J U R U S A N T E K N I K S I P I L

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB

TKS-4101: Fisika

Kontrak Kuliah dan Pendahuluan

1

Mata Kuliah : Fisika (3 sks) Semester : I Prasyarat : Tidak ada Praktikum : Praktikum Fisika Dosen Pengampu: Rahayu Kusumaningrum, M.Sc. Kompetensi : 1. Mahasiswa memperoleh pengertian dasar tentang sifat fisik bahan

bangunan, hukum-hukum alam, kaitannya dengan perhitungan mekanika teknik maupun untuk penyelesaian problem dalam bidang teknik sipil

2. Mahasiswa memperoleh keterampilan praktek pembuktian hukum-hukum alam, sifat-sifat bahan dengan menggunakan rumus-rumus yang berdasarkan evaluasi statistik.

Pustaka yang digunakan 1. Sears, Zemansky. 2007, Univeristy Physics 12th (with modern physics)

San Fransisco : penerbit pearson addison wesley 2. Tripler, Paul A., 1991, Fisika untuk Sains dan Teknik. Worth Publisher, Inc.

2

Minggu Kemampuan yang diharapkan Materi pembelajaran

1. Mengetahui secara umum mengenai kegunaan ilmu fisika di bidang teknik sipil Memahami tentang sistem satuan, besaran serta unit vektor

Pendahuluan Sistem satuan, besaran dan vektor

2. Memahami mengenai pergerakan dalam 1 dimensi, 2 dimensi dan 3 dimensi (Tugas 1)

Gerak 1 dimensi, 2 dimensi dan 3 dimensi.

3. Memahami pergerakan penerapan hukum newton Hukum newton

4. Menerapkan hukum newton dalam keseimbangan dan pergerakan dinamis (Tugas 2) (Praktikum 1)

Penerapan hukum newton

5. Memahami usaha serta energi akibat suatu gaya dan mengenal besarnya kekuatan

Usaha dan energi

6. Mengerti mengenai potensial energi serta memahami tentang konservasi energi

Energi potensial dan konservasi energi

7. Memahami tentang momentum, impuls dan tumbukan Momentum, impuls dan tumbukan

8. Quis I Minggu I - VII 3

Minggu Kemampuan yang diharapkan Materi pembelajaran

9. Memahami tentang rotasi dari benda pejal Rotasi benda pejal

10. Menganalisa pergerakan rotasi yang dinamis Pergerakan rotasi dinamis

11. Menganalisis kesetimbangan dan elastisitas melalui praktikum dan teori (Tugas 3) (Praktikum 2)

Kesetimbangan dan elastisitas

12. Kekakuan Hukum hooke dan kekakuan

13. Menganalisis mengenai gerakan periodik melalui contoh kasus

Gerakan periodik

14. Memahami mengenai mekanika fluida Mekanika fluida

15. Mengetahui mengenai gelombang mekanik Gelombang mekanik

16. QUIS II Minggu IX - XV

UAS Ujian Akhir Semester

4

Evaluasi 1. Tugas : 35% (Tugas 1, Tugas 2 dan Tugas 3) 2. Keaktifan : 5% 3. Quis I : 15% 4. Quis II : 15% 5. UAS : 30%

Lain – lain : - Keterlambatan : 15 menit - Maksimal 2 kali TIDAK MASUK - Soal ujian : Soal bersama - Praktikum pada minggu ke 4 dan minggu ke 11 - Pemilihan ketua kelas - Pembagian Kelompok Kecil @4 orang - Pembagian Kelompok Praktikum @Gabungan 2 Kelompok Kecil = 8 orang

5

1. Keterlambatan tidak boleh lebih dari 15 menit. Apabila lebih tidak diperkenankan untuk masuk ke kelas.

2. Didalam kelas, mahasiswa tidak diperkenankan untuk membuka komputer dan sejenisnya, seperti laptop, Ipad, tab dsb.

3. Aturan no.1 dan 2, dikecualikan bila telah ada pemberitahuan dari dosen pengampu.

4. Di dalam kelas, HP wajib di-silent, dan tidak diperkenankan menerima panggilan HP kecuali dgn ijin dosen.

6

TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya

Fisika adalah ilmu yang berhubungan dengan:

- Materi dan energi

- Hukum aturan gerakan partikel dan gelombang

- Interaksi antar partikel dan radiasi

- Sifat – sifat molekul, atom dan inti atom

- Sistem berskala lebih besar (gas, cair dan padat)

- Pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif (Metode Ilmiah).

