Fisika Umum (MA 301) - Direktori File...
Transcript of Fisika Umum (MA 301) - Direktori File...
Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Selamat Datang
Di Perkuliahan
Fisika Umum (MA 301)
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
Fisika Umum (MA 301)
Silabus Pendahuluan Pengukuran dan Satuan
* Sistem Pengukuran
* Analisis Dimensi
* Konversi Satuan
* Ketidakpastian Pengukuran
Riview Matematika (suplemen)* Sistem Koordinat
* Trigonometri
* Vektor
Topik hari ini:
SilabusIdentitas Mata Kuliah
Nama/Kode : Fisika Umum/MA 301
Jumlah SKS : 3 SKS
Semester : 1
Kelompok : MKKF
Status : Wajib
Program Studi : Semua program studi di FPMIPA UPI/ S-1
Prasyarat : -
Dosen :
Silabus (lanjutan)TujuanSelesai mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan menguasai pengetahuan fisika
umum secara komprehensif, serta dapat mengembangkan dan mengaplikasikannya
untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam.
Materi perkuliahanPengukuran, mekanika, sifat-sifat materi, panas, bunyi, kelistrikan dan kemagnetan,
optik, fisika atom dan nuklir, dan relativitas
Pembelajaran EvaluasiMetode : Ekspositori (Ceramah, diskusi) Tugas
Pendekatan : Inkuiri UTS
Tugas : Individu UAS
Media : LCD
Buku Utama
Paul G. Hewitt, 1993, Conceptual Physics, 7th edition, Harper Collins College
Publisher, San Fransisco
Referensi
Buku-Buku Fisika Dasar (Tipler, Halliday & Resnick, Giancoli, dll)
Pendahuluan
o Fundamental Sains
o Dibagi dalam lima bidang utama- Mekanika (Klasik)
- Termodinamika
- Elektromagnetik
- Relativitas
- Mekanika Kuantum
Fisika
Pengukuran
►Dasar pengujian suatu teori dalam sains
►Perlu memiliki sistem satuan yang konsisten
►Adanya Ketidakpastian
►Perlu aturan yang disepakati tentang ketidakpastian
Sistem Pengukuran
► Sistem Standar
- Disetujui oleh yang berwenang, biasanya pemerintah
► Sistem Internasional
- Disepakati oleh komite internasional pada tahun 1960
- Dinamakan juga mks
- Digunakan dalam kuliah ini
► Sistem Gaussian
- Dinamakan cgs
► Kebiasaan di USA & UK
- inci (inches), kaki (foot), mil (miles), pon (pounds/slugs), dll
Kuantitas Dasar & Dimensinya
►Panjang (L)
►Massa (M)
►Waktu (T)
Panjang
► Satuan
- SI : meter (m)
- cgs : centimeter (cm)
- USA & UK : foot (ft)
► Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuhcahaya dalam vakum selama selang waktu
► Laju cahaya dalam vakum?
sekon458.792.299
1
Panjang (lanjutan)
Jarak Panjang (m)Radius alam semesta teramati 1 x 1026
Ke galaksi Andromeda 2 x 1022
Ke bintang terdekat 4 x 1016
Bumi - Matahari 1.5 x 1011
Radius BumiLapangan Sepakbola 1.0 x 102
Tinggi Orang 2 x 100
Ketebalan kertas 1 x 10-4
Panjang gelombang cahaya biru 4 x 10-7
Diameter atom hidrogen 1 x 10-10
Diameter proton 1 x 10-15
6.4 x 106
Massa
► Satuan
- SI : kilogram (kg)
- cgs : gram (g)
- USA & UK : pon, slugs
► Satu kilogram didefinisikan sebagaimassa silinder campuran platinumiridium khusus yang dijaga tetap dibadan pengukuran internasionalSevres Prancis
Mengapa silinder ditutup rapat oleh dua kubah kaca?
Massa (lanjutan)
Objek Massa (kg)
Alam semesta teramati ~ 1052
Galaksi Milky Way 7 x 1041
Matahari 2 x 1030
Bumi 6 x 1024
Boeing 747 4 x 105
Mobil 1 x 103
Mahasiswa 7 x 101
Partikel debu 1 x 10-9
Bakteri 1 x 10-15
Proton 2 x 10-27
Elektron 9 x 10-31
Waktu
► Satuan
- Sekon (detik), semua sistem
► Satu sekon didefinisikan sebagai 9.192.631.700 xprioda radiasi dari sebuah atom cesium
Waktu (lanjutan)
Interval Waktu (s)
Umur alam semesta 5 x 1017
Umur Grand Canyon 3 x 1014
Rata-rata umur mahasiswa 6.3 x 108
Satu tahun
Satu jam
Cahaya dari bumi ke bulan 1.3 x 100
Satu siklus senar gitar 2 x 10-3
Satu siklus gelombang radio FM 6 x 10-8
Cahaya mengelilingi proton 1 x 10-24
3.2 x 107
3.6 x 103
Notasi Ilmiah
Bilangan besar:
100 = 1
101 = 10
102 = 100
… dll
Bilangan kecil:
• 10-1 = 0.1
• 10-2 = 0.01
• 10-3 =
0.001
• … dllContoh
► Laju cahaya dalam vakum
c 300 000 000 m/s
c 3.0 x 108 m/s
► Massa nyamuk
m 0.00001 kg
m 10-5 kg
Penamaan untuk pangkat dari 10
Pangkat Nama Simbol
10-18 atto a
10-15 femto f
10-12 pico p
10-9 nano n
10-6 micro
10-3 milli m
103 kilo k
106 mega M
109 giga G
1012 tera T
1015 peta P
1018 exa E
Analisis Dimensi
► Dimensi menyatakan sifat fisis dari suatukuantitas
► Teknik untuk mengoreksi suatu persamaan
► Dimensi (panjang, massa, waktu &kombinasinya) dapat dperlakukan sebagaikuantitas aljabar
- jumlah, kurang, kali, bagi
- penjumlahan dan penguranganhanya
untuk satuan yang sama
Analisis Dimensi (lanjutan)
Dimensi kuantitas yang biasa digunakan:
Panjang L m (SI)
Luas L2 m2 (SI)
Volume L3 m3 (SI)
Kecepatan (laju) L/T m/s (SI)
Percepatan L/T2 m/s2 (SI)
Contoh Analisis dimensiJarak = kecepatan waktu
L = (L/T) T
Konversi Satuan
► Ketika satuan tidak cocok, konversikan
sehingga satuannya cocok (sama)
► Satuan dapat diperlakukan seperti kuantitas
aljabar
Contoh 1.
