FISIKA 1SILABUSMATERI PERKULIAHANPENDAHULUANBESARAN DAN SATUANPENGUKURANANALISIS DIMENSIVEKTOR

TOPIK HARI INI :

SILABUS(1)Identitas Mata KuliahNama: FISIKA 1Jumlah SKS: 2 SKSSemester: GenapKelompok: Mata Kuliah WajibProgram Studi : Teknik Industri

SILABUS (2)TujuanMembekali dan meningkatkan pengetahuan dasar fisika serta mengembangkan kemampuan penerapan pada persoalan-persoalan teknis praktis bidang rekayasa.

Deskripsi IsiDalam perkuliahan ini dibahas: sistem satuan, pengukuran, vektor, mekanika, fluida, termofisika, gelombang.

Pendekatan Pembelajaran Konseptual dan kontekstualMetode: Demonstrasi, tanya jawab, diskusi, ceramahTugas: Pekerjaan rumah soal latihanMedia: LCD, alat peraga fisika

SILABUS (3)EvaluasiKehadiran (Prasyarat)Tugas (individu)Quizz (individu)UTS (individu)UAS (individu)Kehadiran PerkuliahanMinimal 80 %

Nilai Akhirx % UTS + y % UAS + z % Quizz + q % Tugasx = 30, y = 30, z = 20, q = 20

MATERI PERKULIAHANMinggu 1: Besaran, satuan, pengukuran, dan vektorMinggu 2: Gerak dalam satu dimensiMinggu 3: Gerak dalam dua dimensi Minggu 4: Dinamika (Hukum tentang gaya)Minggu 5: Usaha dan energiMinggu 6: Momentum dan ImpulsMinggu 7: Dinamika rotasi benda putarMinggu 8: Ujian Tengah SemesterMinggu 9: Kesetimbangan Benda TegarMinggu 10: Gerak selaras sederhana, Getaran Minggu 11: Gelombang, BunyiMinggu 12: Wujud zat dan perubahannyaMinggu 13: PemuaianMinggu 14: Kalor dan perpindahan kalorMinggu 15: FluidaMinggu 16: Ujian Akhir Semester

Model, Teori dan HukumModel: analogi atau bayangan mengenai fenomena yang bersangkutan dipandang dari hal yang sudah akrab dengan kita. Contoh model gelombang dari cahaya, cahaya dimodelkan sebagai gelombang-gelombang air.Tujuan pembuatan model: memberikan gambaran pendekatan, sesuatu yang bisa dipakai sebagai acuan ketika kita tidak bisa melihat apa yang sebenarnya sedang terjadi. Teori: gambaran tentang fenomena yang sedang dipelajari dan memberikan prediksi yang dapat diuji secara kuantitatif, seringkali dengan ketepatan tinggi. Sebuah model yang dikembangkan/dimodifikasi dan berhubungan dekat dengan eksperimen yang mencakup fenomena yang lebih luas. Contohnya teori atomHukum : pernyataan-pernyataan tertentu yang singkat tetapi bersifat umum mengenai perilaku alam. Contohnya hukum kekekalan energi, kadang dapat berbentuk suatu hubungan atau persamaan antar besaran-besaran seperti hukum II Newton : F = m.a.Untuk pernyataan-pernyataan yang kurang umum, istilah prinsip sering digunakan misalnya prinsip Archimedes.

BESARANFisika adalah salah satu ilmu yang mendasari ilmu pengetahuan lainnya. (insinyur dalam bidang ilmu rekayasa dan teknologi dapat merancang mobil berkecepatan tinggi karena telah memperhitungkan prinsip-prinsip dasar fisika : gaya hambat udara dan pusat massa mobil)Besaran adalah pembentuk utama konsep dan hukum fisika

Besaran FisikaBilanganPengukuranPercobaanPrilaku fenomenaHukum/Teori

BESARANTabel Besaran Pokok dan Besaran Tambahan SI

NoBesaranSatuanLambang SatuanDimensi1PanjangMetermL2MassaKilogramkgM3Waktu SekonsT4TemperaturKelvinK5Kuat arusAmpereAI6Intensitas cahayaCandelaCdJ7Jumlah zatMolemoln

