fisika dasar 2 (tm1-2)
Embed Size (px)
TRANSCRIPT
-
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)