Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB
J U R U S A N T E K N I K S I P I L UNIVERSITAS BRAWIJAYA Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB TKS-4101: Fisika
Kontrak Kuliah dan Pendahuluan
1
Mata Kuliah : Fisika (3 sks) Semester : I Prasyarat : Tidak ada Praktikum : Praktikum Fisika Dosen Pengampu: Rahayu Kusumaningrum, M.Sc. Kompetensi :
1. Mahasiswa memperoleh pengertian dasar tentang sifat fisik bahan bangunan, hukum-hukum alam, kaitannya dengan perhitungan
mekanika teknik maupun untuk penyelesaian problem dalam bidang
teknik sipil2. Mahasiswa memperoleh keterampilan praktek pembuktian hukum- hukum alam, sifat-sifat bahan dengan menggunakan rumus-rumus yang berdasarkan evaluasi statistik. Pustaka yang digunakan
1. Sears, Zemansky. 2007, Univeristy Physics 12 th (with modern physics) San Fransisco : penerbit pearson addison wesley
2. Tripler, Paul A., 1991, Fisika untuk Sains dan Teknik. Worth Publisher, Inc.
2
Minggu Kemampuan yang diharapkan Materi pembelajaran
1. Mengetahui secara umum mengenai kegunaan ilmu fisika di bidang teknik sipil Memahami tentang sistem satuan, besaran serta unit vektor
Pendahuluan Sistem satuan, besaran dan vektor
2. Memahami mengenai pergerakan dalam 1 dimensi, 2 dimensi dan 3 dimensi (Tugas 1) Gerak 1 dimensi, 2 dimensi dan 3 dimensi.
3. Memahami pergerakan penerapan hukum newton Hukum newton
4. Menerapkan hukum newton dalam keseimbangan dan pergerakan dinamis (Tugas 2) (Praktikum 1) Penerapan hukum newton
5. Memahami usaha serta energi akibat suatu gaya dan
mengenal besarnya kekuatan Usaha dan energi
6. Mengerti mengenai potensial energi serta memahami
tentang konservasi energi Energi potensial dan konservasi energi
7. Memahami tentang momentum, impuls dan tumbukan Momentum, impuls
dan tumbukan
8. Quis I
Minggu I - VII
3
Minggu Kemampuan yang diharapkan Materi pembelajaran
9. Memahami tentang rotasi dari benda pejal Rotasi benda pejal
10. Menganalisa pergerakan rotasi yang dinamis Pergerakan rotasi
dinamis
11. Menganalisis kesetimbangan dan elastisitas melalui
praktikum dan teori (Tugas 3) (Praktikum 2) Kesetimbangan dan elastisitas
12. Kekakuan
Hukum hooke dan kekakuan
13. Menganalisis mengenai gerakan periodik melalui contoh kasus Gerakan periodik
14. Memahami mengenai mekanika fluida Mekanika fluida
15. Mengetahui mengenai gelombang mekanik Gelombang mekanik
16. QUIS II Minggu IX - XV
UAS Ujian Akhir Semester
4
Evaluasi
1. Tugas : 35% (Tugas 1, Tugas 2 dan Tugas 3)
2. Keaktifan : 5%
3. Quis I : 15%
4. Quis II : 15%
5. UAS : 30% Lain – lain : Keterlambatan : 15 menit
- Maksimal 2 kali TIDAK MASUK - Soal ujian : Soal bersama - Praktikum pada minggu ke 4 dan minggu ke 11 - Pemilihan ketua kelas - Pembagian Kelompok Kecil @4 orang
- Pembagian Kelompok Praktikum - @Gabungan 2 Kelompok Kecil = 8 orang
5
1. Keterlambatan tidak boleh lebih dari 15
menit. Apabila lebih tidak diperkenankan
untuk masuk ke kelas.2. Didalam kelas, mahasiswa tidak
diperkenankan untuk membuka komputer
dan sejenisnya, seperti laptop, Ipad, tab dsb.3. Aturan no.1 dan 2, dikecualikan bila telah ada pemberitahuan dari dosen pengampu.
