RINGKASAN MATERI UN SESUAI SKL

RINGKASAN MATERI UN SESUAI SKL 2007-2008

A. Besaran dan Satuan

STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

1. Memahami prinsip-prinsip pengukuran dan melakukan pengukuran besaran fisika secara langsung dan tidak langsung secara cermat, teliti, dan obyektif.

 Pengukuran besaran fisika dan penggunaan angka penting (pembacaan jangka sorong/

micrometer scrup)

 Operasi vektor

(penjumlahan/pengurangan vektor)

Membaca alat ukur harus tepat (akurat) dan teliti (presisi), dengan mempertimbangkan caara melihat dengan tegak lurus dan satuan yang digunakan alat ukur.

Jangka sorong digunakan untuk ketebalan benda keras (kayu, logam) terdiri dari skala utama dan nonius. Contoh:

Skala utama 47,0 mm skala nonius 0 , 8 mm

10 8  Hasil pengukuran 47,8 mm

Micrometer digunakan untuk mengukur benda keras dan agak lunak (karet) terdiri dari skala utama dan putar. Contoh:

Skala utama 1,50 mm Skala putar

100

21 =0,21 mm Hasil pengukuran 1,71 mm

Micrometer memiliki ketelitian sampai 0,01 mm

Hasil pengukuran ditulis dengan angka penting, terdiri dari angka pasti dan satu angka taksiran.

4 5

0 10

20

Memasang amperemeter harus dilakukan seri, sedangkan voltmeter dilakukan secara parallel seperti gambar di samping.

Pembacaan voltmeter atau amperemeter sepertti contoh di samping.

Hasil pengukuran V x

V 12 4 , 8 10

4 



Resultan dua vector dapat dihitung dengan rumus

 cos . . 2

_{1 2}

2 2 2

1

F F F

F

F

_R

  

Jika F

1

=F

2

=x, dengan sudut = 60

^o

, maka F

R

= x3 Jika F

1

=F

2

=x, dengan sudut = 90

^o

, maka F

R

= x2 Jika F

1

=F

2

=x, dengan sudut = 120

^o

, maka F

R

= x

Resultan tiga vektor atau lebih dihitung dengan cara analisis (menguraikan vektor menjadi komponen-komponennya)

2

2

( )

)

(

_{x y}

R

F F

F    



 sin .

cos . F F

F F

y x





12 V

3

0 2 4 6

8 10

A V

B. Mekanika

STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

2. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, kekekalan energi, elastisitas, impuls, dan momentum.

 Gerak lurus dengan percepatan konstan (GLBB)

 Gerak melingkar dengan kelajuan konstan (GMB)

 Hukum Newton dan penerapannya pada benda

 Gaya gravitasi antar planet

 Titik berat

 Dinamika rotasi

 Hubungan antara usaha dengan perubahan energi

 Elastisitas dan penerapannya

 Hukum kekekalan energi mekanik

 Hukum kekekalan momentum Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak dengan percepatan konstan, kecepatannya berubah secara beraturan. Pada glbb berlaku persamaan berikut ini.

t a v

v

_t



_o

 . v

_t²

 v

_o²

 2 a . s .

²

2 . t 1 a t v

s 

_o

 dan

a m F  .



Gerak melingkar beraturan (GMB) memliki kecepatan anguler () konstan, laju linier konstan, dan arah kecepatan linier selalu berubah (tegak lurus jari- jari). Percepatan sentripetel (a

s

) selalu menuju pusat putaran. Pada gmb berlaku persamaan berikut ini.

f T 



  2 .  ² v   . R

R R v a

_s

2

2

. 

 

Hukum Newton 1 ( F  0 ) berlaku untuk benda diam dan bergerak lurus

dengan kecepatan tetap. Hukum Newton II (  F  m . a ) berlaku pada benda

yang bergerak dengan percepatan. Pada gerak melingkar terdapat gaya

sentripetal (F

s

= m.a

s

) yang arahnya menuju pusat putaran. Jika terdapat

gesekan maka gesekan selalu menghambat gerak.

