Materi Fisika Fisika Kelas X . Semester Satu SMA Negeri 13 Palembang Palembang BAB I. BESARAN DAN SATAN A. Besaran !an Satuan " Besaran adalah sesuatu yang mempunyai besar ( nilai ) dan satuan . Dalam fisika ada beberapa besaran yang tidak memiliki satuan , antara lain : koefisien gesek , indeks bias , lembab nisbi dan efisiensi / daya guna . Besaran P#k#k !an Besaran Turunan " 1.1.Besaran P#k#k " adalah besaran yang digunakan sebagai dasar untuk mendifinisikan besaran lain . Besaran pokok ini bebas terhadap besaran pokok lainnya.
Tujuh besaran pokok , lambang dan dimensi dalam fisika : No
Besaran okok
# $ & 2
anjang %assa 'aktu uat arus "uhu +ntensitas ahaya uantitas 3at
!ambang Besaran "atuan l m m kg t s i * T 0 d n mol
Dimensi ! % T + 1 N
1.$.Besaran Turunan : Besaran yang diturunkan dari besaran pokok . 4ontoh : N#. # $ & 2 < #=
Besaran Turunan eepatan erepatan !uas 7olume %assa jenis Berat 9aya ;nergi Daya Tekanan
Nama Satuan meter/sekon meter/sekon$ meter $ meter & kilogram/m& ne8ton ne8ton joule 8att pasal
#
%ambang Satuan m/s 5 m.s 6# m/s$ 5 m.s 6$ m$ m& kg/m& 5 kg.m6& kg.m/s $ 5 kg.m.s 6$ kg.m/s $ 5 kg.m.s 6$ kg.m$/s$ 5 kg.m6$.s.6$ kg.m$/s 5 kg.m6$.s.6# kg./m s$ 5 kg.m6#.s.6$
B.
& EK T' R " $.1. Besaran &ekt#r !an Skalar . Besaran &ekt#r &ekt#r " adalah besaran yang mempunyai besar dan arah . 4ontoh besaran >ektor : keepatan , perepatan , gaya , berat , impuls , momentum. 7ektor ektor dapat digambar dengan sebuah tanda panah.
* 5 titik pangkal >ektor . *B 5 besar >ektor . 5 arah >ektor . Besaran Skalar : adalah suatu besaran yang mempunyai besar saja . 4ontoh 4ontoh : panjang panjang , massa , 8aktu , massa jenis , usaha , energi , daya . (umla) *selisi) &ekt#r "
1umlah atau selisih >ektor disebut resultante >ektor . $.1 Pen+umla)an ,ekt#r a. Dengan segitiga >ektor :
b
a ? b 5
a b. Dengan jajaran genjang : b a+ b=
2 2 ( a a bc o s + b + 2 α)
α a . Dengan analisis : Bila jumlah >ektor lebih dari dua buah maka penyelesaiannya dengan !angkah6langkahnya !angkah6langkahnya : #. Buat sumbu @ dan A melalui titik pangkal >ektor .
$
$. royeksikan masing masing >ektor pada sumbu @ dan A &. Tentukan sudut masing masing >ektor terhadap sumbu @ positip. . 7ektor pada sumbu @ dan A disebut komponen >ektor. A C C
$
#
@
N # 1 $ 3
C
FCos α
F C sin α
C# C$ C&
C#os α # C$ os α $ C$ os α &
C#sin α # C$ sin α $ C& sin α &
∑
F- /.....
∑
F /...
C &
( ∑ F ) x$ + ( ∑ F ) y$
R=
atau $
5
$
R x + R y
*rah : tg α 5
R y R x
Perkalian &ekt#r "
#. "kalar kali >ektor menghasilkan >ektor . $. 7ektor kali >ektor menghasilkan >ektor . erkalian >ektor dari dua buah >ektor disebut ros produt
( >ektor produt ) a
b 5
b
5 ab sinα.
