FISIKADASAR Silabi Tujuan Instruksional Umum (TIU) Tujuan Instruksional Khusus (TIK) TUJUAN UMUM Memberikan konsep-konsep dan prinsip-prinsip dasar fisika yang diperlukan untuk belajar fisika lebih lanjut atau ilmu pengetahuan lainnya. Memberikan ketrampilan dalam penyelesaian persoalan fisika dasar terutama dalam pemakaian kalkulus dasar sebagai alat bantu. RENCANA KEGIATAN MINGGUAN PENDAHULUAN FISIKA, PENGUKURAN DAN PENGENALAN VEKTOR KINEMATIKA BENDA : KECEPATAN DAN PERCEPATAN BENDA GERAK 1 DIMENSI, GERAK LINEAR DAN GERAK ROTASI GERAK 2 DIMENSI, GERAK PELURU DAN GERAK MELINGKAR, GERAK RELATIF DINAMIKA BENDA : HUKUM NEWTON USAHA DAN ENERGI, KEKEKALAN ENERGI MOMENTUM DAN IMPULS, KEKEKALAN MOMENTUM LINEAR KINEMATIKA DAN DINAMIKA ROTASI STATIKA DAN DINAMIKA FLUIDA BUKU ACUAN Serway, Reymond A, Physics for Scientist and Engineers with Modern Physics, 2nd Ed.; Saunders, 1986 Nolan, Peter J., 1993, Fundamentals of College Physics, Wm. C. Brown Publisher, Melbourne, Australia. Giancoli, Douglas C, Physics for Scientist and Engineers, 2nd Ed., Prentice Hall, 1988. Ohanian, Hans C., Physics, 2nd Ed, Norton, 1989. Fisika merupakan ilmu pengetahuan dasar yang mempelajari sifat-sifat dan interaksi antar materi dan radiasi. Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang didasarkan pada pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif (Metode Ilmiah).Apakah Fisika Itu ? RUANG LINGKUP ILMU FISIKA Definisi Ilmu Fisika :Ilmu fisika adalah ilmu yang mempelajari gejala alam yang tidak hidup serta interaksi dalam lingkup ruang dan waktu. Dalam bahasa Yunani ilmu fisika disebut dengan physikos yang artinya alamiah. Orang yang mempelajari ilmu fisika adalah mengamati perilakudan sifat materi dalambidang yang beragam,mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisikapartikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos. Ilmu Fisika juga berkaitan erat dengan matematika karena banyak teori fisika dinyatakan dalam notasi matematis. Perbedaannya adalah fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Aplikasi ilmu fisika banyak diterapkan pada bidang lain, misalnya : Geofisika, Biofisika, Fisika-kimia, Ekonofisika, dsb.

Teori utama dalam ilmu Fisika 1. Mekanika Klasik :Hukum Newton, Mekanika Lagrangian, Mekanika Hamiltonian, Dinamika fluida, Mekanika kontinuum. 2. Elektromagnetik :Elektrostatik, Listrik, Magnetik, dan Persamaan Maxwell. 3. Mekanika Kuantum : Persamaan Schrodinger dan Teori medan kuantum. 4. Relativitas : Relativitas khusus dan umum. Bidang utama dalam Fisika 1. Astrofisika : Kosmologi, Ilmu planet, Fisika plasma, BigBang, Inflasi kosmik, Relativitas umum, Hukum gravitasi universal. 2. Fisika atom, molekul dan optik 3. Fisika partikel :Fisika Akselerator dan Fisika nuklir. 