35
FISIKA 1 SILABUS MATERI PERKULIAHAN PENDAHULUAN BESARAN DAN SATUAN PENGUKURAN ANALISIS DIMENSI VEKTOR TOPIK HARI INI :

1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Embed Size (px)

DESCRIPTION

silabi

Citation preview

Page 1: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

FISIKA 1

SILABUS MATERI PERKULIAHAN PENDAHULUAN

BESARAN DAN SATUANPENGUKURANANALISIS DIMENSIVEKTOR

TOPIK HARI INI :

Page 2: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

SILABUS(1)

Identitas Mata Kuliah Nama : FISIKA 1

Jumlah SKS : 2 SKS

Semester : Genap

Kelompok : Mata Kuliah Wajib

Program Studi : Teknik Industri

Page 3: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

SILABUS (2)Tujuan

Membekali dan meningkatkan pengetahuan dasar fisika serta mengembangkan kemampuan penerapan pada persoalan-persoalan teknis praktis bidang rekayasa.

Deskripsi IsiDalam perkuliahan ini dibahas: sistem satuan, pengukuran, vektor, mekanika, fluida, termofisika, gelombang.

Pendekatan Pembelajaran Konseptual dan kontekstual

Metode : Demonstrasi, tanya jawab, diskusi, ceramah

Tugas : Pekerjaan rumah soal latihan Media : LCD, alat peraga fisika

Page 4: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

SILABUS (3)

EvaluasiKehadiran (Prasyarat)Tugas (individu)Quizz (individu)UTS (individu)UAS (individu)

Kehadiran PerkuliahanMinimal 80 %

Nilai Akhirx % UTS + y % UAS + z % Quizz + q % Tugasx = 30, y = 30, z = 20, q = 20

Page 5: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

MATERI PERKULIAHANMinggu 1 : Besaran, satuan, pengukuran, dan vektorMinggu 2 : Gerak dalam satu dimensiMinggu 3 : Gerak dalam dua dimensi Minggu 4 : Dinamika (Hukum tentang gaya)Minggu 5 : Usaha dan energiMinggu 6 : Momentum dan ImpulsMinggu 7 : Dinamika rotasi benda putarMinggu 8 : Ujian Tengah SemesterMinggu 9 : Kesetimbangan Benda TegarMinggu 10 : Gerak selaras sederhana, Getaran Minggu 11 : Gelombang, BunyiMinggu 12 : Wujud zat dan perubahannyaMinggu 13 : PemuaianMinggu 14 : Kalor dan perpindahan kalorMinggu 15 : FluidaMinggu 16 : Ujian Akhir Semester

Page 6: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Model, Teori dan Hukum Model: analogi atau bayangan mengenai fenomena yang

bersangkutan dipandang dari hal yang sudah akrab dengan kita. Contoh model gelombang dari cahaya, cahaya dimodelkan sebagai gelombang-gelombang air.Tujuan pembuatan model: memberikan gambaran pendekatan,

sesuatu yang bisa dipakai sebagai acuan ketika kita tidak bisa melihat apa yang sebenarnya sedang terjadi.

Teori: gambaran tentang fenomena yang sedang dipelajari dan memberikan prediksi yang dapat diuji secara kuantitatif, seringkali dengan ketepatan tinggi. Sebuah model yang dikembangkan/dimodifikasi dan berhubungan dekat dengan eksperimen yang mencakup fenomena yang lebih luas. Contohnya teori atom

Hukum : pernyataan-pernyataan tertentu yang singkat tetapi bersifat umum mengenai perilaku alam. Contohnya hukum kekekalan energi, kadang dapat berbentuk suatu hubungan atau persamaan antar besaran-besaran seperti hukum II Newton : F = m.a.

Untuk pernyataan-pernyataan yang kurang umum, istilah prinsip sering digunakan misalnya prinsip Archimedes.

