JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS BRAWIJAYA
TKS-4101: Fisika Kontrak Kuliah dan Pendahuluan Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB 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 sipil 2. Mahasiswa memperoleh keterampilan praktek pembuktian hukumhukum alam, sifat-sifat bahan dengan menggunakan rumus-rumus yang berdasarkan evaluasi statistik. Pustaka yang digunakan 1. Sears, Zemansky. 2007, Univeristy Physics 12th (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 2. Keaktifan 3. Quis I 4. Quis II 5. UAS
: 35% (Tugas 1, Tugas 2 dan Tugas 3) : 5% : 15% : 15% : 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
MOVIE 9
10
11
5 kN
5 kN
5 kN
13
14
15
Pengukuran
Pengamatan Peristiwa Alam
Model Eksperimen
Apakah yang diukur ?
Besaran Fisika
Pengukuran Alat Ukur Kuantitas (Hasil Pengukuran) Sistem Matrik
Kalibrasi SI
Penyajian
Harga
Standar ukuran
Satuan
Sistem satuan
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 - ada nilainya (besarnya)
nilai
- ada satuannya
contoh : panjang jalan 10
km
satuan
1.4
Satuan : Ukuran dari suatu besaran ditetapkan sebagai satuan.
Contoh :
meter, kilometer detik, menit, jam gram, kilogram 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)
satuan panjang satuan waktu satuan massa
TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya
Awalan
Simbol
Faktor
Awalan
Simbol
1018
exa-
E
10-1
desi-
d
1015
peta-
P
10-2
senti-
c
1012
tera-
T
10-3
mili-
m
109
giga-
G
10-6
mikro-
m
106
mega-
M
10-9
nano-
n
103
kilo-
k
10-12
piko-
p
102
hekto-
h
10-15
femto-
f
101
deka-
da
10-18
ato-
a
Faktor
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
7 Besaran Pokok dalam Sistem Internasional (SI) 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
Besaran Pokok Tak Berdimensi NO
Besaran Pokok
Satuan
Singkatan
Dimensi
1
Sudut Datar
Radian
rad
-
2
Sudut Ruang
Steradian
sr
-
TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya
Konseptual
Besaran Pokok : besaran yang ditetapkan dengan suatu standar ukuran Besaran Turunan : Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok
Besaran Fisika
Besaran SKALAR : hanya memiliki nilai Matematis Besaran VEKTOR : memiliki nilai dan arah
Definisi standar besaran pokok
Panjang - meter : Satu meter adalah panjang lintasan di dalam ruang hampa yang dilalui oleh cahaya dalam selang waktu 1/299,792,458 sekon.
Massa - kilogram : Satu kilogram adalah massa silinder platinum iridium dengan tinggi 39 mm dan diameter 39 mm.
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 satuan : meter per sekon (ms-1)
Percepatan
perubahan kecepatan per satuan waktu satuan : meter per sekon kuadrat (ms-2) Gaya massa kali percepatan satuan : newton (N) = kg m s-2
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 Pokok
Simbol Dimensi
Besaran Pokok
Simbol Dimensi
Massa
M
Suhu
Q
Panjang
L
Jumlah Zat
N
Waktu Arus listrik
T I
Intensitas
J
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
1
Gaya
Newton
N
2
Energi
Joule
J
3
Daya
Watt
W
4
Frekuensi
Hertz
Hz
b. Mempunyai nama khusus NO
Lambang
Besaran
Satuan
1
Kecepatan
meter/detik
2
Luas
meter 2
NO
Besaran Pokok
Rumus
Dimensi
1
Luas
panjang x lebar
[L]2
2
Volume
[L]3
3
Massa Jenis
panjang x lebar x tinggi massa volume
4
Kecepatan
perpindahan waktu
[L] [T]-1
5
Percepatan
kecepatan waktu
[L] [T]-2
6
Gaya
massa x percepatan
[M] [L] [T]-2
7
Usaha dan Energi
gaya x perpindahan
[M] [L]2 [T]-2
8
Impuls dan Momentum
gaya x waktu
[M] [L] [T]-1
[M] [L]-3
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 =M x LT -2 = MLT -2 satuan kgms-2
berat Gaya b. Berat Jenis = = = volume Volume -
= MLT 2 (L-3) = ML-2T-2 satuan kgm-2
MLT -2 L3
1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut : a. Gaya b. Berat Jenis c. Tekanan d. Usaha e. Daya Jawab : c. Tekanan =
gaya luas
= MLT -2 L2
= MLT -2 satuan kgm-1s-1
d. Usaha = gaya x jarak = MLT -2 x L = ML 2 T -2 satuan kgm-2s-2
e. Daya = usaha waktu
2 -2 = ML T T
= ML 2 T -1 satuan kgm-2s-1
2. Buktikan besaran-besaran berikut adalah identik : a. Energi Potensial dan Energi Kinetik b. Usaha/Energi dan Kalor Jawab : a. Energi Potensial : Ep = mgh Energi potensial = massa x gravitasi x tinggi = M x LT-2 x L = ML2T-2 Energi Kinetik : Ek = ½ mv2 Energi Kinetik = ½ x massa x kecepatan2 = M x (LT-1) 2 = ML2T-2 Keduanya (Ep dan Ek) mempunyai dimensi yang sama keduanya identik b. Usaha = ML2T-2 Energi = ML2T-2 Kalor = 0.24 x energi = ML2T-2 Ketiganya memiliki dimensi yang sama identik
Perioda ayunan sederhana T dinyatakan dengan rumus berikut ini :
T 2 gl yang mana l panjang tali dan g percepatan gravitasi dengan satuan panjang per kwadrat waktu. Tunjukkan bahwa persamaan ini secara dimensional benar !
Jawab :
Dimensi perioda [T] :
Dimensi panjang tali [l] :
L
Dimensi percepatan gravitasi [g] :
: tak berdimensi
L T LT 2
T
LT-2
T
Pengamatan
Peristiwa Alam
Apakah yang diamati ?
Hukum Fisika
Konsep Fisika
Teori
Model Eksperimen
Pengukuran
Besaran Fisika
Karakteristik Interaksi antar materi yang teramati
Apakah yang diukur ?
Kuantitas
