paling luas, membahas berbagai metode dan alat ukur panjang dan massa. Dimulai dengan penjelasan umum tentang proses pengukuran dan pentingnya alat ukur yang sesuai, subbab ini kemudian menjelaskan secara detail berbagai alat ukur panjang, termasuk mistar, jangka sorong, mikrometer sekrup, dan mikroskop. Untuk masing-masing alat ukur, dijelaskan cara penggunaannya dan tingkat ketelitian yang dapat dicapai. Gambar-gambar yang banyak disertakan (Gambar 1.9 sampai 1.28) membantu pembaca memvisualisasikan alat-alat tersebut dan bagaimana cara menggunakannya. Pembahasan mengenai pengukuran massa dengan berbagai jenis neraca juga disertakan. Subbab ini memiliki nilai akademis yang tinggi karena memberikan pemahaman yang komprehensif tentang berbagai teknik pengukuran dan alat ukurnya, dan memiliki aplikasi pedagogis yang sangat penting karena melatih siswa dalam melakukan pengukuran yang akurat dan memilih alat ukur yang tepat sesuai kebutuhan.
II. Besaran-Besaran Gerak
Bab 2, "Besaran-Besaran Gerak", membahas konsep dasar gerak satu dimensi, meliputi posisi, perpindahan, jarak, laju rata-rata, kecepatan sesaat, laju sesaat, percepatan rata-rata, dan percepatan sesaat. Bab ini membangun pondasi bagi pemahaman gerak dalam fisika. Metode yang digunakan meliputi penjelasan konseptual, contoh-contoh numerik, dan ilustrasi grafis. Bab ini juga membahas aplikasi konsep gerak dalam kehidupan sehari-hari untuk meningkatkan pemahaman siswa. Pentingnya memahami diferensiasi antara besaran vektor dan skalar dijelaskan secara jelas. Bab ini juga membangun dasar untuk pemahaman yang lebih lanjut tentang dinamika dan kinematika.
III. Gerak Dua Dimensi
Bab 3, "Gerak Dua Dimensi", melanjutkan pembahasan gerak dengan membahas gerak proyektil dan gerak melingkar. Konsep vektor menjadi sangat penting dalam bab ini karena gerak dua dimensi melibatkan komponen vektor pada sumbu x dan y. Pembahasan mengenai gerak proyektil meliputi analisis lintasan, kecepatan, dan percepatan proyektil. Sementara itu, pembahasan gerak melingkar meliputi kecepatan sudut, percepatan sudut, dan percepatan sentripetal. Bab ini membangun pemahaman yang lebih kompleks tentang gerak dibandingkan dengan gerak satu dimensi dan memperkenalkan konsep baru seperti kecepatan dan percepatan sudut. Dengan memadukan teori dan contoh soal, bab ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan siswa dalam menganalisis dan menyelesaikan masalah gerak dua dimensi.
IV. Gaya
Bab 4, "Gaya", membahas hukum-hukum Newton tentang gerak, diagram gaya bebas, aplikasi hukum Newton pada berbagai kasus, gaya gesekan, gaya sentripetal, dan tekanan. Bab ini merupakan bagian penting dari mekanika klasik dan merupakan dasar bagi pemahaman interaksi antara benda. Pembahasan hukum Newton meliputi pemahaman tentang inersia, percepatan, dan gaya. Aplikasi hukum Newton diilustrasikan melalui berbagai contoh soal, baik dalam konteks sederhana maupun lebih kompleks. Konsep gaya gesekan dan gaya sentripetal dijelaskan dengan rinci, termasuk faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya. Konsep tekanan sebagai gaya per satuan luas juga dijelaskan dan dikaitkan dengan contoh-contoh dalam kehidupan sehari-hari. Pembahasan bab ini menekankan pemahaman konseptual yang mendalam dan kemampuan aplikasi dalam memecahkan masalah fisika.
V. Kerja dan Energi
Bab 5, "Kerja dan Energi", membahas konsep kerja, energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, hukum kekekalan energi mekanik, kecepatan lepas, kerja oleh gaya gesekan, dan aplikasi pada pengungkit dan katrol. Bab ini memperkenalkan konsep energi sebagai besaran skalar yang penting dalam fisika. Konsep kerja didefinisikan dengan tepat, dan dikaitkan dengan perubahan energi kinetik melalui teorema kerja-energi. Konsep energi potensial dijelaskan, termasuk energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis. Hukum kekekalan energi mekanik dibahas secara rinci, dan aplikasinya diilustrasikan melalui berbagai contoh soal. Bab ini juga mencakup pembahasan tentang kerja yang dilakukan oleh gaya gesekan, yang mengakibatkan hilangnya energi mekanik. Aplikasi pada sistem sederhana seperti pengungkit dan katrol diberikan untuk memperkuat pemahaman konsep kerja dan energi.
VI. Momentum
Bab 6, "Momentum", membahas konsep momentum, hukum kekekalan momentum, tumbukan, impuls, dan pusat massa. Bab ini memperkenalkan konsep momentum sebagai besaran vektor yang berkaitan dengan massa dan kecepatan benda. Hukum kekekalan momentum dibahas secara rinci, dan aplikasinya diilustrasikan melalui berbagai jenis tumbukan. Konsep impuls sebagai perubahan momentum juga dijelaskan. Konsep pusat massa dibahas, termasuk cara menentukan pusat massa untuk sistem partikel dan benda kontinu. Bab ini juga membahas aplikasi konsep momentum dan pusat massa dalam berbagai fenomena fisika.
