KULIAH FISIKA DASAR I

Saifuddin

SATUAN DASAR FISIKA

BESARAN-BESARAN MEKANIK

DIMENSI BESARAN

CNTH2 PENURUNAN SATUAN

OPERASI VEKTOR

CROSS PRODUCT OF VECTOR

DOT PRODUCT OF VECTOR

KINEMATIKA(GAMBARAN)

PERGESERAN,KECPTN & PERCEPATAN

GERAK RELATIF

GERAK LURUS BERATURAN (GLB)

V = KONSTAN, a = 0

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

V ≠ KONSTAN, a ≠ 0

PERSAMAAN GLBB

DINAMIKA

APLIKASI HUKUM NEWTON

HUKUM NEWTON I

HUKUM NEWTON II

GAYA GESEK

GAYA GESEK STATIS

GAYA GESEK PD BAN MOBIL

HUKUM NEWTON III

F AKSI = - F REAKSI

ENERGI & USAHA/KERJA

USAHA/KERJA (WORK)

USAHA SBG FUNGSI

BBRAPA CNTH USAHA PD BIDANG DATAR

USAHA DGN F KONSTAN

USAHA DGN F TDK KONSTAN

CNTH-CNTH ENERGI/USAHA

Energi

• Energi adalah kemampuan melakukan usahaatau kerja

• Energi dapat merubah bentuk dari suatubentuk ke bentuk yang lain(transformasienergi).ex:minyak tanah menjadi api

• Energi dapat dipindahkan dari satu sistem kesistem yang lain(transfer energi).ex:perbedaantemperatur atau kalor

• Energi adalah suatu kuantitas yangkekal,dapat berubah bentuk,dan dapat pindahdari satu sistem ke sistem yang lain akantetapi jumlah keseluruhan adalah tetap

• Energi adalah besaran skalar, tidak dapatdibentuk dari nol dan juga tidak dapatdimusnahkan. Kita hanya dapat merubahbentuk energi atau memindahkannya.

Energi kinetik(Ek)

• Ek sebuah benda adalah kemampuan bendatersebut melakukan usaha karena bergerak.Jika benda bermassa m mempunyai kecepatanv, maka Ek adalah:

Ek = ½ m v2 satuannya joule

Contoh soal

• Sebuah elektron yang massanya 9.1x10-31 kg dan kecepatannya 3x107 m/s memiliki nergikinetik sebesar

• Jawab.

• Ek = ½ mv2 = ½ (9.1x10-31 kg) x (3x107 m/s)2

= 4.1x10-16 joule

MOMENTUM &TUMBUKANMOMENTUM (P)

IMPULS (I)Impulse of ForceThe impulse of force is commonly used to calculate forces in collisions.

Active formulaImpulse = Average force x time = mass x change in velocity

Enter data below and then click on the desired quantity in the active formula above. Impulse = FaverageΔt = mΔv

Impulse=N sFavg=NΔt =sm=kgΔv=m/sInitialvelocityvi=m/sFinal velocityvf=m/s

You may change the paramater values and then click on the active text of the quantity you wish to calculate. Values will not be forced to be consistent until you click on the text for some quantity to calculate. Suggested exercises: explore the effect of initial and final velocities which are of opposite sign (i.e., a collision which reverses the direction of the motion). Note that increasing the time for the collision decreases the average impact force.

TUMBUKAN (COLLISION)

TUMBUKAN 1 DIMENSITUMBUKAN ELASTIS (e = 1)

BERLAKU :1.HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM2.HUKUM KEKEKALAN EK

CNTH RUTHERFORD SCATTERING

PERSAMAAN JMLAH KJDIAN TMBUKAN PRTIKEL ALPHA

TUMBUKAN TAK ELASTIS (INELASTIC COLLISION)

GERAK ROTASI/MELINGKAR

ANALOGI GRK LURUS DGN GRK MELINGKAR

GAYA SENTRIPETAL

MOMEN INERSIA

ROTASI,USAHA & ENERGI

ENERGI KINETIK (Ek) ROTASI

MOMENTUM ANGULER

KESETIMBANGAN

• Dua syarat yang diperlukan agar benda tegarsetimbang stabil adalah

1. Gaya eksternal neto yang bekerja pada benda harusnol :

Fnetto =0

2. Torsi eksternal neto terhadap titik manapun harus nol :

τnetto =0

Pernyataan lain untuk syarat kedua adalah bahwa jumlahtorsi yang berusaha menghasilkan rotasi searah jarumjam terhadap titik manapun harus sama denganjumlah torsi yang berusaha menghasilkan rotasiberlawanan jarum jam terhadap titik tersebut.

Contoh Soal1. Suatu benda tegar dg berat sendiri dpt diabaikanditumpu di ttk O dan diberi beban yg beratnya 90 N di ujung A. Tentukan berat wB dari benda kedua ygharus dit4kan di ujung B batang dlm keadaanseimbang, dan tentukan gaya F dari tumpuannbatang di ttk O

F

wA= 90 N

B

1,0 m 1,8 m

O

wB

GELOMBANG MEKANIS

GELOMBANG TRANSVERSAL

KECEPATAN RAMBAT GELOMBANG

OSILASI HARMONIK

GELOMBANG BERDIRI

KONSEP FLUIDA

STATIKA FLUIDAStatic Fluid Pressure The pressure exerted by a static fluid depends only upon the depth of the fluid, the

density of the fluid, and the acceleration of gravity.

The pressure in a static fluid arises from the weight of the fluid and is given by

the expression

Pstatic fluid = ρghwhere

ρ = m/V = fluid density

g = acceleration of gravity

h = depth of fluid

The pressure from the weight of a column of liquid of area A and height h is

The most remarkable thing about this expression is what it does not include.

The fluid pressure at a given depth does not depend upon the total mass or

total volume of the liquid. The above pressure expression is easy to see for

the straight, unobstructed column, but not obvious for the cases of different

geometry which are shown.

Statika fluida, kadang disebut jugahidrostatika, adalah cabang ilmu yangmempelajari fluida dalam keadaan diam, danmerupakan sub-bidang kajian mekanika fluida.Istilah ini biasanya merujuk pada penerapanmatematika pada subyek tersebut. Statikafluida mencakup kajian kondisi fluida dalamkeadaan kesetimbangan yang stabil.Penggunaan fluida untuk melakukan kerjadisebut hidrolika, dan ilmu mengenai fluidadalam keadaan bergerak disebut sebagaidinamika fluida.

• Tekanan hidrostatikSevolume kecil fluida pada kedalaman tertentu dalamsebuah bejana akan memberikan tekanan ke atasuntuk mengimbangi berat fluida yang ada di atasnya.Untuk suatu volume yang sangat kecil, tegangan adalahsama di segala arah, dan berat fluida yang ada di atasvolume sangat kecil tersebut ekuivalen dengan tekananyang dirumuskan sebagai berikut dengan (dalamsatuan SI).

Pstatic fluid = ρgh

• P adalah tekanan hidrostatik (dalam pascal);• ρ adalah kerapatan fluida (dalam kilogram per meter kubik);• g adalah percepatan gravitasi (dalam meter per detik kuadrat);• h adalah tinggi kolom fluida (dalam meter).

Dinamika fluida adalah subdisiplin dari mekanika fluidayang mempelajari fluida bergerak. Fluida terutama cairandan gas. Penyelsaian dari masalah dinamika fluida biasanyamelibatkan perhitungan banyak properti dari fluida, sepertikecepatan, tekanan, kepadatan, dan suhu, sebagai fungsiruang dan waktu. Disiplini ini memiliki beberapa subdisiplintermasuk aerodinamika (penelitian gas) dan hidrodinamika(penelitian cairan). Dinamika fluida memliki aplikasi yangluas. Contohnya, ia digunakan dalam menghitung gaya danmoment pada pesawat, mass flow rate dari petroleumdalam jalur pipa, dan perkiraan pola cuaca, dan bahkanteknik lalu lintas, di mana lalu lintas diperlakukan sebagaifluid yang berkelanjutan. Dinamika fluida menawarkanstruktur matematika yang membawahi disiplin praktistersebut yang juga seringkali memerlukan hukum empirikdan semi-empirik, diturunkan dari pengukuran arus, untukmenyelesaikan masalah praktikal.

Mekanika fluida adalah subdisiplin darimekanika kontinum yang mempelajari fluida(yang dapat berupa cairan dan gas). Mekanikafluida dapat dibagi menjadi fluida statik danfluida dinamik. Fluida statis mempelajarifluida pada keadaan diam sementara fluidadinamis mempelajari fluida yang bergerak

TEKANAN HIDROSTATIS

MENGUKUR TEKANAN ATMOSFIR

GAYA ARCHIMEDES

HUKUM PASCAL

HIDRAULIC PRESS

Contoh :

Suatu pipa kapiler dimsukkan ke dlam sebuahbak yg berisi zat cair dg massa jenisnya 1000 kg/m3. jari2 pembuluh pipa kapiler 10 cm dansudut kontaknya antara dinding pipa dg zat cairadalah 300. Jika tegangan permukaan zat cair0,068 N/m serta gravitasi bumi 10 m/s2. Tentukanperbedaan tinggi permukaan zat cair antara didlm dg di luar pipa.

