FI-2283 PEMROGRAMAN DAN SIMULASI FISIKA

(1)

FI-2283

PEMROGRAMAN DAN SIMULASI FISIKA

MODUL RBL

Peraturan RBL

1. RBL dilakukan dalam kelompok. Setiap kelompok boleh memiliki anggota max. 2 orang yang berada pada shift praktikum yang sama.

2. Setiap kelompok memilih topik RBL yang berbeda. Topik-topik yang dapat diajukan untuk RBL akan dijelaskan pada bagian berikutnya.

3. Pertemuan praktikum menjadi tidak wajib. Asisten dan praktikan melakukan kesepakatan kapan akan diadakan pertemuan. Asisten/praktikan boleh meminta diadakan pertemuan untuk laporan perkembangan RBL.

4. Asisten memandu jalannya RBL. Namun panduan/bimbingan/bantuan yang dilakukan oleh asisten bukanlah bantuan teknis.

5. Hasil RBL dalam bentuk kode, laporan, dan presentasi dikumpulkan dalam bentuk CD (1 CD untuk 1 kelas, atau 1 CD untuk setiap shift jika tidak memungkinkan). Presentasi RBL dilakukan pada akhir masa perkuliahan.

(2)

Topik-topik RBL

Secara garis besar, proses RBL terdiri dari 3 tahap, yaitu

Capaian Akhir. Peserta mata kuliah dianggap telah menyelesaikan RBL

menyelesaikan tahap Capaian Minimum. dikerjakan. Secara umum seluruh topi metode Euler. Berikut ini adalah topik

TOPIK A : Simulasi Gelombang/Pecut

Sebuah pecut dapat dimodelkan oleh n ujungnya dibuat tetap.

Langkah Awal:

Kelompok RBL membuat model simulasi dari 3 buah partikel yang dihubungk posisi inisialnya adalah berjejer horizontal

koefisien elastisitas dari partikel dan pegas dibuat sama. partikel juga.

Capaian Minimum:

Kelompok RBL membuat model simulasi dari n

massa tiap partikel dan koefisien tiap pegas bisa berbeda, dan bisa memodelkan gelombang (misal salah satu partikel diinisialisasi mendapatkan gaya eksternal, se simulasi perambatan energi gelombang)

Capaian Akhir:

Kelompok RBL membuat model pecut dari n

tiap partikel dan koefisien tiap pegas dibuat mendekati pecut (misal, semakin ke ujung massa koefisien elastisitasnya makin kecil), dan bisa membuat simulasi proses memecut dengan baik

akibat massa partikel yang semakin kecil di ujung, maka kecepatan partikel yang berada di ujung semakin besar karena besarnya energi kinetik yang diteri

Secara garis besar, proses RBL terdiri dari 3 tahap, yaitu Langkah Awal, Capaian Minimum, Peserta mata kuliah dianggap telah menyelesaikan RBL

Capaian Minimum. Kelompok RBL juga harus membuat visualisasi dari RBL yang

. Secara umum seluruh topik RBL harus menggunakan proses integrasi waktu menggunakan Berikut ini adalah topik-topik RBL yang dapat dipilih:

Simulasi Gelombang/Pecut

Sebuah pecut dapat dimodelkan oleh n-buah partikel yang dihubungkan oleh pegas dengan salah satu

Kelompok RBL membuat model simulasi dari 3 buah partikel yang dihubungk

posisi inisialnya adalah berjejer horizontal dengan salah satunya ujungnya dibuat tetap. Massa dan koefisien elastisitas dari partikel dan pegas dibuat sama. Medan gravitasi mempengaruhi gerakan

RBL membuat model simulasi dari n-buah partikel (semakin banyak semakin baik) yang massa tiap partikel dan koefisien tiap pegas bisa berbeda, dan bisa memodelkan

(misal salah satu partikel diinisialisasi mendapatkan gaya eksternal, se simulasi perambatan energi gelombang)

Kelompok RBL membuat model pecut dari n-buah partikel (semakin banyak semakin baik) yang massa tiap partikel dan koefisien tiap pegas dibuat mendekati pecut (misal, semakin ke ujung massa koefisien elastisitasnya makin kecil), dan bisa membuat simulasi proses memecut dengan baik

akibat massa partikel yang semakin kecil di ujung, maka kecepatan partikel yang berada di ujung semakin besar karena besarnya energi kinetik yang diterima adalah konstan).