Saat benda belum bergerak terjadi gesekan statis yang nilainya sama dengan gaya luar. Nilai maksimal gesekan statis tergantung koefiseian gesek dan gaya normal. f

_s

 

_s

. N

Jika benda bergerak, terjadi gesekan kinetis yang besarnya: f

_k

 

_k

. N Gaya gravitasi berlaku pada setiap benda bermassa. Gaya gravitasi sebanding dengan massa masing=masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Gaya gravitasi sering disebut gaya berat (w). Besarnya gaya gravitasi adalah:

2

. . r

m G M

F  F  w  m . g jadi

r

2

G M g 

Perbandingan berat benda sebanding dengan percepatan gravitasi, jadi berlaku

2

'

2

' '

' R

x R M

M g g w

w  

Titik berat merupakan titik tangkap resultan gaya berat. Kordinat titik berat Z (x

o

,y

o

) dihitung sebagai berikut.

...

...

. .

...

...

. .

...

...

. .

2 1

2 2 1 1 2

1

2 2 1 1 2

1

2 2 1 1







 







 







 

V V

V x V x A

A

A x A x m

m

m x m x

_o

x

...

...

. .

...

...

. .

...

...

. .

2 1

2 2 1 1 2

1

2 2 1 1 2

1

2 2 1 1







 







 







 

V V

V y V y A

A

A y A y m

m

m y m y

_o

y

Dinamika rotasi berlaku pada gerak melingkar dengan percepatan konstan atau gerak melingkar berubah beraturan (GMBB). Percepatan gerak rotasi ()tergantung pada momen gaya atau torsi (M) dan momen inersia (I). Pada gmbb berlaku formula berikut ini.

 . I

M  M  F . d I  k .( m . r

²

)  k = konstanta Benda titik dan selinder rongga k = 1

Selinder pejal k = ½ Bola berongga k =

3 2

Bola pejal k =

5

2

Persamaan gerak rotasi adalah:

o

t

t

  .

   

_t²

 

_o²

 2  .  .

²

2 . t 1 t

o





  

Usaha adalah perubahan energi. Kuantitas usaha terjadi jika ada perpindahan dan/ atau perubahan energi. Energi kinetik (E

k

) dan energi potensial (E

P

) merupakan energi mekanik (E

m

).

s F

W  . ( )

2

1

2 2 o

t

v

v m

W   W  m . g .  h

.

2

2 1 m v

E

_k

 E

_p

 m . g . h ( )

²

2

1 k L E

_p

 

Hukum kekekalan energi mekanik berlaku pada benda yang bergerak tanpa gaya luar.

2 2 1

1 p k p

k

E E E

E   

Pada benda elastis berlaku gaya pemulih (F) sebanding dengan perubahan panjang (L) dan kontantanya (k). Konstanta pegas benda elastis bergantung pada luas penampang (A), panjang (L) dan modulus elastisitasnya (E).

L k F  . 

L E A

k  . L

L A F  E . . 

Jika disusun seri kontanta pegas mengecil, jika disusun paralel makin besar

2

...

1

 

 k k

k

_p

1 1 1 ...

2 1





 k k k

_s

Gaya yang bekerja sesaat merupakan gaya impuls. Gaya impuls menimbulkan perubahan momentum (p) atay impuls (I)

v m

p  . I  m .( v '  v ) I  . F  t

Pada setiap tumbukan berlaku hukum kekakalan momentum . ...

' . ' . ...

.

.

_{1 2 2 1 2 2 2}

1

v  m v   m v  m v 

m

Pada tumbukan tidak elastis berlaku m

₁

. v

₁

 m

₂

. v

₂

 ...  ( m

₁

 m

₂

 ...) v ' Pada tumbukan elastis sempurna berlaku v

₁

 v '

₁

 v

₂

 v '

₂

Pada ayunan balistik berlaku;

h g v ' 2 .

p b p

p

m

v m v ( m  ). '

 h l ( 1  cos  )

C. Kalor dan Termodinamika STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

3. Mendeskripsikan prinsip dan konsep konservasi kalor sifat gas ideal, fluida dan

perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika serta penerapannya dalam mesin kalor.



