FISIKA DASAR MFS1101 2 SKS.

Presentasi berjudul: "FISIKA DASAR MFS1101 2 SKS."— Transcript presentasi:

1 FISIKA DASAR MFS1101 2 SKS

2 Dosen: Muhammad Arifin, S.Si. M.Sc.
HP: Kantor (Jam kerja): Lab. Fisika Material dan Instrumentasi, Jurusan Fisika, FMIPA UGM Rumah: Dukuh Guwosari Pajangan Bantul Yogyakarta 55751

3 Silabus Mata Kuliah Pendahuluan Fisika, Kinematika Benda (Kecepatan dan Percepatan Benda, Gerak Satu Dimensi, Gerak Linier, Gerak Dua Dimensi, Gerak Peluru dan Gerak Melingkar, Gerak Relatif), Dinamika Benda (Hukum Newton, Usaha & Energi, Kekekalan Tenaga, Kekekalan Momentum Linear), Rotasi, Momentum Sudut, Kesetimbangan Benda Tegar, Elastisitas, Fluida, Temperatur, Kalor, Hukum I & II Termodinamika.

4 Manfaat Mata Kuliah Diharapkan mahasiswa mampu menerapkan prinsip/ konsep dasar mekanika (mekanika gerak maupun mekanika fluida) dan termodinamika untuk memecahkan masalah yang berkaitan dengan fisika dasar sederhana dalam kehidupan sehari-hari. Disamping itu, materi mata kuliah ini mempunyai hubungan yang penting dengan kegiatan Praktikum Fisika Dasar. Materi kuliah dapat diunduh di : Nama : Fisika Dasar 1 Password : MFS1101

5 Buku Pegangan Giancoli, D.C., 2001, Fisika, Terjemahan, Erlangga, Jakarta Halliday dan Resnick, 1988, Fisika I, Terjemahan P. Silaban dan E. Sucipto, Erlangga, Jakarta Paul A. Tipler, 2001, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid I, Terjemahan, Erlangga, Jakarta

6 Rencana Perkuliahan MINGGU KE TOPIK I Pendahuluan, Kontrak Kuliah
II, III, IV Kinematika Gerak Benda V, VI, VII Dinamika Gerak Benda VIII Rotasi IX Momentum Sudut X Kesetimbangan Benda Tegar XI Elastisitas XII Fluida XIII Temperatur dan Kalor XIV Hukum I dan II Termodinamika

7 Aturan Kelas, Ujian dan Penilaian
Terlambat boleh tetap masuk tapi jangan mengganggu (maks. 15 menit) Tugas harus dikumpulkan pada waktu yang ditetapkan. Tidak diadakan ujian susulan dalam bentuk apapun kecuali untuk dua hal yaitu: sakit (harus ada surat dokter) atau musibah kematian Secara normal Nilai dari A sampai D, nilai E / - diberikan jika anda ketahuan berbuat curang (nyontek) Jika anda ingin bertanya, langsung saja angkat tangan dan bertanya, tidak perlu menunggu.

8 FISIKA  ILMU ALAM Ilmu yang mempelajari gejala alam,
NEXT FISIKA  ILMU ALAM Ilmu yang mempelajari gejala alam, baik mikroskopis maupun makroskopis. Tujuan : memberikan penjelasan mengenai gejala alam Dinyatakan dalam suatu formulasi Matematik  bersifat kuantitatif (terukur)

9 ALAT UKUR BESARAN POKOK

10 Besaran pokok Alat ukur Panjang Mistar, Jangka sorong, mikrometer sekrup Massa Neraca (timbangan) Waktu Stop Watch Suhu Termometer Kuat arus listrik Amperemeter Jumlah molekul Tidak diukur secara langsung * Intensitas cahaya Light meter *  Untuk mengetahui jumlah zat, terlebih dahulu diukur massa zat tersebut. Selengkapnya dapat anda pelajari pada bidang studi Kimia.

