PENGANTAR FISIKA TERAPAN
Pengantar Fisika Terapan
Misalnya: pada tingkat sekolah, fisika terapan dipelajari di SMK yang mempelajari teknik otomotif, teknik kendaraan ringan, sedangkan pada tingkat perguruan tinggi, fisika terapan dipelajari pada bidang teknik mesin (umum), teknik mesin kelautan, kedokteran, teknik metalurgi dan berbagai bidang ilmu terapan lainnya. . Fisika merupakan salah satu ilmu pengetahuan alam dasar yang paling sering dijadikan landasan bagi ilmu-ilmu lainnya.
Analisis dan Vektor
Dinamika
Hidrostatika
- Gaya Hidrostatik pada Permukaan Terendam
- Gaya Hidrostatik dalam Survei yang Terendam
Usaha dan Energi
- Usaha dan Energi
- Daya Konten Lainnya
Bahan bakar yang berupa energi kimia diubah menjadi energi mekanik yang kemudian digunakan pada mesin kendaraan untuk melakukan kerja (memindahkan posisi kendaraan). Energi yang dihasilkan bahan bakar merupakan besaran skalar dan hanya dapat dihitung atau dilihat besarannya.
Arus dan Tahanan
Medan Magnet
Fluida
Suhu dan Kalor
Panas merupakan salah satu bentuk energi, sehingga dapat berpindah dari satu sistem ke sistem lainnya karena perbedaan suhu. Kalor berpindah dari suatu tempat (benda) ke tempat lain (benda) melalui tiga cara, yaitu konduksi (perpindahan), konveksi (aliran), dan radiasi (radiasi) (Sumarsono, 2008).
Teori Relativitas
Kalor secara otomatis mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda lain yang suhunya lebih rendah.
Kesimpulan
Untuk lebih memahami kedua jenis arus listrik tersebut dapat diilustrasikan seperti pada Gambar 6.2 di bawah ini. Tekanan total (beda potensial) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol”, seperti pada Gambar 6.6 di bawah.
ANALISIS VEKTOR
Pendahuluan
Ada besaran lain misalnya kecepatan, gaya, usaha, momen, besaran tersebut mempunyai arah dan nilai yang disebut dan dikenal dengan besaran vektor. Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai besar dan arah sehingga dapat dinyatakan dengan vektor.
Sifat Vektor
Suatu vektor pada suatu bidang dinyatakan dengan dua komponen, yaitu komponen yang sejajar sumbu x yang dinyatakan dengan i dan komponen yang sejajar sumbu y yang dinyatakan dengan j.
Perkalian Skalar dan Vektor
- Perkalian Skalar
- Perkalian Vektor
B didefinisikan sebagai hasil kali besar vektor A dan B dan sudut yang terbentuk di antara keduanya sehingga. Hasil perkalian silang dua vektor A dan B adalah vektor C = A × B (baca A persilangan B), yang besarnya merupakan hasil kali besar A dan B dengan sinus sudut antara keduanya.
Operator Differensial Vektor
Ketika operator del melakukan perkalian skalar dengan fungsi vektor lain A membentuk ∇⋅A atau div A, hasilnya disebut divergensi A yang merupakan besaran skalar. Ketika operator keluar mengalikan suatu vektor dengan fungsi vektor lain A membentuk ∇×A atau curl A, hasilnya disebut curl A atau rot (artinya rotasi) A, yang merupakan besaran vektor.
Kesimpulan
Hal ini kemudian akan menyebabkan aliran elektron dari konduktor bermuatan negatif (B) ke konduktor bermuatan positif (A) seperti pada Gambar 6.1 di bawah ini. Sedangkan grafik arus bolak-balik menunjukkan bahwa grafik arus mempunyai nilai konstan setiap saat seperti pada Gambar 6.3 di bawah ini.
DINAMIKA
Pendahuluan
Dinamika adalah salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari gerak suatu benda atau benda, serta pengaruh gaya dan torsi yang menyebabkan gerak tersebut. Dinamika adalah cabang ilmu mekanika yang mempelajari gaya atau gaya yang mengubah atau menyebabkan gerak suatu benda (Collins, 2020).
Bagaimana Tubuh Bergerak?
Posisi, Jarak, dan Perpindahan
Kecepatan dan Kecepatan Rata-Rata
Kecepatan rata-rata suatu perjalanan yang terdiri dari dua bagian yang sama, masing-masing bergerak dengan kecepatan yang berbeda. Oleh karena itu, Anda akan melakukan perjalanan dengan kecepatan lebih lambat untuk jangka waktu yang lebih lama sehingga kecepatan rata-rata Anda akan kurang dari 2,5 m/s.
Percepatan
Seorang pria sedang bersepeda di jalan, tiba-tiba dia melihat seorang anak kecil menangis di tengah jalan.
Benda Jatuh Bebas
Terakhir, percepatan yang dihasilkan oleh gravitasi di permukaan bumi (sering disebut gaya gravitasi) dilambangkan dengan simbol g.
Gaya dan Gerakan
Misalnya, pada Gambar 3.6, sebuah buku yang diletakkan di atas meja mengalami gaya ke bawah akibat gravitasi dan gaya ke atas karena meja. Jika Anda mendorong sebuah buku melintasi meja, buku tersebut juga mengalami gaya horizontal akibat dorongan Anda.
Hukum Newton Pada Gerak
Penjelasan analogi perpindahan panas pada Gambar 9.3 dijelaskan secara sederhana oleh Lienhard IV dan Lienhard V sebagai berikut; Beberapa benda logam dan paduan sebagai konduktor untuk transfer konduktivitas termal ditunjukkan pada Gambar 9.6 (Kreith et al., 2011).
HIDROSTATIKA
Pendahuluan
Bisakah kita memahami zat cair dengan hukum-hukum yang sudah ada, atau akankah muncul hukum-hukum baru dengan mengkajinya. Sifat fisik zat yang mengalir statis atau diam dan beberapa hukum yang mengatur perilakunya akan dibahas dalam bab ini.
Cair dan Gas
Partikel gas terpisah jauh satu sama lain, dan akibatnya memiliki ikatan antarmolekul yang lebih lemah dibandingkan cairan atau padatan. Pada setiap gas terdapat temperatur kritis sehingga temperatur yang semakin tinggi tanpa menaikkan tekanan akan menyebabkan gas tersebut mengembun, sedangkan untuk temperatur yang lebih rendah gas dapat mengembun dengan cara menurunkan tekanannya.
Tekanan
- Tekanan dalam Zat Cair
Berat kolom = berat per satuan volume x volume = ρ.g × A.h Tekanan di dasar kolom = P x A, dimana P adalah tekanan di dasar. Ia naik dan membawa serta molekul gas yang dipompa ke dalam pancaran uap melalui difusi; setelah kondensasi pada dinding yang didinginkan, ia diumpankan kembali (Gambar 4.10).
Kesimpulan
Jadi kita dapat mengetahui pada Gambar 5.3 jumlah usaha yang dilakukan pada partikel untuk memindahkannya dari A ke B dengan membagi luasnya. Total arus yang masuk suatu rangkaian listrik melalui suatu titik cabang sebanding dengan total arus yang keluar dari titik cabang tersebut,” seperti pada Gambar 6.5 di bawah.
USAHA DAN ENERGI
Pendahuluan
Setiap aktivitas dalam kehidupan manusia tidak lepas dari istilah energi dan upaya pemenuhan kehidupan, bahkan sebelum berkembangnya revolusi industri. Usaha dan tenaga menjadi landasan untuk memahami banyak hal dalam perkembangan suatu teknologi karena itu.
Usaha, Unit dari Kerja dan Daya
- Usaha
- Daya
- Unit dari Kerja dan Daya
Usaha total yang dilakukan pada sebuah partikel ketika bergerak dari A ke B (Gambar 5.3) adalah jumlah seluruh usaha yang sangat kecil yang dilakukan selama gerakan yang sangat kecil berturut-turut. Jika gaya besar dan arahnya tetap dan benda bergerak lurus searah gaya tersebut, Gambar 5.5, maka FT = F dan Persamaan 5.5 menjadi,.
Energi
- Konservasi Energi
- Energi Kinetik
- Sifat Dari Energi Potensial
- Kerja Dari Deformasi
- Energi Ketegangan Dari Sebuah Pegas
- Friction Work
Usaha yang dilakukan pada saat percepatan, usaha yang dilakukan pada percepatan massa m dengan percepatan 𝑎𝑎⃗ melawan gaya inersia,. Energi potensial tidak hanya bergantung pada ketinggian nol yang dipilih, namun perbedaan energi potensial antara dua titik, yaitu usaha yang dilakukan saat mengangkat, tidak bergantung pada pilihan ketinggian nol.
Kesimpulan
Daya pada beban akan menarik antara satu sama lain apabila kedua-dua beban tidak sama dan akan menolak antara satu sama lain apabila kedua-dua beban adalah sama seperti dalam gambar 6.4 di bawah. Katakan fluks haba sinaran q jatuh pada objek lut sinar bukan hitam seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9.10.
ARUS DAN TAHANAN
Pendahuluan
Arus listrik menghasilkan medan magnet dan perubahan medan magnet menghasilkan arus listrik yaitu elektron dan proton.
Arus
Pergerakan elektron tersebut kemudian menyebabkan timbul arus listrik dari penghantar bermuatan positif (A) ke penghantar bermuatan negatif (B). Pada arus bolak-balik, nilai arus berubah-ubah dari positif ke negatif dan selalu berulang setiap periodenya.
Tahanan
- Carbon Composition Resistor (Resistor Komposisi
- Carbon Film Resistor (Resistor Film Karbon)
- Metal Film Resistor (Resistor Film Logam)
Angka resistansi yang biasa ditemukan di pasaran resistor komposit karbon biasanya berkisar antara 1Ω hingga Resistor film logam adalah jenis resistor yang dilapisi dengan lapisan logam datar pada substrat keramik dan dipotong menjadi kumparan.
Kesimpulan
Secara sederhana, sistem dengan lapisan tertentu dalam kesetimbangan termal dapat direpresentasikan melalui diagram XY (Gambar 9.1) dan disebut isoterm. Penentuan skala suhu empiris dilakukan dengan pemilihan sistem yang berbeda dengan memproyeksikan koordinat X dan Y secara standar (Gambar 9.2) dan disebut termometer.
MEDAN MAGNET
Pendahuluan
Flux Magnet
Dalam hal ini, diagram menunjukkan sudut antara garis normal terhadap medan magnet dan permukaan pelat biru. Oleh karena itu, fluks magnet yang melalui daerah pelat miring sekitar 8,6% lebih kecil dibandingkan melalui daerah pelat yang tegak lurus terhadap medan magnet.
Induksi Magnet
- Induksi Magnet pada Kawat Berarus Listrik
- Induksi Magnet pada Kawat Melingkar Berarus
- Induksi Magnet Pada Selenoida Berarus
- Induksi Magnet Pada Toroida Berarus
Berapakah besarnya induksi magnet (B) pada suatu titik yang berjarak 4 cm dari sebuah kawat lurus panjang yang dialiri arus listrik 50A. Medan magnet yang dihasilkan kumparan yang menghasilkan arus listrik lebih kuat dibandingkan medan magnet yang dihasilkan lingkaran.
Gaya Magnetik
- Pada Magnet Permanen
- Pada Muatan Listrik Bergerak
- Pada Kawat Listrik Bergerak
- Pada Kumparan Berarus
- Pada Interaksi Kawat Sejajar
- Pada Lintasan Muatan Listrik dalam Medan Magnet
Jadi laju pancaran energi ke segala arah sebanding dengan perkiraan luas dA yang normal terhadap arah datangnya cahaya seperti ditunjukkan pada Gambar 9.12 (Lienhard IV dan Lienhard V. Analisis menggunakan citra inframerah termal harus dipadukan dengan citra nyata sehingga identifikasi ciri-ciri antar lava dapat dengan mudah dikenali dan dibedakan seperti terlihat pada Gambar 9.13 yang merupakan penampakan letusan gunung berapi Stromboli.
FLUIDA
Pendahuluan
Meskipun perbedaan antara padatan dan cairan dapat dijelaskan secara kualitatif berdasarkan struktur molekulnya, perbedaan yang lebih spesifik didasarkan pada bagaimana zat tersebut berubah bentuk akibat beban eksternal. Contoh zat cair yang tidak dapat dimampatkan adalah: air, minyak, gliserin (air gula), madu, dan lain-lain, sedangkan contoh zat cair yang dapat dimampatkan adalah: udara, gas, uap, asap dan lain-lain.