Langkah Awal, Capaian Minimum, dan

Peserta mata kuliah dianggap telah menyelesaikan RBL jika setidaknya telah Kelompok RBL juga harus membuat visualisasi dari RBL yang RBL harus menggunakan proses integrasi waktu menggunakan

buah partikel yang dihubungkan oleh pegas dengan salah satu

Kelompok RBL membuat model simulasi dari 3 buah partikel yang dihubungkan oleh pegas dengan dengan salah satunya ujungnya dibuat tetap. Massa dan Medan gravitasi mempengaruhi gerakan

buah partikel (semakin banyak semakin baik) yang massa tiap partikel dan koefisien tiap pegas bisa berbeda, dan bisa memodelkan perambatan (misal salah satu partikel diinisialisasi mendapatkan gaya eksternal, sehingga terjadi

buah partikel (semakin banyak semakin baik) yang massa tiap partikel dan koefisien tiap pegas dibuat mendekati pecut (misal, semakin ke ujung massa dan koefisien elastisitasnya makin kecil), dan bisa membuat simulasi proses memecut dengan baik (misal, akibat massa partikel yang semakin kecil di ujung, maka kecepatan partikel yang berada di ujung

(3)

TOPIK B : Bandul Matematis

Bandul matematis dapat dimodelkan oleh 2 buah partikel yang dihubungkan oleh pegas yang berada dalam pengaruh medan gravitasi dan salah satu partikel dibuat tetap posisinya.

Langkah Awal:

Kelompok RBL mencoba membuat

berjejer horizontal dan dipengaruhi medan gravitasi. Partikel harus dapat jatuh secara natural.

Pada bandul matematis, bandul dihubungkan oleh batang rigid dengan titik ayu

membuat model batang rigid dengan menggunakan koefisien pegas tertentu yang sangat besar. Bandul matematis dapat terus berayun dengan sudut maksimum ayunan tetap, jika sudut awal ayunan cukup kecil. Peserta mencoba menjalankan simulasi dan

dapat terus berayun dan menjadi bandul matematis.

Capaian Akhir:

Peserta dapat membuat simulasi bandul matematis yang sesuai dengan teori dasar dan mencari hubungan antara panjang batang, massa bandul, besar

Hubungan antara parameter-parameter fisis tersebut lalu dibandingkan dengan hubungan teoritis yang sudah ada (dapat dicari sendiri referensinya),dan dianalisis hasilnya.

Kelompok RBL mencoba membuat simulasi 2 buah partikel yang dihubungkan pegas dengan posisi awal berjejer horizontal dan dipengaruhi medan gravitasi. Partikel harus dapat jatuh secara natural.

Pada bandul matematis, bandul dihubungkan oleh batang rigid dengan titik ayu

membuat model batang rigid dengan menggunakan koefisien pegas tertentu yang sangat besar. Bandul terus berayun dengan sudut maksimum ayunan tetap, jika sudut awal ayunan cukup kecil. Peserta mencoba menjalankan simulasi dan mencari sudut awal ayunan yang tepat agar bandul dapat terus berayun dan menjadi bandul matematis.

Peserta dapat membuat simulasi bandul matematis yang sesuai dengan teori dasar dan mencari hubungan antara panjang batang, massa bandul, besar percepatan gravitasi, dan sudut ayunan. parameter fisis tersebut lalu dibandingkan dengan hubungan teoritis yang sudah ada (dapat dicari sendiri referensinya),dan dianalisis hasilnya.

simulasi 2 buah partikel yang dihubungkan pegas dengan posisi awal berjejer horizontal dan dipengaruhi medan gravitasi. Partikel harus dapat jatuh secara natural.

