Fisika Dasar (Basic Physics)

Pengukuran (Measurement)

Kali ini kita copas materi dasar ilmu fisika. Dasar banget. Mungkin ada yang lupa, bisa flashback ke sini. Kalau mau cek tabel konversi bisa download disini. 

Besaran Pokok Dalam Fisika

Dalam sistem Internasional (SI) terdapat: 7 buah besaran dasar berdimensi dan 2 buah tambahan yang tidak berdimensi.

BESARAN POKOK	SATUAN SI
	Nama			Lambang	Dimensi
1.      Panjang	Meter			m	L
2.      Massa	Kilogram			kg	M
3.      waktu	Sekon			s	T
4.      Arus listrik	Ampere			A	I
5.      Suhu	Kelvin			K	q
6.      Jumlah zat	Mol			mol	N
7.      Intensitas cahaya	Kandela			cd	J
BESARAN TAMBAHAN		SATUAN SI
1.      Sudut datar		radian	rad
2.      Sudut ruang		steradian	sr

Besaran Turunan

BESARAN TURUNAN	SATUAN SI
1.      Energi	Joule	J
2.      Gaya	Newton	N
3.      Daya	Watt	W
4.      Tekanan	Pascal	Pa
5.      Frekuensi	Hertz	Hz
6.      Beda Potensial	Volt	V
7.      Muatan listrik	Coulomb	C
8.      Fluks magnet	Weber	Wb
9.      Tahanan listrik	Farad	F
10.  Induksi magnetik	Tesla	T
11.  Induktansi	Henry	Hb
12.  Fluks cahaya	Lumen	Lm
13.  Kuat penerangan	Lux	Lx

Sistem Satuan

	Dinamis Besar  (MKS)	Dinamis Kecil (CGS)
1.      Panjang	Meter	cm
2.      Massa	Kg	gr
3.      Waktu	S	s
4.      Gaya	newton	dyne
5.      Usaha	N.m = joule	dyne.cm = erg
6.      Daya	joule/s	erg/s

SISTEM SATUAN BRITANIA (BRITISH SYSTEM)

Sistem Satuan	British
1.      Panjang	foot ( kaki )
2.      Massa	slug
3.      Waktu	Sec
4.      Gaya	pound ( lb )
5.      Usaha	ft.lb
6.      Daya	ft.lb/sec

Awalan Yang Digunakan Dalam S.I.

AWALAN	SIMBOL	FAKTOR
Kilo	K	10 3
Mega	M	10 6
Giga	G	10 9
Tera	T	10 12
Milli	m	10 -3
Mikro	m	10 -6
Nano	n	10 -9
Piko	p	10 -12
Fento	f	10 -15
Ato	a	10 -18

 

Konversi Satuan

Jika dalam suatu pengukuran benda A.

A = 127 cm = 1270 milimeter = 1,27 x 10⁶ mikrometer

Nilai besaran A adalah 127 apabila dinyatakan dalam cm,

Nilai besaran A adalah 1270 apabila dinyatakan dalam mm,

Nilai besaran A adalah 1,27 apabila dinyatakan dalam meter dan seterusnya.

Jadi satuan yang dipakai menentukan besar-kecilnya bilangan yang dilaporkan.

Mengapa satuan cm dapat di ganti dengan m, mm, atau mikron ?

Jawabannya, karena keempat satuan itu sama dimensinya, yakni berdimensi panjang.

Dimensi

Ada dua macam dimensi yaitu :Dimensi Primer dan Dimensi Sekunder

·         Dimensi Primer yaitu:

M : untuk satuan massa.

L : untuk satuan panjang.

T : untuk satuan waktu.

·         Dimensi Sekunder adalah dimensi dari semua besaran yang dinyatakan dalam massa, panjang dan waktu.

contoh : - Dimensi gaya : M L T^-2

              - Dimensi percepatan : L T^-2

Catatan : Semua besaran fisis dalam mekanika dapat dinyatakan dengan tiga besaran pokok ( Dimensi Primer ) yaitu panjang, massa dan waktu.