Page 7: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN Fisika adalah salah satu ilmu yang mendasari ilmu pengetahuan

lainnya. (insinyur dalam bidang ilmu rekayasa dan teknologi dapat merancang mobil berkecepatan tinggi karena telah memperhitungkan prinsip-prinsip dasar fisika : gaya hambat udara dan pusat massa mobil)

Besaran adalah pembentuk utama konsep dan hukum fisikaBesaran Fisika

Bilangan

Pengukuran

Percobaan

Prilaku fenome

naHukum/

Teori

Page 8: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARANTabel Besaran Pokok dan Besaran Tambahan SI

No Besaran Satuan Lambang

Satuan

Dimensi

1 Panjang Meter m L2 Massa Kilogram kg M3 Waktu Sekon s T4 Temperatur Kelvin K

5 Kuat arus Ampere A I6 Intensitas

cahayaCandela Cd J

7 Jumlah zat Mole mol n

Page 9: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN PANJANG

Satuan : - SI : meter (m)- cgs : centimeter (cm)- USA & UK : foot (ft)

Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam vakum selama selang waktu 1/299 792 458 sekonLaju cahaya dalam vakum?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 Bumi 6.4 x 106

Lapangan 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

Page 10: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN MASSA

Satuan :- SI : kilogram (kg)- cgs : gram (g)- USA & UK : pon, slugs

Satu kilogram didefinisikan sebagai massa silinder campuran platinum iridium khusus yang dijaga tetap di badan pengukuran internasional Sevres Prancis

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

Page 11: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN WAKTU

Satuan : - Sekon (detik), semua sistemSatu sekon didefinisikan sebagai 9 192 631 700 x perioda radiasi dari sebuah atom cesium

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 3.2 x 107

Satu jam 3.6 x 103

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

Page 12: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN TEMPERATUR

Satuan : - Kelvin Satu kelvin adalah 1/277,16 temperatur titik tripel air. Titik tripel air adalah temperatur ketika air murni berada dalam keadaan setimbang dalam bentuk cairan, es, dan uap jenuhnya.

Temperatur ketika air sedang membeku pada tekanan 1 atmosfer adalah 273,15 K Temperatur ketika air sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer adalah 373,15 K

Page 13: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN ARUS LISTRIK

Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere adalah besarnya arus konstan yang jika dialirkan melalui dua buah penghantar sejajar yang sangat panjang dengan tebal yang dapat diabaikan, dan diletakkan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 newton per meter penghantar tersebut.

Page 14: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN INTENSITAS CAHAYA

Satuan SI untuk intensitas cahaya adalah kandela (cd). Satu kandela adalah intensitas suatu sumber yang memancarkan cahaya radiasi monokromatik pada frekuensi 540 x 1012 Hz, dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut.

Page 15: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

BESARAN JUMLAH ZAT

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol (mol). Satu mol adalah jumlah zat dari suatu sistem yang jumlahnya sebanyak unsur dasar atom karbon dalam 0,012 kg C12. Unsur dasar yang dimaksud dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, partikel lain, dan kelompok partikel tertentu.

Page 16: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

AWALAN SATUAN

Awalan satuan digunakan untuk mendeskripsikan satuan yang lebih besar atau lebih kecil dari satuan dasar. Dalam sistem SI, awalan satuan selalu merupakan kelipatan 1000 atau 1/1000, kecuali untuk centi, yang besarnya sama dengan

1/100. Sebagai contoh, satu kilometer (1 km) sama dengan 1000 meter dan 1 millimeter (1 mm) sama dengan 1/1000 meter. Kelipatan dari 1000 atau 1/1000 yang digunakan dalam awalan biasanya dinyatakan dalam notasi ilmiah (eksponensial), misalnya 1000 = 103 dan 1/1000 = 10-3. Dengan notasi ini, maka 1 km = 103 m dan 1 mm = 10-3 m.

Page 17: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

PENAMAAN UNTUK PANGKAT DARI 10(menurut hasil konferensi mengenai berat dan ukuran ke-

14 di Perancis)

Pangkat Nama Simbol10-18 atto a10-15 femto f10-12 pico p10-9 nano n10-6 micro 10-3 milli m103 kilo

k106 mega

M109 giga

G1012 tera

T1015 peta P1018 exa

E

Page 18: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Contoh 1:Sebuah mobil Formula I bergerak dengan kelajuan 393.720 ft/h. Berapakah kecepatan mobil itu jika dinyatakan dalam sistem km/h? dan berapakah kecepatan mobil itu jika dinyatakan dalam sistem mil/h?