Azas Black dan perpindahan kalor



Penerapan azas Bernoulli dalam fluida



Persamaan umum gas ideal



Faktor yang mempengaruhi energi kinetik gas



Usaha dalam proses

termodinamika pada mesin kalor (Carnot)

Kalor mempengaruhi suhu benda, wujud, dan ukurannya (pemuaian).

Banyaknya kalor yang diterima atau dilepas bergantung pada massa (m), jenis, dan/ atau perubahan suhunya.

t c m

Q  . .  Q  m . L

Jika dua benda berbeda suhu atau wujudnya akan terjadi perpindahan kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah. Pada peristiwa pertukaran kalor berlaku Azas Black, yaitu

terima

lepas

Q

Q 

Perpindahan kalor dilakukan dengan cara konduksi (zat padat), konveksi (cair dan gas), dan radiasi (tanpa perantara)

L t A T k

Q  . .  . Q  H . A .  T . t Q   . e . A . t . T

⁴

Aliran fuida pada penampang mengecil akan semakin cepat, sesuai dengan asas kontinuitas. A

₁

. v

₁

 A

₂

. v

₂

Pada aliran fluiada juga berlaku Azas Bernoulli, yang banyak dijumpai prinsip hukumnya seperti pada gaya angkat pesawat, venturimeter, dan kebocoran tangki.

2 2

2 2

1 2

1

1

. . .

2 . 1

. 2 .

1 v g h P v g h

P         

Gaya angkat pesawat . ( )

2

. A 1 A v

₁²

v

₂²

p

F     

Kebocoran tangki v  2 g . h

Persamaan umum gas ideal menggambarkan keadaan gas yang saling berpengaruh antara suhu, tekanan, volume dan mol gas.

T R n V

P .  . . P . V  N . k . T

M

R

mol m

n   N  n . N

_A

N

A

= Bilangan Avogadro Energi kinetik gas bergantung pada suhu dan derajat kebebasan.

kT f E

_k

2 ) 1

 ( f = derajat kebebasan

Gas ideal (helium, neon, dan halogen lainnya) dan gas lain pada suhu rendah  f = 3

Diatomik (H

2

, O

2

, dll) pada suhu sedang (300 – 1000 K)  f = 5 Diatomik (H

2

, O

2

, dll) pada suhu tinggi (lebih dari 1000K)  f = 7 Usaha pada proses termodinamika

 Proses isobarik W  . p  V

 Proses isokhorik W = nol

 Proses isotermik

1

log

2

. . 3 ,

2 V

T V R n W 

Mesin Carnot bekerja diantara reservoir suhu tinggi (T

1

) dan reservoir suhu rendah (T

2

). Siklus Carnot terdiri dari dua proses isotermik dan dua proses adiabatik.

Usaha per siklus W  Q

₁

 Q

₂

Efisiensi mesin 100 % ( 1 ) 100 %

1 2 1

T x x T

Q

W  

 

D. Gelombang dan Optika STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

4. Menerapkan konsep dan prinsip optik dan gelombang dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk

teknologi.

 Alat optik ( mikroskop/teropong)

 Spektrum gelombang elektro- magnetik

 Persamaan gelombang berjalan

 Interferensi dan difraksi cahaya

 Intensitas dan taraf intensitas bunyi

 Efek Doppler Persamaan gelombang berjalan

) . . sin(

. t k x A

Y      2  . f





 2

k v  .  f   k Persamaan gelombang stasioner (hasil perpaduan gelombang dengan arah berlawanan).

Ujung bebas 2 cos . . sin ( )

v x t l

x k A

Y    

Ujung terikat 2 sin . . cos ( ) v

x t l

x k A

Y 



 

Spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan matahari

berdasarkan kenaikan frekuensi adalah sebagai berikut.

Interferensi Gelombang adalah perpaduan dua gelombang yang koheren.