Pada bandul matematis, bandul dihubungkan oleh batang rigid dengan titik ayun. Kelompok RBL membuat model batang rigid dengan menggunakan koefisien pegas tertentu yang sangat besar. Bandul terus berayun dengan sudut maksimum ayunan tetap, jika sudut awal ayunan cukup mencari sudut awal ayunan yang tepat agar bandul

Peserta dapat membuat simulasi bandul matematis yang sesuai dengan teori dasar dan mencari percepatan gravitasi, dan sudut ayunan. parameter fisis tersebut lalu dibandingkan dengan hubungan teoritis yang

(4)

TOPIK C : Gerakan Partikel Bermuatan dalam Medan Magnet

Sebuah partikel bermuatan (contoh proton) yang memiliki kecepatan awal dan bergerak dalam medan magnet akan dibelokkan lintasannya dan membentuk lintasan lingkaran.

Langkah Awal:

Peserta RBL membuat simulasi gerakan proton dalam medan magnet yang statis sehingga diperoleh lintasan melingkar.

Peserta dapat membuat simulasi gerakan proton dalam medan magnet dinamis, dengan besar dan arah medan magnet yang dapat berubah-ubah terhadap waktu, dan menganalisis pengaruh medan magnet terhadap bentuk lintasan.

Capaian Akhir:

Peserta dapat membuat simulasi gerakan proton dalam medan magnet dan dapat menjelaskan fenomena fisis tersebut serta membandingkan hubungan antara pengaruh berbagai parameter fisis (massa, muatan partikel, kecepatan partikel, besar medan magnet) dengan bentuk lintasan dari partikel tersebut (jari-jari lintasan dan arah gerak partikel) dengan teori atau hubungan fisis yang sudah ada (referensi dapat dicari).

(5)

TOPIK D : Simulasi Gerhana

Proses perputaran berbagai benda langit dapat disimul

dipengaruhi gaya gravitasi antar benda tersebut. Untuk mempermudah simulasi diasumsikan terjadi interaksi antara matahari dengan bumi serta antara bumi dengan bulan, namun tidak ada interaksi antara matahari dengan bulan.

Langkah Awal:

Peserta dapat membuat simulasi matahari dan

Peserta dapat membuat simulasi ideal pergerakan matahari, bumi, dan bulan dengan periode pergerakan yang sesuai, serta

tahun. Dalam kondisi ideal, dalam satu tahun terdapat 12 kemungkinan terjadinya gerhana.

Capaian Akhir:

Peserta dapat membuat simulasi realistis pergerakan ketiga benda langit tersebut dengan serta dapat menjelaskan terjadinya fenomena aphelium

menunjukkan kemungkinan terjadinya gerhana dalam kondisi sesungguhnya. Dalam satu tahun terdapat kemungkinan terjadi gerhana secara real sebanyak 1

Proses perputaran berbagai benda langit dapat disimulasikan menjadi gerakan benda bermassa yang gravitasi antar benda tersebut. Untuk mempermudah simulasi diasumsikan terjadi interaksi antara matahari dengan bumi serta antara bumi dengan bulan, namun tidak ada interaksi

Peserta dapat membuat simulasi matahari dan bumi, dan bumi dapat bergerak mengelilingi matahari.

Peserta dapat membuat simulasi ideal pergerakan matahari, bumi, dan bulan dengan periode pergerakan yang sesuai, serta dapat mengamati kapan kemungkinan terjadinya gerhana dalam satu tahun. Dalam kondisi ideal, dalam satu tahun terdapat 12 kemungkinan terjadinya gerhana.

Peserta dapat membuat simulasi realistis pergerakan ketiga benda langit tersebut dengan

serta dapat menjelaskan terjadinya fenomena aphelium-perihelium dengan simulasi, serta menunjukkan kemungkinan terjadinya gerhana dalam kondisi sesungguhnya. Dalam satu tahun terdapat kemungkinan terjadi gerhana secara real sebanyak 1-2 kali.

asikan menjadi gerakan benda bermassa yang gravitasi antar benda tersebut. Untuk mempermudah simulasi diasumsikan terjadi interaksi antara matahari dengan bumi serta antara bumi dengan bulan, namun tidak ada interaksi

bumi, dan bumi dapat bergerak mengelilingi matahari.