Kegunaan dimensi :

Untuk Checking persamaan-persamaan fisika, dimana dalam setiap persamaan dimensi ruas kiri harus sama dengan dimensi ruas kanan.

Contoh :

1.      F = m . a

gaya = massa x percepatan = kg . m/s²

          = ( M )( L T^-2 )

          = M L T^-2

2.      Ep = m.g.h = kg. m/s².m = kg.m²/s²

        =ML²T^-2

Penetapan Satuan

1. Satu meter adalah 1.650.763,73 kali panjang gelombang cahaya merah jingga yang dipancarkan isotop Krypton 86.

2.  Satu kilogram adalah massa sebuah Silinder Platina Iridium yang aslinya disimpan di Biro Internasional tenyang berat dan ukuran di Serves, Perancis.

3.  Satu sekon adalah 9.192.631.770 kali perioda getaran pancaran yang dikeluarkan atom Cesium 133.

4. Satu Ampere adalah Jumlah muatan listrik satu Coulomb (1 coulomb = 6,25.10¹⁸ elektron) yang melewati suatu penampang dalam 1 detik.

5.  Suhu titik lebur es pada 76 cm Hg adal : T = 273,15⁰ K, Suhu titik didih air pada 76 cm Hg adalh : T = 373,15⁰ K.

6.  Satuan Kandela adalah benda hitam seluas 1 m² yang bersuhu Hk lebur platina (1773 C) akan memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya sebesar 6 x 105 kandela.

7. Satu mol zat terdiri atas 6,025 x 10²³ buah partikel. (6,025 x 10²³ disebut dengan bilangan avogadro).

Macam-macam Alat Ukur

1.      Mistar :	untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,5 mm.
2.      Jangka sorong :	untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian       0,1 mm.
3.      Mikrometer :	untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,01mm.
4.      Neraca :	untuk mengukur massa suatu benda.
5.      Stop Watch :	untuk mengukur waktu mempunyai batas ketelitian 0,01 detik.
6.      Dinamometer :	untuk mengukur besarnya gaya.
7.      Termometer :	untuk mengukur suhu.
8.      Higrometer :	untuk mengukur kelembaban udara.
9.      Ampermeter :	untuk mengukur kuat arus listrik.
10.  Ohm meter :	untuk mengukur tahanan ( hambatan ) listrik
11.  Volt meter :	untuk mengukur tegangan listrik.
12.  Barometer :	untuk mengukur tekanan udara luar.
13.  Hidrometer :	untuk mengukur berat jenis larutan.
14.  Manometer :	untuk mengukur tekanan udara tertutup.
15.  Kalorimeter :	untuk mengukur besarnya kalor jenis zat.

Angka Penting

 “Hasil pengukuran dalam fisika tidak pernah eksak, selalu terjadi kesalahan pada waktu mengukurnya. Kesalahan ini dapat diperkecil dengan menggunakan alat ukur yang lebih teliti.

1. Semua angka yang bukan nol adalah angka penting.

Contoh : 14,256 (5 angka penting).

2. Semua angka nol yang terletak di antara angka-angka bukan nol adalah angka penting. Contoh : 7000,2003 (8 angka penting).

3. 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).

4. Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir dan tidak dengan tanda desimal adalah angka tidak penting.

Contoh : 3500000 (2 angka penting).

5. Angka nol yang terletak di depan angka bukan nol yang pertama adalah angka tidak penting.

Contoh : 0,0000352 (3 angka penting).

Ketentuan - Ketentuan Pada Operasi Angka Penting :

1. Hasil operasi penjumlahan dan pengurangan dengan angka-angka penting hanya boleh terdapat SATU ANGKA TAKSIRAN saja.

Contoh :  2,34       angka 4 taksiran

0,345  +     angka 5 taksiran

               2,685      angka 8 dan 5 ( dua angka terakhir ) taksiran.

             maka ditulis : 2,68

(Untuk penambahan/pengurangan perhatikan angka dibelakang koma yang paling sedikit).

