Pekan01 FD1

9/12/2015

1

Prodi S1 Geofisika FMIPA UI 1

Fisika Dasar 1 Kode UIST 60 1111 ( 3 sks)

Pengajar : Dede Djuhana, Ph.D

Program Studi S1 Geofisika

FMIPA UI 2015

Prodi S1 Geofisika FMIPA UI

Materi Perkuliahan

2

Minggu Topik Sub-topik

1 Pendahuluan & VektorPengertian fisika, Besaran & satuan, Dimensidan Analisis vektor

2Gerak sepanjang garislurus

Perpindahan, waktu dan kecepatanKecepatan rata-rata & sesaatPercepatan rata-rata & sesaatGerak dengan percepatan konstanBenda jatuh bebas

3 Gerak dalam 2 dimensiVektor posisi, kecepatan, percepatanGerak peluru, dan gerak melingkat

4 Hukum Gerak NewtonGaya dan interaksi, Hukum Newton ke-1, ke-2 dan ke-3 dan Diagram benda bebas

5Aplikasi hukumNewton

Aplikasi hukum Newton ke-1 dan ke-2Gaya gesek dan dinamika gerak melingkar

6 Kerja dan EnergiKonsep kerja dan energi, Energi kinetik danteorema kerja-energi, dan konsep daya


Materi Perkuliahan

3


7Energi Potensial danKekekalan energi

Enegi potensial gravitasi, gaya konservatif dannon-konservatif , gaya dan energi potensial

8Momentum, Impulsdan Tumbukan

Momentum dan Impuls, kekekalanmomentum, tumbukan, sistem bergerak massaberubah

9 GravitasiHukum gravitasi Newton, Konsep berat, energi potensial gravitasi, gerak satelit, hukumKepler dan gerak planet

10 Mekanika FluidaRapat jenis, Tekanan dalam fluida, gaya apungaliran fluida, persamaan Bernoulli, viskositasdan turbulensi

11 Rotasi Benda Tegar

Perpindahan, kecepatan dan percepatan sudut, rotasi dengan percepatan tetap, hubunganantara kinematika lurus dan kinematiak sudut, energi dalam gerak rotasi

9/12/2015

2


Materi Perkuliahan

4


12Temperatur & hukumke-nol TD

Konsep temperatur, kesetimbangan termal, macam-macam termometer, ekspansi termalzat pada dan cair

13Kalor dan hukum ke-1 TD

Kalor & energi dalam, kalorimetri, kalor laten, kerja dan kalor dalam proses termodinamika, hukum ke-1 & aplikasi, mekanisme transfer energi

14 Teori Kinetik Gas

Model molekuler gas ideal, kalor jenis molar gas ideal, proses adiabatik, ekipartisi energi, hukum distribusi Boltzman, distribusikecepatan molekuler & jalan bebas rata-rata

15Mesin Kalor, entropidan hukum ke-2 TD

Mesin kalor & hukum ke-2 TD, pompa panasdan refrigerator, proses reversibel & ireversibel, mesin Carnot, mesin bensin dandiesel, entropi, entropi dalam skalamikroskopik


Buku Acuan

1. David Halliday, Robert Resnick, J. Walker, Fundamental of Physics 9th, 2011

2. Raymond A. Serway and John W. Jewett, Physics for Scientist and Engineering 9th, 2014

3. Lain-lain

5

Evaluasi Belajar

Kegiatan Prosentasi (%)

UTS 30

UAS 30

Kuis 20

Tugas rumah 20


Pendahuluan

• Ilmu Fisika adalah ilmu yang mempelajari fenomena alam (benda mati) serta interaksinya dalam ruang dan waktu. Dalam bahasa Yunani di kenal dengan Physikos artinya alamiah

• Teori utama dalam ilmu Fisika– Mekanika Klasik

– Gelombang Elektromagnetik

– Mekanika Kuantum

– Relativitas (khusus dan umum)

• Bidang utama ilmu Fisika– Astrofisika (Kosmologi, Plasma, Relativitas)

– Fisika partikel (Gaya nuklir dan Fisika Accelator)

– Fisika material dan zat mampat (Solid state physics)

6

9/12/2015

3


Besaran Pokok

7

Besaran Pokok Satuan Simbol Alat ukur

Panjang Meter m Mistar, jangka sorong,μ-meter

Massa Kilogram kg Neraca

Waktu Detik s Stopwatch

Arus Listrik Ampere A Ampere-meter

Temperatur Kelvin K Termometer

Intensitas Cahaya Candela Cd Lux-meter

Jumlah zat Mol mol Stokhiometri

Besaran pokok adalah besaran dasar yang telah dibakukan olehdunia internasional


Besaran (Pendukung)

8

(a) Sudut bidang � radian (rad)(b) Sudut Ruang � Steradian (Sr)

