MA 301 Fisika Umum
DESKRIPSI, SILABUS DAN SAP MATA KULIAH MA 301 FISIKA UMUM
DESKRIPSI Mata kuliah ini adalah Mata Kuliah Keahlian Fakultas (MKKF) tanpa matakuliah prasyarat dan merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa semua program studi di FPMIPA UPI. Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan memahami pengetahuan dasar fisika secara konseptual, serta menerapkannya untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam pada tahap selanjutnya. Materi yang dibahas dalam perkuliahan ini adalah: Pendahuluan sains, mekanika, sifat dan wujud zat, suhu dan kalor, getaran, gelombang, bunyi, kelistrikan, kemagnetan, optik, fisika atom dan nuklir. Pelaksanaan perkuliahan menggunakan metode ekspositori dalam bentuk ceramah, diskusi, dan melalui pendekatan inkuiri. Evaluasi hasil belajar mahasiswa meliputi kehadiran, tugas, serta evaluasi melalui ujian tengah semester dan ujian akhir semester.
SILABUS 1. Identitas Mata Kuliah a. Nama Mata Kuliah
: Fisika Umum
b. Kode Mata Kuliah
: MA 301
c. Jumlah SKS
: 3 SKS
d. Semester
:1
e. Kelompok Mata Kuliah
: MKKF
f. Program Studi / Program
: semua prodi di FPMIPA UPI/ S-1
g. Status Mata Kuliah
: Wajib
h. Prasyarat
: Tidak ada
i. Dosen
: Hikmat, Harun I, Yuyu RT, Enjang AN, Hera N, Lina A, Winny L, Endi S
2. Tujuan Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan memahami pengetahuan dasar fisika secara konseptual serta menerapkannya untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam pada tahap selanjutnya.
1
MA 301 Fisika Umum
3. Deskripsi Isi Materi yang dibahas dalam perkuliahan ini adalah: Pendahuluan sains meliputi pengukuran, matematik sebagai alat bantu sains, metode ilmiah, sikap ilmiah, sains dan teknologi, sains-seni dan agama, fisika sebagai basic science; Mekanika meliputi kinematika dan dinamika; Sifat dan wujud zat meliputi sifat atomik zat, materi padat, materi cair, gas dan plasma; Suhu dan kalor meliputi suhu, pemuaian, perpindahan kalor, perubahan wujud dan termodinamika; Getaran, gelombang dan bunyi; Kelistrikan meliputi listrik statis dan listrik dinamis; Kemagnetan meliputi gaya magnet, medan magnet dan induksi elektromagnetik; Optik meliputi sifat cahaya, refleksi dan refraksi, gelombang cahaya, emisi cahaya dan kuanta cahaya; Fisika Atom dan nuklir meliputi atom dan kuantum, inti atom dan radioaktivitas, reaksi fisi dan fusi.
4. Pendekatan Pembelajaran - Metode
: Ekspositori (Ceramah, diskusi).