VII. Osilasi
Bab 7, "Osilasi", membahas konsep osilasi, frekuensi osilasi, bandul matematis sederhana, osilasi pegas, energi osilasi, dan resonansi. Bab ini memperkenalkan konsep gerakan periodik dan osilasi. Berbagai jenis osilasi dibahas, termasuk osilasi sederhana harmonis (SHM) pada bandul matematis sederhana dan osilasi pegas. Konsep frekuensi, amplitudo, dan periode osilasi dijelaskan secara rinci. Energi yang terlibat dalam osilasi juga dibahas. Konsep resonansi sebagai fenomena penting dalam osilasi juga dijelaskan. Bab ini mencakup berbagai aplikasi osilasi dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada sistem kendaraan dan alat-alat musik.
VIII. Gravitasi
Bab 8, "Gravitasi", membahas hukum gravitasi Newton, medan gravitasi, energi potensial gravitasi, hukum Kepler, dan aplikasi gravitasi pada berbagai fenomena astronomi. Bab ini membahas hukum gravitasi Newton sebagai hukum fundamental dalam fisika yang menjelaskan interaksi gravitasi antara dua benda. Konsep medan gravitasi dijelaskan, termasuk cara menghitung medan gravitasi untuk berbagai distribusi massa. Energi potensial gravitasi dibahas secara rinci, dan aplikasinya diilustrasikan melalui berbagai contoh soal. Hukum Kepler untuk gerak planet dibahas, dan hubungannya dengan hukum gravitasi Newton dijelaskan. Bab ini juga mencakup berbagai aplikasi gravitasi dalam astronomi, seperti pembentukan lubang hitam dan pasang surut.
IX. Benda Tegar dan Elastisitas
Bab 9, "Benda Tegar dan Elastisitas", membahas konsep benda tegar, momen inersia, momen gaya, energi kinetik rotasi, momentum sudut, dan hukum kekekalan momentum sudut. Bab ini membahas gerak rotasi benda tegar. Konsep momen inersia sebagai ukuran kelembaman rotasi dijelaskan secara rinci. Cara menghitung momen inersia untuk berbagai bentuk geometri dibahas. Konsep momen gaya sebagai penyebab percepatan sudut dijelaskan. Energi kinetik rotasi dan momentum sudut dibahas, serta hukum kekekalan momentum sudut. Bab ini juga mencakup berbagai aplikasi konsep benda tegar dalam kehidupan sehari-hari.
X. Fluida
Bab 10, "Fluida", membahas konsep fluida statis dan dinamis, termasuk tekanan hidrostatis, hukum Pascal, hukum Bernoulli, dan viskositas. Bab ini membahas sifat-sifat fluida, baik fluida statis maupun fluida yang bergerak. Konsep tekanan hidrostatis dijelaskan secara rinci, termasuk cara menghitung tekanan pada kedalaman tertentu. Hukum Pascal dibahas, dan aplikasinya diilustrasikan melalui berbagai contoh alat. Hukum Bernoulli dibahas, dan aplikasinya diilustrasikan melalui berbagai fenomena fisika, seperti kerja sayap pesawat. Konsep viskositas sebagai ukuran kekentalan fluida juga dibahas.
XI. Kalor
Bab 11, "Kalor", membahas konsep kalor, suhu, kapasitas kalor, kalor jenis, kalor lebur, kalor uap, dan perpindahan kalor. Bab ini membahas konsep kalor sebagai energi panas. Konsep suhu sebagai ukuran derajat kepanasan dijelaskan. Kapasitas kalor, kalor jenis, kalor lebur, dan kalor uap dijelaskan secara rinci. Berbagai metode perpindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi, dibahas secara lengkap. Bab ini juga mencakup berbagai aplikasi konsep kalor dalam kehidupan sehari-hari.
XII. Gas dan Termodinamika
Bab 12, "Gas dan Termodinamika", membahas konsep gas ideal, hukum-hukum gas, teori kinetik gas, hukum termodinamika, dan mesin kalor. Bab ini membahas sifat-sifat gas ideal, termasuk hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay-Lussac. Teori kinetik gas dijelaskan untuk menjelaskan sifat-sifat makroskopis gas berdasarkan gerak mikroskopis molekul gas. Hukum termodinamika, termasuk hukum ke-nol, hukum pertama, dan hukum kedua, dibahas secara rinci. Konsep mesin kalor dan efisiensinya juga dijelaskan. Bab ini juga mencakup berbagai aplikasi konsep termodinamika dalam teknologi.
XIII. Solusi Numerik
Bab 13, "Solusi Numerik", membahas metode numerik untuk menyelesaikan masalah fisika yang sulit atau tidak mungkin diselesaikan secara analitis. Bab ini memperkenalkan metode numerik sebagai alternatif untuk menyelesaikan masalah fisika yang kompleks. Software Microsoft Excel digunakan sebagai alat bantu dalam perhitungan numerik. Berbagai contoh masalah fisika yang diselesaikan secara numerik diberikan, seperti gerak roda menggulung, gerak turun melingkar dengan gesekan, dan dinamika rantai jatuh. Bab ini memiliki nilai akademis yang tinggi karena memperkenalkan metode alternatif dalam penyelesaian masalah fisika, dan aplikasi pedagogisnya meningkatkan keterampilan siswa dalam menggunakan perangkat lunak komputer untuk menyelesaikan masalah fisika.