BESARAN PANJANG

Satuan:- SI : meter (m)- cgs : centimeter (cm)- USA & UK : foot (ft)Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam vakum selama selang waktu 1/299 792 458 sekonLaju cahaya dalam vakum?Jarak Panjang (m)Radius alam semesta teramati 1 x 1026Ke galaksi Andromeda 2 x 1022Ke bintang terdekat4 x 1016Bumi - Matahari1.5 x 1011Radius Bumi 6.4 x 106Lapangan Sepakbola1.0 x 102Tinggi Orang 2 x 100Ketebalan kertas1 x 10-4Panjang gelombang cahaya biru4 x 10-7Diameter atom hidrogen1 x 10-10Diameter proton 1 x 10-15

BESARAN MASSA

Satuan:- SI : kilogram (kg)- cgs : gram (g)- USA & UK : pon, slugs

Satu kilogram didefinisikan sebagai massa silinder campuran platinum iridium khusus yang dijaga tetap di badan pengukuran internasional Sevres Prancis Objek Massa (kg)Alam semesta teramati ~ 1052Galaksi Milky Way 7 x 1041Matahari 2 x 1030Bumi 6 x 1024Boeing 747 4 x 105Mobil 1 x 103Mahasiswa 7 x 101Partikel debu 1 x 10-9Bakteri 1 x 10-15Proton 2 x 10-27Elektron 9 x 10-31

BESARAN WAKTU

Satuan: - Sekon (detik), semua sistemSatu sekon didefinisikan sebagai 9 192 631 700 x perioda radiasi dari sebuah atom cesium

IntervalWaktu (s)Umur alam semesta5 x 1017Umur Grand Canyon 3 x 1014Rata-rata umur mahasiswa6.3 x 108Satu tahun3.2 x 107Satu jam3.6 x 103Cahaya dari bumi ke bulan1.3 x 100Satu siklus senar gitar2 x 10-3 Satu siklus gelombang radio FM6 x 10-8 Cahaya mengelilingi proton1 x 10-24

BESARAN TEMPERATUR

Satuan: - Kelvin Satu kelvin adalah 1/277,16 temperatur titik tripel air. Titik tripel air adalah temperatur ketika air murni berada dalam keadaan setimbang dalam bentuk cairan, es, dan uap jenuhnya.

Temperatur ketika air sedang membeku pada tekanan 1 atmosfer adalah 273,15 K Temperatur ketika air sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer adalah 373,15 K

BESARAN ARUS LISTRIK

Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere adalah besarnya arus konstan yang jika dialirkan melalui dua buah penghantar sejajar yang sangat panjang dengan tebal yang dapat diabaikan, dan diletakkan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 newton per meter penghantar tersebut.

BESARAN INTENSITAS CAHAYA

Satuan SI untuk intensitas cahaya adalah kandela (cd). Satu kandela adalah intensitas suatu sumber yang memancarkan cahaya radiasi monokromatik pada frekuensi 540 x 1012 Hz, dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut.

BESARAN JUMLAH ZAT

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol (mol). Satu mol adalah jumlah zat dari suatu sistem yang jumlahnya sebanyak unsur dasar atom karbon dalam 0,012 kg C12. Unsur dasar yang dimaksud dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, partikel lain, dan kelompok partikel tertentu.

AWALAN SATUAN

Awalan satuan digunakan untuk mendeskripsikan satuan yang lebih besar atau lebih kecil dari satuan dasar. Dalam sistem SI, awalan satuan selalu merupakan kelipatan 1000 atau 1/1000, kecuali untuk centi, yang besarnya sama dengan 1/100. Sebagai contoh, satu kilometer (1 km) sama dengan 1000 meter dan 1 millimeter (1 mm) sama dengan 1/1000 meter. Kelipatan dari 1000 atau 1/1000 yang digunakan dalam awalan biasanya dinyatakan dalam notasi ilmiah (eksponensial), misalnya 1000 = 103 dan 1/1000 = 10-3. Dengan notasi ini, maka 1 km = 103 m dan 1 mm = 10-3 m.

