FISIKA UMUM (pengukuran, satuan dan riview matematika)

(1)

Fakultas Pendidikan Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam

Selamat Datang

Di Perkuliahan

Fisika Umum (MA 301)

(2)

Fisika Umum (MA 301)



Silabus



Pendahuluan



Pengukuran dan Satuan

* Sistem Pengukuran * Analisis Dimensi * Konversi Satuan

* Ketidakpastian Pengukuran



Riview Matematika (

suplemen

)

* Sistem Koordinat * Trigonometri

* Vektor

(3)

Silabus

Identitas Mata Kuliah

Nama/Kode : Fisika Umum/MA 301 Jumlah SKS : 3 SKS

Semester : 1

Kelompok : MKKF Status : Wajib

Program Studi : Semua program studi di FPMIPA UPI/ S-1 Prasyarat :

(4)

Silabus (lanjutan)

Tujuan

Selesai mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan menguasai pengetahuan fisika umum secara komprehensif, serta dapat mengembangkan dan mengaplikasikannya untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam.

Materi perkuliahan

Pengukuran, mekanika, sifat-sifat materi, panas, bunyi, kelistrikan dan kemagnetan, optik, fisika atom dan nuklir, dan relativitas

Pembelajaran Evaluasi

Metode : Ekspositori (Ceramah, diskusi) Tugas Pendekatan : Inkuiri UTS Tugas : Individu UAS Media : LCD

Buku Utama

Paul G. Hewitt, 1993, Conceptual Physics, 7th edition, Harper Collins College

Publisher, San Fransisco

Referensi

(5)

Pendahuluan

o

Fundamental Sains

o

Dibagi dalam lima bidang utama

-

- Mekanika (Klasik)Mekanika (Klasik) - Termodinamika

- Termodinamika

- Elektromagnetik

- Relativitas

- Mekanika Kuantum

(6)

Pengukuran

►

Dasar pengujian suatu teori dalam sains

►

Perlu memiliki sistem satuan yang konsisten

►

Adanya Ketidakpastian

►

Perlu aturan yang disepakati tentang

ketidakpastian

(7)

Sistem Pengukuran

► Sistem StandarSistem Standar

-- Disetujui oleh yang berwenang, biasanya pemerintahDisetujui oleh yang berwenang, biasanya pemerintah

► Sistem InternasionalSistem Internasional

- - Disepakati oleh komite internasional pada tahun 1960Disepakati oleh komite internasional pada tahun 1960

- - Dinamakan jugaDinamakan juga mksmks

- - Digunakan dalam kuliah iniDigunakan dalam kuliah ini

► Sistem GaussianSistem Gaussian

- Dinamakan- Dinamakan cgscgs

► Kebiasaan di USA & UKKebiasaan di USA & UK

(8)

Kuantitas Dasar & Dimensinya

►

Panjang (L)

►

Massa (M)

(9)

Panjang

► Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh

cahaya dalam vakum selama selang waktu

► Laju cahaya dalam vakum?_{Laju cahaya dalam vakum?}

(10)

Panjang (lanjutan)

Ke galaksi Andromeda

Ke galaksi Andromeda 2 x 102 x 102222

Panjang gelombang cahaya biru

Panjang gelombang cahaya biru 4 x 104 x 10-7-7

Diameter atom hidrogen

Diameter atom hidrogen 1 x 101 x 10-10-10

Diameter proton

Diameter proton 1 x 101 x 10-15-15

(11)

Massa

► SatuanSatuan

-

- SI : kilogram (kg)SI : kilogram (kg) - cgs : gram (g)

- cgs : gram (g)

- USA & UK : pon, slugs

► Satu kilogram didefinisikan sebagai Satu kilogram didefinisikan sebagai

massa silinder campuran platinum

iridium khusus yang dijaga tetap di

badan pengukuran internasional

Sevres Prancis

(12)

Massa (lanjutan)

Galaksi Milky Way

(13)

Waktu

► SatuanSatuan

-

- Sekon (detik), semua sistemSekon (detik), semua sistem

► Satu sekon didefinisikan sebagai 9.192.631.700 x Satu sekon didefinisikan sebagai 9.192.631.700 x

prioda radiasi dari sebuah atom cesium

(14)