Peserta dapat membuat simulasi ideal pergerakan matahari, bumi, dan bulan dengan periode dapat mengamati kapan kemungkinan terjadinya gerhana dalam satu tahun. Dalam kondisi ideal, dalam satu tahun terdapat 12 kemungkinan terjadinya gerhana.

Peserta dapat membuat simulasi realistis pergerakan ketiga benda langit tersebut dengan sangat fisis, perihelium dengan simulasi, serta menunjukkan kemungkinan terjadinya gerhana dalam kondisi sesungguhnya. Dalam satu tahun

(6)

Simulasi Partikel Gas dalam Kotak Tertutup

Sebuah sistem yang terdiri dari sekumpulan partikel gas yang bergerak acak dalam kotak tertutup secara statistik dapat dijelaskan fenomena termodinamikanya. Jika kotak tersebut dikocok dengan frekuensi tertentu, maka energi sistem akan asimtot mendekati suatu nilai terhadap waktu.

Langkah Awal:

Peserta membuat model simulasi 10 buah partikel gas dalam kotak yang posisi dan kecepatannya dibangkitkan secara acak. Diasumsikan tidak ada tumbukan antar pa

lenting sempurna antara partikel gas dengan dinding kotak.

Peserta membuat simulasi partikel gas dalam kotak dengan jumlah partikel yang banyak. Posisi awal dan kecepatan awal partikel dibuat acak. Namun se

dengan frekuensi dan amplitudo yang dapat diatur.

sistem terhadap waktu untuk berbagai nilai frekuensi dan amplitudo.

Capaian Akhir:

Peserta dapat membuat simulas

partikel yang sangat banyak. Lalu dengan memvariasikan nilai frekuensi dan amplitudo kocokan kotak,

Simulasi Partikel Gas dalam Kotak Tertutup yang Bergerak Harmonik

Sebuah sistem yang terdiri dari sekumpulan partikel gas yang bergerak acak dalam kotak tertutup secara statistik dapat dijelaskan fenomena termodinamikanya. Jika kotak tersebut dikocok dengan

nsi tertentu, maka energi sistem akan asimtot mendekati suatu nilai terhadap waktu.

Peserta membuat model simulasi 10 buah partikel gas dalam kotak yang posisi dan kecepatannya dibangkitkan secara acak. Diasumsikan tidak ada tumbukan antar partikel gas, dan terjadi tumbukan lenting sempurna antara partikel gas dengan dinding kotak.

Peserta membuat simulasi partikel gas dalam kotak dengan jumlah partikel yang banyak. Posisi awal dan kecepatan awal partikel dibuat acak. Namun sekarang kotaknya dapat dikocok (digoyangkan) dengan frekuensi dan amplitudo yang dapat diatur. Lalu dicari hubungan antara energi kinetik total sistem terhadap waktu untuk berbagai nilai frekuensi dan amplitudo.

Peserta dapat membuat simulasi partikel gas dalam kotak tertutup yang dapat dikocok dengan jumlah partikel yang sangat banyak. Lalu dengan memvariasikan nilai frekuensi dan amplitudo kocokan kotak, Sebuah sistem yang terdiri dari sekumpulan partikel gas yang bergerak acak dalam kotak tertutup secara statistik dapat dijelaskan fenomena termodinamikanya. Jika kotak tersebut dikocok dengan

nsi tertentu, maka energi sistem akan asimtot mendekati suatu nilai terhadap waktu.

Peserta membuat model simulasi 10 buah partikel gas dalam kotak yang posisi dan kecepatannya rtikel gas, dan terjadi tumbukan

Peserta membuat simulasi partikel gas dalam kotak dengan jumlah partikel yang banyak. Posisi awal karang kotaknya dapat dikocok (digoyangkan) Lalu dicari hubungan antara energi kinetik total

i partikel gas dalam kotak tertutup yang dapat dikocok dengan jumlah partikel yang sangat banyak. Lalu dengan memvariasikan nilai frekuensi dan amplitudo kocokan kotak,