4. Di dalam kelas, HP wajib di-silent, dan tidak diperkenankan menerima panggilan HP kecuali dgn ijin dosen.
6
TEKNIK SIPIL
Universitas Brawijaya
Fisika adalah ilmu yang berhubungan dengan: Materi dan energi - Hukum aturan gerakan partikel dan gelombang - Interaksi antar partikel dan radiasi - Sifat – sifat molekul, atom dan inti atom
- Sistem berskala lebih besar (gas, cair dan padat) - Pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif - (Metode Ilmiah).
Fisika dalam Teknik Sipil Sebagai dasar dalam mempelajari gaya-gaya yang bekerja, baik yang bersifat statis maupun dinamis
8
9 MOVIE
11
5 kN 5 kN 5 kN
13
14
15
Model Pengamatan Peristiwa Alam Eksperimen
Pengukuran Besaran Fisika
Apakah yang diukur ?
Pengukuran Kuantitas (Hasil Pengukuran) Alat Ukur
Penyajian Harga Satuan
Standar ukuran Sistem satuan Kalibrasi
Sistem Matrik SI
1.2 BESARAN DAN SATUAN
- Besaran :
Sesuatu yang dapat diukur
dinyatakan dengan angka (kuantitatif) Contoh : panjang, massa, waktu, suhu, dll.
- Mengukur :
Membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan. Besar Fisika dapat terdefinisi jika
nilai
- - ada nilainya (besarnya) - ada satuannya
satuan
1.4 contoh : panjang jalan
10 km
- Satuan : Ukuran dari suatu besaran ditetapkan sebagai satuan.
Contoh : meter, kilometer satuan panjang detik, menit, jam satuan waktu gram, kilogram satuan massa dll.
- Sistem satuan
Ada 2 macam
1. Sistem Metrik :
a. mks (meter, kilogram, sekon)
b. cgs (centimeter, gram, sekon)
2. Sistem Non metrik (sistem British)
TEKNIK SIPIL
Universitas Brawijaya
Faktor Awalan Simbol
18 exa- E
Faktor Awalan Simbol
- 1
- 2
- 3
- 9
- 12
10
senti- c
10
mili- m
- 6
10
mikro- m
nano- n
desi- d
10
piko- p
10
femto- f
10
ato- a
10
2 hekto- h
10
9 giga- G
10
15 peta- P
10
12 tera- T
10
10
10
6 mega- M
10
3 kilo- k
- 15
10
10
1 deka- da
- 18
- Sistem Internasional (SI)
Sistem satuan mks yang telah disempurnakan
yang paling banyak dipakai sekarang ini.
Dalam SI, ada : 7 besaran pokok berdimensi dan; 2 besaran pokok tak berdimensi
TEKNIK SIPIL
Universitas Brawijaya
NO Besaran Pokok Satuan Singkatan 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 θ
6 Intensitas Cahaya Candela cd j
7 Jumlah Zat Mole mol N
7 Besaran Pokok dalam Sistem Internasional (SI) NO Besaran Pokok Satuan Singkatan Dimensi
1 Sudut Datar Radian rad -
2 Sudut Ruang Steradian sr - Besaran Pokok Tak Berdimensi
TEKNIK SIPIL
Universitas Brawijaya
Besaran Fisika
Konseptual Matematis Besaran Pokok Besaran Turunan Besaran SKALAR Besaran VEKTOR : besaran yang ditetapkan dengan suatu standar ukuran
: Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok : hanya memiliki nilai
: memiliki nilai dan arah Definisi standar besaran pokok
- Satu meter adalah panjang lintasan di dalam ruang hampa yang dilalui oleh cahaya dalam selang waktu 1/299,792,458 sekon.
Panjang - meter :
- Satu kilogram adalah massa silinder platinum iridium dengan tinggi 39 mm dan diameter 39 mm.
Massa - kilogram :
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).