1 bola = 4π steradian


Besaran Turunan

9

Nama Simbol

Kecepatan m/s

Percepatan m/s2

Kecepatanangular

rad/s

Percepatanangular

rad/s2

Frekuensi Hz atau 1/s

Gaya N

Energi J

Tekanan N/m2

Hambatan Ω (ohm)

Medan Magnet T (Tesla)

Kalor jenis J/kg.K

Nama Dimensi

Kecepatan LT-1

Percepatan LT-2

Gaya MLT-2

Energi (Kerja) ML2T-2

Kerapatan ML-3

Tegangan muka MT-2

Stress ML-1T-2

Momentum angular ML2 T1

Momen inersia ML2

Koef. Viskositas ML-1 T-1

9/12/2015

4


Satuan (Satuan Internasiona 1967)

10

Satuan Definisi

1 Meter Panjang lintasan cahaya di ruang vakum selama

1 Kilogram Massa kilogram berbentuk silinder dari bahan Platinum-Iridium (Sèvres Perancis)

1 Detik Selang waktu atom Cessium (Cs-133) getaran radiasi 9 192 631 770 kali

1 Kelvin (1/273) bagian dari termometer titik tripel air

1 Ampere Arus yang terjadi dari dua kawat berarus listrik sejajar yang berjarak 1 meter menghasilkan gaya sebesar 2x10-7 N (vakum)

1 Candela Kuat penerangan yang tegak lurus permukaan sebesar (1/6×105) m2

dari sebuah benda hitam pada titik beku Platina (2046,47 K) padatekanan 1 atmosfir

1 Mol Jumlah suatu unsur sebanding dengan 12 gram isotop atom C-12. Jumlah partikel (1 mol) �6,02 × 1023 atom (Avogadro)

1

299 792 458detik

Prodi S1 Geofisika FMIPA UI 11

Standar kilogram (Sèvres, Perancis)

Standar waktu ( akurasi satu per 3 juta detik)NIST( National Instrument of Standard Technology


Perbandingan pengukuran

12

1 mil = 1,69 km1 m = 39,37 inchi=3,28 ft

1 ft = 30,48 cm1 in = 2,54 cm

9/12/2015

5


Konversi satuan

13

Struktur material emas (Au) daribentuk bongkah (bulk) sampaiukuran mikroskopis (atomic)


Latihan : Analisis dimensi

• Tentukan dimensi dari besaran berikut :

�Hambatan (�) dan

�Kapasitansi (�)

• Tentukan dimensi konstanta dari persamaan berikut

– Konstanta a, b dan c �� = �� + � + �, dimana � = posisi dan � = waktu

– Konstanta a dan b � +�

�� − = �� dimana

= tekanan, �= volume, �= temperatur dan �= konstanta gas universal

14


Aturan Angka Penting

1. Semua angka bukan nol adalah angka penting

2. Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan noltermasuk angka penting

3. Semua angka nol yang terletak pada deretan akhir dariangka-angka yang ditulis du belakang koma desimal adalah angka penting

4. Angka-angka nol yang digunakan hanya untuk tempattitik desimal adalah bukan angka penting.

5. Bilangan-bilangan puluhan (ratusan) yang memiliki angka-angka nol pada deretan akhir harus dituliskan dalam notasi ilmiah agar jelas apakah angka-angka nol tersebut adalah angka penting atau bukan

15

9/12/2015

6


Contoh

16

Angka Jumlah angka penting Aturan

123,4 g 4 angka penting 1

27,006 kg 5 angka penting 2

0,0080 m 2 angka penting 3

0,008 m 1 angka penting 4

7500 g =7,5 × 103 g 2 angka penting 5

7500 g =7,50 × 103 g 3 angka penting 5

7500 g =7,500× 103 g 4 angka penting 5


Perhitungan angka penting

17

Aturan 1 : �Jika angka pertama setelah angka yang akan Anda pertahankanadalah 4 angka atau lebih kecil, angka itu dan seluruh angka di sebelahkanannya ditiadakan.�Angka terakhir yang dipertahankan tidak berubah

75,494 = 75,49 (angka 4 ditidakan)1,00839 = 1,008 ( dua angka dibelakang ditidakan)

Aturan 2 :�Jika angka pertama setelah angka yang akan Anda pertahankanadalah 5 atau lebih besar, angka itu dan seluruh angka di sebelahkanannya ditiadakan.�Angka terakhir yang dipertahankan bertambah satu.

