7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

1/26

Fisika Dasar 2

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

2/26

Awalan Metrik (SI)

Besaran dan

Satuan Dasar SI

10-15fFemto

10-12pPiko

10-9

nNano

10-6

Mikro

10-3mMili

10-2cCenti

10-1dDesi

101daDeka

102hHektar

103kKilo

106MMega

109

GGiga

1012TTera

NilaiSingkatanAwalan

cdKandelaIntensitas terang

cahaya

molMolJumlah zat

KKelvinTemperatur

AAmpereArus Listrik

kgKilogramMassa

sSekonWaktu

mMeterPanjang

SingkatanSatuanBesaran

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

3/26

A C

B

Hubungan sudut-sudut denganAturan Sinus

SinC

SinB

SinA ==

Perkalian Vektor

a. Perkalian antara vektor dengan skalarPerkalian ini memiliki arti yang sederhana yaitu hasil kali suatu skalar k dengan sebuah

vektorA. Arah vektor yang baru sama dengan arah vektorA jika k positif dan berlawanandengan arahAjika k negatif.

b. Perkalian titik (skalar)

Produk skalar antara dua vektor A

dan B, direpresentasikan olehlambang A.B didefinisikan sebagai

kuantitas skalar yang diperoleh

dengan mengalikan besarA dan B

dengan sudut cosinus sudut antara 2

vektor. Ditulis:

A . B = AB cos

c. Perkalian silang (vektor)

Produk vektor antara dua vektorA dan B

direpresentasikan oleh lambang A x Bdidefinisikan sebagai vektor yang mana

besarnya diberikan oleh

A x B = AB sin

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

4/26

Analisis vektor untuk gerak 2D

PosisiUntuk menjelaskan gerak dua dimensi secara lengkap, kita perlu menggunakan

koordinat dua sumbu. Kita gunakan sumbux yang arahnya horizontal dan sumbuy

yang arahnya vertikal. Posisi benda diukur dari pusat koordinat ditulis dalam notasi

vektor sebagai berikut:

: vektor yg pangkalnya di sb koordinat dan ujungnya di posisi benda

x

r

: komponen vektor dlm arah sb xr

y : komponen vektor dlm arah sb yr

i

: vektor satuan yg searah sb x

j

: vektor satuan yg searah sb y

(1)

(1)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

5/26

r

Panjang vektor memenuhi

Perpindahan

(5)

(4)

(3)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

6/26

Contoh a:

(7)

(6)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

7/26

MUATAN DAN MATERI

1.1 Muatan Listrika. Muatan listrik dibagi dua jenis, muatan positifdan

muatan negatif. Ketika batang kaca digosok

dengan kain sutera, elektron-elektron batangkaca menuju ke kain sutera sehingga batang kacakekurangan elektron, dan batang kaca menjadibermuatan positif. Ketika batang plastik digosok

dengan wol, elektron-elektron wol menuju kebatang plastik sehingga batang plastik kelebihanelektron, dan batang plastik menjadi bermuatannegatif.

b. Dua benda bermuatansejenis tolak-menolakdandua benda bermuatantak sejenis tarik-menarik.

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

8/26

1.2 Konduktor dan Isolator

Bahan-bahan perak, tembaga, danaluminium yang dapat dialiri arus listrik ataumudahmenghantarkan arus listrikdisebutkonduktor listrik,

sedangkan bahan-bahan karet dan plastik yang tidakdapat dialiri arus listrik atausukar menghantarkanarus listrikdisebutisolator listrik.

Beberapa bahan, seperti germanium dan silikondapat bertingkah laku kadang-kadang sebagaikonduktordan kadang-kadangsebagai isolator.Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor.

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

9/26

Menurut SI satuanmuatanadalahCoulomb (C), yang

didefinisikandalambentukarus listrik, Ampere (A).

Muatansekitar 10 nCsampai 0,1C dapat dihasilkan

dalamlaboratoriumdengancaramenempelkanbenda-benda tertentu danmenggosokkannya.

Satuan Standar

Internasional

Bab 1

Hukum Coulomb dan Hukum Gauss

e = 1,6 x 10-19

C, me = 9,1 x 10-31

kg, k = 9 x 109

Nm2

/C2

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

10/26

Gaya yg dilakukan oleh satu muatan titikpada muatan titik lainnya bekerjasepanjang garis yang menghubungkankedua muatan tersebut. Besarnya gayaberbanding terbalik kuadrat jarakkeduanya, berbanding lurus dgnperkalian kedua muatan.

Gaya tolak menolak muatan sama

Gaya tarik menarik muatan beda

Dengan k = 8,99 109 N.m2/C2

Hukum Coulomb

122

12

2112 rF r

qkq=

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

11/26

Pendahuluan

Newton menemukan bahwa dua buah massa saling tarik-menarik dengan gaya

yang berbanding lurus dengan perkalian dua massa dan berbanding terbalik

dengan kuadrat jarak keduanya. Coulomb menemukan sifat serupa pada muatan

listrik. Dua buah muatan listrik saling mengerjakan gaya yang besarnya berbanding

lurus dengan perkalian dua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak

keduanya.