               13,46        angka 6 taksiran

 2,2347 - angka 7 taksiran

               11,2253   angka 2, 5 dan 3 ( tiga angka terakhir ) taksiran

                                maka ditulis : 11,22

2. Angka penting pada hasil perkalian dan pembagian, sama banyaknya dengan angka penting yang paling sedikit.

Contoh :   8,141         ( empat angka penting )

0,22        x  ( dua angka penting )

                1,79102

                Penulisannya : 1,79102 ditulis 1,8 ( dua angka penting )

                   1,432       ( empat angka penting )

2,68  :             ( tiga angka penting )

                0,53432

                Penulisannya : 0,53432 di tulis 0,534 ( tiga angka penting )

3. Untuk angka lebih dari 5 atau dibulatkan ke atas, sedangkan angka kurang dari 5 dihilangkan.

4. Untuk angka 5, jika sebelumnya angka ganjil dibulatkan ke atas, jika sebelumnya angka genap dihilangkan.

Notasi Ilmiah

Untuk mempermudah penulisan bilangan-bilangan yang besar dan kecil digunakan Notasi Ilmiah atau Cara Baku.

                                       p . 10 ⁿ

dimana : 1,   p,   10 ( angka-angka penting )

              10ⁿ disebut orde

                     n bilangan bulat positif atau negatif

contoh :  - Massa bumi            =  5,98 . 10 ²⁴ kg

              - Massa elektron        =  9,1 . 10 ^-31kg

              - 0,00000435             =  4,35 . 10 ^-6

              - 345000000              =  3,45 . 10 ⁸

Besaran Vektor dan Skalar

Selain besaran pokok dan turunan, jenis besaran lain yaitu besaran vektor dan skalar. Besaran vektor adalah besaran yang memiliki nilai dan arah, sedangkan besaran skalar adalah besaran yang hanya memiliki nilai saja tidak memiliki arah. Contoh besaran vektor dan skalar:

Besaran vektor	Besaran skalar
Perpindahan Kecepatan Percepatan Gaya Rapat arus listrik Medan listrik Medan magnet	Jarak Kelajuan Perlajuan Tekanan Arus listrik Massa Usaha

Penulisan Notasi Vektor

Vektor dituliskan dengan simbol anak panah. Panjang anak panah menunjukkan nilai vektor sedangkan tanda panah menyatakan arah vektor. Notasi vektor dituliskan dengan cara :

a.       Ditulis dengan huruf tebal, contoh vektor A ditulis A

b.      Ditulis dengan huruf yang diatasnya diberi tanda panah ( ⃗)

Contoh:

                  Nilai vektor

                              A

Titik tangkap                    arah vektor/ujung vektor

     Vektor

Dua buah vektor dikatakan sama apabila nilai (panjang) dan arahnya sama

Contoh :               

                              A                     maka vektor A  sama dengan vektor B

                              B

Tetapi apabila nilainya sama tetapi arahnya berlawanan maka kedua vektor itu tandanya berlawanan.

Contoh :

                             

A                     Maka vektor A berlawanan dengan    vektor

B                                 atau  A  = - B  (tanda (-) menunjukkan arah vektor bukan nilai).

Operasi Vektor

a.       Melukiskan Penjumlahan dan Pengurangan vektor.

Secara grafis penjumlahan dua buah vektor dapat digambarkan sebagai berikut :

1). Lukislah vektor pertama  sesuai nilai dan arahnya.

2).Letakkan titik tangkap vektor kedua di ujung vektor pertama sesuai dengan nilai dan arahnya.

Contoh :

1)      Penjumlah dua atau tiga buah vektor yang terletak segaris.

Jika diketahuai vektor A, B da C sebagai berikut :

                        A                     B                                 C

 

a). A  +  B                   A         B

                                                A + B

b). A  +  C                               C         A

                        A+C

c).  A – B                -B            A

      A – B

2)      Penjumlahan dan Pengurangan Vektor dalam satu bidang datar

Hasil penjumlahan dan pengurangan vektor disebut resultan vektor.  Semisal kita memiliki vektor sebagai berikut :

 

                       

                                                     F₃                    

                                                                

     F₁

F₂

Untuk melukiskan penjumlahan  sejumlah vektor diatas dapat digunakan dua metode yaitu metode poligon dan metode jajaran genjang.

a).    Metode Poligon

Secara grafis penjumlahan dan pengurangan dengan metode poligon adalah sebagai berikut :

Contoh  

a.  F₁ + F₂                                     c. F₁ +  F₂ +  F₃

                        F₂                                                        F₂

F₁                                                             F₁

                 F₁+F₂                                                                          F₃

b.. F₁  - F₂ =…                                         F₁ +  F₂ +  F₃

                 -F₂

F₁- F₂                   F₁

b. Metode jajaran genjang

Cara melukiskan resultan vektor dengan metode jajaran genjang adalah sebagai berikut :

-        Letakkan titik tangkap vektor 1 dan 2 pada satu titik sesuai nilai dan arah masing –masing vektor.

-        Tariklah garis dari ujung vektor satu sejajar dengan vektor yang lain dan sebaliknya.

-        Tariklah garis dari titik pangkal kedua vektor sampai ke titik potong garis sejajar vektor tersebut.

Contoh :

1). F₁ + F₂

 F₁

                                          F₁+F₂

                                           F₂

2).  F₁ -  F₂

F₁

                           F₁ – F₂

          -F₂

3). F₁ + F₂ + F₃           F₁

                                   

       (F₁+F₂)+F₃

               F₃

b.      Menentukan Nilai dan arah Resultan Vektor

1)      Penjumlahan dan pengurangan dua buah vektor yang membentuk sudut tertentu

Dua vektor F₁ dan F₂ yang saling mengapit sudut a seperti pada gambar maka besar resultan kedua vektor tersebuta adalah :

  F₁                             

                                        

R

                 a                      (180-a)

                             b                  F₂

F₁ +  F₂ = R

Secara metematis nilai Resultan ( R ) diselesaikan dengan rumus aturan cosinus sebagai berikut :

2)      Arah Vektor Resultan

                                      C      

R               F₁                         

                 a                    (180-a)             

              A                        b                 B 

    F₂

Perhatikanlah segitigaa ABC diatas, dengan menggunakan rumus aturan sinus maka diperoleh rumusan sebagai berikut :

                        dimana adalah sudut yang menunjukkan arah Vektor Resultan

contoh :

dua buah gaya F₁dan F₂ masing – masing besarnya 50 N dan 30 N saling mengapit sudut 60⁰. tentukan arah dan resultan kedua vektor tersebut ?

diketahui :

            F₁ = 50 N

            F₂ =  30  N

            a  = 60⁰

Ditanya : R   dan b  ……?

Jawab :

arah vektor resultan adalah

jadi resultanyaa 70 N ke arah 38,2⁰ terhadap F₂.

c.       Menguraikan vektor dan perpaduan vektor

a.       Menguraikan Vektor

Jika dua buah vektor atau lebih dapat diresultan menjadi satu buah vektor resultan maka berlaku juga sebaliknya. Sebauh  vektor dapat diuraikankembali menjadi  dua buah vektor yang   disebut vektor komponen. Vektor  dapat diproyeksikan pada sumbu koordinat X, Y atau kartesian. Uraian vektor pada sumbu Y di sebut komponen Vektor sumbu Y demikian halnya dengan sumbu X,  vektor komponennya disebut komponen vektor sumbu X.

Perhatikanlah cara menguraikan sebauh vektor atau lebih pada sumbu X dan sumbu Y berikut :

Y

 

           

F_y                  F

            a                     

                               F_x              X

     F_x  = komponen vektor F pada sumbu X

     F_y  = komponen vektor F pada sumbuY

a       = suduat antara F dan  F_x

maka dapat diruliskan besar komponen vektornya adalah:

F_x =  F. cos a

F_y =  F. sin a

Uraian Vektor Pada Sistem Koordinat Ruang ( x, y, z )

Telah kita  lihat bagaimana suatu vektor diuarikan atas komponen-komponen pada sumbu x dan sumbu y. Untuk vektor yang terletak dalam ruang (3 dimensi), maka vektor dapat diuraikan atas komponen-komponen pada sumbu x, y dan z.

a, b, g = masing-masing sudut antara vektor A               dengan sumbu-sumbu x, y dan z  = x + y + z                  atau  = / x / + / y / + / z / / x / =  cos a / y / =  cos b / z  / =  cos g

Besar vektor A

dan , ,  masing-masing vektor satuan pada sumbu x, y dan z

Vektor Satuan.

Vektor-vektor disebut vektor satuan karena besar ketiga vektor ini sama dengan 1.

 = 1

PERKALIAN VEKTOR.

a.       Perkalian vektor dengan skalar.

Suatu vektor jika dikalikan dengan suatu besaran skalar maka hasilnya adalah suatu vektor.

Contoh : Mengalikan vektor  dengan suatu skalar k hasilnya adalah suatu vektor

               pula yang besarnya :

              k  dan arahnya searah dengan  jika k > 0 berlawanan dengan  jika k < 0

b.      Perkalian vektor dengan vektor.

Dalam perkalian vektor dengan vektor, kita mengenal dua bentuk perkalian , yaitu :

1. Perkalian titik (DOT PRODUCT)

2. Perkalian silang (CROSS PRODUCT)

Dalam Perkalian Titik antara vektor A dengan vektor B akan diperoleh besaran skalar.

Contoh : ·  = C

C besaran skalar yang besarnya C = / / · / / cos q

dengan q adalah sudut antara  dengan

Dalam fisika misalnya, gaya ( F ), perpindahan (x) dan kerja (W) maka :  

W = ·  = / / · / / cos q

Dalam Perkalian Silang antara vektor A dengan vektor B akan diperoleh besaran vektor.

Contoh :  x  =

 besaran skalar yang besarnya  = / / x / / sin q

dengan q adalah sudut antara  dengan

Arah dari vektor  selalu tegak lurus bidang yang dibentuk oleh vektor  dan , menurut aturan sekrup kanan.

Dari vektor  diputar ke vektor .

Catatan :  x  x

                [  x  ] = - [  x  ]

Contoh besaran fisika yang merupakan hasil perkalian vektor adalah : luas, momen gaya dan gaya Lorentz.

Operasi Vektor Pada Vektor Satuan.

Penjumlahan.

4 + 3 + 5 + 3 - 5 - 4  = ( 4 - 3 ) + ( 3 - 5 ) + ( 5 - 4 )

= 7 - 2 +

Perkalian.

DOT PRODUCT

Sejenis · = · cos 0o = ( 1 ) · ( 1 )  ( 1 ) =   1

Tak Sejenis ·  = ·  cos 90o = ( 1 ) · ( 1 )  ( 0 ) =   0

CROSS PRODUCT

Sejenis x = · sin 0o = ( 1 ) · ( 1 )  ( 0 ) =   0	Tak Sejenis Untuk mendapatkan hasil perkaliannya dapat digunakan diagram berikut ini.                                         + Perjanjiaan tanda: - Untuk putaran berlawanan arah jarum jam, tanda NEGATIF. - Searah jarum jam, tanda POSITIF.

Terima kasih kepada Ibu Diah S., sudah kasih materinya^^)/  
[Bar.]