11 MISTAR Mistar digunakan untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,5 mm.

12 JANGKA SORONG Jangka sorong digunakan untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,1 mm.

13 MIKROMETER SEKRUP Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,01 mm.

14 NERACA Neraca digunakan untuk mengukur massa suatu benda.

15 STOPWATCH Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu mempunyai batas ketelitian 0,01 detik.

16 TERMOMETER Termometer digunakan untuk mengukur suhu.

17 AMPEREMETER Amperemeter digunakan untuk mengukur kuat arus listrik (multimeter)

18 ALAT UKUR BESARAN TURUNAN

19 SPEEDOMETER Speedometer digunakan untuk mengukur kelajuan

20 DINAMOMETER Dinamometer digunakan untuk mengukur besarnya gaya.

21 HIGROMETER Higrometer digunakan untuk mengukur kelembaban udara.

22 OHM METER dan VOLT METER
Ohm meter digunakan untuk mengukur tahanan ( hambatan ) listrik Volt meter digunakan untuk mengukur tegangan listrik. Ohm meter dan voltmeter dan amperemeter biasa menggunakan multimeter.

23 BAROMETER Barometer digunakan untuk mengukur tekanan udara luar.

24 HIDROMETER Hidrometer digunakan untuk mengukur berat jenis larutan.

25 MANOMETER Manometer digunakan untuk mengukur tekanan udara tertutup.

26 KALORIMETER Kalorimeter digunakan untuk mengukur besarnya kalor jenis zat.

27 KESALAHAN PENGUKURAN Besaran fisika tidak dapat diukur secara pasti dengan setiap alat ukur. Hasil pengukuran selalu mempunyai derajat ketidakpastian. Kesalahan pengukuran dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu kesalahan sistematis dan kesalahan acak.

28 KESALAHAN SISTEMATIS Kesalahan sistematik adalah kesalahan yang sebab-sebabnya dapat diidentifikasi dan secara prinsip dapat dieliminasi. Kesalahan sistematis akan menghasilkan setiap bacaan yang diambil menjadi salah dalam satu arah. Sumber kesalahan sistematis antaralain: Kesalahan Alat Kesalahan Pengamatan Kesalahan Lingkungan Kesalahan Teoretis

29 KESALAHAN ACAK Kesalahan acak menghasilkan hamburan data disekitar nilai rata-rata. Data mempunyai kesempatan yang sama menjadi positif atau negatif. Sumber kesalahan acak sering tidak dapt diidentifikasi. Kesalahan acak sering dapat dikuantitasi melalui analisis statistik, sehingga efek kesalahan acak terhadap besaran atau hukum fisika dapat ditentukan.

30 Kesalahan acak dihasilkan dari ketidakmampuan pengamat untuk mengulangi pengukuran secara presisi.
Ada metode statistik baku untuk mengatasi kesalahan acak. Hal ini dapat memberikan simpangan baku untuk serangkaian bacaan, tetapi ketika jumlah bacaan tidak terlalu besar maka metode ini jadi bermanfaat untuk mendapatkan nilai pendekatan dari kesalahan tanpa melakukan analisis statistik formal, yaitu perbedaan mutlak antar nilai individual dan nilai rata-rata.

31 Istilah dalam Pengukuran
Ketelitian adalah suatu ukuran yang menyatakan tingkat pendekatan dari nilai yang diukur terhadap nilai benar. Kepekaan adalah ukuran minimal yang masih dapat dikenal oleh instrumen/alat ukur. Ketepatan (akurasi) adalah suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang sama. Dengan memberikan suatu nilai tertentu pada besaran fisis, ketepatan merupakan suatu ukuran yang menunjukkan perbedaan hasil-hasil pengukuran pada pengukuran berulang.

32 AKURASI / KETELITIAN HASIL PENGUKURAN
Pengukuran yang akurat merupakan bagian penting dari fisika. Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran. Ketidakpastian muncul dari sumber yang berbeda. Di antara yang paling penting, selain kesalahan, adalah keterbatasan ketepatan setiap alat pengukur dan ketidakmampuan membaca sebuah alat ukur di luar batas bagian terkecil yang ditunjukkan. Misalnya anda memakai sebuah penggaris centimeter untuk mengukur lebar sebuah papan, hasilnya dapat dipastikan akurat sampai 0,1 cm, yaitu bagian terkecil pada penggaris tersebut. Alasannya, adalah sulit untuk memastikan suatu nilai di antara garis pembagi terkecil tersebut, dan penggaris itu sendiri mungkin tidak dibuat atau dikalibrasi sampai ketepatan yang lebih baik dari ini.