Hasilnya berupa interferensi konstruktif atau maksimum (jika selisih lintasan

x = 0, , 2, dst) dan interferensi destruktif atau minimum (jika selisih lintasan x = ½ ,

2 3 ,

2 5 dst).

Interferensi celah ganda dan celah banyak (kisi)

L p d d

x .

sin

. 



 

Terang  x = 0, ,2,dst Gelap  x = ½ ,

2 3 ,

2 5 ,dst

Difraksi adalah peristiwa lenturan gelombang karena melewati celah sempit.

Difraksi pada celah tunggal berlaku:

L p d d

x .

sin

. 



 

Gelap  x = n.  n = orde difraksi Terang  x =

2 3 ,

2 5 ,dst

Intensitas bunyi tergantung pada jarak, panjang gelombang, frekuensi, cepat rambat dan amplitudo gelombang.

2 2

, ,

, f A

I    ¹

₂

I  r

₂

1 2 2 2 1

r r I I  Taraf intensitas (satuan dB)

 Satu sumber bunyi

I

o

TI  10 log I

 Jika jarak sumber berubah

2 1 1

2

20 log

r TI r

TI  

 Jika terdapat beberapa sumber bunyi identik TI

₁

 TI

₂

 20 log n Efek Dopler merupakan gejala terjadinya perbedaan frekuensi antara sumber dan pendengar akibat gerak relatif sumber dan pendengar.

) (

s p s

p

v v

v f v

f 

  letakkan P di kiri dan S di kanan  arah kanan positip

Alat optik digunakan untuk membantu penglihatan manusia seperti kaca

Mikroskop memilki dua lensa positif, yaitu lensa opjektif dan okuler (f

ob

< f

ok

) Perbesaran M  M

_ob

xM

_ok

ob ob

ob

s

M s '



 1



ok

ok

f

M Pp  untuk mata berakomodasi maksimum

ok

ok

f

M  Pp  untuk mata tidak berakomodasi Panjang mikroskop d  ' s

_ob

 s

_ok

Sifat bayangan objektif: nyata, terbalik, diperbesar Sifat bayangan okuler: maya, tegak, diperbesar

Teropong bintang memilki dua lensa positif, yaitu lensa objektif dan okuler (f

ob

> f

ok

). Sifat banyangannya adalah, maya, terbalik.

Perbesaran

ok ob

f M  f

Panjang teropong d  f

_ob

 f

_ok

Teropong bumi memilki tiga lensa positif, yaitu lensa objektif, okuler dan lensa pembalik (f

ob

> f

ok

). Sifat banyangannya adalah, maya, tegak.

Perbesaran

ok ob

f M  f

Panjang teropong d  f

_ob

 f

_ok

 4 . f

_p

E. Listrik dan Magnet

STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

5. Menerapkan konsep dan prinsip kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai masalah dan produk teknologi.

 Hukum Coulomb dan medan listrik

 Kapasitor keping sejajar

 Pengukuran arus dan tegangan listrik

 Hukum Ohm dan hukum Kirchoff dalam rangkaian tertutup (loop)

 Induksi magnetik di sekitar kawat berarus

 Gaya magnetik (Gaya Lorentz)

 Induksi Faraday

 Rangkaian R, L dan C dalam arus bolak balik

Hukum Coulomb menjelaskan bahwa antara dua muatan listrik terdapat gaya elektrostatik (tolak/tarik) yang besarnya sebanding dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

2

. r

q k Q F 



 . 4

 1

k 

 1 F Medan listrik adalah gaya per satuan muatan

q

E  F

₂

r k Q E 

Di antara dua muatan listrik terdapat titik yang memiliki kuat medan nol

Jika kedua muatan sama jenisnya, maka daerah B terdapat titik dengan kuat medan listrik nol

Jika kedua muatan beda jenisnya, maka daerah A atau C terdapat titik dengan kuat medan listrik nol

(letaknya selalu lebih dekat ke muatan yang lebih kecil)

Kapasitor mampu menyimpan muatan listrik atau energi listrik. Kapasitas kapasitor keping sejajar bergantung pada luas penampang, jarak antar celah, dan isolator (dielektrikum) antara dua keping.