4. Fisika benda kondensasi :Fisika benda padat, Fisika material, Fisika polimer dsb. Perilaku partikel di dalam ruang dari waktu ke waktu, termasuk bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain. Interaksi Besaran Gaya Gravitasi Elektromagnet Lemah Kuat PERISITIWA ALAM Fisika Klasik Kuantum (sebelum 1920)(setelah 1920) Posisi dan Momentum partikel dapat ditetapkan secara tepat ruang dan waktu merupakan dua hal yang terpisah Ketidak pastian Posisi dan Momentum partikel ruang dan waktu merupakan satu kesatuan Hukum Newton DualismeGelombang-Partikel Perangkat Keilmuan Fisika Diskripsi keadaan dan InteraksiModel Interaksi DiskripsiMakroskopik DiskripsiMikroskopik Mekanika Termodinamika Gelombang Mekanika Kuantum Mekanika Statistik Interaksi gravitasi Interaksi elektromagnetik Interaksi kuat Interaksi lemah Kajian Keilmuan Fisika Struktur materi GejalaAlam SistemAlam Sistem Rekayasa Sistem Lain Interaksi Fundamental Zat padat Molekul Atom Inti Partikel Elementer dll Cahaya Akustik dll. Bumi Atmosfer Kehidupan, dll. Reaktor nuklir, dll. Teknik-Teknik Eksperimental jalinan STRUKTUR KEILMUAN FISIKA Metode Ilmiah Pengamatan terhadap Peristiwa alam Hipotesa Eksperimen TidakCocok Teori Prediksi Hasilpositif Hasil negatif Perbaiki teori Uji prediksi BESARAN FISIKADAN SISTEM SATUAN Model Pengamatan Peristiwa Alam Eksperimen Pengukuran Besaran Fisika Apakah yang diukur ? Pengukuran Kuantitas (Hasil Pengukuran) Alat Ukur Penyajian Harga Satuan Standarukuran Sistem satuan Kalibrasi Sistem Matrik SI BesaranFisika Konseptual Matematis Besaran Pokok Besaran Turunan Besaran Skalar Besaran Vektor : besaran yang ditetapkan dengan suatu standar ukuran : Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok : hanya memiliki nilai : memiliki nilai dan arah Besaran Pokok (dalam SI) Massa Panjang Waktu Arus listrik Suhu Jumlah Zat Intensitas Satuan (dalam SI) kilogram (kg) meter (m) sekon (s) ampere (A) kelvin (K) mole (mol) kandela (cd) SISTEM MATRIK DALAM SI FaktorAwalanSimbol 1018 exa-E 1015 peta-P 1012 tera-T 109 giga-G 106 mega-M 103 kilo-k 102 hekto-h 101 deka-da Faktor AwalanSimbol 10-1 desi-d 10-2 senti-c 10-3 mili-m 10-6 mikro- 10-9 nano-n 10-12 piko-p 10-15 femto-f 10-18 ato- a Definisi standar besaran pokok Panjang - meter : Satu meter adalah panjang lintasan di dalam ruang hampa yang dilalui oleh cahaya dalam selang waktu 1/299,792,458 sekon. Massa - kilogram : Satu kilogram adalah massa silinder platinum iridium dengan tinggi 39 mm dan diameter 39 mm. Waktu - sekon Satu sekon adalah 9,192,631,770 kali periode (getaran) radiasi yang dipancarkan oleh atom cesium-133 dalam transisi antara dua tingkat energi (hyperfine level) yang terdapat pada aras dasar (ground state).Besaran Turunan Contoh : Kecepatan pergeseran yang dilakukan persatuan waktu satuan : meter per sekon (ms-1) Percepatan perubahan kecepatan per satuan waktu satuan : meter per sekon kuadrat (ms-2) Gaya massa kali percepatan satuan : newton (N) = kg m s-2 Dimensi Dimensi menyatakan esensi dari suatu besaran fisika yang tidak bergantung pada satuan yang digunakan. Jarak antara dua tempat dapat dinyatakan dalam meter, mil, langkah,dll. Apapun satuannya jarak pada dasarnya adalah panjang. Besaran Pokok Simbol Dimensi Massa M Panjang L Waktu T Arus listrik I Besaran Pokok Simbol Dimensi SuhuO Jumlah ZatN Intensitas J Analisa Dimensi Suatu besaran dapat dijumlahkan atau dikurangkan apabila memiliki dimensi