FISIKA DASAR untuk MAHASISWA SEMESTER 1

8/3/2019 FISIKA DASAR untuk MAHASISWA SEMESTER 1

1/16

HAFIDZ JAZULI LUTHFI

PHYSIC ASSIGNMENT

AND NOTES


2/16

@2011

FISIKA DASARSemester I


3/16

PREFACE

Fisika adalah ilmu alam yang mempelajari segala fenomena fisis yang terjadi

pada ruang lingkup alam semesta. Berbeda dengan ilmu alam yang lain, fisika

dibagi menjadi dua cabang vital; satu cabang yang mempelajari tentang fenomena

realitas dalam kehidupan sehari-hari, biasa disebut sebagai fisika klasik (atau

modern) ada pula istilah Newtonian dan satunya lagi mempelajari gejala fisis

sampai pada kajian sub-atomik, biasa disebut sebagai fisika kuantum. Meskipun

keduanya terlihat sebagai dualitas dalam satu dunia fisika, namun sebenarnya

keduanya saling berjalan beriringan. Dalam fisika, tidak ada teori baru yang absolut

lebih benar daripada teori sebelumya. Meskipun fisika Newton tidak cocokdigunakan untuk model atomik, namun hokum-hukum fisika klasik sangat ampuh

untuk menjelaskan fenomena sehari-hari yang kita rasakan. Contoh lainya, dalam

misi peluncuran apaollo NASA lebih memilih menggunakan formula newton untuk

penghitungan gravitasi daripada formula Einsten yang lebih akurat. Kasus tersebut

menunjukan bahwa fisika klasik masih dibutuhkan dan masih ampuh untuk

menjelaskan fenomena sehari-hari tanpa perlu menghiraukan faktor relative

pengamat meskipun ada fisika kuantum yang lebih akurat.

Berhubungan dengan dualitas dunia kuantum dan dunia realitas, sampaisaat ini para ilmuwan masih berusaha menggabungkan keduanya menjadi satu

hukum yang independen. Jika hal tersebut tercapai, maka terjawab sudah

permasalah bagaimana gejala atomik suatu benda sangat berbeda dengan gejala

fisiknya dalam kehidupan sehari-hari.

Hafidz.


4/16

BESARAN

Fisika klasik terfokus pada analisis proses-proses fisik yang dapat teramati dengan

mata telanjang, khusunya gejala dan fenomena yang terjadi pada suatu benda.

Untuk menggambarkan fenomena atau gejala suatu benda, maka digunakan

model berbagai besaran-besaran untuk mendefiniskanya. Dalam perkembanganya,

besaran-besaran tersebut banyak mengalami perubahan karena faktor subjektif

dan keterbatasan manusia, maka para ilmuwan membuat kesepakatan

konvensional untuk menetapakan standart besaran internasional, salah satu yang

paling kita kenal adalah SI.

SI merupakan langkah yang paling ampuh untuk mempermudah penggunaan

besaran sebagai satuan pengukuran secara global. Seperti yang telah kita pelajari

dalam SMA, ada tujuh satuan pokok dalam SI, yaitu:

1. Panjang (meter)

2. Massa (kilogram)

3. Waktu (sekon)

4. Arus listrik (ampere)

5. Temperatur (kelvin)

6. Jumlah zat (mol)

7. Intensitas cahaya (candela)

Lebih lanjut, besaran-besaran dalam fisika dapat dikelompokan menjadi tiga jenis

besaran, yaitu besaran scalar, besaran vector dan besaran tensor. Besaran tensor

tidak dibahas dalam fisika dasar. Besaran scalar adalah besaran yang hanya

memiliki nilai saja, contohnya waktu, suhu, intesnitas cahaya, massa dan panjang.

Besaran vektor merupakan besaran yang memiliki nilai dan arah, contohnya

kecepatan, gaya, momentum, panjang dan luas.