Gambar 1.1. Muatan sejenis tolak-menolak dan muatan berbeda jenis tarik-menarik

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

12/26

Gaya yang dihasilkan bisa berupa gaya tarik-menarik atau tolak menolak, tergantung

pada jenis muatan yang melakukan gaya. Dari hasil pengamatan didapatkan bahwai) Dua muatan sejenis, yaitu muatan yang sama-sama positif atau sama-sama negatif

melakukan gaya tolak-menolak.

ii) Dua muatan yang tidak sejenis, yaitu positif dan negatif, saling melakukan gaya

tarik-menarik.

1.1. Gaya Coulomb antara Dua Muatan Titik

Posisi muatan q1 dan q2 dalam system koordinat

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

13/26

(1.1)

Jarak antara dua muatan tersebut adalah

Vektor satuan yang searah dengan vektor adalah

(1.2)

Besarnya gaya Coulomb pada muatan q2 oleh muatan q1 adalah

(1.3)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

14/26

(1.4)

(1.5)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

15/26

Contoh 1:

Muatan q1 = 2 mC berada pada koordinat (0,3) m dan muatan q2 = 4 mC berada pada

koordinat (4,6) m, lihat gambar berikut. Tentukan gaya yang dilakukan muatan q1

Pada muatan q2.

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

16/26

Contoh 2:

Tentukan besar gaya Coulomb pada electron atom hydrogen yang dilakukan oleh

proton di inti. Anggaplah bahwa electron mengelilingi proton pada jarak r = 0,53 A.

Besar muatan electron dan proton adalah 1,6 x 10-19 C.

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

17/26

1.2. Gaya Coulomb oleh Sejumlah Muatan

Jika terdapat sejumlah muatan maka gaya total pada suatu muatan merupakanjumlah vektor gaya yang dilakukan oleh sejumlah muatan lainnya. Misalkan kita

memiliki muatan q1, q2, q3, dan q4 ihat Gambar. Berapa gaya pada muatan q4?

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

18/26

(1.6)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

19/26

Contoh 3:

Tiga buah muatan berada pada titik sudut segitiga sama sisi (lihat gambar). Masing-

Masing muatan tersebut adalah q1 = 1 mC, q2 = 2 mC, dan q3 = -4 mC.

Tentukan gaya total pada muatan q1 dan gaya total pada muatan q3.

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

20/26

NextPrev. Main

Definisi

Medan listrik merupakan suatu besaran vektor yang diakibatkan

adanya muatan listrik

Medan listrik : suatu daerah yang masih terpengaruh oleh adanyagaya listrik.

Muatan Listrik : Jumlah atau kuantitas listrik yang terdapat pada

sebuah benda yang dinyatakan dengan satuan Coulomb (C) yang

terdiri dari muatan positif dan negatif serta netral Vektor posisi : vektor satuan yang arahnya sejajar dengan lintasan

(posisi) antara muatan 1 dan muatan 2 yang menimbulkan gaya listrik

Garis gaya listrik : suatu cara untuk menggambarkan arah medan

listrik

Dalam mempelajari medan listrik perlu diketahui terlebih dahulu

definisi yang berkaitan dengan istilah-istilah penting dan mendasar.

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

21/26

1.3. Medan Listrik

Mengapa muatan q1 dapat melakukan gaya pada muatan q2 meskipun kedua

muatan tersebut tidak bersentuhan? (Mirip dengan gaya gravitasi karena ada medan

gaya)

Gaya Coulomb muncul karena muatan q1 menghasilkan medan listrik pada posisi

muatan q2. Muatan q2 berinteraksi dengan medan yang dihasilkan muatan q1, dan

interaksi tersebut menghasilkan gaya pada muatan q2.

(1.7)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

22/26

(1.8)

(1.9)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

23/26

Contoh 4:

Ada dua buah muatan masing-masing q1 = 2 mC dan q2 = -5 mC. Ke duamuatan tersebut dipisahkan oleh jarak 80 cm. A) berapa kuat medan litrik

dan arahnya pada titik tepat di antara dua muatan tersebut? (b) Di manakah

posisi yang memiliki medan nol?

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

24/26

1.4. Medan Listrik oleh Muatan Cincin

Medan listrik di sumbu cincin

Keliling cincin adalah

(1.10)

Kerapatan muatan cincin (muatan per panjang) adalah

Kita bagi cincin atas bagian-bagian kecil sejum ah N buah.

Panjang tiap bagian adalah

(1.11)

Jika N cukup besar maka S cukup kecil sehingga tiap bagian dapat dipandangsebagai muatan titik. Dengan demikian, hokum Coulomb untuk muatan titik dapat

digunakan untuk menghitung medan yang dihasilkan S. Muatan yang dikandung

tiap elemen adalah

(1.12)

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

25/26

sehingga medan listrik pada titik pengamatan yang dihasilkan

oleh elemen muatan ini adalah

(1.13)

Dg menggunakan dalil Phitagoras maka

(1.14)

Perhatikan medanE. Arahnya membentuk sudut dengan sumbu cincin.

Medan tersebut dapat diuraikan atas komponen vertikal dan horisontal

(1.15)

(1.16)

Dari gambar tampak bahwa

7/23/2019 Fisika Dasar 2 (TM1-2)

26/26

Maka

(1.17)

(1.18)