α
b a 5 6
a
5 6 ab sinα a
b 5 b
a
&
6
5
$
$
R x + R y
&. erkalian skalar dari dua >ektor disebut dot produt ( skalar produk ) a . b
5 ab os α
b . a
5 ab os α
a . b 5 b . a
&EKT'R SATAN "
7ektor satuan : adalah komponen >ektor pada sumbu @ E A dan F dari suatu >ektor * yang berada dalam ruang yang saling tegak lurus .dan dapat dinyatakan dengan : * 5 * i ? *y.j ? *3 . k
k
*3
i
*y
*
j Besarna ,ekt#r "
A
/
Ax $ + Ay $ + Az $
enjumlahan >ektor satuan adalah sama dengan : A Ax $ + Ay $ + Az $
erkalian titik ( dot ) dari dua >ektor satuan :
i.i 5 j.j
5 k.k 5 #
j.j 5 i.k 5 j.k 5 =. erkalian silang ( ros ) dari dua >ektor satuan :
/
i i 5 jj 5 i
j 5 k.
k i
5 j.
j k 5
i.
kk 5 = j i i
5 6 k
k 5 6j
k j
5
6i
4. D+%;N"+. Dimensi suatu besaran : besaran
adalah suatu yang menunjukan ara
itu tersusun oleh besaran G besaran pokok . N# # $ & 2 < #= ## #$ #& # # # #2
Besaran Turunan anjang %assa 'aktu uat arus "uhu +ntensitas ahaya uantitas 3at eepatan erepatan !uas 7olume %assa jenis Berat 9aya ;nergi Daya Tekanan
%ambang Satuan
m kg s * d mol m/s 5 m.s 6# m/s$ 5 m.s 6$ m$ m& kg/m& 5 kg.m 6& kg.m/s$ 5 kg.m.s6$ kg.m/s$ 5 kg.m.s6$ kg.m$/s$ 5 kg.m6$.s.6$ kg.m$/s 5 kg.m6$.s.6# kg./m s $ 5 kg.m6#.s.6$
D. PEN0KRAN " %engukur : adalah membandingkan suatu besaran dengan satuan yang sesuai . ada proses pengukuran diperlukan suatu alat ukur yang sesuai %isalnya : panjang alat ukurnya mistar , massa alat ukurnya neraa , 8aktu alat ukurnya stop8ath dan lain6lainnya. #. *lat ukur besaran panjang : enggaris plastik dengan ketelitian =, mm . 1angka sorong dengan ketelitian =,# mm %ikrometer skrup dengan ketelitian =,=# mm $. *lat ukur besaran massa :
Dimensi
! % T + H 1 N !.T6# !.T6$ !$ !& %.!6& %.!.T.6$ %.!.T 6$ %.!6$.T.6$ %.!6$.T.6# %.!6#.T.6$
*lat ukur besaran massa adalah neraa sama lengan . &. *lat ukur besaran 8aktu : *lat ukur besaran 8aktu adalah stop8ath digital dengan ketelitian =,==# sekon .
E. AN0KA PENTIN0 " 1.. Angka 2enting : adalah angka hasil pengukuran yang terdiri atas angka pasti dan angka taksiran Banyaknya angka penting menentukan tingkat ketelitian alat yang digunakan. *ngka penting hanya boleh mengandung satu angka taksiran . Aturan 2enulisan )asil 2engukuran angka 2entin 4 a!ala) "
a. "emua angka bukan nol adalah merupakan angka penting . 4ontoh : ,& m : mengandung empat angka penting . #$,<2 kg : mengandung lima angka penting . b. *ngka nol yang terletak diantara dua angka bukan nol termasuk angka penting . 4ontoh : $,= detik : mengandung tiga angka penting . =,= m : mengandung empat angka penting . . *ngka nol yang terletak disebelah kanan angka bukan nol (tanpa desimal) tidak termasuk angka penting , keuali diberi tanda khusus . 4ontoh : = gram : mengandung dua angka penting . = gram : mengandung tiga angka penting . $,= m : mengandung empat angka penting . d. *ngka nol yang terletak disebelah kiri angka bukan nol,baik yang terletak disebelah kiri maupun disebelah kanan koma desimal, bukan angka penting 4ontoh : =, detik : mengandung dua angka penting =,= m : mengandung satu angka penting. enulisan hasil pengukuran menurut angka penting : a 5 koefisien ( = I a I #= ) . 5 bilangan #= ( orde ) . n 5 pangkat. 4ontoh : muatan listrik terkeil adalah : #, . #=
a. n
Dimana :
6#<
oulomb.
1.5. Ber)itung !engan angka 2enting "
a. %enjumlahkan /mengurangi dua angka penting atau lebih hasilnya hanya boleh mengandung satu angka ragu /taksiran . ,$2 =,$# ? ,$#
( 2 5 angka ragu ) ( # 5 angka ragu ) ( $ E E # 5 angka ragu / tiga angka
ragu )
,$. b. %engalikan / membagi dua angka penting atau lebih hasilnya sejumlah angka penting yang paling sedikit . $, $. 5 ,$ 5 ,&. 2,$ : =.&= 5 #,2&&& 5 #.