5/16

VEKTOR

Vektor merupakan besaran yang mempunyai nilai dan arah, maka vector dapat

digambarkan seperti berikut:

Seperti gambar anak panah di atas, vector memiliki pangkal yang menunjukan

tempat asal titik dan arah. Untuk menentukan menemtukan posisi sebuah titik

relative terhadap titik yang lain, kita menggunakan system koordinat. Dalam ruang

dua dimensi, terdapat dua titik koordinat yaitu x dan z untuk menggambarkan dua

titik panjang dan lebar relative terhadap titik nol. Vektor posisi P terhadap titi asal

dapt digambarkan sebagai berikut:

Dari konsep vektor posisi, vektor satu dengan lainya dapat dijumlahkan maupun

dikalikan, disebut sebagai operasi vektor.

Penjumlahan Vektor


6/16

Sederhanya, dua buah vector yang meiliki posisi dan arah berbeda dapat

dijumlahkan dengan menghubungkan kedua anak panah dua vector tersebut

membentuk vector baru. Vector baru tersebut dinamakan resultan, yaitu jumlahterpendek dari dua vector atau lebih.

C

B

A

A + B = C

Perkalian vector

Dua buah vektor dapat diperkalikan. Konsep perkalian antar vektor sangat

bermanfaat dalam perumusan berbagai persamaan-persamaan fisika. Konsep

perkalian dalam vektor berbeda dengan perkalian dua buah bilangan (skalar)

karena vektor memiliki definisi tersendiri. Dua buah vektor dapat diperkalikan

menghasilkan sebuah skalar ataupun sebuah vektor baru. Perkalian yang

menghasilkan skalar disebut sebagai perkalian skalar atau perkalian titik (dot

product).

A X B = AB cos

A

B


7/16

A B = |A||B| cos jika kita mengoperasikan perkalian tersebut dalam notasivektor, maka kita akan mendefinisikan beberapa keadaan berikut:

i j = |i||j |cos (= 90, karenacos 90 = 0),maka, i k = i j = j k = 0

i i = i||i|cos ( = 0, cos 0 = 1)maka, i i = j j = k k = 1

sehingga, jika vektor A dan B dinyatakan dalam komponen-komponennya, maka

perkalian antara keduanya dapat diperoleh sebagai berikut:

A B = (Axi + Ayj + Azk) (Bxi + Byj + Bzk)

= AxBx + AyBy + AzBz

Perkalian Silang (Cross)

A x B = |A| |B| sin Jika kita mengoperasikan perkalian tersebut dalam bentuk notasi vektor, maka kita

akan mendefinisikan beberapa keadaan berikut:

i x i = |i | |i |sin = (1)(1) sin 0

= 0

maka, i x i = j x j = k x k = 0

i x j = k

j x k = i

k x i = j

sehingga, jika vektor A dan B dinyatakan dalam komponen-komponennya, maka

perkalian antara keduanya dapat diperoleh sebagai berikut:

A x B = (Axi + Ayj + Azk) x (Bxi + Byj + Bzk)

= AxBx (i x i) + AxBy (i x j) + AxBz (i x k)+ AyBx (j x i) + AyBy (j x j) + AyBz (j x k)

+ AzBx (k x i) + AzBy (k x j) + AzBz (k x k)

= AxBy (k) + AxBz (-j) + AyBx (-k) + AyBz (i) + AzBx (j) + AzBy (-i)

= (AyBz AzBy) i + (AzBx-AxBz) j + (AxBy AyBx) k


8/16

GERAK BENDA

A.Definisi gerakGerak adalah suatu kejadian dimana suatu benda atau apapun yang mengalami

perpindahan dari suatu tempat ke tempat lain (mengalami perubahan posisi dan

waktu).

Gerak dari suatu benda dapat ditentukan oleh sebuah lintasan, yaitu

a. Dikatakan gerak lurus, apabila benda bergerak pada lintasan yang berupagaris.

b. Dikatakan gerak parabolik, apabila benda bergerak pada lintasan yangberbentuk parabola.

c. Dikatakan gerak melingkar, apabila benda bergerak pada lintasan yangberupa lingkaran.