yang sama. Setiap suku dalam persamaan fisika harus memiliki dimensi yang sama. Contoh : Perioda ayunan sederhana T dinyatakan dengan rumus berikut ini : yang mana l panjang tali dan g percepatan gravitasi dengan satuan panjang per kwadrat waktu. Tunjukkan bahwa per- samaan ini secara dimensional benar ! Tlg=2tJawab : Dimensi perioda [T] : T Dimensi panjang tali [l] :L Dimensi percepatan gravitasi [g] : LT-2 t : tak berdimensi 2LTLT=T = VEKTOR 2.1 Sifat besaran fisis : Skalar Vektor Besaran Skalar Besaranyangcukupdinyatakanolehbesarnyasaja(besar dinyatakan oleh bilangan dan satuan). Contoh: waktu, suhu, volume, laju, energi Catatan: skalar tidak tergantung sistem koordinat Besaran Vektor Besaran yang dicirikan oleh besar dan arah. z x y 2.2 2.1BESARAN SKALAR DAN VEKTOR Contoh: kecepatan, percepatan, gaya Catatan: vektor tergantung sistem koordinat Gambar: PQ Titik P :Titik pangkal vektor Titik Q:Ujung vektor Tanda panah:Arah vektor Panjang PQ = |PQ| :Besarnya (panjang) vektor 2.3 Catatan : Untuk selanjutnya notasi vektor yang digunakan huruf tebal Notasi Vektor AHuruf tebal Pakai tanda panah di atasAAHuruf miring Besar vektor A = A = |A| (pakai tanda mutlak) 2.2PENGGAMBARAN DAN PENULISAN (NOTASI) VEKTOR Catatan: a.Dua vektor sama jika arah dan besarnya sama AB A = B b.Dua vektor dikatakan tidak sama jika: 1.Besar sama, arah berbeda A B A B =2.Besar tidak sama, arah sama AB 3.Besar dan arahnya berbeda A B 2.4 A B=A B =2.3OPERASI MATEMATIK VEKTOR 1. Operasi jumlah dan selisih vektor 2. Operasi kali 2.3.1JUMLAH DAN SELISIH VEKTOR Metode : 1. Jajaran Genjang 2. Segitiga 3. Poligon 4. Uraian 1.Jajaran Genjang R=A +B + = A A Besarnya vektor R = | R |= u cos 22 2AB B A + +2.5 Besarnya vektor A+B = R = |R| = cos2 2 ABBA + + Besarnya vektor A-B= S = |S| = cos2 ABBA -+ 2 22 2.6 2.Segitiga 3. Poligon (Segi Banyak) Jika vektor A dan Bsearah = 0o : R = A + B Jika vektor A dan Bberlawanan arah = 180o: R = A - B Jika vektor A dan BSaling tegak lurus = 90o : R = 0 Catatan:Untuk Selisih (-) arah Vektor di balik + = A A B +++= A D A+B+C+D A B C D Ay By Ax Bx A B Y X Vektor diuraikan atas komponen-komponennya (sumbu x dan sumbu y) A=Ax.i + Ay.j ;B= Bx.i + By.j Ax = A cos ;Bx = B cos Ay = A sin ;By = B sin Besar vektor A + B = |A+B| = |R| 2 2y xR R + |R| = |A + B| = Arah Vektor R (terhadap sb.x positif) = tg = xyRR2.7 4.Uraian xyRR =arc tgRy = Ay + By Rx = Ax + Bx 1.Perkalian Skalar dengan Vektor 2.Perkalian vektor dengan Vektor a. Perkalian Titik (Dot Product) b. Perkalian Silang (Cross Product) 1.Perkalian Skalar dengan VektorHasilnya vektor C = k A k: Skalar A: Vektor Vektor C merupakan hasil perkalian antara skalar k dengan vektor A Catatan: Jika k positif arah C searah dengan A Jika k negatif arah C berlawanan dengan A k = 3, A C = 3A 2.8 2.3.2PERKALIAN VEKTOR 2.Perkalian Vektor dengan Vektor a. Perkalian Titik (Dot Product)Hasilnya skalar A - B= C C= skalar B A cos 2.9 Besarnya : C = |A||B| Cos A = |A| = besar vektor A B = |B| = besar vektor B = sudut antara vektor A dan B 2.10 1. Komutatif: A - B=B-A 2. Distributif: A - (B+C) = (A - B) + (A - C) Sifat-sifat Perkalian Titik (Dot Product) Catatan : 1. Jika A dan B saling tegak lurus A - B = 0 2. Jika A dan B searah A - B = A - B 3. Jika A dan B berlawanan arah A - B = - A - B b. Perkalian Silang (Cross Product) A B C = A x B B A C = B x A Catatan :Arah vektor C sesuai aturan tangan kanan Besarnya vektor C = A x B = A B sin 2.11 Hasilnya vektor Sifat-sifat :1. Tidak komutatif A x B B x A 2. Jika A dan B saling tegak lurus A x B = B x A 3. Jika A dan B searah atau berlawan arah A x B = 0 = 2.4VEKTOR SATUAN Vektor yang besarnya satu satuan AAA =Dalam koordinat Cartesian (koordinat tegak) Z Y X j k i A Arah sumbu x: Arah sumbu y: Arah sumbu z: 2.12 Notasi 1 = = =AAA ABesar Vektor k A j A i A Az y x + + = kji2.13 i j k Sifat-sifat Perkalian Titik (Dot Product) Vektor Satuan = = == = = 1 0 ii - ji - jj - kj - kk - ik - Sifat-sifat Perkalian silang (Cross Product) Vektor Satuan i x ij x jk x k=== 0 i x j j x k k x i = = = k j i 1. Lima buah vektor digambarkan sebagai berikut : Jawab : Besar dan arah vektor pada gambar di samping : Contoh Soal X Y E A C D B VektorBesar (m)Arah (o) A190 B1545 C16135 D11207 E22270 Hitung : Besar dan arah vektor resultan. VektorBesar (m)Arah(0)Komponen X(m)Komponen Y (m) A B C D E 19 15 16 11 22 0 45 135 207 270 19 10.6 -11.3 -9.8 0 0 10.6 11.3 -5 -22 RX = 8.5RY = -5.1 Besar vektor R : Arah vektor R terhadap sumbu x positif : u=329.030 (terhadap x berlawanan arah jarum jam )=R = =22 X RR+5.8+ y 2 )1.5( - 2 01.94. = 9.67 m tg u == - 0,6 5.8 1.5- 2.14 2. Diketahui koordinat titik A adalah (2, -3, 4). Tuliskan dalam bentuk vektor dan berapa besar vektornya ? Vektor Jawab : = ++2 2 (-3) 2 4 2 A A =2i 3j + 4kA == 29satuan 3. Tentukanlah hasil perkalian titik dan perkalian silang dari dua buah vektor berikut ini :2i 2j + 4kA= i 3j + 2kB= Jawab : Perkalian titik :A . B = 2.1 + (-2)(-3) + 4.2 = 16 Perkalian silang :A x B = 231 422 - - kji = { (-2).2 4.(-3)} i{2.2 4.1} j+{2.(-3) (-2).1} k = (-4+12) i (4-4) j +(-6+4) k = 8i 0j 2j = 8i 2k Besaran Vektor: Besaran yang memiliki besar (nilai/angka) dan arah Besaran Skalar: Besaran yang hanya memiliki besar (nilai/angka) saja Contoh besaran Vektor: Perpindahan, kecepatan, percepatan, gaya,dll Gambar Vektor Besar Vektor Arah Vektor Garis kerja Vektor Garis kerja Vektor Titik tangkap/titik pangkal Vektor Soal-soal Penjumlahan & Pe ngurangan Vektor PENULISAN VEKTOR A AB AB = Vektor A Vektor AB = PENJUMLAHAN & PENGURANGAN VEKTOR Vektor hasil penjumlahan & pengurangan = Vektor Resultan( R )Cara Jajaran Genjang Cara Poligon Nilai dan Arah Resultan Dua Buah Vektor Yang Membentuk Sudut a. 90 A B o cos 22 2AB B A R + + =a. = 90 A B 90 cos 22 2AB B A R + + =0 90 cos =2 2B A R + = Penguraian Vektor Menjadi Komponen- Komponennya Ay Ax X Y o cos A Ax =o sin A Ay =.... = o Sudut Besar? xyAATg = o||.|

\|=xyAAtg arc o??? Dari Mana Kesimpulan Dari Beberapa Kasus Besar Resultan yang mungkin dari dari dua buah vektor A dan B adalah: A B R A + B 3 =3 - 3 =3 100 = 5 = - 100 = - 5 =Keterangan: Bila sebuah bilangan diberi tanda mutlak ( . ), maka diambil nilai yang positif 55 100100