Fisika dalam Teknik Sipil

Sebagai dasar dalam mempelajari gaya-gaya yang bekerja, baik yang bersifat statis maupun dinamis

8

9 MOVIE

10

11

5 kN 5 kN 5 kN

13

14

15

Model

Pengamatan Peristiwa Alam

Eksperimen

Pengukuran Besaran Fisika Apakah yang diukur ?

Pengukuran

Kuantitas (Hasil Pengukuran)

Alat Ukur

Penyajian

Harga Satuan

Standar ukuran Sistem satuan

Kalibrasi

Sistem Matrik SI

1.2 BESARAN DAN SATUAN

Besaran :

Sesuatu yang dapat diukur dinyatakan dengan angka (kuantitatif) Contoh : panjang, massa, waktu, suhu, dll.

Mengukur :

Membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

Besar Fisika dapat terdefinisi jika

- ada nilainya (besarnya)

- ada satuannya

contoh : panjang jalan 10 km

nilai

satuan 1.4

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)

meter, kilometer satuan panjang detik, menit, jam satuan waktu gram, kilogram satuan massa dll.

1.5

TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya

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- m

10-9 nano- n

10-12 piko- p

10-15 femto- f

10-18 ato- a

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

1.5

TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya

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

7 Besaran Pokok dalam Sistem Internasional (SI)

NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi

1 Sudut Datar Radian rad -

2 Sudut Ruang Steradian sr -

Besaran Pokok Tak Berdimensi

TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya

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

: memiliki nilai dan arah

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 Satu sekon adalah 9,192,631,770 kali periode (getaran) radiasi

yang dipancarkan oleh atom cesium-133 dalam transisi antara dua tingkat energi (hyperfine level) yang terdapat pada aras dasar (ground state).

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

satuan : newton (N) = kg m s-2

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 T

Arus listrik I

Besaran Pokok

Simbol Dimensi

Suhu Q

Jumlah Zat N

Intensitas J

TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya

Suatu besaran dapat dijumlahkan atau dikurangkan apabila memiliki dimensi yang sama.

Setiap suku dalam persamaan fisika harus memiliki dimensi yang sama.

Dimensi Cara besaran itu tersusun oleh besaran pokok.

Besaran Turunan Besaran yang diturunkan dari besaran pokok.

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

- Guna Dimensi :

Contoh :

a. Tidak menggunakan nama khusus

NO Besaran Satuan Lambang

1 Gaya Newton N

2 Energi Joule J

3 Daya Watt W

4 Frekuensi Hertz Hz

NO Besaran Satuan

1 Kecepatan meter/detik

2 Luas meter 2

b. Mempunyai nama khusus

NO Besaran Pokok Rumus Dimensi

1 Luas panjang x lebar [L]2

2 Volume panjang x lebar x tinggi [L]3

3 Massa Jenis

[M] [L]-3

4 Kecepatan

[L] [T]-1

5 Percepatan [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

massa volume

perpindahan waktu

kecepatan waktu

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-2 satuan kgm-2

berat

volume

Gaya

Volume

MLT -2

L3

a. Gaya = massa x percepatan

= M x LT -2

= MLT -2 satuan kgms-2

1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut :

a. Gaya

b. Berat Jenis

c. Tekanan

d. Usaha

e. Daya

Jawab :

c. Tekanan = = = MLT -2 satuan kgm-1s-1

gaya

luas

MLT -2

L2

d. Usaha = gaya x jarak = MLT -2 x L = ML 2 T -2 satuan kgm-2s-2

e. Daya = = = ML 2 T -1 satuan kgm-2s-1

usaha

waktu

ML 2 T -2

T

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-2 x 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

Ketiganya memiliki dimensi yang sama identik

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 lg2

Jawab :

Dimensi perioda [T] : T

Dimensi panjang tali [l] : L

Dimensi percepatan gravitasi [g] : LT-2

: tak berdimensi

2LT

LT

T

Model

Peristiwa Alam

Eksperimen

Pengamatan

Pengukuran

Besaran Fisika

Kuantitas

Karakteristik Interaksi antar materi yang teramati

Teori

Konsep Fisika Hukum Fisika

Apakah yang diamati ?

Apakah yang diukur ?