1,037878 = 1,038 (Ketiga angka ini ditiadakan, angka ini diubah 8)28,03500 = 28,04 (ketiga angka ini ditiadakan, angka di ubah 4)12,897 = 12,90 (kedua angka di ubah menjadi 90)


Penjumlah dan Pengurangan

18

(a) 273,219 g + 15,3 g + 8,43 g

273,219 (9 angka taksiran)15,5 (5 angka taksiran)

8,43 (3 angka taksiran)297,149

Dibulatkan menjadi 297,1 g

(b) 2,74×104 g + 5,950 ×103 g

27,4 ×103 (4 angka taksiran)5,950 ×103 (0 angka taksiran)

33,350 ×103

Dibulatkan menjadi 33,4 ×103 g

(c) 468,39 g - 412 g

468,39 (9 angka taksiran)412 (2 angka taksiran)

56,39 Dibulatkan menjadi 56 g

(c) 5,4 ×102m – 265 m

540 (4 angka taksiran)265 (5 angka taksiran)275

Dibulatkan menjadi 280 m

�Lakukan penjumlah/penguranan seperti biasa. � Bulatkan hasilnya hingga memiliki ketelitian sama dengan ketelitian

terkecil

9/12/2015

7


Perkalian/Pembagian

19

(a) 0,6283 x 2,2 cm

0,6283 x 2,2 cm = 1,38226 cm2

Dibulatkan menjadi 1, 4 cm2

(Paling kecil : 2 angka penting)

(b) 4,554 ×105 kg :3,0 ×102 m3

4,554×105 kg :3,0 ×102 m3 = 1,518 × 103 kg/m3

Dibulatkan menjadi 1,5 × 103 kg/m3

(Paling kecil : 2 angka penting)

�Lakukan penjumlah/penguranan seperti biasa. � Bulatkan hasilnya hingga memiliki angka penting yang sama dengan

salah satu bilangan angka pentingnya terkecil.


Vektor dan Skalar

• Besaran vektor : besaran yang mempunyai nilai (magnitude) dan mempunyai arah (direction)

�Kecepatan

�Gaya

�Tekanan

20

• Besaran skalar : besaran hanya mempunyai nilai saja (magnitude)

� Massa

� Temperatur

� Energi dan Kerja

� Arus listrik


Notasi Vektor

21

Vektor dilambangkan dengan tanda panah (�) atauhuruf tebal dan diikuti oleh vektor satuanatau

ˆ ˆ ˆx y zA A x A y A z= + + ˆ ˆ ˆx y zA x A y A z= + +A

2 Dimensi 3 Dimensi

ˆ ˆ ˆ, ,x y dan z

ˆˆ ˆ,i j dan k

9/12/2015

8


Penjumlah dan Pengurangan vektor

22

Komutatif

Assosiatif


Besar Resultan Vektor

23

2 2| co| s2R a b ab θ+ +=

Arah vektor resultan R (φ)

sinsin(180 )

R a

φθ°=

−

2 2 2 2 cosRa b Rb φ= + −

| |sin | |

sin(180 )

Raφ

φ°=

−

2 2 2( )cos

2

a R b

Rbφ

− +=


Penguraian komponen vektor

24

Komponen X Komponen Y

cosa α sina α

cosb β

cosc γ

sinb β

sinc γ

X∑ Y∑

2 2 2( ) ( )XR Y= +∑ ∑ 1tanY

Xφ− =

∑∑

9/12/2015

9


Perkalian Vektor (dot product)

25

· | | | | cosba a b θ=

·W F d=

Sifat-sifat perkalian dot

· ·

·( ) · ·

( · ) ( )· ·( )

· 0 ( )

ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ· · · 1

a b b a

a b c a b a c

m a b m a b a m b

a b a c

i i j j k k

=

+ = +

= =

= ⊥

= = =


Perkalian Vektor (cross product)

26

| | | | sinb a ba θ× =

| || | sinr F r F F dτ φ= × = =

ˆˆ ˆ

ˆˆ ˆ( ) ( ) ( )x y z y z z y x z z x x y y x

x y z

i j k

b a a a i a b a b j a b a b k a b a b

b b b

a × = = − − − + −

Sifat-sifat perkalian cross

( )

( ) ( ) ( )

0 ( )

ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ 0

ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆ 1

a b b a

a b c a b a c

m a b ma b a mb

a b a c

i i j j k k

i j j k k i

× = − ×

× + = × + ×

× = × = ×

× =

× = × = × =

× = × = × =


Latihan

1. � = 2� + 3� + � dan � = 4� − 2� + 5�, tentukan� ⋅ � , � × � dan sudut antara �,�.

2. Ada tiga vektor yaitu � = 3� + 3� − 2�, = −1� − 4� + 2�, dan � = 2� + 2� + 1�. Tentukan

a. � ⋅ ( × �),

b. � ⋅ ( + �)

c. � × ( + �)

3. � = 2� + 3� − 4�, � = −3� + 4� + 2� dan� = 7� − 8�. Tentukan 3� ⋅ (2� × �)

27

Pekan01 FD1

Documents

Transcript of Pekan01 FD1