PENAMAAN UNTUK PANGKAT DARI 10(menurut hasil konferensi mengenai berat dan ukuran ke-14 di Perancis) Pangkat Nama Simbol10-18 attoa10-15 femtof10-12 picop10-9 nanon10-6 microm10-3 millim103 kilo k106 mega M109 giga G1012 tera T1015 peta P1018 exa E

Contoh 1:Sebuah mobil Formula I bergerak dengan kelajuan 393.720 ft/h. Berapakah kecepatan mobil itu jika dinyatakan dalam sistem km/h? dan berapakah kecepatan mobil itu jika dinyatakan dalam sistem mil/h?

Jawab:Dari apendik A kita dapat melihat bahwa :1 ft = 0,3048 km. Maka, kelajuan mobil itu adalah 393.720(0,3048) = 120 km/h.1 ft = 1,894x10-4 mil. Maka, kelajuan mobil itu adalah 393.720(1,894x10-4) = 74,57 mil/h.

Contoh 2.

Berapa m/s kah satu mil/jam !Gunakan konversi berikut1 inci= 2.54 cm1 m = 3.28 ft1 mil= 5280 ft 1 mil= 1.61 km

Jawab:

KONVERSI PANJANG

PengukuranPengukuran yang akurat merupakan bagian penting dari fisika, tetapi tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat.Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran.Diantara yang terpenting adalah keterbatasan ketepatan setiap alat ukur dan ketidakmampuan membaca sebuah instrumen diluar batas bagian terkecil yang ditunjukkan.Misal: kita mengukur lebar papan dengan penggaris (batas ketelitiannya 0,1 cm), akan sulit memastikan suatu nilai antara garis pembagi terkecil karena mungkin alat tersebut tidak dikalibrasi atau tidak memiliki ketepatan yang lebih baik

Ketepatan Pengukuran (Perkiraan Ketidakpastian) Hasil pengukuran, penting juga dengan menyatakan ketepatan/perkiraan ketidakpastian.Misal: lebar papan 5,20,1 cm. Hasil 0,1 cm menyatakan perkiraan ketidakpastian pada pengukuran itu sehingga lebar sebenarnya paling mungkin berada pada kisaran 5,1 cm dan 5,3 cm.Prosentase ketidakpastiannya adalah (0,1/5,2) x 100 = 2% Penting: jangan menulis 5,20 karena ini menyatakan ketidakpastian 0,01 cm sehingga lebar papan menjadi 5,19 cm dan 5,21 cm padahal sebenarnya pada kisaran 5,1 cm dan 5,3 cm.

Ketidakpastian PengukuranPada setiap pengukuran selalu muncul ketidakpastian Ketidakpastian selalu terbawa dalam perhitunganDibutuhkan cara untuk menghitung ketidakpastian Aturan Angka Penting digunakan sebagai pendekatan ketidakpastian hasil perhitungan

Angka PentingJumlah digit yang muncul dalam setiap hasil pengukuran atau perhitungan yang masih dapat dipastikanSemua digit yang tidak nol adalah angka pentingNol adalah angka penting ketika:- diantara digit yang bukan nol- setelah koma dan angka penting yang lainSemua digit dalam notasi ilmiah adalah angka penting

Contoh 3.03 0.0031 4.0 x 101 1.70 x 102 1.7000 x 1023 Angka Penting 2 Angka Penting 2 Angka Penting 3 Angka Penting 5 Angka Penting

Operasi dengan Angka PentingKetika 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 diperoleh harus memiliki jumlah digit dibelakang koma yang sama dengan salah satu kuantitas (yang dioperasikan) yang memiliki jumlah digit dibelakang koma paling sedikit Contoh 2 x 3.1 = 3.1 + 0.004 = 4.0 x 101 2.04 x 102 = X 10-1 63.11.9

DIMENSIDimensi adalah suatu cara untuk memberikan gambaran secara kualitatif dari besaran-besaran fisika. Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun oleh besaran-besaran pokok. Kegunaan dimensi ada dua, yaitu:

Mengungkapkan adanya kesetaraan antara dua besaran yang secara sepintas kelihatan berbeda,Energi kinetik dirumuskan sebagai: EK = mv2, dengan m = massa dan v = kecepatan, maka dimensi EK = Mx [LT-1]2 = ML2T-2Kerja dirumuskan sebagai W = F s, dengan F = gaya (massa x percepatan) dan s = perpindahan, maka dimensi W = M x LT-2 x L = ML2T-2Dapat dilihat bahwa dimensi energi kinetik sama dengan dimensi usaha.