A Q B q C

V C Q  .

C V Q

C V Q W

2 2

2 . 1 2 . 1 2

1  

 d

K A C  . 

_o

Rangkaian kapasitor seri memperkecil kapasitas rangkaian, sedangkan susunan paralel memperbesar kapasitas rangkaian.

2

...

1

 

 C C

C

_p

1 1 1 ...

2 1





 C C C

_s

Hukum Kirchoff menjelaskan arus listrik pada rangkaian tertutup dan bercabang.

Pada rangkaian bercabang  I

_masuk

  I

_keluar

Pada loop tertutup _{ E   I ( R  r )  Nol}

Medan magnet disebabkan karena: ada magnet di seitarnya, atau ada arus listrik di sekitarnya. Adanya medan magnet di sekitar arus listrik ditemukan oleh Oersted.

Besarnya induksi magnet (kuat medan magnet) di sekitar arus listrik bergantung pada: kuat arus, jarak, dan panjang kawat.

Kawat lurus

r B

^o

I

. 2

.



 

Kawat melingkar

r B

^o

I

. 2

 .



Solenoida

l I N B  

_o

Interaksi antara medan magnet dan arus listrik, menimbulkan gaya magnetik (gaya Lorentz).

 sin . . l i B

F  l

r I F

^o

I

. 2

. .

_{1 2}



  F  q . v . B

Prinsip gaya magnetik diterapkan pada motor listrik, meteran listrik, dll.

Induksi Faraday menjelaskan gejala terjadinya arus listrik akibat adanya perubahan medan magnet atau fluks magnet.

N    t

    B .A . cos 

 Kawat bergerak (A berubah)   B . . l v

 Medan magnet berubah

t A B

N 

 . . cos  . 



 Sudut berubah (diputar)   N . A B . .  . sin 

Arus bolak-balik yang dihasilkan generator dengan menerapkan prinsip induksi Faraday. Arus maupun tegangan bolak balik memiliki nilai sinusoidal dengan persamaan.

mak

 t



  sin i  i

_mak

sin  t   i. Z

Z = impedansi, merupakan nilai hambatan total rangkaian dengan satuan ohm

Hambatan rangkaian arus bolak balik terdiri dari resistor, induktor, dan/ atau kapasitor.

 Pada rangkaian resistor murni, arus dan tegangan sefase  Z = R

 Pada rangkaian induktor murni, tegangan mendahului arus dengan beda fase

2

  Z  X

_L

  . L

 Pada rangkaian kapasitor murni, arus mendahului tegangan dengan beda fase

2

 

X C

Z

_C

. 1

 



 Pada rangkaian seri R-L-C, arus dan tegangan memiliki beda fase

 R

X X

_L



_C

  tan

Impedansi rangkaian R-L-C  Z  R

²

 ( X

_L

 X

_C

)

²

Tegangan total   V

_R²

 ( V

_L

 V

_C

)

²

Jika X

L

= X

C

, maka V

L

= V

C

, akan terjadi peristiwa resonansi. Pada

saat resonansi nilai Z menjadi minimum, sedangkan kuat arus

menjadi maksimum.

F. Fisika Modern

STANDAR KOMPETENSI

LULUSAN (SKL) URAIAN

6. Menjelaskan konsep dan prinsip relativitas, teori atom dan radioaktivitas serta penerapannya.

 Teori Relativitas, kesetaraan massa dan energi

 Teori atom Thompson, Rutherford, dan Niels Bohr

 Radiasi benda hitam

 Teori kuantum Planck

 Inti atom defek massa dan energi ikat inti

 Radioaktivitas dan manfaat radioisotop dalam kehidupan

Kecepatan relatif menurut Galileo v  v

₁

 v

₂

Kecepatan relatif menurut Einstein

2 2 1

2 1

1 . c

v v

v v v



 

Relativitas waktu: waktu menurut acuan bergerak relatif lebih lama (dilatasi waktu-melar) t   . t

_o

)

2

( 1

1 c

 v

 