II. As2ek Psik#m#t#rik Uraikan jawaban Anda dengan jelas dari pertanyaan – pertanyaan berikut ini !
#. 1ika *nda ingin mengukur >olume sebuah kubus, alat apa yang *nda perlukan J $. Bagaimana ara menentukan diameter sebuah kelereng J &. Kntuk mengukur massa inin, alat apa yang *nda pilih J . Kkurlah luas buku tulis *nda, kemudian sebutkan langkah G langkah dalam mengukur luas buku tulis tersebut dan sajikan hasil pengukuran menggunakan aturan angka penting L . 1ika tekanan gas tergantung pada massa jenis dan keepatan partikel gas, buatlah persamaan atau rumus untuk tekanan dengan menggunakan analisis dimensi L
2
BAB. II. 0ERAK %RS . *. 1** D*N ;+ND*M*N : 1arak ( @ ): adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh benda yang bergerak tanpa memperhatikan arah gerak benda. leh karena itu jarak tergolong besaran skalar . erpindahan ( " ) : *dalah perubahan kedudukan suatu benda karena adanya perubahan 8aktu dengan arah gerak diperhatikan. erpindahan termasuk besaran >ektor . 4ontoh : B
*
4
D
9erak sebuah titik dari : * 6 B 6 4 6 D 6 ; 6 C 6 ; 6 D . 1arak yang ditempuh adalah :*B4D;C;D , sedangkan perpindahannya adalah : * D. adarh kekanan. B. ;!*1K*N D*N ;4;*T*N elajuan ( 7 ) : *dalah jarak yang ditempuh persatu satuan 8aktu 7 5
X
( meter/sekon )
t
eepatan ( 7 ) : *dalah perpindahan persatu satuan 8aktu . 7 5
S t
( meter/sekon )
elajuan adalah besaran skalar sedangkan keepatan besaran >ektor . eepatan rata6rata ( 7r ) : *dalah jarak total yang ditempuh per 8aktu total yang dipergunakan . 7r 5
∆ X ∆t
;
C
eepatan sesaat ( 7s ) : Marga limit dari kelajuan rata6rata ketika selang 8aktu mendekati nol ∆ X
7s 5 !imit
∆t
4. ;!*1K*N D*N ;4;*T*N erlajuan ( a ) *dalah perubahan kelajuan persatu satuan 8aktu. erlajuan merupakan besaran skalar . ∆V
a 5
∆t
( meter/sekon )
erepatan ( a ) : *dalah perubahan keepatan persatu satuan 8aktu . erepatan merupakan besaran >ektor . ∆V
a 5
∆t
( meter/sekon )
erepatan sesaat ( as ) : *dalah harga limit dari perepatan dimana 8aktu ( t ) mendekati nol. as 5 limit
∆V ∆t
D. 9;* !KK" B;*TK*N 9erak lurus beraturan : *dalah gerak yang lintasannya lurus dengan keepatan tetap. eepatan tetap ( 7 ) : *dalah keepatan yang besarnya disetiap saat harganya tetap . *
7
B
* 7 5
S t
9rafik keepatan ( 7 ) terhadap 8aktu ( t ) :
7( m/s )
9rafik perpindahan ( " ) terhadap 8aktu ( t ) :
<
" ( m )
t ( s ) t
E
0ERAK %RS BERBA6 BERATRAN .
3. 0erak lurus !engan 2er7e2atan teta2 k#nstan 4 0%B4 3.1.
0erak 2a!a bi!ang "
7t
7o t
*
B
O .eepatan setelah t sekon 7t 5 7o ± a . t •
erpindahan setelah t sekon
" 5 7o.t ±
1
7t$ 5 7o$ P $ a.."
$
at
2
9rafik keepatan ( 7 ) terhadap 8aktu ( t ) : 7
7
7
t
t
t
9r.(a )
9r.(b)
()
9rafik perpindahan ( " ) terhadap 8aktu ( t ) :
#=
9r.
"
"
t
t
9r.( d )
9r
eterangan grafik : a 5 9rafik (7) terhadap (t) : 9!BB diperepat tanpa keepatan a8al ( 7o 5 =) b.