Sifat - Sifat Fluida
- Kerapatan.Massa.Zat.(ρ)
- Berat.Jenis.(γ)
- Kerapatan Relatif
- Viscositas (Kekentalan) Suatu Fluida
- Tekanan Fluida
Hitung massa jenis dan volume spesifik gas metana, dimana tekanan absolut pada suhu 40 °C adalah 8,3 bar. Tekanan absolut = tekanan atmosfer – mengukur tekanan. Simak informasi berikut ini untuk lebih jelasnya.
Statika Fluida
- Tekanan Pada Fluida Statik
- Tekanan Rata-Rata
- Tekanan Hidrostatik
Pada suatu permukaan dengan luas A didefinisikan sebagai gaya dibagi luas, dimana dinyatakan bahwa gaya harus tegak lurus permukaan (Frederick J. Bueche & Eugene Hecht, 2006). Contoh penerapan hukum Pascal dapat dilihat pada gambar di bawah ini (Frederick J. Bueche & Eugene Hecht, 2006).
Dinamika Fluida
- Persamaan Dasar Aliran Fluida
Sebuah pipa induk air kran yang diameter dalamnya 14 cm mengalirkan air melalui pipa penghubung ke pipa kran yang diameter dalamnya 1,00 cm. Kita ingin bilangan Reynolds (Re) sama untuk kedua kasus sehingga situasinya serupa.
Kesimpulan
Penulis kelahiran Purwokerto ini menjadi dosen tetap program studi Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha Bandung sejak tahun 1994. Penulis kelahiran Jakarta ini menjabat sebagai dosen tetap (fakultas) Program Studi Sistem Informasi Universitas BSI Jakarta sejak tahun 2011.
SUHU DAN KALOR
Konsep Suhu
Jadi, bila suhunya berbeda, maka dapat dipastikan sistem tidak berada dalam kesetimbangan termal. Suhu umum untuk termometer dan semua sistem dalam kesetimbangan termal dapat diperoleh dengan persamaan fungsional termometri.
Perpindahan Panas (Kalor)
- Konduksi
- Konveksi
- Radiasi Termal
Penulis kelahiran Bukittinggi ini menjabat sebagai dosen tetap (fakultas) program studi Sarjana Pendidikan Dasar Universitas Bung Hatta, Padang, Sumatera Barat sejak tahun 2007. Penulis kelahiran Ambon ini merupakan dosen tetap program sarjana. program studi teknik mesin di Universitas Sains dan Teknologi Jayapura Kampus Jayapura sejak tahun 2005.
TEORI RELATIVITAS
Pendahuluan
Teori relativitas yang diungkapkan Einstein mengungkapkan bahwa ruang dan waktu tidak konstan tetapi dapat berubah. Artinya, para ilmuwan ini sebenarnya hanya mengendalikan sebagian kecil dari alam semesta yang sangat luas ini.
Teori Relativitas Khusus
- Postulat Pertama Einstein
Bagaimana mungkin kecepatan cahaya sama dengan c = 3,108 m/s, tidak peduli bagaimana pengamat bergerak (diam, dekat sumber cahaya, atau menjauhi sumber cahaya). Cepat rambat gelombang di air berubah terhadap pengamat, sedangkan cepat rambat cahaya di ruang hampa tidak berubah terhadap pengamat.
Teori Relativitas Umum
Semakin berat benda/barang maka semakin besar kelengkungan ruang dan waktu. Kelengkungan ruang dan waktu di sekitar Matahari inilah yang menyebabkan cahaya bintang membelok, bukan gravitasi.
Kesimpulan
Penggemar travelling, menulis, dan memancing ini menyelesaikan pendidikan formal sarjana di Universitas Muslim Indonesia Makassar dan Magister Teknik di Universitas Hasanuddin Makassar. Penulis kelahiran Metro ini menjabat sebagai dosen tetap (fakultas) Jurusan Geografi, program studi sarjana Pendidikan Geografi di Universitas Pendidikan Ganesha Kampus Singaraja sejak tahun 2018.
