Fisika Umum (MA 301)

Transkripsi

1 Selamat Datang Di Perkuliahan Fisika Umum (MA 301) Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2 Topik hari ini: Fisika Umum (MA 301) Silabus Pendahuluan Pengukuran dan Satuan * Sistem Pengukuran * Analisis Dimensi * Konversi Satuan * Ketidakpastian Pengukuran Riview Matematika (suplemen) * Sistem Koordinat * Trigonometri * Vektor

3 Silabus Identitas Mata Kuliah Nama/Kode : Fisika Umum/MA 301 Jumlah SKS Semester : 1 Kelompok Status : 3 SKS : MKKF : Wajib Program Studi : Semua program studi di FPMIPA UPI/ S-1 Prasyarat : - Dosen :

4 Silabus (lanjutan) Tujuan Selesai 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 perkuliahan Pengukuran, mekanika, sifat-sifat materi, panas, bunyi, kelistrikan dan kemagnetan, optik, fisika atom dan nuklir, dan relativitas Pembelajaran Evaluasi Metode : Ekspositori (Ceramah, diskusi) Tugas Pendekatan : Inkuiri UTS Tugas : Individu UAS Media : LCD Buku Utama Paul G. Hewitt, 1993, Conceptual Physics, 7 th edition, Harper Collins College Publisher, San Fransisco Referensi Buku-Buku Fisika Dasar (Tipler, Halliday & Resnick, Giancoli, dll)

5 Pendahuluan Fisika o Fundamental Sains o Dibagi dalam lima bidang utama - Mekanika (Klasik) - Termodinamika - Elektromagnetik - Relativitas - Mekanika Kuantum

6 Pengukuran Dasar pengujian suatu teori dalam sains Perlu memiliki sistem satuan yang konsisten Adanya Ketidakpastian Perlu aturan yang disepakati tentang ketidakpastian

7 Sistem Pengukuran Sistem Standar - Disetujui oleh yang berwenang, biasanya pemerintah Sistem Internasional - Disepakati oleh komite internasional pada tahun 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

8 Kuantitas Dasar & Dimensinya Panjang (L) Massa (M) Waktu (T)

9 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 sekon Laju cahaya dalam vakum?

10 Panjang (lanjutan) Jarak Panjang (m) Radius alam semesta teramati 1 x Ke galaksi Andromeda 2 x Ke bintang terdekat 4 x Bumi - Matahari 1.5 x Radius Bumi Lapangan Sepakbola 6.4 x x 10 2 Tinggi Orang 2 x 10 0 Ketebalan kertas 1 x 10-4 Panjang gelombang cahaya biru 4 x 10-7 Diameter atom hidrogen 1 x Diameter proton 1 x 10-15

11 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 Mengapa silinder ditutup rapat oleh dua kubah kaca?

12 Massa (lanjutan) Objek Massa (kg) Alam semesta teramati ~ Galaksi Milky Way 7 x Matahari 2 x Bumi 6 x Boeing x 10 5 Mobil 1 x 10 3 Mahasiswa 7 x 10 1 Partikel debu 1 x 10-9 Bakteri 1 x Proton 2 x Elektron 9 x 10-31

13 Waktu Satuan - Sekon (detik), semua sistem Satu sekon didefinisikan sebagai x prioda radiasi dari sebuah atom cesium

14 Waktu (lanjutan) Interval Waktu (s) Umur alam semesta 5 x Umur Grand Canyon 3 x Rata-rata umur mahasiswa 6.3 x 10 8 Satu tahun Satu jam 3.2 x x 10 3 Cahaya dari bumi ke bulan 1.3 x 10 0 Satu siklus senar gitar 2 x 10-3 Satu siklus gelombang radio FM 6 x 10-8 Cahaya mengelilingi proton 1 x 10-24

15 Notasi Ilmiah Bilangan besar: 10 0 = = = 100 dll Contoh Bilangan kecil: 10-1 = = = dll Laju cahaya dalam vakum c m/s c 3.0 x 10 8 m/s Massa nyamuk m kg m 10-5 kg

16 Penamaan untuk pangkat dari 10 Pangkat Nama Simbol atto a femto f pico p 10-9 nano n 10-6 micro 10-3 milli m 10 3 kilo k 10 6 mega M 10 9 giga G tera T peta P exa E

17 Analisis Dimensi Dimensi menyatakan sifat fisis dari suatu kuantitas Teknik untuk mengoreksi suatu persamaan Dimensi (panjang, massa, waktu & kombinasinya) dapat dperlakukan sebagai kuantitas aljabar - jumlah, kurang, kali, bagi - penjumlahan dan pengurangan hanya untuk satuan yang sama

18 Analisis Dimensi (lanjutan) Dimensi kuantitas yang biasa digunakan: Panjang L m (SI) Luas L 2 m 2 (SI) Volume L 3 m 3 (SI) Kecepatan (laju) L/T m/s (SI) Percepatan L/T 2 m/s 2 (SI) Contoh Analisis dimensi Jarak = kecepatan waktu L = (L/T) T

19 Konversi Satuan Ketika satuan tidak cocok, konversikan sehingga satuannya cocok (sama) Satuan dapat diperlakukan seperti kuantitas aljabar Contoh 1.

20 Contoh Konversi Satuan Contoh 2 Berapa m/s kah satu mil/jam! Gunakan konversi berikut 1 inci = 2.54 cm 1 m = 3.28 ft 1 mil = 5280 ft 1 mil = 1.61 km Jawab 1 mil jam 1mil jam 5280ft mil 1m 3.28ft 1jam 3600s m s 1 2 m s

21 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

22 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 x x x Angka Penting 2 Angka Penting 2 Angka Penting 3 Angka Penting 5 Angka Penting

23 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 = = x x 10 2 = 1.6 X 10-1

24 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 m Total ~ kg = 5625 kg ~ kg

25 Riview Matematika (suplemen) Sistem Koordinat Trigonometri Vektor

26 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

27 Sistem Koordinat Kartesian sumbu x dan sumbu y (2D) Sebuah titik ditulis (x,y) Sistem Koordinat Polar Sebuah titik adalah berjarak r dari titik pusat dan bersudut dari garis acuan ( = 0) Sebuah titik ditulis (r, )

28 Trigonometri sin θ sisi sisi depan miring cosθ sisi samping sisi miring tanθ sisi depan sisi samping Teorema Phytagoras c 2 = a 2 + b 2

29 Contoh: Berapa tinggi gedung ini? Diketahui : sudut dan salah satu sisi Dicari Kunci : sisi yang lain : tangen yang menghubungkan dua sisi tersebut tan tinggi gedung sisisamping tinggi gedung tan x sisisamping (tan 39.0 o )(46.0m) 37.3m

30 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

31 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

32 Penjumlahan Vektor Ketika menjumlahkan vektor, arah vektor dimasukan dalam perhitungan Satuan harus sama Metoda grafik Metoda aljabar

33 Metoda Grafik

34 Perkalian atau Pembagian Vektor oleh Skalar Hasil 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

35 Komponen dari Sebuah Vektor Komponen x dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu x A x =A cos Komponen y dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu y A y =A sin A 2 A x A 2 y

36 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 = R x Jumlahkan semua vektor komponen y = R y Besar vektor resultan dan arahnya: R R 2 x R 2 y tan 1 R R y x