- Pendekatan
: Inkuiri
- Tugas
: Individu dan kelompok
- Media
: Komputer, LCD, OHT, alat peraga
5. Evaluasi - Kehadiran - Tugas - UTS - UAS
6. Rincian materi perkuliahan tiap pertemuan Pertemuan 1 : Pendahuluan sains Pertemuan 2 : Kinematika dan Dinamika I Pertemuan 3 : Dinamika II Pertemuan 4 : Sifat Atomik Zat dan Wujud Zat I (padat dan cair) Pertemuan 5 : Wujud Zat II (Gas dan Plasma) Pertrmuan 6
: Suhu dan Kalor I
Pertemuan 7 : Suhu dan Kalor II Pertemuan 8 : Geraran dan Gelombang Pertemuan 9 : Bunyi 2
MA 301 Fisika Umum
Pertemuan 10 : Kelistrikan I (listrik statis) Pertemuan 11 : Kelistrikan II (listrik dinamis) Pertemuan 12 : Kemagnetan I (medan dan gaya magnet) Pertemuan 13 : Kemagnetan II (induksi elektromagnetik) Pertemuan 14 : Optik I Pertemuan 15 : Optik II Pertemuan 16 : Fisika Atom dan Nuklir 7. Daftar Buku Buku Utama : Paul G Hewitt, 1993, Conceptual Physics, 7th edition, Harper Collins College Publishers Referensi :
1. Tipler jilid I & II 2. Halliday & Resnick jilid I & II 3. Giancoli jilid I & II 4. Buku-buku Fisika lain
3
MA 301 Fisika Umum
SATUAN ACARA PERKULIAHAN Matakuliah Kode SKS Semester Nama Dosen Buku Utama
: : : : : :
Fisika Umum MA301 3 sks 1 Hikmat, Harun I, Yuyu RT, Enjang AN, Hera N, Lina A, Winny L, Endi S 1. Paul G Hewitt, 1993, Conceptual Physics, 7th edition, Harper Collins College Publishers Buku Referensi: 2. Tipler I dan II, 3. Halliday & Resnick I dan II 4. Giancoli I dan II 5. Buku-buku Fisika lain
Minggu Kompetensi Ke Dasar 1 Memahami pengetahuan dasar sains serta menerapkannya untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam pada tahap selanjutnya
Standar Kompotensi: Memahami pengetahuan dasar fisika secara konseptual serta menerapkannya untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam pada tahap selanjutnya
Materi Pokok/ Sub Pengalaman Belajar Media Evaluasi Materi Pokok Menerima informasi Komputer Tugas -1 Pendahuluan Sains • Menjelaskan Pengukuran ilmiah dan berdiskusi LCD UTS pengukuran ilmiah Matematik sebagai mengenai Menjelaskan matematika bahasa sains pengukuran ilmiah, sebagai bahasa sains Metoda ilmiah matematik sebagai Menjelaskan langkahalat bantu sains, langkah dalam metoda Sikap ilmiah Sains dan teknologi langkah-langkah ilmiah Sains, seni dan dalam metode Menjelaskan sikap agama ilmiah, sikap ilmiah, ilmiah kaitan sians dan Menjelaskan kaitan sians Fisika sebagai basic science teknologi, perbedaan dan teknologi sains-seni dan Membedakan sains, seni agama, dan fisika dan agama sebagai basic science Menjelaskan fisika sebagai basic science Indikator
Sumber 1
4
MA 301 Fisika Umum
Membedakan besaran skalar dan vektor Menjelaskan kerangka acuan dan sistem koordinat Menjelaskan posisi, jarak, perpindahan, laju dan kecepatan Membedakan gerak linier dan non linier Menjelaskan hukum I, II dan III Newton Menjelaskan momentum, impuls, kekekalan momentum dan tumbukan Menjelaskan konsep energi, usaha dan daya Menjelaskan gerak rotasi Menjelaskan hukum gravitasi umum Newton Menjelaskan gerak satelit
2, 3
Memahami pengetahuan dasar mekanika secara konseptual, serta menerapkannya untuk mempelajari pengetahuan rumpun matematika dan ilmu pengetahuan alam pada tahap selanjutnya
4, 5
Memahami • Menjelaskan sifat pengetahuan dasar atomik zat tentang sifat dan • Menjelaskan struktur wujud zat secara kristal, masa jenis dan konseptual, serta elastisitas menerapkannya • Menjelaskan tekanan
