MATERI PROGRAM PEMBEKALAN FISIKA DASAR

MATERI PROGRAM PEMBEKALANFISIKA DASARDISUSUN OLEHTIM PROGRAM PEMBEKALAN FISIKA DASARPROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIUNIVERSITAS AHMAD DAHLANYOGYAKARTA2017

KATA PENGANTARPuji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu melimpahkanRahmat serta Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikanModul Program Pembekalan Fisika Dasar ini tepat pada waktunya.Modul Program Pembekalan Fisika Dasar ini berisikan materi-materitentang dasar fisika dasar yang akan sangat membantu mahasiswa dalammenempuh perkuliahan di Fakultas Teknologi Indutri Universitas Ahmad DahlanYogyakarta.Bahan-bahan penyusun Modul Program Pembekalan Fisika Dasar inipemulis peroleh dari beberapa referensi buku tentang Fisika Dasar. Penulismenyadari bahwa modul ini masih banyak terdapat kekurangan, untuk itu kritikdan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi sempurnanya modul inidi masa yang akan datang.Yogyakarta, Juli 2017PenulisMatrikulasi Fisika Dasar Teknik Industrii

DAFTAR ISIKATA PENGANTAR . iDAFTAR ISI . iiDAFTAR GAMBAR . iiiDAFTAR TABEL . ivBAB I BESARAN DAN SATUANA. Pengukukuran Besaran Fisika .2B. Penjumlahan Vektor .6BAB II KINEMATIKA DAN DINAMIKA BENDA TITIKA. Gerak Pada Lintasan Lurus .13B. Gerak Pada Lintasan Melingkar .20C. Hukum-Hukum Newton .23BAB III USAHA DAN ENERGIA. Usaha .34B. Energi .36C. Energi Kinetik .36D. Energi Potensial.38E. Energi Mekanik .39F. Daya .42BAB IV LISTRIKA. Listrik Statis .49B. Elemen Dan Arus Listrik .52C. Rangkaian Listrik .53D. Daya Dan Energi Listrik .62E. Elektro Magnetik .64DAFTAR PUSTAKA .74Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industriii

DAFTAR GAMBARGambar 1.3 Penjumlahan dua buah vektor A dan B dengan metode grafis(poligon)Gambar 1.4 Penjumlahan empat buah vektor A, B, C dan D secara grafis(metode poligon) VR A B C DsGambar 1.5 Penjumlahan dua buah vektor A dan B dengan metode jajar genjang.Gambar 1.6 Penjumlahan dua vektor A dan B menjadi vektor C.Gambar 1.7 Penjumlahan dua vektor yang saling tegak lurus.Gambar 2.1 Grafik mengenai kecepatan.Gambar 2.2 Grafik GLBB DipercepatGambar 2.3 Grafik GLBB DiperlambatGambar 2.5 Gerak ParabolaGambar 2.6 Hubungan Roda-RodaGambar 2.7 Gerak Benda pada Bidang LicinGambar 3.1 Arah gaya yang diberikan pada balok searah dengan perpindahannyaGambar 4.1 Struktur AtomGambar 4.2 (a) Atom bermuatan netral, (b) Atom bermuatan negatif, (c) Atombermuatan positifGambar 4.3 Garis-Garis Gaya ListrikGambar 4.4 Simbol hambatan dalam diagram rangkaian listrik, beserta simbolsimbol yang lainGambar 4.5 Rangkaian SeriGambar 4.6 Rangkaian ParalelGambar 4.7 Arus yang Masuk Cabang Sama dengan Arus yang KeluarGambar 4.8 Kaidah Tangan KananGambar 4.9 Bagan transformator. (a) Transformator step up menaikkantegangan, (b) Transformator step down menurunkan tegangan.Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industriiii

DAFTAR TABELTabel 1.1 Besaran PokokTabel 1.2 Besaran TurunanTabel 2.4 Gerak VertikalMatrikulasi Fisika Dasar Teknik Industriiv

MATERI PROGRAM PEMBEKALANFISIKA DASARBAB IBESARAN DAN SATUANDISUSUN OLEHTIM PROGRAM PEMBEKALAN FISIKA DASARFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIUNIVERSITAS AHMAD DAHLANYOGYAKARTA2017Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri1

BAB IBESARAN DAN SATUANA. Pengukuran Besaran FisikaBesaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur atau dihitung, dinyatakandengan angka dan mempunyai satuan. Dari pengertian ini dapat diartikan bahwasesuatu itu dapat dikatakan sebagai besaran harus mempunyai 3 syarat yaitu :1.Dapat diukur atau dihitung2.Dapat dinyatakan dengan angka-angka atau mempunyai nilai3.Mempunyai satuanPengukuran adalah suatu proses pembandingan sesuatu dengan sesuatu yanglain yang dianggap sebagai patokan (standar) yang disebut satuan. Ada beberapapersyaratan yang harus dipenuhi agar suatu satuan dapat digunakan sebagai satuanyang standar. Syarat tersebut antara lain :1.Nilai satuan harus tetap, artinya nilai satuan tidak tergantung pada cuacapanas atau dingin, tidaktergantung tempat, tidak tergantung waktu, dansebagainya.2.Mudah diperoleh kembali, artinya siapa pun akan mudah memperolehsatuan tersebut jika memerlukannya untuk mengukur sesuatu.3.Satuan dapat diterima secara internasional, dimanapun juga semua orangdapat menggunakan sistem satuan ini.Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macamyaitu :1.Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karenadiperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contohadalah massa. Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukurdengan menggunakan neraca.Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri2

2.Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan.Dalam hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misalkalkulator. Contoh besaran non fisika adalah Jumlah.Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi dua :1. Besaran PokokBesaran pokok adalah besaran yang satuannya ditetapkan terlebih dahuludan besaran pokok ini tidak tergantung pada satuan-satuan besaran lain. Dalamfisika, besaran pokok dan satuan dalam SI (Satuan Internasional).Gambar 1.1 Tabel Besaran Pokoka. PanjangSatuan standar untuk panjang dalam sistem SI adalah meter. Satuan meterini berasal dari Perancis. Pada awalnya, satu meter standar ditetapkan samadengan u jarak dari kutub utara ke khatulistiwa sepanjang meredian yanglewat Paris.b. MassaSatuan standar untuk massa dalam sistem SI adalah kilogram (kg). Massastandar adalah massa silinder platina Iridium yang disimpan di TheInternasional Bereau of Weight and Measures di Sevres.Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri3

c. WaktuSatuan waktu baku adalah sekon. Pada awalnya, sekon standar ditetapkanberdasarkan putaran bumi mengelilingi porosnya, yaitu waktu satu hari.Waktu putaran bumi mengelilingi porosnya tidak sama dari waktu ke waktusehingga digunakan waktu rata-rata dalam satu tahun, disebut hari rata-ratamatahari. Satu sekon standar diperoleh sama denganu hari rata-ratamatahari. Pengukuran yang lebih teliti menunjukkan bahwa hari rata-ratamatahari itu berubah-ubah nilainya dari waktu ke waktu. Definisi ini dinilaikurang praktis dan sekarang disepakati yang setara ( Sumartono, 1994).d. Kuat Arus ListrikSatuan baku kuat arus listrik dalam sistem SI adalah ampere atau disingkatA.e. SuhuSatuan baku suhu dalam sistem SI adalah Kelvin atau disingkat K. Dalamkehidupan sehari-hari sering digunakan satuan suhu adalah derajat Celsius(oC), derajat Fahrenheit (oF) dan derajat Reamur (oR). Suhu atau sering jugadisebut temperatur adalah ukuran panas atau dinginnya suatu benda.Alatuntuk mengukur suhu suatu benda disebut termometer. Jenis termometer yangsering digunakan adalah termometer Celsius, Fahrenheit dan Reamur.Skala suhu Celsius dibuat dengan mendefinisikan suhu titik es atau titikbeku air normal sebagai nol derajat Celsius (0oC) dan suhu titik uap atau titikdidih normal air sebagai 100oC. Skala suhu Fahrenheit dibuat denganmendefinisikan suhu titik es sebagai 32oF dan suhu titik uap sebagai212oF.Skala suhu Reamur dibuat dengan mendifinisikan suhu titik es sebagai0oR dan suhu titik uap sebagai 80oR.Hubungan antara suhu Fahrenheit tF dan suhu Celsius tC adalah:Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri4

Hubungan antara suhu Fahrenheit tF dan suhu Reamur tR adalah:Skala suhu absolut dinamakan skala Kelvin. Satuan suhu Kevin adalahkelvin (K). Perubahan suhu 1 K identik dengan perubahan suhu 1 oC.Hubungan antara suhu Kelvin T dan suhu Celsius tC adalah:T tf.C 273,15Jumlah ZatSatuan baku jumlah zat dalam SI adalah mol.g.Intensitas CahayaSatuan baku intensitas cahaya dalam sistem SI adalah kandela. Kandelaberasal dari kata Candle (bahasa Inggris) yang berarti lilin.2.Besaran TurunanBesaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan dari besaranpokok. Demikian pula satuan besaran turunan adalah satuan yang dapatditurunkan dari satuan besaran pokok. Misalnya, satuan luas dari suatudaerah empat persegi panjang. Luas daerah empat persegi panjang adalahpanjang kali lebar. Jadi satuan luas adalah satuan panjang dikalikan satuanlebar atau satuan panjang dipangkatkan dua, m2. Satuan volume suatu balokadalah satuan panjang dikalikan satuan lebar dikalikan satuan tinggi atausatuan panjang dipangkatkan tiga, m3. Satuan kecepatan adalah satuanpanjang dibagi satuan waktu, m/s atau ms-1Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri5

Gambar 1.2. Tabel Besaran TurunanB. Penjumlahan VektorBesaran dalam fisika dibedakan menjadi besaran vector dan besaran skalar.Besaran vektor adalah suatu besaran yang mempunyai nilai dan arah, contoh:gaya, tekanan, kecepatan, percepatan, momentum dan sebagainya. Besaran scalaradalah suatu besaran yang mempunyai nilai tetapi tidak mempunyai arah, contoh:suhu, volume, massa, dan sebagainya. Pada besaran skalar berlaku operasi-operasialjabar, tetapi pada besaran vektor operasi-operasi aljabar tidak berlaku. Penulisanbesaran vektor secara internasional disepakati dengan tanda panah di atas lambangatau dicetak tebal sedangkan untuk besaran skalar dicetak biasa. Di samping halini, besaran vektor digambarkan dengan anak panah. Panjang anak panahmenyatakan nilai besar vektor, sedangkan arah mata panah menyatakan arahvectorSebuah vektor dinyatakan berubah jika besar atau arah vektor atau keduanyaberubah. Besar vektor ditulis dengan harga mutlak atau cetak biasa. Contoh 20 Nmaka besar vektor ditulis F atau F 20 satuan.Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri6

1. Metode Penjumlahan VektorDua buah vektor atau lebih dapat dijumlahkan. Hasil penjumlahantersebut disebut vektor resultan. Ada dua macam metode yang digunakan padapenjumlahan vektor, yaitu:a. Penjumlahan Vektor dengan Metode Grafis ( Poligon )Sebagai contoh suatu vektor A ditambah dengan suatu vektor B makavektor resultannya VR. Langkah-langkah penjumlahan vektor secara grafis(metode poligon) adalah sebagai berikut:1.Gambar vektor A sesuai dengan skala dan arahnya2.Gambarvektor B sesuaidenganskaladanarahnyadenganmenempelkan pangkal vektor B pada ujung vektor A .Gambar 1.3. Penjumlahan dua buah vektor A dan B dengan metode grafis(poligon).Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri7

Gambar 1.4. Penjumlahan empat buah vektor A, B, C dan D secara grafis(metode poligon) VR A B C DPenjumlahan dengan metode poligon maka vektor resultan VR adalahsegmen garis berarah dari pangkal vektor A ke ujung vektor B yangmenyatakan hasil penjumlahan vektor A dan B .b.Penjumlahan Vektor dengan Metode Jajaran GenjangPenjumlahan dua buah vektor A dan B dengan metode jajar genjangyaitu dengan cara menyatukan pangkal kedua vektor A dan B , kemudiandari titik ujung vektor A ditarik garis sejajar dengan vektor B dan juga darititik ujung vektor A ditarik garis sejajar dengan vektor B . Vektorresultan VR diperoleh dengan menghubungkan titik pangkal ke titikperpotongan kedua garis sejajar tersebut di atas.Gambar 1.5 Penjumlahan dua buah vektor A dan B dengan metode jajargenjang.Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri8

Besar vektor resultan VR yang ditunjukkan pada Gambar 1.6. di bawahdapat dicari dengan persamaan cosinus berikut ini:Dengan: VR besar vektor resultan, A dan B besar vektor A dan B,α sudut antara vektor A dan B. Arah vektor resultan terhadap salah satuvektor secara matematis dapat ditentukan dengan menggunakan aturansinus. Contoh suatu vektor A ditambah vektor B dan hasil penjumlahan iniadalah vektor C.Gambar 1.6 Penjumlahan dua vektor A dan B menjadi vektor C.Jika vektor A dan vektor B saling tegak lurus maka besar vektorpenjumlahannya C A B dapat ditentukan dengan dalil Phytagoras yaitu:Gambar 1.7 Penjumlahan dua vektor yang saling tegak lurus.Matrikulasi Fisika Dasar Teknik Industri9

c.Metode Penguraian KomponenAlternatif lain menentukan resultan vector bias dengan menguraikansetiap vekto kekomponen x dan y nya.Untuk rumus resultan vektornya menggunakan rumus berikutUntuk mencari sudutnya menggunakan aturan tagen dimana:Contoh Soal.Ada sebuah vector dengan panjang 20 satuan dan membentuk sudut 60º dengansumbu x maka cara penguraiannya adalah sebagai berikut:Penyelesaian :

Modul Program Pembekalan Fisika Dasar ini tepat pada waktunya. Modul Program Pembekalan Fisika Dasar ini berisikan materi-materi tentang dasar fisika dasar yang akan sangat membantu mahasiswa dalam menempuh perkuliahan di Fakultas Teknologi Indutri Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta.