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