Waktu (lanjutan)

Rata-rata umur mahasiswa 6.3 x 106.3 x 1088

Satu tahun

Satu jam

Cahaya dari bumi ke bulan

Cahaya dari bumi ke bulan 1.3 x 101.3 x 1000

Satu siklus senar gitar

Satu siklus senar gitar 2 x 102 x 10-3 -3

Satu siklus gelombang radio FM

Satu siklus gelombang radio FM 6 x 106 x 10-8 -8

Cahaya mengelilingi proton

Cahaya mengelilingi proton 1 x 101 x 10-24-24

3.2 x 107

(15)

Notasi Ilmiah

► Laju cahaya dalam vakumLaju cahaya dalam vakum

c

c __ 300 000 000 m/s 300 000 000 m/s c

c __ 3.0 x 3.0 x 101088 m/s m/s

► Massa nyamuk Massa nyamuk

m

m __ 0.00001 kg 0.00001 kg m

(16)

Penamaan untuk pangkat dari 10

PangkatPangkat Nama Simbol Nama Simbol

10-18 atto a

10-15 _femto _f

10-12 _pico _p

10-9 nano n

10-6 _micro _

10-3 _milli _m

103 kilo k

106 mega M

109 giga G

1012 tera T

1015 peta P

(17)

Analisis Dimensi

► Dimensi menyatakan sifat fisis dari suatu Dimensi menyatakan sifat fisis dari suatu

kuantitas kuantitas

► Teknik untuk mengoreksi suatu persamaanTeknik untuk mengoreksi suatu persamaan

► Dimensi Dimensi (panjang, (panjang, massa, massa, waktu waktu & &

kombinasinya) dapat dperlakukan sebagai kombinasinya) dapat dperlakukan sebagai

kuantitas aljabar kuantitas aljabar

- jumlah, kurang, kali, bagi - jumlah, kurang, kali, bagi

- penjumlahan dan pengurangan hanya - penjumlahan dan pengurangan hanya

(18)

Analisis Dimensi (lanjutan)

Dimensi kuantitas yang biasa digunakan:

Panjang

Panjang LL m (SI)m (SI) Luas

Luas LL22 mm22 (SI) (SI)

Volume

Volume LL33 mm33 (SI) (SI)

Kecepatan (laju)

Kecepatan (laju) L/TL/T m/s (SI)m/s (SI) Percepatan

Percepatan L/TL/T2 2 m/sm/s22 (SI) (SI)

Contoh Analisis dimensi

Jarak = kecepatan

Jarak = kecepatan __ waktu waktu

(19)

Konversi Satuan

► Ketika satuan tidak cocok, konversikan Ketika satuan tidak cocok, konversikan

sehingga satuannya cocok (sama)_{sehingga satuannya cocok (sama)}

► Satuan dapat diperlakukan seperti kuantitas Satuan dapat diperlakukan seperti kuantitas

aljabaraljabar

Contoh 1.

(20)

Contoh Konversi Satuan

Berapa m/s kah satu mil/jam !

(21)

Ketidakpastian Pengukuran

►

Pada setiap pengukuran selalu muncul

ketidakpastian

►

Ketidakpastian selalu terbawa dalam

perhitungan

►

Dibutuhkan cara untuk menghitung

ketidakpastian

►

Aturan

Angka Penting

digunakan sebagai

pendekatan ketidakpastian hasil

perhitungan

(22)

Angka Penting

► Jumlah digit yang muncul dalam setiap pengukuran atau Jumlah digit yang muncul dalam setiap pengukuran atau

perhitungan

► Semua digit yang tidak nol adalah angka pentingSemua digit yang tidak nol adalah angka penting ► Nol adalah angka penting ketika:Nol adalah angka penting ketika:

- diantara digit yang bukan nol

- setelah koma dan angka penting yang lain

► Semua digit dalam notasi ilmiah adalah angka pentingSemua digit dalam notasi ilmiah adalah angka penting

(23)

Operasi dengan Angka Penting

► Ketika mengalikan atau membagi, hasil yang diperoleh Ketika 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 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

(24)