Jawab:Dari apendik A kita dapat melihat bahwa :1 ft = 0,3048 km. Maka, kelajuan mobil itu adalah 393.720(0,3048) = 120 km/h.1 ft = 1,894x10-4 mil. Maka, kelajuan mobil itu adalah 393.720(1,894x10-4) = 74,57 mil/h.  

      

Page 19: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Contoh 2.

Berapa m/s kah satu mil/jam !

Gunakan konversi berikutGunakan konversi berikut1 inci1 inci = 2.54 cm= 2.54 cm1 m 1 m = 3.28 ft= 3.28 ft1 mil1 mil = 5280 ft = 5280 ft 1 mil1 mil = 1.61 km= 1.61 km

Jawab:Jawab:

sm

21

sm447.0

s3600jam1

ft28.3m1

milft5280

jammil1

jammil1

Page 20: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

KONVERSI PANJANG

Page 21: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

PengukuranPengukuran yang akurat merupakan bagian penting

dari fisika, tetapi tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat.

Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran.

Diantara yang terpenting adalah keterbatasan ketepatan setiap alat ukur dan ketidakmampuan membaca sebuah instrumen diluar batas bagian terkecil yang ditunjukkan.

Misal: kita mengukur lebar papan dengan penggaris (batas ketelitiannya 0,1 cm), akan sulit memastikan suatu nilai antara garis pembagi terkecil karena mungkin alat tersebut tidak dikalibrasi atau tidak memiliki ketepatan yang lebih baik

Page 22: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Ketepatan Pengukuran (Perkiraan Ketidakpastian)

Hasil pengukuran, penting juga dengan menyatakan ketepatan/perkiraan ketidakpastian.

Misal: lebar papan 5,20,1 cm. Hasil 0,1 cm menyatakan perkiraan ketidakpastian pada pengukuran itu sehingga lebar sebenarnya paling mungkin berada pada kisaran 5,1 cm dan 5,3 cm.

Prosentase ketidakpastiannya adalah (0,1/5,2) x 100 = 2%

Penting: jangan menulis 5,20 karena ini menyatakan ketidakpastian 0,01 cm sehingga lebar papan menjadi 5,19 cm dan 5,21 cm padahal sebenarnya pada kisaran 5,1 cm dan 5,3 cm.

Page 23: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Ketidakpastian PengukuranPada setiap pengukuran selalu

muncul ketidakpastian Ketidakpastian selalu terbawa

dalam perhitunganDibutuhkan cara untuk

menghitung ketidakpastian Aturan Angka Penting digunakan

sebagai pendekatan ketidakpastian hasil perhitungan

Page 24: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Angka PentingJumlah digit yang muncul dalam setiap hasil pengukuran

atau perhitungan yang masih dapat dipastikanSemua digit yang tidak nol adalah angka pentingNol 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

Page 25: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Operasi dengan Angka PentingKetika 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

1.9

Page 26: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

DIMENSIA.Dimensi adalah suatu cara untuk memberikan gambaran secara kualitatif dari besaran-besaran fisika. B.Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun oleh besaran-besaran pokok. Kegunaan dimensi ada dua, yaitu:

1.Mengungkapkan adanya kesetaraan antara dua besaran yang secara sepintas kelihatan berbeda,

Energi kinetik dirumuskan sebagai: EK = ½ mv2, dengan m = massa dan v = kecepatan, maka dimensi EK = Mx [LT-1]2 = ML2T-2

Kerja dirumuskan sebagai W = F s, dengan F = gaya (massa x percepatan) dan s = perpindahan, maka dimensi W = M x LT-2 x L = ML2T-2

Dapat dilihat bahwa dimensi energi kinetik sama dengan dimensi usaha.

2.Menyatakan tepat atau tidak tepatnya suatu persamaan/rumus yang merupakan hubungan dari berbagai besaran fisika.

vt2 = vo

2 + 2as, dengan vt = kecepatan setelah t sekon dan vo = kecepatan awal.