Y

r .

rA . rB

X

rA = XAi + YAj

rB = XBi + YBj

r = rB rA

= (XB XA) i + (YB YA) j

r = Xi + Yj


9/16

1. KecepatanKecepatan adalah suatu besaran dalam fisika yang dipengaruhi oleh jarak,

waktu yang ditempuh, dan arah. Alat untuk mengukur kecepatan adalahvelocitometer.

1.1 Kecepatan Rata-rataKecepatan Rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan dibagi dengan

waktu yang dibutuhkan untuk melakukan perpindahan tersebut.

Dirumuskan seperti berikut:

1.2 Kecepatan SesaatKecepatan Sesaat didefinisikan sebagai kecepatan rata-rata pada selang

waktu yang pendek.


=

ingat, r = Xi + Yj

2. Percepatan

Percepatan adalah suatu besaran dalam fisika yang dipengaruhi oleh

besarnya kecepatan dan waktu yang ditempuh. Percepatan mempunyai

kecepatan yang tidak tetap.

2.1 Percepatan Rata-rataPercepatan rata-rata didefinisikan sebagai laju perubahan kecepatan, atau

perubahan kecepatan dibagi dengan selang waktu yang dibutuhkan selama

perubahan tersebut.



10/16

2.2 Percepatan SesaatPercepatan Sesaat didefinisikan sebagai percepatan rata-rata dalam selang

waktu yang sangat singkat.Dirumuskan sebagai berikut:

Nilai a berupa negatif (-) dan positif (+)

=

|

|

Simbol tambahan:


11/16

1. Jika nilai a = 0

2. Jika nilai a


12/16

Gerak Melingkar Beraturan

Gerak melingkar beraturan adalah gerak dengan lintasan berbentuk lingkaran dan

kelajuan konstan. Walau kelajuannya konstan, tetapi vector kecepatan-nya

berubah, yaitu berubah arahnya.

Kita tinjau suatu partikel bergerak melingkar dengan jari-jari lintasan

lingkarannya r. Lihat gambar di bawah ini:

Dari gambar di atas, untuk selang waktu t, partikel yang bergerak

melingkar telah menempuh jarak sejauh:

vt= r (1)

Dengan adalah sudut dalam satuan radian. Dalam selang waktu tersebut,

karena vektor kecepatan selalu tegak lurus terhadap jari-jari lingkaran, maka

arah vektor kecepatan juga berubah sebesar v (lihat gambar), Sehingga selang

waktunya cukup kecil;

v= v. (2)

Dengan mengeliminasi dari pers. 1 dan 2, diperoleh:

v= v2t

r


13/16

atau, dengan membagi kedua ruas dengan t, akan didapatkan percepatan:

a = limv v2

= .t0t r

Arah percepatannya searah dengan arah perubahan kecepatan v, untukt

yang sangat kecil, akan tegak lurus terhadap arah kecepatan v mengarah ke pusat

lingkaran. Percepatan ini disebut sebagai percepatan sentripetal, dengan besar

yang konstan dan selalu mengarah ke pusat lingkaran.

Untuk gerak melingkar dengan kelajuan yang tidak konstan, dapat dianalisa

dengan menuliskan vektor kecepatan sebagai v = vu dengan u adalah vector

satuan searah dengan arah kecepatan, dan menyinggung (tangensial terhadap)lintasan. Dengan menderivatifkan vektor kecepatan ini, diperoleh:

a=dvu

dt

dv= u

dt

du+ v

dt

suku pertama disebut sebagai suku percepatan tangensial

~at=dv

u= atudt

sedangkan pada suku kedua

du

dt

d v=

dtr =

rr


14/16

v2

~ar=r

r

Dengan r adalah vektor satuanarah radial. Maka suku kedua

ini tidak lain adalahpercepatan radial atau

sentripetal


15/16


16/16

FISIKA DASAR untuk MAHASISWA SEMESTER 1

Documents

Transcript of FISIKA DASAR untuk MAHASISWA SEMESTER 1