Orde Magnitudo

► Kadang-kadang diperlukan mengetahui besar suatu Kadang-kadang diperlukan mengetahui besar suatu

kuantitas hanya dalam faktor 10

► Ini dikenal dengan Ini dikenal dengan Orde MagnitudoOrde Magnitudo

Contoh

Berapa massa total mahasiswa di kelas ini?

massa tiap mahasiswa m ~ 75 kg

Jumlah mahasiswa n ~ 75

m

(25)

Riview Matematika

(suplemen)

_(suplemen)



Sistem Koordinat



Trigonometri

(26)

Sistem Koordinat

_{Digunakan untuk menjelaskan posisi suatu titik}

dalam ruang

 Sistem koordinat (kerangka) terdiri dari

- Titik acuan tetap yang dinamakan titik pusat - Sumbu-sumbu dengan skala dan keterangan

 Jenis Sistem Koordinat (dalam kuliah ini)

(27)

Sistem Koordinat Kartesian Sistem Koordinat Polar

• sumbu x dan sumbu y (2D) • Sebuah titik ditulis (x,y)

• Sebuah titik adalah berjarak r dari titik pusat dan bersudut  dari garis acuan

(_ = 0)

(28)

(29)

Contoh: Berapa tinggi gedung ini?

(30)

Skalar dan Vektor

►

Kuantitas

skalar

dijelaskan hanya oleh besar

saja (

temperatur, panjang

_{temperatur, panjang}

,…)

_,…)

►

Kuantitas

vektor

perlu besar dan arah untuk

menjelaskannya (

gaya, kecepatan

_{gaya, kecepatan}

,…)

_,…)

--

direpresentasikan oleh sebuah panah, panjang panah direpresentasikan oleh sebuah panah, panjang panah

berkaitan dengan besar vektorberkaitan dengan besar vektor

(31)

Notasi Vektor

► Tulis tangan, gunakan tanda panahTulis tangan, gunakan tanda panah ► Cetak (print), gunakan cetak tebal Cetak (print), gunakan cetak tebal

A

Sifat Vektor

► Dua vektor dikatakan Dua vektor dikatakan sama sama apabila besar dan apabila besar dan

arahnya sama

► Dua vektor adalah Dua vektor adalah negatifnegatif apabila besarnya sama apabila besarnya sama

dan arahnya berlawanan

► Vektor Vektor resultanresultan adalah jumlah dari beberapa adalah jumlah dari beberapa

vektor

(32)

Penjumlahan Vektor

►

Ketika menjumlahkan vektor, arah

vektor dimasukan dalam perhitungan

►

Satuan harus sama

►

Metoda grafik

(33)

Metoda Grafik

(34)

Perkalian atau Pembagian Vektor oleh Skalar

► Hasil perkalian atau pembagian vektor oleh Hasil perkalian atau pembagian vektor oleh

skalar adalah sebuah

skalar adalah sebuah vektorvektor

► Besar vektor hanya dapat dikali atau dibagi oleh Besar vektor hanya dapat dikali atau dibagi oleh

skalar

► Jika skalar positif, maka arah vektor hasil Jika skalar positif, maka arah vektor hasil

perkalian atau pembagian

perkalian atau pembagian searahsearah dengan vektor dengan vektor awal

awal

► Jika skalar negatif, maka arah vektor hasil Jika skalar negatif, maka arah vektor hasil

perkalian atau pembagian

perkalian atau pembagian berlawananberlawanan arah arah dengan vektor awal

(35)

Komponen dari Sebuah Vektor

• Komponen x dari sebuah

vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu x

A_x=A cos _

• Komponen y dari sebuah

vektor adalah proyeksi vektor

terhadap sumbu y A_y=A sin _

2 y 2

x

A

(36)

Penjumlahan Vektor Secara Aljabar

► Pilih sebuah sistem koordinat dan gambarkan Pilih sebuah sistem koordinat dan gambarkan

vektor-vektornya

► Cari komponen x dan komponen y masing-masing Cari komponen x dan komponen y masing-masing

vektor

► Jumlahkan semua vektor komponen x = RJumlahkan semua vektor komponen x = R_x_x ► Jumlahkan semua vektor komponen y = RJumlahkan semua vektor komponen y = R_y_y ► Besar vektor resultan dan arahnya:Besar vektor resultan dan arahnya: