FI 1101: FISIKA DASAR IAPENDAHULUAN: SATUAN, PENGUKURAN &VEKTOR

FI-1101 K-17A

TUJUAN KULIAHMemperkenalkan prinsip-prinsip dasar fisika (gerak dan gaya, hukum-hukum konservasi, rotasi, mekanika fluida,)Mengembangkan kemampuan matematika dan penggunaan kalkulus, vektor, analisa satuan, trigonometri,dll.Mengembangkan kemampuan dalam menjelaskan sistem fisika secara matematika.Mengembangkan kemampuan dalam menyelesaikan masalah.

FI-1101 K-17A

APA ITU SAINS?Studi terstruktur terhadap fenomena alamSains berdasarkan pada 2 prinsip yang komplementer:Pendekatan induktif (Generalizing from examples)Pendekatan deduktif (Building complex conclusions from basic assumptions)Sains menggunakan istilah yang terdifinisi secara tepat, dan sering berbeda dengan istilah umum. Contoh:Teori = suatu penjelasan yang teruji dengan baik, yang mencakup data dari suatu kejadian dan membuat prediksi yang dapat diuji. Hipotesis = Suatu dugaan yang terdidik. Pertama-tama merumuskan teori, yang selanjutnya memerlukan ujian dan perbaikan.Eksperimen = Suatu pengujian ilmiah, mencakup kedua hal: pengamatan murni dan pengujian suatu hipotesis.

FI-1101 K-17A

So one more timeApa itu Fisika?Studi tentang proses fisis dasar dari penyusun materi (pada setiap skala/ukuran) dan interaksinya.Bidang utama mencakup: astrophysics, biophysics, chemical physics, geophysics, nuclear physics, particle physics, solid-state physics.Fisika Modern (abad 20 dst.) sangat berbeda dengan fisika klasik.Fisika klasik adalah suatu pendekatan pada jawabanPersoalan umum tentang jarak, kecepatan, gaya.Sekarang era NANO TECHNOLOGY (nanoscale devices), pemahaman tenang fisika modern mutlak diperlukan.

FI-1101 K-17A

PENGUKURANIlmu Fisika didasarkan pada pengukuran besaran fisis.Besaran fisis terdiri atas 7 besaran pokok dan besaran turunannya:7 Besaran pokok: - panjang (meter), - massa (kilogram), - waktu (second), - arus listrik (ampere), - temperatur mutlak (kelvin), - intensitas cahaya (candela) - jumlah zat (mol)Besaran lain diturunkan dari besaran pokok:Kecepatan = jarak/waktu = m/s.Percepatan = jarak/waktu / waktu = m/s2.gaya = massa x percepatan = 1 kg*m/s2 = 1 Newton = 1 N

FI-1101 K-17A

SATUANSemua sistem satuan berdasarkan pada suatu standard satuan tertentu.Dalam System International (SI): meter (length), kilogram (mass), second (time), ampere (electrical current), kelvin (temperature), candela (light intensity)Satuan lain: * British System (BE, British Engineering), berdasarkan pada: foot, slug (atau pound), dan second, hanya dipakai di United States, Liberia, dan Myanmar. * CGS ( cm, g, s)

FI-1101 K-17A

Awalan Nama Simbol awalan Nilai awalan micro 1/1 000 000 or 0.000 001 10-6 milli m 1/1000 or 0.001 10-3 centi c 1/100 or 0.01 10-2 kilo k 1 thousand or 1000 103 mega M 1 million or 1 000 000 106 giga G 1 000 000 000 109

Contoh:1 micrometer (a.k.a 1 micron) = 1 x 106 metersAKRONIM

FI-1101 K-17A

Contoh konversi satuanUbahlah 36.5 fathoms/min ke satuan SI -36.5 fathoms 1 minute6 ft12 in2.54 cm = 1.11 mminute60 sec 1 fathom1 ft1 in s

FI-1101 K-17A

Ketelitian dan Orde Besaran.Semua pengukuran memiliki ketidakpastian.Dalam makalah atau presentasi ilmiah para ilmuwan secara hati-hati melaporkan nilai-nilai hasil penelitian/pengukurannya.Bentuk standarnya: Value ErrorContoh: 12.45 0.12 kg

FI-1101 K-17A

BesaranAda dua jenis besaran: besaran skalar dan besaran vektorBesaran skalar: massa, waktu, temperatur, Besaran yang mempunyai nilai dan operasinya memenuhi aljabar biasa.Besaran vektor: perpindahan, kecepatan, gaya, Besaran yang mempunyai nilai dan arah serta operasinya memenuhi aljabar vektor.