DINAMIKA FLUIDA (ALIRAN FLUIDA)Dinamika mmbahas tentang :

1. Hukum Kontinuitas

2. Hukum BernoullyBentuk aliran Laminer ( Garis lurus) Turbulance (Bergolak)

HUKUM KONTINUITASA1.v1 =A2.v2

A = Luas penampang pipa(m2 )

v = Kecepatan aliaran dlm pipa (m/s)r = Jari2 pipa (m2)h = Ketinggian di atas permukaan tnh (m) P = Tekanan Fluida (Newton/m2 )atau Pascal

PERSAMAAN BERNOULLY

ALIRAN KENTALKekentalan merupakan gesekan antara satu bagiandg bagian lainnya di dlm fluida. Setiap fluida baik gasmaupun zat cair memiliki sifat kekentalan, krnpartikel2 di dlmnya bertumbukan.

Persamaan Viscositas/Kekentalan

=Viscositas (N/m2 .s)A= Luas penampang pipaL = Jarak anatra permukaan dg dasar fluida (m)V = Kecepatan aliran (m/s)F = Gaya gesek yg berlawanan dg gerak fluida (N)

Berdasarkan eksperimen, ada 4 Faktor yg menentukanaliaran bersifat laminer atau turbulance., kombinasi dr4 faktor tsb disebut dg bilangan Reynol (Nr ), yaitu :

r

Dimana :ρ= Kerapatan fluida/massa jenis fluida (kg/m3 )v= Kecepatan aliran (m/s)D= Garis tengah/diameter pipa (m)

= Viscositas/kekentalan (N/m2 .s)

Nr = 0 s.d 2000 (Bersifat laminer) Nr > 3000 (Bersifat turbulence/bergolak) Nr antara 2000 s.d 3000 (Bersifat transisi/dr laminer ke turbulance &

sebaliknya)

ELASTISITAS

Surface Tension

The cohesive forces between liquid molecules are responsible for the phenomenon

known as surface tension. The molecules at the surface do not have other like

molecules on all sides of them and consequently they cohere more strongly to

those directly associated with them on the surface. This forms a surface "film"

which makes it more difficult to move an object through the surface than to move it

when it is completely submersed.

Surface tension is typically measured in dynes/cm, the force in dynes required to

break a film of length 1 cm. Equivalently, it can be stated as surface energy in ergs

per square centimeter. Water at 20°C has a surface tension of 72.8 dynes/cm

compared to 22.3 for ethyl alcohol and 465 for mercury.

GAS IDEALHUKUM GAS IDEAL

DIAGRAM PVT

PROSES ADIABATIK

TERMODINAMIKA TEMPERATUR

TEORI KINETIK GAS

ENERGI KINETIK TEMPERTUR

HUKUM I TERMODINAMIKA

HUKUM II TERMODINAMIKA

SILKUS CARNOT

SILKUS OTTO

PANAS & PROSES MESIN

GRAFIK PVT SIKLUS MESIN PANAS

ANALISIS SIKLUS MESIN PANAS

POMPA PANAS

TRANSFER PANAS

DARI DINGIN KE PANAS

MESIN DIESEL

a. Percepatan sudutnyab. Jumlah putaran yg ditempuh rodaPenye :ω0 = 0, ωt = 20 rad/s, t= 10 sDit ;a. Percepatan sudut (alfha)b. Jumlah putaran (Θ)

a. ωt = ω0 + (alfha). T20 rad/s = 0 + (alfha) (10 s)

alfha = 20rad/s / 10 s = 2 rad/s2

b. Θ= ω0. t + ½ (alfha). t2

= 0 (10S) + ½ (2rad/S2 ). (10s)2

= 0 + rad/s2 100 s2 = 100 rad.

2. Sebuah poros motor listrikdipercepat dari keadaan diam sampai

kecepatan angulernya 1020 rpm dalam waktu 6 detik. Hitung :

Percepatan angulernyaPutaran yg dilakukan sampai

kecepatan tsb.

3. Sebuah mobil melaju di sebuah tikunganberbentuk ¼ lingkaran dg jari2 20 m dankecepatannya 8 m/s. Hitunglah percepatansentripetalnya & gaya sentripetalnya( massa mobil1/2 ton)

4. Sebuah bola pejal bermassa 4 kg berjari-jari 20 cm menggelinding di atasbidang datar dg kecepatan linier 2 m/s. Tentukan energi kinetik total bola tsb

Sebuah bola bermassa 200 gram dg kecepatan 5 m/s. Setelah dipukul bola bergerak dg kecepatan 10 m/s. Tentukan :a.Perubahan momentumb. Gaya yg bekerja pada bola, jika lamanya pemukulmenyentuh bola 0,08 s. Penyelesaian :Dik :m = 200 gram = 0,2 kg, v0 = 5m/s, vt = 10 m/sDit :a. Delta p (∆p). b. F jika ∆t = 0,08 s

a. ∆p = m(vt - v0 )= 0,2 kg (10m/s - 5 m/s)= 1 kg.m/sb. F. ∆t = ∆p

F = ∆p / ∆t = 1 kg.m/s / 0,08 s = 12,5 N