Dimensi ruas kiri: vt2 = [LT-1]2 = L2T-2

Dimensi ruas kanan: vo2 + 2as = [LT-1]2 + [LT-2] L = L2T-2

Ternyata dimensi ruas kiri = dimensi ruas kanan, yang artinya bahwa persamaan tersebut adalah tepat.

Page 27: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

VEKTORBesaran-besaran yang harus dinyatakan dengan nilai dan arah dinamakan besaran vektor.

Representasi Vektori.Besaran vektor biasa dituliskan dengan huruf tebal “A” atau dengan huruf biasa yang diberi tanda panah di atasnya “A”. ii.Besar atau nilai vektor dinyatakan dengan IAI atau cukup A saja. iii.Nilai vektor adalah skalar dan tidak pernah negatif. Tanda negatif dari sebuah vektor hanya menunjukkan bahwa vektor tersebut berlawanan arah dengan suatu vektor yang lain.iv.Vektor dapat direpresentasikan secara grafis dengan menggunakan anak panah. Arah anak panah menyatakan arah vektor tersebut, dan panjang anak panah sebanding (dapat menggunakan skala) dengan nilai vektornya. v.Titik pangkal vektor (P) disebut titik tangkap vektor, dan garis yang berimpit dengan vektor disebut garis kerja vektor.       

Page 28: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

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 garis berarah, panjang garis berkaitan dengan besar vektor- arah panah menunjukkan arah vektor

Sifat Vektor:Dua vektor dikatakan sama apabila besar dan arahnya samaDua vektor adalah negatif apabila besarnya sama dan arahnya berlawananVektor resultan adalah jumlah dari beberapa vektor

Page 29: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Ketika menjumlahkan vektor, arah vektor dimasukan dalam perhitungan satuan harus samaMetode grafikMetode aljabar

PENJUMLAHAN VEKTOR

Page 30: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

METODA GRAFIK

Page 31: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

METODE ALJABAR1. Pilih sebuah sistem koordinat dan gambarkan vektor-

vektornya2. Cari komponen x dan komponen y masing-masing

vektor3. Jumlahkan semua vektor komponen x = Rx

4. Jumlahkan semua vektor komponen y = Ry

5. Besar vektor resultan dan arahnya:

x

y12y

2x R

RtanRRR

Page 32: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

PERKALIAN ATAU PEMBAGIAN VEKTOR OLEH SKALAR

1. Hasil perkalian atau pembagian vektor oleh skalar adalah sebuah vektor

2. Besar vektor hanya dapat dikali atau dibagi oleh skalar

3. Jika skalar positif, maka arah vektor hasil perkalian atau pembagian searah dengan vektor awal

4. Jika skalar negatif, maka arah vektor hasil perkalian atau pembagian berlawanan arah dengan vektor awal

Page 33: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

•Komponen x dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu x Ax= cos

• Komponen y dari sebuah vektor adalah proyeksi vektor terhadap sumbu y Ay= sin

2y

2x AA A

ji ˆAˆAA yx

A

A

KOMPONEN DARI SEBUAH VEKTOR

Page 34: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

Perkalian titik (dot product) didefinisikan sebagai

Perkalian silang (cross product) didefinisikan sebagai

PERKALIAN ANTAR VEKTOR

BA

BABABAθcosBABA zzyyxx

danantarasudutadalah

melaluikedariberputaryangsekrupgerakmenurutiberarah

dandandibentukyangbidangtegaklurusyangvektoradalahn

danantarasudutadalah

BABAkBABAjBABAi

n

xyyxzxxzyzzy

BA

BAˆ

BA

ˆˆˆ

ˆθsinBABA

Page 35: 1. Silabi, Besaran Dan Vektor

QUIZ - 11. Beri contoh masing-masing 1 buah untuk:

model,teori, hukum dalam fisika!2. Sebutkan 7 jenis besaran pokok dan satuannya !3. Kelajuan sebuah mobil adalah 72 km/jam,

nyatakan kelajuan tersebut dalam satuan meter/sekon!

4. Tentukan jumlah angka penting dari bilangan-bilangan di bawah ini: a).4,0004; b).0,00052; c). 1,8 x 102; d). 1,80 x 103; e) hasil perkalian 4 x 2,11 adalah…..

5. Tuliskan dimensi dari energi kinetik (Ek = ½ mv2) !