FI-1101 K-17A

VEKTORApa itu Vektor?Suatu besaran yang memiliki magnitudo (besaran skalar) dan arah sekaligusContoh : Pesawat bergerak dengan laju 700 km/hr dalam arah 10 ke tenggara

Contoh vektorposisi, kecepatan, percepatan, momentumContoh skalar waktu, energi, temperaturForgetting to take into account direction of a vector is one of the most common errors in introductory physics!!

FI-1101 K-17A

Aritmetika Vektor Penjumlahan vektorDengan metode head to tailPenjumlahan masing-masing komponenPengurangan vektorBalik arah vektor yang akan dikurangi, kemudian ikuti aturan penjumlahan vektor.3 cara untuk mengalikan 2 vektorPerkalian vektor oleh suatu skalarDot product (perkalian titik)Cross product (perkalian silang)Tidak ada operasi pembagian

FI-1101 K-17A

Penjumlahan dan Pengurangan VektorVektor direpresentasikan dengan tanda panah di atasnya:

Penjumlahan vektor dengan metode head to tail:

Pengurangan vektor dengan membalikkan arahnya:Changing sign is equivalent to opposite direction

FI-1101 K-17A

Komponen dari suatu vektor

Pertama-tama, difinisikan dahulu sistem koordinat:Sumbu x, y, z Setiap sumbu tegak lurus satu sama lainSumbu-sumbu mengikuti aturan tangan kananSelanjutnya, difinisikan 3 vektor satuanSetiap vektor mempunyai panjang 1Setiap sumbu berasosiasi dgn 1 vektor satuanTandai vektor satuan dengan topi di atasnyaSuatu vektor dapat dituliskan dalam 3 vektor satuan

Ax, Ay, dan Az adalah komponen dari vektor A

FI-1101 K-17A

Magnitudo (besar) dan komponen suatu vektorMula-mula tinjau vektor pada bidang x-y (i.e., Az=0)Panjang vektor dapat dihitung dengan teorema Pythagoras

Jika vektor juga memiliki komponen z, maka panjang vektor A = adalah:

FI-1101 K-17A

Penjumlahan vektor dengan komponennyaPenjumlahan komponen dari 2 vektor

Contoh:

FI-1101 K-17A

Besar dari vektor yang dijumlahMagnitudo/besar dari penjumlah dua vektor bergantung pada besar dan arahnyaContoh:

Karenanya, 1 + 1 = 1!!!

FI-1101 K-17A

Perkalian vektor oleh skalarContoh:

Definisi:

Untuk s positif, arah vektor tidak berubah, besarnya berubah dengan faktor s (the stretch factor!)Untuk s negatif, arah vektor berubah 180, besarnya berubah dengan faktor sUntuk s = -1, menghasilkan vektor dengan arah yang berlawanan arah semula.

FI-1101 K-17A

Perkalian skalar (Dot Product) dari 2 vektorDefinisi:

Perkalian skalar dari 2 vektor menghasilkan besaran skalar (i.e., angka)Kasus khusus:

|A| cos q adalah proyeksi vektor A pada arah yang diberikan oleh vektor BPerkalian skalar adalah proyeksi A dikalikan panjang B

FI-1101 K-17A

Perkalian skalar dalam bentuk komponennyaPerkalian skalar dalam bentuk komponennya:

Contoh: Berapa besar sudut antara vektor A dan B?

FI-1101 K-17A

Perkalian vektor (Cross Product)Definisi:

Perkalian vektor dari 2 vektor menghasilkan besaran vektorDirection given by right-hand rulePerkalian vektor tidak bersifat komutatif:Kasus khusus:

FI-1101 K-17A

Perkalian vektor dalam bentuk komponennyaPerkalian vektor agak rumit:

Jika anda paham ttg determinan, lakukan perkalian vektor dengan cara berikut:

FI-1101 K-17A

Lebih lanjut tentang perkalian vektorInterpretasi geometri: perkalian vektor = luas jajaran genjang yang dibentuk oleh vektor A dan B

Contoh: Buatlah vektor B yang tegak lurus vektor A dan terletak pada bidang x-y.Perkalian vektor menghasilkan vektor yang tegak lurus argumennya

Untuk membuktikan, lakukan perkalian skalar dengan A

FI-1101 K-17A