RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS)
Mata Kuliah MEKANIKA A
Oleh: Guntur Maruta
Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada Yogyakarta 2003 Universias Gadjah Mada
1
I.
Nama Mata Kuliah
: MEKANIKA A
II.
Kode/SkS
: MFS.1118/2
III.
Prasarat
: MFS.1101(Fisika Dasar 1)
IV.
Status Matakuliah
V.
Deskripsi Matakuliah
: Wajib Prodi
Mata kuliah ini merupakan salah satu mata kuliah wajib Program Studi FisikaJurusan Fisika-FMTPA-UGM, diberikan pada semester II. RPKPS ini disusun berdasar silabi yang telah ditetapkan oleh Prodi Fisika dan termaktub dalam BUKU PANDUAN FMIPA-UGM Tahun Akademik 2003-2004. Buku acuan atau sebagai bacaan wajib telah dipilih juga, yakni 1. Berjudul “Analytical Mechanics” karangan Grant R. Fowles. 2. Berjudul “Mechanics” karangan Keith R. Symon 3. Berjudul “Physics Volume I Mechanics, Waves and Thermodynamics” karangan Roller D.E. dan R. Blume. RPKPS ini mencakup materi pembelajaran yang meliputi konsep-konsep dasar kinematika, hukum gerak/dinamika Newton (klasik), kekekalan momentum dan tenaga. Kemudian konsep—konsep dasar diimplernentasikan untuk membahas sistem-sistem dengan keadaan khusus, seperti gerak di bawah pengaruh gaya sentral, sistem banyak partikel, gerak terhadap kerangka non-inersial (dipercepat transalasi dan dirotasi), dengan meninjau beberapa peristiwa alamiah sebagai contoh-contoh kasus.
VI.
Tujuan Pembelajaran
Setelah mengikuti mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan memahami konsep dasar kinematika dalam berbagai sistem koordinat yang lazim (sudah umum) dan hukurnhukum gerak/dinamika dalam berbagai keadaan sistem (berbagai bentuk dan jenis gaya/kakas yang dialami oleh sistem yang ditinjau). Dengan pemahaman tersebut, disertai
ketrarnpilan/kecerdasan
rnernecahkan
rnasalah
(menyelesaikan
soal)
mahasiswa diharapkan lancar dalam mengikuti kuliah lanjutannya. VII.
Materi Pembelajaran
A. Kinematika 1. Pembahasan Urnum: Vektor posisi, kecepatan, percepatan. 2. Kecepatan dan kecepatan dalarn koordinat polar, silinder dan bola.
B. Dinamika Partikal 1. Besaran-besaran dinamika : momentum, tenaga kinetik, momentum sudut. 2. Hukum-hukum Newton ⃗ ( ) ⃗ ( ⃗⃗ ) ⃗ ( ⃗) Universias Gadjah Mada
2
3. Kekekalan momentum 4. Usaha, Kekekalan Tenaga, Prinsip Usaha Tenaga.
C. Getaran 1. Getaran Selaras 2. Getaran Teredarn 3. Getaran Terpaksa
D. Gerak dalam Medan Gaya Sentral 1. Hukum-hukum Keppler 2. Hamburan , tanpang lintang
E. Kerangka Acuan Non-Intersial 1. Kerangka acuan dipercepat translasi 2. Kerangka acuan dirotasi
F. Sistem, Banyak Partikel 1. Pusat Massa 2. Gerak Pusat Massa 3. Momentum 4. Tenaga Kinetik 5. Momentum Sudut 6. Massa Tereduksi(sistern dua benda)
VIII.
Outcome Pembelajaran
A. Kinematika 1. Mahasiswa memahami konsep dan/atau definisi besaran-besaran kinematika secara fisik maupun matematik. 2. Mahasiswa mengerti perbedaan penyajian vektor-vektor kecepatan dalam komponen-komponen antara sistern koordinat kartesius dan sistem koordinat polar.
B. Dinamika Partikel 1. Mahasiswa memaharni pengertian besaran-besaran dinarnika. 2. Mahasiswa mcngetahui hokum-hukum (gerak) Newton dan mengelaborasinya untuk berbagai jenis gaya yang bekerja pada benda/partikel.
Universias Gadjah Mada
3
3. Mahasiswa memahami konsep hukurn kekekalan momentum dan mampu mengelaborasi pada sistem-sistem bebas. 4. Mahasiswa mernaharni konsep usaha dan rnengetahui hubungan antara usaha yang dilakukan oleh gaya dengan tenaga benda/sistem.
C. Getaran 1. Mahasiswa mengetahui perbedaan antara jenis-jenis getaran. 2. Mahasiswa mengerti faktor-faktor yang menentukan jenis getaran. 3. Mahasiswa memahami penyajian berbagai jenis getaran dalam
bentuk
Persarnaan Differensial maupun Persarnaan Fungsional
D. Gerak dalam Medan Gaya Sentral 1. Mahasiswa memahami adanya gaya sentral. 2. Mahasiswa mengerti secara fisis hukum-hukum Keppler. 3. Mahasiswa memaharni terjadinya peristiwa hamburan, kaitanya dengan gaya sentral. 4. Mahasiswa mengerti konsep tampang lintang.
E. Kerangka Acuan Non-Inersial 1. Mahasiswa mengerti perbedaan antara sistem inersial dan non-inersial. 2. Mahasiswa memahami adanya gaya-gaya semu/fantasi dalarn kerangka acuan non-inersial. 3. Mahasiswa mengetahui sifat ke-non-inersial-an kerangka acuan yang dipercepat translasi maupun yang dirotasi.
F. Sistem Banyak Partikel 1. Mahasiswa memaharni konsep besaran kinernatik dan dinarnika pusat massa suatu sistem banyak partikel. 2. Mahasiswa memahami pemakaian kerangka acuan pusat massa. 3. Mahasiswa mengerti konsep massa tereduksi dan gerak relatif antara 2 partikel/ benda (two body system).
Universias Gadjah Mada
4
IX.
Rencana Kegiatan pembelajaran mingguan.
Minggu ke1
Pokok Bahasan Kinematika
Sub-Pokok bahasan 1. Sistem-sistern koordinat 2. Vektor posisi;( ⃗ ) dalam system koordinat kartesius, polar, bola, dan silinder.
2.
1. Definisi kecepatan ( ⃗) dan percepatan ( ⃗)
Sda
2. Kecepatan dan percepatan dalam komponen tangensial dan normal. 3. Komponen-komponen
kecepatan
dan
percepatan dalam sistem koordinat bola dan silinder. 3.
Dinamika Partikel
1. Konsep/definisi
besaran-besaran
dinarnik
momentum garis ( ⃗), tenaga kinetik (K) dan momentum sudut (⃗⃗). 2. Hukum kelembaman ( I Newton) 3. Hukurn II Newton (Persamaan differensial gerak) 4.
1. Gaya ( ⃗ ) fungsi waktu (t), fungsi kecepatan
Sda
dan fungsi posisi satu dimensi(x) 5.
Sda
1. Hukum aksi-reaksi (III Newton) 2. Kekekalan momentum
6.
Sda
1. Kekekalan momentum(lanjutan) 2. Usaha
7.
Sda
1. Tenaga potensial, kekekalan tenaga 2. Prinsip usaha-tenaga
8.
9.
Getaran
Selaras 1. Getaran selaras sederhana
(Harmonic Oscillation)
2. Getaran selaras teredam
Sda
1. Getaran selaras teredarn(lanjutan) 2. Getaran selaras terpaksa 3. Resonansi
10.
Gaya Sentral
1. Tenaga potensial dalam medan gaya sentral. 2. Hukum-hukum Keppler. 3. Persarnaan orbit/trayektori
11.
Sda
1. Medan sentral kuadrat terbalik 2. Hamburan (gaya tolak kuadrat terbalik)
12.
Kerangka acuan non- 1. Kerangka acuan dipercepat Universias Gadjah Mada
5
inersial
2. Kerangka acuan dirotasi 3. Gaya-gaya semu/fantasi (sentrifugal,corriolis)
13.
System Banyak Partikel
1. Vektor posisi pusat massa 2. Kecepatan pusat massa 3. Momentum pusat massa 4. Percepatan pusat massa 5. Tenaga kinetik sistem 6. Momentum sudut sistern
14
Sda
1. Sistem dua benda 2. Keraiigka
acuan
(gerak)
relatif
massa
acuan
pusat
massa
(sudut
tereduksi. 3. Kerangka hamburan)
X.
Evaluasi
1. Keaktifan, Kuis, Tugas, PR
: 20%
2. Ujian Tengah Semester
: 40%
3. Ujian Akhir
: 40%
XI.
Bahan bacaan, acuan/referensi
1. Grant ,R. Fowles (cs), Analytical Mechaninc, Fitth Edition, Saunders College Publishing 2. Symon,K.R,1980,Mechanics, 3th Edition, Addison Wesley.Publ.Co 3. Roller,D.E. dan R. Blume,1981 : Physics Volume I, Mechanis, Waves and Thermo Dynamics, Holder-Day 4. Guntur Maruta,2003,Bahan Ajar/Diktat
Universias Gadjah Mada
6