Menerima informasi Mekanika Besaran skalar dan dan berdiskusi tentang vektor besaran skalar dan vektor, kerangka Kerangka acuan acuan, sistem dan sistem koordinat, posisi, koordinat jarak, perpindahan, Posisi, jarak, dan kelajuan, kecepatan, perpindahan Laju dan kecepatan gerak linier dan non linier, hukum gaya, Gerak linier dan hukum gerak (hukum non linier (gerak I, II, dan III Newton), relatif, gerak momentum, energi, peluru dan gerak gerak rotasi, hukum melingkar) gravitasi Newton, dan Hukum I, II, III gerak satelit. Newton Momentum, impuls, kekekalan momentum, tumbukan Energi, usaha, daya Gerak rotasi Hukum gravitasi umum Newton Gerak satelit Sifat dan Wujud Zat Menerima informasi Sifat atomik zat dan berdiskusi (atom, molekul, mengenai sifat atomik massa atomik dan zat, struktur kristal, molekular, massa jenis, struktur atomik, elastisitas, tekanan
Komputer Tugas –2 LCD &3 UTS
1
Komputer Tugas 4 LCD &5 Alat UTS demo prinsip Archimid
1
5
MA 301 Fisika Umum
untuk mempelajari dalam fluida dan pengetahuan tekanan atmosfer rumpun • Menjelaskan prinsip matematika dan Pascal. ilmu pengetahuan • Menjelaskan konsep alam pada tahap tenggelam, melayang selanjutnya dan terapung dengan menggunakan prinsip Archemedes. • Menjelaskan konsep tegangan permukaan, dan kapilaritas. • Menjelaskan atmosfer dan tekanan atmosfer • Menjelaskan hukum Boyle • Menjelaskan dan menerapkan persamaan Bernoulli. • Menjelaskan plasma dalam kehidupan seharihari • Menjelaskan daya plasma
antimateri, dan dalam fluida, tekanan es wujud atmosfer, prinsip Alat demo zat/materi), Pascal dan Materi Padat tegangan penerapannya. (struktur kristal, Mengamati permukaa massa jenis, n demonstrasi dan elastisitas), berdiskusi mengenai Materi Cair prinsip Archimedes. Mengamati (tekanan dalam zat cair, prinsip demonstrasi dan berdiskusi tentang Archimedes, pengaruh massa tegangan permukaan, jenis, prinsip miniskus dan Pascal, tegangan kapilaritas. permukaan dan Menerima informasi kapilaritas), dan berdiskusi Gas dan Plasma mengenai atmosfer, tekanan atmosferik, (Atmosfer, barometer, hukum tekanan atmosferik, Boyle, persamaan barometer, kontinuitas dan hukum Boyle, persamaan Bernoulli, prinsip Bernoulli, plasma, plasma dalam kehidupan sehari-hari aplikasi prinsip Bernoulli, dan daya plasma. plasma, plasma dalam kehidupan sehari-hari, daya plasma);
6
MA 301 Fisika Umum
6, 7
Memahami • Menjelaskan konsep pengetahuan dasar suhu dan hubungannya suhu dan kalor dengan konsep secara konseptual, keseimbangan termal. serta • Menjelaskan dan menerapkannya menerapkan sifat untuk mempelajari termometerik bahan, pengetahuan thermometer, titik tetap rumpun dan skala suhu matematika dan Menjelaskan konsep ilmu pengetahuan kalor jenis, kapasitas alam pada tahap kalor, kalor laten dan selanjutnya kalorimeter • Menjelaskan pemuaian zat padat, zat cair dan gas • Menjelaskan perpindahan kalor • Menjelaskan perubahan wujud • Menjelaskan konsep suhu nol absolut • Menjelaskan konsep energi internal • Menjelaskan hukum 1 termodinamika dan aplikasinya pada proses adiabatik • Menjelaskan hukum 2 termodinamika dan aplikasinya pada mesin panas dan refrigerator
Suhu dan Kalor Suhu, kesetimbangan termal dan termometer Kalor jenis, kapasitas kalor, kalor laten dan kalorimeter Pemuaian zat Perpindahan kalor Perubahan wujud • Nol absolut • Energi internal • Hukum 1 Termodinamika • Hukum 2 Termodinamika Entropi
• Berdiskusi dan menerima informasi tentang keseimbangan termal, suhu, termometer, kalor jenis, kapasitas kalor, kalor laten dan kalorimeter. • Mengamati demonstrasi pemuaian zat • Menerima informasi dan diskusi tentang koefisien muai, serta pemuaian zat padat, cair dan gas. • Mengamati demonstrasi, diskusi dan menerima informasi tentang perpindahan kalor (konveksi, konduksi, dan raduasi) • Mengamati demonstrasi, diskusi dan menerima informasi tentang perubahan wujud • Menerima informasi dan berdiskusi tentang suhu nol absolut, konsep energi
