Perangkat Keilmuan Fisika
Diskripsi keadaan dan Interaksi Model Interaksi
Diskripsi Makroskopik Diskripsi Mikroskopik Mekanika Termodinamika Gelombang Mekanika Kuantum Mekanika Statistik Interaksi gravitasi Interaksi elektromagnetik Interaksi kuat Interaksi lemah
Kajian Keilmuan Fisika
Struktur materi
Gejala Alam Sistem
Alam Sistem Rekayasa
Sistem Lain Interaksi Fundamental Zat padat Molekul Atom Inti Partikel Elementer dll Cahaya Akustik dll. Bumi Atmosfer Kehidupan, dll.
Reaktor nuklir, dll. Teknik-Teknik Eksperimental
TUJUAN UMUM
Memberikan konsep-konsep dan
prinsip-prinsip dasar fisika yang diperlukan untuk
belajar fisika lebih lanjut atau ilmu
pengetahuan lainnya.
Memberikan ketrampilan dalam
penyelesaian persoalan fisika dasar
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.
Fisika merupakan ilmu pengetahuan dasar
yang mempelajari sifat-sifat dan interaksi
antar materi dan radiasi.
Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang
didasarkan pada pengamatan eksperimental
dan pengukuran kuantitatif (Metode
Ilmiah).
Perilaku partikel di dalam ruang dari waktu ke waktu, termasuk bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain.
Interaksi Besaran Gaya
Gravitasi
Elektromagnet
Lemah
Kuat
Fisika
Klasik Kuantum (sebelum 1920) (setelah 1920)
Posisi dan Momentum partikel dapat ditetapkan secara tepat
ruang dan waktu merupakan dua hal yang terpisah
Ketidak pastian Posisi dan Momentum partikel
ruang dan waktu
merupakan satu kesatuan
Hukum Newton
Dualisme
Metode Ilmiah
Pengamatan terhadap Peristiwa alam
Hipotesa
Eksperimen
TidakCocok
Teori
Prediksi
Hasil positif
Hasil negatif
BESARAN FISIKA
DAN
Model
Pengamatan Peristiwa Alam
Eksperimen
Pengukuran
Kuantitas
(Hasil Pengukuran)
Alat Ukur
Penyajian
Harga Satuan
Standar ukuran Sistem satuan
Kalibrasi
Besaran Fisika
Besaran Fisika
Konseptual
Matematis
Besaran Pokok
Besaran Turunan
Besaran Skalar
Besaran Vektor
: besaran yang ditetapkan
dengan suatu standar ukuran
: Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok
: hanya memiliki nilai
Satuan :
Ukuran dari suatu besaran ditetapkan sebagai satuan. Contoh :
Sistem satuan : ada 2 macam
1. Sistem Metrik : a. mks (meter, kilogram, sekon) b. cgs (centimeter, gram, sekon) 2. Sistem Non metrik (sistem British)
Sistem Internasional (SI)
Sistem satuan mks yang telah disempurnakan yang paling
banyak dipakai sekarang ini. Dalam SI :
Ada 7 besaran pokok berdimensi dan 2 besaran pokok tak berdimensi
meter, kilometer satuan panjang
detik, menit, jam satuan waktu
gram, kilogram satuan massa
7 Besaran Pokok dalam Sistem
Internasional (SI)
NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi 1 Panjang Meter m L 2 Massa Kilogram kg M
3 Waktu Sekon s T
4 Arus Listrik Ampere A I
5 Suhu Kelvin K θ
6 Intensitas Cahaya Candela cd j 7 Jumlah Zat Mole mol N
NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi 1 Sudut Datar Radian rad -2 Sudut Ruang Steradian sr
SISTEM MATRIK DALAM SI
Faktor Awalan Simbol
1018 exa- E 1015 peta- P 1012 tera- T 109 giga- G 106 mega- M 103 kilo- k
102 hekto- h 101 deka- da
Faktor Awalan Simbol
10-1 desi- d 10-2 senti- c 10-3 mili- m 10-6 mikro- 10-9 nano- n 10-12 piko- p
Definisi standar besaran pokok
Panjang - meter :
Satu meter adalah panjang lintasan di dalam ruang hampa yang dilalui oleh cahaya dalam selang waktu 1/299,792,458 sekon.
Massa - kilogram :
Satu kilogram adalah massa silinder platinum iridium dengan tinggi 39 mm dan diameter 39 mm.
Waktu - sekon
Besaran Turunan
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
Besaran Turunan
Besaran yang diturunkan dari besaran pokok.
Contoh :
a. Tidak menggunakan nama
khusus
NO Besaran Satuan1 Kecepatan meter/detik 2 Luas meter 2
b. Mempunyai nama khusus
NO Besaran Satuan Lambang 1 Gaya Newton N 2 Energi Joule J
3 Daya Watt W
Dimensi
1.
Untuk menurunkan satuan dari suatu
besaran
2.
Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau
persamaan
- Metode penjabaran dimensi :
1.
Dimensi ruas kanan = dimensi ruas
kiri
2.
Setiap suku berdimensi sama
Dimensi
Dimensi menyatakan esensi dari suatu besaran fisika yang tidak bergantung pada satuan yang digunakan.
Jarak antara dua tempat dapat dinyatakan dalam meter, mil, langkah,dll. Apapun satuannya jarak pada dasarnya adalah “panjang”
.