Menyatakan tepat atau tidak tepatnya suatu persamaan/rumus yang merupakan hubungan dari berbagai besaran fisika. vt2 = vo2 + 2as, dengan vt = kecepatan setelah t sekon dan vo = kecepatan awal.Dimensi ruas kiri: vt2 = [LT-1]2 = L2T-2Dimensi ruas kanan: vo2 + 2as = [LT-1]2 + [LT-2] L = L2T-2Ternyata dimensi ruas kiri = dimensi ruas kanan, yang artinya bahwa persamaan tersebut adalah tepat.

VEKTORBesaran-besaran yang harus dinyatakan dengan nilai dan arah dinamakan besaran vektor.

Representasi VektorBesaran vektor biasa dituliskan dengan huruf tebal A atau dengan huruf biasa yang diberi tanda panah di atasnya A. Besar atau nilai vektor dinyatakan dengan IAI atau cukup A saja. Nilai vektor adalah skalar dan tidak pernah negatif. Tanda negatif dari sebuah vektor hanya menunjukkan bahwa vektor tersebut berlawanan arah dengan suatu vektor yang lain.Vektor dapat direpresentasikan secara grafis dengan menggunakan anak panah. Arah anak panah menyatakan arah vektor tersebut, dan panjang anak panah sebanding (dapat menggunakan skala) dengan nilai vektornya. Titik pangkal vektor (P) disebut titik tangkap vektor, dan garis yang berimpit dengan vektor disebut garis kerja vektor.

SKALAR DAN VEKTOR

Kuantitas skalar dijelaskan hanya oleh besar saja (temperatur, panjang,)

Kuantitas vektor perlu besar dan arah untuk menjelaskannya (gaya, kecepatan,)- direpresentasikan oleh sebuah garis berarah, panjang garis berkaitan dengan besar vektor- arah panah menunjukkan arah vektor

Sifat Vektor:Dua vektor dikatakan sama apabila besar dan arahnya samaDua vektor adalah negatif apabila besarnya sama dan arahnya berlawananVektor resultan adalah jumlah dari beberapa vektor

Ketika menjumlahkan vektor, arah vektor dimasukan dalam perhitungan satuan harus samaMetode grafikMetode aljabarPENJUMLAHAN VEKTOR

METODA GRAFIK

METODE ALJABARPilih sebuah sistem koordinat dan gambarkan vektor-vektornyaCari komponen x dan komponen y masing-masing vektorJumlahkan semua vektor komponen x = RxJumlahkan semua vektor komponen y = RyBesar vektor resultan dan arahnya:

PERKALIAN ATAU PEMBAGIAN VEKTOR OLEH SKALARHasil perkalian atau pembagian vektor oleh skalar adalah sebuah vektor

Besar vektor hanya dapat dikali atau dibagi oleh skalar

Jika skalar positif, maka arah vektor hasil perkalian atau pembagian searah dengan vektor awal

Jika skalar negatif, maka arah vektor hasil perkalian atau pembagian berlawanan arah dengan vektor awal

Komponen x dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu x Ax= cos

Komponen y dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu y Ay= sin KOMPONEN DARI SEBUAH VEKTOR

Perkalian titik (dot product) didefinisikan sebagaiPerkalian silang (cross product) didefinisikan sebagaiPERKALIAN ANTAR VEKTOR

QUIZ - 1Beri contoh masing-masing 1 buah untuk: model,teori, hukum dalam fisika!Sebutkan 7 jenis besaran pokok dan satuannya !Kelajuan sebuah mobil adalah 72 km/jam, nyatakan kelajuan tersebut dalam satuan meter/sekon!Tentukan jumlah angka penting dari bilangan-bilangan di bawah ini: a).4,0004; b).0,00052; c). 1,8 x 102; d). 1,80 x 103; e) hasil perkalian 4 x 2,11 adalah..Tuliskan dimensi dari energi kinetik (Ek = mv2) !

*********************