ILMU FISIKA Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MS., MT.
DEFINISI ILMU FISIKA? Ilmu Fisika dalam Bahasa Yunani: (physikos), yang artinya alamiah, atau (physis), Alam adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.(wikipedia Indonesia) Ilmu Fisika disebut juga sebagai Ilmu Dasar atau Basic Science, yang lain adalah Biologi, Kimia, Matematika dan Geologi Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material.
DEFINISI ILMU FISIKA? Teori Utama Dalam Fisika 1. Mekanika Klasik Hukum gerak Newton, Mekanika Lagrangian, Mekanika Hamiltonian, Teori chaos, Dinamika fluida, Mekanika kontinuum. Dimensi, Ruang, Waktu, Gerak, Panjang, Kecepatan, Massa, Momentum, Gaya, Energi, Momentum, sudut, Torsi, Hukum kekekalan, Oscilator harmonis, Gelombang, Usaha, Daya 2. Elektromagnetik Elektrostatik, Listrik, Magnetisitas, Persamaan Maxwell Muatan listrik, Arus, Medan listrik, Medan magnet, Medan lektromagnetik, Radiasi elektromagnetis, Monopol magnetik. 3. Termodinamika dan Mekanika Statistik Mesin panas, Teori kinetis Konstanta Boltzmann, Entropi, Energi bebas, Panas, Fungsi partisi, Suhu
DEFINISI ILMU FISIKA? 4. Mekanika Kuantum Path integral formulation, Persamaan Schr hodinger, Teori medan kuantum, Hamiltonian, Partikel identik, Konstanta Planck, Pengikatan kuantum, Oscilator harmonik kuantum, Fungsi gelombang, Energi titik-nol 5. Ralativitas Relativitas khusus, Relativitas umum Prinsip ekuivalensi, Empatmomentum, Kerangka referensi, Waktu-ruang, Kecepatan cahaya. Bidang Utama Dalam Fisika 1. Astrofisika : Kosmologi, Ilmu planet, Fisika plasma Big Bang, Inflasi kosmik, Relativitas umum, Hukum gravitasi universal Konsep : Lubang hitam, Latar belakang radiasi kosmik, Galaksi, Gravitasi, Radiasi Gravitasi, Planet, Tata surya, Bintang. 2. Fisika atomik, molekul, dan optik: Fisika atom, Fisika molekul, Optik, Photonik. Konsep: Optik quantum Difraksi, Radiasi elektromagnetik, Laser, Polarisasi, Garis spectral.
3. Fisika partikel : Fisika akselerator, Fisika nuklir Konsep: Model standar, Teori penyatuan besar, teori-medan Gaya Fundamental (gravitasi, elektromagnetik lemah, kuat), Partikel elemen, Antimatter, Putar, Pengereman simetri spontan, Teori keseluruhan Energi vakum. 4. Fisika benda kondensi : Fisika benda padat, Fisika material, Fisika polimer Teori BCS, Gelombang Bloch, Gas Fermi, Cairan Fermi, Teori banyak-tubuh. Konsep: Fase (gas, cair, padat, Kondensat Bose-Einstein, superkonduktor, superfluid), Konduksi listrik, Magnetism, Pengorganisasian sendiri, Putar, Pengereman simetri spontan
Besaran Vektor dan Skalar Besaran Vektor adalah besaran yang memiliki besar(nilai) dan mempunyai arah misalnya : pergeseran, kecepatan, percepatan, medan listrik-magnet dsb. Besaran Skalar adalah besaran yang hanya memiliki besar(nilai) saja misalnya massa, temperatur, kerja, energi dsb.
SOAL - SOAL : 1. Pesawat terbang dengan laju 500 km/jam ke arah Timur, sedangkan angin meniup ke arah Selatan dengan kecepatan 90 km/jam. Tentukan laju dan arah kecepatan pesawat relatif terhadap bumi. Penyelesaian: 2. Perhatikan kembali pesawat dalam soal 1 diatas. Dengan angin yang sama, dalam arah manakah pesawat harus diterbangkan pilotnya agar arah geraknya tepat ke arah Timur menurut pengamat di bumi? Penyelesaian: 3. Diatas air danau yang tenang perahu dapat bergerak dengan laju 8 km/jam. Diatas air sungai yang mengalir perahu dapat melaju dengan kecepatan 8 km/jam relatif terhadap air sungai. Jika kecepatan air sungai adalah 3 km/jam, berapakah kecepatan perahu terhadap seorang pengamat yang diam di tepi? (a) Bila perahu bergerak melawan arus? (b) Bila perahu bergerak searah dengan arus? Penyelesaian:
SOAL - SOAL : 4. Tiga buah gaya yang bekerja pada sebuah partikel dinyatakan sebagai berikut F 1 =20i-36j +73k N, F 2 =-17i+21j-46k N, dan F 3 =-12k N. Carilah resultannya dalam bentuk komponen. Cari juga besarnya resultan tersebut. Penyelesaian! 5. Bila A=-12i+25j+13k dan B=-3j+7k, berapakah resultannya bila A dikurangi dari B. Penyelesaian! 6. Gaya 100 N membentuk sudut dengan sumbu x, dan komponen y-nya adalah 30 N. Tentukan komponen x gaya itu; tentukan pula. Penyelesaian!
SOAL - SOAL : 7. Empat gaya sebidang bekerja pada sebuah benda dan berpotongan di titik O seperti yang ditunjukan dalam gambar berikut ini. Carilah resultan gaya secara grafik. Penyelesaian! 8. Selesaikan soal 7 dengan cara komponen vektor. Penyelesaian! 9. Lima gaya sebidang seperti yang tampak pada gambar ini, bekerja pada suatu objek. Tentukan resultan kelima gaya itu. Penyelesaian!
SOAL - SOAL : 10.Carilah jumlah dua vektor gaya berikut dengan metode jajaran genjang: 30N pada 30 0 dan 20N pada 140 0. Penyelesaian! 11. Dengan memakai grafik, carilah resultan kedua vektor perpindahan berikut: 2m pada 40 0 dan 4m pada 127 0 ; sudut-sudut ini dihitung terhadap sumbu-x positif. Penyelesaian!