Contoh : Kecepatan pergeseran yang dilakukan persatuan waktu
- -1
) satuan : meter per sekon (ms
Percepatan perubahan kecepatan per satuan waktu
- -2
) satuan : meter per sekon kuadrat (ms
Gaya
massa kali percepatan
- -2
satuan : newton (N) = kg m s
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 Simbol Besaran Simbol Pokok Dimensi Pokok Dimensi M Massa Suhu
Q
L Jumlah Zat N Panjang Intensitas T Waktu
J
I Arus listrik
TEKNIK SIPIL
Universitas Brawijaya
Suatu besaran dapat dijumlahkan atau
dikurangkan apabila memiliki dimensi yang sama. Setiap suku dalam persamaan fisika harus memiliki dimensi yang sama.- Dimensi Cara besaran itu tersusun oleh besaran pokok.
- Guna Dimensi :
1. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran
2. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan
- Metode penjabaran dimensi :
1. Dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri
2. Setiap suku berdimensi sama
- Besaran Turunan Besaran yang diturunkan dari besaran pokok.
Contoh :
a. Tidak menggunakan nama khusus NO Besaran Satuan Lambang
1 Gaya Newton N
2 Energi Joule J
3 Daya Watt W
4 Frekuensi Hertz Hz NO Besaran Satuan
1 Kecepatan meter/detik
2 Luas meter
2
b. Mempunyai nama khusus massa volume perpindahan waktu kecepatan waktu
NO Besaran Pokok Rumus Dimensi
1 Luas panjang x lebar [L]
2
2 Volume panjang x lebar x tinggi [L]
3
- -3
- -1
- -2
- -2
- -2
- -1
3 Massa Jenis [M] [L]
4 Kecepatan [L] [T]
5 Percepatan [L] [T]
6 Gaya massa x percepatan [M] [L] [T]
7 Usaha dan Energi gaya x perpindahan [M] [L]2 [T]
8 Impuls dan Momentum gaya x waktu [M] [L] [T]
1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut :
a. Gaya
b. Berat Jenis
c. Tekanan
d. Usaha
e. Daya Jawab :
a. Gaya = massa x percepatan
- -2
= M x LT
- -2 -2
= MLT satuan kgms
- -2
berat Gaya MLT
b. Berat Jenis = = =
3
volume Volume L
- -2 -3
= MLT (L )
- -2 -2 -2
= ML T satuan kgm
1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut :
a. Gaya
b. Berat Jenis
c. Tekanan
d. Usaha
e. Daya Jawab :
- -2 -2 -1 -1
gaya MLT
c. Tekanan = = = MLT satuan kgm s
2
luas L
- -2 2 -2 -2 -2
d. Usaha = gaya x jarak = MLT x L = ML T satuan kgm s
2 -2 2 -1 -2 -1
usaha ML T
e. Daya = = = ML T satuan kgm s waktu T
- -2
2 Energi Kinetik = ½ x massa x kecepatan
- -1) 2
2 T -2
Ketiganya memiliki dimensi yang sama identik
Kalor = 0.24 x energi = ML
2 T -2
Energi = ML
2 T -2
b. Usaha = ML
Keduanya (Ep dan Ek) mempunyai dimensi yang sama keduanya identik
= ML
= M x (LT
2
Energi Kinetik : Ek = ½ mv
2 T -2
x L = ML
a. Energi Potensial : Ep = mgh Energi potensial = massa x gravitasi x tinggi = M x LT
b. Usaha/Energi dan Kalor Jawab :
a. Energi Potensial dan Energi Kinetik
2. Buktikan besaran-besaran berikut adalah identik :
2 T -2
Perioda ayunan sederhana T dinyatakan dengan rumus berikut ini : l T
2 g
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
L Dimensi perioda [T] :
T
2 LT
L
Dimensi panjang tali [l] :
- 2
LT
T Dimensi percepatan gravitasi [g] : : tak berdimensi
Model Peristiwa Alam Eksperimen
Pengamatan Pengukuran
Besaran Fisika Kuantitas
Karakteristik Interaksi antar materi yang teramati Teori Konsep Fisika
Hukum Fisika Apakah yang diamati ? Apakah yang diukur ?