33 Seringkali, ketidakpastian pada suatu nilai terukur tidak dinyatakan secara eksplisit. Pada kasus seperti ini, ketidakpastian biasanya dianggap sebesar satu atau dua satuan (atau bahkan tiga) dari angka terakhir yang diberikan. Sebagai contoh, jika panjang sebuah benda dinyatakan sebagai 5,2 cm, ketidakpastian dianggap sebesar 0,1 cm (atau mungkin 0,2 cm). Dalam hal ini, penting untuk tidak menulis 5,20 cm, karena hal itu menyatakan ketidakpastian sebesar 0,01 cm; dianggap bahwa panjang benda tersebut mungkin antara 5,19 dan 5,21 cm, sementara sebenarnya anda menyangka nilainya antara 5,1 dan 5,3 cm.

34 ANGKA PENTING

35 Angka penting adalah bilangan yang diperoleh dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka-angka penting yang sudah pasti (terbaca pada alat ukur) dan satu angka terakhir yang ditafsir atau diragukan. Sedangkan angka eksak/pasti adalah angka yang sudah pasti (tidak diragukan nilainya), yang diperoleh dari kegiatan membilang (menghitung).

36 Ketentuan Angka Penting :
1. Semua angka yang bukan nol merupakan angka penting. Contoh : 6,89 ml memiliki 3 angka penting. 78,99 m memiliki empat angka penting 2. Semua angka nol yang terletak diantara bukan nol merupakan angka penting. Contoh : 1208 m memiliki 4 angka penting. 2,0067 memiliki 5 angka penting ,2003 ( 9 angka penting ). 3. Semua angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir, tetapi terletak di depan tanda desimal adalah angka penting. Contoh : 70000,000 ( 5 angka penting).

37 4. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir dan di belakang tanda desimal adalah angka penting. Contoh: 23,50000 (7 angka penting). 5. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir dan tidak dengan tanda desimal adalah angka tidak penting. Contoh : (2 angka penting). 6. Angka nol yang terletak di depan angka bukan nol yang pertama adalah angka tidak penting. Contoh : 0, (3 angka penting).

38

39

40 KINEMATIKA

41 KINEMATIKA PARTIKEL Kinematika atau Ilmu Gerak adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari gerak (motion) benda/sistem. Sebuah benda dikatakan bergerak jika posisinya berubah.

42 Dalam kinematika besaran-besaran yang mempengaruhi gerak benda :
⊲ Perpindahan (Displacement) ⊲ Kecepatan (Velocity) ⊲ Percepatan (Accelaration)

43 Semua pengukuran dibuat relatif terhadap suatu kerangka acuan.
Seseorang berjalan ke arah depan kereta api dengan laju 5 km/jam. Kereta berjalan dengan laju 80 km/jam terhadap permukaan bumi, sehingga laju orang tersebut relatif terhadap permukaan bumi adalah 85 km/jam.

44 Perpindahan Perpindahan : perubahan posisi benda. (seberapa jauh jarak benda dari titik awalnya). Perpindahan adalah besaran vektor. Vektor posisi partikel fungsi waktu :

45 Contoh : Seseorang berjalan sejauh 70 m ke arah timur, kemudian 30 m ke arah barat. Jarak total yang dilaluinya adalah 100 m tetapi perpindahannya adalah sejauh 40 m ke arah timur.