Besaran Pokok Simbol Dimensi Massa M Panjang L Waktu TArus listrik I
Besaran Pokok
Simbol Dimensi
Suhu
Jumlah Zat N
Analisa Dimensi
Suatu besaran dapat dijumlahkan atau
dikurangkan apabila memiliki dimensi yang
sama.
Besaran Turunan dan Dimensi
NO Besaran Pokok Rumus Dimensi
1 Luas panjang x lebar [L]2
2 Volume panjang x lebar x tinggi [L]3
3 Massa Jenis Massa zat / volume zat [m] [L]-3
4 Kecepatan Jarak (s) / waktu (t) [L] [T]-1
5 Percepatan Gaya / massa [L] [T]-2
6 Gaya massa x percepatan [M] [L] [T]-2
7 Usaha dan Energi gaya x perpindahan [M] [L]2 [T]-2
8 Impuls dan Momentum gaya x waktu [M] [L] [T]-1
Faktor Penggali dalam SI
NO Faktor Nama Simbol
1 10 -18 atto a
2 10 -15 femto f
3 10 -12 piko p
4 10 -9 nano n
5 10 -6 mikro µ
6 10 -3 mili m
7 10 3 kilo K
8 10 6 mega M
9 10 9 giga G
Model
Peristiwa Alam
Eksperimen
Pengamatan
Pengukuran
Besaran Fisika
Kuantitas
Karakteristik Interaksi antar materi yang teramati
Teori
Konsep Fisika
Hukum Fisika
Apakah yang diamati ?
Contoh 1 :
Perioda ayunan sederhana T dinyatakan dengan rumus berikut ini :
yang mana l panjang tali dan g percepatan gravitasi dengan satuan panjang per kwadrat waktu. Tunjukkan bahwa per-samaan ini secara dimensional benar !
T 2
glJawab :
Dimensi perioda [T] :
T
Dimensi panjang tali [l] :L
Dimensi percepatan gravitasi [g] :
LT
-2 : tak berdimensi
2
LT
L
T
Contoh 2 :
1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut :
a. Gaya
b. Berat Jenis c. Tekanan d. Usaha e. Daya
Jawab :
b. Berat Jenis = = =
= MLT-2(L-3)
= ML-2T-2satuan kgm-2
berat volume
Gaya Volume
MLT -2
L3
a. Gaya = massa x percepatan = M x LT -2
= MLT -2 satuan kgms-2
c. Tekanan = = = MLT gaya -2 satuan kgm-1s-1
luas
MLT -2
L2
d. Usaha = gaya x jarak = MLT -2 x L = ML 2T -2 satuan kgm-2s-2
e. Daya = = = ML 2T -1satuan kgm-2s-1
usaha waktu
ML 2T -2
Contoh 3 :
2. Buktikan besaran-besaran berikut adalah identik :
a. Energi Potensial dan Energi Kinetik b. Usaha/Energi dan Kalor
Jawab :
a. Energi Potensial : Ep = mgh
Energi potensial = massa x gravitasi x tinggi = M x LT-2x L = ML2T-2
Energi Kinetik : Ek = ½ mv2
Energi Kinetik = ½ x massa x kecepatan2
= M x (LT-1) 2
= ML2T-2
Keduanya (Ep dan Ek) mempunyai dimensi yang sama keduanya identik
b. Usaha = ML2T-2
Energi = ML2T-2
Kalor = 0.24 x energi = ML2T-2
Contoh 4 :
Usaha merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahannya. Sedangkan energi merupakan hasil kali antara massa dengan kuadrat kecepatan
Usaha = gaya x perpindahan = Kg m s-2 x m
= Kg m2 s-2
Sehingga dimensinya [M][L]2[T]-2 Energi = ½ massa x (kecepatan)2
= kg x (m s-1)2 = kg x m2 s-2
Sehingga dimensinya [M][L]2[T]-2
“suatu persamaan dikatakan setara apabila kedua persamaan tersebut memiliki dimensi atau satuan yang sama”
Contoh 5 :
Pertanyaan:
Diketahui : suatu persegi panjang dengan p = 5,2 cm; l = 12,61 cm Ditanyakan : Luas dan keliling ?
Jawab:
keliliing = 2 (p+l) = 2 (5,2 + 12,61) cm
= 2 (17,81) cm ; gunakan satu angka taksiran = 2 (17,8) cm
= 35,6 cm
Contoh 6 :
Diketahui : sebuah tangki dengan massa kosong 8,56 kg. Massa tangki setelah di isi air 67,4 kg
Ditanyakan : berapakah massa air dalam tangki....? Jawab:
Massa air = Massa tangki setlah di isi air - massa kosong
Tugas:
1. Sebutkan apa saja yang termasuk “Besaran Pokok dan Besaran Turunan” beserta turunannya besaran tersebut (min. 5 besaran)?
2. Sebuah benda bergerak lurus di atas lantai horizontal ditarik dengan tali. Massa benda adalah 5 kg, sedang koefisien gesekan lantai adalah 0,6. Akibat gaya-gaya yang bekerja, benda bergerak dengan percepatan 2 m/s2. Andaikan percepatan gravitasi adalah 10 m/s2. a. Berapa besar energi yang diberikan oleh orang yang menarik tali
agar benda bergerak sejauh 2 m ?
b. Berapa besar energi yang hilang karena gesekan. Kemana energi ini hilang ?
