FISIKA DASAR Oleh : Kurniadi Silabi Tujuan Instruksional Umum (TIU) Di sini ditanyakan apa yang dimaksud dengan fisika. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Oleh : Kurniadi

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.

PENYAJIAN Disajikan dalam 3 sks kuliah + 1 sks praktikum Setiap semester minimal diselenggarakan 14 minggu kuliah + 12 unit praktikum

SILABI FISIKA DASAR Fisika dan pengukuran Gerak dalam satu dan dua dimensi Hukum-hukum Newton tentang gerak dan pemakaiannya, Usaha dan Energi, Momentum linear dan tumbukan, Rotasi benda tegar terhadap sumbu tetap, Momentum sudut dan momen gaya, Kesetimbangan benda tegar, Hukum gravitasi semesta, Mekanika fluida dan zat padat Getaran selaras, Gerak gelombang, Gelombang bunyi, Superposisi dan gelombang berdiri Suhu, Pemuaian dan gas ideal, Panas dan hukum termodinamika I, Teori kinetik gas, Mesin panas, Entropi dan hukum termodinamika II

BUKU ACUAN Halliday, Resnick, “ FISIKA JILID 1”, 3th Ed.; Erlangga, 1999 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.

Apakah Fisika Itu ? 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). Fisika merupakan ilmu pengetahuan dasar yang mempelajari tentang gejala alam yang terjadi di jagad raya. Yang dimaksud dengan gejala alam tidak lain adalah sifat-sifat dan interaksi antar materi dan radiasi. Sifat-sifat dan interaksi antar materi antara lain ditunjukkan oleh adanya berbagai macam zat dalam berbagai fase. Terjadinya berbagai peristiwa alam, keadaan alam yang berwarna-warni, dll tidak lepas dari adanya interaksi antar materi dan radiasi. Ilmu fisika berkembang sesuai dengan hasil pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif (metode ilmiah). Untuk melakukan pengamatan diperlukan imajinasi. Dari imajinasi orang tentang peristiwa alam timbul inspirasi untuk menjelaskannya sehingga tercipta teori. Dengan demikian fisika adalah ilmu pengetahuan yang merupakan hasil kreativitas manusia. Sama-sama hasil kreasi manusia, apa bedanya fisika dengan karya seni atau karya sastra ? Hasil kreasi dalam ilmu pengetahuan perlu diuji dalam suatu eksperimen. Dalam melakukan eksperimen perlu adanya pengukuran untuk memperoleh data. Sedangkan pengakuan atas karya seni/sastra didasarkan atas kesan/perasaan orang lain terhadap hasil karya tersebut. Dengan demikian apakah yang dimaksud dengan metode ilmiah ? Metode Ilmiah adalah pemakaian cara berpikir yang logis untuk mendapatkan suatu model alam yang sesuai dengan hasil-hasil eksperimen. (Giancoli,1988, 1-1).

Dualisme Gelombang-Partikel Fisika Klasik Kuantum (sebelum 1920) (setelah 1920) Posisi dan Momentum partikel dapatditetapkan secara tepat ruang dan waktu merupakan dua hal yang terpisah Ketidak pastian Posisi dan Momentum partikel ruang dan waktu merupakan satu kesatuan Peristiwa fisika terjadi di “panggung” ruang tiga dimensi (dalam geometri Euclides) dan berubah dengan waktu. Di dalam fisika klasik pada suatu posisi tertentu kita dapat menentukan secara pasti berapa momentum partikel. Perkembangan fisika klasik didasari oleh Hukum Newton. Pada fisika Kuantum, jika kita hanya dapat menentukan kebolehjadian posisi dan momentum sebagaimana dinyatakan oleh prinsip Heisenberg. Perkembangannya didasarkan pada Dualisme Gelombang-Partikel. Dualisme Gelombang-Partikel Hukum Newton

BESARAN FISIKA DAN SISTEM SATUAN Di sini ditanyakan apa yang dimaksud dengan fisika.

Pengamatan Peristiwa Alam Apakah yang diukur ? Pengukuran Besaran Fisika Pengamatan Peristiwa Alam Model Dalam proses ilmiah dilakukan pengamatan terhadap peristiwa alam dan eksperimen. Untuk menyusun eksperimen diperlukan suatu model dari peristiwa nyata. Model : Imaginasi ilmuwan tentang peristiwa alam yang dibuat untuk menjelaskan peristiwa alam yang sesungguhnya dengan berdasar pada idealisasi dan asumsi-asumsi. Baik dalam pengamatan peristiwa alam ataupun eksperimen diperlukan pengukuran besaran fisika. Eksperimen

Kuantitas (Hasil Pengukuran) Alat Ukur Kuantitas (Hasil Pengukuran) Kalibrasi Sistem Matrik SI Penyajian Harga Satuan Pengukuran dilakukan untuk memperoleh Hasil Pengukuran. Untuk itu diperlukan Alat Ukur. Ada dua komponen penting dalam penyajian Hasil Pengukuran, yaitu “Harga” dan “Satuan”. Untuk menentukan Harga dan Satuan diperlukan Standar ukuran dan Sistem Satuan. (Terdapat berbagai sistem satuan, baik yang berlaku secara lokal/tradisional maupun internasional). Untuk membuat alat ukur perlu dilakukan Kalibrasi. Kalibrasi dilakukan berdasarkan standar ukuran (acuan) dan satuan yang dipakai. Dalam kehidupan sehari-hari terdapat berbagai macam sistem satuan dan sistem penyajian harga (angka). Dalam dunia keilmuan telah disepakati bahwa sistem satuan yang dipakai adalah Sistem Internasional atau SI (Le Systeme International d’Unites) dan penyajian harga digunakan Sistem Matriks (desimal). Standar ukuran Sistem satuan

Besaran Fisika Besaran Pokok : besaran yang ditetapkan dengan suatu standar ukuran Konseptual Besaran Turunan : Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok Besaran Fisika Besaran Skalar : hanya memiliki nilai Matematis Apakah besaran fisika ? Besaran fisika dapat dijelaskan secara konseptual maupun secara matematis. Besaran Vektor : memiliki nilai dan arah

Besaran Pokok (dalam SI) Satuan (dalam SI) Massa kilogram (kg) Panjang meter (m) Waktu sekon (s) Arus listrik ampere (A) Suhu kelvin (K) Jumlah Zat mole (mol) Intensitas kandela (cd)

SISTEM MATRIK DALAM SI Faktor Awalan Simbol Faktor Awalan Simbol 1018 exa- E 10-1 desi- d 1015 peta- P 10-2 senti- c 1012 tera- T 10-3 mili- m 109 giga- G 10-6 mikro- m 106 mega- M 10-9 nano- n 103 kilo- k 10-12 piko- p 102 hekto- h 10-15 femto- f 101 deka- da 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 Gaya 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 Besaran Pokok Simbol Dimensi Massa M Suhu Q Panjang L Jumlah Zat N Waktu T Intensitas J Arus listrik I

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 ! Jawab : T Dimensi perioda [T] : L Dimensi panjang tali [l] : Dimensi percepatan gravitasi [g] : LT-2 p : tak berdimensi