5 9rafik (7) terhadap (t) : 9!BB diperepat dengan
keepatan a8al (7oQ=)
5 9rafik (7) terhadap (t) : 9!BB diperlambat dengan
keepatan a8al (7oQ=) d
5 9rafik (") terhadap (t) : untuk 9!BB diperlambat
e
5 9rafik (") terhadap (t) : untuk 9!BB diperepat.
C . 9erak 7ertikal ke atas : 9erak >ertikal keatas termasuk g l b b dengan perlambatan gra>itasi g m/s$. 7t 5 7o 6 g t. 7t
A 5 7o.t 6 R
B
g t $.
7t$ 5 7o$ 6 $ a" A
9erak 7ertikal ke
ba8ah : 7o termasuk g l b b
9erak >ertikal keba8ah
* diperepat engan
perepatan gra>itasi g m/s$ . ##
7t 5 7o ? g t. A 5 7o.t ? R $
gt. 7t$ 5 7o$ ? $ a"
g 9 .9erak jatuh bebas : *dalah gerak >ertikal keba8ah dengan keepatan a8al nol ( tanpa keepatan a8al ) eepatan jatuh
g
ditanah 7t : h
7t 5
$
g h
'aktu jatuh sampai ditanah ( t ) : $
7 t
t 5
h
g
II. As2ek Psik#m#t#rik Uraikan jawaban Anda dengan jelas dari pertanyaan – pertanyaan berikut ini !
#. "ebuah mobil G mobilan digerakkan pada lintasan lurus. *lat apakah yang dapat digunakan untuk mengetahui jenis gerakan mobil G mobilan tersebut J $. Buatlah grafik hubungan jarak dengan 8aktu pada saat benda mengalami gerak lurus beraturan L &. *lat dan bahan apakah yang perlu *nda siapkan pada saat akan membuktikan gerak lurus berubah beraturan J . etika *nda akan membuktikan adanya gerak lurus berubah beraturan,
bagaimana
posisi
benda
(kereta
mainan)
harus
diletakkan J . 4oba jatuhkan dua benda yang massanya berbedaL Benda mana yang sampai ke tanah terlebih dahulu J
BAB. III.
#$
0ERAK ME%IN0KAR .
*. B;"**N D*!*% 9;* %;!+N9* . eepatan sudut (ω) : *dalah besar sudut yang ditempuh oleh jari6jari lingkaran setiap sekon .
B
ϖ
T
*
θ
rad/s
$π
ω 5
ω 5
$ π
Crekuensi putaran (f) : *dalah jumlah putaran yang dilakukan setiap sekon . f 5
1
M3
T
eriode ( T ) : *dalah 8aktu yang diperlukan untuk menempuh satu kali keliling
T 5
1arak ( " ) dan perpindahan sudut (
t n
θ )
:
" 5 θ
Besar sudut yang ditempuh jari G jari () θ 5 ω .t
#&
radian
f
"atu radian adalah sama dengan sudut yang direntangkan oleh busur lingkaran yang panjangnya sama dengan jari6jari lingkaran nya
Mubungan keepatan linier ( 7 ) dengan keepatan sudut ( ω ) : 7 5 ω erepatan sudut ( α ) : *dalah besar perubahan keepatan sudut
persatu satuan satuan 8aktu . α
∆ϖ
5
∆t
rad/ s$
Mubungan perepatan linier dengan perepatan sudut :
a
5 α .
a )
erepatan sentri petal (
a
5
V
:
$
R
B . 0erak melingkar beraturan 0MB4 *dalah gerak yang lintasannya menurut keliling lingkaran dengan keepatan sudut tetap . Besar perpindahan sudutnya : θ
5
ϖ
. t.