Komputer Tugas 6 LCD &7 Alat UTS demo pemuaian zat Alat demo perubaha n wujud
1
7
MA 301 Fisika Umum
• Menghitung efisiensi mesin panas • Menjelaskan konsep entropi
8, 9
internal, hukum 1 termodinamika dan aplikasinya pada proses adiabatik, hukum 2 termodinamika dan aplikasinya pada mesin panas dan refrigerator, konsep entropi. Memahami Getaran, • Mendeskripsikan dan • Mengamati pengetahuan dasar Gelombang dan menjelaskan vibrasi demonstrasi, getaran, Bunyi pendulum berdiskusi dan Vibrasi pendulum gelombang dan menerima informasi • Mendeskripsikan bunyi secara Deskripsi tentang vibrasi gelombang konseptual, serta gelombang pendulum • Mendeskripsikan gerak Gerak gelombang menerapkannya • Berdiskusi dan dan laju gelombang untuk mempelajari • Menjelaskan dan Laju gelombang menerima informasi pengetahuan Gelombang tentang deskripsi membedakan gelombang rumpun transversal dan gelombang, gerak transversal dan matematika dan longitudinal gelombang, laju longitudinal ilmu pengetahuan • Menjelaskan peristiwa Interferensi gelombang, Gelombang berdiri alam pada tahap gelombang interferensi selanjutnya • Menjelaskan gelombang Sifat bunyi di udara transversal, Medium yang gelombang berdiri mentransmisi bunyi longitudinal, dan • Menjelaskan rambatan interferensi. bunyi dalam zat padat, Laju bunyi Efek Doppler • Mengamati zat cair dan gas Refleksi dan demonstrasi tentang • Menjelaskan efek refraksi bunyi gelombang berdiri Doppler Energi gelombang Menerima informasi • Menjelaskan refleksi bunyi dan berdiskusi tentang dan refraksi bunyi
Komputer Tugas 8 LCD &9 Ayunan UAS sederhana Set pegas Slingki Tangki riak Alat demo gelomban g berdiri
1
8
MA 301 Fisika Umum
10, 11
• Menjelaskan energi gelombang bunyi • Menjelaskan dan memberikan contoh peristiwa resonansi • Menjelaskan peristiwa layangan Memahami Menjelaskan fenomena pengetahuan dasar listrik statik, muatan kelistrikan secara listrik dan gaya listrik konseptual, serta Menjelaskan kekekalan menerapkannya muatan untuk mempelajari Menjelaskan, pengetahuan menjabarkan dan rumpun menerapkan hukum matematika dan Coulomb ilmu pengetahuan Membedakan alam pada tahap konduktor, selanjutnya semikonduktor dan isolator Menjelaskan proses pemuatan Menjelaskan konsep medan listrik statis Menjelaskan potensial listrik dan energi potensial listrik Menjelaskan hubungan antara pembawa muatan dan arus listrik Menjelaskan sumber tegangan listrik
Frekuansi alamiah Resonansi Interferensi gelombang bunyi Layangan
rambatan bunyi dalam zat padat, zat cair dan gas, efek Doppler, energi gelombang bunyi, resonansi, dan layangan.
Berdiskusi dan Kelistrikan menerima informasi • Muatan listrik tentang fenomena • Gaya listrik listrik statik, muatan • Kekekalan muatan listrik, gaya listrik, • Hukum Coulomb kekekalan muatan, • Konduktor, hukum Coulomb, semikonduktor dan konduktor, isolator semikonduktor, • Proses pemuatan isolator, proses • Medan listrik pemuatan, medan • Potensial listrik dan listrik, potensial energi potensial listrik, energi listrik potensial listrik, • Aliran muatan dan hubungan antara arus listrik pembawa muatan dan • Sumber tegangan arus listrik, sumber • Hukum Ohm tegangan listrik, • Arus AC dan DC hukum Ohm, arus AC • Konversi AC ke DC dan DC serta konversi • Daya listrik AC ke DC, daya • Rangkaian Listrik listrik dan rangkaian listrik.
Kompute Tugas 10 r & 11 LCD UAS Coulomb App. Electrost atic App. Rangkaia n hukum Ohm.
1
9
MA 301 Fisika Umum
12,13
Menjelaskan hukum Ohm Menjelaskan arus AC dan DC serta konversi AC ke DC Menjelaskan daya listrik Menjelaskan rangkaian listrik Memahami Menjelaskan gaya pengetahuan dasar magnet, kutub magnet, kemagnetan secara medan magnet dan konseptual, serta domain magnet Menjelaskan medan menerapkannya untuk mempelajari magnet yang pengetahuan ditimbulkan oleh rumpun penghantar berarus matematika dan listrik. ilmu pengetahuan Menjelaskan gaya magnetik pada muatan alam pada tahap selanjutnya yang bergerak dalam medan magnet. Menjelaskan gaya magnetik pada penghantar berarus listrik yang berada dalam medan magnet Menjelaskan medan magnetik bumi Mendefinisikan biomagnetik Menjelaskan hukum Faraday
Kemagnetan • Diskusi dan menerima informasi tentang • Gaya magnet gaya magnet, medan • Kutub Magnet magnet, medan • Medan Magnet magnet yang • Domain magnet ditimbulkan oleh • Arus listrik dan penghantar berarus medan magnet listrik, gaya magnet • Gaya magnet pada pada muatan yang partikel bermuatan bergerak dalam yang bergerak medan magnet, gaya • Gaya magnet pada magnet pada kawat berarus penghantar berarus listrik yang berada dalam • Medan magnetik medan magnet, medan bumi magnetik bumi, dan • Biomagnetik biomagnetik. • Induksi • Mengamati elektromagnetik demonstrasi, • Hukum Faraday menerima informasi • Motor listrik dan berdiskusi tentang • Generator dan arus hukum Faraday, AC induksi • Transformator elektromagnetik,
Komputer Tugas 12 LCD & 13 Magnetic UAS field App. Galvano meter Motor listrik
1
10
MA 301 Fisika Umum
14, 15
Menjelaskan prinsip kerja motor listrik, generator listrik dan arus AC Menjelaskan aplikasi induksi elektromagnetik pada transformator Menjelaskan induktansi Menjelaskan transmisi daya listrik Memahami • Menjelaskan sifat pengetahuan dasar cahaya (gelombang optika secara elektromagnetik, konseptual, serta kecepatan gelombang menerapkannya elektromagnetik, untuk mempelajari spektrum pengetahuan elektromagnetik) rumpun • Menjelaskan material matematika dan transparan dan material ilmu pengetahuan opaque alam pada tahap • Menjelaskan bayangan selanjutnya • Menjelaskan warna (refleksi selektif dan transmisi selektif) • Menjelaskan mengapa: langit biru, sunset merah, awan putih, air laut biru • Menjelaskan dan menerapkan hukum refleksi/pemantulan • Menjelaskan
• Induktansi • Transmisi daya listrik
aplikasi induksi elektromagnetik pada motor listrik, generator dan transformator • Menerima informasi dan berdiskusi tentang induktansi, dan transmisi daya listrik.
Optika • Berdiskusi dan • Komputer Tugas 14 Sifat cahaya & 15 menerima informasi • LCD (gelombang tentang sifat cahaya Kit optik UAS elektromagnetik, (gelombang kecepatan elektromagnetik, gelombang kecepatan gelombang elektromagnetik, elektromagnetik, spektrum spektrum elektromagnetik) elektromagnetik), Material material transparan transparan dan dan material opaque, material opaque warna (refleksi Bayangan selektif dan transmisi Mata selektif), mengapa: Warna (refleksi langit biru, sunset selektif, transmisi merah, awan putih, air selektif) laut biru Mengapa: langit • Mengamatai biru, sunset merah, demonstrasi, awan putih, air laut berdiskusi dan biru menerima informasi Refleksi dan tentang pemantulan
1
11
MA 301 Fisika Umum
16
cahaya pada pemantul pembentukan bayangan refraksi (hukum datar, cekung, dan refleksi, cermin karena pemantulan datar, refleksi baur, cembung, • Menjelaskan dan pembentukan refraksi, penyebab menerapkah hukum refraksi, dispersi, bayangan karena refraksi/pembiasan pemantulan, pelangi, refleksi • Menjelaskan pembiasan dan internal total, pembentukan bayangan pemantulan lensa, oleh karena pembiasan pembentukan sempurna, dan pada lensa tipis pembentukan bayangan oleh • Menjelaskan gelombang bayangan oleh lensa lensa) cahaya (prinsipHyugens, Gelombang cahaya tipis. dispersi, difraksi, (prinsip Huygens, • Berdiskusi dan interferensi dan difraksi, menerima informasi polarisasi cahaya) interferensi, tentang gelombang polarisasi) cahaya (prinsipHyugens dispersi, difraksi, interferensi dan polarisasi) Memahami Menjelaskan atom dan Diskusi dan menerima • Komputer Tugas 16 Fisika atom dan pengetahuan dasar kuantum (penemuan inti nuklir informasi tentang UAS • LCD fisika atom dan atom, spektrum atomik, • Atom dan kuantum atom dan kuantum nuklir secara model atom Bohr, (penemuan inti atom, (penemuan inti konseptual, serta ukuran atom relatif, spektrum atomik, atom, spektrum menerapkannya penjelasan level energi atomik, model atom model atom Bohr, untuk mempelajari terkuantisasi, gelombang Bohr, ukuran atom ukuran atom relatif, pengetahuan elektron, mekanika penjelasan level relatif, penjelasan rumpun kuantum, prinsip energi terkuantisasi, level energi matematika dan korespondensi), gelombang elektron, terkuantisasi, ilmu pengetahuan Menjelaskan inti atom mekanika kuantum, gelombang alam pada tahap dan radioaktivitas (sinar prinsip elektron, mekanika
1
12
MA 301 Fisika Umum
selanjutnya
X dan radioaktivitas, sinar alfa, beta dan gamma, inti, isotop, atom radioaktif, waktu paruh, detektor radiasi, transmutasi alamiah, transmutasi artficial, isotop radioaktif, efek radioaktif pada manusia), Menjelaskan fisi dan fusi inti (fisi nuklir, reaktor nuklir, plutonium, ekivalensi massa-energi, fusi nuklir, pengendalian fusi, fusi inti dingin);
kuantum, prinsip korespondensi), korespondensi), • Diskusi dan menerima informasi • Inti atom dan radioaktivitas (sinar tentang inti atom dan X dan radioaktivitas (sinar X radioaktivitas, sinar dan radioaktivitas, alfa, beta dan sinar alfa, beta dan gamma, inti, isotop, gamma, inti, isotop, atom radioaktif, atom radioaktif, waktu paruh, waktu paruh, detektor detektor radiasi, radiasi, transmutasi transmutasi alamiah, transmutasi alamiah, artficial, isotop transmutasi radioaktif, efek artficial, isotop radioaktif pada radioaktif, efek manusia), radioaktif pada • Diskusi dan manusia), menerima informasi tentang fisi dan fusi • Fisi dan fusi inti (fisi nuklir, reaktor inti (fisi nuklir, nuklir, plutonium, reaktor nuklir, ekivalensi massaplutonium, ekivalensi energi, fusi nuklir, massa-energi, fusi pengendalian fusi, nuklir, pengendalian fusi inti dingin); fusi, fusi inti dingin);
13