Contoh Konversi Satuan
Gunakan konversi berikut
1 inci = 2.54 cm
1 m = 3.28 ft
1 mil = 5280 ft
1 mil = 1.61 km
Contoh 2
Berapa m/s kah satu mil/jam !
Jawab
s
m
2
1
s
m447.0
s3600
jam1
ft28.3
m1
mil
ft5280
jam
mil1
jam
mil1
Ketidakpastian Pengukuran
►Pada setiap pengukuran selalu muncul ketidakpastian
►Ketidakpastian selalu terbawa dalam perhitungan
►Dibutuhkan cara untuk menghitung ketidakpastian
►Aturan Angka Penting digunakan sebagai pendekatan ketidakpastian hasil perhitungan
Angka Penting► Jumlah digit yang muncul dalam setiap pengukuran atau
perhitungan
► Semua digit yang tidak nol adalah angka penting
► Nol adalah angka penting ketika:
- diantara digit yang bukan nol
- setelah koma dan angka penting yang lain
► Semua digit dalam notasi ilmiah adalah angka penting
Contoh
3.03
0.0031
4.0 x 101
1.70 x 102
1.7000 x 102
3 Angka Penting
2 Angka Penting
2 Angka Penting
3 Angka Penting
5 Angka Penting
Operasi dengan Angka Penting► Ketika 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
63.1
1.6
Orde Magnitudo
► Kadang-kadang diperlukan mengetahui besar suatu kuantitas hanya dalam faktor 10
► Ini dikenal dengan Orde Magnitudo
Contoh
Berapa massa total mahasiswa di kelas ini?
massa tiap mahasiswa m ~ 75 kg
Jumlah mahasiswa n ~ 75
mTotal ~ 75 75 kg = 5625 kg ~ 6 kg103
Riview Matematika (suplemen)
Sistem Koordinat
Trigonometri
Vektor
Sistem Koordinat
Digunakan untuk menjelaskan posisi suatu titik
dalam ruang
Sistem koordinat (kerangka) terdiri dari
- Titik acuan tetap yang dinamakan titik pusat
- Sumbu-sumbu dengan skala dan keterangan
Jenis Sistem Koordinat (dalam kuliah ini)
- Kartesian
- Polar
Sistem Koordinat Kartesian Sistem Koordinat Polar
• sumbu x dan sumbu y (2D)
• Sebuah titik ditulis (x,y)
• Sebuah titik adalah berjarak r dari titik
pusat dan bersudut dari garis acuan
( = 0)
• Sebuah titik ditulis (r, )
Trigonometri
sampingsisi
depansisitan
miringsisi
sampingsisicos
miringsisi
depansisisin
θ
θ
θ
Teorema Phytagoras
c2 = a2 + b2
Contoh: Berapa tinggi gedung ini?
Diketahui : sudut dan
salah satu sisi
Dicari : sisi yang lain
Kunci : tangen yang
menghubungkan
dua sisi tersebut
m3.37)m0.46)(0.39(tansampingsisixtangedungtinggi
sampingsisi
gedungtinggitan
o
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 panah, panjang panah
berkaitan dengan besar vektor
- kepala panah menunjukkan arah vektor
Notasi Vektor► Tulis tangan, gunakan tanda panah
► Cetak (print), gunakan cetak tebal A
Sifat Vektor► Dua vektor dikatakan sama apabila besar dan
arahnya sama
► Dua vektor adalah negatif apabila besarnya sama dan arahnya berlawanan
► Vektor resultan adalah jumlah dari beberapa vektor
A
Penjumlahan Vektor
►Ketika menjumlahkan vektor, arah vektor dimasukan dalam perhitungan
►Satuan harus sama
►Metoda grafik
►Metoda aljabar
Metoda Grafik
Perkalian atau Pembagian Vektor oleh Skalar
► Hasil perkalian atau pembagian vektor olehskalar adalah sebuah vektor
► Besar vektor hanya dapat dikali atau dibagi olehskalar
► Jika skalar positif, maka arah vektor hasilperkalian atau pembagian searah dengan vektorawal
► Jika skalar negatif, maka arah vektor hasilperkalian atau pembagian berlawanan arahdengan vektor awal
Komponen dari Sebuah Vektor
• Komponen x dari sebuah
vektor adalah proyeksi vektor
terhadap sumbu x
Ax=A cos
• Komponen y dari sebuah
vektor adalah proyeksi vektor
terhadap sumbu y
Ay=A sin
2y
2x AAA
Penjumlahan Vektor Secara Aljabar
► Pilih sebuah sistem koordinat dan gambarkan vektor-vektornya
► Cari komponen x dan komponen y masing-masing vektor
► Jumlahkan semua vektor komponen x = Rx
► Jumlahkan semua vektor komponen y = Ry
► Besar vektor resultan dan arahnya:
x
y12y
2x
R
RtanRRR