Mubungan roda6roda sepusat :
6
Bila dua roda sepusat (B dan 4) maka kedua roda mempunyai keepatan sudut tetap. B *
5 ωB
#
ω*
V A R A
5
V B R B
Mubungan roda6roda Bersinggungan :
6
Bila dua roda tidak sepusat dihubungkan dengan rantai / tali / tanah maka kedua roda mempunyai keepatan linier sama
Mal G hal yang istime8a : D D
;
*
*
B
B
4 4
E 7D 5 7;
7* 5 7B
ω; . ; 5 ωD D
ω *. * 5
ωB . B
8. 0ERAK ME%IN0KAR BERBA6 BERATRAN . 0erak melingkar beruba) beraturan :
*dalah gerak yang lintasannya menurut keliling lingkaran dengan perepatan sudut tetap . erepatan sudut ( α ) : *dalah perubahan keepatan sudut persatu satuan 8aktu : α 5 ∆ω/∆t. eepatan sudut setelah t sekon adalah :
ωt 5 ωo
±
α t
Besar sudut yang ditempuh ( θ ) adalah
θ 5 ωo.t
±
R α t$
umus tambahan :
ωt$ 5 ωo$ #
±
$α
BAB . I& 6KM NE9T'N . *. MKK% N;'TN : Mukum + Ne8ton : "etiap benda endrung mempertahankan keadaanya . ΣC 5 = *tau :
N
ΣC 5 = C$
C# C# 6 C$
5 = ΣCy 5 =
8
NG8 5 = . Mukum ++ Ne8ton : erepatan yang ditimbulkan oleh suatu gaya sebanding dengan besarnya gaya dan berbanding terbalik dengan masanya N a 5
C$
C# m
8 Bila benda bergerak kekanan : a 5
∑ F ∑m
#
∑ F ∑m
F # − F $
a 5
.#.
m
Mukum +++ Ne8ton : C aksi 5 6 C reaksi 4ontoh : C#
asangan aksi reaksi: C# dengan T#
T#
T$ dengan C$ T$
8 dengan C9
C$
8 C9 Bumi B . PENERAPAN 6KM NE9T'N .
a. 9erak pada bidang mendatar : 6 Mukum Ne8ton +
Σ C 5 =
N
C# 6 C$ 5 = C#
C$
Σ Cy 5 =
m
N 6 8 5 = 6 8 6 Mukum Ne8ton ++ :
a 5
Σ
F m
a 5 C# 6 C$.
6
Mukum Ne8ton +++ : N ( aksi ) 5 8 ( reaksi )
#2
b. ada bidang miring : N
C
8sin 8os α
8 α
Bila benda bergerak keatas : a 5
F − w sin α m
Bila benda bergerak ke beba8ah : a 5
w sin α − F m
. atrol : 1ika m$ bergerak keba8ah , maka hukum Ne8ton ++ :
Σ
T# T#
F m
T$ m$
m#
' $
' # a 5
a 5
T$
W $ − T $ + T $ − T # + T # − W # m# + m$
4. 9*A* 9;";*N.: 9aya gesekan statis ( f s ) : adalah gaya gesekan yang timbul pada saat benda sedang berusaha
bergerak ( tetapi belum bergerak ) . 9aya
gesekan statis bernilai mulai dai
nol hingga menapai N maksimum C , yaitu pada saat benda akanbergerak . N
ϕ 8 sinα
C 8osα
fs # '
8
f mak
5 µ N
9aya gesekan kinetik ( f k ) : *dalah gaya gesekan yang timbul pada saat benda bergerak : Besar gaya gesekan kinetis sebesar :
f k 5 µk N. dimana : µk
I
µs
D. ;N;**N 9*A* 9;";*N : a. 9erak benda pada bidang datar : N
ϕ f s
C
'
%enurut Mukum Ne8ton ++ : ΣC 5 m.a
ΣCy 5
= C 6 f k 5 m. a.
N 6 ' 5
= N 5 ' b. 9erak pada bidang miring : N
C
%enurut
Mukum Ne8ton ++ :
fk Benda
8 sinα bergerak ke ba8ah
8osα ΣC 5
m.a .
8
α
#<
' sin α 6 C 6 f k 5 m. a. ΣCy 5 = N 6 8 os α 5 = N 5 8 os α Benda bergerak ke atas ΣC 5 m.a
ΣCy 5 = ' sin α 6 C 6 f k 5 m. a.
N 6 8 os α 5 = N 5 8 os α
;. 9*A* ";NT+ ;T*! : $ 9aya sentri petal : adalah gaya yang arahnya kepusat lingkaran dan tegak lurus dengan D
keepatan liniernya %enurut Mukum Ne8ton
++ '
ΣC 5 m.a Cs 4
%aka : Cs 5 m. as
'
B
Cs 5 m
CCs
V
$
R
( arah '
kepusat lingkaran * 9aya sentri petal pada titik ada titik * :
V
' $ V T 6 ' 5 m
→
T 5 ' ? m
R
$
R
ada titik B :
T 6 '.4os α
$=
5
m
V
$
R
→
T 5 '.4os
α
? m
V
ada titik
V
$
R
D :
T ?
'
5m
V
$
R
$#
$
R
→
T 5 ' 6 m