46 Kecepatan Laju rata-rata : jarak yang ditempuh sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut. Kecepatan rata-rata : hubungannya dengan perpindahan, bukan dalam jarak total yang ditempuh

47 Kecepatan sesaat : kecepatan pada suatu waktu
Kecepatan sesaat : kecepatan pada suatu waktu. (kecepatan rata-rata selama selang waktu yang sangat kecil). Didefinisikan kecepatan gerak sebagai laju perubahan posisi terhadap waktu, secara matematis ditulis sebagai

48 Contoh : Seseorang berjalan 70 m ke timur dan 30 m ke barat. Jarak total yang ditempuh adalah 100 m, tetapi besar perpindahan adalah 40 m. Misalkan perjalanan ini memerlukan waktu 70 detik. Laju rata-rata : 1,4 m/ detik Kecepatan rata-rata : 0,57 m/ s

49 Percepatan Percepatan rata-rata : perubahan kecepatan dibagi waktu yang diperlukan untuk perubahan tersebut. Percepatan sesaat : percepatan rata-rata untuk suatu saat tertentu. Percepatan sesaat dan rata-rata sama besar bila percepatan konstan dan gerak melalui garis lurus (kadang-kadang disebut gerak lurus berubah beraturan).

50 Didefinisikan pula percepatan sebagai laju perubahan kecepatan terhadap waktu, ditulis
Dari definisi kecepatan dan percepatan, diperoleh hubungan

51 Ayo diskusi !!!! Kecepatan dan percepatan.
Jika kecepatan sebuah benda adalah nol, apakah berarti percepatannya juga nol ? Jika percepatan nol, apakah berarti kecepatan nol? Pikirkan beberapa contoh.

52 Kecepatan nol belum tentu berarti percepatan nol, demikian juga percepatan nol tidak berarti kecepatan nol. Anda meletakkan kaki pada pedal gas mobil Anda yang sedang dalam keadaan diam, kecepatan mulai dari nol tetapi percepatan tidak nol karena kecepatan mobil berubah. (Bagaimana mungkin mobil Anda bisa maju jika kecepatannya tidak berubah/ percepatannya nol?) Anda meluncur sepanjang jalan bebas hambatan yang lurus dengan kecepatan konstan 100 km/jam, percepatan Anda nol.

53 Soal Latihan 1. Seekor kuda berIari menjauh dari pelatihnya sepanjang garis lurus, menempuh 130 m dalam 14,0 s. Kuda itu kemudian mendadak berbalik dan berlari kembali separuh jalan dalam 4,8 s. Hitung (a) laju rata­ratanya dan (b) kecepatan rata-ratanya selama gerak tersebut, dengan menganggap "menjauh dari pelatih" sebagai arah positif.

54 2. Dua lokomotif saling mendekat pada lintasan yang paralel
2. Dua lokomotif saling mendekat pada lintasan yang paralel. Masing-masing dengan laju 95 km/jam relatif terhadap bumi. Jika pada awalnya jarak kedua lokomotif tersebut 8,5 km, berapa waktu yang diperlukan untuk bertemu?

55 3. Hitung laju rata-rata dan kecepatan rata­rata perjalanan bolak-balik di mana perjalanan pergi sejauh 200 km ditempuh dengan laju 90 km/jam, diikuti dengan istirahat makan siang satu jam, dan perjalanan kembali 200 km ditempuh dengan laju 50 km/jam.

56 4. Sebuah bola bowling yang bergulir dengan laju konstan mengenai pin di ujung jalur bowling yang panjangnya 16,5 m. Pemain mendengar suara bola mengenai pin 2,5 s setelah ia melepaskan bola. Berapa laju bola? Laju suara adalah 340 m/ s.

57 5. Dalam proses berhenti, sebuah mobil meninggalkan bekas sepanjang 80 m di jalan. Dengan mengasumsikan perlambatan 7,00 m/ s2, perkirakan laju mobil tersebut tepat sebelum pengereman.

58 Sebuah mobil polisi yang dalam keadaan diam ketika dilewati oleh seorang pengebut dengan laju konstan 110 km/jam, langsung mengejar pengebut tersebut. Polisi itu mencapai si pengebut setelah jarak 700 m, dengan mempertahankan percepatan konstan. (a) Hitung berapa lama waktu yang diperlukan polisi untuk mencapai pengebut, (b) hitung percepatan mobil polisi yang dibutuhkan, dan (c) hitung laju mobil polisi pada titik penyalipan.