Massa yang diukur menurut pengamat bergerak lebih besar m   . m

_o

Panjang yang diukur menurut pengamat bergerak lebih pendek

 L

o

L 

Kesetaraan massa dan energi menurut Einstein E  m .c

²

Hubungan antara energi kinetik relativistik dengan energi diam dan energi total adalah E  E

_o

 E

_k

E

_k

 (   1 ) E

_o

E

_o

 m

_o

.c

²

Teori atom Thomson:

 Atom berbentuk bola terdiri dari muatan positip dan negatip

 Muatan positip dan negatip tersebar secara merata seperti roti

kismis

Teori atom Rutherford

 Muatan posistip atom terpusat di tengah atom (inti atom)

 Muatan negatif bergerak mengelilingi inti

 Elektron yang bergerak akan kehilangan energi selama gerakannya sehingga memecarkan energi kontinu

Teori atom Bohr

 Muatan positif berada dalam inti atom

 Elektron bergerak pada lintasan tertentu tanpa mengalami kehilangan energi

 Elektron dapat pindah lintasan dengan menyerap atau melepas energi

 Besar momentum sudut elektron

 . 2

. h

n r v m

L  

Radiasi benda hitam memiliki energi W  e .  . A . t . T

⁴

Panjang gelombang yang semakin pendek jika suhu semakin tinggi

C

m

. T 

  Hukum pergeseran Wien

Radiasi yang dipancarkan merupakan paket-paket energi secara diskrit, disebut kuantum.

Besar energi kuantum

 h c f h E  . 

Salah satu sifat kuantum adalah memiliki momentum (p).

 p  h

Inti atom atau nuklida diberi lambang

z

X

^A

Z = jumlah proton X = nama nuklida A = jumlah nukleon A-z = jumlah neutron

Meskipun terdapat proton-proton saling tolak dalam inti, namun ikatan inti sangat kuat karena terdapat energi ikat inti yang menghasilkan gaya inti.

Gaya ikat inti jauh lebih kuat dari gaya elektrostatik, namun jangkauannya sangat pendek (sekitar 10

^-15

m).

Energi ikat inti muncul ketika terbentuk nuklida dari proton-netron yang

kehilangan massa (defek massa - m).

Defek massa  m  ( z . m

_p

 ( A  z ). m

_n

)  m

_inti

Energi ikat inti E   m .c

²

atau E   m . x 931 MeV

Jika jumlah nukleon makin banyak (misalnya inti berat) maka volume nuklida makin besar, akibatnya makin melebihi jangkauan gaya ikat inti. Nuklida akan tidak stabil dan melepas sebagian nukleonnnya (proton, neutron, atau lainnya). Peristiwa ini dinamakan peluruhan dengan memancarkan radiasi untuk mencapai kestabilan inti.

Waktu yang dibutuhkan isotop menjadi setengahnya disebut waktu paruh.

t o

e N

N  .

^{. Tt}

N

N )

2 ( 1

0

 

693 ,

 0

T A   . N

Beberapa radiasi yang dipancarkan dalam reaksi inti.

Neutron

0

n

¹

Proton

1

p

¹

Detron

1

H

²

Tritron

1

H

³

Alpha

2

He

⁴

Beta

-1



⁰

Positron

+1



⁰

Radiasi dari berbagai inti tidak stabil dinamakan radioisotop. Radioisotop banyak dimanfaatkan untuk kehidupan manusia bidang industri, kedokteran- kesehatan, pertanian, dan lain-lain.

Radioisotop sebagai perunut:

I

¹²³

untuk deteksi gagal ginjal dan tumor gondok

Na

²⁴

untuk deteksi kedudukan penyempitan pembuluh darah (trombosit) Silikon untuk kebocoran pipa saluran minyak

Untuk pengobatan membunuh sel kanker digunakan Co

⁶⁰

Untuk sterilisasi digunakan sinar gamma

Radiasi sinar beta dari Sr

⁹⁰

untuk industri kertas (ketebalan)

Penentuan umur fosil dengan C

¹⁴